JPH0215835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーダ信号処理装置に関し、レーダ受
信信号の振幅特性がレーリイ（Rayleigh）分布
をするクラツタのみでなく、任意のワイブル
（Weibull）分布をするクラツタに対して、受信
機雑音レベルまでのクラツタの抑圧と一定誤警報
率（Constant False Alarm Rate以下、CFAR
という。）を実現する雑音抑圧装置に関する。

従来、例えばレーダ受信信号における海面反射
波（Sea Clutter）等はレーリイ分布をするもの
と考えられており、このレーリイ分布特性を持つ
クラツタを抑圧する信号処理装置としては、第１
図に示すように、対数増幅器１、Ｎ個のデータを
記憶している遅延回路２、積算器３、割算器４、
減算器５及び逆対数増幅器６から成るLOG／
CFAR受信器が考えられてきた。

いまクラツタの振幅ｘがレーリイ分布に従うと
すると、その確率密度関数Ｐ（ｘ）は次の式で表
わせる。

Ｐ（ｘ）＝2x／σ²e^-x2/〓² ……(1) ここでσはスケールパラメータである。

第１図に示すように式(1)のレーリイ分布に従う
入力信号ｘを対数増幅器１に通し、対数増幅器１
の出力信号電圧をｙとすると、対数増幅器１が理
想的な対数特性をもつていればｙは次の式で与え
られる。

ｙ＝ａ・ln（bx） ……(2) ここで、ａ、ｂは対数増幅器１の特性できまる定
数である。

ｙの平均信号レベル＜ｙ＞は ＜ｙ＞＝∫^∞ ₀ａ・ln（bx）・Ｐ（ｘ）dx ＝ａ・ln（bσ）−ａ／２γ ……(3) となる。ここでγはオイラー定数で、γ＝0.5772
である。

またｙの２乗平均＜y²＞は次のようになる。

＜y²＞＝∫^∞ ₀a²ln²（bx）Ｐ（ｘ）dx ＝a²ln²（bσ）−a²ln（bσ）・γ＋a²
π²／24＋a²／４γ²……(4) 従つて、ｙの平均値のまわりの分散Ｅ（ｙ）はｙ
の２乗平均からｙの平均値の２乗を減算したもの
であるので、 Ｅ（ｙ）＝＜y²＞−＜ｙ＞²＝a²π²／24 ……(5) となる。すなわち、入力信号ｘの分散の大小にか
かわらず、対数増幅器を通過したあとのｙの分散
は一定となる。そのｙから、ｙの平均値を減算
し、一定の分散をもつゆらぎに変換したあとで、
逆対数変換を行うと、初期のＳ／Ｎ比を保ちなが
らクラツタが一定レベルに抑圧されることにな
る。ここで ｖ＝ｙ−＜ｙ＞ ……(6) とし、逆対数変換された信号をＺとすると、逆対
数特性は次式で与えられる。

