JPH10206525A

JPH10206525A - 目標検出装置

Info

Publication number: JPH10206525A
Application number: JP9011610A
Authority: JP
Inventors: Ryusuke Imai; 隆介今井; Yasuhiro Hashimoto; 康広橋本; Ken Kikuchi; 研菊池; Jun Sasaki; 潤佐々木; Masaji Fujii; 正司藤井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: JP3577865B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分散値計算処理上での処理負荷が低減化され
た状態として、受信信号列中から目標信号を検出するこ
と。【解決手段】目標捜索領域各々に対応して分散計算領
域が、２以上の他分散計算領域各々と一部重複して設定
される際に、その分散計算領域各々を他分散計算領域と
重複する部分と重複しない部分とに分割する区間分割器
21と、各々の部分毎に含まれる受信信号振幅値の総和、
２乗和各々を計算する計算器22，23と、計算された各部
分の総和および２乗和から所望の分散計算領域に含まれ
る受信信号振幅値の分散値を算出する計算器24とが少な
くとも具備されているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、時間的、または周
波数的に振幅値が変動している受信信号系列から目標を
検出するための目標検出装置に係り、特に受信信号系列
を構成しているデータが多量であっても、目標を検出す
る上で必要とされている分散値がその計算処理上での処
理量少なくして求められつつ、受信信号系列から目標が
検出されるようにした目標検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】これまでに、ソーナー、レーダー等、一
定の領域に音波、または電波を送信した場合に、その送
信に対する応答としての反射音波、または反射電波を時
系列受信信号列として得た上、この受信信号列中から、
目標とする物体（以下、目標と称す）からの反射信号
（以下、目標信号と称す）を検出する目標検出装置が知
られている。受信信号列一般は、目標信号を初めとし
て、非目標信号（海面や海底からの反射信号、海中散乱
体等からの反射信号など、目標以外からの反射信号一般
として定義）や雑音から構成されているが、これまでに
も、目標信号を非目標信号や雑音から効果的に弁別した
上、その目標信号の検出性能をより向上させる方法が研
究されているのが実情である。例えば、モラード―バー
ケット著による“シグナル―デティクションアンド
エスティメーション頁１１５〜１７４”（Mourad-Bar
ket；SIGNAL-Detection & Estimation pp115〜174）に
記載されたものが知られている。即ち、尤度比（likeli
hood ratio）を用いた信号検出法が知られているわけで
あるが、その原理は以下のようである。

【０００３】即ち、その信号検出法は統計的検定法の１
つであり、仮説Ｈ₀ ：母集団分布の確率密度関数はｆ₀
(ｘ)である、を対立仮説Ｈ₁ ：母集団分布の確率密度関
数はｆ₁ (ｘ)である、に対して検定する方式であり、そ
の手順は観測値ｘ₁，ｘ₂，…を独立に１つずつ取り、観
測値を取る度に、次の３通りの決定のうち、何れか１通
りの決定を行うというものである。具体的には、ｍ番目
の観測値（ｍ=１,２,…）に対し、以下の数式１で定義
されている尤度比Λ(x)が求められる。

【０００４】

【数１】

【０００５】条件１：もしも、Λ(x)が以下の数式２を
満たすならば、(ｍ+１)番目の観測を行う。

【０００６】

【数２】

【０００７】条件２：もしも、Λ(x)が以下の数式３を
満たすならば、観測値を取るのを止めＨ₀ を採択する。

【０００８】

【数３】

【０００９】条件３：もしも、Λ(x)が以下の数式４を
満たすならば、観測を止めＨ₁ を採択する。

【００１０】

【数４】

【００１１】但し、それら数式２〜４中における閾値η
₁ ，η₀ は第１種の誤り（Ｈ₀ が正しいのにＨ₀ を棄却
する）、第２種の誤り（Ｈ₁ が正しいのにＨ₁ を棄却す
る）の確率がそれぞれα、βになるように選ばれる。尤
も、α、βが小さい値であれば、閾値η₁ ，η₀ はそれ
ぞれ近似的に以下の数式５として表現され得る。

【００１２】

【数５】

【００１３】さて、以上の信号検出法を目標信号の検出
に適用する場合、ｆ₀(x)：目標信号を含まない受信信号列の分布が従うべ
き確率密度関数ｆ₁(x)：目標信号を含む受信信号列の分布が従うべき確
率密度関数観測値：複数の受信信号列中の同一時刻（あるいは位
置）における振幅値ｘ₁,ｘ₂,… として設定した上、以下の判定を行う。

【００１４】即ち、上記条件１を満たすならば、(ｍ+
１)番目の受信信号列の観測を行い、また、もしも、上
記条件２を満たすならば、振幅値ｘ₁,ｘ₂,…の示す時刻
（あるいは位置）に目標が存在しないと判定し、更に、
上記条件３を満たすならば、振幅値ｘ₁,ｘ₂,…の示す時
刻（あるいは位置）に目標が存在すると判定する。

【００１５】以下、ソーナー、レーダー等、送受波器が
受信する受信信号の狭帯域フィルタ出力がレイリー分布
に従う場合を例に採り、数式１で定義されている尤度比
Λ(x)の具体的な設定方法を説明すれば、先ずレイリー
分布は以下の数式６で表現される。

