JP6311218B2 - センサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム - Google Patents
センサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6311218B2 JP6311218B2 JP2013072880A JP2013072880A JP6311218B2 JP 6311218 B2 JP6311218 B2 JP 6311218B2 JP 2013072880 A JP2013072880 A JP 2013072880A JP 2013072880 A JP2013072880 A JP 2013072880A JP 6311218 B2 JP6311218 B2 JP 6311218B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- unit
- target response
- compressed
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
本発明は、センサ装置に関し、特に圧縮センシング技術を用いての信号の復元が可能なセンサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムに関する。
近年、下記の技術分野にあって、入力される変調信号の復元に際し、信号の疎性に基づき当該信号を一度圧縮し、その後復元する圧縮センシングと呼ばれる技術を利用したセンサ装置の研究が行われている（非特許文献１及び２）。
一つは、レーダやソーナ等のセンサ装置において、データ処理に際し圧縮センシングの技術を利用すると、標本化定理（サンプリング定理）を満たさないサンプリングレートでも信号復元ができるため、低速のＡ／Ｄ変換器が利用可能になる。
又、他の一つの例は、ＭＲＩ画像をより短時間に取得例として、圧縮センシング技術によりターゲット応答の信号復元をするセンサ装置の例である。
この他の一つの例を、図７乃至図８に基づいて説明する。
この他の一つの例を、図７乃至図８に基づいて説明する。
図７において、センサ装置１００は、信号発生器１０１と、変調器１０２と、送信素子（送信アンテナ）１０３と、受信素子（受信アンテナ）１０４と、復調器１０５と、アナログ信号圧縮部１０６と、A/D 変換器１０７と、線形計画信号復元部１１２とを備えて構成されている。
信号発生器１０１は任意の信号を発生し、この発生した信号を変調器１０２が変調し、送信素子１０３が変調した信号を空間へ送信する。続いて、送信した信号はターゲットにて反射する。受信素子１０４はターゲットから反射された変調信号を空間から受信し、復調器１０５へ出力する。復調器１０５は、受信変調波を復調し復調信号をアナログ信号圧縮部１０６へ出力する。
ここまでで、復調信号は、例えば標本化定理（サンプリング定理）を満たすサンプリングレートでは、８サンプリング相当の時間間隔の信号で、送信信号の時間間隔は３サンプリング相当とし、復調信号、ターゲット応答、及び送信信号を、それぞれｒｉ (i=1, …,8) 、ｘｉ 、ｓｋ (k=1, …3)、と表すとすると、雑音がない理想状態では、復調信号は送信信号とターゲット応答の畳込み処理となるので、下記の式１で表すことができる。
ここで、ｒは復調信号ベクトル、ｓは送信信号に基づく行列、ｘはターゲット応答ベクトルである。
アナログ信号圧縮部１０６では、図８に示すように、重み付け器６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ）により復調信号を１サンプリング間隔毎（例，４つ）に任意に重み付けし、積分器６２（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ）により重み付けされた信号を時間領域で足し込み、１サンプリング間隔の信号に圧縮する。
この圧縮操作を同じ復調信号に対して異なる重み付けで圧縮信号のサンプリング数分だけ並列処理する。例えば、図８のように、圧縮信号を４サンプリング間隔とするために４つの並列処理をしたとする。
次に、スイッチ６３では、並列処理された入力信号から１つの出力信号を選択する。例えば、図８では４つの入力信号から１つの出力信号を選択する。このとき、スイッチ６３の切替タイミングとＡ／Ｄ変換器７のＡ／Ｄ変換のサンプリングのタイミングは、クロック６４で同期を取りながら、前述の標本化定理を満たすサンプリングレートよりも低速で選択する入力信号を切り替える。
例えば、図８では８サンプリング相当の信号が４サンプリング相当となるので、標本化定理を満たすサンプリングレートの1/2(=4/8) だけ低速に信号を切替える。次に、圧縮信号はＡ／Ｄ変換器１０７へと出力される。このときのサンプリングレートは、スイッチ６３の切替レートと同じである。
今回の例では、Ａ／Ｄ変換器１０７のサンプリングレートを1/2 だけ低速化できる。Ａ／Ｄ変換器１０７は圧縮信号をディジタル信号に変換し、線形計画信号復元部１１２へ出力する。
今回の例に基づき、アナログ信号圧縮部１０６の入力の復調信号が、重み付けし足し込む処理を経て、圧縮信号として出力される過程を数式で表すと下記となる。尚、圧縮信号及び重み付け器６１の重み付け係数を、それぞれｙｌ (l=1, …,4) 、ｗｌ，ｉ （l=1,…,4、 i=1, …,8）とする。
今回の例に基づき、アナログ信号圧縮部１０６の入力の復調信号が、重み付けし足し込む処理を経て、圧縮信号として出力される過程を数式で表すと下記となる。尚、圧縮信号及び重み付け器６１の重み付け係数を、それぞれｙｌ (l=1, …,4) 、ｗｌ，ｉ （l=1,…,4、 i=1, …,8）とする。
上記図５にあって、線形計画信号復元部１１２では、式４に基づき、既知の情報である観測行列Ａ（アナログ信号圧縮部１０６での重み付け係数の行列Ｗと信号発生器１０１から既知情報として与えられる送信信号に基づく行列Ｓとの積）及び入力された圧縮信号ベクトルｙを用いて、未知数のターゲット応答ベクトルｘを推定する。
このとき、式４は、連立一次方程式とみなすことができ、この例では、４個の一次方程式に８個の未知数があるため、一般には解けない。しかし、復元したい信号の情報量がある領域で十分小さいという信号の疎性が成立しているとき、式４から正しい結果が得られる。
例えば、非特許文献１“Compressive Radar Imaging ”では、センサ装置において、目標数が観測範囲内（時間領域）において十分少ない（つまり、ターゲット応答ベクトルの非ゼロ成分が少ない）という仮定をおいており、ここでの例でも、同様の仮定が成立しているとし、例えば、真値のターゲット応答の非ゼロ成分がｘ１ とｘ４ の２つだけの場合下式となる。
の列ベクトル）である。上式は４個の一次方程式に２個の未知数とみなせるため、解くことができる。
しかし、実際にはターゲット応答の非ゼロ成分がどこかは分からないため、単純に連立方程式を解くためには、非ゼロ成分の探索が必要となり、行列のサイズが大きくなると計算負荷が急激に増大してしまう。そのため、圧縮センシングでは、式４の連立一次方程式を、前述した非特許文献１の“Compressive Radar Imaging ”に記載のｌ１ノルム最小化問題に帰着させて、線形計画法に基づいて解くことにより、ターゲット応答信号を算出することができる。
尚、ｌ１ノルム最小化問題は下記の式で表され、この式を内点法やシンプレックス法（非特許文献３参照）で解く。
尚、ｌ１ノルム最小化問題は下記の式で表され、この式を内点法やシンプレックス法（非特許文献３参照）で解く。
上記関連技術とは別に、当該関連技術の分野では、下記の特許文献１，２が知られている。
この内、特許文献１はレーダ装置に関する発明であり、又、特許文献２は電波到来方向推定装置に関する発明であり、両者は何れも受信信号の方位の推定を意図したものとなっている。
この内、特許文献１はレーダ装置に関する発明であり、又、特許文献２は電波到来方向推定装置に関する発明であり、両者は何れも受信信号の方位の推定を意図したものとなっている。
筆者 R.Baraniuk ：刊行物の題名「Compressive Radar Imaging 」頁 128−133 、ＩＥＥＥ Radar Conference ：発行年月日 2007 年４月
筆者 E.J , Candes, M.B, Wakin 、刊行物の題名「An introduction to compressive Sampling 」頁21−30、ＩＥＥＥ Signal Processing Magazine ：発行年月日 2008 年３月
図７乃至図８に開示した構成の圧縮センシング技術を利用したセンサ装置には、下記２つの課題がある。
課題１．復調器１０５での信号対雑音電力比（ＳＮＲと呼ぶ）が低い場合、線形計画信号復元部１１２での信号復元処理で、ターゲット応答の推定精度が悪い。
課題２．線形計画信号復元部１２の処理負荷が高い（信号処理に時間がかかる）という不都合がある。
課題１．復調器１０５での信号対雑音電力比（ＳＮＲと呼ぶ）が低い場合、線形計画信号復元部１１２での信号復元処理で、ターゲット応答の推定精度が悪い。
課題２．線形計画信号復元部１２の処理負荷が高い（信号処理に時間がかかる）という不都合がある。
この場合、１つめの課題は、圧縮センシングの信号復元処理では、圧縮センシング処理を含まない従来型のセンサ装置で信号処理利得を得るために実施していたパルス圧縮処理を実施しないことに起因する。
一般に、レーダ等のセンサ装置では、復調器１０５でのＳＮＲ（ＳＮ比）は０〔ｄB 〕以下で、パルス圧縮処理により信号処理利得を得てＳＮＲ（ＳＮ比）を向上させる。
一般に、レーダ等のセンサ装置では、復調器１０５でのＳＮＲ（ＳＮ比）は０〔ｄB 〕以下で、パルス圧縮処理により信号処理利得を得てＳＮＲ（ＳＮ比）を向上させる。
一方、圧縮センシング技術を用いた場合、上述したセンサ装置にかかる効果が得られる代わりに、式４の連立一次方程式を解くだけで、パルス圧縮のような信号処理利得を得るための処理をしないことから、ＳＮＲ（ＳＮ比）は低いままで、雑音成分も目標成分とみなされ、目標数が観測範囲内に比べ十分小さいという仮定が成立しなくなり、ターゲット応答の推定精度が悪い、という不都合がある。
二つめの課題は、信号復元処理の処理アルゴリズムに起因する。
即ち、従来の圧縮センシングは、ｌ１ノルム最小化問題を解くために線形計画法が用いられ、内点法やシンプレックス法などの繰返し処理を伴う負荷の高いアルゴリズムが使用されることに起因する。この内、内点法，シンプレックス法については、下記の論文にその内容が開示されている。
筆者 N．Karmarkar ：刊行物の題名「A new polynomial-time algorithm for linear programming」頁373 −395 、combinatorica ４（発行年月日 1984 年８月）。
即ち、従来の圧縮センシングは、ｌ１ノルム最小化問題を解くために線形計画法が用いられ、内点法やシンプレックス法などの繰返し処理を伴う負荷の高いアルゴリズムが使用されることに起因する。この内、内点法，シンプレックス法については、下記の論文にその内容が開示されている。
筆者 N．Karmarkar ：刊行物の題名「A new polynomial-time algorithm for linear programming」頁373 −395 、combinatorica ４（発行年月日 1984 年８月）。
又、上記した特許文献１，２は、何れもレーダ装置に関する発明で、何れも電波到来方向の推定を意図したものとなっている。このため、これらの各特許文献１，２には、ＳＮＲが低い状況下における受信信号からターゲット応答を推定するという課題に対しては、何らの解決策は見当たらない。