Ｚ＝ｃ・e^d

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 信号ｘの振幅強度分布がワイブル
   （Weibull）分布に従い、その確率密度関数Pc
   （ｘ）が Pc（ｘ）＝ｃ／ｂ（ｘ／ｂ）^c-1exp〔−（ｘ／ｂ）
   ^c〕 で表わされる入力信号ｘ（ここで、ｂ、ｃは入力
   信号の性質によつて定まる定数）を対数変換する
   対数変換手段と；この対数変換手段の出力ｙ＝
   l_oxの２乗平均値＜y²＞と、前記出力ｙの平均値
   の２乗＜ｙ＞²とを演算して、 で表わされる分布パラメータｃ及びｃ／２を算出
   するｃ算出手段と； 前記対数変換手段の出力ｙの平均値及び前記分
   布パラメータｃで演算される l_oｂ＝＜ｙ＞＋γ／ｃ （γ：オイラー常数） を算出するlnb算出手段と；前記対数変換手段の
   出力から前記lnb算出手段の出力を減算してln
   （ｘ／ｂ）を算出し、さらに、この値に前記ｃ算出手 段で算出した出力ｃ／２を乗じてln（ｘ／ｂ）^c/2を出 力するln（ｘ／ｂ）^c/2算出手段と；この出力信号ln （ｘ／ｂ）^c/2を逆対数変換してＺ＝（ｘ／ｂ）^c/2を出
   力する 逆対数変換手段とを備えたことを特徴とする雑音
   抑圧装置。 ２ ｃ算出手段が、対数変換手段の出力ｙ＝lnx
   を２乗演算する第１の２乗演算器と；この２乗演
   算器の出力y²を所定の数量だけ記憶することので
   きる第１の遅延回路と；この遅延回路に記憶され
   た所定の数量のデータ出力を平均演算して、前記
   対数変換手段の出力の２乗平均値＜y²＞を出力す
   る第１の平均値演算手段と； 前記対数変換手段の出力を所定の数量だけ記憶
   することができる第２の遅延手段と；この遅延回
   路に記憶された所定の数量のデータ出力を平均演
   算して、前記対数変換手段の出力の平均値＜ｙ＞
   を出力する第２の平均値演算手段と；この第２の
   平均値演算手段の出力を２乗演算する第２の２乗
   演算器と； 前記第１の平均値演算手段の出力＜y²＞から前
   記第２の２乗演算器の出力＜ｙ＞²を減算する減
   算器と；この減算器の出力からｃを演算する演算
   器とよりなることを特徴とした特許請求の範囲第
   １項記載の雑音抑圧装置。 ３ 信号ｘの振幅強度分布がワイブル分布に従
   い、その確率密度関数Pc（ｘ）が Pc（ｘ）＝ｃ／ｂ（ｘ／ｂ）^c-1exp〔−（ｘ／ｂ）
   ^c〕 で表わされる入力信号ｘ（ここで、ｂ、ｃは入力
   信号の性質によつて定まる定数）を対数変換する
   第１の対数変換手段と；この対数変換手段の出力
   ｙ＝lnxの２乗平均値＜y²＞と、前記出力ｙの平
   均値の２乗＜ｙ＞²とを演算して、 で表わされる分布パラメータｃ及びｃ／２を算出
   するｃ算出手段と；前記対数変換手段の出力ｙの
   平均値及び前記分布パラメータｃで演算される lnb＝＜ｙ＞＋γ／ｃ （γ：オイラー常数） を算出するlnb算出手段と；前記対数変換手段の
   出力から前記lnb算出手段の出力を減算してln
   （ｘ／ｂ）を算出し、さらに、この値に前記ｃ算出手 段で算出した出力ｃ／２を乗じてln（ｘ／ｂ）^c/2を出 力するln（ｘ／ｂ）^c/2算出手段と；この出力信号ln （ｘ／ｂ）^c/2を逆対数変換してＺ＝（ｘ／ｂ）^c/2を出
   力する 第１の逆対数変換手段とを備えた第１の雑音抑圧
   部と、 入力信号ｘを対数変換する第２の対数変換手段
   と；この対数変換手段の出力ｙ＝lnxの平均値＜
   ｙ＞を演算する平均値演算手段と；前記第２の対
   数変換手段の出力ｙと、前記平均値演算手段の出
   力＜ｙ＞との差を演算する減算手段と；この減算
   手段の出力を逆対数変換する第２の逆対数変換手
   段とを備えた第２の雑音抑圧部と、 前記第１の雑音抑圧部及び第２の雑音抑圧部か
   らのそれぞれの出力信号を同一しきい値により信
   号検出を行なう信号検出器と、手動操作信号もし
   くは自動制御信号により、入力信号を第１の雑音
   抑圧部もしくは第２の雑音抑圧部のいずれか一方
   に供給する信号切換器を備えたことを特徴とする
   雑音抑圧装置。 ４ 第１の雑音抑圧部のｃ算出手段が第１の対数
   変換手段の出力ｙ＝lnxを２乗演算する第１の２
   乗演算器と；この２乗演算器の出力y²を所定の数
   量だけ記憶することのできる第１の遅延回路と；
   この遅延回路に記憶された所定の数量のデータ出
   力を平均演算して、前記対数変換手段の出力の２
   乗平均値＜y²＞を出力する第１の平均値演算手段
   と；前記対数変換手段の出力を所定の数量だけ記
   憶することができる第２の遅延回路と；この遅延
   回路に記憶された所定の数量のデータ出力を平均
   演算して、前記対数変換手段の出力の平均値＜ｙ
   ＞を出力する第２の平均値演算手段と；この第２
   の平均値演算手段の出力を２乗演算する第２の２
   乗演算器と；前記第１の平均値演算手段の出力＜
   y²＞から前記第２の２乗演算器の出力＜ｙ＞²を
   減算する減算器と；この減算器の出力からｃを演
   算する演算器とよりなり、 第２の雑音抑圧部の平均値演算手段が、第２の
   対数変換手段の出力ｙ＝lnxを所定の数量だけ記
   憶することができる遅延回路と；この遅延回路に
