JPH039284A - データ統合化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 この発明は例えば、ソーナーやレーダ等で複数の整相ビ
ームにより得られた情報から、類似する特徴情報の方位
変換を行うことにより複数の情報の統合を行うデータ統
合化方法に関するものである。

［従来の技術］ 例えばソーナーで水中の物体から放射される。音響信号
を検知する場合、一般に信号の方位又は周波数空間での
レベルの極大点（以後、これをインベントと呼ぶ）とし
て音源信号を検知する方法が用いられる。いま方位又は
周波数空間上に、同一音源から放射された複数のイベン
トが存在する場合を考える。またこれらのイベントを探
知して音源信号情報を目標情報としてオペレータに表示
する場合、同一音源から探知された複数のイベントは１
つのイベントに統合して表示することが望ましい。この
ように複数の情報から類似情報の統合を行う方法の公知
文献として、例えばＡ、Ｐａｒｌｎａａｎｄ　Ｐ、Ａ、
５ｔｕｄｅｒ著「レーダ　データ　プロセッシング　第
２巻Ｊ　　　Ｒａｄａｒ　Ｄａｔａ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇ、ｖｏｌ。

ｎ　’　　　（１９８６年、Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　５ｔｕ
ｄｉｅｓ　Ｐｒｅｓｓ、Ｐ、１２〜３７）があり、これ
らによれば従来より以下のようなデータ統合化方法が知
られている。

いま、２つのイベントｉ、ｊが接近した方位に存在する
とき、次の２つの仮説Ｈ８及びＨｌを設定し、 仮説Ｈ６は「ｉとｊの方位には有意差がある」、仮説Ｈ
１は「ｉとｊとの方位には有意差がない」とする。

いま２つのイベント１１　ｊの方位差をｄｌｊとして、
仮説Ｈ６又はＨｌが採択される確率密度関数を方位差ｄ
、、の関数として、それぞれＪ １）ｏ（ｄｌｊ）　、ｐｌ（ｄｌｊ）で表す。そして、
尤度比Ｌ（ｄ、）を次の（１）式で定義する。

Ｌ　（ｄ　　−）　−ｐ、　　（ｄｌｊ）　／ｐ、）　
　（ｄｌｊ）Ｊ ・・・（１） これに対しであるしきい値Ｔを設定し、（１）式で定義
した尤度比Ｌ（ｄ、）が、 Ｌ　（ｄ、、）＞Ｔならば、仮説Ｈ１を採択し、Ｊ Ｌ（ｄ、）＜Ｔならば、仮説Ｈ６を採択する。

Ｊ 上記規則に基づき、判定を行う。

イベントｉＳ　ｊは周囲雑音の影響やソーナーのビーム
の拡がりにより、実際の音源方位とは多少の誤差が見込
まれるので、この分散値をそれぞれ２ σ１１σ、とする。

いま確率密度関数ｐ　１（ｄ　１ｊ）を平均０１分散２
　　　　　　２　　　　２ σ　（−σ１＋σｊ）のガウス分布、同様に確率密度関
数ｐ。（ｄ　ｔｊ）を航行船舶密度に対応した一様分布
と仮定すると、上記規則は ｄ　１ｊ／σ１１くχならば、仮説Ｈ１を採択し、ｄ　
、ｊ／σ１１〉χならば、仮説Ｈ８を採択する。

に置換えられる。ここでχは方位窓で、前記しきい値Ｔ
と確率密度関数ｐ。（ｄ　Ｂ）及びｐ　１（ｄ　１ｊ）
の確率分布から設定される。以上の判断の時間的な連な
りから、２つのイベントの統合化が実現できる。

［発明が解決しようとする課８］ しかしながら、上記のような従来のデータ統合化方法に
よると、ソーナーの主極ビーム内に同一音源に関する複
数のイベントを検知した場合には統合化が実現できるが
、主極ビームと副極ビームのように整相方位の異なるビ
ームで同一の音源に関するイベントを検知した場合には
、別の方向から到来した信号と判断し、統合化できない
という問題点があった。

