JPH0242436B2 - - Google Patents

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JPH0242436B2
JPH0242436B2 JP59036519A JP3651984A JPH0242436B2 JP H0242436 B2 JPH0242436 B2 JP H0242436B2 JP 59036519 A JP59036519 A JP 59036519A JP 3651984 A JP3651984 A JP 3651984A JP H0242436 B2 JPH0242436 B2 JP H0242436B2
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JP
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circuit
distribution
parameter
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weibull
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals

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  • Remote Sensing (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はレーダ等における受信雑音信号(以後
クラツタと呼ぶ)の振幅の統計的分布特性判別方
式に関する。 レーダクラツタの統計的特性としてはその振幅
がワイブル(Weibull)分布する場合とログノー
マル(LOG/NORMAL)分布する場合の二つ
に大別される。特に海面クラツタの場合は同一捜
索領域内にワイブル分布するクラツタの領域とロ
グノーマル分布するクラツタの領域が混在する場
合がある。 しかし、従来はこれら二種類のクラツタを判別
する手段が無かつたため各クラツタに最適な抑圧
処理を行えなかつた。つまり従来のレーダシステ
ムはクラツタ信号としてワイブル分布するものか
あるいはログノーマル分布するもののいずれかひ
とつを想定してそのひとつのクラツタ分布のみに
有効な抑圧装置しか備えていなかつた。したがつ
てワイプル分布クラツタをその主たる入力クラツ
タとして設計されたクラツタ抑圧装置においては
ログノーマル分布クラツタに対して設計値より高
い誤警報率が発生するという不具合になり、また
ログノーマル分布クラツタを主たる入力クラツタ
として設計されたクラツタ抑圧装置においてはワ
イブル分布クラツタが入力された場合、しきい値
が高く設定されているため不必要に低い目標検出
率しか実現できないという不具合があつた。この
高いしきい値の設定はログノーマル分布クラツタ
はワイブル分布クラツタに比べてより大きな振幅
を持つ確率が高いという特性を持つためである。 本発明はクラツタ振幅の統計的分布特性の判別
方式を提供することによりクラツタ振幅特性に最
適なクラツタ抑圧を実現することを目的とする。 次に本発明の基本原理について説明を行う。 振幅Xの統計的分布特性すなわち分布関数F
(U)がわかつているとき、その分布関数F(U)
がログノーマル関数であれ、ワイブル関数であ
れ、あるいは他の如何なる関数であつてもこれら
関数を特長づけるパラメータをレーダクラツタの
振幅Uを用いて計測しF(U)を定めた後、F
(U)と数値1.0との差1.0−F(U)を演算し、そ
の結果の自然対数を演算した値の符号を変換した
後に1/Kベキ乗し、このベキ乗した結果にσを
乗算すると最終的に得られる値Y、すなわち Y=σ〔−lo{1.0−F(U)}〕1/K (1) は、スケールパラメータσ、形状パラメータKを
持つワイプル関数を確率密度関数とする変数にな
る。ここでσ及びKは任意に設定できる値であ
る。尚、この変数変換の詳細については本発明者
の他の特許出願特開昭57−165774「汎用誤警報率
制御装置」に詳しい。 変数変換された信号Yはその確率密度関数P
(Y:σ、K)がワイブル関数であることから で表示される。P(Y:σ、K)はその特性とし
て ∫Y OP(Y:σ、K)dY=1.0 −exp{−(Y/σK} …(3) となる。したがつて −(Y/σ)K=lo{1.0−∫Y OP(Y;σ、K)dY} Klo(Y/σ)=lo〔−lo{1.0−∫Y OP(Y;σ、K)
dY}〕 を得、最終的に W=KZ−C …(4) となり第1図の線形特性を示す。 ただし W=lo〔−lo{1.0−∫Y OP(Y;σ、K)dY}〕 (5) Z=loY …(6) C=Kloσ …(7) である。Wは言い換えれば任意のレーダレンジセ
ルにおける前記変数変換手段出力Yを用いて、形
状パラメータK、スケールパラメータσをもつワ
イブル関数のYから∞までの積分値である。 以上のワイブル関数の特性から次のことが言え
る。すなわち、レーダクラツタ信号の振幅Uの統
計特性を示す分布関数F(U)が正しく設定され
たとき(1)式による変数変換の結果Yはワイブル関
数を分布関数とする変数となる。このとき、Yに
ついて(5)式及び(6)式の演算を行い、このときの演
算結果をW1及びZ1とする。また次に得られるY
について同様な演算を行いW2及びZ2とする。以
下、同様にしてWi及びZiが得られるが、このとき Wi+N−Wi/Zi+N−Zi、(Nは任意の値) …(8) は分布関数F(U)が受信クラツタ信号すなわち
入力信号の統計的特性を正しく示すものであれば
正しくワイブル変数に変換されるのでi=1、
2、3、4、…のすべての値に対して定数とな
り、しかもこの定数の値は設定された値Kに等し
くなるはずである。すなわち、受信クラツタ信号
の統計的特性を判別するためには予想される分布
関数をいくつか設定し、これら設定された分布関
数を特徴づけるパラメータ演算機能及び(1)式に示
す変換機能を各設定分布関数毎に持つていれば変
数変換された新しい変数に対して(5)式及び(6)式の
演算を行つた結果を用いて(8)式の演算を行いその
結果が(1)式で設定された形状パラメータKに等し
いと判定されたときは(1)式の変数変換系において
設定された分布関数F(U)が受信雑音信号の統
計的特性を表わす分布関数であると判定して設定
された分布特性F(U)を持つクラツタに対する
抑圧処理を行えば良い。 また、(8)式の演算結果がすべての変数変換系に
おいて設定された形状パラメータKとかけはなれ
た値のみを与える場合は、入力雑音信号Xの統計
的特性は設定された分布関数F(U)を持たず他
の分布関数に従うものであることがわかるので、
このとき設定されている分布特性を持つクラツタ
に対する抑圧処理の実施を避けることができる。 尚、判定の基準としては(8)式のM個の出力のう
ちL個の出力が設定されたKの値と等しいときは
この結果が得られた変数変換系において設定され
た分布関数F(U)が入力受信クラツタ信号の統
計的特性を表わす分布関数であると判定しても良
い。 また(8)式を実現する回路としては同式の分母と
分子の比を直接計算するかわりにROM等の記憶
素子を用いたルツク・アツプテーブル(look−
up table)により実現するかあるいは分子の対数
値と分母の対数値の差を演算することにより実現
する等が考えられる。 尚、振幅レベルの非常に大きい受信雑音信号に
対して十分対応できるためには受信機ダイナミツ
クレンジが広くとれることが望しい。このための
手段としては受信信号を対数変換する対数増幅器
が必要であるのでこのようなときは(1)式すなわち
変数変換式のF(U)は受信信号を対数変換した
変数の確率分布関数として設定すれば本発明の原
理が適用できる。 以上、本発明の原理説明からわかるように、本
発明によれば入力クラツタ信号の振幅の持つ統計
的特性を判別することができる。 次に本発明の基本構成について図面を参照して
説明する。 本発明による雑音振幅分布特性判別装置は第2
図に示すようにレーダ受信信号を対数変換する対
数増幅回路1と、A/D変換回路2と、受信信号