［発明の目的］
本発明は、上述した関連技術の有する不都合を改善することで、復調信号のＳ／Ｎ比が低い状況下においても信号復元でのターゲット応答（応答時間）を確実に推定し得ると共に信号復元の処理負荷の軽減を図ったセンサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムを提供することを、その目的とする。
本発明は、上述した関連技術の有する不都合を改善することで、復調信号のＳ／Ｎ比が低い状況下においても信号復元でのターゲット応答（応答時間）を確実に推定し得ると共に信号復元の処理負荷の軽減を図ったセンサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムを提供することを、その目的とする。
上記目的を達成するため、本発明にかかるセンサ装置は、任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をし目標物であるターゲットからの応答（即ち、ターゲット応答）を推定するターゲット応答推定部とを有し、
前記ターゲット応答推定部が、前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮部と、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲットの応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部とを備えている。
更に、このセンサ装置では、上記したＭＵＳＩＣ法信号復元部が、その内容を実行して具体的に当該信号復元を成し得るように構成されている。
前記ターゲット応答推定部が、前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮部と、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲットの応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部とを備えている。
更に、このセンサ装置では、上記したＭＵＳＩＣ法信号復元部が、その内容を実行して具体的に当該信号復元を成し得るように構成されている。
上記目的を達成するため、本発明にかかるターゲット応答推定方法は、生成される送信用信号をセンサ装置の変調送信部が変調し外部に向けて送信し、この送信した前記送信信号の反射波をセンサ装置の信号受信復調部が捕捉し受信して復調し、この復調された受信信号をセンサ装置のターゲット応答推定部が所定の信号処理をすると共に目標物であるターゲットからの応答（即ち、ターゲット応答）を推定する構成とし、
このターゲット応答の推定に際しては、前記復調された受信信号を前記ターゲット応答推定部の受信信号圧縮部が圧縮処理すると共に、この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部のＭＵＳＩＣ法信号復元部がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定処理する構成とし、
前記ターゲット応答時間の推定処理に際しては、相関行列算出処理部により算出された相関行列に基づいて固有値展開算出処理部が固有値及び固有ベクトルを算出し、この算出された相関行列の固有値と予め設定した閾値とを比較し当該閾値より小さい固有値に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトル判定処理部が雑音固有ベクトルとして判定し、続いて、この雑音固有ベクトルおよび送受信各信号に係る圧縮信号当に基づいてＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部がＭＵＳＩＣスペクトラムを算出し、
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから、ターゲット応答推定部が予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出し、これに基づいて、上記したターゲットからの応答時間を推定するようにする、という構成を採っている。
このターゲット応答の推定に際しては、前記復調された受信信号を前記ターゲット応答推定部の受信信号圧縮部が圧縮処理すると共に、この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部のＭＵＳＩＣ法信号復元部がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定処理する構成とし、
前記ターゲット応答時間の推定処理に際しては、相関行列算出処理部により算出された相関行列に基づいて固有値展開算出処理部が固有値及び固有ベクトルを算出し、この算出された相関行列の固有値と予め設定した閾値とを比較し当該閾値より小さい固有値に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトル判定処理部が雑音固有ベクトルとして判定し、続いて、この雑音固有ベクトルおよび送受信各信号に係る圧縮信号当に基づいてＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部がＭＵＳＩＣスペクトラムを算出し、
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから、ターゲット応答推定部が予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出し、これに基づいて、上記したターゲットからの応答時間を推定するようにする、という構成を採っている。
上記目的を達成するため、本発明にかかるセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムは、任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をして目標物であるターゲットからの応答（即ち、ターゲット応答）を推定するターゲット応答推定部とを備えて成るセンサ装置にあって、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮処理機能、及びこの圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲットからの応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能、を設け、
これらの各処理機能を具体的に特定すると共にそれらを前記ターゲット応答推定部が備えているコンピュータに実現させるようにする、という構成を採っている。
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮処理機能、及びこの圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲットからの応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能、を設け、
これらの各処理機能を具体的に特定すると共にそれらを前記ターゲット応答推定部が備えているコンピュータに実現させるようにする、という構成を採っている。
本発明は、上記のように構成したので、これによると、ＭＵＳＩＣスペクトラムの導出過程でパルス圧縮による信号処理利得が得られるようにしたので、線型計画法に基づく構成よりも、雑音耐性が大幅に高くなるという利点があり、同時に、信号復元処理では、処理負荷の高い線形計画法に基づく処理を排除した構成としたので、処理負荷が大幅に低減され、これにより、ターゲット応答信号の推定を迅速に成し得という優れたセンサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムを提供することができる。
以下、本発明の第１実施形態を図１乃至図２を参照して説明する。
ここで、前述した図７に開示した関連技術と同一の構成部材については、同一の符号を用いるものとする。
ここで、前述した図７に開示した関連技術と同一の構成部材については、同一の符号を用いるものとする。
［構成の説明］
図１において、本発明にかかるセンサ装置１は、任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器１０１と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部１Ａと、前記送信信号の反射波若しくはこれと同等に到来波が入力された場合にこれを捕捉して受信し復調する信号受信復調部１Ｂと、この復調された受信信号ｒを所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をし目標物であるターゲットの応答を推定するターゲット応答推定部４とを備えている。
図１において、本発明にかかるセンサ装置１は、任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器１０１と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部１Ａと、前記送信信号の反射波若しくはこれと同等に到来波が入力された場合にこれを捕捉して受信し復調する信号受信復調部１Ｂと、この復調された受信信号ｒを所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をし目標物であるターゲットの応答を推定するターゲット応答推定部４とを備えている。
ここで、変調送信部１Ａは、外部空間に向けて所定の電波（送信用信号）を送信する送信素子（アンテナ）１０３と、信号発生器１０１で生成される送信用信号を変調して送信素子（アンテナ）１０３へ送り込む変調器１０３とにより構成されている。
又、信号受信復調部１Ｂは、外部空間を介して到来する前記到来波を受信する受信素子（アンテナ）１０４と、この受信した到来波（受信信号）を復調する復調部１０５とにより構成されている。
又、信号受信復調部１Ｂは、外部空間を介して到来する前記到来波を受信する受信素子（アンテナ）１０４と、この受信した到来波（受信信号）を復調する復調部１０５とにより構成されている。
更に、ターゲット応答推定部４は、復調部１０５から送りだされる受信信号ｒを圧縮処理する受信信号圧縮部４Ａと、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲットの応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部８とを含んで構成されている。
ここで、受信信号圧縮部４Ａは、本第１実施形態では、前記信号受信復調部１Ｂで受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮部１０６と、このアナログ信号圧縮部１０６から出力される圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０７とにより構成されている。
この内、アナログ信号圧縮部１０６は、前述した関連技術における図６に開示した構成内容のものがそのまま使用されている。また、上記信号発生器１０１、変調器１０２、送信素子１０３、受信素子１０４、および復調器１０５も、前述した関連技術における図６に開示した構成内容のものが、そのまま使用されている。
