JP3776329B2 - レーダ識別装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、受信したレーダ波について得られるレーダ波データに基づいて当該レーダ波の発信源種を識別するレーダ識別装置に係り、特にパルスの形状的特徴をも識別基準として採用するレーダ識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来のレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。図１２において、１０１はレーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部、１０２はレーダ波受信部１０１から入力するレーダ波データから種々の電波諸元を抽出するとともに、抽出された電波諸元と所与の諸元識別辞書とを対照することで、受信されたレーダ波に係る送信源の種類、種別等（レーダ波を送信するレーダサイト等を識別するもので、以下の説明では発信源種と称する）を識別して識別結果を出力するレーダ波諸元識別部、１０３はレーダ波諸元識別部１０２から入力する識別結果をユーザに提示する表示部である。
【０００３】
レーダ波諸元識別部１０２により抽出される電波諸元としては、例えば特開平１１−３２６４９４号公報に開示された電波源名称識別装置によれば、周波数、ＰＲＦ(Pulse Repetition Frequency)およびパルス幅等の諸元値、並びに、周波数について当該周波数が常時一定であるかあるいは所定の範囲で変動するかで区別する周波数モード、ＰＲＦについてパルスの出力間隔が常時一定であるかあるいは所定の範囲で変動するかで区別するＰＲＦモード、およびパルスについて繰り返し間隔毎に出力されるパルスが１であるかあるいは２であるかで区別するパルスモード等の諸元モードが挙げられる。また、上記公報に開示された電波源名称識別装置では、所与の諸元識別辞書を参照することで各電波諸元毎に受信したレーダ波がそれぞれの発信源種に該当する可能性を示す確率得点を算出して、当該確率得点の総計に基づいて受信したレーダ波に係る発信源種を識別する。また、特開平９−２６４９４６号公報に開示されたレーダ識別装置では、発信源種の識別を高速に実施するために、諸元識別辞書において識別に有効な諸元グループの構築を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ識別装置は以上のように構成されているので、上記のように周波数、ＰＲＦおよびパルス幅等の電波諸元を基にして、受信したレーダ波に係る発信源種を識別する。然るに、これらの電波諸元はそれぞれの発信源種について所定の規約に基づいてその設定がなされるものであるから、何らかの過誤等によりレーダ波の送受信において送信側で設定された電波諸元と受信側で設定された電波諸元とが全てまたは一部において一致しない可能性があり、必ずしも正確な識別結果を得ることができないという課題があった。また、事前に多くの発信源種を網羅する充分な諸元識別辞書が与えられていない場合、あるいは発信源種の識別のための学習用データが充分に得られない場合には、識別性能が低いという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、レーダ波の波源固有の特徴が顕現するパルス波形に係る解析を併用することで、識別精度の向上したレーダ識別装置を得ることを目的とする。
【０００６】
また、事前にレーダ波に係る充分な識別辞書を得られなくても、あるいは学習用のデータを充分に得られなくても、発信源種の明らかでないレーダ波をも含めた教師なし学習により実用的な識別精度を確保することができるレーダ識別装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、レーダ波データを適宜分断してパルスデータを生成し、当該パルスデータから局所的な特徴量として時系列に与えられる局所周期成分を抽出し、レーダ波毎のパルスデータについて得られるそれぞれの局所周期成分を所定数に分類された複数の局所パターンのなかのいずれかの局所パターンに帰属させ、発信源種が予め明らかになっているレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいて発信源種と当該発信源種を特定し得る局所パターンとを対応付け、対応付けられた発信源種と局所パターンとの組合せを集成することによりパルスデータに基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、レーダ波データを適宜分断してパルスデータを生成し、当該パルスデータから局所周期成分を抽出し、それぞれの局所周期成分をパルス分類部で設定されたと同じ複数の局所パターンのなかのいずれかの局所パターンに帰属させ、受信されたレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照することにより発信源種を識別して識別結果を出力するパルス判定部と、入力する識別結果に基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示する表示部とを備えるようにしたものである。