本発明は、これらの問題点を解決するため、副極から入
力されたイベントを主極方位に写像して統合化を実現で
きるデータ統合化方法を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るデータ統合化方法は、主極及び副極を含
む複数の整相ビームを有する配列センサへの入力信号か
ら抽出された複数の特徴情報の統合を行うデータ統合化
方法において、前記配列センサの複数の整相ビームより
それぞれ得られた信号から各特徴情報を抽出し、該抽出
された各特徴情報を比較照合して類似する特徴情報を検
出し、該類似する特徴情報の得られた方位を、前記配列
センサの指向特性に基づく主極及び副極間の方位差分だ
け主極側へ方位変換し、該方位変換後の方位データに基
づき前記各特徴情報を比較し、複数の特徴情報を統合す
るものである。

［作用］ この発明においては、主極及び副極を含む複数の整相ビ
ームを有する配列センサへの入力信号から抽出された複
数の特徴情報の統合を行うデータ統合化方法において、
特徴抽出情報処理により前記配列センサの複数の整相ビ
ームよりそれぞれ得られた信号から各特徴情報を抽出し
、比較照合情報処理により前記抽出された各特徴情報を
比較照合して類似する特徴情報を検出し、主極検出及び
方位変換情報処理により主極の方位を検出し、また前記
類似する特徴情報の得られた方位を、前記配列センサの
指向特性に基づく主極及び副極間の方位差分だけ主極側
へ方位変換し、データ統合化情報処理により前記方位変
換後の方位データに基づき前記各特徴情報を比較し、複
数の特徴情報を統合する。

［実施例コ 第１図は本発明に係るデータ統合化方法の概念を説明す
る図である。同図は横軸を方位、縦軸を感度とする、主
極及び副極を含む複数の整相ビームの指向特性を示して
いる。

第１図によりまず、本発明の詳細な説明する。

第１図の主極ビームの方位θ。に整相したビームの第１
副極方位をθ　、第２副極方位をθ２とす■ る。

いま、整相方位θ　とθ　の２つのビームに特ロー 徴の類似した信号が検知されたとすると、これらは同一
音源の主極と第１副極からの入力である場合が考えられ
る。主極と第１副極の方位差Δθ１が既知であれば、次
の（２）式 ％式％（２） を用い第１副極の方位θ１を主極の方位θ。−θ１　に
写像することにより、従来のデータ統合化方法をそのま
ま利用して、統合化が実現できる。

第ｎ副極まで考慮した場合には次の（３）式０式％（３
） を用いて第ｉ副極の方位θ１を主極の方位θ。−θ１　
にそれぞれ写像する。

ここで主極と副極間の方位差Δθ　は、例えば音響信号
等を受波するためアレイ状に配列されたセンサ素子の配
列と音響周波数によって決まる量であるから、音源の周
波数情報を統合化する上で重要なパラメータとなる。

例えば、複数のセンサを直線状に等間隔で配列した配列
センサ（アレイセンサともいう）を使用し、各センサか
ら得られる信号に対して、副極ビームの抑圧等のビーム
成形を目的とする、窓関数（方形窓、２乗余弦窓等）に
より重みづけ信号処理を行わない（シェーディングなし
ともいう）場合、この配列センサの指向特性Ｄ（θ）は
次の（４）式で与えられる。

Ｄ（θ）　−５ｉｎ　ｘ　／　ｘ　　　　　　　　−（
４）ここでＸは次の（５）式となる。

Ｘ−Ｎ−に−ｄ・　（ｓ１ｎθ−５ｉｎ　θｏ）／２・
・・（５） ここで、Ｎはセンサ素子の数、ｄはセンサ素子の間隔、
ｋは信号伝播媒質の波数、θ。は整相方位を表す。この
とき前記方位差Δθ１は（４）式をθで微分し、極大点
の方位θを求め、この値からθ。を引いた値で与えられ
る。