の振幅分布特性を判別する回路5で構成され、そ
の判別結果に基づいてクラツタ抑圧回路選択部6
にて必要な回路を選択する。尚、振幅分布特性を
判別する回路の個数は対象とする雑音信号の持つ
分布特性の種類に等しい。たとえば海面クラツタ
の振幅分布特性はワイブル分布する場合と、ログ
ノーマル分布する場合が考えられるので海面クラ
ツタに対しては振幅分布特性判別回路は2回路必
要となるのでこの場合の基本実施例は第3図に示
すとおりとなる。 次に第3図を用いて本発明の実施例について説
明する。 海面クラツタに対する振幅特性装置は対数変換
回路1、A/D変換回路2、ワイブル分布特性で
あることを判別するためのワイブル分布関数設定
回路3及びワイブル変換回路4及び振幅特性判定
回路5、さらにログノーマル分布特性であること
を判別するためのログノーマル分布関数設定回路
3′及びワイブル変換回路4′及び振幅特性判定回
路5、及び振幅特性判別回路の結果に基きクラツ
タ抑圧回路を選択するクラツタ抑圧回路選択部6
で構成される。 これらの構成においてワイブル分布関数設定回
路3とログノーマル分布関数設定回路3′をのぞ
く他の回路は共通であるので以下の説明において
はワイブル分布特性判別系について重点的に行
い、ログノーマル分布関数設定回路3′について
は後に補足する。 さて、対数増幅回路1により対数変換された受
信信号はA/D変換回路2により量子化される。
A/D変換された信号はパラメータ測定回路31
で特性識別の対象となるクラツタに応じたパラメ
ータの測定が為される。例えば、クラツタがワイ
ブル分布するかどうかを識別したい場合には分布
関数設定回路32でワイブル分布の分布関数 F(U)=1−exp〔U/ν〕〓 (9) を設定するので、このために必要なパラメータで
ある形状パラメータηとスケールパラメータνを
測定する。 またクラツタがログノーマル分布するかどうか
を識別する場合には分布関数設定回路32でログ
ノーマル分布の分布関数 F(U)=1/2+erfU−U/―/σu (10) を設定するので、このために必要な平均値と標
準偏差σuをパラメータ測定回路31で測定する。
ここでerfは誤差関数を示す。 分布関数設定回路32はすでに述べたように
A/D変換回路2の出力Uとパラメータ測定回路
31の出力を用いて分布関数F(U)を識別した
いクラツタの特性に応じて演算する回路であり、
演算結果F(U)は変数変換回路4へ送られる。
ワイブル変換回路42では入力信号分布関数設定
回路3の出力F(X)を用いて、パラメータ設定
回路41で設定された形状パラメータKとスケー
ルパラメータσを持つ新しいワイブル変数に変換
する機能を持つ。すなわち先に述べたように分布
関数F(U)を持つ変数Uを形状パラメータK、
スケールパラメータσであるワイブル関数を分布
関数として持つ変数Yに変換するためには(1)式の Y=σ〔−lo{1.0−F(U)}〕1/K の演算が必要である。したがつて変換パラメータ
設定回路41ではσおよびKが設定され、その結
果はワイブル変換回路42に送られる。 ワイブル変換回路42ではまず分布関数設定回
路32の出力F(U)を用いて1.0−F(U)を演
算し、この結果を対数変換し、次に符号変換しそ
の結果を1/Kベキ乗した後にσを乗算することに よつて変数変換が実施され、変換結果Yが得られ
る。 変数Yは、もし分布関数F(X)がXの振幅特
性を正しく表わすように設定されているならば、
Kを形状パラメータ、σをスケールパラメータと
するワイブル変数に変換されているはずである。
したがつて振幅特性識別回路5は Ki=Wi+N−Wi/Zi+N−Zi (8) を演算し、Kiが設定したKの値に等しいことを確
認することによりクラツタ信号振幅がワイブル分
布することを判定する機能を持つ。ただしNは任
意の整数であり、またi=1、2、3、4…はレ
ーダレンジセルの番号を表わす。またここで得ら
れたKiと(4)式の関係を利用して Ci=KiZi−Wi (11) 得られたCiが設定した値Klnσに等しいことを
確認する機能も合せて持つている。KiおよびCi
値についてはM回の試行のうちL回について設定
値に等しければワイブル分布するものであるとの
識別判定基準を持つものとしこの基準に合致した
ときは1、合致しなかつたときは0の識別結果を
振幅特性識別回路5は出力として出す機能を持
つ。 クラツタ抑圧回路選択が行なわれる回路6は振
幅特性識別回路5の出力に基いて入力クラツタ抑
圧に最適なクラツタ抑圧回路を選択する機能を持
つ。尚ワイブル分布クラツタの抑圧については前
掲特開昭57−165774「汎用誤警報率制御装置」に
詳しい。 以上、本発明の基本実施例について説明した
が、入力信号分布関数設定回路3を構成するパラ
メータ測定回路31および分布関数設定回路32
は識別対象となるクラツタにより異なるので以下
では入力信号振幅がワイブル分布するかどうかを
識別することを目的として分布関数設定回路32
にワイブル分布関数 F(U)=1−exp〔U/ν〕〓 (9) となるように分布関数を設定した場合について第
4図を基に述べる。 まず、入力信号はA/D変換回路2によつて量
子化信号Uとなる。形状パラメータηおよびスケ
ールパラメータνを持つワイブル変数Uは対数変
換後のUとの間で次の関係が成立することが良く
知られている。すなわち =loν+γ/η (12) 2−()2=1/η2 π2/6 (13) となる。ここではUの平均値、2はU2の平均
値またγはオイラーの定数0.5772…をそれぞれあ
らわす。 したがつてA/D変換回路2の出力Uは二乗計
算回路310、平均値計算回路311、除算回路
320に入力される。二乗計算回路310はU2
を平均値計算回路312へ出力する。平均値計算
回路312では入力されるJ個のU2の平均値を
計算する機能を持ち平均値2を減算回路314
へ出力する。ここでJは任意の整数である。一
方、平均値計算回路311では、入力されるJ個
のUの平均値を計算し、二乗計算回路313へ
出力する。二乗計算回路313では平均値の二
乗値()2を計算し減算回路314へ出力する。
減算回路314では平均値計算回路312の出力
U2と二乗計算回路313の出力()2との差を
計算する。2と()2の差は(13)式に示すと
おり1/η2π2/6を与える。したがつて減算回路31
4 の出力は形状パラメータ計算回路318に送られ
ここで形状パラメータηが計算される。また減算
回路314の出力は1/η計算回路315へ送られ 1/ηが計算される。 形状パラメータ計算回路318および1/η計算 回路315はたとえばROM(Read Only
Memory)等で容易に実現できる。1/η計算回
路 315の出力は乗算回路317に送られそこでオ
イラーの常数rと乗算されr/ηが得られる。(12) 式からわかるように、とγ/ηの差はloνを与え る。したがつて減算回路216では平均値計算回
路311の出力と乗算回路317の出力r/ηの 差を演算し、その結果loνを指数計算回路319
へ送る。指数計算回路319においてはexp〔lo
ν〕の演算が実施されスケールパラメータνが得
られる。 以上でワイブル分布に対するパラメータ測定回
路31の構成と機能について述べたが続いて分布
関数設定回路32の構成と機能について述べる。 ワイブル分布関数設定回路32においては、ま
ず除算回路320でA/D変換回路2と指数計算
回路319の出力との比U/νが演算され、ベキ
乗計算回路321へ入力される。ベキ乗計算回路
321ではU/νと形状パラメータ計算回路318 の出力ηを用いて〔U/ν〕〓が計算され、この結果 は指数計算回路321へ入力され、exp〔U/ν〕〓が 得られる。最後に減算回路323により分布関数
1−exp〔U/ν〕〓=F(U)が得られる。 尚、ログノーマル分布する雑音信号を対数増幅
した後の信号の分布関数は F(U)=1/2+erfU−U/―/σ である。ここではUの平均値、σはUの分散値
である。したがつて、ログノーマル分布に対する
パラメータ測定回路31′及び分布関数回路3
2′は第5図に示すとおりとなる。 第5図において、まず対数増幅された入力信号
