JP7234803B2 - Target signal separation device, passive radar device and target signal separation method - Google Patents
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Description
本発明は、目標信号分離装置および目標信号分離方法に関し、特に雑音信号を予測する技術に関する。 The present invention relates to a target signal separation device and a target signal separation method, and more particularly to technology for predicting noise signals.
RCS(Rader Cross Section:レーダー反射断面積)の小さい移動目標をレーダーで検出する際、より低い周波数の電波を用いるのが有効であると知られている。電波の波長が移動目標のサイズに近いと、共振現象が発生するためである。飛行目標の検出には、VHF/UHF帯の電波が有効とされている。 It is known that when a moving target with a small RCS (Rader Cross Section) is detected by a radar, it is effective to use radio waves of a lower frequency. This is because a resonance phenomenon occurs when the wavelength of the radio wave is close to the size of the moving target. Radio waves in the VHF/UHF bands are considered effective for detecting flight targets.
通常、移動目標を検出する際には、信号処理が容易なパルス波を用いたレーダーが使用される。
しかし、上述した低い周波数の電波は、パルス波を用いた高出力レーダーへの使用が許可されていないため、パルス波ではなく連続波として用いる必要がある。非特許文献1は、FM放送波を用いたパッシブレーダーで目標を探知する方法を開示している。
Normally, when detecting a moving target, a radar using pulse waves is used for which signal processing is easy.
However, since the above-mentioned low-frequency radio waves are not permitted to be used for high-power radar using pulse waves, they must be used as continuous waves instead of pulse waves. Non-Patent
目標をレーダーで検出する際、目標以外からの反射波であるクラッタが受信信号に含まれる。地表面・地表構造物による反射をグランドクラッタ、海面・波による反射をシークラッタ、雨雲による反射をウェザークラッタと呼ぶ。
パッシブレーダーの受信信号は微弱であるため、クラッタを除去して目標信号を分離することが重要である。
When a target is detected by radar, the received signal contains clutter, which is reflected waves from sources other than the target. Reflection from the ground surface and structures on the ground is called ground clutter, reflection from the sea surface and waves is called sea clutter, and reflection from rain clouds is called weather clutter.
Since the received signal of the passive radar is weak, it is important to remove the clutter and separate the target signal.
クラッタを除去する方法としては、地表構造物、波、雨雲等の移動速度と、移動目標の移動速度との差に基づいて、移動目標からの反射信号を分離する方法が知られている。パルス波を用いたレーダーにおいては、各パルス信号に対する受信信号の位相差からドップラー速度を検出することが可能であり、クラッタの散乱特性を利用して、MTI(Moving Target Indicator:移動目標指示装置)を用いて移動目標を検出することができる。
また、特許文献1は、補助アンテナの利得を調整し、主アンテナの受信信号からグランドクラッタを除去する技術を開示している。
As a method of removing clutter, there is known a method of separating reflected signals from a moving target based on the difference between the moving speed of ground structures, waves, rain clouds, etc. and the moving speed of the moving target. In radar using pulse waves, it is possible to detect the Doppler velocity from the phase difference of the received signal with respect to each pulse signal. can be used to detect moving targets.
Further,
低RCS目標を検出するために、連続波を用いた場合、クラッタを除去することができないという問題がある。 A problem with using continuous waves to detect low RCS targets is the inability to filter out clutter.
連続波を用いた場合、パルス波のように受信信号の位相差を用いた信号処理を行うことができない。また、クラッタの散乱特性も変化すると考えられる。したがって、パルス波を用いた従来のレーダーと同様に、クラッタを除去することはできない。
また、特許文献1に記載された方法で除去することができるのはグランドクラッタのみであり、天候により変動するウェザークラッタやシークラッタを除去することはできない。
When a continuous wave is used, signal processing using the phase difference of the received signal cannot be performed unlike the pulse wave. It is also believed that the scattering properties of clutter also change. Therefore, clutter cannot be removed like the conventional radar using pulse waves.
Further, the method described in
本開示は上記課題を解決するためにされたものであって、連続波の受信信号からクラッタの信号を除去して、移動目標からの信号を分離することが可能な目標信号分離装置、パッシブレーダー装置および目標信号分離方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in order to solve the above problems, and includes a target signal separating apparatus and a passive radar capable of separating signals from moving targets by removing clutter signals from continuous wave received signals. It is an object to provide an apparatus and target signal separation method.