第２図は本発明に係るデータ統合化装置のブロック図で
ある。図において、１は主極ビーム及び副極ビームによ
り検知されたイベント情報を逐次人力する入力端子、２
は各イベントの周波数やその変動特性を抽出する特徴抽
出部、３は複数の各イベントから抽出した特徴を比較し
、類似した特徴を検出する比較照合部、４は特徴の類似
したイベントの集合から主極を抽出する主極抽出部、５
は副極から主極へ方位変換を行う方位変換部、６はデー
タの統合化を行うデータ統合化処理部、７は統合化され
たデータを表示する表示部、１０は上記１〜７の機器を
含むデータ統合化装置である。

第２図の動作を説明する。第１図で説明したように、主
極ビームと副極ビームのように整相方位の異なるビーム
でそれぞれ検知されたイベント情報は、入力端子１を介
して逐次データ統合化装置ｌＯに入力される。ここで入
力されるイベント情報としては、イベントの方位、周波
数のほかにイベントの信頼性を表す信頼度が含まれる。

この信頼度は、音響受信信号のＳＮ比や移動する音源の
トラッキングの精度から求まる量であり、主極抽出部４
で主極を抽出する際に用いられる。入力端子１から入力
されたイベント情報は、特徴抽出部２へ送られ、平均周
波数や周波数・変化率等のパラメータを抽出する。この
抽出されたパラメータは比較照合部３へ送られる。比較
照合部３では、特徴抽出部２で抽出された各イベントの
パラメータを照合し、類似した特徴を持つイベント同士
に同一のフラグを割付け、主極抽出部４へ転送する。主
極抽出部４は同一のフラグを割付られたイベントの中か
ら、信頼度が最大であるイベントを抽出し、このイベン
トの方位を主極方位とする。次に、方位変換部５におい
て主極以外のイベントを（３）式により主極側へ方位変
換して写像を行い、その方位変換結果をデータ統合化処
理部６へ転送する。

データ統合化処理部６は前記方位変換後の方位データに
基づき、従来の方法により複数のイベント間のデータの
統合化を行ない、最終的に統合化されたデータを表示部
７により表示する。

また上記実施例においては、配列センサにより検知する
信号源を音響信号とした例を示したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えばスロットアレイアンテ
ナによりマイクロ波の電磁信号を検知するレーダ受信信
号に本発明の方法を適用することも可能である。従って
信号源から伝播される伝播エネルギーを検出できる配列
センサがあれば、どのような信号源であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、類似した特徴を持
つ複数のイベントに対して、副極からの入力である可能
性を考慮して、予想される主極方位に方位変換をした写
像を行った後、データ統合化を行うため、従来の方式で
は実現できなかった主極と副極によるデータ統合化が実
現可能となり、従来よりも正確な信号源データが表示で
きるので、情報処理性能の向上の効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るデータ統合化方法の概念を説明す
る図、第２図は本発明に係るデータ統合化装置のブロッ
ク図である。 図において、１は入力端子、２は特徴抽出部、３は比較
照合部、４は主極抽出部、５は方位変換部、６はデータ
統合化処理部、７は表示部、１０はデータ統合化装置で
ある。 １：入力端子 蹄明Ｉでイ壓ろデータ豪辷含化方示の木槌会５３見開ｌ
ろ口笛１図 オづ上期（；ツ釆ろテータ、ｆ九冷ミし表１１のブロッ
ク口第２図 １゜ ２゜ ３゜ ４゜ ５゜ 手続補正書 （自発） 事件の表示 特願平１−１４２９６７号 発明の名称 データ統合化方法 補正をする者 事件との関係 住所 名称 代 理 人 住 所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主極及び副極を含む複数の整相ビームを有する配列セン
   サへの入力信号から抽出された複数の特徴情報の統合を
   行うデータ統合化方法において、前記配列センサの複数
   の整相ビームよりそれぞれ得られた信号から各特徴情報
   を抽出し、該抽出された各特徴情報を比較照合して類似
   する特徴情報を検出し、該類似する特徴情報の得られた
   方位を、前記配列センサの指向特性に基づく主極及び副
   極間の方位差分だけ主極側へ方位変換し、該方位変換後
   の方位データに基づき前記各特徴情報を比較し、複数の
   特徴情報を統合することを特徴とするデータ統合化方法
   。