【００１６】

【数６】

【００１７】ところで、そのレイリー分布に従う受信信
号列に対し、振幅値Ａの正弦波信号が重畳された場合、
出力ｘは以下の数式７として示すライス分布に従うこと
が知られている。

【００１８】

【数７】

【００１９】従って、目標信号を含まない受信信号列の
分布が従うべき確率密度関数としてレイリー分布を、ま
た、目標信号を含む受信信号列の分布が従うべき確率密
度関数としてライス分布を代入することにより、尤度比
Λ(x)は以下の数式８として具体的に定義され得るもの
である。

【００２０】

【数８】

【００２１】その数式８より、尤度比Λ(x)の値は３つ
のパラメータ、即ち、振幅値ｘ、分散値σ² 、および受
信信号列に重畳される信号振幅値Ａから決定される。こ
のうち、信号振幅値Ａは、重畳される信号のＳＮ比から
求まる定数である。従って、受信信号が数式６として示
すレイリー分布に従う場合、受信信号列中の任意の領域
内の受信信号振幅値ｘおよびその周辺区間に含まれる受
信信号振幅値の分散値σ² から尤度比Λ(x)が求まり、
数式５により予め定められた閾値η₁ ，η₀ との比較に
より、その領域に目標信号が存在するか否かの判定が可
能となる。以下、検出対象としての受信信号振幅値が含
まれている領域を目標捜索領域、分散値計算対象として
の受信信号振幅値が含まれている領域を分散計算領域と
記す。なお、分散値σ² は、該当分散計算領域に含まれ
ている各振幅値から、以下の数式９により計算される。

【００２２】

【数９】

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、受信信号列
に対し目標捜索領域とこれに対応する分散計算領域が設
定されるに際しては、図１に示すように、受信信号列中
の任意位置に目標捜索領域とその周辺に分散計算領域が
それぞれ設定される。当然のことながら、受信信号列中
での目標信号の位置は未知であるので、目標信号を検出
するためには、図１に示すように、目標捜索領域は連続
的に複数設定された上、受信信号の全区間がカバーされ
る必要がある。その際、分散計算領域はまた、対として
の目標捜索領域を内部に含むようにして設定されるた
め、複数の分散計算領域が重複している区間が生じるも
のとなっている。これまでにあっては、そのような重複
区間でも、区間重複に係わっている分散計算領域各々で
は、独立に受信信号振幅値の平均値および２乗平均値が
計算されていたことから、分散値計算処理上での処理負
荷の増大は否めないものとなっている。

【００２４】本発明の目的は、分散値計算処理上での処
理負荷が低減化された状態として、受信信号列中から目
標信号を検出し得る目標検出装置を供するにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、既存の目標
検出装置に対し、目標捜索領域各々に対応して分散計算
領域が、２以上の他分散計算領域各々と少なくとも一部
重複して設定される場合に、分散計算領域各々を他分散
計算領域と重複する部分と重複しない部分とに分割する
手段と、各々の部分毎に含まれる受信信号振幅値の総和
および２乗和を計算する手段と、計算された各部分の総
和および２乗和から所望の分散計算領域に含まれる受信
信号振幅値の分散値を算出する手段とを具備せしめるこ
とで達成される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図２か
ら図１９により説明する。先ず本発明による目標検出装
置における要部構成について説明すれば、図２にその要
部構成を示す。図示のように、区間分割器２１、総和計
算器２２、２乗和計算器２３および分散計算器２４とし
て構成されたものとなっている。以下、本発明に直接係
わる分散計算方法を説明する。図３に時間（あるいは音
波、または電波の単位時間当りの伝搬距離を乗じること
により求まる距離）方向に変動する一例での受信信号列
を示すが、その受信信号列に対する分散計算領域各々の
シフト設定態様を説明すれば、分散計算領域は、図の左
側から領域Ｓ₁ →領域Ｓ₂ →領域Ｓ₃ →… … …とい
った順に順次シフト設定されるものとなっている。それ
ら領域Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ ，…各々にＮ個の受信信号が含
まれているとして、受信信号がＡ（＝Ｎ／Ｒ、Ｒ：自然
数）個づつずれた状態として領域Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ ，…
各々が順次シフト設定されているものである。

【００２７】さて、以下で説明されている数式や表、図
に散見されているαはＲに同一として説明を続行すれ
ば、区間分割器２１では、図４に示すように、受信信号
列はＡ個の受信信号を含む区間Ａi (i＝1，2…)毎に分
割された上、区間Ａi 各々に含まれている振幅値は総和
計算器２２、２乗和計算器２３各々で所定に処理される
ものとなっている。総和計算器２２では、図５に示すよ
うに、区間分割器２１からの区間Ａi 各々に含まれる振
幅値はその総和Σｘ_Ai が区間Ａi 毎に計算された上、
順次累積加算されるものとなっている。i ＝Ｒに達した
時点で、それまでの累積加算結果(＝Σｘ_A1 ＋,…,＋Σ
ｘ_AR)は、領域Ｓ₁ に含まれる受信信号振幅値の総和Σ
ｘ₁ として分散計算器２４に与えられているものであ
る。また、i≧(Ｒ+1)では、図４に示すように、領域Ｓ₁
を領域Ｓ₂ にシフトする処理を行う。例えばi ＝(Ｒ+
1)である場合には、i ＝Ｒにおける累積加算結果Σｘ₁
と区間A(_R+1)に含まれる受信信号振幅値の総和Σｘ
_A(R+1)、更には、遅延回路からのＲ回前の総和結果(＝
Σｘ_A1 )を以下の数式１０に代入することで、領域Ｓ₂
に含まれる受信信号振幅値の総和Σｘ₂ が計算されてい
るものである。一般に領域Ｓjが領域Ｓ_(j+1)にシフトさ
れる度に、同様な処理が行われることで、計算処理上で
の処理負荷の低減化が図られているものである。