はA/D変換回路2によつて量子化信号となる。
次にA/D変換回路2の出力Uは二乗計算回路3
10′、平均値計算回路311′、減算回路31
6′に入力される。二乗計算回路310′はU2
平均値計算回路312′へ出力する。平均値計算
回路311′はUの任意個数のデータに対する平
均値を減算回路316′および二乗計算回路3
13′へ出力する。減算回路316′はA/D変換
回路2の出力Uと平均値計算回路311′の出力
UからU−を計算し除算回路317′へ出力す
る。二乗計算回路313′は平均値計算回路31
1′の出力から()2を計算し減算回路31
4′へ出力する。平均値計算回路312′は二乗計
算回路310′の出力U2の任意個数のデータに対
する平均値2を減算回路314′へ出力する。減
算回路314′は()22から2−()2=σ2
を計算し平方根計算回路315′へ出力する。平
方根計算回路315′は入力σ2の平方根σを除算
回路317′へ出力する。除算回路317′は入力
U−とσに対してU−U/―/σを計算し誤差関数計 算回路318′へ出力される。誤差関数計算回路
318′は入力U−U/―/σに対して計算値erfU−
U/―/σ を加算回路319′へ出力する。ここでerf
U−U/―/σは
The present invention relates to a method for determining statistical distribution characteristics of the amplitude of a received noise signal (hereinafter referred to as clutter) in a radar or the like. The statistical characteristics of radar clutter can be roughly divided into two cases: the case where the amplitude is distributed as Weibull, and the case where the amplitude is distributed as lognormal (LOG/NORMAL). Particularly in the case of sea surface clutter, areas of clutter with a Weibull distribution and areas of clutter with a lognormal distribution may coexist within the same search area. However, in the past, there was no means for distinguishing between these two types of clutter, so it was not possible to perform optimal suppression processing for each type of clutter. In other words, conventional radar systems assume either a Weibull distribution or a lognormal distribution as a clutter signal, and are equipped with a suppression device that is effective only for that one clutter distribution. Therefore, a clutter suppression device designed with Weiple distribution clutter as its main input clutter has the problem of generating a false alarm rate higher than the design value for lognormal distribution clutter; A clutter suppression device designed as a clutter has a problem in that when Weibull distributed clutter is input, the threshold is set high, so that an unnecessarily low target detection rate can be achieved. This high threshold value is set because log-normal distribution clutter has a characteristic that it has a higher probability of having a larger amplitude than Weibull distribution clutter. An object of the present invention is to realize optimal clutter suppression for clutter amplitude characteristics by providing a method for determining statistical distribution characteristics of clutter amplitude. Next, the basic principle of the present invention will be explained. Statistical distribution characteristics of amplitude X, that is, distribution function F
When (U) is known, its distribution function F(U)
Whether it is a log-normal function, a Weibull function, or any other function, the parameters that characterize these functions are measured using the radar clutter amplitude U, and after determining F(U),
Calculate the difference 1.0-F(U) between (U) and the numerical value 1.0, convert the sign of the value calculated by calculating the natural logarithm of the result, raise it to the 1/K power, and multiply the result of this power by σ. Then, the final value Y, that is, Y=σ[−l o {1.0−F(U)}] 1/K (1), is obtained by converting the Weipul function with scale parameter σ and shape parameter K into a probability density function. becomes a variable. Here, σ and K are values that can be set arbitrarily. The details of this variable conversion are detailed in another patent application filed by the present inventor, ``General Purpose False Alarm Rate Control Device'', published in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-165774. The variable-converted signal Y has its probability density function P
