JP3766340B2

JP3766340B2 - パルス信号分析装置およびパルス信号分析方法

Info

Publication number: JP3766340B2
Application number: JP2002077111A
Authority: JP
Inventors: 三朗茅原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2022-03-19
Also published as: JP2003270326A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パルス信号を受信してその諸元を分析し、パルス信号の発生源を特定するパルス信号分析装置およびパルス信号分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、パルス信号分析装置として利用される既存の信号分析装置の構成を示すブロック図である。図５において、図示しないアンテナ部に到来した無線周波数のパルス信号は、狭帯域受信機１で検波されたのち、パルス列特性測定回路２に入力される。パルス列特性測定回路２は、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）やパルス幅（ＰＤ）といったパルス列の時間軸情報の測定データを取得し、このデータを電波源識別部３に与える。電波源識別部３は、電波源の特徴を反映するパルス列の時間軸情報が蓄積された電波源特徴データベース４を参照して、与えられたデータから電波源を識別する。
【０００３】
しかしながら近年では、技術の進歩により、複数のＰＲＦパターンや複数のＰＤパターンを有する電波源が現れるようになってきている。またパルス列の時間軸情報は、ソフトウェアを改修することなどにより比較的容易に変更することができる。このようなパルス列を放射する電波源を識別することは、図５の構成の分析装置によっては困難である。
【０００４】
図６は、信号分析装置の他の構成を示すブロック図である。図６において、広帯域受信機１１で受信されたパルス信号は、高速Ａ／Ｄ変換回路１２によりディジタル信号に変換され、メモリ回路１３に記憶される。記憶された波形データは振幅特性測定回路１４、周波数特性測定回路１５、および位相特性測定回路１６により読み出され、それぞれパルス内部の振幅特性、周波数特性、位相特性が測定される。これらの測定データは電波源識別部１７に与えられ、信号特性データベース１８に蓄積されたパルス内部の振幅、周波数、位相の各特性情報と照合され、電波源が識別される。
【０００５】
図６に示される信号分析装置によれば、例えば同一型式の個体間の識別など、電波源に関するより詳細な情報を取得することが可能になる。しかしながら、パルス内部の特性は電波受信環境や電波源の機材の安定度などの影響を受けやすいので、１つのパルスによる個体識別は難しい。このため、同一個体から取得した複数のパルスの特性をデータベースに登録し、統計的手法により識別精度を高める方法が考えられている。
【０００６】
しかしながら、データベースに登録されるパルス数が増えると、個体識別に必要となる計算量や処理時間も膨大になる。また図６の装置ではパルス内部の微細な特性を利用するため、条件によっては誤識別の可能性も有るという不具合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来の信号分析装置は、１つのパルス列内に複数のＰＲＦパターンや複数のＰＤパターンを有する電波源への対応が困難であったり、処理時間の長期化および識別精度の低下を招くという不具合を有する。よってこれらの不具合を解決し、更なる性能の向上を図った信号分析装置の提供が要望されている。