   記憶された所定のデータ出力を平均演算して第２
   の対数変換手段の出力の平均値＜ｙ＞を出力する
   平均値演算回路とよりなることを特徴とした特許
   請求の範囲第３項記載の雑音抑圧装置。 ５ 信号ｘの振幅強度分布がワイブル分布に従
   い、その確率密度関数Pc（ｘ）が Pc（ｘ）＝ｃ／ｂ（ｘ／ｂ）^c-1exp〔−（ｘ／ｂ）
   ^c〕 で表わされる入力信号ｘ（ここで、ｂ、ｃは入力
   信号の性質によつて定まる定数）を対数変換する
   対数変換手段と；この対数変換手段の出力ｙ＝
   lnxの２乗平均値＜y²＞と、前記出力ｙの平均値
   の２乗＜ｙ＞²とを演算して、 で表わされる分布パラメータｃ及びｃ／２を算出
   するｃ算出手段と； 前記対数変換手段の出力ｙの平均値及び前記分
   布パラメータｃで演算される lnb＝＜ｙ＞＋γ／ｃ （γ：オイラー常数） を算出するlnb算出手段と；前記対数変換手段の
   出力から前記lnb算出手段の出力を減算してln
   （ｘ／ｂ）を算出し、さらに、この値に前記ｃ算出手 段で算出した出力ｃ／２を乗じて、ln（ｘ／ｂ）^c/2を 出力するln（ｘ／ｂ）^c/2算出手段とを備えた第１の信 号変換手段と、 この第１の信号変換手段の対数変換手段の出力
   ｙと、ｃ算出手段で演算した前記出力ｙの平均値
   ＜ｙ＞との差ｙ−＜ｙ＞を算出する第２の信号変
   換手段と、 前記第１の信号変換手段の出力信号もしくは第
   ２の信号変換手段の出力信号を切換え選択する切
   換器と、この切換器の出力を逆対数変換する逆対
   数変換手段とを有することを特徴とする雑音抑圧
   装置。 ６ ｃ算出手段が、対数変換手段の出力ｙ＝lnx
   を２乗演算する第１の２乗演算器と；この２乗演
   算器の出力y²を所定の数量だけ記憶することので
   きる第１の遅延回路と；この遅延回路に記憶され
   た所定の数量のデータ出力を平均演算して、前記
   対数変換手段の出力の２乗平均値＜y²＞を出力す
   る第１の平均値演算手段と； 前記対数変換手段の出力を所定の数量だけ記憶
   することができる第２の遅延回路と；この遅延回
   路に記憶された所定の数量のデータ出力を平均演
   算して、前記対数変換手段の出力の平均値＜ｙ＞
   を出力する第２の平均値演算手段と；この第２の
   平均値演算手段の出力を２乗演算する第２の２乗
   演算器と； 前記第１の平均値演算手段の出力＜y²＞から前
   記第２の２乗演算器の出力＜ｙ＞²を減算する減
   算器と；この減算器の出力からｃを演算する演算
   器とよりなることを特徴とした特許請求の範囲第
   ５項記載の雑音抑圧装置。 ７ 信号ｘの振幅強度分布がワイブル分布に従
   い、その確率密度関数Pc（ｘ）が Pc（ｘ）＝ｃ／ｂ（ｘ／ｂ）^c-1exp〔−（ｘ／ｂ）
   ^c〕 で表わされる入力信号ｘ（ここで、ｂ、ｃは入力
   信号の性質によつて定まる定数）を対数変換する
   対数変換手段と；この対数変換手段の出力ｙ＝
   lnxの２乗平均値＜y²＞と、前記出力ｙの平均値
   の２乗＜ｙ＞²とを演算して、 で表わされる分布パラメータｃを算出し、さらに
   このｃを外部からの設定制御信号ｍ（ｍ１）で
   除してｃ／ｍを算出するｃ算出手段と；前記対数
   変換手段の出力ｙの平均値及び前記分布パラメー
   タｃで演算される lnb＝＜ｙ＞＋γ／ｃ （γ：オイラー常数） を算出するlnb算出手段と；前記対数変換手段の
   出力から前記lnb算出手段の出力を減算してln
   （ｘ／ｂ）を算出し、さらに、この値に前記ｃ算出手 段で算出したｃ／ｍを乗じてln（ｘ／ｂ）^c/mを出力す るln（ｘ／ｂ）^c/m算出手段と；この出力信号を逆対数 変換してＺ＝ln（ｘ／ｂ）^c/mを出力する逆対数変換手 段とを備えたことを特徴とする雑音抑圧装置。 ８ 信号ｘの振幅強度分布がワイブル分布に従
   い、その確率密度関数Pc（ｘ）が Pc（ｘ）＝ｃ／ｂ（ｘ／ｂ）^c-1exp〔−（ｘ／ｂ）
   ^c〕 で表わされる入力信号ｘ（ここで、ｂ、ｃは入力
   信号の性質によつて定まる定数）を対数変換する
   対数変換手段と；この対数変換手段の出力ｙ＝
   lnxの２乗平均値＜y²＞と、前記出力ｙの平均値
   の２乗＜ｙ＞²とを演算して、 で表わされる分布パラメータｃを算出し、さらに
   このｃを外部からの設定制御信号ｍ（ｍ１）で
   除してｃ／ｍを算出するｃ算出手段と；前記対数
   変換手段の出力ｙの平均値及び前記分布パラメー
   タｃで演算される lnb＝＜ｙ＞＋γ／ｃ （γ：オイラー常数） を算出するlnb算出手段と；前記対数変換手段の
   出力から前記lnb算出手段の出力を減算してln
   （ｘ／ｂ）を算出し、さらに、この値に前記ｃ算出手 段で算出した出力ｃ／ｍを乗じて、ln（ｘ／ｂ）^c/mを 出力するln（ｘ／ｂ）^c/m算出手段とを備えた第１の信 号変換手段と、 この第１の信号変換手段の対数変換手段の出力
   ｙと、ｃ算出手段で演算した前記出力信号ｙの平
   均値＜ｙ＞との差ｙ−＜ｙ＞を算出する第２の信
   号変換手段と、 前記第１の信号変換手段の出力信号もしくは第
   ２の信号変換手段の出力信号を切換選択する切換
   器と、 この切換器の出力を逆対数変換する逆対数変換
   手段とを有することを特徴とする雑音抑圧装置。