【００２８】

【数１０】

【００２９】一方、２乗和計算器２３では、図６に示す
ように、区間分割器２１からの区間Ａi 各々に含まれる
振幅値はその２乗和Σｘ_Ai ² が区間Ａi 毎に計算された
上、順次累積加算されるものとなっている。i ＝Ｒに達
した時点で、それまでの累積加算結果(＝Σｘ_A1 ² ＋,
…,＋Σｘ_AR ²)は、領域Ｓ₁ に含まれる受信信号振幅値
の２乗和Σｘ₁ ² として分散計算器２４に与えられてい
るものである。また、i≧(Ｒ+1)では、領域Ｓ₁ を領域
Ｓ₂ にシフトする処理を行う。例えばi ＝(Ｒ+1)である
場合には、i ＝Ｒにおける累積加算結果Σｘ₁ ² と区間A
_(R+1)に含まれる受信信号振幅値の２乗和Σｘ_A(R+1) ²、
更には、遅延回路からのＲ回前の２乗和Σｘ_A1 ² を以下
の数式１１に代入することで、領域Ｓ₂ に含まれる受信
信号振幅値の２乗和Σｘ₂ ²が計算されているものであ
る。一般に領域Ｓ_jが領域Ｓ_(j+1)にシフトされる度に、
同様な処理が行われることで、総和計算器２２と同様、
計算処理上での処理負荷の低減化が図られているもので
ある。

【００３０】

【数１１】

【００３１】ここで、更に、図７に示すように、受信信
号列が２次元に分布し、受信信号列が時間（あるいは音
波、または電波の単位時間当りの伝搬時間を乗じること
により求まる距離）方向および方位方向に変動する場合
（１方位の受信信号波形を太線枠内に併せて示す）での
計算方法を説明する。この場合での装置の要部構成は、
図２に示すものと同一である。ただ、総和計算器２２、
２乗和計算器２３各々の回路構成が図５、図６に示すも
のとは異なっており、この場合での総和計算器２２、２
乗和計算器２３各々の回路構成を図８、図９に示す。ま
た、図７に示す受信信号列に対する分散計算領域のシフ
ト設定態様を図１０に示すが、これによる場合、分散計
算領域は領域Ｓ₁₁から方位方向に、領域Ｓ₁₂、領域Ｓ₁₃
の順にシフトされる。領域Ｓ_1Eまでシフトされたなら
ば、次は、時間方向に領域Ｓ₁₁は領域Ｓ₂₁にシフトされ
た後、領域Ｓ₂₂、… … …領域Ｓ_2E、領域Ｓ₃₁、…
……領域Ｓ_3Eの順にシフトが繰り返されるようにして、
受信信号全領域がカバーされるものとなっている。換言
すれば、受信信号列全体は方位方向にＸ個、時間方向に
Ｙ個の受信信号から構成されているとして、分散計算領
域各々は方位方向にＮ個、時間方向にＭ個の受信信号を
含みつつ、方位方向にはＡ個の受信信号づつずれた状態
として、また、時間方向にはＢ個の受信信号づつずれた
状態として順次シフトされているものである。ここで、
Ｒ（Ｒ：自然数）＝Ｎ／Ａであるとして、図８，図９各
々での回路構成とその動作を説明すれば以下のようであ
る。

【００３２】即ち、図８，図９各々において、０≦i ≦
(X/A)の場合は、分散計算領域は方位方向にシフトされ
る処理であり、従って、図３に示す受信信号列に対する
計算方法とほぼ同様である。区間分割器２１では、図１
１に示すように、受信信号列のうち、Ｘ(方位方向)×Ｍ
(時間方向)個の領域を、Ａ(方位方向)×Ｍ(時間方向)個
の区間Ａ_1i(i =1,2,…,X/A)毎に分割した上、区間Ａ_1i
各々に含まれる振幅値は総和計算器２２、２乗和計算器
２３各々で所定に処理されるものとなっている。このう
ち、総和計算器２２では、区間分割器２１からの区間Ａ
_1i各々に含まれる受信信号振幅値はその総和Σｘ_A1iが
計算された上、順次累積加算されており、i =Ｒに達し
た時点で、それまでの累積加算結果(＝Σｘ_A11＋,…,＋
Σｘ_A1R)が領域Ｓ₁₁内に含まれる受信信号振幅値の総和
Σｘ₁₁として分散計算器２４に与えられるものとなって
いる。また、Ｒ+１≦i ≦(X/A)では、上記処理に加え
て、分散計算領域はＳ_1jからＳ_1(j+1)にシフトされる処
理が行われる。例えば、i =(Ｒ+1)の場合、i =Ｒにおけ
る加算結果(＝Σｘ_A11＋,…,＋Σｘ_A1R≡Σｘ₁₁)と区間
Ａ₁(_R+1)に含まれる受信信号振幅値の総和Σ
ｘ_A1(R+1)、更には、遅延回路からのＲ回前の計算結果
(＝Σｘ_A11)が以下の数式１２に代入されることによっ
て、領域Ｓ₁₂内に含まれる受信信号振幅値の総和Σｘ₁₂
が計算されているものである。