このため、本第１実施形態によると、ＭＵＳＩＣスペクトラムの導出過程でパルス圧縮による信号処理利得が得られるようにしたので、線型計画法に基づく構成よりも、雑音耐性が大幅に高くなるという利点があり、同時に、信号復元処理では、処理負荷の高い線形計画法に基づく処理を排除した構成としたので、処理負荷が大幅に低減され、これによりターゲット応答信号の推定を迅速に成し得るという効果を奏するセンサ装置が得られる。
図２に、本第１実施形態の要部を成すＭＵＳＩＣ法信号復元部８の具体的な構成内容を示す。
この図２において、ＭＵＳＩＣ信号復元部８は、アラログ信号圧縮部１０６及びＡ／Ｄ変換器１０７を順次介して入力される受信処理された圧縮信号ｙから相関行列Ｒを算出し出力する相関行列算出処理部８１と、入力される相関行列Ｒの固有値，固有ベクトル（Ｕ，λ）を算出し出力する固有値展開算出処理部８２と、予め設定しておいた閾値より小さい固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ として出力する雑音固有ベクトル判定処理部８３とを備えている。
この図２において、ＭＵＳＩＣ信号復元部８は、アラログ信号圧縮部１０６及びＡ／Ｄ変換器１０７を順次介して入力される受信処理された圧縮信号ｙから相関行列Ｒを算出し出力する相関行列算出処理部８１と、入力される相関行列Ｒの固有値，固有ベクトル（Ｕ，λ）を算出し出力する固有値展開算出処理部８２と、予め設定しておいた閾値より小さい固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ として出力する雑音固有ベクトル判定処理部８３とを備えている。
更に、このＭＵＳＩＣ信号復元部８は、入力される雑音固有ベクトル，送信信号，圧縮信号，及び圧縮信号作成のための重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部８４と、入力されるＭＵＳＩＣスペクトラムから任意の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答を推定するターゲット応答推定処理部８５とを備えている。
ここで、ＭＵＳＩＣ法について、その要点を説明し、本実施形態における適用の内容を説明する。
まず、このＭＵＳＩＣ法の技術は、アンテナ素子で受信される測定信号からアンテナアレーに到達した多重の波面のパラメータを決定する実験的且つ理論的な技術である。そして、任意の雑音／干渉環境における任意の位置任意の方向特性（利得，位相，極性）にてアンテナ測定を行い、信号数，電波の到来方向，波形強度及び相関関数，極性，雑音／干渉の強度のについて偏りにない推定を行うことをその内容とする。
かかる内容については、下記の論文にその内容が開示されている。
まず、このＭＵＳＩＣ法の技術は、アンテナ素子で受信される測定信号からアンテナアレーに到達した多重の波面のパラメータを決定する実験的且つ理論的な技術である。そして、任意の雑音／干渉環境における任意の位置任意の方向特性（利得，位相，極性）にてアンテナ測定を行い、信号数，電波の到来方向，波形強度及び相関関数，極性，雑音／干渉の強度のについて偏りにない推定を行うことをその内容とする。
かかる内容については、下記の論文にその内容が開示されている。
ＭＵＳＩＣ法の論文／筆者 R.O.Schmidt：刊行物の題名「Multiple emitter location
and signal parameter estimation 」頁 276−280 、ＩＥＥＥ Transactions on Antennas and Propagation ：発行年月日 1986 年３月。
and signal parameter estimation 」頁 276−280 、ＩＥＥＥ Transactions on Antennas and Propagation ：発行年月日 1986 年３月。
即ち、本第１実施形態では、ＭＵＳＩＣ信号復元部８の処理を、図７に開示した従来の線形計画法に基づく処理から、ＭＵＳＩＣ法に基づく処理へと構成を変更した点に特徴を有する。
この場合、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法は、上記したように、複数のアンテナ素子から得られる受信信号に基づき算出される相関行列を固有値展開して得られる固有値、固有ベクトルからＭＵＳＩＣスペクトラムを導出し、到来方向を推定する手法である。
この場合、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法は、上記したように、複数のアンテナ素子から得られる受信信号に基づき算出される相関行列を固有値展開して得られる固有値、固有ベクトルからＭＵＳＩＣスペクトラムを導出し、到来方向を推定する手法である。
即ち、本第１実施形態におけるセンサ装置では、ＭＵＳＩＣ法を圧縮センシング技術に応用し、圧縮信号から算出される相関行列を固有値展開して得られる固有値，固有ベクトルからＭＵＳＩＣスペクトラムを導出し、ターゲット応答信号（ターゲットからの応答時間）を推定するように構成した点に特徴を有する。
このため、この第１実施形態では、圧縮信号からＭＵＳＩＣスペクトラムの導出過程で、パルス圧縮による信号処理利得を得る処理となっているため、ＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比）が向上し、雑音耐性が向上する。また、復元処理から線形計画法に基づく処理を排除した構成とするため処理負荷が低減されるという特徴を有する。
［具体的な構成内容］
次に、上記第１実施形態の構成内容を具体的に説明する。
ここで、上述した信号発生器１０１、変調器１０２、送信素子１０３、受信素子１０４、復調器１０５、アナログ信号圧縮部１０６、及びＡ／Ｄ変換器１０７までの、ディジタルの圧縮信号ベクトルｙを得るまでの処理は、前述した関連技術における動作処理と同一に構成され同一に機能するようになっている。
次に、上記第１実施形態の構成内容を具体的に説明する。
ここで、上述した信号発生器１０１、変調器１０２、送信素子１０３、受信素子１０４、復調器１０５、アナログ信号圧縮部１０６、及びＡ／Ｄ変換器１０７までの、ディジタルの圧縮信号ベクトルｙを得るまでの処理は、前述した関連技術における動作処理と同一に構成され同一に機能するようになっている。
この場合、前述した関連技術にて開示した「式５」にあって、圧縮信号ベクトルｙには、観測行列Ａ全ての成分が含まれるわけではなく、ターゲット応答の非ゼロ成分に対応した列ベクトルａｉ 成分だけが含まれる。
例えば、ターゲット応答で非ゼロ成分がｘ１ とｘ４ であったとした場合、下式のようにａ１ とａ４ の成分が圧縮信号に含まれる（実際の処理では、ターゲット応答の非ゼロ成分がどこかは分からないが、動作を理解するため、ひとまず記述した）。
例えば、ターゲット応答で非ゼロ成分がｘ１ とｘ４ であったとした場合、下式のようにａ１ とａ４ の成分が圧縮信号に含まれる（実際の処理では、ターゲット応答の非ゼロ成分がどこかは分からないが、動作を理解するため、ひとまず記述した）。
一方、上記ＭＵＳＩＣ信号復元部８は、上述したように図３の如く構成され、各構成回路部分は、以下のように機能する。
まず、前述した相関行列算出処理部８１は、Ａ／Ｄ変換器１０７から出力される圧縮信号ベクトルｙが入力し、これに基づいて下式の相関行列Ｒを算出し出力する。
まず、前述した相関行列算出処理部８１は、Ａ／Ｄ変換器１０７から出力される圧縮信号ベクトルｙが入力し、これに基づいて下式の相関行列Ｒを算出し出力する。
次に、固有値展開算出処理部８２では、相関行列算出処理部８１から相関行列Ｒが入力されるので、それを固有値展開することで固有値λｌ 、固有ベクトルｕｌ を得る。
今回の例に基づくと、相関行列Ｒと固有値λｌ （l=1,…, ４λ１ > λ２ > λ３ > λ４ ）、固有ベクトルｕｌ (l=1, …,4) は下記に示す式７の関係がある。
今回の例に基づくと、相関行列Ｒと固有値λｌ （l=1,…, ４λ１ > λ２ > λ３ > λ４ ）、固有ベクトルｕｌ (l=1, …,4) は下記に示す式７の関係がある。
次に、雑音固有ベクトル判定処理部８３では、予め設定しておいた閾値より小さい固有値に対応する固有ベクトルＵを、雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ として出力する。
今回の例に基づくと、ターゲット応答の非ゼロ成分は２つとしたので、λ１ とλ２ が閾値を超えるようにうまく閾値が設定されていたとする。
このとき、閾値以上の固有値λ１ とλ２ に対応する固有ベクトルを、信号固有ベクトルＵｓｉｇｎａｌとし、閾値より小さい固有値λ３ とλ４ に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ とすると、下式８として表すことができる。
このとき、閾値以上の固有値λ１ とλ２ に対応する固有ベクトルを、信号固有ベクトルＵｓｉｇｎａｌとし、閾値より小さい固有値λ３ とλ４ に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ とすると、下式８として表すことができる。
また、前述したように、固有ベクトルは各々直交するので、信号固有ベクトルが張る空間（信号部分空間）と雑音固有ベクトルが張る空間（雑音部分空間）とは直交する。
以上から、ターゲット応答の非ゼロ成分に対応する観測行列Ａの列ベクトルａ１ , ａ４ と雑音固有ベクトルは直交関係にあるといえる。
以上から、ターゲット応答の非ゼロ成分に対応する観測行列Ａの列ベクトルａ１ , ａ４ と雑音固有ベクトルは直交関係にあるといえる。
次に、ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部８４では、入力される既知情報の送信信号の行列Ｓと重み付け係数の行列Ｗとから観測行列Ａを算出し、前述の雑音部分空間とターゲット応答の非ゼロ成分に対応する観測行列Ａの列ベクトルとが、直交関係にあることを利用した下式のＭＵＳＩＣスペクトラムｆi （i=1,・,8）を算出する。
ここで、ＭＵＳＩＣスペクトラムは、雑音固有ベクトルと観測行列Ａの列ベクトルとの直交性が強いときに分母が０に近い値をとるので、大きな値を取ることが分かる。
次に、ターゲット応答推定処理部８５では、入力されるＭＵＳＩＣスペクトラムと予め設定しておいた任意の閾値とを比較し、閾値より高いｆi があれば、ｘｉ にターゲットの応答があると推定する。
これにより、ターゲットからの応答を推定し特定することができる。
これにより、ターゲットからの応答を推定し特定することができる。
〔本第１実施形態の動作〕
次に、上記第１実施形態におけるセンサ装置の動作（ターゲット応答の推定動作）の基本形な内容を、図３乃至図４を参照して説明する。
次に、上記第１実施形態におけるセンサ装置の動作（ターゲット応答の推定動作）の基本形な内容を、図３乃至図４を参照して説明する。
まず、信号発生器１０１で生成される送信用信号をセンサ装置１の変調送信部１Ａが変調し外部に向けて送信する（図３：ステップＳ１０１／変調送信工程）。これに続いて、この送信した送信信号の反射波をセンサ装置１の信号受信復調部１Ｂが捕捉し受信して復調する（図３：ステップＳ１０２／信号受信復調工程）。次に、この復調された受信信号ｒをセンサ装置１のターゲット応答推定部４が所定の信号処理をし目標物であるターゲットからの応答時間を推定する（図３：ステップＳ１０３／ターゲット応答推定工程）。