【０００８】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、電波源を識別する性能の向上を図ったパルス信号分析装置およびパルス信号分析方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わるパルス信号分析装置は、被特定電波源から放射されるパルス信号のパルス列特性情報を取得するパルス列特性情報取得手段と、前記パルス信号に含まれる個々のパルスのパルス内特性情報を取得するパルス内特性情報取得手段とを具備するパルス信号分析装置において、電波源の分類情報を、前記パルス列特性情報に対応付けてデータベース化したパルス列特性データベースと、電波源の個体情報を、前記分類情報および前記パルス内特性情報に対応付けてデータベース化したパルス内特性データベースと、前記パルス列特性情報取得手段により取得されたパルス列特性情報に対応する分類情報を、前記パルス列特性データベースから特定する分類特定手段と、この分類特定手段により特定された分類情報に対応する個体情報を、前記パルス内特性データベースから優先的に読み出す制御手段と、前記パルス内特性情報取得手段で取得されたパルス内特性情報と前記読み出された個体情報とを照合し、その結果に基づいて前記被特定電波源の個体情報を特定する個体特定手段とを具備することを特徴とする。
具備することを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、被特定電波源から放射されるパルス信号のパルス列特性情報がパルス列特性情報取得手段により取得される。そして、この取得された情報と、パルス列特性データベースの内容とが分類特定手段により比較照合され、被特定電波源の分類情報が特定される。すると、特定された分類情報に対応する個体情報が、パルス内特性データベースから優先的に読み出される。
【００１１】
一方、被特定電波源から放射されるパルス信号に含まれる個々のパルスのパルス内特性情報がパルス内特性情報取得手段により取得される。そして、この取得された情報と、前記読み出された個体情報とが個体特定手段により比較照合され、これにより被特定電波源の個体情報が特定される。
【００１２】
このような構成であるので、予め電波源の分類情報が特定され、これをもとに絞り込まれたデータベース情報から電波源の個体が特定される。より具体的には、パルス自体の特性を分析する前にパルス列特性を分析して、時間軸情報から測定されるＰＤ、ＰＲＩ、あるいはさらに電波源の周波数、アンテナスキャンパターン、スキャン時間などの情報が取得され、これらの情報から電波源の種類が予め絞り込まれる。
【００１３】
従って、波形データからパルス内部の諸特性情報を抽出し、これらの情報をもとに電波源を識別する装置において、その識別処理時間の短縮や、ひいては識別精度の向上を図ることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わるパルス信号分析装置の構成を示すブロック図である。このパルス信号分析装置は、例えば航空機などの電波源から放射されるパルス信号を受信し、パルス信号の諸元を分析することにより、航空機の機体番号などを識別する。
【００１５】
図１において、広帯域受信部２１は、電波源からのパルス信号を受信する。受信信号検波部２２は、広帯域受信部２１で受信された信号を検波する。ＰＲＩ／ＰＤ分析部２３は、受信信号検波部２２で検波された信号のＰＲＩ（パルス繰返し周期）、およびＰＤ（パルス幅）を分析する。アンテナスキャン分析部２４は、受信信号検波部２２で検波された信号から電波源のアンテナスキャンパターン、およびスキャン時間を分析する。周波数分析部２５は、広帯域受信部２１で受信されたパルス信号の信号周波数を分析する。パルス列諸元メモリ部２８は、ＰＲＩ／ＰＤ分析部２３、アンテナスキャン分析部２４、および周波数分析部２５で分析されたパルス列の各諸元を記憶する。
【００１６】
パルス列特性データベース部２９には、航空機の型式すなわち分類情報に対応するパルス列の諸元データが蓄積される。分類識別部３０は、パルス列諸元メモリ部２８に記憶された諸元データとパルス列特性データベース部２９の内容とを比較し、照合する。そして、その結果に基づいて、電波源の種類や動作モードなどを特定する。
【００１７】
一方、高速Ａ／Ｄ変換部２６は、広帯域受信部２１で受信された信号に高速Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換処理を施し、ディジタルデータに変換する。波形メモリ部２７は、高速Ａ／Ｄ変換部２６においてディジタルデータに変換された受信波形データを記憶する。パルス内特性抽出部３１は、波形メモリ部２７に記憶された波形データから個々のパルス部分のみを抜き出し、その振幅特性、周波数特性、および位相特性を抽出する。
【００１８】