Since (Y:σ, K) is a Weibull function, is displayed. The property of P(Y:σ, K) is ∫ Y O P(Y:σ, K)dY=1.0 −exp{−(Y/σ K } …(3). Therefore, −(Y/ σ) K = l o {1.0−∫ Y O P(Y; σ, K) dY} Kl o (Y/σ) = l o [−l o {1.0−∫ Y O P(Y; σ, K)
dY}], and finally W=KZ-C...(4), which shows the linear characteristic shown in Figure 1. However, W=l o [−l o {1.0−∫ Y O P(Y; σ, K) dY}] (5) Z=l o Y (6) C=Kl o σ (7). In other words, W is an integral value from Y to ∞ of a Weibull function having a shape parameter K and a scale parameter σ using the output Y of the variable conversion means in an arbitrary radar range cell. The following can be said from the above characteristics of the Weibull function. That is, when the distribution function F(U) indicating the statistical characteristics of the amplitude U of the radar clutter signal is correctly set, the result of variable conversion according to equation (1) Y becomes a variable whose distribution function is the Weibull function. At this time, the calculations of equations (5) and (6) are performed for Y, and the calculation results at this time are defined as W 1 and Z 1 . Also, the Y obtained next
Similar calculations are performed for W 2 and Z 2 . Below, W i and Z i are obtained in the same way, but in this case, W i+N −W i /Z i+N −Z i , (N is an arbitrary value)...(8) is the distribution function F(U ) correctly indicates the statistical characteristics of the received clutter signal, that is, the input signal, it will be correctly converted to a Weibull variable, so i = 1,
It is a constant for all values of 2, 3, 4, . . . and the value of this constant should be equal to the set value K. That is, in order to determine the statistical characteristics of the received clutter signal, several expected distribution functions are set, and the parameter calculation function that characterizes these set distribution functions and the conversion function shown in equation (1) are set for each setting. If each distribution function has one, use the results of calculating equations (5) and (6) for the new variables converted into variables to calculate equation (8), and the result becomes equation (1). When it is determined that the shape parameter K is equal to the shape parameter K, it is determined that the distribution function F(U) set in the variable transformation system of equation (1) is a distribution function that represents the statistical characteristics of the received noise signal. What is necessary is to perform a suppression process on clutter having a distribution characteristic F(U) set as follows. In addition, if the calculation result of equation (8) gives only a value that is far from the set shape parameter K in all variable transformation systems, the statistical characteristics of the input noise signal ) and follows other distribution functions, so
At this time, it is possible to avoid performing suppression processing on clutter having the set distribution characteristics. As a criterion for judgment, when L outputs out of M outputs in equation (8) are equal to the set value of K, the distribution function F( It may be determined that U) is a distribution function representing statistical characteristics of the input received clutter signal. In addition, instead of directly calculating the ratio of the denominator and numerator of the equation (8), a circuit that implements the equation (8) uses a look-up table (look-up table) that uses a memory element such as a ROM.