ここで、上記ターゲット応答時間を推定する工程にあっては、まず、復調された受信信号を、前記ターゲット応答推定部４の受信信号圧縮部４Ａが圧縮処理し（図３：ステップＳ１０３Ａ／受信信号圧縮処理工程）、続いて、この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部４のＭＵＳＩＣ法信号復元部８がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定する（図３：ステップＳ１０３Ｂ／ＭＵＳＩＣ法信号復元工程（応答特定処理工程））。
このため、ＭＵＳＩＣスペクトラムの導出過程で、パルス圧縮による信号処理利得が得られるようにしたので、前述した関連技術における線型計画法に基づく構成よりも、雑音耐性が大幅に高くなるという利点がある。
又、上記信号復元処理において、上述したように処理負荷の高い線形計画法に基づく処理を排除した構成であるので、前述した関連技術よりも処理負荷が大幅に低減され、これにより、ターゲット応答信号の推定を迅速に成し得という利点を得られる。
次に、前述したターゲット応答時間を推定する工程（図３：ステップＳ１０３Ｂ／ＭＵＳＩＣ法信号復元工程（応答特定処理工程））の実行手順を、図４に基づいて具体的に説明する。
まず、Ａ／Ｄ変換器１０７から送り込まれる圧縮信号ｙに基づいて、相関行列算出処理部８１が相関行列を算出し（図４：ステップＳ２０１，Ｓ２０２／相関行列算出処理工程）、続いて、この算出された相関行列に基づいて、固有値展開算出処理部８２が固有値及び固有ベクトルを算出する（図４：ステップＳ２０３／固有値展開算出処理工程）。
まず、Ａ／Ｄ変換器１０７から送り込まれる圧縮信号ｙに基づいて、相関行列算出処理部８１が相関行列を算出し（図４：ステップＳ２０１，Ｓ２０２／相関行列算出処理工程）、続いて、この算出された相関行列に基づいて、固有値展開算出処理部８２が固有値及び固有ベクトルを算出する（図４：ステップＳ２０３／固有値展開算出処理工程）。
次に、予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトル判定処理部８３が雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ として判定する（図４：ステップＳ２０４／雑音固有ベクトル判定処理工程）。その後、ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部８４に入力される雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ ，送信信号Ｓ，受信信号にかかる圧縮信号及び当該圧縮信号生成用重み付け係数Ｗに基づいて、当該ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部８４がＭＵＳＩＣスペクトラムｆを算出する（図４：ステップＳ２０５／ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理工程）。
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムｆから、ターゲット応答推定処理部８５が予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答を推定する（図４：ステップＳ２０６／ターゲット応答推定処理工程）。
一方、前述したターゲット応答時間を推定する工程（ＭＵＳＩＣ法信号復元工程）に先立って実行される受信信号を圧縮処理する工程（受信信号圧縮処理工程）では、
まず、前記信号受信復調部１Ｂが捕捉し受信した受信信号を、アナログ信号圧縮部１０６が複数のアナログ信号に分配し且つ並列に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力する（アナログ信号圧縮工程）。
続いて、このアナログ信号圧縮部１０６から出力される圧縮信号を、Ａ／Ｄ変換器１０７がデジタル信号に変換する構成とした。
まず、前記信号受信復調部１Ｂが捕捉し受信した受信信号を、アナログ信号圧縮部１０６が複数のアナログ信号に分配し且つ並列に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力する（アナログ信号圧縮工程）。
続いて、このアナログ信号圧縮部１０６から出力される圧縮信号を、Ａ／Ｄ変換器１０７がデジタル信号に変換する構成とした。
これにより、前述したＭＵＳＩＣ法信号復元部８は、ＭＵＳＩＣ法に基づいた信号復元とターゲット応答時間の推定とを、より迅速に実行することが可能となっている。
ここで、上述した第１実施形態の要部を成すターゲット応答推定部４が所定の信号処理をし目標物であるターゲットからの応答時間を推定する工程（ターゲット応答推定工程）における各構成部材の動作内容にあっては、それらをプログラム化し前記ターゲット応答推定部４が予め装備したコンピュータに実現させるように構成してもよい。
この場合、当該プログラムについては、非一時的な記録媒体、例えばＤＶＤ、ＣＤ、フラッシュメモリ、などに記録されてもよい。この場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータに読み出され実行される。
この場合、当該プログラムについては、非一時的な記録媒体、例えばＤＶＤ、ＣＤ、フラッシュメモリ、などに記録されてもよい。この場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータに読み出され実行される。
（本第１実施形態の効果）
ＭＵＳＩＣ信号復元部８において、式９の分母の演算処理は、観測行列の列ベクトルと雑音固有ベクトルの相関処理で、雑音固有ベクトルと直交性が高い（無相関である）列ベクトルが選択された場合、分母の値は０に近づき、f i は高いピーク値を得る。ここで、一般に雑音固有ベクトルと信号固有ベクトルには下式の関係がある。
ＭＵＳＩＣ信号復元部８において、式９の分母の演算処理は、観測行列の列ベクトルと雑音固有ベクトルの相関処理で、雑音固有ベクトルと直交性が高い（無相関である）列ベクトルが選択された場合、分母の値は０に近づき、f i は高いピーク値を得る。ここで、一般に雑音固有ベクトルと信号固有ベクトルには下式の関係がある。
式１０を式９に代入すると、分母の演算処理は観測行列の列ベクトルと信号固有ベクトルの相関処理で、信号固有ベクトルと相関が高い列ベクトルが選択された場合、分母の値が０に近づき、f i は高いピーク値を得ることになる。
ここで、観測行列の列ベクトルは、式３から送信信号ベクトルが重み付け係数の行列に写像したベクトルであり、信号固有ベクトルは、式４，式６，式７，式８から、受信信号ベクトルが重み付け係数の行列に写像したベクトルが張る空間なので、重み付け係数の行列への写像空間上で送信信号と受信信号との相関処理、つまりパルス圧縮相当の処理が行われる。
そのため、信号部分空間と同一空間のベクトルａｉ が式９で選択された時、パルス圧縮による信号処理利得が得られ、ベクトルａｉ と信号固有ベクトルとは高い相関を持ち、これがため、f i は高いピーク値を得ることになり、雑音耐性が向上する。同時に、ＭＵＳＩＣ信号復元部８において、従来例で採用していた線形計画法に基づく繰返し処理を排除したので、処理が高速化する。
このように、本第１実施形態によると、信号復元処理を従来の線型計画法に基づく処理からＭＵＳＩＣ法に基づく処理へと構成変更する共に、ＭＵＳＩＣペクトラムの導出過程で、パルス圧縮による信号処理利得が得られるようにしたので、線型計画法に基づく構成よりも、雑音耐性が大幅に高くなるという利点がある。
又、上記信号復元処理において、上述したように処理負荷の高い線形計画法に基づく処理を排除した構成としたので、従来構成よりも処理負荷が低減され、これにより、ターゲット応答信号の推定を迅速に成し得という利点を得ることができる。
（構成要素の内容の拡張）
本第１の実施形態の構成要素の数量は下記のように拡張可能である。
拡張１：受信信号の時間幅は８サンプリング相当の時間間隔としているがＮサンプリング（Ｎは任意の正の整数）に拡張可能である。
拡張２：送信信号の時間幅は３サンプリング相当の時間間隔としているがＫサンプリング（Ｋは任の正の整数でＮ＞Ｋの関係）に拡張可能である。
拡張３：図２のアナログ信号圧縮部３の構成では、重み付けパターンが４つしかないが、Ｍパターン（Ｍは任意の正の整数でＮ＞Ｍの関係）に拡張可能である。
本第１の実施形態の構成要素の数量は下記のように拡張可能である。
拡張１：受信信号の時間幅は８サンプリング相当の時間間隔としているがＮサンプリング（Ｎは任意の正の整数）に拡張可能である。
拡張２：送信信号の時間幅は３サンプリング相当の時間間隔としているがＫサンプリング（Ｋは任の正の整数でＮ＞Ｋの関係）に拡張可能である。
拡張３：図２のアナログ信号圧縮部３の構成では、重み付けパターンが４つしかないが、Ｍパターン（Ｍは任意の正の整数でＮ＞Ｍの関係）に拡張可能である。
（構成要素の内容の置換）
また、上記第１の実施形態では、下記のように置換してもよい。
置換１：図３に開示した雑音固有ベクトル判定処理部８３においては、固有値の大きさから雑音固有ベクトルを判定しているが、目標数がｑ個（ｑは任意の正の整数）と推定できる別の手法、例えば、下記論文に開示されたＡＩＣ（Akaike Information Crite rion）法、或いは、ＭＤＬ（Minimum Description Length）法を利用し、固有値が大きい順からｑ＋１個からＮ個に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして出力する構成とすることもできる。
また、上記第１の実施形態では、下記のように置換してもよい。
置換１：図３に開示した雑音固有ベクトル判定処理部８３においては、固有値の大きさから雑音固有ベクトルを判定しているが、目標数がｑ個（ｑは任意の正の整数）と推定できる別の手法、例えば、下記論文に開示されたＡＩＣ（Akaike Information Crite rion）法、或いは、ＭＤＬ（Minimum Description Length）法を利用し、固有値が大きい順からｑ＋１個からＮ個に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして出力する構成とすることもできる。
ＡＩＣ（Akaike Information Crite rion）法の論文／筆者 H.Akaike ：刊行物の題名「A new look at the statistical model identification」頁 716−723 、ＩＥＥＥ Transaction on Automatic Control ：発行年月日 1974 年１２月
ＭＤＬ（Minimum Description Length）法の論文／筆者 M.Wax, T.Kailath：刊行物の題名「Detection of signals by information theoretic criteria」頁 387-392、ＩＥＥＥ Radar Conference ：発行年月日 1985 年４月
ＭＤＬ（Minimum Description Length）法の論文／筆者 M.Wax, T.Kailath：刊行物の題名「Detection of signals by information theoretic criteria」頁 387-392、ＩＥＥＥ Radar Conference ：発行年月日 1985 年４月
置換２：図３に開示したＭＵＳＩＣスペクトラム算出部８３において、式９のＵｎｏｉｓｅ を、式１０によりＵｓｉｇｎａｌに置き換えた処理としてもよい。