【０００８】
この発明に係るレーダ識別装置は、パルス分類部において、それぞれ正規分布として与えられる複数の局所パターン全体を表現する混合正規分布に基づいて、それぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属確率を求めることで、当該局所周期成分の帰属する局所パターンを決定するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、レーダ波データから局所的な特徴量として時系列に与えられる局所周期成分を抽出し、レーダ波について時系列に与えられる局所周期成分がそれぞれ帰属し得る複数の局所パターンおよび局所パターン間の遷移を規定する複数の遷移パターンから成る状態遷移モデルに基づいてレーダ波毎に当該レーダ波に係る局所周期成分が状態遷移モデル上で遷移する遷移経路を推定し、発信源種が予め明らかになっているレーダ波の遷移経路を構成する個々の部分経路についての各遷移パターンへの帰属状態に基づいて発信源種と当該発信源種を特定し得る遷移パターンとを対応付け、対応付けられた発信源種と遷移パターンとの組み合わせを集成することによりレーダ波データに基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、レーダ波データから局所周期成分を抽出し、状態遷移モデルに基づいて受信されたレーダ波に係る局所周期成分が状態遷移モデル上で遷移する遷移経路を推定し、当該遷移経路を構成する個々の部分経路の各遷移パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照することにより発信源種を識別して識別結果を出力するパルス判定部と、入力する識別結果に基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示する表示部とを備えるようにしたものである。
【００１０】
この発明に係るレーダ識別装置は、パルス分類部において、任意のレーダ波に係る局所周期成分の遷移経路を検証して、当該遷移経路を構成する個々の部分経路が帰属するそれぞれの遷移パターンにより特定し得る発信源種の種類数が０または２以上である場合に、状態遷移モデルを変形するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波データから１または複数の電波諸元を抽出し、抽出された電波諸元に基づいて受信されたレーダ波に係る発信源種を識別するレーダ波諸元識別部を備え、表示部において、パルス判定部から出力される識別結果とレーダ波諸元識別部から出力される識別結果とに基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示するようにしたものである。
【００１２】
この発明に係るレーダ識別装置は、パルス分類部を有して構成される基地局と、レーダ波受信部、パルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるようにしたものである。
【００１３】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波受信部を有して構成される自動器と、パルス分類部を有して構成される基地局と、パルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるようにしたものである。
【００１４】
この発明に係るレーダ識別装置は、パルス分類部を有して構成される基地局と、レーダ波受信部、パルス判定部、レーダ波諸元識別部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるようにしたものである。
【００１５】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波受信部を有して構成される自動器と、パルス分類部を有して構成される基地局と、パルス判定部、レーダ波諸元識別部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。図１において、１はレーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部、２はレーダ波受信部１から入力するレーダ波データからパルス波形に係るパルスデータを生成するとともに当該パルスデータから時系列に抽出される部分的特徴量についての分類結果に基づいて発信源種を識別するための規則（以下、パルス識別判定規則と称する）を作成するパルス分類部、３はレーダ波受信部１からレーダ波データを入力するとともにパルス分類部２からパルス識別判定規則を入力して、受信したレーダ波に係る発信源種を識別して当該識別結果（以下、パルス識別結果と称する）を出力するパルス判定部、４はレーダ波受信部１からレーダ波データを入力して、周波数、ＰＲＦ、パルス幅等の電波諸元に基づいて発信源種を識別するための規則（以下、諸元識別判定規則と称する）に基づいて受信したレーダ波に係る発信源種を識別して識別結果（以下、諸元識別結果と称する）を出力するレーダ波諸元識別部、５はパルス判定部３からパルス識別結果を入力するとともにレーダ波諸元識別部４から諸元識別結果を入力して、パルス識別結果および諸元識別結果から発信源種を総合的に識別する規則（以下、総合識別判定規則と称する）に基づいて受信したレーダ波に係る発信源種を識別して当該識別結果をユーザに提示する表示部である。