パルス内特性データベース部３２は、航空機の個体情報、すなわち機体番号などの識別ＩＤに対応するパルス内諸元データを蓄積する。個体識別部３３は、パルス内特性抽出部３１で抽出された振幅特性、周波数特性、および位相特性の各特性情報とパルス内特性データベース部３２の内容とを比較し、照合する。そして、その結果に基づいて、電波源の個体を特定する。
【００１９】
データベース管理部３４は、パルス列特性データベース部２９に蓄積されたデータとパルス内特性データベース部３２に蓄積されたデータの登録内容を一括して管理し、両データベースの内容が矛盾することを防ぐなどの制御を実施する。またデータベース管理部３４は、個体識別部３３における識別処理に供されるデータを、パルス内特性データベース部３２のデータから絞り込む。
【００２０】
図２は、パルス列特性データベース２９の内容の一例を示す図である。このようにパルス列特性データベース２９は、電波源の単発機、双発機、あるいは電波放射装置の型式名称などと云った種別を、電波源から放射されるパルス信号のＰＲＩやＰＤなどのパルス列特性に対応付けてデータベース化したものである。パルス列特性データベース２９に蓄積されるデータは、過去の測定などにより予め取得される。なお、パルス列特性データベース２９において、例えば、「距離を測定するレーダのモード」や、「速度を測定するレーダのモード」、あるいは「データを送信する送信機のモード」などのように、各航空機種別に、搭載する電波放射装置の動作モードを対応付けるようにしても良い。
【００２１】
図３は、パルス内特性データベース３２の内容の一例を示す図である。このようにパルス内特性データベース３２は、例えば機体番号などといった電波源の個体情報を、電波源から放射されるパルス信号に含まれるパルスの振幅特性、周波数特性、および位相特性といったパルス内特性情報に対応付けてデータベース化したものである。特に本実施形態では、航空機種別ごとに個体情報を対応付けるようにした点に特徴がある。
【００２２】
次に、上記構成における動作を説明する。まず、広帯域受信部２１において電波源からのパルス信号が受信される。これにより得られた受信信号は、受信信号検波部２２、周波数分析部２５、および高速Ａ／Ｄ変換部２６に与えられる。
【００２３】
受信信号検波部２２は受信信号を検波し、検波後の信号をＰＲＩ／ＰＤ分析部２３およびアンテナスキャン分析部２４に入力する。周波数分析部２５は受信信号の中心周波数を測定し、測定結果をパルス列諸元メモリ部２８に入力する。また、高速Ａ／Ｄ変換部２６は受信したパルス波形データをディジタル変換し、得られた受信信号データを波形メモリ部２７に入力する。
【００２４】
ＰＲＩ／ＰＤ分析部２３は、パルス列に含まれるすべてのＰＲＩ、ＰＤを検波後の信号から測定し、測定結果をパルス列諸元メモリ部２８に入力する。アンテナスキャン分析部２４では、比較的長い時間のパルス列の振幅変化やパルスの連続性から受信ローブを検出し、スキャン間隔（ＳＴ）、スキャンパターン（ＳＰ）を測定して、パルス列諸元メモリ部２８に入力する。
【００２５】
パルス列諸元メモリ部２８にデータが蓄積されると、分類識別部３０はパルス列諸元メモリ部２８から適宜パルス列測定結果を読み出し、パルス列特性データベース部２９に蓄積されたデータと順次比較照合する。その際、データベース管理部３４は、周波数測定結果およびスキャンパターン測定結果により、比較照合の対象データの優先度を決定する。そしてデータベース管理部３４は、分類識別部３０に、上記優先順位に基づく比較照合処理を行なわせる。このようにすることで、電波源の種類・動作モードが識別される。また優先度を設定することにより、処理を高速化することができる。
【００２６】
一方、パルス内特性抽出部３１は、波形メモリ部２７に記憶されたパルス部分の波形データを読み出し、振幅特性、周波数特性、および位相特性の各特性を抽出して個体識別部３３に送る。その際、パルスデータを立ち上がり部分、立ち下がり部分、および中間部分に分割し、このうちのいずれか、もしくはすべてについて各特性を抽出するようにしても良い。
【００２７】
個体識別部３３は、パルス内特性抽出部３１から送られたパルス内部の各特性と、パルス内特性データベース部３２に蓄積された各特性データとの比較照合を行う。そして、照合結果が、最終的な識別結果として出力される。
【００２８】