本開示にかかる目標信号分離装置は、受信信号と観測パラメータとを取得する取得手段と、目標不在時における過去の受信信号と過去の観測パラメータとを教師データとする機械学習によって得られた予測式を用いて、前記取得手段が取得した現在の観測パラメータに対応する雑音信号を予測する解析手段と、前記取得手段が取得した現在の受信信号と、前記解析手段により予測された前記雑音信号との差分をとる処理を行い、前記差分が所定の閾値を超えた場合に受信信号から目標信号を分離する出力手段と、を備えたものである。 The target signal separation device according to the present disclosure includes acquisition means for acquiring received signals and observed parameters, and a prediction formula obtained by machine learning using past received signals and past observed parameters when the target is absent as teacher data. analysis means for predicting a noise signal corresponding to the current observation parameter acquired by the acquisition means, and the current received signal acquired by the acquisition means and the noise signal predicted by the analysis means. and output means for performing a process of obtaining a difference and separating the target signal from the received signal when the difference exceeds a predetermined threshold.
本開示にかかる目標信号分離方法は、現在の受信信号と現在の観測パラメータとを取得し、目標不在時における過去の受信信号と過去の観測パラメータとを教師データとする機械学習によって得られた予測式を用いて、現在の観測パラメータに対する雑音信号を予測し、現在の受信信号と前記雑音信号との差分をとる処理を行い、前記差分が所定の閾値を超えた場合に目標信号を分離する、ものである。 The target signal separation method according to the present disclosure acquires the current received signal and the current observed parameter, and the prediction obtained by machine learning using the past received signal and the past observed parameter when the target is absent as teacher data Using the equation, predict the noise signal for the current observed parameter, perform processing to obtain the difference between the current received signal and the noise signal, and separate the target signal when the difference exceeds a predetermined threshold. It is a thing.
本開示によれば、連続波の受信信号からクラッタの信号を除去して、移動目標からの信号を分離することが可能な目標信号分離装置、パッシブレーダー装置および目標信号分離方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a target signal separation device, a passive radar device, and a target signal separation method capable of removing clutter signals from continuous wave received signals and separating signals from moving targets. can.
<第1実施形態>
図1を用いて、本発明の実施の形態にかかる目標信号分離装置の構成について説明する。この目標信号分離装置10は、図1に示されるように、取得部11、解析部12、出力部13を備えている。
<First embodiment>
A configuration of a target signal separation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This target
取得部11は、現在の受信信号を取得する。
また、取得部11は、現在の観測パラメータを取得する。観測パラメータは、観測条件に関するパラメータである。
Acquisition unit 11 acquires the current received signal.
The acquisition unit 11 also acquires the current observation parameters. Observation parameters are parameters related to observation conditions.
解析部12は、予測式に基づいて、取得部11が取得した現在の観測パラメータにおける雑音信号を予測する。予測式は、目標が存在しない時点で取得された過去の受信信号、過去の観測パラメータを教師データとする機械学習によって計算される。
教師データとして用いられる目標が存在しない時点で取得されたデータとしては、出力部13において目標が存在しないと判断されたデータを用いてもよい。
解析部12は予測した雑音信号を出力部13に出力する。
The
As the data acquired when the target does not exist and which is used as the teacher data, the data for which the
The
出力部13は、取得部11が取得した現在の受信信号と解析部12が出力した雑音信号との差分をとる処理を行い、差分が閾値を超えた場合に目標が存在すると判定する。そして、目標が存在すると判定した場合には、差分結果を目標信号として分離する。
閾値を超えなかった場合の受信信号及び観測パラメータを、解析部12で使用する予測式の機械学習に使用してもよい。
The
The received signal and observed parameters when the threshold is not exceeded may be used for machine learning of the prediction formula used by the
本実施の形態にかかる目標信号分離装置は、機械学習によって得られた予測式を用いて雑音信号を予測する。したがって、観測パラメータの変化に伴うクラッタの変化に対応できる。よって、本実施の形態にかかる目標信号分離装置は、連続波の受信信号から目標信号を分離することができる。 The target signal separation device according to this embodiment predicts a noise signal using a prediction formula obtained by machine learning. Therefore, it is possible to cope with changes in clutter accompanying changes in observation parameters. Therefore, the target signal separating apparatus according to the present embodiment can separate the target signal from the received continuous wave signal.