これにより、Ｕｎｏｉｓｅ よりもＵｓｉｇｎａｌのほうが構成する固有ベクトルが少ない場合、演算処理時間を更に短縮することができる。
これにより、Ｕｎｏｉｓｅ よりもＵｓｉｇｎａｌのほうが構成する固有ベクトルが少ない場合、演算処理時間を更に短縮することができる。
置換３：ターゲット応答ｘを推定するのではなく、受信信号ｒを推定するようなセンサ装置では、信号発生器１からＭＵＳＩＣ信号復元部８へ送信信号の情報を渡す必要がなくなる。このとき、送信信号に基づく行列Ｓを単位行列とすることで、動作を表すことができる。
（構成要素の変形例）
更に、本第１の実施形態にあっては、図１に開示した送信素子１０３と受信素子１０４とを一体的に装備してもよい。尚、この場合、具体的な動作に際しては送信回路と受信回路とを切り替え接続するアクセレータを装備することが前提である。
更に、本第１の実施形態にあっては、図１に開示した送信素子１０３と受信素子１０４とを一体的に装備してもよい。尚、この場合、具体的な動作に際しては送信回路と受信回路とを切り替え接続するアクセレータを装備することが前提である。
〔第２の実施形態〕
次に、本発明にかかるセンサ装置の第２の実施形態を、図５を参照して説明する。
ここで、前述した第１実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
次に、本発明にかかるセンサ装置の第２の実施形態を、図５を参照して説明する。
ここで、前述した第１実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
図５において、本第２の実施形態におけるセンサ装置２は、空間を介して到来する信号を捕捉する受信素子（受信アンテナ）１０４と、受信した変調波を復調する復調器１０５と、復調したアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタ９と、圧縮信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０７と、ディジタルの圧縮信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づき信号復元を行うＭＵＳＩＣ信号復元部８とを含んで構成されている。
即ち、前述した第１実施形態における前記受信信号圧縮部４Ａを、本第２実施形態では、前記信号受信復調部１Ａを介して受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタ９と、このローパスフィルタ９を通過した受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０７とにより構成した点に特徴を有する。
このため、前述した第１実施形態における受信信号を圧縮処理する工程は、本第２実施形態では、前記信号受信復調部１Ａを介して受信した受信信号から、ローパスフィルタ９が高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減し、その後、このローパスフィルタ９を通過した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器１０７がデジタル信号に変換する手順を採っている。
また、このセンサ装置２は、前述した第１実施形態の場合と同様に、任意の信号を発生させる信号発生器１０１と、発生した信号を変調する変調器１０２と、変調信号を送信する送信素子１０３とを備えている（図５参照）。
このように、本第２実施形態で、前述した第１実施形態との違いは、上述したように図１の第１実施形態で装備していたアナログ信号信号圧縮部１０６に代えてローパスフィルタ９を装備した点にある。
送信信号がチャープ信号やＰＮ信号等の時間領域で無相関となる信号を用いた場合、復調信号に重み付けし累積和をとる処理は不要とすることが可能となる。これにより、アナログ回路の規模を小さくすることができる。
送信信号がチャープ信号やＰＮ信号等の時間領域で無相関となる信号を用いた場合、復調信号に重み付けし累積和をとる処理は不要とすることが可能となる。これにより、アナログ回路の規模を小さくすることができる。
このとき、重み付け係数の行列Ｗは、今までの例に沿えば、下式のようにリサンプリングを表す式となる。
その他の構成およびその動作は前述した第１実施形態と同一となっている。
このようにしても、前述した第１実施形態の場合とほぼ同等に機能するセンサ装置を得ることができる。
〔第３の実施形態〕
次に、本発明にかかるセンサ装置の第３の実施形態を、図６を参照して説明する。
ここで、前述した第１実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
次に、本発明にかかるセンサ装置の第３の実施形態を、図６を参照して説明する。
ここで、前述した第１実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
図６において、本第２の実施形態におけるセンサ装置３は、空間を介して到来する信号を捕捉する受信素子（受信アンテナ）１０４と、受信した変調波を復調する復調器１０５と、復調信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０と、ディジタル信号に重み付けしその累積和を算出し圧縮信号として出力するディジタル信号圧縮部１１と、このディジタル信号圧縮部１１から出力されるディジタル圧縮信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づき信号復元を行うＭＵＳＩＣ信号復元部８とを含んで構成されている。
即ち、前述した第１実施形態における受信信号圧縮部４Ａを、本第３実施形態では、前記信号受信復調部１Ａを介して得られる受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１０と、このＡ／Ｄ変換されてなるデジタル受信信号に重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮部１１とにより構成した点に特徴を有する。
このため、前述した第１実施形態における受信信号を圧縮処理する工程は、本第３実施形態では、前記信号受信復調部１Ａを介して受信した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器１０がＡ／Ｄ変換し、この変換されてなるデジタル受信信号に、デジタル信号圧縮部１１が重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力する、という手順を採っている。
更に、このセンサ装置３は、前述した第１実施形態の場合と同様に、任意の信号を発生させる信号発生器１０１と、発生した信号を変調する変調器１０２と、変調信号を送信する送信素子１０３とを備えている（図４参照）。
換言すると、前述した第１実施形態との違いは、第１実施形態で装備していた信号圧縮部の構成をアナログ段に代えて、ディジタル段を装備した点である。
本第３実施形態は、上述したように、第１実施形態で復調器１０５から出力される受信信号の流れに沿って装備していたアナログ信号圧縮部１０６とＡ／Ｄ変換器１０７の組合せを、Ａ／Ｄ変換器１０とディジタル信号圧縮部１１との組合せに代えた点にある。
これにより、Ａ／Ｄ変換器１０はサンプリングレートを低速にできなくなるが、重み付けし累積和をとり、帯域を狭くするためのアナログ回路が不要となり、アナログ回路の規模を小さくできる。尚、この場合、新設した上記ディジタル信号圧縮部１１の処理は、式３に示す演算処理である。
その他の構成およびその動作は前述した第１実施形態と同一となっている。
その他の構成およびその動作は前述した第１実施形態と同一となっている。
このようにしても、前述した第１実施形態の場合とほぼ同等に機能するセンサ装置を得ることができる。
〔付記〕
上記各実施形態の新規な技術的内容をまとめると、以下のようになる。尚、この内容は、本発明の範囲をこれに限定するものでない。
上記各実施形態の新規な技術的内容をまとめると、以下のようになる。尚、この内容は、本発明の範囲をこれに限定するものでない。
〔付記１〕
任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をし目標物であるターゲット応答を推定するターゲット応答推定部とを有し、
前記ターゲット応答推定部を、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮部と、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部とを含む構成としたことを特徴としたセンサ装置。
任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をし目標物であるターゲット応答を推定するターゲット応答推定部とを有し、
前記ターゲット応答推定部を、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮部と、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部とを含む構成としたことを特徴としたセンサ装置。
〔付記２〕（ＭＵＳＩＣ法信号復元部／図２）
付記１に記載のセンサ装置において、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元部を、
入力される圧縮信号から相関行列を算出する相関行列算出処理部と、算出された相関行列の固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理部と、予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理部と、入力される雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部と、この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定処理するターゲット応答推定処理部とを含んで構成したことを特徴とするセンサ装置。
付記１に記載のセンサ装置において、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元部を、
入力される圧縮信号から相関行列を算出する相関行列算出処理部と、算出された相関行列の固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理部と、予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理部と、入力される雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部と、この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定処理するターゲット応答推定処理部とを含んで構成したことを特徴とするセンサ装置。
〔付記３〕（アナログ信号圧縮部／第１実施形態：図１）
付記１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部で受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮部と、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