図４は、図１に示されるパルス信号分析装置における処理手順を示すフローチャートである。すなわち、図４は、上記の処理手順をまとめたフローチャートである。図４のステップＳ１およびステップＳ２において、受信パルス信号のパルス列諸元データ、およびパルス内特性データが取得される。そうすると、まずステップＳ３において、上記取得されたパルス列諸元データが、パルス列特性データベース部２９の内容と比較照合される。ここで対応するデータを検索することが出来れば（ＯＫ）、処理手順はステップＳ４に移行して、比較照合の対象データの優先度が決定される。
【００２９】
すなわち、ステップＳ３における比較照合の結果、電波源の種類・動作モードが識別された場合、そのデータと同一種類・動作モードの電波源の波形データがパルス内特性データベース部３２から優先的に読み出される。これは、データベース管理部３４の制御による。このようにすることで処理時間が短縮され、誤識別の可能性を低くすることができる。
【００３０】
続くステップＳ５では、優先的に読み出されたパルス内特性データから順に、パルス内特性データベース部３２の内容と比較照合される。ここで対応するデータを検索することが出来れば（ＯＫ）、ステップＳ６において電波源の個体が確定される。
【００３１】
一方、ステップＳ３において対応するデータを検索することが出来なければ（ＮＧ）、処理手順はステップＳ７に移行して、上記取得されたパルス内特性データが、パルス内特性データベース部３２の内容と比較照合される。ここで、対応するデータを検索することが出来たとする（ＯＫ）。このことは、航空機の個体は識別できたが、その動作モードは過去のデータに無いことを意味する。すなわち、特定された電波源に関して、これまでにない動作モードが新たに検出されたことになる。そこで処理手順はステップＳ８に移行し、パルス列諸元データが新たな動作モードに対応付けてパルス列特性データベース部２９に登録される。
【００３２】
また、ステップＳ７において対応するデータを検索することが出来なかったとする（ＮＧ）。このことは、分類情報も、個体情報も過去のデータに無い電波源が出現したことを意味する。そこで、ステップＳ８において、パルス列諸元データが新たな動作モードに対応付けてパルス列特性データベース部２９に登録されるとともに、ステップＳ９において、パルス内特性データが新たな個体情報に対応付けてパルス内特性データベース部３２に登録される。
【００３３】
さらに、ステップＳ５において対応するデータを検索することが出来なかったとする（ＮＧ）。このことは、分類情報は特定できたが、個体情報は特定できない電波源が出現したことを意味する。そこで、処理手順はステップＳ９に移行し、特定された種類・動作モードの新たな個体のデータとして、分析されたパルス内特性データがパルス内特性データベース部３２に登録される。
【００３４】
以上の手順において、データベース管理部３４は、パルス列特性データベース部２９の登録データと、パルス内特性データベース部３２の登録データとを一括して管理し、両データベースの内容に矛盾が生じないように対応関係を保持する。
【００３５】
このように本実施形態では、広帯域受信部２１で受信されたパルス信号のパルス列諸元データを、ＰＲＩ／ＰＤ分析部２３、アンテナスキャン分析部２４、および周波数分析部２５により取得し、パルス内特性データを、パルス内特性抽出部３１により取得する。パルス列特性データベース２９を参照し、パルス列諸元データから電波源の分類情報を特定する。この結果からパルス内特性データベース３２を参照する際の優先度を設定し、この優先度に基づいてパルス内特性データベース３２を参照し、パルス内特性データから電波源の個体を特定するようにしている。またデータベース管理部３４により、パルス列特性データベース２９の内容と、パルス内特性データベース３２の内容との対応関係を保持するようにしている。
【００３６】
このように、パルス列情報から電波源の分類情報を特定し、その結果をもとに、個体識別の際に対応関係を照合すべきデータを絞り込むようにしている。従って、個体識別の際に全てのデータを検索する必要が無くなり、その結果、処理時間の短縮を図れる。
【００３７】
さらに、電波源の分類（種別）をまず特定し、その結果をもとに個体を特定するという、いわば２段がまえの処理手順となっているので、個体識別の精度を高めることも可能になる。
【００３８】
