JPS63171379A - 物標信号識別装置 - 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］ 本発明は振幅特性が任意の分布を呈する雑音信号から物
標信号を検出する物標信号検出装置に関する。

［従来の技術］ レーダ観測においては捕捉すべき目標物体（以下、ター
ゲットという）を検出するために、物体近傍からの不要
な反射波（以下、クラッタという）をいかに抑圧し、目
標物体からの信号（以下、物標信号という）をいかに検
出するかが問題になる。

クラッタには地表面からの反射によるグランド・クラッ
タ、海面からの反射によるシー・クラッタ及び雨雲から
の反射によるウェザ−・クラッタ等がある。

従来の物標信号検出装置は適当な雑音分布を規定し、こ
の雑音分布に基づいて物標信号を検出するようにしてい
た。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、従来の物標信号検出方法は、雑音分布が規定
したちの以外のものであるときは、物標信号を検出でき
ないという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
任意の雑音分布を呈する雑音信号がら物標信号を検出す
る物標信号検出装置を提供することを目的とする。・ ［問題点を解決するための手段］ そこで、本発明では入力信号Ｘを増幅する信号増幅手段
と、信号増幅手段により増幅した入力信号Ｘの分散値σ
２を算出する分散値演算手段と、分散値σ２をに乗（Ｋ
は任意の実数）した非線形信号を出力する非線形演算手
段とから物標信号検出装置を構成する。

［作　用］ 上記構成の物標信号検出装置は、信号増幅手段が入力信
号ｘ１即ち任意の雑音分布を呈する雑音信号を含む物標
信号を増幅し、分散値演算手段が増幅した入力信号Ｘの
分散値σ２を算出し、非線形演算手段が分散値σ２をに
乗した非線形信号を物標信号として出力する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。

まず、本発明に係る物標信号検出装置の信号処理理論を
説明する。

本発明に係る物標信号検出装置は振幅特性が任意の分布
を呈する雑音信号から物標信号を検出するものであるが
、ここでは、振幅強度Ｘがワイブル分布（Ｗｅｉｂｕｌ
　Ｉ分布）及び多数正規分布（Ｌｏｇ−ｎｏｒｍａ１分
布）を呈する場合について説明する。

振幅強度Ｘがワイブル分布に従い、その確出密度関数Ｐ
Ｃ（Ｘ）が、 （ここで、ｂはスケールパラメータ、Ｃは形状パラメー
タである。）である受信信号を線形増幅した増幅信号Ｘ
の平均値＜Ｘ＞は、 ＜ｙ、＞　　−ｆ　　　　Ｘ　　−Ｐ　　　　（Ｘ）Ｃ −ｂ　ｒ’　　（−＋　１　）　　　　　　　　　　（
２）となる。ここでｒ　（Ｚ）はガンマ関数で■　　２
−１ ｒ’　（Ｚ）　−ｆ　　ｔ　　　−ＥＸＰ　（−ｔ）ｄ
ｔ　　　　（３）である。

である。又、増幅信号Ｘの二乗平均値＜Ｘ２〉は、−ｂ
　　ｒ　（−Ｌ−＋　１　）　　　　　　（４）である
。従って、分散値σ２は σ　２　−（Ｘ２＞　　　＜Ｘ＞２ −　ｂ　２＜　ｒ　（’−＋１）−ｒ’　２（工＋１）
）　　　（５）Ｃ となる。この分散値σ２をに乗（Ｋは任意の実数）し、
物標信号を検出する。

次に、第１図は本発明に係る物標信号検出装置のブロッ
ク図である。第１図において、線形増幅回路１０（信号
増幅手段）は第３図に示した信号、即ち振幅がＸである
受信信号を増幅した増幅信号を二乗平均値算出手段２０
及び平均値の二乗演算回路３０にそれぞれ入力する。

二乗平均値算出手段２０は二乗演算回路２１、シフトレ
ジスタ等によって構成される遅延回路２２、積算回路２
３及び割算回路２４から構成されており、第２式に示し
た信号Ｘの二乗平均値＜２２〉を算出する。