付記１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部で受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮部と、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
〔付記４〕（ローパスフィルタ／第２実施形態：図３）
付記１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタと、このローパスフィルタを通過した受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
付記１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタと、このローパスフィルタを通過した受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
〔付記５〕（デジタル信号圧縮部／第３実施形態：図４）
付記１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換されてなるデジタル受信信号に重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮部とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
付記１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換されてなるデジタル受信信号に重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮部とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
〔付記６〕（方法の発明）
生成される送信用信号をセンサ装置の変調送信部が変調し外部に向けて送信し（変調送信工程）、この送信した前記送信信号の反射波をセンサ装置の信号受信復調部が捕捉し受信して復調し（信号受信復調工程）、この復調された受信信号をセンサ装置のターゲット応答推定部が所定の信号処理をして目標物であるターゲットからの応答を推定する（ターゲット応答推定工程）ようにし、
前記ターゲット応答時間を推定する工程にあっては、
前記復調された受信信号を、前記ターゲット応答推定部の受信信号圧縮部が圧縮処理し（受信信号圧縮処理工程）、
この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部のＭＵＳＩＣ法信号復元部がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定処理するようにしたこと（ＭＵＳＩＣ法信号復元工程／応答特定処理工程）を特徴とするターゲット応答推定方法。
生成される送信用信号をセンサ装置の変調送信部が変調し外部に向けて送信し（変調送信工程）、この送信した前記送信信号の反射波をセンサ装置の信号受信復調部が捕捉し受信して復調し（信号受信復調工程）、この復調された受信信号をセンサ装置のターゲット応答推定部が所定の信号処理をして目標物であるターゲットからの応答を推定する（ターゲット応答推定工程）ようにし、
前記ターゲット応答時間を推定する工程にあっては、
前記復調された受信信号を、前記ターゲット応答推定部の受信信号圧縮部が圧縮処理し（受信信号圧縮処理工程）、
この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部のＭＵＳＩＣ法信号復元部がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定処理するようにしたこと（ＭＵＳＩＣ法信号復元工程／応答特定処理工程）を特徴とするターゲット応答推定方法。
〔付記７〕（付記２対応／ＭＵＳＩＣ法信号復元部：図２）
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記ターゲット応答を推定する工程（ＭＵＳＩＣ法信号復元工程／応答推定処理工程）を、
前記Ａ／Ｄ変換器から送り込まれる圧縮信号に基づいて、相関行列算出処理部が相関行列を算出し（相関行列算出処理工程）、
算出された相関行列に基づいて、固有値展開算出処理部が固有値及び固有ベクトルを算出し（固有値展開算出処理工程）、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトル判定処理部が雑音固有ベクトルとして判定し（雑音固有ベクトル判定処理工程）、
入力される雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数に基づいて、ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部がＭＵＳＩＣスペクトラムを算出し（ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理工程）、
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから、ターゲット応答推定処理部が予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定する（ターゲット応答推定処理工程）構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記ターゲット応答を推定する工程（ＭＵＳＩＣ法信号復元工程／応答推定処理工程）を、
前記Ａ／Ｄ変換器から送り込まれる圧縮信号に基づいて、相関行列算出処理部が相関行列を算出し（相関行列算出処理工程）、
算出された相関行列に基づいて、固有値展開算出処理部が固有値及び固有ベクトルを算出し（固有値展開算出処理工程）、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトル判定処理部が雑音固有ベクトルとして判定し（雑音固有ベクトル判定処理工程）、
入力される雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数に基づいて、ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部がＭＵＳＩＣスペクトラムを算出し（ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理工程）、
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから、ターゲット応答推定処理部が予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定する（ターゲット応答推定処理工程）構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
〔付記８〕（付記３対応／アナログ信号圧縮処理工程：図１）
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号を、アナログ信号圧縮部が複数のアナログ信号に分配し且つ並列に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力し（アナログ信号圧縮工程）、
次に、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号を、Ａ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号を、アナログ信号圧縮部が複数のアナログ信号に分配し且つ並列に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力し（アナログ信号圧縮工程）、
次に、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号を、Ａ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
〔付記９〕（付記３対応／ローパスフィルタ：図３／第２実施形態）
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号から、ローパスフィルタが高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減し、
次に、このローパスフィルタを通過した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号から、ローパスフィルタが高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減し、
次に、このローパスフィルタを通過した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
〔付記１０〕（付記５対応／受信信号デジタル処理工程：図４／第３実施形態）
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換し、
次に、この変換されてなるデジタル受信信号に、デジタル信号圧縮部が重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換し、
次に、この変換されてなるデジタル受信信号に、デジタル信号圧縮部が重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
〔付記１１〕（プログラム発明）
任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をして目標物であるターゲットからの応答を推定するターゲット応答推定部とを備えて成るセンサ装置にあって、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮処理機能、
及びこの圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能、
を設け、これらの各処理機能を前記ターゲット応答推定部が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をして目標物であるターゲットからの応答を推定するターゲット応答推定部とを備えて成るセンサ装置にあって、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮処理機能、
及びこの圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能、
を設け、これらの各処理機能を前記ターゲット応答推定部が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
〔付記１２〕（ＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能／図２）
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能を、
前記受信信号圧縮処理機能で圧縮処理された圧縮信号から相関行列を算出する相関行列算出処理機能、
この算出された相関行列についてその固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理機能、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理機能、
入力される前記雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理機能、