<第2実施形態>
図2を用いて、本発明の実施の形態にかかる目標信号分離装置10の概要について説明する。目標信号分離装置10は、パッシブレーダー23が受信した信号から目標信号の分離を行う。目標信号とは、送信局21が送信した連続波が、移動目標22によって反射された信号である。送信局21が送信する電波は、例えば、FM放送波、テレビ放送波、又は携帯電話で使用されている電波であるが、他のVHF/UHF帯の電波であってもよい。移動目標22は、例えば、飛行機、船舶、自動車であり、低RCS目標であっても良い。
<Second embodiment>
An overview of the target
図1を用いて、本発明の実施の形態にかかる目標信号分離装置10の構成について説明する。この目標信号分離装置10は、図1に示されるように、取得部11、解析部12、出力部13を備えている。
A configuration of a target
取得部11は、観測機材であるレーダーから現在の受信信号を取得する。レーダーは、受信のみを行うパッシブレーダーである。
受信信号は、移動目標22により反射された電波である目標信号およびクラッタにより反射された電波である雑音信号を含んでいる。
Acquisition unit 11 acquires a current received signal from radar, which is observation equipment. The radar is a passive radar that only receives.
The received signal includes the target signal, which is the radio wave reflected by the moving
取得部11は、測定パラメータ、天候パラメータおよび受信パラメータを取得する。
測定パラメータは、測定を行った時間および位置に関するパラメータである。測定パラメータは、例えば、測定日時又は測定場所(緯度、経度、標高)である。
天候パラメータは、天候に関するパラメータである。天候パラメータは、例えば、天候(晴れ、曇り、雨、雪、霧)、雨量/降雨量、雲量、気圧、風速・風向、気温、湿度である。
受信パラメータは、受信条件に関するパラメータである。受信パラメータは、例えば、受信時間、受信周波数、受信方向(仰角方向θ、水平方向φ)、受信分解能である。
気温、風速等の気象データは、気象機材、又はインターネットから取得する。
Acquisition unit 11 acquires measurement parameters, weather parameters, and reception parameters.
A measurement parameter is a parameter related to the time and position of the measurement. The measurement parameters are, for example, measurement date and time or measurement location (latitude, longitude, altitude).
A weather parameter is a parameter related to the weather. Weather parameters are, for example, weather (sunny, cloudy, rainy, snowy, foggy), amount of rain/precipitation, amount of clouds, atmospheric pressure, wind speed/direction, temperature, and humidity.
A reception parameter is a parameter related to a reception condition. The reception parameters are, for example, reception time, reception frequency, reception direction (elevation angle θ, horizontal direction φ), and reception resolution.
Meteorological data such as temperature and wind speed are obtained from meteorological equipment or the Internet.
取得部11は、受信信号を各パラメータと関連付けて、取得部11が備えるデータベースに保存する。受信信号はフーリエ変換したものが保存される。
この際、受信方向(仰角方向θ、水平方向φ)を固定パラメータとし、受信方向以外の天候・受信パラメータについては、別テーブルとして最適な表形式で保存しても良い。受信方向(仰角方向θ、水平方向φ)ごとに予測式を求める際、他の受信方向における教師データは用いずに、当該受信方向における教師データを用いて機械学習を行うことができる。かかる場合、機械学習に用いる教師データの量を少なくすることができて、学習を高速で行うことが可能となるため、学習回数が多い場合に利点がある。
取得部11は、現在の受信信号を出力部13に出力する。また、取得部11は現在の天候パラメータ及び現在の受信パラメータを解析部12に出力する。
Acquisition unit 11 associates the received signal with each parameter and stores them in a database provided in acquisition unit 11 . The received signal is Fourier transformed and stored.
At this time, the reception direction (elevation angle .theta., horizontal direction .phi.) may be set as a fixed parameter, and weather/reception parameters other than the reception direction may be stored in a separate table in an optimum table format. When obtaining a prediction formula for each reception direction (elevation angle direction θ, horizontal direction φ), machine learning can be performed using training data in the corresponding reception direction without using training data in other reception directions. In this case, the amount of teacher data used for machine learning can be reduced, and learning can be performed at high speed, which is advantageous when the number of times of learning is large.