【００３３】

【数１２】

【００３４】一方、２乗和計算器２３では、区間分割器
２１からの区間Ａ_1i(i=1,2,…,X/A)に含まれる受信信号
振幅値はその２乗和Σｘ_A1i ²が計算された上、順次累積
加算されており、i =Ｒに達した時点で、それまでの累
積加算結果(＝Σｘ_A1i ²＋,…,＋Σｘ_A1R ²)が領域Ｓ₁₁内
に含まれる受信信号振幅値の２乗和Σｘ₁₁ ²として分散
計算器２４に与えられているものである。また、Ｒ+１
≦i ≦(X/A)では、分散計算領域はＳ_1jからＳ_1(j+1)に
シフトされる処理が行われる。例えば、i =(Ｒ+1)の場
合、i =Ｒにおける加算結果(＝Σｘ_A1i ²＋,…,＋Σｘ
_A1R ²≡Σｘ₁₁ ²)と区間Ａ_1(R+1)に含まれる受信信号振幅
値の２乗和Σｘ_A1(R+1) ²、更には、遅延回路からのＲ回
前の計算結果(＝Σｘ_A11 ²)が以下の数式１３に代入され
ることによって、領域Ｓ₁₂内に含まれる受信信号振幅値
の２乗和Σｘ₁₂ ²が計算されているものである。

【００３５】

【数１３】

【００３６】分散計算器２４ではまた、総和計算器２
２、２乗和計算器２３各々からの分散計算領域Ｓ_1jに含
まれる総和Σｘ_1jおよび２乗和Σｘ_1j ²にもとづき、以
下の数式１４により分散計算領域分散値Ｓ_1jの分散値σ
_1j ²が計算されているものである。

【００３７】

【数１４】

【００３８】また、i ≧(X/A)+1では、図１２に示すよ
うに、区間Ａ_K1が区間Ａ_(K+1)1にシフトされる処理が行
われる。例えば、i ＝(X/A)+１の場合、区間分割器２１
では、Ａ₁₁をＡ₂₁にシフトすることによって、新たに設
定区間に含まれる区間（図１２におけるＡ_21n）、およ
び設定区間から外れる区間（図１２におけるＡ_21o）に
含まれる受信信号振幅値が総和計算器２２、２乗和計算
器２３各々に与えられるものとなっている。このうち、
総和計算器２２では、区間分割器２１からの区間Ａ
2_1n，Ａ_21o各々に含まれる受信信号振幅値の総和Σｘ
_A21n，Σｘ_A21oが計算された上、更に、遅延回路からの
(X/A)回前の計算結果(＝Σｘ_A11)が以下の数式１５に代
入されることによって、区間Ａ₂₁に含まれる受信信号振
幅値の総和Σｘ_A21が計算されたものとなっている。

【００３９】

【数１５】

【００４０】更に、(X/A)+１≦i ≦(X/A)+Ｒ-１の場合
は、上記手順にもとづき区間Ａ_2i(i=1,2,…,Ｒ-１)に含
まれる受信信号振幅値の総和Σｘ_A2iが計算された上、
順次累積加算する処理が行われる。更にまた、i ＝(X/
A)+Ｒでは、上記処理に加えて加算結果(=Σｘ_A21＋,…,
＋Σｘ_A2R)が領域Ｓ₂₁内に含まれる受信信号振幅値の総
和Σｘ₂₁として分散計算器２４に与えられる。

【００４１】(X/A)+Ｒ+１≦i ≦２(X/A)の場合にはま
た、上記処理に加えて分散計算領域をＳ_2jからＳ_2(j+1)
にシフトする処理が行われる。例えば、i ＝(X/A)+Ｒ+
１の場合、i =Ｒにおける加算結果(＝Σｘ_A21＋,…,＋
Σｘ_A2R≡Σｘ₂₁)と区間Ａ_2(R+1)に含まれる受信信号振
幅値の総和Σｘ_A2(R+１₎、更には、遅延回路からのＲ回
前の計算結果(＝Σｘ_A21)に対して演算を行い、領域Ｓ
₂₂内に含まれる受信信号振幅値の総和Σｘ₂₂を計算す
る。

【００４２】２乗和計算器２２では、区間分割器２１か
らの区間Ａ_21n，Ａ_21o各々に含まれる受信信号振幅値の
２乗和Σｘ_A21n ²，Σｘ_A21o ²を計算した上、更に、遅延
回路からの(X/A)回前の計算結果(＝Σｘ_A11 ²)を以下の
数式１６に代入することによって、区間Ａ₂₁に含まれる
受信信号振幅値の２乗和Σｘ_A21 ²を計算する。