これらのことから、受信信号から抽出したパルス列諸元情報およびパルス内部の各特性情報を用いた電波源の識別において、識別精度の向上や処理時間の短縮が図ることができ、電波源を識別する性能の向上を図ったパルス信号分析装置およびパルス信号分析方法を提供することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、電波源を識別する性能の向上を図ったパルス信号分析装置およびパルス信号分析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるパルス信号分析装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示されるパルス列特性データベース２９の内容の一例を示す図。
【図３】図１に示されるパルス内特性データベース３２の内容の一例を示す図。
【図４】図１に示されるパルス信号分析装置における処理手順を示すフローチャート。
【図５】パルス信号分析装置として利用される既存の信号分析装置の構成を示すブロック図。
【図６】パルス信号分析装置として利用される既存の信号分析装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
２１…広帯域受信部
２２…受信信号検波部
２３…ＰＲＩ／ＰＤ分析部
２４…アンテナスキャン分析部
２５…周波数分析部
２６…高速Ａ／Ｄ変換部
２７…波形メモリ部
２８…パルス列諸元メモリ部
２９…パルス列特性データベース部
３０…分類識別部
３１…パルス内特性抽出部
３２…パルス内特性データベース部
３３…個体識別部
３４…データベース管理部

Claims

被特定電波源から放射されるパルス信号のパルス列特性情報を取得するパルス列特性情報取得手段と、前記パルス信号に含まれる個々のパルスのパルス内特性情報を取得するパルス内特性情報取得手段とを具備するパルス信号分析装置において、
電波源の分類情報を、前記パルス列特性情報に対応付けてデータベース化したパルス列特性データベースと、
電波源の個体情報を、前記分類情報および前記パルス内特性情報に対応付けてデータベース化したパルス内特性データベースと、
前記パルス列特性情報取得手段により取得されたパルス列特性情報に対応する分類情報を、前記パルス列特性データベースから特定する分類特定手段と、
この分類特定手段により特定された分類情報に対応する個体情報を、前記パルス内特性データベースから優先的に読み出す制御手段と、
前記パルス内特性情報取得手段で取得されたパルス内特性情報と前記読み出された個体情報とを照合し、その結果に基づいて前記被特定電波源の個体情報を特定する個体特定手段とを具備することを特徴とするパルス信号分析装置。
前記制御手段は、
前記分類特定手段により前記被特定電波源の分類情報が特定されない場合に、前記パルス列特性情報取得手段において取得されたパルス列特性情報を前記パルス列特性データベースに新たに登録してデータベース更新処理を実施することを特徴とする請求項１に記載のパルス信号分析装置。
前記制御手段は、
前記個体特定手段により前記被特定電波源の個体情報が特定されない場合に、前記パルス内特性情報取得手段において取得されたパルス内特性情報を前記パルス内特性データベースに新たに登録してデータベース更新処理を実施することを特徴とする請求項１に記載のパルス信号分析装置。
前記制御手段は、
前記パルス列特性データベースの内容と前記パルス内特性データベースの内容との対応関係を保持しつつ、前記データベース更新処理を実施することを特徴とする請求項２または３に記載のパルス信号分析装置。
被特定電波源から放射されるパルス信号のパルス列特性情報を取得するパルス列特性情報取得手段と、前記パルス信号に含まれる個々のパルスのパルス内特性情報を取得するパルス内特性情報取得手段と、電波源の分類情報を前記パルス列特性情報に対応付けてデータベース化したパルス列特性データベースと、電波源の個体情報を前記分類情報および前記パルス内特性情報に対応付けてデータベース化したパルス内特性データベースと、を具備するパルス信号分析装置に用いられるパルス信号分析方法であって、
前記パルス列特性情報取得手段により取得されたパルス列特性情報に対応する分類情報を、前記パルス列特性データベースから特定する分類特定ステップと、
この分類特定ステップにおいて特定された分類情報に対応する個体情報を、前記パルス内特性データベースから優先的に読み出す読み出しステップと、
前記パルス内特性情報取得手段で取得されたパルス内特性情報と前記読み出された個体情報とを照合し、その結果に基づいて前記被特定電波源の個体情報を特定する個体特定ステップとを具備することを特徴とするパルス信号分析方法。