【００１７】
次に、図１に示されるこの発明の実施の形態１によるレーダ識別装置に係る動作について説明する。ここで、以下の動作説明において使用される幾つか用語について、予め定義しておく。受信されたレーダ波に係る発信源種が予めまたはレーダ波受信部１の機能により明らかとなっているレーダ波を”識別付レーダ波”と称する。また、受信されたレーダ波に係る発信源種が不明なレーダ波を”未識別レーダ波”と称する。また、識別付レーダ波データおよび未識別レーダ波データを電波受信等に基づいて入力して、これらのレーダ波データに基づいて教師なし分類を実施しパルス識別判定規則を構成する際のレーダ識別装置の使用形態を”識別準備形態”と称する。さらに、未識別レーダ波を受信して、受信されたレーダ波に係る発信源種を識別する際のレーダ識別装置の使用形態を”識別実施形態”と称する。
【００１８】
レーダ波受信部１は、レーダ波を受信してレーダ波データを生成する。この生成されるレーダ波データは、例えば、所定間隔の時刻毎にレーダ波強度を測定することで得られる時系列のレーダ波強度値から成る主データと、レーダ波強度の測定時間間隔並びに識別付レーダ波の場合には当該識別付レーダ波に係る発信源種の識別情報（以下、発信源識別子と称する）から成る副データとを有して構成される。したがって、受信されたレーダ波に係るレーダ波データは、発信源種が明らかであり発信源識別子が付記された識別付レーダ波データと、発信源種が不明であり識別付レーダ波との整合をとるために仮識別子が付記された未識別レーダ波データとに類別される。識別付レーダ波については、レーダ波受信部１は、レーダ波データをパルス分類部２のみに出力する。また、未識別レーダ波については、レーダ波受信部１は、識別準備形態ではレーダ波データをパルス分類部２のみに出力し、識別実施形態ではレーダ波データをパルス分類部２、パルス判定部３およびレーダ波諸元識別部４へ出力する。
【００１９】
図２は、パルス分類部における動作を示すフローチャートである。パルス分類部２は、レーダ波受信部１からレーダ波データを入力すると、当該レーダ波データを適宜分断してパルスデータを取り出して格納する（ステップＳＴ１）。なお、パルスデータにより同定されるパルス波形は、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の形状的特徴を有することが知られている。すなわち、発信源種毎の特徴がパルス波形に顕現することになる。次に、パルス分類部２は、取り出されたパルスデータを基にして、パルス波形を同定する時系列データに対して所定の演算を適用することで変換を実施することにより部分的特徴量（以下、局所周期成分と称する）を時系列に抽出する（ステップＳＴ２）。次に、パルス分類部２は、得られた局所周期成分について、局所周期成分をその特徴に基づいて所定数のカテゴリーに分類するためにそれぞれ当該カテゴリーを表現する特徴量が規定される複数のパターン（以下、局所パターンと称する）においていずれの局所パターンに帰属するかに係る分類を実施して、分類結果を格納する（ステップＳＴ３）。分類結果が得られれば、パルス分類部２は、識別付レーダ波データの各局所パターンへの帰属状態を検出して、当該帰属状態に整合するように規定されるパルス識別判定規則を構成し、構成されたパルス識別判定規則をパルス判定部３へ出力する（ステップＳＴ４）。なお、パルス分類部２によるパルス識別判定規則の構成を監視並びに制御するとともに、パルス識別判定規則を修正できるように、パルス分類部２が表示機能および制御機能を有するのが好適である。また、レーダ波受信部１のみではなく別の装置において作成または蓄積された識別付レーダ波データおよび未識別レーダ波データを入力してパルス判定識別規則を効率的に作成できるように、パルス分類部２がデータ入力インタフェース機能を有するのが好適である。
【００２０】
次に、上記のステップＳＴ１からステップＳＴ４として示された各工程について詳細に説明する。ステップＳＴ１においては、レーダ波データについて各時刻毎のレーダ波強度値を検出して、レーダ波強度値が所定のしきい値より大きな時間帯をパルス時間と判定する。さらに、パルス時間の前後に所定の時間を付加して得られる時間帯におけるレーダ波データを他の部分から分断してパルスデータとして取り出し、当該パルスデータを所定の記憶手段に格納する。受信されたレーダ波が識別付レーダ波である場合には、各パルスデータに対して発信源識別子を属性データとして付加する。また、受信されたレーダ波が未識別レーダ波である場合には、各パルスデータに対して仮識別子を属性データとして付加する。