即ち、二乗演算回路２１が信号Ｘの振幅Ｘを二乗して振
幅ｘ２とし、遅延回路２２が信号Ｘを標本化・量子化し
て信号Ｘの振幅ｘ２に対応するｎ個（ｎは自然数）の標
本値ｘｌ　、ｘｉ　、・・・、Ｘ庄を取り出し、積算回
路２３がｎ個の標本値ｘｆ　、ｘｉ５　、・・・、ｘ２
の積算値 を算出し、さらに割算回路２４が積算値をｎで除し、二
乗平均値＜ｘ２〉 を算出する。

又、平均値の二乗値算出手段３０は遅延回路３１゜積算
回路３２、割算回路３３及び二乗値演算回路３４から構
成されており、第２式に示した信号Ｘの平均値の二乗値
〈Ｘ〉２を算出する。即ち、遅延回路３１が信号Ｘを標
本化・量子化して信号Ｘの振幅Ｘに対応するｎ個（ｎは
自然数）の標本値ＸＩ　ＳＸ２、・・・、Ｘｎを取り出
し、積算回路３２がｎ個の標本値Ｘ１　、　Ｘ２、−・
、Ｘｎの積算値 を算出し、割算回路３３が積算値をｎで除し積算値の平
均値 を算出し、さらに、二乗値演算回路３４が平均値を二乗
し、信号Ｘの平均値の二乗値＜ｘ〉２ｎ　　　　ｔ”ｔ
　　　　ｔ を算出する。

次に、引算回路４０は二乗平均値＜ｘ２〉及び平均値の
二乗値＜ｘ〉２に基づいて分散値 σ　２　−　＜ｘ２＞−＜Ｘ＞２　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（１１）を算出する。

第２図は以上のようにして得られた分散値σ２を示す図
である。第２図において、線形増幅増幅回路ｌＯに入力
された信号Ｘは物標信号Ｏ３の振幅と雑音信号ＮＳの振
幅がほぼ同様な値であっても（第２図（ａ）参照）、引
算回路４０から出力される分散値σ２は物標信号Ｏ８に
対応する部分の値が大きく、又雑音信号ＮＳに対応する
部分の値がほぼ一定で変動幅が小さいので（第２図（ｂ
）参照）、物標信号Ｏ８に対応する分散値σ２を容易に
検出できる。

本実施例においては、物標信号に対応する分散値σ２の
検出をより容易なものにするため、分散値σ２を非線形
増幅回路５０　（非線形増幅手段）に加える。

この非線形増幅回路５０は分散値σ２をに乗（ただし、
ｋは実数）した非線形信号Ｚ Ｚ−（σ２ｋ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（
１２）を出力するものである。なお、非線形増幅回路５
０の具体例としては、ｋ−２とした二乗増幅回路などが
知られている。非線形増幅回路５０から出力される非線
形信号Ｚは、第２図（Ｃ）に示すように引算回路４０か
ら出力される分散値σ２に比べて雑音信号ＮＳに対応す
る部分の変動が抑圧され、物標信号Ｏ８に対応する部分
が大きく増幅されており、物標信号Ｏ８に対応する分散
値σ２の検出、即ち閾値の設定がさらに容易になる。こ
の非線形信号ＵはＡスコープ、Ｂスコープ又はＰＰｌス
コープ等で観察することができる。

次に、振幅強度Ｘが対数正規分布（Ｌｏｇ−Ｎｏｒｍａ
ｌ）を呈する場合について説明する。

受信信号Ｘに対して対数正規分布は、 Ｐ　（Ｘ、ｍ、　　ρ） となる。ここで、ｍは受信信号Ｘの中央値、ρは平均値
対中央値比で、 ρ−半　　　　　　　　　　　（１４）である。受信信
号の平均値＜ｘ〉は ＜Ｘ＞　　ｍｆ　　　　Ｘ　　−Ｐ　　（Ｘ；ｍ、ρ　
）　　ｄＸ−ｍｐ　　　　（１５）又、受信信号Ｘの二
乗平均値＜ｘ＞は、となる。従って分散値σ２は （７２−（Ｘ２）−＜ｘ＞２−ｍ２　　ｐ　２（１）　
２−１　）　　（１７）となる。実際の回路においては
、受信信号を線形増幅した増幅信号Ｘの二乗平均値（ｘ
２〉及び平均値の二乗値＜ｘ〉２は上述した値となるの
で、その説明は省略する。