Acquisition unit 11 outputs the current received signal to
解析部12は、予測式に基づいて、取得部11が取得した現在の天候・受信パラメータにおける雑音信号を予測する。予測式は、目標が存在しない時点で取得された過去の受信信号、過去の天候・受信パラメータを教師データとする機械学習によって作成される。
教師あり学習に用いられる目標が存在しない時点で取得されたデータとして、出力部13において目標が存在しないと判断されたデータを用いることができる。
The
As the data acquired when the target used for supervised learning does not exist, the data for which the
以下予測式について説明する。
予測式は、後述するように、基本的に、周波数、受信方向(仰角方向θi、水平方向φj)に対応する配列D(i,j)を変数として、重み付け係数である回帰係数と組み合わせて構成する。
予測式はクラッタの受信強度を表す関数である。まず、様々な気象条件下において観測された過去の観測日時における受信信号の部分和で予測式を表すことを考えると、予測式F(ω)は式(1)の様に表現される。
As will be described later, the prediction formula is basically obtained by combining an array D(i, j) corresponding to the frequency and the reception direction (elevation angle direction θ i , horizontal direction φ j ) as variables with regression coefficients as weighting coefficients. configuration.
The prediction formula is a function representing the reception intensity of clutter. First, considering that the prediction formula is represented by partial sums of received signals at past observation dates and times observed under various weather conditions, the prediction formula F(ω) is expressed as in formula (1).
クラッタの発生は気象状態の影響を受けるため、式(1)の回帰係数は天候により変動する。そこで、予測式の種類を示すパラメータpを用いて、予測式Fp(ω)を以下の式(2)の様に表現する。
さらに、予測式の回帰係数は方向ごとに異なる。例えば、受信アンテナが山の上に設置されていた場合、受信方向(仰角方向θ、水平方向φ)によって、シークラッタとグランドクラッタとウェザークラッタとの割合が変化するためである。図3は受信方向(仰角方向θ、水平方向φ)とクラッタの関係を示す。地球表面を基準としたとき、θは垂直面内、φは水平面内の角度を表す。グランドクラッタとは、地表面・地表構造物による反射波である。シークラッタとは、海面・波による反射波である。ウェザークラッタとは、雨雲による反射波である。 Furthermore, the regression coefficients of the prediction formula are different for each direction. For example, if the receiving antenna is installed on a mountain, the ratio of sea clutter, ground clutter, and weather clutter changes depending on the receiving direction (elevation angle θ, horizontal direction φ). FIG. 3 shows the relationship between reception directions (elevation angle θ, horizontal direction φ) and clutter. When the surface of the earth is used as a reference, θ represents the angle in the vertical plane and φ represents the angle in the horizontal plane. Ground clutter is waves reflected by the ground surface and structures on the ground surface. Sea clutter is reflected waves from the sea surface and waves. Weather clutter is waves reflected by rain clouds.
そこで、式(2)に方位Dに関する情報を追加した式(3)に示すFp,D(ω)を予測式として用いる。
D(i,j)は受信方向(仰角方向θi、水平方向φj)に対応する配列である。D(i,j)は、仰角方向θを1~Iに分割し、水平方向φを1~Jに分割することにより、受信方向をI×Jの要素に分割した配列である。D(i,j)と受信方向(仰角方向θi、水平方向φj)の関係を図4に示す。図4において、Dijは、仰角方向がθiで水平方向がφjである受信方向を表している。
式(3)を用いることで、後述する決定木が受信方向ごとに作成されることになる。
クラッタは、受信方向並びに、気温、湿度、風向などの観測データを与えれば再現できるため、式(3)を予測式として用いた機械学習によりクラッタの受信強度を計算することができる。
Therefore, F p,D (ω) shown in Equation (3) obtained by adding information about direction D to Equation (2) is used as a prediction equation.
D(i, j) is an array corresponding to the reception direction (elevation angle θ i , horizontal direction φ j ). D(i, j) is an array obtained by dividing the reception direction into I×J elements by dividing the elevation direction θ into 1 to I and by dividing the horizontal direction φ into 1 to J. FIG. 4 shows the relationship between D(i, j) and the reception direction (elevation angle θ i , horizontal direction φ j ). In FIG. 4, D ij represents the receiving direction whose elevation direction is θ i and whose horizontal direction is φ j .
By using Equation (3), a decision tree, which will be described later, is created for each receiving direction.
Clutter can be reproduced by giving observation data such as reception direction, temperature, humidity, wind direction, etc. Therefore, the clutter reception intensity can be calculated by machine learning using equation (3) as a prediction equation.