This can be realized by calculating the difference between the logarithm value of the numerator and the logarithm value of the denominator. Incidentally, in order to be able to sufficiently cope with reception noise signals having very large amplitude levels, it is desirable that the receiver dynamic range be wide. As a means for this purpose, a logarithmic amplifier that logarithmically transforms the received signal is required, so in such a case, equation (1), that is, the variable conversion formula F(U), can be expressed as a probability distribution function of the variable obtained by logarithmically transforming the received signal. Once set, the principle of the present invention can be applied. As can be seen from the above explanation of the principle of the present invention, according to the present invention, it is possible to determine the statistical characteristics of the amplitude of an input clutter signal. Next, the basic configuration of the present invention will be explained with reference to the drawings. The noise amplitude distribution characteristic discriminator according to the present invention has a second
As shown in the figure, it is comprised of a logarithmic amplifier circuit 1 that logarithmically converts the radar received signal, an A/D converter circuit 2, and a circuit 5 that determines the amplitude distribution characteristics of the received signal. Based on the determination result, the clutter suppression circuit Selection section 6
Select the required circuit. Note that the number of circuits for determining amplitude distribution characteristics is equal to the type of distribution characteristics of the target noise signal. For example, the amplitude distribution characteristics of sea surface clutter can be Weibull distributed or lognormal distributed, so two amplitude distribution characteristic discrimination circuits are required for sea surface clutter, so the basic embodiment in this case is the third one. As shown in the figure. Next, an embodiment of the present invention will be described using FIG. The amplitude characteristic device for sea surface clutter includes a logarithmic conversion circuit 1, an A/D conversion circuit 2, a Weibull distribution function setting circuit 3, a Weibull conversion circuit 4, and an amplitude characteristic determination circuit 5 for determining whether the characteristic is a Weibull distribution characteristic. A log-normal distribution function setting circuit 3', a Weibull transform circuit 4', an amplitude characteristic determining circuit 5, and a clutter suppressing circuit for selecting a clutter suppressing circuit based on the results of the amplitude characteristic determining circuit for determining whether the characteristic is a normal distribution characteristic. Selection section 6
Consists of. In these configurations, the other circuits except for the Weibull distribution function setting circuit 3 and the log-normal distribution function setting circuit 3' are common, so the following explanation will focus on the Weibull distribution characteristic discrimination system, and will focus on the log-normal distribution function setting circuit. Additional details regarding circuit 3' will be provided later. Now, the received signal logarithmically converted by the logarithmic amplifier circuit 1 is quantized by the A/D converter circuit 2.
The A/D converted signal is sent to the parameter measurement circuit 31.
Parameters are measured according to the clutter whose characteristics are to be identified. For example, if you want to identify whether clutter has a Weibull distribution or not, the distribution function setting circuit 32 sets the distribution function of the Weibull distribution F(U)=1−exp[U/ν]〓 (9); Measure the shape parameter η and scale parameter ν, which are necessary parameters. In addition, when identifying whether or not the clutter has a lognormal distribution, the distribution function setting circuit 32 sets the distribution function of the lognormal distribution F(U)=1/2+erfU−U/−/σ u (10). The average value and standard deviation σ u required for this purpose are measured by the parameter measuring circuit 31.
Here erf indicates the error function. As already mentioned, the distribution function setting circuit 32 is a circuit that uses the output U of the A/D conversion circuit 2 and the output of the parameter measurement circuit 31 to calculate the distribution function F(U) according to the characteristics of the clutter to be identified. ,
The calculation result F(U) is sent to the variable conversion circuit 4.
The Weibull transform circuit 42 has a function of converting the output F(X) of the input signal distribution function setting circuit 3 into a new Weibull variable having the shape parameter K and scale parameter σ set by the parameter setting circuit 41. That is, as mentioned earlier, the variable U with the distribution function F(U) is defined as the shape parameter K,
In order to convert the Weibull function with the scale parameter σ into a variable Y having the distribution function, it is necessary to calculate Y = σ [−l o {1.0−F(U)}] 1/K in equation (1). . Therefore, the conversion parameter setting circuit 41 sets σ and K, and the results are sent to the Weibull conversion circuit 42. The Weibull transform circuit 42 first calculates 1.0-F(U) using the output F(U) of the distribution function setting circuit 32, logarithmically transforms this result, then converts the sign and raises the result to the 1/K power. After that, variable conversion is performed by multiplying by σ, and a conversion result Y is obtained. If the variable Y is set so that the distribution function F(X) correctly represents the amplitude characteristics of X, then
It should have been converted into a Weibull variable with K as a shape parameter and σ as a scale parameter.
Therefore, the amplitude characteristic identification circuit 5 calculates K i =W i+N −W i /Z i+N −Z i (8) and confirms that K i is equal to the set value of K. It has a function to determine whether the clutter signal amplitude has a Weibull distribution. However, N is an arbitrary integer, and i=1, 2, 3, 4, . . . represents the number of the radar range cell. There is also a function that uses the relationship between K i obtained here and equation (4) to confirm that the obtained C i is equal to the set value Klnσ . I have both. For the values of K i and C i , we have an identification criterion that states that if they are equal to the set value for L times out of M trials, then they are Weibull distributed. In this case, the amplitude characteristic identification circuit 5 has a function of outputting the identification result of 0. A circuit 6 for selecting a clutter suppression circuit has a function of selecting a clutter suppression circuit most suitable for input clutter suppression based on the output of the amplitude characteristic identification circuit 5. The suppression of Weibull distribution clutter is detailed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-165774 entitled ``General Purpose False Alarm Rate Control Device''. The basic embodiment of the present invention has been described above, but the parameter measuring circuit 31 and the distribution function setting circuit 32 that constitute the input signal distribution function setting circuit 3 are
differs depending on the clutter to be identified, so in the following, the distribution function setting circuit 32 is used for the purpose of identifying whether the input signal amplitude has a Weibull distribution or not.
The case where the distribution function is set so that the Weibull distribution function F(U)=1−exp[U/ν] (9) will be described based on FIG. First, the input signal is converted into a quantized signal U by the A/D conversion circuit 2. It is well known that the following relationship holds between the Weibull variable U having the shape parameter η and the scale parameter ν and the logarithmically transformed U. That is, = lo ν+γ/η (12) 2 −() 2 =1/η 2 π 2 /6 (13). Here, 2 represents the average value of U, 2 represents the average value of U 2 , and γ represents Euler's constant 0.5772. Therefore, the output U of the A/D conversion circuit 2 is input to the square calculation circuit 310, the average value calculation circuit 311, and the division circuit 320. The square calculation circuit 310 is U 2
is output to the average value calculation circuit 312. The average value calculation circuit 312 has a function of calculating the average value of J input U 2 , and the average value 2 subtraction circuit 314
Output to. Here, J is an arbitrary integer. On the other hand, the average value calculation circuit 311 calculates the average value of the J input U's and outputs it to the square calculation circuit 313. The square calculation circuit 313 calculates the square value ( ) 2 of the average value and outputs it to the subtraction circuit 314 .
The subtraction circuit 314 uses the output of the average value calculation circuit 312.
The difference between U 2 and the output ( ) 2 of the square calculation circuit 313 is calculated. The difference between 2 and () 2 gives 1/η 2 π 2 /6 as shown in equation (13). Therefore, the subtraction circuit 31
4 is sent to the shape parameter calculation circuit 318, where the shape parameter η is calculated. Further, the output of the subtraction circuit 314 is sent to a 1/η calculation circuit 315, where 1/η is calculated. The shape parameter calculation circuit 318 and the 1/η calculation circuit 315 are, for example, ROM (Read Only
Memory), etc. can be easily realized. The output of the 1/η calculation circuit 315 is sent to a multiplication circuit 317, where it is multiplied by Euler's constant r to obtain r/η. (12) As can be seen from the equation, the difference between and γ/η gives l o ν. Therefore, the subtraction circuit 216 calculates the difference between the output of the average value calculation circuit 311 and the output r/η of the multiplication circuit 317, and the result l o ν is calculated by the index calculation circuit 319.
send to In the exponent calculation circuit 319, exp[l o
ν] is performed to obtain the scale parameter ν. The configuration and function of the parameter measurement circuit 31 for the Weibull distribution have been described above, and next, the configuration and function of the distribution function setting circuit 32 will be described. In the Weibull distribution function setting circuit 32, first, a division circuit 320 calculates the ratio U/ν between the output of the A/D conversion circuit 2 and the exponent calculation circuit 319, and inputs it to the power calculation circuit 321. The power calculation circuit 321 calculates [U/ν] using U/ν and the output η of the shape parameter calculation circuit 318. This result is input to the exponent calculation circuit 321, and exp[U/ν] can get. Finally, the subtraction circuit 323 obtains the distribution function 1−exp[U/ν]=F(U). Note that the distribution function of the signal after logarithmically amplifying the lognormally distributed noise signal is F(U)=1/2+erfU−U/−/σ. Here, σ is the average value of U, and σ is the variance value of U. Therefore, the parameter measurement circuit 31' and the distribution function circuit 3 for the lognormal distribution
2' is as shown in FIG. In FIG. 5, a logarithmically amplified input signal is converted into a quantized signal by the A/D conversion circuit 2. In FIG.
Next, the output U of the A/D conversion circuit 2 is the square calculation circuit 3.
10', average value calculation circuit 311', subtraction circuit 31
6'. The square calculation circuit 310' outputs U 2 to the average value calculation circuit 312'. The average value calculation circuit 311' subtracts the average value for an arbitrary number of data of U by a subtraction circuit 316' and a square calculation circuit 3.
13'. The subtraction circuit 316' calculates U- from the output U of the A/D conversion circuit 2 and the output U of the average value calculation circuit 311', and outputs it to the division circuit 317'. The square calculation circuit 313' is the average value calculation circuit 31
Calculate () 2 from the output of 1′ and subtract circuit 31
Output to 4'. The average value calculation circuit 312' outputs the average value 2 for an arbitrary number of data of the output U 2 of the square calculation circuit 310' to the subtraction circuit 314'. The subtraction circuit 314' is () 2 and 2 to 2 - () 2 = σ 2
is calculated and output to the square root calculation circuit 315'. The square root calculation circuit 315' outputs the square root σ of the input σ 2 to the division circuit 317'. The division circuit 317' calculates U-U/-/σ for the inputs U- and σ, and outputs the result to the error function calculation circuit 318'. The error function calculation circuit 318' calculates the calculated value erfU- for the input U-U/-/σ.
U/-/σ is output to the adder circuit 319'. here erf
U-U/-/σ is

【式】 で定義される値である。誤差関数計算回路31
8′はROM(Read Only Memory)等で容易に
実現できる回路である。加算回路319′では入
力erfU−U/―/σと0.5を加算しF(U)=0.5+erf U−U/―/σを得る。 本発明は以上説明したように、レーダクラツタ
信号を対数増幅し、A/D変換回路により信号を
量子化した後、この量子化信号について平均値、
二乗平均値、及び分散値を演算し、この演算結果
からレーダクラツタ信号の振幅の統計的特性とし
て予想される分布関数を設定するために必要なパ
ラメータを測定する。その後このパラメータを用
いて分布関数F(U)を演算する。次にこの分布
関数F(U)を用いて変数変換 Y=σ〔−lo{1.0−F(U)}〕1/K を演算する。ここで、σ及びKは任意に設定され
る変換パラメータである。変数Yは分布関数F
(U)がレーダクラツタ信号の振幅の統計的分布
特性に合致して設定されていればスケールパラメ
ータσ形状パラメータKを持つワイブル関数を確
率密度関数として持つワイブル変数に変換され
る。したがつてワイブル変数に正しく変換されて
いることが確認されることは分布特性の予想の正
しさが確認されたこととなる。ワイブル分布に変
換されていることは W1=lo〔−lo{1.0−∫Yi OP〔Y;σ、K〕dY}〕 Zi=loYi で定義されるWi、及びZiについて Wi+N−Wi/Zi+N−Zi を演算し、この値がKに等しいときに確認された
こととなる。ここでP〔Y;σ、K〕はYを変数
としスケールパラメータσ、形状パラメータKを
持つワイブル関数を表わす。またi番目のレーダ
レンジセルを示し、Wi、Zi、Yiはこのレンジセル
におけるW、Z、Yを示す。 次に、 Wi+1−Wi/Zi+1−Zi=K が確認されたときは、設定された分布関数を持つ
クラツタが受信されていることを意味するのでク
ラツタ抑圧回路としてより受信信号に適切な回路
が選択される。尚、A/D変換回路以降の各機能
は受信信号が持つことが予想される分布特性の数
だけ並列に持つ。
It is the value defined by [Formula]. Error function calculation circuit 31
8' is a circuit that can be easily realized using a ROM (Read Only Memory) or the like. The adder circuit 319' adds 0.5 to the input erf U-U/-/σ to obtain F(U)=0.5+erf U-U/-/σ. As explained above, the present invention logarithmically amplifies a radar clutter signal, quantizes the signal using an A/D conversion circuit, and then calculates the average value of the quantized signal.
A root mean square value and a variance value are calculated, and parameters necessary for setting a distribution function expected as a statistical characteristic of the amplitude of a radar clutter signal are measured from the calculation results. Thereafter, the distribution function F(U) is calculated using this parameter. Next, variable conversion Y=σ[-l o {1.0-F(U)}] 1/K is calculated using this distribution function F(U). Here, σ and K are conversion parameters that are arbitrarily set. Variable Y is distribution function F
If (U) is set to match the statistical distribution characteristics of the amplitude of the radar clutter signal, it is converted into a Weibull variable having a Weibull function with a scale parameter σ shape parameter K as a probability density function. Therefore, confirming that it has been correctly converted into a Weibull variable means that the prediction of the distribution characteristics is correct. The fact that it has been converted to a Weibull distribution means that W i is defined by W 1 = l o [−l o {1.0−∫ Yi O P [Y; σ, K] dY}] Z i = l o Y i , and W i+N −W i /Z i+N −Z i is calculated for Z i , and when this value is equal to K, it is confirmed. Here, P[Y; σ, K] represents a Weibull function with Y as a variable, scale parameter σ, and shape parameter K. It also shows the i-th radar range cell, and W i , Z i , and Y i represent W, Z, and Y in this range cell. Next, when W i+1 −W i /Z i+1 −Z i =K is confirmed, it means that clutter with the set distribution function is being received, so it is better suited as a clutter suppression circuit. A circuit appropriate for the received signal is selected. Note that each function after the A/D conversion circuit is provided in parallel as many times as there are distribution characteristics that the received signal is expected to have.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はワイブル関数の線形特性を示す図、第
2図は本発明の基本構成を示す図、第3図は本発
明の基本実施例を示す図、第4図はワイブル分布
に対するパラメータ測定回路及び分布関数回路の
基本構成を示す図、第5図はログノーマル分布に
対するパラメータ測定回路及び分布関数回路の基
本構成を示す図である。 1……対数増幅回路、2……A/D変換回路、
3……ワイブル分布関数設定回路、4……ワイブ
ル変換回路、5……振幅特性判別回路、6……論
理AND回路、31……ワイブルパラメータ測定
回路、32……ワイブル分布関数設定回路、41
……変換パラメータ設定回路、42……変換回
路、310……二乗計算回路、311……平均値
計算回路、312……平均値計算回路、313…
…二乗計算回路、314……減算回路、315…
…1/η計算回路、316……減算回路、317… …乗算回路、318……形状パラメータ計算回
路、319……指数計算回路、320……除算回
路、321……ベキ乗計算回路、322……指数
計算回路、323……減算回路、3′……ログノ
ーマル分布関数設定回路、4′……ログノーマル
変換回路、5′……振幅特性判別回路、6′……論
理AND回路、31′……ログノーマルパラメータ
測定回路、32′……ログノーマル分布関数設定
回路、41′……変換パラメータ測定回路、4
2′……変換回路、310′……二乗計算回路、3
11′……平均値計算回路、312′……平均値計
算回路、313′……二乗計算回路、314′……
減算回路、315′……平方根計算回路、31
6′……減算回路、317′……除算回路、31
8′……誤差関数計算、319′……加算回路。
Fig. 1 is a diagram showing the linear characteristics of the Weibull function, Fig. 2 is a diagram showing the basic configuration of the present invention, Fig. 3 is a diagram showing the basic embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a parameter measurement circuit for Weibull distribution. FIG. 5 is a diagram showing the basic configuration of a parameter measuring circuit and a distribution function circuit for log-normal distribution. 1... Logarithmic amplifier circuit, 2... A/D conversion circuit,
3... Weibull distribution function setting circuit, 4... Weibull conversion circuit, 5... amplitude characteristic discrimination circuit, 6... logic AND circuit, 31... Weibull parameter measurement circuit, 32... Weibull distribution function setting circuit, 41
... Conversion parameter setting circuit, 42 ... Conversion circuit, 310 ... Square calculation circuit, 311 ... Average value calculation circuit, 312 ... Average value calculation circuit, 313 ...
... Square calculation circuit, 314 ... Subtraction circuit, 315 ...
... 1/η calculation circuit, 316 ... subtraction circuit, 317 ... multiplication circuit, 318 ... shape parameter calculation circuit, 319 ... index calculation circuit, 320 ... division circuit, 321 ... power calculation circuit, 322 ... ...Exponent calculation circuit, 323...Subtraction circuit, 3'...Log normal distribution function setting circuit, 4'...Log normal conversion circuit, 5'...Amplitude characteristic discrimination circuit, 6'...Logic AND circuit, 31' ...Log normal parameter measurement circuit, 32'...Log normal distribution function setting circuit, 41'...Conversion parameter measurement circuit, 4
2'... Conversion circuit, 310'... Square calculation circuit, 3
11'...Average value calculation circuit, 312'...Average value calculation circuit, 313'...Square calculation circuit, 314'...
Subtraction circuit, 315'...Square root calculation circuit, 31
6'... Subtraction circuit, 317'... Division circuit, 31
8'...Error function calculation, 319'...Addition circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 レーダ受信信号から予め定めた複数の分布関
数のそれぞれの特性パラメータを測定するパラメ
ータ測定手段と、得られた特性パラメータを基に
各分布関数対応に定まる前記レーダ受信信号の対
数変換値Uの分布関数F(U)を定める分布関数
算出手段と、形状パラメータKおよびスケールパ
ラメータσを設定する変換パラメータ設定手段
と、前記F(U)、KおよびσからY=σ〔−lo{1.0
−F(U)}〕1/Kを演算出力する変数変換手段と、
この変数変換手段で得られた複数個の分布関数毎
のYを用いて、前記Kとσをもつワイブル関数の
Yから∞までの積分値で定義されるWおよびYの
対数変換値loYで定義されるZの任意のレーダレ
ンジセルiおよびi+NにおけるWi、Wi+N、Zi
Zi+Nの値を得、傾斜パラメータ(Wi+N−Wi)/
(Zi+N−Zi)(但し、Nは任意の整数)を求める手
段と、得られた傾斜パラメータが予め定めたレン
ジセルのうち一定割合以上のレンジセルで前記K
に略等しいか又はKを基に予め定めた範囲内にあ
るか否かを判別する手段とを備えて成ることを特
徴とするクラツタ振幅分布特性判別方式。 2 特許請求の範囲第1項において、前記パラメ
ータ測定手段が、ワイプル分布関数の形状パラメ
ータηとスケールパラメータν、およびログノー
マル分布関数の平均値と分散値σ〓を測定する手
段であり、前記分布関数算出手段が、前記ワイブ
ル分布関数とログノーマル分布関数のそれぞれに
ついて F(U)=1−exp(U/ν)〓 と F(U)=1/2+erfU−U/―/σ〓 であることを特徴とするクラツタ振幅分布特性判
別方式。
[Scope of Claims] 1. Parameter measuring means for measuring characteristic parameters of each of a plurality of predetermined distribution functions from a radar reception signal, and a parameter measuring means for measuring characteristic parameters of each of a plurality of predetermined distribution functions from a radar reception signal; Distribution function calculating means for determining the distribution function F(U) of the logarithmically transformed value U; transformation parameter setting means for setting the shape parameter K and the scale parameter σ; and Y=σ[- l o {1.0
−F(U)}] Variable conversion means for calculating and outputting 1/K ;
Using Y for each of the plurality of distribution functions obtained by this variable conversion means, logarithmically transformed values of W and Y defined by the integral value from Y to ∞ of the Weibull function with K and σ are obtained. W i , W i+N , Z i , in any radar range cell i and i +N of Z defined by
Obtain the value of Z i+N and obtain the slope parameter (W i+N −W i )/
(Z i + N − Z i ) (where N is an arbitrary integer), and a method for determining the K
Clutter amplitude distribution characteristic determination method, comprising: means for determining whether the clutter amplitude distribution characteristic is approximately equal to or within a predetermined range based on K. 2. In claim 1, the parameter measuring means is means for measuring the shape parameter η and scale parameter ν of the Weipul distribution function, and the mean value and variance value σ of the lognormal distribution function, and The function calculation means satisfies F(U)=1−exp(U/ν) and F(U)=1/2+erfU−U/−/σ for the Weibull distribution function and lognormal distribution function, respectively. A method for determining clutter amplitude distribution characteristics.
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