なお、本実施例では信号増幅手段として線形　増幅回路
ｌＯを用いたが対数増幅回路を用いても良い。

受信信号がワイブル分布の場合、対数増幅回路１゜の出
力Ｙは、 Ｙ−ａｇ　Ｑｔｎ　　（ｂｏＸ）　　　　　　　　　　
　　（１８）となる。従って、対数増幅信号Ｙの平均値
＜Ｙ＞６よ＜Ｙ＞＝ｆ　　　　ａ　　　９ｉ（ｂ　　　
　ｘ）　　Ｐ　　　　（Ｘ）ｄＸｏ　０　　０　　　Ｃ ヨＵ −ａ。９Ａ（ｂｏｂ）−ｃ　γ　　（１９）となる。こ
こでγはオイラー関数でγ−０．５７７２・・・である
。又、対数増幅信号Ｙの二乗平均値＜Ｙ＞４よ、−８９
Ａ２（ｂｏｂ） である。従って、分散値σ　叫 σ　２　−　（Ｙ２＞−＜Ｙ＞２ となる。実際の回路では、二乗平均値＜Ｙ　＞及び平均
値の二乗値＜Ｙ〉２はそれぞれ、 となり、分散値σ２は、 σ　２　−　＜Ｙ２＞　−＜’ｆ＞２ となる。

次に、受信信号が多数正規分布の場合、対数増回路ｌＯ
の出力Ｙは、 ＹＩＩＩＩａｏ焔（ｂｏｘ）　　　　　　　　　（２５
）となる。従って、対数増幅信号Ｙの平均値＜Ｙ＞は、
＜Ｙ＞　　−，１’　　　　ａ　　　　９ｎ（ｂ　　　
Ｘ）Ｐ（Ｘ；ｍ、　　ｐ）　　ｄＸｏ　　　０　　　０ −　ａ（１９Ａ（ｂｑ　ｍ）　）　　　　　　　　　（
２Ｂ）又、対数増幅信号Ｙの二乗平均値＜Ｙ〉２は、　
　　　−ａｏ９Ｊｒｌ（ｂｏｍ）＋２ａ　　９ｔｎｐ　
　　　（２７）となる。従って、分散値σ　は、 ｔｙ　２　−　（Ｙ２）　−＜Ｙ＞２−　２　　ａ　　
２　　Ｑｔ６　　ρ（Ｈ）となる。実際の回路において
は、受信信号を対数増幅した対数増幅信号Ｙの三乗平均
値＜ｙ２〉及び平均値の二乗値りｘ〉２は第（３６）式
及び第（３７）式と同様であるのでその説明は省略する
。

なお、本実施例では信号増幅手段として線形増幅回路１
０を用いたが、任意の特性を有する増幅回路を用いても
良い。

４、［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、振幅特性が任意の
分布を呈する雑音信号の分散値を出力することにより、
物標信号に対応する分散値の大きさが、雑音信号に対応
する分散値の大きさよりも太き（なるので、物標信号を
容易に見い出だすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る物標信号検出装置のブロック図、
第２図は受信信号の時間に対する変化、分散値及び分散
値をに乗した新たな分散値の説明図、第３図は受信信号
の時間に対する変化を示す説明図である。 ｌＯ・・・線形増幅回路、２０・・・二乗平均値算出手
段、２１・・・二乗演算回路、２２．３１・・・遅延回
路、２３．３２・・・積算回路、２４．３３・・・割算
回路、３０・・・平均値の二乗値算出手段、３４・・・
二乗演算回路、４０・・・引算回路、５０・・・非線形
増幅回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）任意の分布を呈する雑音が混入している入力信号
   Ｘから物標信号を検出する物標信号検出装置において、 前記入力信号Ｘを増幅する信号増幅手段と、前記信号増
   幅手段により増幅された出力信号Ｑの分散値σ＾２を算
   出する分散値演算手段と、前記分散値σ＾２をＫ乗（Ｋ
   は任意の実数）した非線形信号を出力する非線形演算手
   段とを備えたことを特徴とする物標信号検出装置。
2. （２）信号増幅手段は、線形増幅回路である特許請求の
   範囲第１項記載の物標信号検出装置。
3. （３）信号増幅手段は、対数増幅回路であり、前記入力
   信号Ｘを対数増幅した対数増幅信号Ｙ（Ｙ＝ａ＿０ｌｎ
   （ｂ＿０Ｘ）（ただし、ａ＿０、ｂ＿０は該信号増幅手
   段の利得を決める定数）を出力する特許請求の範囲第１
   項記載の物標信号検出装置。