解析部12は、目標が存在しない時点で取得されたデータに関して、式(3)の回帰係数を分類する決定木を作成する。分岐条件を学習するため、分岐点に各パラメータを設定し、予測式により繰り返し計算を行う。決定木における配置順序、分岐条件に関しては、情報理論で用いられるエントロピーを用いることができる。エントロピーとは情報の乱雑さを表す指標である。学習効果の度合いが回帰係数に反映される。
The
決定木による分析例を図5に示す。分岐条件として、天候の属性分類である気温、湿度、風速の数値を用いた場合の例である。学習終了の判定はエントロピーを用いることができる。
図5の決定木に対応する天候パラメータの例を図6に示す。図6は図2に示す移動目標22が存在しない状態のデータであり、各項目の数値条件(以上又は未満)が決定木の分岐点に対応する。ここで、移動目標22が存在しない状態とは、過去に差分をとる処理を行った際に移動目標22からの信号が分離できなかった状態である。
図5の決定木に示す分析例の場合、受信アンテナがある角度を指向したとき、気温パラメータが26℃では「風速」に分岐する。次に、風速が8[m/s]以上と8[m/s]未満で分類される。
例えば、風が強い時、波が高いことになるので、波が立ち、シークラッタによる反射波の受信強度が増大することになる。これは、他のクラッタでも同様な特性であり、クラッタの受信強度は、受信方向(θ、φ)に依存することになる。
機械学習の結果、「風速」以降も分岐点に与えられるパラメータの数値条件により分類され、予測式が得られる。
FIG. 5 shows an analysis example using a decision tree. This is an example of using numerical values of temperature, humidity, and wind speed, which are weather attribute classifications, as branching conditions. Entropy can be used to determine the end of learning.
An example of weather parameters corresponding to the decision tree of FIG. 5 is shown in FIG. FIG. 6 shows data in a state where the moving
In the case of the analysis example shown in the decision tree of FIG. 5, when the receiving antenna is oriented at a certain angle, the temperature parameter is 26° C. and branches to “wind speed”. Next, the wind speed is classified into 8 [m/s] or more and less than 8 [m/s].
For example, when the wind is strong, the waves are high, so the waves rise and the received intensity of the reflected waves due to sea clutter increases. This is the same characteristic for other clutter, and the clutter reception intensity depends on the reception direction (θ, φ).
As a result of machine learning, even after "wind speed", it is classified according to the numerical conditions of the parameters given to the branch points, and a prediction formula is obtained.
図5において、決定木の分岐先のFpは予測式を表す。予測式F1、F2、F3、F4は、それぞれ、図6に示すNo.1、2、3、4の天候パラメータに対応している。
図5に示す決定木は、機械学習を用いて、各分岐点における分岐の有無及び分岐の基準となる判断値を求めることにより作成される。分岐の有無については、例えば、気温が5℃未満の場合にこれ以上の分岐はないことが学習されている。このときの予測式は、F1である。予測式Fpの回帰係数ak|pは、機械学習によって求められる。
また、分岐の基準となる判断値については、機械学習の結果、同じ天候パラメータであっても、分岐点によって異なる値となる場合がある。例えば、予測式がF2となる場合は、湿度が80%以上であるため判断値は80であるのに対し、予測式がF3となる場合は、湿度が70%未満であるため湿度の判断値は70である。
したがって、決定木の各分岐点における分岐の有無、分岐の基準となる判断値及び回帰係数ak|pが、機械学習の結果得られることとなる。
In FIG. 5, the branch destination Fp of the decision tree represents a prediction formula. Prediction formulas F 1 , F 2 , F 3 , and F 4 are No. 1 shown in FIG. 1, 2, 3 and 4 weather parameters are supported.
The decision tree shown in FIG. 5 is created by using machine learning to determine the presence/absence of branching at each branching point and determination values that serve as branching references. Regarding the presence or absence of branching, for example, it is learned that there is no further branching when the temperature is less than 5°C. The prediction formula at this time is F1 . The regression coefficient a k|p of the prediction formula F p is obtained by machine learning.
Further, as a result of machine learning, the judgment value that serves as a reference for branching may differ depending on the branching point even if the weather parameter is the same. For example, when the prediction formula is F2 , the humidity is 80% or more, so the judgment value is 80. On the other hand, when the prediction formula is F3 , the humidity is less than 70%, so The judgment value is 70.
Therefore, the presence/absence of branching at each branching point of the decision tree, the judgment value that serves as a reference for branching, and the regression coefficient a k|p are obtained as a result of machine learning.