【００４３】

【数１６】

【００４４】(X/A)+１≦i ≦(X/A)+Ｒ-１の場合は、上
記手順にもとづき区間Ａ_2i(i=1,2,…,Ｒ-１)に含まれる
受信信号振幅値２乗和Σｘ_A2i ²(i=1,2,…,Ｒ-１) を計
算し、順次加算する処理を行う。i ＝(X/A)+Ｒでは、上
記処理に加えて加算結果(＝Σｘ_A21 ²＋,…,＋Σｘ_A2R ²)
を領域Ｓ₂₁内に含まれる受信信号振幅値の２乗和Σｘ₂₁
²として分散計算器２４へ出力する。

【００４５】(X/A)+Ｒ+１≦i ≦２(X/A)の場合は、上記
処理に加えて分散計算領域をＳ_2jからＳ_2(j+1)にシフト
する処理を行う。例えば、i ＝(X/A)+Ｒ+１の場合、i =
Ｒにおける加算結果(＝Σｘ_A21 ²＋,…,＋Σｘ_A2R ²≡Σ
ｘ₂₁ ²)と区間Ａ_2(R+1)に含まれる受信信号振幅値の総和
Σｘ_A2(R+1) ²、更には、遅延回路からのＲ回前の計算結
果(＝Σｘ_A21 ²)に対して演算を行い、領域Ｓ₂₂に含まれ
る受信信号振幅値の総和Σｘ₂₂ ²を計算する。

【００４６】分散計算器２４では、総和計算器２２、２
乗和計算器２３各々からの分散計算領域Ｓ_2jに含まれる
総和Σｘ_2j、２乗和Σｘ_2j ²にもとづき、分散計算領域
Ｓ_2jでの分散値σ_2j ²が計算されているものである。

【００４７】i ≧２(X/A)の場合における区間分割器２
１、総和計算器２２、２乗和計算器２３、分散計算器２
４各々での処理については以下の表１として示し、その
説明は省略する。

【００４８】

【表１】

【００４９】ここで、本発明を尤度比による検出法に適
用した場合に例を採り説明すれば、図１３にその検出法
に係る目標検出装置の一例での概要構成を示す。これに
よる場合、目標検出装置１３０自体は船舶に搭載された
状態で、水中に存在する目標を検出すべく機能したもの
となっている。即ち、送信装置１３１で周期的に生成さ
れている送信信号に同期して、送受波装置１３２から
は、超音波が送信される一方、送信超音波に対する反射
超音波はその送受波装置１３２で受信された後、電気信
号に変換された状態として受信装置１３３で所定に前処
理されるものとなっている。受信装置１３３では、送受
波装置１３２からの受信信号が電力増幅・ディジタル変
換された上、複数方位対応の音響ビームとして形成され
ているが、これら音響ビーム各々が信号処理装置１３４
で所定に信号処理されているものである。信号処理装置
１３４での信号処理結果は表示装置１３５上に可視画像
として表示されることによって、その表示より複数方位
の何れに目標が存在しているかや、その目標の位置がほ
ぼ知れるように構成されているものである。

【００５０】以上のように、信号処理装置１３４は、図
２に示す区間分割器２１、総和計算器２２、２乗和計算
器２３および分散計算器２４を含むものとして、本発明
に直接係るものとされるが、ここで、図１３に示す各種
構成要素のうち、受信装置１３３、信号処理装置１３
４、表示装置１３５各々についてより詳細に説明すれば
以下のようである。先ず受信装置１３３であるが、受信
装置１３３では、送受波装置１３２からの受信信号は電
力増幅された後、図１４（ａ）に示すように、サンプリ
ング周期ｔs でサンプリングされた上、図１４（ｂ）に
示すように、多値ディジタル変換されるものとなってい
る。更に、ディジタル変換された受信信号に対しては、
整相処理が行われることによって、図１５に示すよう
に、一定の方位範囲内に一定数のビームが放射状に形成
されるものとなっている。図１６にはまた、送信信号波
形に対する、図１５に示す方位方向対応受信信号波形各
々との関係を、縦軸を受信信号の振幅値、横軸を時間
（あるいは音波の単位時間当りの伝搬距離を乗じること
により求まる距離）として示す。図１６に示す方位方向
対応受信信号波形を方位方向および時間方向の２次元に
配列したものが、図７に２次元的に示されているわけで
ある。以下、ｍ番目の送信信号に対する方位方向対応受
信信号をＳ_m(ｎ,ｔ)として表す。但し、ｎは方位を、ｔ
は時間をそれぞれ表す。このようにして得られる受信信
号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)は、信号処理装置１３４で所定に処理さ
れているものである。

【００５１】さて、その信号処理装置１３４では、受信
装置１３３からの受信信号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)に対しては、受
信信号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)を表示装置１３５上に各種態様で可
視表示させるための処理の他、受信信号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)中
における目標の位置を特定するための処理が行われてい
るが、図１７に信号処理装置１３４の一例での概要構成
を示す。図示のように、信号処理装置１３４は、映像信
号処理器１７１、領域設定器１７２、分散算出器１７
３、尤度比算出器１７４、尤度比乗算器１７５および判
定器１７６から構成されているが、このうち、分散算出
器１７３は本発明は直接に係わるものとされる。

