JP6451382B2 - Target detection apparatus, target detection method, target detection program, and storage medium - Google Patents
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Description
本発明は、目標物検出装置等に関し、たとえば水中の目標物を検出するものに関する。 The present invention relates to a target detection device and the like, for example, to a device for detecting a target in water.
近年、たとえば電波や音波等を送信し、目標物からの反射波を用いて、目標物を検出する目標物検出装置が、レーダーやソナーとして広く知られている。特許文献１および特許文献２には、一般的なアクティブソナー装置が開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, for example, target detection devices that transmit radio waves, sound waves, and the like and detect a target using a reflected wave from the target are widely known as radars and sonars.
アクティブソナー装置の基本的な原理について、説明する。アクティブソナー装置では、アレイを具備し、整相処理によって送波および受波の指向性が特定の方位に設定されている。なお、アレイとは、送波器（音波を送る装置）、受波器（音波を受ける装置）を複数並べて配列したものをいう。送波器は、自ら音波を発生し、発生した音波を目標物に向けて送信する。受波器は、目標物からの反射波を受信信号として受信する。そして、アクティブソナー装置は、受信信号を信号処理し、目標物からの反響音（エコー信号）を受信信号から検出し、この検出結果に基づいて目標物の方位および距離を特定する。 The basic principle of the active sonar device will be described. The active sonar device includes an array, and the directivity of transmission and reception is set to a specific direction by phasing processing. The array refers to an array in which a plurality of transmitters (devices that transmit sound waves) and receivers (devices that receive sound waves) are arranged side by side. The transmitter generates a sound wave by itself and transmits the generated sound wave toward the target. The receiver receives the reflected wave from the target as a received signal. Then, the active sonar device processes the received signal, detects a reverberation sound (echo signal) from the target from the received signal, and specifies the direction and distance of the target based on the detection result.
一般的なアクティブソナー装置では、受信信号からエコー信号を検出する方法として、たとえばレプリカ相関処理が用いられている。このレプリカ相関処理は、アクティブソナー装置が自ら送信した信号の標本となる信号（レプリカ信号）と、アクティブソナー装置が受信した受信信号との相関度を算出する信号処理の１種である。このレプリカ相関処理は、相互相関処理とも呼ばれている。 In a general active sonar device, for example, replica correlation processing is used as a method of detecting an echo signal from a received signal. This replica correlation processing is one type of signal processing for calculating the degree of correlation between a signal (replica signal) that is a sample of a signal transmitted by the active sonar device and a received signal received by the active sonar device. This replica correlation processing is also called cross-correlation processing.
受信信号に対して時間をずらしながらレプリカ相関処理を繰り返すことにより、レプリカ信号および受信信号が互いに最も近似した時刻（エコー信号を受信した時刻）で、レプリカ相関処理結果が最大値となる。一般的なアクティブソナー装置では、このレプリカ相関処理結果の最大値を用いて、エコー信号を検出する。 By repeating the replica correlation process while shifting the time with respect to the received signal, the replica correlation process result becomes the maximum value at the time when the replica signal and the received signal are closest to each other (the time when the echo signal is received). In a general active sonar apparatus, an echo signal is detected using the maximum value of the replica correlation processing result.
特許文献１では、次のような目標物検出装置の技術が開示されている。すなわち、スプリットビーム形成手段は、任意の方位に対してそれぞれ等しい左右２つの受信ビーム（スプリットビーム）を形成する。相関演算手段は、２つの受信ビーム出力を相関演算する。位相差検出手段は、相関演算で得られる出力から、ソナー目標信号の位相差を算出する。区間誤差分散演算手段は、位相差の時間軸上の分散（位相誤差分散）を出力する。そして、ソナー目標表示装置は、閾値以下の信号のみを目標物からのエコー入力（エコー信号）として判定する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses the following target object detection technique. That is, the split beam forming unit forms two equal left and right reception beams (split beams) with respect to an arbitrary direction. The correlation calculating means calculates the correlation between the two received beam outputs. The phase difference detection means calculates the phase difference of the sonar target signal from the output obtained by the correlation calculation. The section error variance calculation means outputs the variance of the phase difference on the time axis (phase error variance). The sonar target display device determines only a signal that is equal to or less than the threshold value as an echo input (echo signal) from the target.
特許文献２では、目標物検出装置の技術として、位相誤差分散に加えて、エコー信号の相互相関処理の結果（振幅系信号（振幅、方位））や、スペクトル（ドップラー分析系信号）を用いて、目標物からのエコー信号を検出する技術が開示されている。
In
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された技術では、２台以上の目標物検出装置を用いる際に、音響の干渉が生じ、目標物の検出機能が著しく劣化するという問題があった。
However, in the techniques described in
これは、目標物検出装置により送信される送信信号のレベルが、目標物の反射波のレベルよりも、圧倒的に強大であることを要因とする。このため、目標物検出装置が、本来検出したい目標物からの反射波ではなく、当該目標物検出装置により送信される送信信号を検出してしまっていた。 This is due to the fact that the level of the transmission signal transmitted by the target detection device is overwhelmingly higher than the level of the reflected wave of the target. For this reason, the target object detection apparatus has detected the transmission signal transmitted by the target object detection apparatus, not the reflected wave from the target object to be originally detected.
これに対して、複数の目標物検出装置が使用されることが想定される場合、複数の目標物検出装置の各々に対して異なる周波数帯域を割り当てることが、一般的に知られている。この場合、受信処理において、目標物検出装置により送信された送信信号の周波数帯域以外の帯域をフィルター等により除去することで、音響の干渉を低減している。 On the other hand, when a plurality of target detection devices are assumed to be used, it is generally known to assign different frequency bands to each of the plurality of target detection devices. In this case, in the reception process, acoustic interference is reduced by removing a band other than the frequency band of the transmission signal transmitted by the target detection device with a filter or the like.
しかしながら、目標物検出装置により送信される送信信号のレベルは、当該送信信号の周波数帯域が複数の目標物検出装置間で互いに異なっていても、目標物の反射波のレベルよりも圧倒的に強大である。このため、一般的なデジタルフィルタでは、音響の干渉を無くすことは困難であった。 However, the level of the transmission signal transmitted by the target detection device is overwhelmingly higher than the level of the reflected wave of the target even if the frequency band of the transmission signal is different among the plurality of target detection devices. It is. For this reason, it has been difficult to eliminate acoustic interference with a general digital filter.
また、目標物検出装置の送波器が使用できる周波数帯域は、物理的な限界を有するため、複数の目標物検出装置の各々に対して、十分に離れた周波数帯域を割り当てることも困難であった。 In addition, since the frequency band that can be used by the transmitter of the target detection device has physical limitations, it is difficult to allocate a sufficiently distant frequency band to each of the plurality of target detection devices. It was.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複数の目標物検出装置の各送信信号の周波数帯域が十分に離れていない場合でも音響の干渉を防止し、確実に目標物を検出することができる目標物検出装置等を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to prevent acoustic interference even when the frequency bands of the transmission signals of a plurality of target detection devices are not sufficiently separated. An object of the present invention is to provide a target detection device and the like that can reliably detect a target.
本発明の目標物検出装置は、送信信号を送信する送信部と、前記送信信号と同一の信号であるレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、前記レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う第１のフーリエ変換処理部と、フーリエ変換後の前記レプリカ信号に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する第１の帯域外遮断処理部と、前記送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する受信部と、前記受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成するガウス窓関数処理部と、前記ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う第２のフーリエ変換処理部と、フーリエ変換後の前記ガウス乗算値に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する第２の帯域外遮断処理部と、前記特定レプリカ信号および前記特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成するクロススペクトル処理部と、前記クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換処理部とを備えている。 The target object detection apparatus of the present invention includes a transmission unit that transmits a transmission signal, a replica signal generation unit that generates a replica signal that is the same signal as the transmission signal, and a first that performs Fourier transform on the replica signal. A first Fourier transform processing unit, and a first out-of-band blocking processing unit that blocks components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the replica signal after Fourier transform and generates the result as a specific replica signal; A receiving unit that receives a reflected sound generated when the transmission signal collides with a target as a received signal; a Gaussian window function processing unit that generates a Gaussian multiplication result as a result of multiplying the received signal by a Gaussian window; A second Fourier transform processing unit for performing a Fourier transform on the Gaussian multiplication value, and a Gaussian multiplication value after the Fourier transform other than the frequency band of the transmission signal. A second out-of-band cutoff processing unit that cuts off the minute and generates the result as a specific Gaussian multiplication value, and performs a cross spectrum calculation on the specific replica signal and the specific Gaussian multiplication value. A cross spectrum processing unit that generates an output value and an inverse Fourier transform processing unit that performs inverse Fourier transform on the cross spectrum output value are provided.
また、本発明の目標物検出方法は、自装置により送信される送信信号と同一の信号であるレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、前記レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う第１のフーリエ変換処理ステップと、フーリエ変換後の前記レプリカ信号に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する第１の帯域外遮断処理ステップと、前記送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する受信ステップと、前記受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成するガウス窓関数処理ステップと、前記ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う第２のフーリエ変換処理ステップと、フーリエ変換後の前記ガウス乗算値に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する第２の帯域外遮断処理ステップと、前記特定レプリカ信号および前記特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成するクロススペクトル処理ステップと、前記クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換処理ステップとを含んでいる。 In addition, the target object detection method of the present invention includes a replica signal generation step for generating a replica signal that is the same signal as a transmission signal transmitted by the device, and a first Fourier transform for the replica signal. A Fourier transform processing step, a first out-of-band blocking processing step of blocking components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the replica signal after Fourier transform, and generating the result as a specific replica signal; A reception step of receiving a reflected sound generated when a transmission signal collides with a target as a reception signal; a Gaussian window function processing step of generating a result of multiplying the reception signal by a Gaussian window as a Gaussian multiplication value; A second Fourier transform processing step for performing a Fourier transform on the multiplication value, and the Gaussian multiplication value after the Fourier transform. A second out-of-band cutoff processing step for blocking components other than the frequency band of the transmission signal and generating the result as a specific Gaussian multiplication value; and a cross-spectral operation for the specific replica signal and the specific Gaussian multiplication value And a cross spectrum processing step for generating the result as a cross spectrum output value, and an inverse Fourier transform processing step for performing an inverse Fourier transform on the cross spectrum output value.
また、本発明の目標物検出プログラムは、自装置により送信される送信信号と同一の信号であるレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、前記レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う第１のフーリエ変換処理ステップと、フーリエ変換後の前記レプリカ信号に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する第１の帯域外遮断処理ステップと、前記送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する受信ステップと、前記受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成するガウス窓関数処理ステップと、前記ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う第２のフーリエ変換処理ステップと、フーリエ変換後の前記ガウス乗算値に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する第２の帯域外遮断処理ステップと、前記特定レプリカ信号および前記特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成するクロススペクトル処理ステップと、前記クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換処理ステップとを含む処理をコンピュータに行わせる。 Further, the target object detection program of the present invention includes a replica signal generation step for generating a replica signal that is the same signal as a transmission signal transmitted by the device, and a first Fourier transform for the replica signal. A Fourier transform processing step, a first out-of-band blocking processing step of blocking components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the replica signal after Fourier transform, and generating the result as a specific replica signal; A reception step of receiving a reflected sound generated when a transmission signal collides with a target as a reception signal; a Gaussian window function processing step of generating a result of multiplying the reception signal by a Gaussian window as a Gaussian multiplication value; A second Fourier transform processing step for performing a Fourier transform on the multiplication value, and the Gaussian multiplication value after the Fourier transform. Then, a second out-of-band cutoff processing step for blocking components other than the frequency band of the transmission signal and generating the result as a specific Gaussian multiplication value, and for the specific replica signal and the specific Gaussian multiplication value, A computer performs a process including a cross spectrum processing step of performing a cross spectrum calculation and generating the result as a cross spectrum output value, and an inverse Fourier transform processing step of performing an inverse Fourier transform on the cross spectrum output value. .
また、本発明の記憶媒体は、自装置により送信される送信信号と同一の信号であるレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、前記レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う第１のフーリエ変換処理ステップと、フーリエ変換後の前記レプリカ信号に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する第１の帯域外遮断処理ステップと、前記送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する受信ステップと、前記受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成するガウス窓関数処理ステップと、前記ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う第２のフーリエ変換処理ステップと、フーリエ変換後の前記ガウス乗算値に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する第２の帯域外遮断処理ステップと、前記特定レプリカ信号および前記特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成するクロススペクトル処理ステップと、前記クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換処理ステップとを含む処理をコンピュータに行わせる目標物検出プログラムを記憶する。 In addition, the storage medium of the present invention includes a replica signal generation step for generating a replica signal that is the same signal as a transmission signal transmitted by the device, and a first Fourier transform for performing a Fourier transform on the replica signal. A processing step; a first out-of-band blocking processing step of blocking a component other than the frequency band of the transmission signal with respect to the replica signal after Fourier transform and generating the result as a specific replica signal; and the transmission signal A reception step of receiving a reflected sound generated when the object collides with a target as a reception signal, a Gaussian window function processing step of generating a result of multiplying the reception signal by a Gaussian window as a Gaussian multiplication value, and the Gaussian multiplication value A second Fourier transform processing step for performing Fourier transform on the Gaussian multiplication value after Fourier transform, A second out-of-band cutoff processing step for blocking a component other than the frequency band of the received signal and generating the result as a specific Gaussian multiplication value; and performing a cross spectrum operation on the specific replica signal and the specific Gaussian multiplication value. And a target detection program for causing a computer to perform processing including a cross spectrum processing step for generating the result as a cross spectrum output value, and an inverse Fourier transform processing step for performing an inverse Fourier transform on the cross spectrum output value. Remember.
本発明にかかる目標物検出装置によれば、複数の目標物検出装置の各送信信号の周波数帯域が十分に離れていない場合でも音響の干渉を防止し、確実に目標物を検出することができる。 According to the target object detection device of the present invention, even when the frequency bands of the transmission signals of the plurality of target object detection devices are not sufficiently separated, it is possible to prevent acoustic interference and reliably detect the target object. .
本発明の実施の形態における目標物検出装置１００の構成について、図に基づいて説明する。
The configuration of the target
図１は、目標物検出装置１００の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the target
図１に示されるように、目標物体検出装置１００は、送信部１１１と、レプリカ信号生成部１２１と、第１のＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部１２２と、第１の帯域外遮断処理部１２３と、受信部１２４と、ガウス窓関数処理部１２５と、第２のＦＦＴ処理部１２６と、第２の帯域外遮断処理部１２７と、クロススペクトル処理部１２８と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理部１２９と、制御部１５０とを備えている。受信ユニット１２０は、レプリカ信号生成部１２１と、第１のＦＦＴ処理部１２２と、第１の帯域外遮断処理部１２３と、受信部１２４と、ガウス窓関数処理部１２５と、第２のＦＦＴ処理部１２６と、第２の帯域外遮断処理部１２７と、クロススペクトル処理部１２８と、ＩＦＦＴ処理部１２９と含んでいる。
As illustrated in FIG. 1, the target
図１に示されるように、送信部１１１は、制御部１５０に接続されている。送信部１１１は、送信信号を送信する。
As shown in FIG. 1, the
レプリカ信号生成部１２１は、第１のＦＦＴ処理部１２２に接続されている。レプリカ信号生成部１２１は、レプリカ信号を生成する。レプリカ信号は、送信部１１１により送信される送信信号と同一の信号である。
The replica
第１のＦＦＴ処理部１２２は、レプリカ信号生成部１２１および第１の帯域外遮断処理部１２３に接続されている。第１のＦＦＴ処理部１２２は、レプリカ信号生成部１２１により生成されたレプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う。なお、第１のＦＦＴ処理部１２２は、本発明の第１のフーリエ変換処理部に対応する。
The first
図１に示されるように、第１の帯域外遮断処理部１２３は、第１のＦＦＴ処理部１２２およびクロススペクトル処理部１２８に接続されている。第１の帯域外遮断処理部１２３は、第１のＦＦＴ処理部１２２によりフーリエ変換された後のレプリカ信号に対して、送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する。
As shown in FIG. 1, the first out-of-band
受信部１２４は、ガウス窓関数処理部１２５に接続されている。受信部１２４は、送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する。この際、受信部１２４は、受信信号に対してビーム整相を行う。受信部１２４は、ビーム整相後の受信信号を、ガウス窓関数処理部１２５へ出力する。
The receiving
ガウス窓関数処理部１２５は、受信部１２４および第２のＦＦＴ処理部１２６に接続されている。ガウス窓関数処理部１２５は、受信部１２４により出力された受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成する。
The Gaussian window
第２のＦＦＴ処理部１２６は、ガウス窓関数処理部１２５および第２の帯域外遮断処理部１２７に接続されている。第２のＦＦＴ処理部１２６は、ガウス窓関数処理部１２５により生成されたガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う。なお、第２のＦＦＴ処理部１２６は、本発明の第２のフーリエ変換処理部に対応する。
The second
図１に示されるように、第２の帯域外遮断処理部１２７は、第２のＦＦＴ処理部１２６およびクロススペクトル処理部１２８に接続されている。第２の帯域外遮断処理部１２７は、第２のＦＦＴ処理部１２６によりフーリエ変換された後のガウス乗算値に対して、送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する。
As shown in FIG. 1, the second out-of-band
クロススペクトル処理部１２８は、第１の帯域外遮断処理部１２３、第２の帯域外遮断処理部１２７およびＩＦＦＴ処理部１２９に接続されている。クロススペクトル処理部１２８は、第１の帯域外遮断処理部１２３により生成された特定レプリカ信号と、第２の帯域外遮断処理部１２７により生成された特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成する。
The cross
ＩＦＦＴ処理部１２９は、クロススペクトル処理部１２８に接続されている。ＩＦＦＴ処理部１２９は、クロススペクトル処理部１２８により生成されたクロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う。
The
制御部１５０は、送信部１１１および受信ユニット１２０に接続されている。制御部１５０は、送信部１１１により送信される送信信号を、受信ユニット１２０のレプリカ信号生成部１２１へ出力する。また、制御部１１１は、ＩＦＦＴ処理部１２９により逆フーリエ変換された後のクロススペクトル出力値を、表示部（不図示）に出力する。
The
以上、目標物検出装置１００の構成について説明した。
The configuration of the target
次に、目標物検出装置１００の動作について説明する。
Next, the operation of the target
図２は、目標物検出装置１００の動作フローを示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation flow of the target
図２に示されるように、受信部１２４は、送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する（Ｓ１１）。この際、受信部１２４は、受信信号に対してビーム整相を行う。受信部１２４は、ビーム整相後の受信信号を、ガウス窓関数処理部１２５へ出力する。
As shown in FIG. 2, the receiving
図３は、受信信号の一例を示す図である。図３では、縦軸に受信レベル（Ｖ）、横軸に時間（ｓｅｃ）を設定した。ここでの受信信号は、ある特定の方位（チャネル）において、他の目標物検出装置の送信音を受信し、０．５秒の強大な音響干渉（中心周波数３０００Ｈｚ、帯域幅２００Ｈｚ、音圧１５６ｄＢのＬＦＭ（linear frequency modulation）信号）を受けた時のものとする。なお、図３では、音響干渉を干渉音として示している。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a received signal. In FIG. 3, the reception level (V) is set on the vertical axis, and the time (sec) is set on the horizontal axis. Here, the received signal receives a transmission sound of another target detection device in a specific direction (channel), and a strong acoustic interference of 0.5 seconds (
図４は、受信信号の一例を示す図であって、図２の一部を拡大した図である。図４では、２秒から２．５秒にかけて目標物からの反響音（中心周波数３５００Ｈｚ、帯域幅２００Ｈｚ、音圧８０ｄＢ）を受信していることを示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a received signal, and is an enlarged view of a part of FIG. FIG. 4 shows that the reverberation sound (
図２に戻って、ガウス窓関数処理部１２５は、次の式（１）に従って、受信部１２４により出力された受信信号（ビーム整相データ）に対してガウス窓関数を乗算した結果をガウス乗算値として生成する（Ｓ１２）。
Returning to FIG. 2, the Gaussian window
次に、第２のＦＦＴ処理部１２６は、ガウス窓関数処理部１２５により生成されたガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う（Ｓ１３）。
Next, the second
図５は、フーリエ変換後のガウス乗算値の一例を示す図である。図５に示されるように、ガウス窓関数により強大な干渉音も一定の帯域Ａ内に圧縮される。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a Gaussian multiplication value after Fourier transform. As shown in FIG. 5, a strong interference sound is also compressed within a certain band A by the Gaussian window function.
図２に戻って、次に、第２の帯域外遮断処理部１２７は、次の式（２）に従って、第２のＦＦＴ処理部１２６によりフーリエ変換された後のガウス乗算値に対して、送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する（Ｓ１４）。
Returning to FIG. 2, next, the second out-of-band
また、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理とは別に、レプリカ信号生成部１２１が、レプリカ信号を生成する（Ｓ２１）。なお、レプリカ信号は、送信部１１１により送信される送信信号と同一の信号である。レプリカ信号生成部１２１は、制御部１４０を介して、送信部１１１により送信される送信信号を取得する。
In addition to the processing of S11 to S14, the replica
次に、第１のＦＦＴ処理部１２２は、レプリカ信号生成部１２１により生成されたレプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う（Ｓ２２）。
Next, the first
次に、第１の帯域外遮断処理部１２３は、以下の式（２）に従って、第１のＦＦＴ処理部１２２によりフーリエ変換された後のレプリカ信号に対して、送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する（Ｓ２３）。
Next, the first out-of-band
図６は、レプリカ信号の一例を示す図である。図６に示されるように、レプリカ信号は、所定の周波数帯域Ｂ内に圧縮される。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a replica signal. As shown in FIG. 6, the replica signal is compressed within a predetermined frequency band B.
次に、クロススペクトル処理部１２８は、クロススペクトル演算を行う（Ｓ３１）。具体的には、クロススペクトル処理部１２８は、第１の帯域外遮断処理部１２３により生成された特定レプリカ信号と、第２の帯域外遮断処理部１２７により生成された特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成する。
Next, the cross
次に、ＩＦＦＴ処理部１２９は、逆フーリエ変換を行う（Ｓ３２）。具体的には、ＩＦＦＴ処理部１２９は、クロススペクトル処理部１２８により生成されたクロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う。
Next, the
図７は、逆フーリエ変換後のクロススペクトル出力値の一例を示す図である。図７に示されるように、図３で１秒から１．５秒間に見られた強大な音響干渉は、背景雑音と同じレベルになっていることが分かる。これにより、目標物からの反射音のみが検出されることが分かる。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the cross spectrum output value after the inverse Fourier transform. As shown in FIG. 7, it can be seen that the strong acoustic interference seen from 1 second to 1.5 seconds in FIG. 3 is at the same level as the background noise. Thereby, it turns out that only the reflected sound from a target object is detected.
以上、目標物検出装置１００の動作について説明した。
The operation of the target
以上の通り、本発明の実施の形態における目標物検出装置１００は、送信部１１１と、レプリカ信号生成部１２１と、第１のＦＦＴ処理部１２２と、第１の帯域外遮断処理部１２３と、受信部１２４と、ガウス窓関数処理部１２５と、第２のＦＦＴ処理部１２６と、第２の帯域外遮断処理部１２７と、クロススペクトル処理部１２８と、ＩＦＦＴ処理部１２９とを備えている。送信部１１１は、送信信号を送信する。レプリカ信号生成部１２１は、送信信号と同一の信号であるレプリカ信号を生成する。第１のＦＦＴ処理部１２２は、レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う。第１の帯域外遮断処理部１２３は、フーリエ変換後のレプリカ信号に対して、送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する。受信部１２４は、送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する。ガウス窓関数処理部１２５は、受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成する。第２のＦＦＴ処理部１２６は、ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う。第２の帯域外遮断処理部１２７は、フーリエ変換後のガウス乗算値に対して、送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する。クロススペクトル処理部１２８は、特定レプリカ信号および特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成する。ＩＦＦＴ処理部１２９は、クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う。
As described above, the target
このように、ガウス窓関数処理部１２５は、受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成する。第２のＦＦＴ処理部１２６は、ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う。第２の帯域外遮断処理部１２７は、フーリエ変換後のガウス乗算値に対して、送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する。すなわち、目標物検出装置１００は、相互相関処理に際して、受信信号に対してガウス窓関数処理と、送信信号の周波数帯域における帯域外遮断処理を行っている。これにより、強大な干渉信号（音響干渉）を遮断することができる。この結果、本発明にかかる目標物検出装置１００によれば、複数の目標物検出装置の各送信信号の周波数帯域が十分に離れていない場合でも音響の干渉を防止し、確実に目標物を検出することができる。
As described above, the Gaussian window
また、本発明の実施の形態における目標物検出方法は、レプリカ信号生成ステップと、第１のフーリエ変換処理ステップと、第１の帯域外遮断処理ステップと、受信ステップと、ガウス窓関数処理ステップと、第２のフーリエ変換処理ステップと、第２の帯域外遮断処理ステップと、クロススペクトル処理ステップと、逆フーリエ変換処理ステップとを含んでいる。レプリカ信号生成ステップでは、自装置により送信される送信信号と同一の信号であるレプリカ信号を生成する。第１のフーリエ変換処理ステップでは、レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う。第１の帯域外遮断処理ステップでは、フーリエ変換後のレプリカ信号に対して、送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する。受信ステップでは、送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する。ガウス窓関数処理ステップでは、受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成する。第２のフーリエ変換処理ステップでは、ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う。第２の帯域外遮断処理ステップでは、フーリエ変換後のガウス乗算値に対して、送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する。クロススペクトル処理ステップでは、特定レプリカ信号および特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成する。逆フーリエ変換処理ステップでは、クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う。 Further, the target object detection method according to the embodiment of the present invention includes a replica signal generation step, a first Fourier transform processing step, a first out-of-band cutoff processing step, a reception step, and a Gaussian window function processing step. , A second Fourier transform processing step, a second out-of-band blocking processing step, a cross spectrum processing step, and an inverse Fourier transform processing step. In the replica signal generation step, a replica signal that is the same signal as the transmission signal transmitted by the own apparatus is generated. In the first Fourier transform processing step, Fourier transform is performed on the replica signal. In the first out-of-band cutoff processing step, components other than the frequency band of the transmission signal are blocked from the replica signal after the Fourier transform, and the result is generated as a specific replica signal. In the reception step, the reflected sound generated when the transmission signal collides with the target is received as the reception signal. In the Gaussian window function processing step, a result obtained by multiplying the received signal by the Gaussian window is generated as a Gaussian multiplication value. In the second Fourier transform processing step, Fourier transform is performed on the Gaussian multiplication value. In the second out-of-band cutoff processing step, components other than the frequency band of the transmission signal are cut off from the Gaussian multiplied value after Fourier transform, and the result is generated as a specific Gaussian multiplied value. In the cross spectrum processing step, a cross spectrum operation is performed on the specific replica signal and the specific Gaussian multiplication value, and the result is generated as a cross spectrum output value. In the inverse Fourier transform processing step, inverse Fourier transform is performed on the cross spectrum output value.
この目標物検出方法によっても、前述の目標物検出装置１００の効果と同様の効果を奏する。
This target object detection method also provides the same effect as that of the target
また、本発明の実施の形態における目標物検出プログラムは、前述のレプリカ信号生成ステップと、第１のフーリエ変換処理ステップと、第１の帯域外遮断処理ステップと、受信ステップと、ガウス窓関数処理ステップと、第２のフーリエ変換処理ステップと、第２の帯域外遮断処理ステップと、クロススペクトル処理ステップと、逆フーリエ変換処理ステップとを含む処理をコンピュータに行わせる。 The target object detection program according to the embodiment of the present invention includes a replica signal generation step, a first Fourier transform processing step, a first out-of-band cutoff processing step, a reception step, and a Gaussian window function processing. A computer is caused to perform processing including a step, a second Fourier transform processing step, a second out-of-band cutoff processing step, a cross spectrum processing step, and an inverse Fourier transform processing step.
この目標物検出プログラムによっても、前述の目標物検出装置１００の効果と同様の効果を奏する。
This target detection program also provides the same effect as that of the
また、本発明の実施の形態における記憶媒体は、前述の目標物検出プログラムを記憶する。 The storage medium in the embodiment of the present invention stores the above-described target object detection program.
この記憶媒体によっても、前述の目標物検出装置１００の効果と同様の効果を奏する。
Also with this storage medium, the same effects as those of the target
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiment. The embodiment is an exemplification, and various modifications, increases / decreases, and combinations may be added to the above-described embodiments without departing from the gist of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that modifications to which these changes, increases / decreases, and combinations are also within the scope of the present invention.
１００ 目標物体検出装置
１１１ 送信部
１２０ 受信ユニット
１２１ レプリカ信号生成部
１２２ 第１のＦＦＴ処理部
１２３ 第１の帯域外遮断処理部
１２４ 受信部
１２５ ガウス窓関数処理部
１２６ 第２のＦＦＴ処理部
１２７ 第２の帯域外遮断処理部
１２８ クロススペクトル処理部
１２９ ＩＦＦＴ処理部
１５０ 制御部
100 Target
Claims (4)
前記送信信号と同一の信号であるレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、
前記レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う第１のフーリエ変換処理部と、
フーリエ変換後の前記レプリカ信号に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する第１の帯域外遮断処理部と、
前記送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する受信部と、
前記受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成するガウス窓関数処理部と、
前記ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う第２のフーリエ変換処理部と、
フーリエ変換後の前記ガウス乗算値に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する第２の帯域外遮断処理部と、
前記特定レプリカ信号および前記特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成するクロススペクトル処理部と、
前記クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換処理部とを備えた目標物検出装置。 A transmission unit for transmitting a transmission signal;
A replica signal generation unit that generates a replica signal that is the same signal as the transmission signal;
A first Fourier transform processing unit for performing a Fourier transform on the replica signal;
A first out-of-band blocking processing unit that blocks components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the replica signal after Fourier transform, and generates the result as a specific replica signal;
A reception unit that receives a reflected sound generated when the transmission signal collides with a target as a reception signal;
A Gaussian window function processing unit for generating a result of multiplying the received signal by a Gaussian window as a Gaussian multiplication value;
A second Fourier transform processing unit for performing a Fourier transform on the Gaussian multiplication value;
A second out-of-band cutoff processing unit that blocks components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the Gaussian multiplication value after Fourier transform, and generates the result as a specific Gaussian multiplication value;
A cross spectrum processing unit that performs a cross spectrum calculation on the specific replica signal and the specific Gaussian multiplication value, and generates the result as a cross spectrum output value;
A target detection apparatus comprising: an inverse Fourier transform processing unit that performs inverse Fourier transform on the cross spectrum output value.
前記レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う第１のフーリエ変換処理ステップと、
フーリエ変換後の前記レプリカ信号に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する第１の帯域外遮断処理ステップと、
前記送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する受信ステップと、
前記受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成するガウス窓関数処理ステップと、
前記ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う第２のフーリエ変換処理ステップと、
フーリエ変換後の前記ガウス乗算値に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する第２の帯域外遮断処理ステップと、
前記特定レプリカ信号および前記特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成するクロススペクトル処理ステップと、
前記クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換処理ステップとを含む目標物検出方法。 A replica signal generation step of generating a replica signal that is the same signal as the transmission signal transmitted by the own device;
A first Fourier transform processing step for performing a Fourier transform on the replica signal;
A first out-of-band blocking process step of blocking components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the replica signal after Fourier transform, and generating the result as a specific replica signal;
A reception step of receiving, as a reception signal, a reflected sound generated when the transmission signal collides with a target;
A Gaussian window function processing step for generating a result of multiplying the received signal by a Gaussian window as a Gaussian multiplication value;
A second Fourier transform processing step for performing a Fourier transform on the Gaussian multiplication value;
A second out-of-band blocking process step of blocking components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the Gaussian multiplication value after Fourier transform, and generating the result as a specific Gaussian multiplication value;
A cross spectrum processing step for performing a cross spectrum operation on the specific replica signal and the specific Gaussian multiplication value, and generating the result as a cross spectrum output value;
A target detection method comprising: an inverse Fourier transform processing step for performing an inverse Fourier transform on the cross spectrum output value.
前記レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う第１のフーリエ変換処理ステップと、
フーリエ変換後の前記レプリカ信号に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する第１の帯域外遮断処理ステップと、
前記送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する受信ステップと、
前記受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成するガウス窓関数処理ステップと、
前記ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う第２のフーリエ変換処理ステップと、
フーリエ変換後の前記ガウス乗算値に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する第２の帯域外遮断処理ステップと、
前記特定レプリカ信号および前記特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成するクロススペクトル処理ステップと、
前記クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換処理ステップとを含む処理をコンピュータに行わせる目標物検出プログラム。 A replica signal generation step of generating a replica signal that is the same signal as the transmission signal transmitted by the own device;
A first Fourier transform processing step for performing a Fourier transform on the replica signal;
A first out-of-band blocking process step of blocking components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the replica signal after Fourier transform, and generating the result as a specific replica signal;
A reception step of receiving, as a reception signal, a reflected sound generated when the transmission signal collides with a target;
A Gaussian window function processing step for generating a result of multiplying the received signal by a Gaussian window as a Gaussian multiplication value;
A second Fourier transform processing step for performing a Fourier transform on the Gaussian multiplication value;
A second out-of-band blocking process step of blocking components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the Gaussian multiplication value after Fourier transform, and generating the result as a specific Gaussian multiplication value;
A cross spectrum processing step for performing a cross spectrum operation on the specific replica signal and the specific Gaussian multiplication value, and generating the result as a cross spectrum output value;
A target detection program for causing a computer to perform processing including an inverse Fourier transform processing step for performing inverse Fourier transform on the cross spectrum output value.
前記レプリカ信号に対して、フーリエ変換を行う第１のフーリエ変換処理ステップと、
フーリエ変換後の前記レプリカ信号に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定レプリカ信号として生成する第１の帯域外遮断処理ステップと、
前記送信信号が目標物に衝突する時に生じる反射音を受信信号として受信する受信ステップと、
前記受信信号に対してガウス窓を乗算した結果をガウス乗算値として生成するガウス窓関数処理ステップと、
前記ガウス乗算値に対してフーリエ変換を行う第２のフーリエ変換処理ステップと、
フーリエ変換後の前記ガウス乗算値に対して、前記送信信号の周波数帯域以外の成分を遮断し、この結果を特定ガウス乗算値として生成する第２の帯域外遮断処理ステップと、
前記特定レプリカ信号および前記特定ガウス乗算値に対して、クロススペクトル演算を行い、この結果をクロススペクトル出力値として生成するクロススペクトル処理ステップと、
前記クロススペクトル出力値に対して、逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換処理ステップとを含む処理をコンピュータに行わせる目標物検出プログラムを記憶する記憶媒体。 A replica signal generation step of generating a replica signal that is the same signal as the transmission signal transmitted by the own device;
A first Fourier transform processing step for performing a Fourier transform on the replica signal;
A first out-of-band blocking process step of blocking components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the replica signal after Fourier transform, and generating the result as a specific replica signal;
A reception step of receiving, as a reception signal, a reflected sound generated when the transmission signal collides with a target;
A Gaussian window function processing step for generating a result of multiplying the received signal by a Gaussian window as a Gaussian multiplication value;
A second Fourier transform processing step for performing a Fourier transform on the Gaussian multiplication value;
A second out-of-band blocking process step of blocking components other than the frequency band of the transmission signal with respect to the Gaussian multiplication value after Fourier transform, and generating the result as a specific Gaussian multiplication value;
A cross spectrum processing step for performing a cross spectrum operation on the specific replica signal and the specific Gaussian multiplication value, and generating the result as a cross spectrum output value;
A storage medium for storing a target detection program for causing a computer to perform processing including an inverse Fourier transform processing step for performing inverse Fourier transform on the cross spectrum output value.
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