および当該算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲットからの応答時間を推定するターゲット応答推定処理機能、
を設け、これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能を、
前記受信信号圧縮処理機能で圧縮処理された圧縮信号から相関行列を算出する相関行列算出処理機能、
この算出された相関行列についてその固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理機能、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理機能、
入力される前記雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理機能、
および当該算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲットからの応答時間を推定するターゲット応答推定処理機能、
を設け、これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
〔付記１３〕（アナログ信号圧縮機能／図１）
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記受信信号圧縮処理機能を、
前記信号受信復調部で受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮機能、
およびこのアナログ信号圧縮機能で 処理された圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理機能、により構成し、
これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記受信信号圧縮処理機能を、
前記信号受信復調部で受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮機能、
およびこのアナログ信号圧縮機能で 処理された圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理機能、により構成し、
これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
〔付記１４〕（ローパスフィルタ機能／図３）
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記受信信号圧縮処理機能を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタ機能、
及びこのローパスフィルタ機能により高周波領域が除去され全体的に圧縮された状態の受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能、により構成し、
これらの各機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記受信信号圧縮処理機能を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタ機能、
及びこのローパスフィルタ機能により高周波領域が除去され全体的に圧縮された状態の受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能、により構成し、
これらの各機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
〔付記１５〕（受信信号デジタル処理機能／図４）
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記受信信号圧縮処理機能を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換処理機能、
及びこのＡ／Ｄ変換されてなるデジタル受信信号に重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮処理機能、により構成し、
これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記受信信号圧縮処理機能を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換処理機能、
及びこのＡ／Ｄ変換されてなるデジタル受信信号に重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮処理機能、により構成し、
これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
本発明の活用例として、レーダやソーナなどの目標探知に用いるセンサ装置およびＭＲＩ画像を取得するセンサ装置がある。
１，２，３ センサ装置
４ ターゲット応答推定部
４Ａ 受信信号圧縮部
８ ＭＵＳＩＣ信号復元部
９ ローパスフィルタ
１０，１０７ Ａ／Ｄ変換器
１１ デジタル信号圧縮部
８１ 相関行列算出処理部
８２ 固有値展開算出処理部
８３ 雑音固有ベクトル判定処理部
８４ MUSIC スペクトラム算出処理部
８５ ターゲット応答推定処理部
１０１ 信号発生器
１０２ 変調器
１０３ 送信素子
１０４ 受信素子
１０５ 復調器
１０６ アナログ信号圧縮部
４ ターゲット応答推定部
４Ａ 受信信号圧縮部
８ ＭＵＳＩＣ信号復元部
９ ローパスフィルタ
１０，１０７ Ａ／Ｄ変換器
１１ デジタル信号圧縮部
８１ 相関行列算出処理部
８２ 固有値展開算出処理部
８３ 雑音固有ベクトル判定処理部
８４ MUSIC スペクトラム算出処理部
８５ ターゲット応答推定処理部
１０１ 信号発生器
１０２ 変調器
１０３ 送信素子
１０４ 受信素子
１０５ 復調器
１０６ アナログ信号圧縮部
Claims (6)
- 任意の送信用信号を出力する信号発生器と、この出力された送信用信号を変調し送信信号として外部に向けて送信するアンテナを備えた変調送信部と、前記送信信号の反射波をアンテナを介して受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術により信号処理をし目標物であるターゲットからの応答を推定するターゲット応答推定部とを備えたセンサ装置において、
前記ターゲット応答推定部を、前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮部と、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部とを含む構成とし、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元部を、
前記圧縮処理された受信信号から相関行列を算出する相関行列算出処理部と、算出された相関行列の固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理部と、
この算出された相関行列の前記固有値と予め設定した閾値とを比較し、当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理部と、
前記雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部と、
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定処理するターゲット応答時間推定処理部とを備えた構成とし、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部で受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをし且つそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮部と、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。 - 請求項１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記アナログ信号圧縮部と前記Ａ／Ｄ変換器とを含む構成に代えて、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタと、このローパスフィルタを通過した受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。 - 請求項１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記アナログ信号圧縮部と前記Ａ／Ｄ変換器とを含む構成に代えて、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換されてなるデジタル受信信号に重み付けをしてその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮部とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。 - 生成される送信用信号をセンサ装置の変調送信部が変調し送信信号としてアンテナを介して外部に向けて送信し、この送信信号の反射波を前記センサ装置の信号受信復調部がアンテナを介して受信して復調し、この復調された受信信号を前記センサ装置のターゲット応答推定部が所定の信号処理をすると共に目標物であるターゲットからの応答（以下、ターゲット応答という）を推定するターゲット応答推定方法であって、
前記ターゲット応答を推定するに際しては、
前記復調された受信信号を、前記ターゲット応答推定部の受信信号圧縮部が圧縮処理し、
この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部のＭＵＳＩＣ法信号復元部がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定処理する構成とし、
前記ターゲット応答時間の推定処理に際しては、
前記受信信号圧縮部から送り込まれる圧縮処理された受信信号に基づいて、相関行列算出処理部が相関行列を算出し、
この算出された相関行列に基づいて、固有値展開算出処理部が固有値及び固有ベクトルを算出し、
この算出された相関行列の前記固有値と予め設定した閾値とを比較すると共に、当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトル判定処理部が雑音固有ベクトルとして判定し、
入力される前記雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号、及び当該圧縮信号生成用重み付け係数に基づいて、ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部が、ＭＵＳＩＣスペクトラムを算出し、
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから、ターゲット応答時間推定処理部が予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲットからの応答時間を推定する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。 - 請求項４に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理するに際しては、