【００５２】その信号処理装置１３４での動作である
が、受信装置１３３からの受信信号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)は、映
像信号処理器１７１で表示態様対応の映像信号に所定に
変換処理された上、表示装置１３５上に可視表示される
ものとなっている。一方、これに並行して、領域設定器
１７２では、受信信号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)に対し、図１８に示
すように、時間および方位方向に一定幅をもつ目標捜索
領域とこれに対応する分散計算領域が所定にシフト更新
設定されるものとなっている。目標捜索領域が設定され
るに際しては、Ｓ_m(ｎ,ｔ)の全領域がカバーされるべ
く、時間および方位方向各々に順次シフト設定される毎
に、その目標捜索領域に含まれる受信信号振幅値は尤度
比算出器１７４に、また、分散計算領域の位置とその分
散計算領域に含まれる受信信号振幅値は分散算出器１７
３に与えられているものである。その分散算出器１７３
は図２に示すものとして構成されているが、分散算出器
１７３では、領域設定器１７２からの分散計算領域位置
とその領域内振幅値にもとづき、分散値σ² が計算され
た上、尤度比算出器１７４で所定に処理されているもの
である。尤度比算出器１７４ではまた、領域設定器１７
３からの時間ｔ、方位ｎにおける目標捜索領域上の振幅
値ｘと分散値σ² とが数式８に代入されることで、その
時間ｔ、方位ｎにおける尤度比Λ_mが算出された上、尤
度比乗算器１７５に与えられているが、その尤度比乗算
器１７５での処理、更には、それに引き続く判定器１７
６での処理は以下のようである。なお、以下の説明で
は、時間ｔ、方位ｎにおける振幅値ｘ、分散値σ² 、尤
度比Λ_mそれぞれを表現する上で、便宜上、サフィック
ス「_(nt)」が、また、受信信号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)（ｍ＝１,
２,…）上での同一位置を表現する上で、便宜上、サフ
ィックス「_(NT)」が用いられている。

【００５３】即ち、尤度比乗算器１７５では、受信信号
列Ｓ_m(ｎ,ｔ)上、同一位置における尤度比Λ
₁(ｘ_(NT))、Λ₂(ｘ_(NT))、…、Λ_m(ｘ_(NT))が累積さ
れ、累積尤度比Λ(ｘ_(NT),ｍ)が算出されるものとなっ
ている。また、尤度比乗算器１７５には、(ｍ-１)番目
までの各位置(ｎ,ｔ)における累積尤度比Λ(ｘ_(nt),ｍ-
１)が保持されており、尤度比算出器１７４から新たに
ｍ番目の受信信号における尤度比Λ_m(ｘ_(nt))が入力さ
れると、位置(ｎ,ｔ)が一致するΛ(ｘ_(nt),ｍ-１)が取
り出されΛ_m(ｘ_(nt))と乗算されることで、新たな累積
尤度比Λ(ｘ_(nt),ｍ)が算出されるものとなっている。
算出された累積尤度比Λ(ｘ_(nt),ｍ)は判定器１７６に
与えられているとともに、尤度比乗算器１７５にそれま
で保持されていた(ｍ-１)番目までの累積尤度比Λ(ｘ
_(nt),ｍ-１)と置換されているものである。尤も、最初
の受信信号列、即ち、ｍ＝１の場合は、累積尤度比Λ
(ｘ_(nt),ｍ-１)は存在しないので、Λ(ｘ_(nt),１)はそ
のまま保持される。なお、計算上での簡易化を図るべ
く、尤度比の対数をとった対数尤度比(log likelihood
ratio)を用いた目標信号検出法が知られているが、本方
法においても、数式８の対数をとることで、対数尤度比
を用いた目標信号検出が可能であることは勿論である。

【００５４】引き続き、判定器１７６での処理について
説明すれば、判定器１７６では、尤度比乗算器１７５か
らの累積尤度比Λ(ｘ_(nt),ｍ)に対して、数式５により
定めた閾値η₀ 、η₁ との比較が行われた上、目標の存
否が判定されるものとなっている。即ち、Λ(ｘ_(nt),
ｍ)≧η₁ ならば、位置(ｎ,ｔ)に目標が存在すると判定
され、また、Λ(ｘ_(nt),ｍ)≦η₀ ならば、位置(ｎ,ｔ)
に目標が存在しないと判定され、更に、η₀ ＜Λ(ｘ
_(nt),ｍ)＜η₁ ならば、目標の存否は判定不可、換言す
れば、何等の判定も行われないものとなっている。この
判定により、もしも、目標が存在すると判定された場合
には、その存在位置(ｎ,ｔ)は表示されるべく、表示装
置１３５に転送されているものである。

【００５５】表示装置１３５ではまた、受信装置１３３
からの受信信号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)が可視画像として表示され
ているが、もしも、判定器１７６から目標の存在位置
(ｎ,ｔ)が転送された場合には、その存在位置(ｎ,ｔ)は
これに対応する画像上の位置にマーカー□として表示さ
れることで、その存在位置(ｎ,ｔ)が容易に知れるもの
である。図１９に受信信号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)の画像としての
表示例を示す。円周方向は方位を表しており、受信信号
列Ｓ_m(ｎ,ｔ)の方位ｎに相当する。また、半径方向は距
離を表しており、受信信号列Ｓｍ(ｎ,ｔ)の時間ｔに相
当したものとなっている。受信信号列Ｓ_m(ｎ,ｔ)はその
振幅値が輝度表示されているわけであるが、図示のよう
に、目標のが存在位置(ｎ,ｔ)がマーカー□で表示され
ることで、ユーザにより容易に目標の位置が認識可とさ
れているものである。因みに、目標が存在すると判定さ
れた位置、あるいは領域の表示方法としては、上記マー
カー□以外に、その領域での振幅値を他領域とは異なる
色を以て表示する方法や、その領域での振幅値のみを表
示させる方法等が考えられるものとなっている。

【００５６】以上のように、尤度比を用い受信信号列中
の目標の位置を特定する処理が行われるに伴い、分散計
算領域に含まれる受信信号振幅値の分散値が計算される
必要がある場合に、分散計算領域を他分散計算領域との
重複区間と非重複区間とに分割した上、各々の区間に含
まれる受信信号振幅値の総和および２乗和を計算する手
段とを有することにより、分散値が計算される際での処
理負荷の低減化が図られているものである。

【００５７】最後に、本発明に係る分散計算方法の効果
の程を具体的に考察する。例えば、図３に示すように、
時間（距離）方向に変動する受信信号列を想定した場
合、受信信号の総数をＸ個、また、１分散計算領域に含
まれる受信信号振幅値の数をＮ個、更に、分散計算領域
がシフトされることによって、シフト前の分散計算領域
から外れる領域（＝シフト後の分散計算領域に新たに加
わる領域）に含まれる受信信号振幅値の数をＡ個とすれ
ば、（(Ｘ−Ｎ)／Ａ）（但し、小数点切捨て）回のシフ
トが行われるから、結果として、（(Ｘ−Ｎ)／Ａ＋１）
（但し、小数点切捨て）個の分散計算領域が設定される
ことになる。そこで、計算対象となる受信信号振幅値の
数を、従来方式、本発明それぞれによる場合として求め
れば、従来方式：Ｎ（(Ｘ−Ｎ)／Ａ＋１）（個）、本発
明：Ｘ（個）としてそれぞれ求められるものとなってい
る。具体的な数値として、Ｘ＝75、Ｎ＝10、Ａ＝１を代
入すれば、従来方式：10×（(75-10)/１＋１）＝660
（個）、本発明：75（個）となり、実に、従来方式によ
る場合に比し、ほぼ1／8.8（≒75／660）に低減化され
ていることが判る。

【００５８】また、Ｘ＝40,000、Ｎ＝100、Ａ＝１を代
入すれば、従来方式：100×（(40000-100)/１＋１）＝
3,990,100（個）、本発明：40,000（個）となり、従来
方式による場合に比し、ほぼ1／100に低減化され、その
結果として大幅な処理負荷上での低減化が図れるものと
なっている。

【００５９】更に、図７に示すように、時間（距離）お
よび方位方向に変動する受信信号列を想定し、受信信号
の総数をＸ（方位方向）×Ｙ（距離方向）個、１分散計
算領域に含まれる受信信号振幅値の数をＮ（方位方向）
×Ｍ（距離方向）個、方位方向に分散計算領域をシフト
させた際に、シフト前の分散計算領域から外れる領域
（＝シフト後の分散計算領域に新たに加わる領域）に含
まれる受信信号振幅値の数をＡ（方位方向）×Ｍ（距離
方向）個、時間（距離）方向に分散計算領域をシフトさ
せた際に、シフト前の分散計算領域から外れる領域（＝
シフト後の分散計算領域に新たに加わる領域）に含まれ
る受信信号振幅値の数をＮ（方位方向）×Ｂ（距離方
向）個とすれば、方位方向に（(Ｘ−Ｎ)／Ａ）（但し、
小数点切捨て）回、時間方向に（(Ｙ−Ｍ)/Ｂ）（但
し、小数点切捨て）回のシフトが行われることから、結
果として（(Ｘ−Ｎ)／Ａ＋１）×（(Ｙ−Ｍ)／Ｂ＋１）
（但し、小数点切捨て）個の分散計算領域が設定される
ことになる。そこで、計算対象となる受信信号振幅値の
数を、従来方式、本発明それぞれによる場合として求め
れば、従来方式：ＮＭ（(Ｘ-Ｎ)/Ａ＋１）（(Ｙ-Ｍ)/Ｂ
＋１）（個）、本発明：ＸＭ＋２Ｘ（Ｙ−Ｍ）（個）と
なる。具体的な数値として、Ｘ＝75、Ｙ＝40,000、Ｎ＝
75、Ｍ＝100、Ａ＝Ｂ＝１を代入すれば、従来方式：10
×100×((75-10)/１＋１)×((40000-100)/１＋１)＝2,6
33,466,000(個)、本発明：75×100＋2×75×（40,000−
100）＝5,992,500（個）となり、（従来方式）/（本発
明）＝439.5の値からして、大幅な処理負荷上での低減
化が図れるものとなっている。

【００６０】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１，２に
よる場合には、分散値計算処理上での処理負荷が低減化
された状態として、受信信号列中から目標信号を検出し
得るものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、受信信号列に目標捜索領域とこれに対
応する分散計算領域が設定される際でのそれら領域の設
定態様を示す図

【図２】図２は、本発明による目標検出装置における要
部構成を示す図

【図３】図３は、１次元に分布している受信信号列に対
する分散計算領域各々のシフト設定態様を示す図

【図４】図４は、それら分散計算領域各々のシフト設定
態様をより詳細を示す図

【図５】図５は、図２における総和計算器の一例での回
路構成を示す図

【図６】図６は、図２における２乗和計算器の一例での
回路構成を示す図

【図７】図７は、２次元に分布している受信信号列を示
す図

【図８】図８は、その受信信号列に対する総和計算器の
一例での回路構成を示す図

【図９】図９は、同じくその受信信号列に対する２乗和
計算器の一例での回路構成を示す図

【図１０】図１０は、同じくその受信信号列に対する分
散計算領域のシフト設定態様を示す図

【図１１】図１１は、そのシフト設定態様（方位方向）
をより詳細を示す図

【図１２】図１２は、同じくそのシフト設定態様（時間
方向）をより詳細を示す図

【図１３】図１３は、本発明が尤度比による検出法に適
用された場合での、その検出法に係る目標検出装置の一
例での概要構成を示す図

【図１４】図１４（ａ），（ｂ）は、その装置における
受信信号に対するサンプリング処理、ディジタル変換処
理をそれぞれ説明するための図

【図１５】図１５は、同じくその装置における整相処理
による複数ビーム形成を説明するための図

【図１６】図１６は、送信信号波形に対する、方位方向
対応受信信号波形との関係を示す図

【図１７】図１７は、その方位方向対応受信信号波形に
対する表示・目標検出処理上での概要構成例を示す図

【図１８】図１８は、図１３に示す目標検出装置におけ
る目標捜索領域とこれに対応する分散計算領域の設定態
様を示す図

【図１９】図１９は、送信信号波形に対する、方位方向
対応受信信号波形が画像として表示される際でのその表
示例を示す図

【符号の説明】

２１…区間分割器、２２…総和計算器、２３…２乗和計
算器、２４…分散計算器、１３０…目標検出装置、１３
１…送信装置、１３２…送受波装置、１３３…受信装
置、１３４…信号処理装置、１３５…表示装置、１７１
…映像信号処理器、１７２…領域設定器、１７３…分散
算出器、１７４…尤度比算出器、１７５…尤度比乗算
器、１７６…判定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木潤神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者藤井正司神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソーナー、レーダー等、音波、または電
波を送信信号として送信する手段と、該送信信号に対す
る反射信号を時系列な信号列として受信する手段と、該
信号列中に複数の目標捜索領域と該領域に対応する分散
計算領域を設定する手段と、上記目標捜索領域各々から
は該領域に含まれる受信信号振幅値を、分散計算領域各
々からは該領域に含まれる受信信号振幅値の分散値をそ
れぞれ検出、算出する手段と、検出された目標捜索領域
の振幅値と算出された分散計算領域の分散値の両者をパ
ラメータとして、該目標捜索領域に目標が存在するか否
かの判定を行う手段と、判定結果を画面上に表示する手
段とを有する目標検出装置において、目標捜索領域各々
に対応して分散計算領域が、２以上の他分散計算領域各
々と少なくとも一部重複して設定される場合に、該分散
計算領域各々を他分散計算領域と重複する部分と重複し
ない部分とに分割する手段と、各々の部分毎に含まれる
受信信号振幅値の総和および２乗和を計算する手段と、
計算された各部分の総和および２乗和から所望の分散計
算領域に含まれる受信信号振幅値の分散値を算出する手
段とを具備してなる目標検出装置。
【請求項２】ソーナー、レーダー等、音波、または電
波を送信信号として送信する手段と、該送信信号に対す
る反射信号を時系列な信号列として受信する手段と、該
信号列を映像信号に変換した上、表示画面上に可視表示
するとともに、該信号列中に複数の目標捜索領域と該領
域に対応する分散計算領域を設定する手段と、該目標捜
索領域各々から該領域内に含まれる受信信号振幅値を検
出する手段と、該分散計算領域各々から該領域内に含ま
れる受信信号振幅値の分散値を算出する手段と、検出さ
れた受信信号振幅値と算出された受信信号振幅値の分散
値を、予め定められた、目標信号を含まない受信信号列
が従うべき確率密度関数と目標信号を含む受信信号列の
分布が従うべき確率密度関数との比として定義された尤
度比算出式に代入することにより、該目標捜索領域に対
する尤度比を算出する手段と、算出された尤度比の事前
設定閾値との比較により、該閾値を上回る尤度比が算出
された目標捜索領域に対し目標が存在すると判定する手
段と、上記表示画面上に、目標が存在すると判定された
目標捜索領域上に該目標の存在位置を併せて表示する手
段とを有する目標検出装置において、目標捜索領域各々
に対応して分散計算領域が、２以上の他分散計算領域各
々と少なくとも一部重複して設定される場合に、該分散
計算領域各々を他分散計算領域と重複する部分と重複し
ない部分とに分割する手段と、各々の部分毎に含まれる
受信信号振幅値の総和および２乗和を計算する手段と、
計算された各部分の総和および２乗和から所望の分散計
算領域に含まれる受信信号振幅値の分散値を算出する手
段とを具備してなる目標検出装置。