解析部12は、取得部11から受け取った天候・受信パラメータに対応する予測式のパラメータpを求める。そして、pに対応する予測式(3)により雑音信号を予測し、出力部13に出力する。
The
出力部13は、取得部11が取得した現在の受信信号と、解析部12が出力した雑音信号の差分をとる処理を行い、差分が閾値を超えた場合に目標が存在すると判定する。かかる場合、出力部13は、差分結果を目標信号として分離する。閾値は、統計処理を行って、平均値等に基づいて決定しても良い。図7は差分をとる処理を示す概念図である。受信強度関数の線形和である予測式によって予測値を算出し、現在の観測値との差分をとる処理を行って、推定値を算出している。
本発明はパルス波ではなく連続波を用いるため、差分をとる処理がし易い。理由は以下の通りである。パルス波の方式では時間軸上で断続的に電波が照射されるため、パルス繰り返し周期からパルス幅を引いた時間では無変調となる。一方で、連続波の方式では時間軸上で常時、連続して電波が照射されるため、目標及びクラッタからの反射波の受信強度は連続的に得られることになるからである。
The
Since the present invention uses a continuous wave instead of a pulse wave, it is easy to perform processing for obtaining a difference. The reason is as follows. In the pulse wave method, since radio waves are emitted intermittently on the time axis, there is no modulation in the time obtained by subtracting the pulse width from the pulse repetition period. On the other hand, in the continuous wave method, since radio waves are emitted continuously on the time axis, the reception intensity of the reflected waves from the target and clutter can be continuously obtained.
出力部13は、目標が存在すると判定された受信方向を、目標が存在する目標方向とする。また、送信局21から送信された送信信号と、目標により反射された信号との受信時刻の差から、目標までの距離を求めることができる。送信局21の位置、パッシブレーダー23の位置、目標方向、及び距離から、目標の存在位置を予測することができる。
送信信号は専用のアンテナで受信しても良く、光ファイバー等を用いて受信しても良い。
閾値を超えなかった場合の受信信号及びパラメータを、解析部12で使用する予測式の作成に使用することができる。
出力部13は、判定結果を取得部11に送信する。取得部11に保存された受信信号を、移動目標22の有無により分類するためである。
The
The transmission signal may be received by a dedicated antenna, or may be received using an optical fiber or the like.
The received signal and parameters when the threshold is not exceeded can be used to create a prediction formula used by the
The
次に図8を用いて、本発明の実施の形態2にかかる目標信号分離装置における処理の例について説明する。 Next, an example of processing in the target signal separation device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
取得部11は、過去の受信信号と過去の測定・天候・受信パラメータを、データベースに保存する(S101)。データは、目標となる信号が存在するか否かに基づいて分類されている。移動目標22の存在の有無に関係なく実際に観測を行う。
The acquisition unit 11 saves past received signals and past measurement/weather/reception parameters in a database (S101). The data is sorted based on whether the target signal is present or not. Observation is actually performed regardless of the presence or absence of the moving
取得部11は、現時点において観測機材が取得した受信信号をフーリエ変換し、データースに保存する。取得部11は現在の測定・天候・受信パラメータをデータベースに保存する(S102)。データは目標信号の有無を判定した後(S104)、目標信号の有無により分類される。 The acquisition unit 11 Fourier-transforms the received signal acquired by the observation equipment at the present time, and stores it in the database. The acquisition unit 11 saves the current measurement/weather/reception parameters in the database (S102). After determining the presence or absence of the target signal (S104), the data are classified according to the presence or absence of the target signal.
解析部12は、データベース上で目標が存在しない場合に分類された、過去の受信信号と過去の天候・受信パラメータに基づいて、機械学習を行って予測式を計算する。なお、機械学習は観測ごとに行う必要はなく、予め算出しておいた予測式を用いてもよい。
そして、解析部12は、現在の測定・天候・受信パラメータに対応する予測式から、クラッタ信号の受信強度の予測値計算を行う(S103)。
The
Then, the
出力部13は、予測された雑音信号と現在の受信信号の差分をとる処理を行う。出力部13は、閾値以上であれば目標信号の分離を行う。閾値以下であれば、現在の受信信号は、取得部11において目標が存在しないデータに分類され、学習用データとして使用できることとなる(S104)。また、次の観測を続けて行うことができる。
The
本実施の形態にかかる目標信号分離装置は、多数のパラメータと関連付いた過去の観測データをデータベースとして管理することで、機械学習により高精度の予測を行うことができる。また、学習回数を増やすことにより、目標分離の予測精度を向上させることが可能である。
また、本実施の形態にかかる目標信号分離装置は、連続波の受信信号から目標信号を分離することができる。連続波を用いた場合には、フーリエ変換の結果が安定した波形となり、差分をとる処理がしやすいからである。
The target signal separation device according to the present embodiment manages past observation data associated with a large number of parameters as a database, so that highly accurate prediction can be performed by machine learning. Also, by increasing the number of times of learning, it is possible to improve the prediction accuracy of target separation.