前記信号受信復調部で受信した受信信号を、アナログ信号圧縮部が複数のアナログ信号に分配し且つ並列に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力し、
次に、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号を、Ａ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換処理するようにしたことを特徴とするターゲット応答推定方法。 - 任意の送信用信号を出力する信号発生器と、この出力された送信用信号を変調し送信信号として外部に向けて送信するアンテナを備えた変調送信部と、前記送信信号の反射波をアンテナを介して受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をして目標物であるターゲットからの応答を推定するターゲット応答推定部とを備えて成るセンサ装置にあって、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮処理機能、およびこの圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能、を設けると共に、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能を、
前記受信信号圧縮処理機能で圧縮処理された圧縮信号から相関行列を算出する相関行列算出処理機能、
この算出された相関行列についてその固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理機能、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理機能、
入力される前記雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理機能、
および当該算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定するターゲット応答推定処理機能、
を備えた構成とし、
これらの各処理機能を前記ターゲット応答推定部が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013072880A JP6311218B2 (ja) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | センサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013072880A JP6311218B2 (ja) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | センサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014196957A JP2014196957A (ja) | 2014-10-16 |
| JP6311218B2 true JP6311218B2 (ja) | 2018-04-18 |
Family
ID=52357845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013072880A Active JP6311218B2 (ja) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | センサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6311218B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111837343B (zh) * | 2018-01-02 | 2022-01-07 | 苹果公司 | 具有空间压缩接口的低功耗mmWAVE接收器架构 |
| KR102577357B1 (ko) * | 2018-06-11 | 2023-09-13 | 한국전자통신연구원 | 레이더 시스템의 신호 개수 추정 방법 및 장치 |
| JP7119768B2 (ja) * | 2018-08-24 | 2022-08-17 | 株式会社デンソー | 物標検出装置および物標検出方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5247068B2 (ja) * | 2007-06-05 | 2013-07-24 | 三菱電機株式会社 | レーダ装置 |
| JP2009025159A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
| JP2009257884A (ja) * | 2008-04-15 | 2009-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
| JP5835681B2 (ja) * | 2009-03-16 | 2015-12-24 | 公立大学法人首都大学東京 | 信号処理方法及び信号処理装置 |
| JP5089712B2 (ja) * | 2010-01-12 | 2012-12-05 | 日本電信電話株式会社 | 信号処理装置、及びそれを用いた受信システム、並びに信号処理方法 |
| JP5623135B2 (ja) * | 2010-05-27 | 2014-11-12 | 三菱電機株式会社 | レーダ装置 |
| JP5787805B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2015-09-30 | ミツビシ・エレクトリック・リサーチ・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド | 不均一なパルスタイミングを用いた高解像度ｓａｒ撮像 |
| US20120259590A1 (en) * | 2011-04-11 | 2012-10-11 | Jong Chul Ye | Method and apparatus for compressed sensing with joint sparsity |
| WO2012170840A1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | Newlans, Inc. | Interference resistant compressive sampling |
-
2013
- 2013-03-29 JP JP2013072880A patent/JP6311218B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014196957A (ja) | 2014-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4559438B2 (ja) | 到来方向推定装置及びプログラム | |
| JP5677830B2 (ja) | 電子走査型レーダ装置、受信波方向推定方法及び受信波方向推定プログラム | |
| JP4271041B2 (ja) | 空間的４次キュムラント行列束を利用したブラインド音源分離 | |
| JP6311218B2 (ja) | センサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム | |
| JP2017036990A (ja) | 到来方向推定装置 | |
| WO2015014007A1 (zh) | 基于最小描述长度的近场源定位方法、装置及系统 | |
| KR101674747B1 (ko) | Ｉ／ｑ 불균형을 보상하기 위한 레이더 신호 처리 장치 및 방법 | |
| KR102169873B1 (ko) | 차량용 레이더의 고유값의 상대 비교를 통한 신호 개수 추정 방법 및 이를 이용한 차량용 레이더 | |
| Sundman et al. | On the use of compressive sampling for wide-band spectrum sensing | |
| KR101909710B1 (ko) | 소나 시스템에서 신호의 희소성을 기초로 주파수영역에서의 공분산행렬 기반 압축센싱 도래각 추정방법 및 시스템 | |
| Candy et al. | Anomaly detection for a vibrating structure: A subspace identification/tracking approach | |
| Candy et al. | Multichannel spectral estimation in acoustics: A state-space approach | |
| TWI757802B (zh) | 檢測環境中物體存在的方法及裝置 | |
| JP2017227487A (ja) | 信号処理装置、信号処理方法及び信号受信装置 | |
| JP2014157110A (ja) | 信号処理装置、レーダ装置および信号処理方法 | |
| JPWO2017006415A1 (ja) | 方探装置 | |
| JP4015989B2 (ja) | 波数推定装置および波数推定方法 | |
| JP7091220B2 (ja) | 計算機、センシングシステム、及びデータ通信方法 | |
| JP4810163B2 (ja) | 電波方向探知装置 | |
| JP6038562B2 (ja) | 受信装置、雑音抑圧方法及び雑音抑圧プログラム | |
| JP6200082B2 (ja) | 電波監視装置 | |
| KR102186351B1 (ko) | 차량용 레이더의 고유값의 상대 비교를 통한 신호 개수 추정 방법 및 이를 이용한 차량용 레이더 | |
| JP7077874B2 (ja) | 適応整相システム、適応整相装置、適応整相処理方法およびプログラム | |
| CN110555965B (zh) | 检测环境中物体存在的方法、装置及处理器可读介质 | |
| JP7384276B2 (ja) | 通信装置、通信方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160204 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170127 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170307 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170508 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171031 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171225 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180220 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180305 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6311218 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |