JP6223229B2 - Arrival wave number estimation device - Google Patents

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Description

この発明は、複数のコヒーレントパルスを送受信するセンサアレーシステム(例えば、レーダやソーナーなど)の受信信号に含まれる目標信号の数(以下、「到来波数」と称する)を推定する到来波数推定装置に関するものである。   The present invention relates to an arrival wave number estimation apparatus that estimates the number of target signals (hereinafter referred to as “arrival wave number”) included in a received signal of a sensor array system (for example, a radar or a sonar) that transmits and receives a plurality of coherent pulses. Is.

到来波数の推定処理では、通常、到来波数の判定確率と誤判定確率が重要な性能仕様となる。
誤判定確率は、受信信号には目標信号が含まれておらず、受信機雑音だけが含まれているのにも関わらず、誤って1以上の到来波数の推定を行ってしまう確率である。実際のセンサーシステムにおいては、誤判定確率を所望の一定値に制御しながら、優れた到来波数の判定特性が得られることが望まれる。
優れた到来波数の判定特性は、高いSNR(Signal to Noise Ratio)では到来波数の判定確率が100%に漸近する一方、低いSNRでも、高い到来波数の判定確率を示すような特性である。
In the process of estimating the number of incoming waves, the determination probability and the erroneous determination probability of the number of incoming waves are usually important performance specifications.
The erroneous determination probability is a probability that the number of incoming waves of 1 or more is erroneously estimated although the target signal is not included in the received signal and only the receiver noise is included. In an actual sensor system, it is desired that excellent determination characteristics of the number of incoming waves can be obtained while controlling the erroneous determination probability to a desired constant value.
An excellent determination characteristic of the number of incoming waves is such that the determination probability of the number of incoming waves asymptotically approaches 100% at a high SNR (Signal to Noise Ratio), while the determination probability of a high number of incoming waves is exhibited even at a low SNR.

以下の非特許文献1に開示されている到来波数推定装置では、受信信号ベクトルの相関行列を構成している各固有値を求めて、複数の固有値を降順にソートしたのち、降順にソートした固有値からAIC(Akaike Information Criterion)規範値を求め、最小のAIC規範値に基づいて到来波数の推定を行っている。
あるいは、相関行列を構成している各固有値からMDL(Minimum Description Length)規範値を求め、最小のMDL規範値に基づいて到来波数の推定を行っている。
しかし、いずれの方法で到来波数の推定を行っても、目標固有値と雑音固有値との差が小さくなるような低SNRの条件下では、到来波数の判定確率が劣化する問題がある。
以下の特許文献1及び非特許文献2に開示されている到来波数推定装置では、到来波数の判定確率が劣化する問題を解決するために、SIGNED(Signal Number Detection by Eigenbeamforming and Doppler Filter)法を用いて、到来波数の推定を行っている。
In the arrival wave number estimation device disclosed in Non-Patent Document 1 below, each eigenvalue constituting the correlation matrix of the received signal vector is obtained, and after sorting a plurality of eigenvalues in descending order, the eigenvalues sorted in descending order are used. An AIC (Akaike Information Criterion) normative value is obtained, and the number of incoming waves is estimated based on the minimum AIC normative value.
Alternatively, an MDL (Minimum Description Length) standard value is obtained from each eigenvalue constituting the correlation matrix, and the number of incoming waves is estimated based on the minimum MDL standard value.
However, regardless of which method is used to estimate the number of incoming waves, there is a problem that the determination probability of the number of incoming waves deteriorates under a low SNR condition where the difference between the target eigenvalue and the noise eigenvalue is small.
In the arrival wave number estimation devices disclosed in the following Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, a SIGNED (Signal Number Detection by Eigenbeamforming and Doppler Filter) method is used to solve the problem that the determination probability of the arrival wave number deteriorates. Thus, the number of incoming waves is estimated.

SIGNED法では、レーダの目標信号がヒット方向に複素正弦波として観測されることに着目し、降順に並べた上記固有値に対応する固有ベクトルをウェイトする固有ビームを求め、その固有ビームをDFT(Discrete Fourier Transform)等によってコヒーレント積分する。
そして、コヒーレント積分結果から目標ドップラビンに対応するコヒーレント積分値(以下、「MCI(Maximum Coherent Integration)値」と称する)を抽出し、そのMCI値からMDL規範値またはAIC規範値を求め、最小のMDL規範値または最小のAIC規範値に基づいて到来波数の推定を行う。
SIGNED法では、MDL規範値またはAIC規範値を求める前に、固有ビームをコヒーレント積分しているため、目標MCI値と雑音MCI値の差が固有値の場合と比べて大きくなる。このため、低SNRでの到来波数の判定確率が向上している。
In the SIGNED method, paying attention to the fact that the radar target signal is observed as a complex sine wave in the hit direction, an eigen beam weighting the eigen vectors corresponding to the eigen values arranged in descending order is obtained, and the eigen beam is calculated by DFT (Discrete Fourier). (Transform) and the like.
Then, a coherent integration value (hereinafter referred to as “MCI (Maximum Coherent Integration) value”) corresponding to the target Doppler bin is extracted from the coherent integration result, and an MDL norm value or an AIC norm value is obtained from the MCI value. The number of incoming waves is estimated based on the reference value or the minimum AIC reference value.
In the SIGNED method, since the eigen beam is coherently integrated before obtaining the MDL norm value or the AIC norm value, the difference between the target MCI value and the noise MCI value becomes larger than that in the case of the eigen value. For this reason, the determination probability of the number of incoming waves at a low SNR is improved.

特開2010−25576号公報(段落番号[0006]、図1)JP 2010-25576 A (paragraph number [0006], FIG. 1)

M. Wax, T. Kailath, “Detection of signals by information theoretic criteria,” IEEE Trans. Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol.33, no.2, pp.387-392, Apr. 1985M. Wax, T. Kailath, “Detection of signals by information theoretic criteria,” IEEE Trans. Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol.33, no.2, pp.387-392, Apr. 1985 高橋,平田,真庭,“固有ビームとパルスドップラーフィルタによるレーダ目標数推定方式,”電子情報通信学会論文誌B vol.J94-B No.4,2011年4月Takahashi, Hirata, Maniwa, “Radar target number estimation method using eigenbeam and pulse Doppler filter,” IEICE Transactions B vol.J94-B No.4, April 2011

従来の到来波数推定装置は以上のように構成されているので、SIGNED法を用いれば、低SNRの条件下でも、到来波数の判定確率を高めることができる。しかし、MDL単体による到来波数の判定確率が100%に漸近するような比較的高いSNRの条件下では、雑音MCI値の分布が平坦にならないため、SIGNED法による到来波数の判定確率が100%に漸近しなくなり、到来波数の推定精度が劣化してしまう課題があった。   Since the conventional arrival wave number estimation apparatus is configured as described above, the use of the SIGNED method can increase the determination probability of the arrival wave number even under a low SNR condition. However, under a relatively high SNR condition in which the determination probability of the number of incoming waves by the MDL alone is asymptotic to 100%, the noise MCI value distribution does not become flat, so the determination probability of the number of incoming waves by the SIGNED method is 100% There is a problem that the estimation accuracy of the number of incoming waves is deteriorated because the asymmetry is not obtained.

なお、SIGNED法の内部処理では、MDL規範値またはAIC規範値を用いるため、誤判定確率が一意に決まり、この誤判定確率を制御できない課題もある。これは、最小のMDL規範値または最小のAIC規範値に基づいて到来波数の推定を行うためである。MDL規範値またはAIC規範値の誤判定確率は、例えば、受信機雑音のみを入力することで数値的に求めることは可能であるが、同値をセンサアレーシステムに要求される仕様に合わせることは困難である。   In the internal processing of the SIGNED method, since the MDL normative value or the AIC normative value is used, there is a problem that the misjudgment probability is uniquely determined and the misjudgment probability cannot be controlled. This is because the number of incoming waves is estimated based on the minimum MDL standard value or the minimum AIC standard value. The erroneous determination probability of the MDL normative value or the AIC normative value can be obtained numerically, for example, by inputting only the receiver noise, but it is difficult to match the same value with the specifications required for the sensor array system. It is.

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、SNRの条件に関わらず、精度よく到来波数を推定することができる到来波数推定装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an arrival wave number estimation device that can accurately estimate the arrival wave number regardless of the SNR condition.

この発明に係る到来波数推定装置は、目標に反射された反射波を受信して、その反射波の受信信号を出力する複数の受信手段と、複数の受信手段から出力された受信信号の和ビームを形成して、その和ビームをコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果から目標信号が存在しているレンジビンである目標レンジビン及び目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出する目標検出手段と、複数の受信手段から出力された受信信号のうち、目標レンジビンにおける複数の受信信号の相関行列を算出し、その相関行列を構成している各固有値に対応する固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出手段と、目標レンジビンにおける複数の受信信号に対して、固有ベクトル算出手段により算出された固有ベクトルをそれぞれ乗算し、各乗算結果をそれぞれコヒーレント積分するコヒーレント積分手段とを設け、到来波数推定手段が、コヒーレント積分手段における複数のコヒーレント積分結果の中から、目標ドップラビンのコヒーレント積分値をそれぞれ取得し、到来波の波数として、予め設定された閾値より大きいコヒーレント積分値の個数を計数するようにしたものである。   An arrival wave number estimation apparatus according to the present invention includes a plurality of receiving means for receiving a reflected wave reflected by a target and outputting a received signal of the reflected wave, and a sum beam of received signals output from the plurality of receiving means And a target detection means for coherently integrating the sum beam and detecting a target range bin that is a range bin in which the target signal exists and a target Doppler bin in which the target signal exists from the coherent integration result. Eigenvector calculation means for calculating a correlation matrix of a plurality of reception signals in the target range bin among reception signals output from the plurality of reception means, and calculating an eigenvector corresponding to each eigenvalue constituting the correlation matrix; The eigenvectors calculated by the eigenvector calculation means for each of the received signals in the target range bin are And a coherent integration unit that coherently integrates each multiplication result, and the arrival wave number estimation unit obtains the coherent integration value of the target Doppler bin from each of the plurality of coherent integration results in the coherent integration unit. The number of coherent integral values larger than a preset threshold is counted as the wave number of.

この発明によれば、目標レンジビンにおける複数の受信信号に対して、固有ベクトル算出手段により算出された固有ベクトルをそれぞれ乗算し、各乗算結果をそれぞれコヒーレント積分するコヒーレント積分手段を設け、到来波数推定手段が、コヒーレント積分手段における複数のコヒーレント積分結果の中から、目標ドップラビンのコヒーレント積分値をそれぞれ取得し、到来波の波数として、予め設定された閾値より大きいコヒーレント積分値の個数を計数するように構成したので、SNRの条件に関わらず、精度よく到来波数を推定することができる効果がある。   According to the present invention, the coherent integration unit that multiplies each of the received signals in the target range bin by the eigenvector calculated by the eigenvector calculation unit and coherently integrates each multiplication result is provided, and the arrival wave number estimation unit includes: Since the coherent integration value of the target Doppler bin is acquired from the plurality of coherent integration results in the coherent integration means, and the number of coherent integration values greater than a preset threshold is counted as the wave number of the incoming wave. There is an effect that the number of incoming waves can be estimated with high accuracy regardless of the SNR condition.

この発明の実施の形態1による到来波数推定装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the arrival wave number estimation apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による到来波数推定装置の到来波数推定部11を示す構成図である。It is a block diagram which shows the arrival wave number estimation part 11 of the arrival wave number estimation apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による到来波数推定装置の到来波数推定部11を示す構成図である。It is a block diagram which shows the arrival wave number estimation part 11 of the arrival wave number estimation apparatus by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による到来波数推定装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the arrival wave number estimation apparatus by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3による到来波数推定装置の到来波数推定部20を示す構成図である。It is a block diagram which shows the arrival wave number estimation part 20 of the arrival wave number estimation apparatus by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4による到来波数推定装置の到来波数推定部20を示す構成図である。It is a block diagram which shows the arrival wave number estimation part 20 of the arrival wave number estimation apparatus by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5による到来波数推定装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the arrival wave number estimation apparatus by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5による到来波数推定装置の到来波数推定部33を示す構成図である。It is a block diagram which shows the arrival wave number estimation part 33 of the arrival wave number estimation apparatus by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6による到来波数推定装置の到来波数推定部33を示す構成図である。It is a block diagram which shows the arrival wave number estimation part 33 of the arrival wave number estimation apparatus by Embodiment 6 of this invention.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による到来波数推定装置を示す構成図である。
図1において、素子アンテナ1−1〜1−Mは平面アレーアンテナを構成しており、目標に反射された反射波を入射する。ここでは、M個の素子アンテナ1−1〜1−Mが平面アレーアンテナを構成しているものを想定しているが、M個のサブアレーが平面アレーアンテナを構成しているものであってもよい。
受信機2−1〜2−Mは素子アンテナ1−1〜1−Mから入射された反射波(搬送周波数帯の信号)を受信し、その受信信号をベースバンド帯の信号に変換する。
AD変換器3−1〜3−Mは受信機2−1〜2−Mにより変換されたベースバンド帯の受信信号をディジタル信号に変換するA/D変換処理を実施し、ディジタルの受信信号を出力する。
なお、素子アンテナ1−m、受信機2−m及びAD変換器3−m(m=1,2,・・・,M)から受信手段が構成されている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing an arrival wave number estimation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, element antennas 1-1 to 1-M constitute a planar array antenna, and a reflected wave reflected by a target enters. Here, it is assumed that M element antennas 1-1 to 1-M constitute a planar array antenna. However, even if M subarrays constitute a planar array antenna. Good.
The receivers 2-1 to 2-M receive reflected waves (carrier frequency band signals) incident from the element antennas 1-1 to 1-M, and convert the received signals into baseband signals.
The AD converters 3-1 to 3-M perform A / D conversion processing for converting the baseband received signals converted by the receivers 2-1 to 2-M into digital signals, and convert the digital received signals into digital signals. Output.
The element antenna 1-m, the receiver 2-m, and the AD converter 3-m (m = 1, 2,..., M) constitute receiving means.

和ビーム形成部4はAD変換器3−1〜3−Mから出力されたM個の受信信号に対して和ビームウェイトを与えることで、M個の受信信号の和ビームを形成し、その和ビームをコヒーレント積分処理部5に出力する処理を実施する。
コヒーレント積分処理部5は和ビーム形成部4から出力された和ビームをDFT(Discrete Fourier Transform)等によってコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果であるパルスドップラフィルタ信号を信号検出部6に出力する処理を実施する。
信号検出部6はコヒーレント積分処理部5から出力されたパルスドップラフィルタ信号から目標信号が存在しているレンジビンである目標レンジビン及び目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出する処理を実施する。
なお、和ビーム形成部4、コヒーレント積分処理部5及び信号検出部6から目標検出手段が構成されている。
The sum beam forming unit 4 forms a sum beam of M received signals by giving a sum beam weight to the M received signals output from the AD converters 3-1 to 3 -M. Processing for outputting the beam to the coherent integration processing unit 5 is performed.
The coherent integration processing unit 5 performs a process of coherently integrating the sum beam output from the sum beam forming unit 4 using a DFT (Discrete Fourier Transform) or the like, and outputting a pulse Doppler filter signal, which is a result of the coherent integration, to the signal detection unit 6. carry out.
The signal detection unit 6 performs a process of detecting a target range bin that is a range bin in which the target signal exists and a target Doppler bin in which the target signal exists from the pulse Doppler filter signal output from the coherent integration processing unit 5. To do.
The sum beam forming unit 4, the coherent integration processing unit 5, and the signal detection unit 6 constitute target detection means.

相関行列算出部7はAD変換器3−1〜3−Mから出力されたM個の受信信号のうち、信号検出部6により検出された目標レンジビンにおけるM個の受信信号の相関行列を算出する処理を実施する。
固有値・固有ベクトル算出部8は相関行列算出部7により算出された相関行列を構成している各固有値に対応する固有ベクトルを算出する処理を実施する。
なお、相関行列算出部7及び固有値・固有ベクトル算出部8から固有ベクトル算出手段が構成されている。
The correlation matrix calculation unit 7 calculates a correlation matrix of M reception signals in the target range bin detected by the signal detection unit 6 among the M reception signals output from the AD converters 3-1 to 3 -M. Perform the process.
The eigenvalue / eigenvector calculation unit 8 performs a process of calculating eigenvectors corresponding to the eigenvalues constituting the correlation matrix calculated by the correlation matrix calculation unit 7.
The correlation matrix calculation unit 7 and the eigenvalue / eigenvector calculation unit 8 constitute eigenvector calculation means.

目標レンジビン固有ビーム形成部9はAD変換器3−1〜3−Mから出力されたM個の受信信号のうち、信号検出部6により検出された目標レンジビンの受信信号に対して、固有値・固有ベクトル算出部8により算出された固有ベクトルをそれぞれ乗算することで、M個の固有ビーム(受信信号と固有ベクトルの乗算結果)を形成する処理を実施する。
コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mは目標レンジビン固有ビーム形成部9から出力された固有ビームをDFT等によってコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果であるパルスドップラフィルタ信号を到来波数推定部11に出力する処理を実施する。
なお、目標レンジビン固有ビーム形成部9及びコヒーレント積分処理部10−1〜10−Mからコヒーレント積分手段が構成されている。
The target range bin eigen beam forming unit 9 generates eigen values / eigen vectors for the target range bin received signal detected by the signal detection unit 6 among the M received signals output from the AD converters 3-1 to 3-M. A process for forming M eigenbeams (multiplication results of the received signal and the eigenvector) is performed by multiplying the eigenvectors calculated by the calculation unit 8 respectively.
The coherent integration processing units 10-1 to 10-M coherently integrate the eigen beam output from the target range bin eigen beam forming unit 9 by DFT or the like, and a pulse Doppler filter signal as a result of the coherent integration is supplied to the arrival wave number estimation unit 11. Perform the output process.
The target range bin eigen beam forming unit 9 and the coherent integration processing units 10-1 to 10-M constitute coherent integration means.

到来波数推定部11はコヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたM個のパルスドップラフィルタ信号の中から、信号検出部6により検出された目標ドップラビンのコヒーレント積分値をそれぞれ取得し、到来波の波数として、予め設定された固定スレッショルド(閾値)より大きいコヒーレント積分値の個数を計数する処理を実施する。
なお、到来波数推定部11は到来波数推定手段を構成している。
The arrival wave number estimation unit 11 acquires the coherent integration values of the target Doppler bins detected by the signal detection unit 6 from the M pulse Doppler filter signals output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M. Then, a process of counting the number of coherent integral values larger than a preset fixed threshold (threshold value) as the wave number of the incoming wave is performed.
The arrival wave number estimation unit 11 constitutes arrival wave number estimation means.

図1の例では、到来波数推定装置の構成要素である和ビーム形成部4、コヒーレント積分処理部5、信号検出部6、相関行列算出部7、固有値・固有ベクトル算出部8、目標レンジビン固有ビーム形成部9、コヒーレント積分処理部10−1〜10−M及び到来波数推定部11のそれぞれが専用のハードウェア(例えば、CPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど)で構成されているものを想定しているが、これらの構成要素がコンピュータで構成されていてもよい。
これらの構成要素をコンピュータで構成する場合、和ビーム形成部4、コヒーレント積分処理部5、信号検出部6、相関行列算出部7、固有値・固有ベクトル算出部8、目標レンジビン固有ビーム形成部9、コヒーレント積分処理部10−1〜10−M及び到来波数推定部11の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 1, a sum beam forming unit 4, a coherent integration processing unit 5, a signal detection unit 6, a correlation matrix calculation unit 7, an eigenvalue / eigenvector calculation unit 8, and target range bin eigenbeam formation, which are components of the arrival wave number estimation apparatus. Each of the unit 9, the coherent integration processing units 10-1 to 10-M and the arrival wave number estimation unit 11 is configured by dedicated hardware (for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted, or a one-chip microcomputer). However, these components may be configured by a computer.
When these components are configured by a computer, the sum beam forming unit 4, the coherent integration processing unit 5, the signal detecting unit 6, the correlation matrix calculating unit 7, the eigenvalue / eigenvector calculating unit 8, the target range bin eigenbeam forming unit 9, the coherent A program describing the processing contents of the integration processing units 10-1 to 10-M and the arrival wave number estimation unit 11 is stored in a memory of a computer so that the CPU of the computer executes the program stored in the memory. You can do it.

図2はこの発明の実施の形態1による到来波数推定装置の到来波数推定部11を示す構成図である。
図2において、固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−Mはコヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号の中から、信号検出部6により検出された目標ドップラビンのコヒーレント積分値を取得し、そのコヒーレント積分値が予め設定された固定スレッショルドより大きいか否かを判定する処理を実施する。
到来波数認定部11bは固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−Mの判定結果のうち、コヒーレント積分値が固定スレッショルドより大きい旨を示している判定結果の個数を計数し、その個数を到来波の波数に認定する処理を実施する。
FIG. 2 is a block diagram showing the arrival wave number estimation unit 11 of the arrival wave number estimation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 2, the fixed threshold determination units 11 a-1 to 11 a -M are the target Doppler bins detected by the signal detection unit 6 from the pulse Doppler filter signals output from the coherent integration processing units 10-1 to 10 -M. A process of obtaining a coherent integral value and determining whether the coherent integral value is larger than a preset fixed threshold is performed.
The arrival wave number recognition unit 11b counts the number of determination results indicating that the coherent integration value is larger than the fixed threshold among the determination results of the fixed threshold determination units 11a-1 to 11a-M, and determines the number of arrival signals. Implement a process that certifies the wave number.

次に動作について説明する。
図1の到来波数推定装置の処理内容を説明する前に、この到来波数推定装置における到来波数推定法の理論を説明する。
図1の到来波数推定装置では、M個の素子アンテナ1−1〜1−Mが平面アレーアンテナを構成しており、K個の目標信号(K<M)が互いに異なる方向から到来するものとする。

Figure 0006223229
式(1)の左辺のukは第k番目の目標信号の到来方向を示すベクトルである。なお、明細書の文章中では、電子出願の関係上、ベクトルを表す文字を太文字で表記することができないため、細字のukで表記している。
以下、uk以外のベクトルを表す文字も、明細書の文章中では、ukと同様に細字で表記する。 Next, the operation will be described.
Before explaining the processing contents of the arrival wave number estimation apparatus in FIG. 1, the theory of the arrival wave number estimation method in this arrival wave number estimation apparatus will be described.
In the arrival wave number estimation apparatus of FIG. 1, M element antennas 1-1 to 1-M constitute a planar array antenna, and K target signals (K <M) arrive from different directions. To do.
Figure 0006223229
Left side of u k of formula (1) is a vector indicating the direction of arrival of the k-th target signal. In the sentence of the specification, the relationship between the electronic application, can not be represented characters representing the vector in bold, it is denoted by u k of fine print.
Hereinafter, characters representing a vector other than u k also in the text of the specification, written in fine print as with u k.

この場合、目標レンジビン(目標信号が存在しているレンジビン)における受信信号ベクトルは、下記の式(2)のように与えられる。

Figure 0006223229
式(2)において、x(n)は目標レンジビンにおける受信信号ベクトル、nはスナップショット(パルスヒット)番号、n(n)はガウス性受信機雑音ベクトルである。
また、s(n)は第k番目の目標信号の複素振幅sk(n)を要素とする下記の式(3)のような複素振幅ベクトルである。ただし、上添字Tは転置を表す記号である。
Figure 0006223229
また、Aは目標信号の到来方向ukに対応するステアリングベクトルa(uk)を列ベクトルに有する下記の式(4)のようなアレーマニフォルドである。
Figure 0006223229
In this case, the received signal vector in the target range bin (the range bin where the target signal exists) is given by the following equation (2).
Figure 0006223229
In Equation (2), x (n) is a received signal vector in the target range bin, n is a snapshot (pulse hit) number, and n (n) is a Gaussian receiver noise vector.
Further, s (n) is a complex amplitude vector represented by the following formula (3) having the complex amplitude s k (n) of the kth target signal as an element. The superscript T is a symbol representing transposition.
Figure 0006223229
Also, A is the array manifold, such as the following with the column vector of the steering vector a (u k) corresponding to the arrival direction u k of the target signal Equation (4).
Figure 0006223229

ステアリングベクトルa(uk)は、下記の式(5)のように表される。

Figure 0006223229
ただし、a(uk)はM次元ベクトルであり、mは素子アンテナの番号であり、m=1,2,・・・,Mである。
また、(xm,ym)は第m番目の素子アンテナの配置位置を表すアンテナ開口面上の座標であり、gm(uk,vk)は第m番目の素子アンテナの到来方向ukに対するゲインである。λは波長である。 The steering vector a (u k ) is expressed as the following equation (5).
Figure 0006223229
Here, a (u k ) is an M-dimensional vector, m is an element antenna number, and m = 1, 2,...
Further, (x m , y m ) is a coordinate on the antenna aperture plane that represents the arrangement position of the m-th element antenna, and g m (u k , v k ) is the arrival direction u of the m-th element antenna. Gain for k . λ is a wavelength.

スナップショット数Nの受信信号ベクトルx(n)の相関行列Rxxハット(明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字の上に“^”の記号を付することができないため、Rxxハットのように表記している)は、下記の式(6)により与えられる。ただし,上添字Hは複素共役転置を表している。

Figure 0006223229
Correlation matrix R xx hat of received signal vector x (n) of snapshot number N (In the text of the description, the symbol “^” cannot be attached on the letter because of the electronic application. (shown as xx hat) is given by the following equation (6). However, the superscript H represents the complex conjugate transpose.
Figure 0006223229

なお、目標信号の複素振幅sk(n)の相関が高い場合には、以下の非特許文献3に開示されている空間平均法を適用して、相関抑圧を行うことが可能である。この場合、空間平均法適用後の相関行列が式に対応する。
[非特許文献3]菊間信良,アレーアンテナによる適応信号処理,科学技術出版,1999年
If the correlation of the complex amplitude s k (n) of the target signal is high, correlation suppression can be performed by applying the spatial averaging method disclosed in Non-Patent Document 3 below. In this case, the correlation matrix after applying the spatial averaging method corresponds to the equation.
[Non-Patent Document 3] Nobuyoshi Kikuma, Adaptive Signal Processing with Array Antenna, Science and Technology Publishing, 1999

相関行列Rxxハットは、下記の式(7)に示すように、固有値及び固有ベクトルを用いて表わすことができる。

Figure 0006223229
ここで、Λハットは、下記の式(8)に示すように、固有値λ1ハット,・・・,λMハットを対角項に有する対角行列であり、固有値λ1ハット,・・・,λMハットを下記の式(9)のように降順に並べたものである。なお、相関行列Rxxハットはエルミート行列であるため、固有値λ1ハット,・・・,λMハットは実数である。
Figure 0006223229

Figure 0006223229
The correlation matrix R xx hat can be expressed using eigenvalues and eigenvectors as shown in the following equation (7).
Figure 0006223229
Here, the Λ hat is a diagonal matrix having eigenvalues λ 1 hat,..., Λ M hat in the diagonal terms, as shown in the following equation (8), and the eigenvalues λ 1 hat,. , Λ M hats are arranged in descending order as in the following equation (9). Since the correlation matrix R xx hat is a Hermitian matrix, the eigenvalues λ 1 hat,..., Λ M hat are real numbers.
Figure 0006223229

Figure 0006223229

また、Eハットは、下記の式(10)に示すように、M個の固有値λ1ハット,・・・,λMハットに対応する固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットを列ベクトルとする行列である。なお、相関行列Rxxハットはエルミート行列であるため、M個の固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットは互いに直交する。

Figure 0006223229
Moreover, E-hat, as shown in the following equation (10), M eigenvalues lambda 1 hat,., Eigenvector e 1 hat corresponding to lambda M hat, ..., and e M hat column vector Is a matrix. Since the correlation matrix R xx hat is a Hermitian matrix, the M eigenvectors e 1 hat,..., E M hat are orthogonal to each other.
Figure 0006223229

以下、K個の目標信号に対応する固有値λ1ハット,・・・,λKハットを信号固有値と称し、固有値λ1ハット,・・・,λKハットに対応する固有ベクトルe1ハット,・・・,eKハットを信号固有ベクトルと称する。
また、(M−K)個の受信機雑音に対応する固有値λK+1ハット,・・・,λMハットを雑音固有値と称し、固有値λK+1ハット,・・・,λMハットに対応する固有ベクトルeK+1ハット,・・・,eK+Mハットを雑音固有ベクトルと称する。
雑音固有ベクトルを列ベクトルとする行列を下記の式(11)のように定義する。

Figure 0006223229
Below, the eigenvalues λ 1 hat corresponding to the K-number of the target signal, ···, λ K hat and is referred to as a signal eigenvalues, the eigenvalues λ 1 hat, ···, λ K eigenvectors e 1 hat corresponding to the hat, ... • The e K hat is called the signal eigenvector.
Further, (M-K) corresponding to the number of receiver noise eigenvalue lambda K + 1 hat, ..., referred to as noise eigenvalues lambda M hat, eigenvalue lambda K + 1 hat, ..., the lambda M hat The corresponding eigenvector e K + 1 hat,..., E K + M hat is referred to as a noise eigenvector.
A matrix having a noise eigenvector as a column vector is defined as the following equation (11).
Figure 0006223229

このとき、(M−K)個の雑音固有ベクトルが張る雑音部分空間とK個の信号固有ベクトルが張る部分空間は直交することから、雑音部分空間と到来方向θkに対応するステアリングベクトルは、下記の式(12)のように直交する。ただし、0M×1はM×1の零ベクトルである。

Figure 0006223229
上述したMDLやAICでは、上記の式(9)に示すように、雑音固有値より信号固有値の大きさが十分に大きいことを利用して目標数(到来波の波数)を推定している。
しかし、上記の非特許文献2で指摘されているように、SNRが低くなるほど、信号固有値と雑音固有値の差が小さくなり、目標数の推定精度が劣化していく問題がある。 At this time, since the noise subspace spanned by (M−K) noise eigenvectors and the subspace spanned by the K signal eigenvectors are orthogonal, the steering vector corresponding to the noise subspace and the arrival direction θ k is They are orthogonal as in equation (12). However, 0 M × 1 is an M × 1 zero vector.
Figure 0006223229
In the above-mentioned MDL and AIC, as shown in the above equation (9), the target number (the wave number of the incoming wave) is estimated using the fact that the magnitude of the signal eigenvalue is sufficiently larger than the noise eigenvalue.
However, as pointed out in Non-Patent Document 2 above, there is a problem that the lower the SNR, the smaller the difference between the signal eigenvalue and the noise eigenvalue, and the target number estimation accuracy deteriorates.

受信信号ベクトルx(n)に対する固有ベクトルemハットをビームウェイトとするビームym(n)ハット(以降、「固有ビーム」と称する)は、下記の式(13)のように表わされる。

Figure 0006223229
ここで、M本の固有ビームのうち、信号固有ベクトルe1ハット,・・・,eKハットによるK本の信号固有ビームym(n)ハットは、下記の式(14)のようになる。ただし、1≦m≦Kであり、上添字*は複素共役を表している。
Figure 0006223229
And beam weight eigenvectors e m hat to the received signal vector x (n) beam y m (n) hat (hereinafter referred to as "intrinsic beam") is expressed as the following equation (13).
Figure 0006223229
Here, among the M eigenbeams, K signal eigenbeams y m (n) by the signal eigenvectors e 1 hat,..., E K hat are expressed by the following equation (14). However, 1 ≦ m ≦ K, and the superscript * represents a complex conjugate.
Figure 0006223229

次に、雑音固有ベクトルeK+1ハット,・・・,eK+Mハットによる(M−K)本の雑音固有ビームについて考える。
上記の式(12)の性質を考慮すると、受信信号ベクトルx(n)に含まれる目標信号はキャンセルされてしまって、式(13)で表わされる固有ビームym(n)ハットは雑音成分のみとなる。
したがって、雑音固有ビームは、下記の式(15)のように表わされる。ただし、K+1≦m≦Mである。

Figure 0006223229
Next, consider (M−K) number of noise eigenbeams by noise eigenvectors e K + 1 hat,..., E K + M hat.
Considering the property of the above expression (12), the target signal included in the received signal vector x (n) is canceled, and the eigen beam y m (n) hat represented by the expression (13) has only a noise component. It becomes.
Therefore, the noise eigen beam is expressed as the following equation (15). However, K + 1 ≦ m ≦ M.
Figure 0006223229

ここで、レーダにおける目標信号を考える。
一定のPRI(Pulse Repetition Interval:パルス繰返し間隔)でサンプリングされたK個のレーダ目標信号であるsk(n)は、ラジアル速度に対応するドップラ周波数を有する複素正弦波信号として、下記の式(16)のように表わすことができる。

Figure 0006223229
式(16)において、Akは複素振幅値、fkは規格化ドップラ周波数である。 Here, a target signal in the radar is considered.
The s k (n), which are K radar target signals sampled at a constant PRI (Pulse Repetition Interval), are expressed as the following equation (1) as a complex sine wave signal having a Doppler frequency corresponding to the radial velocity: 16).
Figure 0006223229
In Expression (16), A k is a complex amplitude value, and f k is a normalized Doppler frequency.

ここでは、K個の規格化ドップラ周波数は互いに異なるものとする。また、K個のレーダ目標信号であるsk(n)は後述の離散フーリエ変換DFTによるパルスドップラフィルタによって同一ドップラビンに属するものとする。
信号固有ビームym(n)ハットを表す式(14)に対して、式(16)のsk(n)を代入すると、レーダにおける信号固有ビームym(n)ハットは、下記の式(17)のように表わされる。

Figure 0006223229
式(17)より、信号固有ビームym(n)ハットは、K個の目標信号を合成したものであることがわかる。 Here, the K normalized Doppler frequencies are different from each other. Further, it is assumed that s k (n) that are K radar target signals belong to the same Doppler bin by a pulse Doppler filter based on a discrete Fourier transform DFT described later.
For formula (14) representing the signal-specific beam y m (n) hat, substituting s k (n) of equation (16), the signal eigenbeams y m (n) hat in radar, the following formula ( 17).
Figure 0006223229
From equation (17), it can be seen that the signal eigen beam y m (n) hat is a combination of K target signals.

そこで、式(17)で表される信号固有ビーム及び式(15)で表される雑音固有ビームの特性を踏まえ、その信号固有ビーム及び雑音固有ビームを離散フーリエ変換DFTによるパルスドップラフィルタに入力すると、パルスドップラフィルタの出力であるZm(l)ハットは、下記の式(18)のように表わされる。

Figure 0006223229
ただし、lは0から(N−1)のレンジビン番号である。 Therefore, when the signal eigenbeam and noise eigenbeam are input to the pulse Doppler filter by the discrete Fourier transform DFT based on the characteristics of the signal eigenbeam represented by Equation (17) and the noise eigenbeam represented by Equation (15). The Z m (l) hat, which is the output of the pulse Doppler filter, is expressed by the following equation (18).
Figure 0006223229
Here, l is a range bin number from 0 to (N−1).

このとき、既に述べたようにK個の目標信号は、1つのレンジビンにコヒーレント積分されるので、これを目標ドップラビンlsと呼ぶことにする。
目標ドップラビンlsは、到来波数の推定処理に先立つ目標検出処理で既知となる。即ち、受信信号ベクトルx(n)の和ビームy(n)に対して、離散フーリエ変換DFTによるパルスドップラフィルタを適用し、その出力に対する信号検出を行えば、信号が検出されるドップラビンが明らかになるためである。

Figure 0006223229
式(19)において、wは和ビームウェイトである。 At this time, as already described, the K target signals are coherently integrated into one range bin, and will be referred to as target Doppler bin l s .
The target Doppler bin l s is known in the target detection process prior to the estimation process of the number of incoming waves. That is, if a pulse Doppler filter based on the discrete Fourier transform DFT is applied to the sum beam y (n) of the received signal vector x (n) and signal detection is performed on the output, the Doppler bin from which the signal is detected becomes clear. It is to become.
Figure 0006223229
In equation (19), w is the sum beam weight.

続いて、目標ドップラビンlsのパルスドップラフィルタの検波出力である|Zm(ls)ハット|2(あるいは、|Zm(ls)ハット|)に対してスレッショルド判定を行う。
この結果、M個の判定結果b(m)が得られる。

Figure 0006223229
よって、下記の式(21)に示すように、スレッショルド判定による目標信号の検出回数を求めれば、到来波の波数を推定することができる。
Figure 0006223229
Subsequently, threshold determination is performed on | Z m (l s ) hat | 2 (or | Z m (l s ) hat |), which is the detection output of the pulse Doppler filter of the target Doppler bin l s .
As a result, M determination results b (m) are obtained.
Figure 0006223229
Therefore, as shown in the following equation (21), the number of incoming waves can be estimated by obtaining the number of times of detection of the target signal by threshold determination.
Figure 0006223229

以下、図1の到来波数推定装置の処理内容を具体的に説明する。
素子アンテナ1−1〜1−Mは、レーダからパルス信号が放射された後、目標に反射された上記パルス信号の反射波(搬送周波数帯の信号)を入射する。
受信機2−1〜2−Mは、素子アンテナ1−1〜1−Mから反射波が入射されると、その反射波を受信し、その受信信号をベースバンド帯の信号に変換する。
AD変換器3−1〜3−Mは、受信機2−1〜2−Mが受信信号をベースバンド帯の信号に変換すると、そのベースバンド帯の受信信号をディジタル信号に変換し、ディジタルの受信信号を出力する。
AD変換器3−1〜3−Mから出力されるM個の受信信号を並べてベクトル表記したものが、上記の式(2)に示す受信信号ベクトルx(n)である。
Hereinafter, the processing content of the arrival wave number estimation apparatus of FIG. 1 is demonstrated concretely.
After the pulse signal is radiated from the radar, the element antennas 1-1 to 1-M are incident on the reflected wave (carrier frequency band signal) of the pulse signal reflected on the target.
When the reflected waves are incident from the element antennas 1-1 to 1-M, the receivers 2-1 to 2-M receive the reflected waves and convert the received signals into baseband signals.
When the receivers 2-1 to 2-M convert the received signals into baseband signals, the AD converters 3-1 to 3-M convert the baseband received signals into digital signals. Output the received signal.
The received signal vector x (n) shown in the above equation (2) is a vector representation of the M received signals output from the AD converters 3-1 to 3-M.

和ビーム形成部4は、AD変換器3−1〜3−MからM個の受信信号である受信信号ベクトルx(n)を受けると、上記の式(19)に示すように、その受信信号ベクトルx(n)に対して和ビームウェイトwを与えることで、M個の受信信号の和ビームy(n)を形成し、その和ビームy(n)をコヒーレント積分処理部5に出力する。
コヒーレント積分処理部5は、和ビーム形成部4から和ビームy(n)を受けると、その和ビームy(n)をDFT等によってコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果であるパルスドップラフィルタ信号を信号検出部6に出力する。
When the sum beam forming unit 4 receives M received signal vectors x (n) which are M received signals from the AD converters 3-1 to 3 -M, as shown in the above equation (19), the received signal By giving a sum beam weight w to the vector x (n), a sum beam y (n) of M received signals is formed, and the sum beam y (n) is output to the coherent integration processing unit 5.
When the coherent integration processing unit 5 receives the sum beam y (n) from the sum beam forming unit 4, the coherent integration unit 5 coherently integrates the sum beam y (n) by DFT or the like, and outputs a pulse Doppler filter signal as a result of the coherent integration. Output to the detector 6.

信号検出部6は、コヒーレント積分処理部5からパルスドップラフィルタ信号を受けると、そのパルスドップラフィルタ信号に含まれている各レンジビンのコヒーレント積分値と予め設定されたスレッショルドとを比較し、コヒーレント積分値がスレッショルドより高いレンジビンを目標信号が存在しているレンジビンである目標レンジビンを検出し、その目標レンジビンの検出結果を相関行列算出部7及び目標レンジビン固有ビーム形成部9する。
また、信号検出部6は、目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンlsを検出し、その目標ドップラビンlsの検出結果を到来波数推定部11に出力する。
When the signal detection unit 6 receives the pulse Doppler filter signal from the coherent integration processing unit 5, the signal detection unit 6 compares the coherent integration value of each range bin included in the pulse Doppler filter signal with a preset threshold, A target range bin that is a range bin in which the target signal exists is detected as a range bin whose threshold is higher than the threshold, and the detection result of the target range bin is used as the correlation matrix calculation unit 7 and the target range bin eigen beam forming unit 9.
The signal detection unit 6 detects the target Doppler bin l s is a Doppler bin where target signal is present, and outputs a detection result of the target Doppler bin l s arrival wave number estimating unit 11.

相関行列算出部7は、信号検出部6から目標レンジビンの検出結果を受けると、上記の式(6)に示すように、AD変換器3−1〜3−Mから出力されたM個の受信信号である受信信号ベクトルx(n)のうち、その目標レンジビンに対応する受信信号ベクトルx(n)の相関行列Rxxハットを算出する。
固有値・固有ベクトル算出部8は、相関行列算出部7が目標レンジビンに対応する受信信号ベクトルx(n)の相関行列Rxxハットを算出すると、上記の式(7)に基づいて、その相関行列Rxxハットを構成している各固有値λ1ハット,・・・,λMハットを算出する。
また、固有値・固有ベクトル算出部8は、その固有値λ1ハット,・・・,λMハットに対応する固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットを算出し、その固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットを目標レンジビン固有ビーム形成部9に出力する。
When the correlation matrix calculation unit 7 receives the detection result of the target range bin from the signal detection unit 6, as shown in the above equation (6), the M receptions output from the AD converters 3-1 to 3 -M. Of the received signal vector x (n), which is a signal, a correlation matrix R xx hat of the received signal vector x (n) corresponding to the target range bin is calculated.
When the correlation matrix calculation unit 7 calculates the correlation matrix R xx hat of the received signal vector x (n) corresponding to the target range bin, the eigenvalue / eigenvector calculation unit 8 calculates the correlation matrix R based on the above equation (7). Each eigenvalue λ 1 hat,..., λ M hat constituting the xx hat is calculated.
In addition, the eigenvalues and eigenvectors calculation unit 8, the eigenvalues λ 1 hat,..., Eigenvectors e 1 hat corresponding to the λ M hat, ..., to calculate the e M hat, the eigenvector e 1 hat, ... .., E M hat is output to the target range bin eigen beam forming unit 9.

目標レンジビン固有ビーム形成部9は、固有値・固有ベクトル算出部8から固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットを受けると、上記の式(13)に示すように、AD変換器3−1〜3−Mから出力されたM個の受信信号である受信信号ベクトルx(n)のうち、目標レンジビンの受信信号ベクトルx(n)に対して、その固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットを乗算することで、M個の固有ビームym(n)ハットを形成し、M個の固有ビームym(n)ハットをコヒーレント積分処理部10−1〜10−Mに出力する。
コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mは、目標レンジビン固有ビーム形成部9から固有ビームym(n)ハットを受けると、上記の式(18)に示すように、その固有ビームym(n)ハットをDFT等によってコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果であるパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットを到来波数推定部11に出力する。
When the target range bin eigenbeam forming unit 9 receives the eigenvector e 1 hat,..., E M hat from the eigenvalue / eigenvector calculation unit 8, as shown in the above equation (13), the AD converters 3-1 to 3-1 Among the received signal vectors x (n) that are M received signals output from 3-M, the eigenvector e 1 hat,..., E M for the received signal vector x (n) of the target range bin. by multiplying the hat, to form the M-specific beam y m (n) hat, outputs the M eigenbeams y m (n) is hat coherent integration processor 10-1 to 10-M.
When the coherent integration processing units 10-1 to 10-M receive the eigen beam y m (n) hat from the target range bin eigen beam forming unit 9, the eigen beam y m ( n) Coherently integrate the hat with DFT or the like, and output a pulse Doppler filter signal Z m (l) hat, which is a result of the coherent integration, to the arrival wave number estimating unit 11.

到来波数推定部11の固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−Mは、コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mからパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットを受けると、そのパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットの中から、信号検出部6により検出された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2(あるいは、|Zm(ls)ハット|)を検波する。
固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−Mは、目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2を検波すると、そのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が予め設定された固定スレッショルドTm (1)より大きいか否かを判定し、上記の式(20)に示すような判定結果b(m)を到来波数認定部11bに出力する。
When the fixed threshold determination units 11a-1 to 11a-M of the arrival wave number estimation unit 11 receive the pulse Doppler filter signal Z m (l) hat from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M, the pulse Doppler filter signal is received. from the Z m (l) hat, the detected coherent integration value of the target Doppler bin l s by the signal detection unit 6 | Z m (l s) hat | 2 (or, | Z m (l s) hat |) of Detect.
Fixed thresholds determining unit 11a-1 to 11 a-M is the coherent integration value of the target Doppler bin l s | when detects the 2, the coherent integration values | | Z m (l s) hat Z m (l s) hat | 2 is It is determined whether or not it is larger than a preset fixed threshold T m (1), and a determination result b (m) as shown in the above equation (20) is output to the incoming wave number authorization unit 11b.

到来波数推定部11の到来波数認定部11bは、固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−Mから判定結果b(m)を受けると、それらの判定結果b(m)のうち、コヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が固定スレッショルドTm (1)より大きい旨を示している判定結果の個数を計数する。
即ち、到来波数認定部11bは、上記の式(21)に示すように、固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−Mから出力された判定結果b(m)のうち、b(m)=1の判定結果の個数Kハットを計数する。
到来波数認定部11bは、b(m)=1の判定結果の個数Kハットを計数すると、その個数Kハットを到来波の波数(目標数)に認定する。
Upon receiving the determination result b (m) from the fixed threshold determination units 11a-1 to 11a-M, the arrival wave number determination unit 11b of the arrival wave number estimation unit 11 receives the determination result b (m) from among the determination results b (m). Count the number of determination results indicating that Z m (l s ) hat | 2 is larger than the fixed threshold T m (1) .
That is, as shown in the above equation (21), the arrival wave number authorization unit 11b has b (m) = 1 among the determination results b (m) output from the fixed threshold determination units 11a-1 to 11a-M. The number K of the determination results is counted.
When the number of arriving waves certifying section 11b counts the number K hats of the determination result of b (m) = 1, the number K hats is certified as the wave number (target number) of arriving waves.

以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、AD変換器3−1〜3−Mから出力されたM個の受信信号である受信信号ベクトルx(n)に対して、固有値・固有ベクトル算出部8により算出された固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットを乗算することで、M個の固有ビームym(n)ハットを形成する目標レンジビン固有ビーム形成部9と、M個の固有ビームym(n)ハットをコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果であるパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットを出力するコヒーレント積分処理部10−1〜10−Mとを設け、到来波数推定部11が、コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットの中から、目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2を検波し、到来波の波数Kハットとして、予め設定された固定スレッショルドTm (1)より大きいコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2の個数を計数するように構成したので、SNRの条件に関わらず、精度よく到来波数を推定することができる効果を奏する。
即ち、この実施の形態1は、SIGNED法の問題を解決するものであり、比較的高いSNRの条件下では、目標数の判定確率を100%に漸近させることができる。また、到来波数推定部11が用いる固定スレッショルドTm (1)を適宜変更することで、誤判定確率を一定に制御することができる。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, the received signal vector x (n), which is M received signals output from the AD converters 3-1 to 3-M, A target range bin eigen beam forming unit 9 that forms M eigen beams y m (n) hats by multiplying the eigen vectors e 1 hat,..., E M hat calculated by the eigen vector calculation unit 8; Coherent integration processing units 10-1 to 10-M that perform coherent integration of the eigenbeams y m (n) hats and output pulse Doppler filter signals Z m (l) hats that are the coherent integration results are provided. wave number estimating unit 11, from the pulse Doppler filtered signal Z m (l) hat that have been outputted from the coherent integration processor 10-1 to 10-M, coherent target Doppler bin l s Integral value | Z m (l s) hat | 2 detects the as wave number K hat incoming wave, preset fixed threshold T m (1) greater than coherent integration value | Z m (l s) hat | 2 Therefore, the number of incoming waves can be accurately estimated regardless of the SNR condition.
In other words, the first embodiment solves the problem of the SIGNED method, and the target number determination probability can be made asymptotic to 100% under a relatively high SNR condition. Further, by appropriately changing the fixed threshold T m (1) used by the arrival wave number estimation unit 11, the erroneous determination probability can be controlled to be constant.

実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2による到来波数推定装置の到来波数推定部11を示す構成図であり、図において、図2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。
固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−Mには、上記実施の形態1と同様に、コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットが入力される。
即ち、固定スレッショルド判定部11a−1に入力されるパルスドップラフィルタ信号Z1(l)ハットは、AD変換器3−1から出力された受信信号に対して固有ベクトルe1ハットが乗算された固有ビームy1(n)ハットのコヒーレント積分結果であり、固定スレッショルド判定部11a−2に入力されるパルスドップラフィルタ信号Z2(l)ハットは、AD変換器3−2から出力された受信信号に対して固有ベクトルe2ハットが乗算された固有ビームy2(n)ハットのコヒーレント積分結果である。
また、固定スレッショルド判定部11a−Mに入力されるパルスドップラフィルタ信号ZM(l)ハットは、AD変換器3−Mから出力された受信信号に対して固有ベクトルeMハットが乗算された固有ビームyM(n)ハットのコヒーレント積分結果である。
このとき、固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットに対応する固有値λ1ハット,・・・,λMハットの大小関係は、上記の式(9)の通りである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the arrival wave number estimation unit 11 of the arrival wave number estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The fixed threshold determination units 11a-1 to 11a-M receive the pulse Doppler filter signal Z m (l) hat output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M, as in the first embodiment. Is done.
That is, the pulse Doppler filter signal Z 1 (l) hat input to the fixed threshold determination unit 11 a-1 is an eigen beam obtained by multiplying the received signal output from the AD converter 3-1 by the eigen vector e 1 hat. y 1 (n) is a result of the coherent integration of the hat, and the pulse Doppler filter signal Z 2 (l) hat that is input to the fixed threshold determination unit 11a-2 corresponds to the received signal output from the AD converter 3-2. This is a coherent integration result of the eigen beam y 2 (n) hat multiplied by the eigen vector e 2 hat.
The pulse Doppler filter signal Z M (l) hat input to the fixed threshold determination unit 11a-M is an eigen beam obtained by multiplying the reception signal output from the AD converter 3-M by the eigen vector e M hat. y M (n) Coherent integration result of the hat.
In this case, the eigenvector e 1 hat, ..., eigenvalues corresponding to e M hat lambda 1 hat, ..., the magnitude relationship of lambda M hat are as described above for formula (9).

到来波数認定部11cは、図2の到来波数認定部11bと同様の方法で、到来波の波数Kハットを推定するが、その際、或る固定スレッショルド判定部11a−mの判定結果b(m)が1であっても(コヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が固定スレッショルドTm (1)より大きい旨を示している)、固定スレッショルド判定部11a−mより1つ前に並んでいる固定スレッショルド判定部11a−(m−1)の判定結果b(m−1)が0であれば(コヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が固定スレッショルドTm (1)より小さい旨を示している)、固定スレッショルド判定部11a−mの判定結果b(m)を個数の計数対象から除外するようにする。 The arrival wave number authorization unit 11c estimates the wave number K hat of the arrival wave in the same manner as the arrival wave number authorization unit 11b of FIG. 2, but at this time, the determination result b (m) of a certain fixed threshold determination unit 11a-m ) Is 1 ( indicating that the coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 is greater than the fixed threshold T m (1) ), one before the fixed threshold determination unit 11a-m. If the determination result b (m−1) of the fixed threshold determination units 11a- (m−1) arranged side by side is 0 (coherent integration value | Z m (l s ) hat | 2 is the fixed threshold T m (1). The determination result b (m) of the fixed threshold determination unit 11a-m is excluded from the number of objects to be counted.

具体的には、以下の通りである。
ここでは、説明の便宜上、目標レンジビン固有ビーム形成部9により形成されるM個の固有ビームym(n)ハットのうち、第1番目から第K番目の固有ビームy1(n)ハット〜yK(n)ハットには目標信号が含まれているが、第K+1番目から第M番目の固有ビームyK+1(n)ハット〜yM(n)ハットには目標信号が含まれておらず、受信機雑音だけが含まれているものとする。
このことを踏まえ、具体的な状況を用いて説明を進める。例えば、M=8、K=2の場合を考える。
Specifically, it is as follows.
Here, for convenience of explanation, of the M eigen beams y m (n) hats formed by the target range bin eigen beam forming unit 9, the first to Kth eigen beams y 1 (n) hat to y The target signal is included in the K (n) hat, but the target signal is not included in the (K + 1) th to Mth eigenbeams y K + 1 (n) hat to y M (n) hat. It is assumed that only receiver noise is included.
Based on this, we will proceed with explanations using specific situations. For example, consider the case where M = 8 and K = 2.

この状況下では、本来的には、固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−8の判定結果b(1)〜b(8)は、下記の式(22)のようになる。

Figure 0006223229
しかし、例えば、受信機雑音だけを含む固有ビームy4(n)ハットのコヒーレント積分結果から検波された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が偶発的に固定スレッショルドTm (1)より大きくなることで、固定スレッショルド判定部11a−4の判定結果b(4)に誤りが発生すると、固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−8の判定結果b(1)〜b(8)は、下記の式(23)のようになる。
Figure 0006223229
Under these circumstances, the determination results b (1) to b (8) of the fixed threshold determination units 11a-1 to 11a-8 are essentially as shown in the following equation (22).
Figure 0006223229
However, for example, the coherent integration value | Z m (l s ) hat | 2 of the target Doppler bin l s detected from the coherent integration result of the eigen beam y 4 (n) hat including only receiver noise is accidentally fixed threshold. If an error occurs in the determination result b (4) of the fixed threshold determination unit 11a-4 by becoming larger than T m (1) , the determination results b (1) to 11a-8 of the fixed threshold determination units 11a-1 to 11a-8 are generated. b (8) is represented by the following equation (23).
Figure 0006223229

上記実施の形態1における図2の到来波数認定部11bでは、誤検出が発生している固定スレッショルド判定部11a−4の判定結果b(4)も計数対象に含めてしまうため、到来波の波数の推定結果が3(Kハット=3)になり、到来波判定確率が劣化する。
この実施の形態2では、上記のような誤検出が発生しても、到来波判定確率の劣化を防ぐため、到来波数認定部11cは、到来波の波数Kハットとして、“1”の判定結果が連続している判定結果だけを計数対象にして、1つ前の判定結果が“0”の判定結果は“1”であっても、計数対象から除外する。
固定スレッショルド判定部11a−1〜11a−8の判定結果b(1)〜b(8)が式(23)の場合、固定スレッショルド判定部11a−1の判定結果b(1)と固定スレッショルド判定部11a−2の判定結果b(2)は、連続して“1”であるため、計数対象となるが、固定スレッショルド判定部11a−4の判定結果b(4)は、1つ前の固定スレッショルド判定部11a−3の判定結果b(3)が“0”であるため、計数対象から除外する。
その結果、到来波の波数の推定結果が2(Kハット=2)になり、到来波判定確率の劣化が抑制される。
In the first embodiment, the number-of-arrivals recognition unit 11b in FIG. 2 also includes the determination result b (4) of the fixed threshold determination unit 11a-4 in which erroneous detection has occurred in the count target. The estimation result is 3 (K hat = 3), and the arrival wave determination probability deteriorates.
In the second embodiment, in order to prevent the deterioration of the arrival wave determination probability even if the above-described erroneous detection occurs, the arrival wave number authorization unit 11c uses the determination result of “1” as the wave number K hat of the arrival wave. Only the determination results that are consecutive are counted, and even if the previous determination result of “0” is “1”, it is excluded from the counting targets.
When the determination results b (1) to b (8) of the fixed threshold determination units 11a-1 to 11a-8 are the expression (23), the determination result b (1) of the fixed threshold determination unit 11a-1 and the fixed threshold determination unit Since the determination result b (2) of 11a-2 is “1” continuously, it is counted, but the determination result b (4) of the fixed threshold determination unit 11a-4 is the previous fixed threshold. Since the determination result b (3) of the determination unit 11a-3 is “0”, it is excluded from the counting target.
As a result, the estimation result of the wave number of the incoming wave becomes 2 (K hat = 2), and the deterioration of the incoming wave determination probability is suppressed.

実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3による到来波数推定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。
到来波数推定部20は予め設定されているセンサーシステムで要求される一定の誤判定確率Pfa (Proposed)の達成に必要な閾値である適応スレッショルドTm (2)を算出し、コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたM個のパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットの中から、信号検出部6により検出された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2をそれぞれ取得し、到来波の波数Kハットとして、その適応スレッショルドTm (2)より大きいコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2の個数を計数する処理を実施する。なお、到来波数推定部20は到来波数推定手段を構成している。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing an arrival wave number estimating apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The arrival wave number estimation unit 20 calculates an adaptive threshold T m (2) , which is a threshold necessary for achieving a certain erroneous determination probability P fa (Proposed) required by a preset sensor system, and a coherent integration processing unit The coherent integration value | Z m (l s ) of the target Doppler bin l s detected by the signal detector 6 from among the M pulse Doppler filter signals Z m (l) hats output from 10-1 to 10-M. ) Hat | 2 is acquired, and the process of counting the number of coherent integral values | Z m (l s ) hat | 2 larger than the adaptive threshold T m (2) is performed as the wave number K hat of the incoming wave. The arrival wave number estimation unit 20 constitutes arrival wave number estimation means.

図4の例では、到来波数推定装置の構成要素である和ビーム形成部4、コヒーレント積分処理部5、信号検出部6、相関行列算出部7、固有値・固有ベクトル算出部8、目標レンジビン固有ビーム形成部9、コヒーレント積分処理部10−1〜10−M及び到来波数推定部20のそれぞれが専用のハードウェア(例えば、CPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど)で構成されているものを想定しているが、これらの構成要素がコンピュータで構成されていてもよい。
これらの構成要素をコンピュータで構成する場合、和ビーム形成部4、コヒーレント積分処理部5、信号検出部6、相関行列算出部7、固有値・固有ベクトル算出部8、目標レンジビン固有ビーム形成部9、コヒーレント積分処理部10−1〜10−M及び到来波数推定部20の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 4, the sum beam forming unit 4, the coherent integration processing unit 5, the signal detection unit 6, the correlation matrix calculation unit 7, the eigenvalue / eigenvector calculation unit 8, and the target range bin eigenbeam formation, which are components of the arrival wave number estimation apparatus. Each of the unit 9, the coherent integration processing units 10-1 to 10-M and the arrival wave number estimation unit 20 is configured by dedicated hardware (for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted or a one-chip microcomputer). However, these components may be configured by a computer.
When these components are configured by a computer, the sum beam forming unit 4, the coherent integration processing unit 5, the signal detecting unit 6, the correlation matrix calculating unit 7, the eigenvalue / eigenvector calculating unit 8, the target range bin eigenbeam forming unit 9, the coherent A program describing the processing contents of the integration processing units 10-1 to 10-M and the arrival wave number estimation unit 20 is stored in the memory of a computer, and the CPU of the computer executes the program stored in the memory. You can do it.

図5はこの発明の実施の形態3による到来波数推定装置の到来波数推定部20を示す構成図である。
図5において、適応スレッショルド係数算出部20aはセンサーシステムで要求される一定の誤判定確率Pfa (Proposed)とスナップショット数Nとを用いて、その誤判定確率Pfa (Proposed)が一定になる適応スレッショルド係数αm (2)を算出する処理を実施する。
適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mはコヒーレント積分処理部10−1〜10−Mより出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットから雑音検波出力の平均値(σm (1)ハット)2を算出し、その雑音検波出力の平均値(σm (1)ハット)2と適応スレッショルド係数算出部20aにより算出された適応スレッショルド係数αm (2)から一定の誤判定確率Pfa (Proposed)の達成に必要な適応スレッショルドTm (2)を算出する処理を実施する。
なお、適応スレッショルド係数算出部20a及び適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mから閾値算出部が構成されている。
FIG. 5 is a block diagram showing the arrival wave number estimation unit 20 of the arrival wave number estimation apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
In FIG. 5, the adaptive threshold coefficient calculation unit 20a uses a certain erroneous determination probability P fa (Proposed) and the number of snapshots N required by the sensor system, and the erroneous determination probability P fa (Proposed) becomes constant. A process for calculating the adaptive threshold coefficient α m (2) is performed.
The adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M are average values (σ m (1)) of noise detection outputs from the pulse Doppler filter signals Z m (l) hats output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M. Hat) 2 , and a fixed erroneous determination probability P fa from the average value (σ m (1) hat) 2 of the noise detection output and the adaptive threshold coefficient α m (2) calculated by the adaptive threshold coefficient calculation unit 20a. A process of calculating an adaptive threshold T m (2) necessary for achieving (Proposed) is performed.
In addition, the threshold value calculation part is comprised from the adaptive threshold coefficient calculation part 20a and the adaptive threshold determination parts 20b-1 to 20b-M.

また、適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mはコヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたM個のパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットの中から、信号検出部6により検出された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2を取得し、そのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (2)より大きいか否かを判定する処理を実施する。
到来波数認定部20cは適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mの判定結果b(1)〜b(M)のうち、そのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (2)より大きい旨を示している判定結果の個数を計数し、その個数を到来波の波数に認定する処理を実施する。
The adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M are signal detection units 6 from among the M pulse Doppler filter signals Z m (l) hats output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M. To obtain a coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 of the target Doppler bin l s detected by, and the coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 is larger than the adaptive threshold T m (2). A process of determining whether or not is performed.
Of the determination results b (1) to b (M) of the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M, the arrival wave number recognition unit 20c has a coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 that is an adaptive threshold T. m (2) Counts the number of determination results indicating that the value is larger than the number, and performs processing to recognize the number as the wave number of the incoming wave.

次に動作について説明する。
到来波数推定部20以外は、上記実施の形態1と同様であるため、到来波数推定部20の処理内容だけを説明する。
到来波数推定部20の適応スレッショルド係数算出部20aは、下記の式(24)に示すように、センサーシステムで要求される一定の誤判定確率Pfa (Proposed)とスナップショット数Nとを用いて、その誤判定確率Pfa (Proposed)が一定になる適応スレッショルド係数αm (2)を算出する。

Figure 0006223229
N’=N−Ng−1

ただし、Ngは目標ドップラビンlsの両側にある複数のドップラビン(以降、「ガードドップラビン」と称する)である。 Next, the operation will be described.
Other than the arrival wave number estimation unit 20 is the same as that of the first embodiment, so only the processing content of the arrival wave number estimation unit 20 will be described.
The adaptive threshold coefficient calculation unit 20a of the arrival wave number estimation unit 20 uses a certain erroneous determination probability P fa (Proposed) required by the sensor system and the number of snapshots N as shown in the following equation (24). Then, an adaptive threshold coefficient α m (2) at which the erroneous determination probability P fa (Proposed) becomes constant is calculated.
Figure 0006223229
N ′ = N−N g −1

Here, N g is a plurality of Doppler bins (hereinafter referred to as “guard Doppler bins”) on both sides of the target Doppler bin l s .

適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mは、コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mからパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットを受けると、そのパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットから雑音検波出力の平均値(σm (1)ハット)2を算出する。
即ち、適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mは、スナップショット数Nに相当するN個のドップラビンの検波出力(=パルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハット)から、目標ドップラビンls及びガードドップラビンNgの検波出力を除外することで、受信機雑音だけからなるN’個のドップラビンにおける雑音検波出力の平均値(σm (1)ハット)2を算出する。
Adaptive threshold determination unit 20b-1~20b-M receives the pulse Doppler filtered signal Z m (l) hat from the coherent integration section 10-1 to 10-M, the pulse Doppler filter signal Z m (l) hat From this, the average value of the noise detection output (σ m (1) hat) 2 is calculated.
That is, the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M obtain the target Doppler bin l s and the guard from the detection outputs (= pulse Doppler filter signal Z m (l) hat) corresponding to the number of snapshots N. By excluding the detection output of Doppler bin N g , the average value (σ m (1) hat) 2 of noise detection outputs in N ′ Doppler bins consisting only of receiver noise is calculated.

適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mは、雑音検波出力の平均値(σm (1)ハット)2を算出すると、下記の式(25)に示すように、その雑音検波出力の平均値(σm (1)ハット)2と適応スレッショルド係数算出部20aにより算出された適応スレッショルド係数αm (2)から一定の誤判定確率Pfa (Proposed)の達成に必要な適応スレッショルドTm (2)を算出する。

Figure 0006223229
When the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M calculate the average value (σ m (1) hat) 2 of the noise detection output, as shown in the following equation (25), the average value of the noise detection output (Σ m (1) hat) 2 and the adaptive threshold coefficient T m (2 required to achieve a certain erroneous determination probability P fa (Proposed) from the adaptive threshold coefficient α m (2) calculated by the adaptive threshold coefficient calculator 20a. ) Is calculated.
Figure 0006223229

適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mは、適応スレッショルドTm (2)を算出すると、コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットの中から、信号検出部6により検出された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2(あるいは、|Zm(ls)ハット|)を検波する。
適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mは、目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2を検波すると、そのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (2)より大きいか否かを判定し、上記の式(20)に示すような判定結果b(m)を到来波数認定部20cに出力する。
After calculating the adaptive threshold T m (2) , the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M calculate the pulse Doppler filter signal Z m (l) hat output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M. The coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 (or | Z m (l s ) hat |) of the target Doppler bin l s detected by the signal detection unit 6 is detected.
Adaptive threshold determination unit 20b-1~20b-M is the coherent integration value of the target Doppler bin l s | when detects the 2, the coherent integration values | | Z m (l s) hat Z m (l s) hat | 2 is It is determined whether or not it is larger than the adaptive threshold T m (2), and a determination result b (m) as shown in the above equation (20) is output to the arrival wave number recognition unit 20c.

到来波数認定部20cは、適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mから判定結果b(m)を受けると、それらの判定結果b(m)のうち、コヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (2)より大きい旨を示している判定結果の個数を計数する。
即ち、到来波数認定部20cは、上記の式(21)に示すように、適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mから出力された判定結果b(m)のうち、b(m)=1の判定結果の個数Kハットを計数する。
到来波数認定部20cは、b(m)=1の判定結果の個数Kハットを計数すると、その個数Kハットを到来波の波数(目標数)に認定する。
Upon receiving the determination result b (m) from the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M, the arrival wave number recognition unit 20c includes the coherent integration value | Z m (l s ) among the determination results b (m). The number of determination results indicating that hat | 2 is larger than the adaptive threshold T m (2) is counted.
That is, as shown in the above equation (21), the arrival wave number certification unit 20c has b (m) = 1 among the determination results b (m) output from the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M. The number K of the determination results is counted.
The incoming wave number recognition unit 20c, after counting the number K hat of the determination result of b (m) = 1, recognizes the number K hat as the wave number (target number) of the incoming wave.

以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mが、一定の誤判定確率Pfa (Proposed)の達成に必要な適応スレッショルドTm (2)を算出し、その適応スレッショルドTm (2)を用いて判定するように構成したので、上記実施の形態1と同様の効果を奏する他に、雑音検波出力の平均値(σm (1)ハット)2の変動と無関係に、センサーシステムの誤判定確率を所望の一定値に制御することができる効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the third embodiment, the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M have the adaptive threshold T m (2 required for achieving a certain erroneous determination probability P fa (Proposed). ) And the determination is made using the adaptive threshold T m (2). In addition to the effects similar to those of the first embodiment, the average value of the noise detection output (σ m (1) (Hat) Regardless of the fluctuation of 2 , there is an effect that the misjudgment probability of the sensor system can be controlled to a desired constant value.

実施の形態4.
図6はこの発明の実施の形態4による到来波数推定装置の到来波数推定部20を示す構成図であり、図において、図5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。
適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−Mには、上記実施の形態3と同様に、コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットが入力される。
即ち、適応スレッショルド判定部20b−1に入力されるパルスドップラフィルタ信号Z1(l)ハットは、AD変換器3−1から出力された受信信号に対して固有ベクトルe1ハットが乗算された固有ビームy1(n)ハットのコヒーレント積分結果であり、適応スレッショルド判定部20b−2に入力されるパルスドップラフィルタ信号Z2(l)ハットは、AD変換器3−2から出力された受信信号に対して固有ベクトルe2ハットが乗算された固有ビームy2(n)ハットのコヒーレント積分結果である。
また、適応スレッショルド判定部20b−Mに入力されるパルスドップラフィルタ信号ZM(l)ハットは、AD変換器3−Mから出力された受信信号に対して固有ベクトルeMハットが乗算された固有ビームyM(n)ハットのコヒーレント積分結果である。
このとき、固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットに対応する固有値λ1ハット,・・・,λMハットの大小関係は、上記の式(9)の通りである。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing an arrival wave number estimation unit 20 of the arrival wave number estimation apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
Similarly to the third embodiment, the pulse threshold Doppler filter signal Z m (l) hat output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M is input to the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-M. Is done.
That is, the pulse Doppler filter signal Z 1 (l) hat input to the adaptive threshold determination unit 20 b-1 is an eigen beam obtained by multiplying the received signal output from the AD converter 3-1 by the eigen vector e 1 hat. y 1 (n) is a result of the coherent integration of the hat, and the pulse Doppler filter signal Z 2 (l) hat input to the adaptive threshold determination unit 20b-2 corresponds to the received signal output from the AD converter 3-2. This is a coherent integration result of the eigen beam y 2 (n) hat multiplied by the eigen vector e 2 hat.
The pulse Doppler filter signal Z M (l) hat input to the adaptive threshold determination unit 20b-M is an eigen beam obtained by multiplying the received signal output from the AD converter 3-M by the eigen vector e M hat. y M (n) Coherent integration result of the hat.
In this case, the eigenvector e 1 hat, ..., eigenvalues corresponding to e M hat lambda 1 hat, ..., the magnitude relationship of lambda M hat are as described above for formula (9).

到来波数認定部20dは、図5の到来波数認定部20cと同様の方法で、到来波の波数Kハットを推定するが、その際、或る適応スレッショルド判定部20b−mの判定結果b(m)が1であっても(コヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (2)より大きい旨を示している)、適応スレッショルド判定部20b−mより1つ前に並んでいる適応スレッショルド判定部20b−(m−1)の判定結果b(m−1)が0であれば(コヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (2)より小さい旨を示している)、適応スレッショルド判定部20b−mの判定結果b(m)を個数の計数対象から除外するようにする。 The arrival wave number recognition unit 20d estimates the wave number K hat of the arrival wave by the same method as the arrival wave number recognition unit 20c of FIG. 5, but at this time, the determination result b (m) of a certain adaptive threshold determination unit 20b-m ) Is 1 (which indicates that the coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 is larger than the adaptive threshold T m (2) ), one before the adaptive threshold determination unit 20b-m. If the determination result b (m-1) of the adaptive threshold determination units 20b- (m-1) arranged side by side is 0 (coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 is the adaptive threshold T m (2). The determination result b (m) of the adaptive threshold determination unit 20b-m is excluded from the number of objects to be counted.

具体的には、以下の通りである。
ここでは、説明の便宜上、目標レンジビン固有ビーム形成部9により形成されるM個の固有ビームym(n)ハットのうち、第1番目から第K番目の固有ビームy1(n)ハット〜yK(n)ハットには目標信号が含まれているが、第K+1番目から第M番目の固有ビームyK+1(n)ハット〜yM(n)ハットには目標信号が含まれておらず、受信機雑音だけが含まれているものとする。
このことを踏まえ、具体的な状況を用いて説明を進める。例えば、M=8、K=2の場合を考える。
Specifically, it is as follows.
Here, for convenience of explanation, of the M eigen beams y m (n) hats formed by the target range bin eigen beam forming unit 9, the first to Kth eigen beams y 1 (n) hat to y The target signal is included in the K (n) hat, but the target signal is not included in the (K + 1) th to Mth eigenbeams y K + 1 (n) hat to y M (n) hat. It is assumed that only receiver noise is included.
Based on this, we will proceed with explanations using specific situations. For example, consider the case where M = 8 and K = 2.

この状況下では、本来的には、適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−8の判定結果b(1)〜b(8)は、下記の式(26)のようになる。

Figure 0006223229
しかし、例えば、受信機雑音だけを含む固有ビームy4(n)ハットのコヒーレント積分結果から検波された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が偶発的に適応スレッショルドTm (2)より大きくなることで、適応スレッショルド判定部20b−4の判定結果b(4)に誤りが発生すると、適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−8の判定結果b(1)〜b(8)は、下記の式(27)のようになる。
Figure 0006223229
Under these circumstances, the determination results b (1) to b (8) of the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-8 are essentially as shown in the following equation (26).
Figure 0006223229
However, for example, the coherent integration value | Z m (l s ) hat | 2 of the target Doppler bin l s detected from the coherent integration result of the eigen beam y 4 (n) hat including only the receiver noise is an adaptive threshold. When an error occurs in the determination result b (4) of the adaptive threshold determination unit 20b-4 by becoming larger than T m (2) , the determination results b (1) to 20b-8 of the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-8 are generated. b (8) is represented by the following equation (27).
Figure 0006223229

上記実施の形態3における図5の到来波数認定部20cでは、誤検出が発生している適応スレッショルド判定部20b−4の判定結果b(4)も計数対象に含めてしまうため、到来波の波数の推定結果が3(Kハット=3)になり、到来波判定確率が劣化する。
この実施の形態4では、上記のような誤検出が発生しても、到来波判定確率の劣化を防ぐため、到来波数認定部20dは、到来波の波数Kハットとして、“1”の判定結果が連続している判定結果だけを計数対象にして、1つ前の判定結果が“0”の判定結果は“1”であっても、計数対象から除外する。
適応スレッショルド判定部20b−1〜20b−8の判定結果b(1)〜b(8)が式(27)の場合、適応スレッショルド判定部20b−1の判定結果b(1)と適応スレッショルド判定部20b−2の判定結果b(2)は、連続して“1”であるため、計数対象となるが、適応スレッショルド判定部20b−4の判定結果b(4)は、1つ前の適応スレッショルド判定部20b−3の判定結果b(3)が“0”であるため、計数対象から除外する。
その結果、到来波の波数の推定結果が2(Kハット=2)になり、到来波判定確率の劣化が抑制される。
In the third embodiment, the number-of-arrivals recognition unit 20c in FIG. 5 also includes the determination result b (4) of the adaptive threshold determination unit 20b-4 in which erroneous detection has occurred in the counting target. The estimation result is 3 (K hat = 3), and the arrival wave determination probability deteriorates.
In the fourth embodiment, in order to prevent the deterioration of the arrival wave determination probability even if the above-described erroneous detection occurs, the arrival wave number authorization unit 20d determines the determination result of “1” as the wave number K hat of the arrival wave. Only the determination results that are consecutive are counted, and even if the previous determination result of “0” is “1”, it is excluded from the counting targets.
When the determination results b (1) to b (8) of the adaptive threshold determination units 20b-1 to 20b-8 are the expression (27), the determination result b (1) of the adaptive threshold determination unit 20b-1 and the adaptive threshold determination unit Since the determination result b (2) of 20b-2 is “1” continuously, it is counted, but the determination result b (4) of the adaptive threshold determination unit 20b-4 is the previous adaptive threshold. Since the determination result b (3) of the determination unit 20b-3 is “0”, it is excluded from the counting target.
As a result, the estimation result of the wave number of the incoming wave becomes 2 (K hat = 2), and the deterioration of the incoming wave determination probability is suppressed.

実施の形態5.
図7はこの発明の実施の形態5による到来波数推定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。
雑音レンジビン固有ビーム形成部31はAD変換器3−1〜3−Mから出力されたM個の受信信号である受信信号ベクトルx(n)のうち、信号検出部6により検出された目標レンジビン以外のレンジビンである雑音レンジビンの受信信号ベクトルx(n)に対して、固有値・固有ベクトル算出部8により算出された固有ベクトルemハットをそれぞれ乗算することで、M個の固有ビームym’(n)ハットを形成する処理を実施する。
コヒーレント積分処理部32−1〜32−Mは雑音レンジビン固有ビーム形成部31から出力された固有ビームym’(n)ハットをDFT等によってコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果であるパルスドップラフィルタ信号Zm’(l)ハットを到来波数推定部33に出力する処理を実施する。
なお、雑音レンジビン固有ビーム形成部31及びコヒーレント積分処理部32−1〜32−Mから第2のコヒーレント積分手段が構成されている。
また、この実施の形態5では、目標レンジビン固有ビーム形成部9及びコヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから第1のコヒーレント積分手段が構成されている。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing an arrival wave number estimation apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The noise range bin eigen beam forming unit 31 is other than the target range bin detected by the signal detection unit 6 among the received signal vectors x (n) that are M received signals output from the AD converters 3-1 to 3-M. to the received signal vector x of the noise range bin is a range bin (n), the eigenvector e m hat calculated by multiplying each by eigenvalue-eigenvector computing section 8, M pieces of eigenbeams y m '(n) The process which forms a hat is implemented.
The coherent integration processing units 32-1 to 32 -M coherently integrate the eigen beam y m ′ (n) hat output from the noise range bin eigen beam forming unit 31 by DFT or the like, and a pulse Doppler filter signal which is a result of the coherent integration. A process of outputting the Z m ′ (l) hat to the arrival wave number estimation unit 33 is performed.
The noise range bin eigen beam forming unit 31 and the coherent integration processing units 32-1 to 32-M constitute a second coherent integration unit.
In the fifth embodiment, the target range bin eigen beam forming unit 9 and the coherent integration processing units 10-1 to 10-M constitute the first coherent integration means.

到来波数推定部33はコヒーレント積分処理部32−1〜32−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm’(l)ハットを用いて、予め設定されているセンサーシステムで要求される一定の誤判定確率Pfa (Proposed)の達成に必要な閾値である適応スレッショルドTm (3)を算出し、コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたM個のパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットの中から、信号検出部6により検出された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2をそれぞれ取得し、到来波の波数Kハットとして、その適応スレッショルドTm (3)より大きいコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2の個数を計数する処理を実施する。なお、到来波数推定部33は到来波数推定手段を構成している。 The incoming wave number estimation unit 33 uses the pulse Doppler filter signal Z m ′ (l) hat output from the coherent integration processing units 32-1 to 32 -M to perform a certain error required by a preset sensor system. An adaptive threshold T m (3) , which is a threshold necessary for achieving the determination probability P fa (Proposed) , is calculated, and M pulse Doppler filter signals Z m output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M are calculated. (L) The coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 of the target Doppler bin l s detected by the signal detection unit 6 is acquired from the hat, and the adaptive threshold is set as the wave number K hat of the incoming wave. A process of counting the number of coherent integral values | Z m (l s ) hat | 2 greater than T m (3) is performed. The arrival wave number estimation unit 33 constitutes arrival wave number estimation means.

図7の例では、到来波数推定装置の構成要素である和ビーム形成部4、コヒーレント積分処理部5、信号検出部6、相関行列算出部7、固有値・固有ベクトル算出部8、目標レンジビン固有ビーム形成部9、コヒーレント積分処理部10−1〜10−M、雑音レンジビン固有ビーム形成部31、コヒーレント積分処理部32−1〜32−M及び到来波数推定部33のそれぞれが専用のハードウェア(例えば、CPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど)で構成されているものを想定しているが、これらの構成要素がコンピュータで構成されていてもよい。
これらの構成要素をコンピュータで構成する場合、和ビーム形成部4、コヒーレント積分処理部5、信号検出部6、相関行列算出部7、固有値・固有ベクトル算出部8、目標レンジビン固有ビーム形成部9、コヒーレント積分処理部10−1〜10−M、雑音レンジビン固有ビーム形成部31、コヒーレント積分処理部32−1〜32−M及び到来波数推定部33の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 7, a sum beam forming unit 4, a coherent integration processing unit 5, a signal detection unit 6, a correlation matrix calculation unit 7, an eigenvalue / eigenvector calculation unit 8, and target range bin eigenbeam formation, which are components of the arrival wave number estimation apparatus. Unit 9, coherent integration processing units 10-1 to 10 -M, noise range bin eigen beam forming unit 31, coherent integration processing units 32-1 to 32 -M, and arrival wave number estimation unit 33, respectively. A semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted or a one-chip microcomputer or the like is assumed. However, these components may be configured by a computer.
When these components are configured by a computer, the sum beam forming unit 4, the coherent integration processing unit 5, the signal detecting unit 6, the correlation matrix calculating unit 7, the eigenvalue / eigenvector calculating unit 8, the target range bin eigenbeam forming unit 9, the coherent Programs describing the processing contents of the integration processing units 10-1 to 10-M, the noise range bin eigen beam forming unit 31, the coherent integration processing units 32-1 to 32-M, and the arrival wave number estimation unit 33 are stored in the memory of the computer. The program may be stored and the CPU of the computer may execute the program stored in the memory.

図8はこの発明の実施の形態5による到来波数推定装置の到来波数推定部33を示す構成図である。
図8において、適応スレッショルド係数算出部33aはセンサーシステムで要求される一定の誤判定確率Pfa (Proposed)、スナップショット数N及び雑音レンジビン数N”を用いて、その誤判定確率Pfa (Proposed)が一定になる適応スレッショルド係数αm (3)を算出する処理を実施する。
適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mはコヒーレント積分処理部32−1〜32−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm’(l)ハットを用いて、雑音検波出力の平均値(σm (2)ハット)2を算出し、その雑音検波出力の平均値(σm (2)ハット)2と適応スレッショルド係数算出部33aにより算出された適応スレッショルド係数αm (3)から一定の誤判定確率Pfa (Proposed)の達成に必要な適応スレッショルドTm (3)を算出する処理を実施する。
なお、適応スレッショルド係数算出部33a及び適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mから閾値算出部が構成されている。
FIG. 8 is a block diagram showing the arrival wave number estimation unit 33 of the arrival wave number estimation apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
In FIG. 8, the adaptive threshold coefficient calculation unit 33a uses a certain erroneous determination probability P fa (Proposed) , the number of snapshots N and the number of noise range bins N ″ required in the sensor system, to determine the erroneous determination probability P fa (Proposed ) Is performed to calculate an adaptive threshold coefficient α m (3) that makes constant.
The adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-M use the pulse Doppler filter signal Z m ′ (l) hat output from the coherent integration processing units 32-1 to 32-M and use the average value (σ m (2) hat) 2 is calculated, and a certain error is calculated from the average value (σ m (2) hat) 2 of the noise detection output and the adaptive threshold coefficient α m (3) calculated by the adaptive threshold coefficient calculation unit 33a. A process of calculating an adaptive threshold T m (3) necessary for achieving the determination probability P fa (Proposed) is performed.
In addition, the threshold value calculation part is comprised from the adaptive threshold coefficient calculation part 33a and the adaptive threshold determination parts 33b-1 to 33b-M.

また、適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mはコヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたM個のパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットの中から、信号検出部6により検出された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2を取得し、そのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (3)より大きいか否かを判定する処理を実施する。
到来波数認定部33cは適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mの判定結果b(1)〜b(M)のうち、そのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (3)より大きい旨を示している判定結果の個数を計数し、その個数を到来波の波数に認定する処理を実施する。
Also, the adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-M are signal detection units 6 from among the M pulse Doppler filter signals Z m (l) hats output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M. The coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 of the target Doppler bin l s detected by the above is acquired, and the coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 is larger than the adaptive threshold T m (3). A process of determining whether or not is performed.
The incoming wave identification portion 33c of the determination result of the adaptive threshold determination unit 33b-1~33b-M b (1 ) ~b (M), the coherent integration value | Z m (l s) hat | 2 adaptation threshold T m (3) Counts the number of determination results indicating that the value is larger than the number, and performs processing to recognize the number as the wave number of the incoming wave.

次に動作について説明する。
雑音レンジビン固有ビーム形成部31、コヒーレント積分処理部32−1〜32−M及び到来波数推定部33以外は、上記実施の形態1と同様であるため、雑音レンジビン固有ビーム形成部31、コヒーレント積分処理部32−1〜32−M及び到来波数推定部33の処理内容だけを説明する。
信号検出部6により検出される目標レンジビン以外のレンジビンの受信信号ベクトルx(n)には受信機雑音だけが含まれていると想定する。
Next, the operation will be described.
Since the noise range bin eigen beam forming unit 31, the coherent integration processing units 32-1 to 32-M and the arrival wave number estimating unit 33 are the same as those in the first embodiment, the noise range bin eigen beam forming unit 31, coherent integration processing is performed. Only the processing contents of the units 32-1 to 32-M and the arrival wave number estimation unit 33 will be described.
It is assumed that only the receiver noise is included in the received signal vector x (n) of the range bin other than the target range bin detected by the signal detection unit 6.

雑音レンジビン固有ビーム形成部31は、固有値・固有ベクトル算出部8から固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットを受けると、上記の式(13)に示すように、AD変換器3−1〜3−Mから出力されたM個の受信信号である受信信号ベクトルx(n)のうち、目標レンジビン以外のレンジビンである雑音レンジビンの受信信号ベクトルx(n)に対して、その固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットを乗算することで、M個の固有ビームym’(n)ハットを形成し、M個の固有ビームym’(n)ハットをコヒーレント積分処理部32−1〜32−Mに出力する。
コヒーレント積分処理部32−1〜32−Mは、雑音レンジビン固有ビーム形成部31から固有ビームym’(n)ハットを受けると、上記の式(18)に示すように、その固有ビームym’(n)ハットをDFT等によってコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果であるパルスドップラフィルタ信号Zm’(l)ハットを到来波数推定部33に出力する。
When the noise range bin eigen beam forming unit 31 receives the eigen vector e 1 hat,..., E M hat from the eigen value / eigen vector calculating unit 8, as shown in the above equation (13), the AD converter 3-1 to 3-1. Among the received signal vectors x (n) that are M received signals output from 3-M, the received signal vector x (n) of a noise range bin that is a range bin other than the target range bin is its eigenvector e 1 hat. ,..., E M hats are multiplied to form M eigen beams y m ′ (n) hats, and the M eigen beams y m ′ (n) hats are coherent integration processing unit 32-1. Output to ~ 32-M.
When the coherent integration processing units 32-1 to 32 -M receive the eigen beam y m ′ (n) hat from the noise range bin eigen beam forming unit 31, as shown in the above equation (18), the eigen beam y m The '(n) hat is coherently integrated by DFT or the like, and the pulse Doppler filter signal Z m ′ (l) hat which is the result of the coherent integration is output to the arrival wave number estimating unit 33.

到来波数推定部20の適応スレッショルド係数算出部20aは、下記の式(28)に示すように、センサーシステムで要求される一定の誤判定確率Pfa (Proposed)、スナップショット数N及び雑音レンジビン数N”を用いて、その誤判定確率Pfa (Proposed)が一定になる適応スレッショルド係数αm (3)を算出する。

Figure 0006223229
As shown in the following equation (28), the adaptive threshold coefficient calculation unit 20a of the arrival wave number estimation unit 20 has a certain erroneous determination probability P fa (Proposed) required by the sensor system, the number of snapshots N, and the number of noise range bins. N ″ is used to calculate an adaptive threshold coefficient α m (3) that makes the erroneous determination probability P fa (Proposed) constant.
Figure 0006223229

適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mは、コヒーレント積分処理部32−1〜32−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm’(l)ハットを受けると、そのパルスドップラフィルタ信号Zm’(l)ハットにおける各ドップラビンの雑音検波出力の平均値(σm (2)ハット)2を算出する。
適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mは、雑音検波出力の平均値(σm (2)ハット)2を算出すると、下記の式(29)に示すように、その雑音検波出力の平均値(σm (2)ハット)2と適応スレッショルド係数算出部33aにより算出された適応スレッショルド係数αm (3)から一定の誤判定確率Pfa (Proposed)の達成に必要な適応スレッショルドTm (3)を算出する。

Figure 0006223229
Upon receiving the pulse Doppler filter signal Z m ′ (l) hat output from the coherent integration processing units 32-1 to 32 -M, the adaptive threshold determination units 33 b-1 to 33 b -M receive the pulse Doppler filter signal Z m. '(L) The average value (σ m (2) hat) 2 of the noise detection output of each Doppler bin in the hat is calculated.
When the adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-M calculate the average value (σ m (2) hat) 2 of the noise detection output, as shown in the following equation (29), the average value of the noise detection output (Σ m (2) hat) 2 and the adaptive threshold coefficient T m (3 required to achieve a certain erroneous determination probability P fa (Proposed) from the adaptive threshold coefficient α m (3) calculated by the adaptive threshold coefficient calculator 33a. ) Is calculated.
Figure 0006223229

適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mは、適応スレッショルドTm (3)を算出すると、コヒーレント積分処理部10−1〜10−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハットの中から、信号検出部6により検出された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2(あるいは、|Zm(ls)ハット|)を検波する。
適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mは、目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2を検波すると、そのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (3)より大きいか否かを判定し、上記の式(20)に示すような判定結果b(m)を到来波数認定部33cに出力する。
After calculating the adaptive threshold T m (3) , the adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-M calculate the pulse Doppler filter signal Z m (l) hat output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M. The coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 (or | Z m (l s ) hat |) of the target Doppler bin l s detected by the signal detection unit 6 is detected.
Adaptive threshold determination unit 33b-1~33b-M is the coherent integration value of the target Doppler bin l s | when detects the 2, the coherent integration values | | Z m (l s) hat Z m (l s) hat | 2 is It is determined whether or not it is larger than the adaptive threshold T m (3), and a determination result b (m) as shown in the above equation (20) is output to the arrival wave number recognition unit 33c.

到来波数認定部33cは、適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mから判定結果b(m)を受けると、それらの判定結果b(m)のうち、コヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (3)より大きい旨を示している判定結果の個数を計数する。
即ち、到来波数認定部33cは、上記の式(21)に示すように、適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mから出力された判定結果b(m)のうち、b(m)=1の判定結果の個数Kハットを計数する。
到来波数認定部33cは、b(m)=1の判定結果の個数Kハットを計数すると、その個数Kハットを到来波の波数(目標数)に認定する。
Upon receiving the determination result b (m) from the adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-M, the arrival wave number recognition unit 33c includes the coherent integration value | Z m (l s ) of the determination results b (m). The number of determination results indicating that hat | 2 is larger than the adaptive threshold T m (3) is counted.
That is, as shown in the above equation (21), the arrival wave number authorization unit 33c has b (m) = 1 among the determination results b (m) output from the adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-M. The number K of the determination results is counted.
The incoming wave number authorization unit 33c, when counting the number K hat of the determination result of b (m) = 1, authorizes the number K hat as the wave number (target number) of the incoming wave.

以上で明らかなように、この実施の形態5によれば、適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mが、コヒーレント積分処理部32−1〜32−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm’(l)ハットを用いて、一定の誤判定確率Pfa (Proposed)の達成に必要な適応スレッショルドTm (3)を算出し、その適応スレッショルドTm (3)を用いて判定するように構成したので、上記実施の形態1と同様の効果を奏する他に、雑音検波出力の平均値(σm (1)ハット)2の変動と無関係に、センサーシステムの誤判定確率を所望の一定値に制御することができるとともに、より高い目標数の判定確率を実現することができる効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the fifth embodiment, the adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-M output the pulse Doppler filter signal Z m output from the coherent integration processing units 32-1 to 32-M. '(L) A hat is used to calculate an adaptive threshold T m (3) necessary to achieve a certain erroneous determination probability P fa (Proposed) , and the adaptive threshold T m (3) is used for determination. In addition to the same effects as in the first embodiment, the misdetection probability of the sensor system is set to a desired constant value regardless of the fluctuation of the average value (σ m (1) hat) 2 of the noise detection output. It is possible to control to a higher level and to achieve a higher target number determination probability.

実施の形態6.
図9はこの発明の実施の形態6による到来波数推定装置の到来波数推定部33を示す構成図であり、図において、図8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。
適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−Mには、上記実施の形態5と同様に、コヒーレント積分処理部10−1〜10−M及びコヒーレント積分処理部32−1〜32−Mから出力されたパルスドップラフィルタ信号Zm(l)ハット,Zm’(l)ハットが入力される。
即ち、適応スレッショルド判定部33b−1に入力されるパルスドップラフィルタ信号Z1(l)ハット,Z1’(l)ハットは、AD変換器3−1から出力された受信信号に対して固有ベクトルe1ハットが乗算された固有ビームy1(n)ハットのコヒーレント積分結果であり、適応スレッショルド判定部33b−2に入力されるパルスドップラフィルタ信号Z2(l)ハット,Z2’(l)ハットは、AD変換器3−2から出力された受信信号に対して固有ベクトルe2ハットが乗算された固有ビームy2(n)ハットのコヒーレント積分結果である。
また、適応スレッショルド判定部33b−Mに入力されるパルスドップラフィルタ信号ZM(l)ハット,ZM’(l)ハットは、AD変換器3−Mから出力された受信信号に対して固有ベクトルeMハットが乗算された固有ビームyM(n)ハットのコヒーレント積分結果である。
このとき、固有ベクトルe1ハット,・・・,eMハットに対応する固有値λ1ハット,・・・,λMハットの大小関係は、上記の式(9)の通りである。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing the arrival wave number estimation unit 33 of the arrival wave number estimation apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
Similarly to the fifth embodiment, the adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-M output from the coherent integration processing units 10-1 to 10-M and the coherent integration processing units 32-1 to 32-M. Pulse Doppler filter signals Z m (l) hat and Z m ′ (l) hat are input.
That is, the pulse Doppler filter signals Z 1 (l) hat and Z 1 ′ (l) hat input to the adaptive threshold determination unit 33b-1 are the eigenvector e for the received signal output from the AD converter 3-1. The pulse Doppler filter signal Z 2 (l) hat, Z 2 ′ (l) hat, which is a coherent integration result of the eigen beam y 1 (n) hat multiplied by 1 hat and is input to the adaptive threshold determination unit 33b-2 Is a coherent integration result of the eigen beam y 2 (n) hat obtained by multiplying the reception signal output from the AD converter 3-2 by the eigen vector e 2 hat.
The pulse Doppler filter signals Z M (l) hat and Z M ′ (l) hat input to the adaptive threshold determination unit 33b-M are eigenvectors e with respect to the received signal output from the AD converter 3-M. This is a coherent integration result of the eigen beam y M (n) hat multiplied by the M hat.
In this case, the eigenvector e 1 hat, ..., eigenvalues corresponding to e M hat lambda 1 hat, ..., the magnitude relationship of lambda M hat are as described above for formula (9).

到来波数認定部33dは、図8の到来波数認定部33cと同様の方法で、到来波の波数Kハットを推定するが、その際、或る適応スレッショルド判定部33b−mの判定結果b(m)が1であっても(コヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (3)より大きい旨を示している)、適応スレッショルド判定部33b−mより1つ前に並んでいる適応スレッショルド判定部33b−(m−1)の判定結果b(m−1)が0であれば(コヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が適応スレッショルドTm (3)より小さい旨を示している)、適応スレッショルド判定部33b−mの判定結果b(m)を個数の計数対象から除外するようにする。 The arrival wave number recognition unit 33d estimates the wave number K hat of the arrival wave by a method similar to that of the arrival wave number recognition unit 33c of FIG. 8, but at this time, the determination result b (m) of a certain adaptive threshold determination unit 33b-m ) Is 1 (which indicates that the coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 is larger than the adaptive threshold T m (3) ), one before the adaptive threshold determination unit 33b-m. If the determination result b (m-1) of the adaptive threshold determination units 33b- (m-1) arranged side by side is 0 (coherent integral value | Z m (l s ) hat | 2 is the adaptive threshold T m (3). In other words, the determination result b (m) of the adaptive threshold determination unit 33b-m is excluded from the number of objects to be counted.

具体的には、以下の通りである。
ここでは、説明の便宜上、目標レンジビン固有ビーム形成部9により形成されるM個の固有ビームym(n)ハットのうち、第1番目から第K番目の固有ビームy1(n)ハット〜yK(n)ハットには目標信号が含まれているが、第K+1番目から第M番目の固有ビームyK+1(n)ハット〜yM(n)ハットには目標信号が含まれておらず、受信機雑音だけが含まれているものとする。
このことを踏まえ、具体的な状況を用いて説明を進める。例えば、M=8、K=2の場合を考える。
Specifically, it is as follows.
Here, for convenience of explanation, of the M eigen beams y m (n) hats formed by the target range bin eigen beam forming unit 9, the first to Kth eigen beams y 1 (n) hat to y The target signal is included in the K (n) hat, but the target signal is not included in the (K + 1) th to Mth eigenbeams y K + 1 (n) hat to y M (n) hat. It is assumed that only receiver noise is included.
Based on this, we will proceed with explanations using specific situations. For example, consider the case where M = 8 and K = 2.

この状況下では、本来的には、適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−8の判定結果b(1)〜b(8)は、下記の式(30)のようになる。

Figure 0006223229
しかし、例えば、受信機雑音だけを含む固有ビームy4(n)ハットのコヒーレント積分結果から検波された目標ドップラビンlsのコヒーレント積分値|Zm(ls)ハット|2が偶発的に適応スレッショルドTm (3)より大きくなることで、適応スレッショルド判定部33b−4の判定結果b(4)に誤りが発生すると、適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−8の判定結果b(1)〜b(8)は、下記の式(31)のようになる。
Figure 0006223229
Under these circumstances, the determination results b (1) to b (8) of the adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-8 are essentially as shown in the following equation (30).
Figure 0006223229
However, for example, the coherent integration value | Z m (l s ) hat | 2 of the target Doppler bin l s detected from the coherent integration result of the eigen beam y 4 (n) hat including only the receiver noise is an adaptive threshold. If an error occurs in the determination result b (4) of the adaptive threshold determination unit 33b-4 by becoming larger than T m (3) , the determination results b (1) to 33b-8 of the adaptive threshold determination unit 33b-1 to 33b-8 b (8) becomes like the following formula | equation (31).
Figure 0006223229

上記実施の形態5における図8の到来波数認定部33cでは、誤検出が発生している適応スレッショルド判定部33b−4の判定結果b(4)も計数対象に含めてしまうため、到来波の波数の推定結果が3(Kハット=3)になり、到来波判定確率が劣化する。
この実施の形態6では、上記のような誤検出が発生しても、到来波判定確率の劣化を防ぐため、到来波数認定部33dは、到来波の波数Kハットとして、“1”の判定結果が連続している判定結果だけを計数対象にして、1つ前の判定結果が“0”の判定結果は“1”であっても、計数対象から除外する。
適応スレッショルド判定部33b−1〜33b−8の判定結果b(1)〜b(8)が式(31)の場合、適応スレッショルド判定部33b−1の判定結果b(1)と適応スレッショルド判定部33b−2の判定結果b(2)は、連続して“1”であるため、計数対象となるが、適応スレッショルド判定部33b−4の判定結果b(4)は、1つ前の適応スレッショルド判定部33b−3の判定結果b(3)が“0”であるため、計数対象から除外する。
その結果、到来波の波数の推定結果が2(Kハット=2)になり、到来波判定確率の劣化が抑制される。
In the above-described fifth embodiment, the arrival wave number authorization unit 33c of FIG. 8 also includes the determination result b (4) of the adaptive threshold determination unit 33b-4 in which erroneous detection has occurred in the count target. The estimation result is 3 (K hat = 3), and the arrival wave determination probability deteriorates.
In the sixth embodiment, in order to prevent deterioration of the arrival wave determination probability even if the above-described erroneous detection occurs, the arrival wave number authorization unit 33d uses the determination result of “1” as the wave number K hat of the arrival wave. Only the determination results that are consecutive are counted, and even if the previous determination result of “0” is “1”, it is excluded from the counting targets.
When the determination results b (1) to b (8) of the adaptive threshold determination units 33b-1 to 33b-8 are the expression (31), the determination result b (1) of the adaptive threshold determination unit 33b-1 and the adaptive threshold determination unit Since the determination result b (2) of 33b-2 is “1” continuously, it is counted, but the determination result b (4) of the adaptive threshold determination unit 33b-4 is the previous adaptive threshold. Since the determination result b (3) of the determination unit 33b-3 is “0”, it is excluded from the counting target.
As a result, the estimation result of the wave number of the incoming wave becomes 2 (K hat = 2), and the deterioration of the incoming wave determination probability is suppressed.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

1−1〜1−M 素子アンテナ(受信手段)、2−1〜2−M 受信機(受信手段)、3−1〜3−M AD変換器(受信手段)、4 和ビーム形成部(目標検出手段)、5 コヒーレント積分処理部(目標検出手段)、6 信号検出部(目標検出手段)、7 相関行列算出部(固有ベクトル算出手段)、8 固有値・固有ベクトル算出部(固有ベクトル算出手段)、9 目標レンジビン固有ビーム形成部(コヒーレント積分手段、第1のコヒーレント積分手段)、10−1〜10−M コヒーレント積分処理部(コヒーレント積分手段、第1のコヒーレント積分手段)、11 到来波数推定部(到来波数推定手段)、11a−1〜11a−M 固定スレッショルド判定部、11b,11c 到来波数認定部、20 到来波数推定部(到来波数推定手段)、20a 適応スレッショルド係数算出部(閾値算出部)、20b−1〜20b−M 適応スレッショルド判定部(閾値算出部)、20c,20d 到来波数認定部、31 雑音レンジビン固有ビーム形成部(第2のコヒーレント積分手段)、32−1〜32−M コヒーレント積分処理部(第2のコヒーレント積分手段)、33 到来波数推定部(到来波数推定手段)、33a 適応スレッショルド係数算出部(閾値算出部)、33b−1〜33b−M 適応スレッショルド判定部(閾値算出部)、33c,33d 到来波数認定部。   1-1 to 1-M element antenna (receiving unit), 2-1 to 2-M receiver (receiving unit), 3-1 to 3-M AD converter (receiving unit), 4 sum beam forming unit (target) Detection means), 5 coherent integration processing section (target detection means), 6 signal detection section (target detection means), 7 correlation matrix calculation section (eigenvector calculation means), 8 eigenvalue / eigenvector calculation section (eigenvector calculation means), 9 target Range bin eigen beam forming unit (coherent integration unit, first coherent integration unit), 10-1 to 10-M coherent integration processing unit (coherent integration unit, first coherent integration unit), 11 arrival wave number estimation unit (arrival wave number) Estimation means), 11a-1 to 11a-M fixed threshold determination unit, 11b, 11c arrival wave number recognition unit, 20 arrival wave number estimation unit (arrival wave number estimation unit) ), 20a Adaptive threshold coefficient calculation unit (threshold value calculation unit), 20b-1 to 20b-M Adaptive threshold value determination unit (threshold value calculation unit), 20c, 20d Arrival wave number certification unit, 31 Noise range bin eigen beam forming unit (second Coherent integration unit), 32-1 to 32-M coherent integration processing unit (second coherent integration unit), 33 arrival wave number estimation unit (arrival wave number estimation unit), 33a adaptive threshold coefficient calculation unit (threshold calculation unit), 33b −1 to 33b-M Adaptive threshold value determination unit (threshold value calculation unit), 33c, 33d Arrival wave number certification unit.

Claims (9)

目標に反射された反射波を受信して、前記反射波の受信信号を出力する複数の受信手段と、
前記複数の受信手段から出力された受信信号の和ビームを形成して、前記和ビームをコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果から目標信号が存在しているレンジビンである目標レンジビン及び前記目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出する目標検出手段と、
前記複数の受信手段から出力された受信信号のうち、前記目標レンジビンにおける複数の受信信号の相関行列を算出し、前記相関行列を構成している各固有値に対応する固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出手段と、
前記目標レンジビンにおける複数の受信信号に対して、前記固有ベクトル算出手段により算出された固有ベクトルをそれぞれ乗算し、各乗算結果をそれぞれコヒーレント積分するコヒーレント積分手段と、
前記コヒーレント積分手段における複数のコヒーレント積分結果の中から、前記目標ドップラビンのコヒーレント積分値をそれぞれ取得し、到来波の波数として、予め設定された閾値より大きい前記コヒーレント積分値の個数を計数する到来波数推定手段と
を備えた到来波数推定装置。
A plurality of receiving means for receiving a reflected wave reflected by the target and outputting a reception signal of the reflected wave;
A sum beam of reception signals output from the plurality of receiving means is formed, the sum beam is coherently integrated, and a target range bin that is a range bin in which a target signal exists from the coherent integration result and the target signal exist Target detection means for detecting target Doppler bins, which are Doppler bins,
An eigenvector calculating unit that calculates a correlation matrix of a plurality of received signals in the target range bin among the received signals output from the plurality of receiving units, and calculates an eigenvector corresponding to each eigenvalue constituting the correlation matrix; ,
Coherent integration means for multiplying a plurality of received signals in the target range bin by eigenvectors calculated by the eigenvector calculation means, respectively, and coherently integrating each multiplication result;
The number of arrival waves for obtaining the coherent integration value of the target Doppler bin from a plurality of coherent integration results in the coherent integration means, and counting the number of the coherent integration values larger than a preset threshold as the number of arrival waves. An arrival wave number estimation device comprising: an estimation means.
前記到来波数推定手段は、
前記コヒーレント積分手段のコヒーレント積分結果の中から、前記目標ドップラビンのコヒーレント積分値を取得し、前記コヒーレント積分値が予め設定された閾値より大きいか否かを判定する複数の固定スレッショルド判定部と、
前記複数の固定スレッショルド判定部の判定結果のうち、前記コヒーレント積分値が前記閾値より大きい旨を示している判定結果の個数を計数し、前記個数を前記到来波の波数に認定する波数認定部とから構成されていることを特徴とする請求項1記載の到来波数推定装置。
The arrival wave number estimating means includes:
Among the coherent integration results of the coherent integration means, obtain a coherent integration value of the target Doppler bin, a plurality of fixed threshold determination unit for determining whether the coherent integration value is larger than a preset threshold;
Among the determination results of the plurality of fixed threshold determination units, the number of determination results indicating that the coherent integral value is greater than the threshold value is counted, and a wave number certifying unit that certifies the number as the wave number of the incoming wave; The incoming wave number estimating apparatus according to claim 1, comprising:
前記固有ベクトル算出手段により算出された複数の固有ベクトルが、対応している固有値の大きさ順にソートされており、
前記複数の固定スレッショルド判定部が、前記コヒーレント積分手段から与えられるコヒーレント積分結果に係る固有ベクトルのソート結果にしたがって並べられている場合、
前記波数認定部は、或る固定スレッショルド判定部の判定結果が、前記コヒーレント積分値が前記閾値より大きい旨を示していても、或る固定スレッショルド判定部よりも1つ前に並んでいる固定スレッショルド判定部の判定結果が、前記コヒーレント積分値が前記閾値より小さい旨を示していれば、或る固定スレッショルド判定部の判定結果を前記個数の計数対象から除外することを特徴とする請求項2記載の到来波数推定装置。
A plurality of eigenvectors calculated by the eigenvector calculating means are sorted in the order of the corresponding eigenvalues;
When the plurality of fixed threshold determination units are arranged according to the eigenvector sorting result related to the coherent integration result given from the coherent integration means,
The wave number recognition unit is arranged so that a fixed threshold is arranged one before a certain fixed threshold determination unit even if a determination result of a certain fixed threshold determination unit indicates that the coherent integral value is larger than the threshold. 3. The determination result of a certain fixed threshold determination unit is excluded from the number of counting targets if the determination result of the determination unit indicates that the coherent integral value is smaller than the threshold value. Arrival wave number estimation device.
目標に反射された反射波を受信して、前記反射波の受信信号を出力する複数の受信手段と、
前記複数の受信手段から出力された受信信号の和ビームを形成して、前記和ビームをコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果から目標信号が存在しているレンジビンである目標レンジビン及び前記目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出する目標検出手段と、
前記複数の受信手段から出力された受信信号のうち、前記目標レンジビンにおける複数の受信信号の相関行列を算出し、前記相関行列を構成している各固有値に対応する固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出手段と、
前記目標レンジビンにおける複数の受信信号に対して、前記固有ベクトル算出手段により算出された固有ベクトルをそれぞれ乗算し、各乗算結果をそれぞれコヒーレント積分するコヒーレント積分手段と、
予め設定された誤判定確率に対応する閾値を算出し、前記コヒーレント積分手段における複数のコヒーレント積分結果の中から、前記目標ドップラビンのコヒーレント積分値をそれぞれ取得し、到来波の波数として、前記閾値より大きい前記コヒーレント積分値の個数を計数する到来波数推定手段と
を備えた到来波数推定装置。
A plurality of receiving means for receiving a reflected wave reflected by the target and outputting a reception signal of the reflected wave;
A sum beam of reception signals output from the plurality of receiving means is formed, the sum beam is coherently integrated, and a target range bin that is a range bin in which a target signal exists from the coherent integration result and the target signal exist Target detection means for detecting target Doppler bins, which are Doppler bins,
An eigenvector calculating unit that calculates a correlation matrix of a plurality of received signals in the target range bin among the received signals output from the plurality of receiving units, and calculates an eigenvector corresponding to each eigenvalue constituting the correlation matrix; ,
Coherent integration means for multiplying a plurality of received signals in the target range bin by eigenvectors calculated by the eigenvector calculation means, respectively, and coherently integrating each multiplication result;
A threshold value corresponding to a preset error determination probability is calculated, and a coherent integration value of the target Doppler bin is obtained from a plurality of coherent integration results in the coherent integration unit, and the wave number of an incoming wave is calculated from the threshold value. An arrival wave number estimation device comprising: an arrival wave number estimation means for counting the number of large coherent integration values.
前記到来波数推定手段は、
予め設定された誤判定確率に対応する閾値を算出する閾値算出部と、
前記コヒーレント積分手段のコヒーレント積分結果の中から、前記目標ドップラビンのコヒーレント積分値を取得し、前記コヒーレント積分値が前記閾値算出部により算出された閾値より大きいか否かを判定する複数の適応スレッショルド判定部と、
前記複数の適応スレッショルド判定部の判定結果のうち、前記コヒーレント積分値が前記閾値より大きい旨を示している判定結果の個数を計数し、前記個数を前記到来波の波数に認定する波数認定部とから構成されていることを特徴とする請求項4記載の到来波数推定装置。
The arrival wave number estimating means includes:
A threshold value calculation unit for calculating a threshold value corresponding to a preset erroneous determination probability;
A plurality of adaptive threshold determinations for acquiring a coherent integration value of the target Doppler bin from the coherent integration results of the coherent integration means and determining whether the coherent integration value is larger than a threshold value calculated by the threshold value calculation unit. And
Among the determination results of the plurality of adaptive threshold determination units, a number of determination results indicating that the coherent integral value is larger than the threshold value is counted, and a wave number certifying unit that certifies the number as the wave number of the incoming wave; 5. The arrival wave number estimation apparatus according to claim 4, wherein the arrival wave number estimation apparatus comprises:
前記固有ベクトル算出手段により算出された複数の固有ベクトルが、対応している固有値の大きさ順にソートされており、
前記複数の適応スレッショルド判定部が、前記コヒーレント積分手段から与えられるコヒーレント積分結果に係る固有ベクトルのソート結果にしたがって並べられている場合、
前記波数認定部は、或る適応スレッショルド判定部の判定結果が、前記コヒーレント積分値が前記閾値より大きい旨を示していても、或る適応スレッショルド判定部よりも1つ前に並んでいる適応スレッショルド判定部の判定結果が、前記コヒーレント積分値が前記閾値より小さい旨を示していれば、或る適応スレッショルド判定部の判定結果を前記個数の計数対象から除外することを特徴とする請求項5記載の到来波数推定装置。
A plurality of eigenvectors calculated by the eigenvector calculating means are sorted in the order of the corresponding eigenvalues;
When the plurality of adaptive threshold determination units are arranged according to the eigenvector sorting result related to the coherent integration result given from the coherent integration means,
The wave number recognition unit is arranged so that an adaptive threshold lined up before a certain adaptive threshold determination unit even if a determination result of a certain adaptive threshold determination unit indicates that the coherent integral value is larger than the threshold. 6. The determination result of an adaptive threshold determination unit is excluded from the number of counting targets if the determination result of the determination unit indicates that the coherent integration value is smaller than the threshold value. Arrival wave number estimation device.
目標に反射された反射波を受信して、前記反射波の受信信号を出力する複数の受信手段と、
前記複数の受信手段から出力された受信信号の和ビームを形成して、前記和ビームをコヒーレント積分し、そのコヒーレント積分結果から目標信号が存在しているレンジビンである目標レンジビン及び前記目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出する目標検出手段と、
前記複数の受信手段から出力された受信信号のうち、前記目標レンジビンにおける複数の受信信号の相関行列を算出し、前記相関行列を構成している各固有値に対応する固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出手段と、
前記目標レンジビンにおける複数の受信信号に対して、前記固有ベクトル算出手段により算出された固有ベクトルをそれぞれ乗算し、各乗算結果をそれぞれコヒーレント積分する第1のコヒーレント積分手段と、
前記複数の受信手段から出力された受信信号のうち、前記目標レンジビン以外のレンジビンにおける複数の受信信号に対して、前記固有ベクトル算出手段により算出された固有ベクトルをそれぞれ乗算し、各乗算結果をそれぞれコヒーレント積分する第2のコヒーレント積分手段と、
前記第2のコヒーレント積分手段による各コヒーレント積分結果を用いて、予め設定された誤判定確率に対応する閾値を算出し、前記第1のコヒーレント積分手段における複数のコヒーレント積分結果の中から、前記目標ドップラビンのコヒーレント積分値をそれぞれ取得し、到来波の波数として、前記閾値より大きい前記コヒーレント積分値の個数を計数する到来波数推定手段と
を備えた到来波数推定装置。
A plurality of receiving means for receiving a reflected wave reflected by the target and outputting a reception signal of the reflected wave;
A sum beam of reception signals output from the plurality of receiving means is formed, the sum beam is coherently integrated, and a target range bin that is a range bin in which a target signal exists from the coherent integration result and the target signal exist Target detection means for detecting target Doppler bins, which are Doppler bins,
An eigenvector calculating unit that calculates a correlation matrix of a plurality of received signals in the target range bin among the received signals output from the plurality of receiving units, and calculates an eigenvector corresponding to each eigenvalue constituting the correlation matrix; ,
First coherent integration means for multiplying a plurality of received signals in the target range bin by eigenvectors calculated by the eigenvector calculation means, respectively, and coherently integrating each multiplication result;
Among the received signals output from the plurality of receiving means, a plurality of received signals in range bins other than the target range bin are respectively multiplied by the eigenvectors calculated by the eigenvector calculating means, and each multiplication result is coherently integrated. Second coherent integrating means to
Using each coherent integration result by the second coherent integration means, a threshold value corresponding to a preset misjudgment probability is calculated, and the target coherent integration result is selected from among a plurality of coherent integration results in the first coherent integration means. An arrival wave number estimation device comprising: an arrival wave number estimation unit that obtains a coherent integration value of Doppler bins and counts the number of coherent integration values larger than the threshold as the wave number of the arrival wave.
前記到来波数推定手段は、
前記第2のコヒーレント積分手段における複数のコヒーレント積分結果を用いて、予め設定された誤判定確率に対応する閾値を算出する閾値算出部と、
前記第1のコヒーレント積分手段のコヒーレント積分結果の中から、前記目標ドップラビンのコヒーレント積分値を取得し、前記コヒーレント積分値が前記閾値算出部により算出された閾値より大きいか否かを判定する複数の適応スレッショルド判定部と、
前記複数の適応スレッショルド判定部の判定結果のうち、前記コヒーレント積分値が前記閾値より大きい旨を示している判定結果の個数を計数し、前記個数を前記到来波の波数に認定する波数認定部とから構成されていることを特徴とする請求項7記載の到来波数推定装置。
The arrival wave number estimating means includes:
Using a plurality of coherent integration results in the second coherent integration means, a threshold value calculation unit for calculating a threshold value corresponding to a preset erroneous determination probability;
A plurality of coherent integration values of the target Doppler bin are obtained from the coherent integration results of the first coherent integration means, and a plurality of determinations are made as to whether or not the coherent integration values are greater than a threshold value calculated by the threshold value calculation unit. An adaptive threshold determination unit;
Among the determination results of the plurality of adaptive threshold determination units, a number of determination results indicating that the coherent integral value is larger than the threshold value is counted, and a wave number certifying unit that certifies the number as the wave number of the incoming wave; 8. The arrival wave number estimation apparatus according to claim 7, wherein
前記固有ベクトル算出手段により算出された複数の固有ベクトルが、対応している固有値の大きさ順にソートされており、
前記複数の適応スレッショルド判定部が、前記第1のコヒーレント積分手段から与えられるコヒーレント積分結果に係る固有ベクトルのソート結果にしたがって並べられている場合、
前記波数認定部は、或る適応スレッショルド判定部の判定結果が、前記コヒーレント積分値が前記閾値より大きい旨を示していても、或る適応スレッショルド判定部よりも1つ前に並んでいる適応スレッショルド判定部の判定結果が、前記コヒーレント積分値が前記閾値より小さい旨を示していれば、或る適応スレッショルド判定部の判定結果を前記個数の計数対象から除外することを特徴とする請求項8記載の到来波数推定装置。
A plurality of eigenvectors calculated by the eigenvector calculating means are sorted in the order of the corresponding eigenvalues;
When the plurality of adaptive threshold determination units are arranged according to the eigenvector sorting result related to the coherent integration result given from the first coherent integration means,
The wave number recognition unit is arranged so that an adaptive threshold lined up before a certain adaptive threshold determination unit even if a determination result of a certain adaptive threshold determination unit indicates that the coherent integral value is larger than the threshold. 9. The determination result of an adaptive threshold determination unit is excluded from the number of counting targets if a determination result of the determination unit indicates that the coherent integration value is smaller than the threshold value. Arrival wave number estimation device.
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