JP6983960B2 - 信号処理装置及び信号処理方法 - Google Patents
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Description
以下、この発明の実施の形態1に係る信号処理装置及び信号処理方法については図1から図11を用いて説明する。特に、実施の形態1に係る信号処理方法については図2及び図3を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る信号処理装置を適用した気象レーダ装置(観測装置、計測装置)の機能ブロック図である。図1とは異なる機能ブロックの構成でも本願は実施できる。つまり、図1に示すものは、一例のブロック構成である。本願の図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する場合がある。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
Claims (23)
- パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号から導出されたドップラスペクトルを信号処理する信号処理装置において、
前記ドップラスペクトルから地形エコーを推定する地形エコー推定部と、
前記ドップラスペクトルから目標エコーの連続する候補点を抽出する候補点抽出部と、
前記地形エコー推定部に推定され、前記ドップラスペクトルから除去される前記地形エコーのスペクトルの複数の除去点と前記候補点との位置関係を判定する判定部と、
周波数軸方向における前記除去点と前記候補点との位置関係から、前記地形エコーのスペクトルの除去を行うことで前記目標エコーのスペクトルが欠ける点を、補間点として抽出する補間点抽出部とを備え、
前記候補点抽出部は、予め定められた連続性に従って、前記ドップラスペクトル上の予め定められたノイズレベルよりも電力が高い点を前記連続する候補点として抽出し、
目標エコー復元部をさらに備え、
前記目標エコー復元部は、前記補間点の位置における前記目標エコーのスペクトルを復元する、信号処理装置。 - パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号から導出されたドップラスペクトルを信号処理する信号処理装置において、
前記ドップラスペクトルから地形エコーを推定する地形エコー推定部と、
前記ドップラスペクトルから目標エコーの連続する候補点を抽出する候補点抽出部と、
前記地形エコー推定部に推定され、前記ドップラスペクトルから除去される前記地形エコーのスペクトルの複数の除去点と前記候補点との位置関係を判定する判定部と、
周波数軸方向における前記除去点と前記候補点との位置関係から、前記地形エコーのスペクトルの除去を行うことで前記目標エコーのスペクトルが欠ける点を、補間点として抽出する補間点抽出部とを備え、
前記候補点抽出部は、前記ドップラスペクトル上の予め定められたノイズレベルよりも電力が高い点を前記ドップラスペクトルから前記連続する候補点として抽出し、
目標エコー復元部をさらに備え、
前記目標エコー復元部は、前記補間点の位置における前記目標エコーのスペクトルを復元し、
前記候補点抽出部は、前記周波数軸方向において前記候補点が周波数軸方向に予め設定された連続性に対して不連続のとき、又は、前記候補点が予め設定された数よりも多いときは、前記ドップラスペクトルのノイズレベルを上げて、前記候補点を抽出する、信号処理装置。 - 前記目標エコー復元部は、前記周波数軸方向において前記候補点と前記候補点の間に、前記除去点が存在するときは、前記除去点を挟んだ前記候補点の連なり全体の中点が、前記目標エコーのスペクトルの最大値となる点として、前記目標エコーのスペクトルを復元する、請求項1又は2に記載の信号処理装置。
- 前記目標エコー復元部は、前記周波数軸方向において前記候補点の連なりと前記除去点の連なりとが連続して存在しているとき、前記候補点の連なりの中で、最大値のものを前記目標エコーのスペクトルの最大値として、前記目標エコーのスペクトルを復元する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 前記目標エコー復元部は、前記周波数軸方向において前記候補点の間に、前記除去点が存在し、かつ、前記周波数軸方向において前記除去点を挟んだ前記候補点の連なり全体の中点が、前記候補点の一つのときは、前記中点となる前記候補点のスペクトル点を、前記目標エコーのスペクトルの最大値となる点として、前記目標エコーのスペクトルを復元する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 前記目標エコー復元部は、前記周波数軸方向において前記候補点の連なりと前記除去点の連なりとが連続して存在し、かつ、前記周波数軸方向において前記候補点の連なり及び前記除去点の連なりによる連なり全体の中点が、前記候補点の一つのときは、前記中点となる前記候補点のスペクトル点を、前記目標エコーのスペクトルの最大値となる点として、前記目標エコーのスペクトルを復元する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 前記候補点抽出部は、前記周波数軸方向において前記除去点と前記候補点とが連続していないとき、又は、前記ドップラスペクトルのノイズレベルを上げた後と上げる前とを比較して、前記候補点の出現の仕方が変化しないときは、前記候補点が無いと判定する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 除去点処理部をさらに備え、
前記除去点処理部は、前記候補点抽出部が前記候補点は無いと判定したとき、前記除去点のレベルを零又は前記ドップラスペクトルのノイズレベルに置き換える、請求項7に記載の信号処理装置。 - 前記信号処理装置は、前記候補点、前記除去点、前記補間点及び復元された前記目標エコーのスペクトルのうち、少なくとも一つを外部へ出力する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 前記目標エコーのスペクトル及び前記地形エコーのスペクトルは、同じ分布関数の形状を有し、
前記分布関数はガウス関数であり、前記目標エコーは気象エコーである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の信号処理装置。 - パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号から導出されたドップラスペクトルのうち、同じ分布関数の形状である目標エコーのスペクトル及び地形エコーのスペクトルから、前記分布関数を用いて前記地形エコーを除去した前記ドップラスペクトルを信号処理する信号処理方法において、
前記地形エコーのスペクトルが除去された前記ドップラスペクトルから、前記目標エコーのスペクトルの連続する候補点を抽出する候補点抽出ステップと、
前記ドップラスペクトルから除去される前記地形エコーのスペクトルの複数の除去点と前記候補点との位置関係を判定する位置関係判定ステップと、
周波数軸方向における前記除去点と前記候補点との位置関係から、前記地形エコーのスペクトルの除去を行うことで前記目標エコーのスペクトルが欠ける点を、補間点として抽出する補間点抽出ステップとを備え、
前記候補点抽出ステップは、予め定められた連続性に従って、前記ドップラスペクトル上の予め定められたノイズレベルよりも電力が高い点を前記連続する候補点として抽出し、
補間点復元ステップをさらに備え、
前記補間点復元ステップは、前記補間点の位置における前記目標エコーのスペクトルを復元する、信号処理方法。 - パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号から導出されたドップラスペクトルのうち、同じ分布関数の形状である目標エコーのスペクトル及び地形エコーのスペクトルから、前記分布関数を用いて前記地形エコーを除去した前記ドップラスペクトルを信号処理する信号処理方法において、
前記地形エコーのスペクトルが除去された前記ドップラスペクトルから、前記目標エコーのスペクトルの連続する候補点を抽出する候補点抽出ステップと、
前記ドップラスペクトルから除去される前記地形エコーのスペクトルの複数の除去点と前記候補点との位置関係を判定する位置関係判定ステップと、
周波数軸方向における前記除去点と前記候補点との位置関係から、前記地形エコーのスペクトルの除去を行うことで前記目標エコーのスペクトルが欠ける点を、補間点として抽出する補間点抽出ステップとを備え、
前記候補点抽出ステップは、前記ドップラスペクトル上の予め定められたノイズレベルよりも電力が高い点を前記ドップラスペクトルから前記連続する候補点として抽出し、
補間点復元ステップをさらに備え、
前記補間点復元ステップは、前記補間点の位置における前記目標エコーのスペクトルを復元し、
前記候補点抽出ステップは、前記周波数軸方向において前記候補点が周波数軸方向に予め設定された連続性に対して不連続のとき、又は、前記候補点が予め設定された数よりも多いときは、前記ドップラスペクトルのノイズレベルを上げて、前記候補点を抽出する、信号処理方法。 - 前記候補点抽出ステップは、前記周波数軸方向において前記候補点が周波数軸方向に予め設定された連続性に対して不連続のとき、又は、前記候補点が予め設定された数よりも多いときは、前記ドップラスペクトルのノイズレベルを上げて、前記候補点を抽出する、請求項11に記載の信号処理方法。
- 前記補間点復元ステップは、前記周波数軸方向において前記候補点と前記候補点の間に、前記除去点が存在するときは、前記除去点を挟んだ前記候補点の連なり全体の中点が、前記目標エコーのスペクトルの最大値となる点として、前記目標エコーのスペクトルを復元する、請求項11〜13のいずれか1項に記載の信号処理方法。
- 除去点処理ステップをさらに備え、
前記除去点処理ステップは、復元された前記目標エコーのスペクトル以外の部分の前記除去点のレベルを零又は前記ドップラスペクトルのノイズレベルに置き換える、請求項11〜14のいずれか1項に記載の信号処理方法。 - 前記補間点復元ステップは、前記周波数軸方向において前記候補点の連なりと前記除去点の連なりとが連続して存在しているとき、前記候補点の連なりの中で、最大値のものを前記目標エコーのスペクトルの最大値として、前記目標エコーのスペクトルを復元する、請求項11〜15のいずれか1項に記載の信号処理方法。
- 前記補間点復元ステップは、前記周波数軸方向において前記候補点の間に、前記除去点が存在し、かつ、前記周波数軸方向において前記除去点を挟んだ前記候補点の連なり全体の中点が、前記候補点の一つのときは、前記中点となる前記候補点のスペクトル点を、前記目標エコーのスペクトルの最大値となる点として、前記目標エコーのスペクトルを復元する、請求項11〜16のいずれか1項に記載の信号処理方法。
- 前記補間点復元ステップは、前記周波数軸方向において前記候補点の連なりと前記除去点の連なりとが連続して存在し、かつ、前記周波数軸方向において前記候補点の連なり及び前記除去点の連なりによる連なり全体の中点が、前記候補点の一つのときは、前記中点となる前記候補点のスペクトル点を、前記目標エコーのスペクトルの最大値となる点として、前記目標エコーのスペクトルを復元する、請求項11〜17のいずれか1項に記載の信号処理方法。
- 前記候補点抽出ステップは、前記周波数軸方向に予め設定された距離の間隔で位置関係を判定し、前記除去点と前記候補点とが連続しているかどうかを判定する、請求項11〜18のいずれか1項に記載の信号処理方法。
- 前記候補点抽出ステップは、前記周波数軸方向において前記除去点と前記候補点とが連続していないときは、前記候補点が無いと判定する、請求項19に記載の信号処理方法。
- 前記候補点抽出ステップは、前記ドップラスペクトルのノイズレベルを上げた後と上げる前とを比較して、前記候補点の出現の仕方が変化しないときは、前記候補点が無いと判定する、請求項12又は13に記載の信号処理方法。
- 前記候補点抽出ステップは、前記候補点が無いと判定したとき、前記除去点のレベルを零又は前記ドップラスペクトルのノイズレベルに置き換える、請求項20又は21に記載の信号処理方法。
- 前記分布関数はガウス関数であり、前記目標エコーは気象エコーである、請求項11〜22のいずれか1項に記載の信号処理方法。
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