Further, the target signal separating apparatus according to the present embodiment can separate the target signal from the received continuous wave signal. This is because when a continuous wave is used, the result of the Fourier transform becomes a stable waveform, and it is easy to perform the process of obtaining the difference.
なお、本実施形態の内容は、上述した説明に限定されない。上述の説明においてはクラッタ信号を電波照射によって発生する雑音と考えたが、その他の雑音を含めたとしても同様の処理を行うことは可能である。その他の雑音とは、例えば、波長の干渉によるフェージングである。 Note that the content of the present embodiment is not limited to the above description. In the above description, the clutter signal is considered as noise generated by radio wave irradiation, but similar processing can be performed even if other noise is included. Other noise is, for example, fading due to wavelength interference.
上述の説明においては、地上設備のレーダーとして説明を行ったが、空中で目標を探知する飛行機や人工衛星にも利用可能である。
また、無人機や将来の空飛ぶ自動車などをパッシブレーダーで探知する場合、FM放送波の他、テレビの放送波や携帯電話で使用する電波も利用可能である。
In the above explanation, the explanation was given as a radar for ground equipment, but it can also be used for airplanes and artificial satellites that detect targets in the air.
Also, when detecting an unmanned aircraft or a future flying car with a passive radar, in addition to FM broadcast waves, television broadcast waves and radio waves used for mobile phones can also be used.
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。 Some or all of the above-described embodiments can also be described in the following supplementary remarks, but are not limited to the following.
(付記1)
受信信号と観測パラメータとを取得する取得手段と、
目標不在時における過去の受信信号と過去の観測パラメータとを教師データとする機械学習によって得られた予測式を用いて、前記取得手段が取得した現在の観測パラメータに対応する雑音信号を予測する解析手段と、
前記取得手段が取得した現在の受信信号と、前記解析手段により予測された前記雑音信号との差分をとる処理を行い、前記差分が所定の閾値を超えた場合に受信信号から目標信号を分離する出力手段と、
を備えた、目標信号分離装置。
(Appendix 1)
acquisition means for acquiring the received signal and the observed parameters;
Analysis of predicting the noise signal corresponding to the current observation parameters acquired by the acquisition means using a prediction formula obtained by machine learning using past received signals and past observation parameters as teacher data when the target is absent. means and
Performing a process of obtaining a difference between the current received signal obtained by the obtaining means and the noise signal predicted by the analyzing means, and separating the target signal from the received signal when the difference exceeds a predetermined threshold. an output means;
A target signal separator, comprising:
(付記2)
前記観測パラメータは天候パラメータを含む、付記1に記載の目標信号分離装置。
(Appendix 2)
2. The target signal separating apparatus of
(付記3)
前記観測パラメータは受信方向を含む、付記1又は2のいずれか1項に記載の目標信号分離装置。
(Appendix 3)
3. A target signal separation apparatus according to any one of
(付記4)
前記解析手段は、過去の受信信号と過去の観測パラメータとを教師データとする機械学習を行って、前記取得手段が取得した現在の観測パラメータに対応する雑音信号を予測する、付記1から3のいずれか1項に記載の目標信号分離装置。
(Appendix 4)
The analysis means performs machine learning using past received signals and past observation parameters as teacher data to predict a noise signal corresponding to the current observation parameters acquired by the acquisition means. A target signal separation device according to any one of the preceding claims.
(付記5)
前記解析手段は、過去の受信信号の線形和を予測式とし、機械学習により決定木を作成することにより得られた予測式を用いて雑音信号を予測する、付記1から4のいずれか1項に記載の目標信号分離装置。
(Appendix 5)
5. Any one of
(付記6)
前記取得手段は、受信信号と観測パラメータとを関連付けてデータベースに保存する、付記1から5のいずれか1項に記載の目標信号分離装置。
(Appendix 6)
6. The target signal separating apparatus according to any one of
(付記7)
前記取得手段は、受信方向以外の観測パラメータの一部を、受信方向とは別のテーブルで管理する、付記6に記載の目標信号分離装置。
(Appendix 7)
7. The target signal separating apparatus according to appendix 6, wherein the acquiring means manages a part of the observation parameters other than the reception direction in a table different from that for the reception direction.
(付記8)
前記受信信号はVHF/UHF帯の電波である、付記1から7のいずれか1項に記載の目標信号分離装置。
(Appendix 8)
8. The target signal separation device according to any one of
(付記9)
前記受信信号は、FM放送波、テレビ放送波、又は携帯電話で使用されている電波である付記1から8のいずれか1項に記載の目標信号分離装置。
(Appendix 9)
9. The target signal separation device according to any one of
(付記10)
パッシブレーダーと、付記1から9のいずれか1項に記載の目標信号分離装置と、を備えるパッシブレーダー装置。
(Appendix 10)
A passive radar apparatus comprising a passive radar and a target signal separation apparatus according to any one of
(付記11)
現在の受信信号と、現在の観測パラメータを取得し、
目標不在時における過去の受信信号、過去の観測パラメータを教師データとする機械学習によって得られた予測式を用いて、前記現在の観測パラメータに対する雑音信号を予測し、
前記現在の受信信号と前記雑音信号との差分をとる処理を行い、前記差分が所定の閾値を超えた場合に受信信号から目標信号を分離する、
目標信号分離方法。
(Appendix 11)
Get the current received signal and the current observed parameters,
Predicting the noise signal for the current observation parameter using a prediction formula obtained by machine learning using the past received signal when the target is absent and the past observation parameter as teacher data,
performing a process of obtaining a difference between the current received signal and the noise signal, and separating the target signal from the received signal when the difference exceeds a predetermined threshold;
Target signal separation method.
10 目標信号分離装置
11 取得部
12 解析部
13 出力部
21 送信局
22 移動目標
23 パッシブレーダー
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
目標不在時における過去の受信信号と過去の観測パラメータとを教師データとする機械学習によって得られた予測式を用いて、前記取得手段が取得した現在の観測パラメータに対応する雑音信号を予測する解析手段と、
前記取得手段が取得した現在の受信信号と、前記解析手段により予測された前記雑音信号との差分をとる処理を行い、前記差分が所定の閾値を超えた場合に受信信号から目標信号を分離する出力手段と、
を備えた、目標信号分離装置。 acquisition means for acquiring the received signal and the observed parameters;
Analysis of predicting the noise signal corresponding to the current observation parameters acquired by the acquisition means using a prediction formula obtained by machine learning using past received signals and past observation parameters as teacher data when the target is absent. means and
Performing a process of obtaining a difference between the current received signal obtained by the obtaining means and the noise signal predicted by the analyzing means, and separating the target signal from the received signal when the difference exceeds a predetermined threshold. an output means;
A target signal separator, comprising:
目標不在時における過去の受信信号、過去の観測パラメータを教師データとする機械学習によって得られた予測式を用いて、前記現在の観測パラメータに対する雑音信号を予測し、
前記現在の受信信号と前記雑音信号との差分をとる処理を行い、前記差分が所定の閾値を超えた場合に受信信号から目標信号を分離する、
目標信号分離方法。 Get the current received signal and the current observed parameters,
Predicting the noise signal for the current observation parameter using a prediction formula obtained by machine learning using the past received signal when the target is absent and the past observation parameter as teacher data,
performing a process of obtaining a difference between the current received signal and the noise signal, and separating the target signal from the received signal when the difference exceeds a predetermined threshold;
Target signal separation method.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015036628A (en) | 2013-08-12 | 2015-02-23 | 三菱電機株式会社 | Passive radar device |
WO2015083348A1 (en) | 2013-12-03 | 2015-06-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Signal processing device |
JP2016003975A (en) | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 沖電気工業株式会社 | Signal processor, signal processing method and program |
CN106872957A (en) | 2017-03-30 | 2017-06-20 | 安徽工程大学 | A kind of object detection method |
-
2019
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015036628A (en) | 2013-08-12 | 2015-02-23 | 三菱電機株式会社 | Passive radar device |
WO2015083348A1 (en) | 2013-12-03 | 2015-06-11 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Signal processing device |
JP2016003975A (en) | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 沖電気工業株式会社 | Signal processor, signal processing method and program |
CN106872957A (en) | 2017-03-30 | 2017-06-20 | 安徽工程大学 | A kind of object detection method |
Non-Patent Citations (1)
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---|
中迫 昇 ほか,"風速情報を入力とする線形・非線形モデルに基づく風雑音の推定と除去",日本音響学会研究発表会議講演論文集,3-7-2,社団法人日本音響学会 ,2002年03月18日, pp.823-824,学術文献等2011-00882-049 |
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