【００２１】
ステップＳＴ２においては、ステップＳＴ１で生成されたパルスデータに対して所定の演算を適用することで局所的な特徴量への変換を実施して、局所周期成分の時系列データを算出し、これら局所周期成分の時系列データを所定の記憶手段に格納する。局所周期成分の算出の例として、パルス時間内にレーダ波強度がＳ回測定されているパルスデータについて説明する。連続する４つの時刻における測定により求められたそれぞれのレーダ波強度値を順に並べて４元のベクトルを生成し、このベクトル生成を２つの単位時刻ずつずらして実施する。すなわち、このようなベクトル生成をパルスデータ全般にわたって実施することで（Ｓ−２）／２個のベクトルを得ることができる。次に、各ベクトルＶ＝（ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４）について、以下の式（１）に示されるベクトル変換を実施することで、局所周期成分Ｘ＝（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）を算出する。式（１）に係る変換は単純なウォルシュ変換であるが、離散フーリエ変換等を適用してもよい。
【数１】
【００２２】
ステップＳＴ３においては、入力されたレーダ波データに係る全てのパルスデータより得られたＴ個の局所周期成分（Ｘ１〜ＸＴ）それぞれについて、識別子を参照することなく所定数（ｎ個）だけ設定された局所パターンにおいていずれの局所パターンに帰属するかを決定する教師なし分類を実施する。図３は、局所周期成分に係る教師なし分類動作を示すフローチャートである。まず、それぞれが正規分布として与えられる複数の局所パターン全体を表現する混合正規分布を規定する各パラメータを以下に示す期待値最大化法で求めるための初期値を設定する（サブステップＳＴ１１）。例えば、レーダ波毎に与えられるＴ個の局所周期成分Ｘ１〜ＸＴからｎ個の互いに異なるものを適宜選択してそれぞれ各局所パターンについての平均の初期値とし、Ｘ１〜ＸＴから分散を算出してｎ個の局所パターンに共通な分散の初期値とし、混合比の初期値をｎ個の局所パターンそれぞれに共通に１／ｎとする。各局所パターンについて平均、分散、混合比の組（μｉ，σｉ，αｉ）（以下、分類パラメータと称する）が与えられれば、局所周期成分（Ｘ１〜ＸＴ）のそれぞれについて、各局所パターンにおいての確率密度ｐ１〜ｐｎを以下の式（２）に基づいて算出する。
ｐｉ＝αｉＮ（μｉ，σｉ） （２）
式（２）において、ｉ＝１〜ｎであり、Ｎ（μｉ，σｉ）は正規分布の確率密度を示す。また、それぞれの局所周期成分Ｘｔについての各局所パターンｉへの帰属確率Ｐｔｉを以下の式（３）に基づいて算出する（サブステップＳＴ１２）。
【数２】
それぞれの局所周期成分Ｘｔに係る帰属確率Ｐｔｉが求まれば、以下の式（４）に基づいて、各局所パターンｉについて平均、分散、混合比から成る分類パラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）を算出する（サブステップＳＴ１３）。なお、式（４）においては、対角共分散成分のみを計算する場合を例としている。
【数３】
また、式（４）により算出された平均、分散、混合比から成る分類パラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）を記録するとともに、当該分類パラメータの変遷に係る履歴を参照して、所定の基準に基づいた履歴データに係る検証を実施し、当該検証結果に応じて次に実行するサブステップを選択する。例えば、それまでに実行された１０回の分類パラメータ算出工程にわたって平均、分散、混合比の値に係る変動幅がいずれも所定のしきい値を越えない場合には、データ帰属最尤推定サブステップＳＴ１４へ進み、それ以外の場合にはデータ帰属確率算出サブステップＳＴ１２へ復帰する。平均、分散、混合比から成る分類パラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）に係る変化が所定のしきい値を越えることなく収束状態が確認されれば、最終的に得られた平均、分散、混合比から成る分類パラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）を混合正規分布を規定する分類パラメータとして記録する。次に、当該分類パラメータを用いて、データ帰属確率算出サブステップＳＴ１２と同様の処理を実施して、それぞれの局所周期成分Ｘｔについて各局所パターンｉへの帰属確率Ｐｔｉを算出する。そして、それぞれの局所周期成分Ｘｔ（ｔ＝１〜Ｔ）毎に、帰属確率Ｐｔｉを比較することで、最大の帰属確率Ｐｔｉを有する局所パターンに当該局所周期成分Ｘｔが帰属するものと推定し、局所周期成分Ｘｔと当該局所周期成分Ｘｔが帰属する局所パターンとを対応付けて記録する（サブステップＳＴ１４）。
【００２３】
ステップＳＴ４においては、各局所パターンｉ毎に、当該局所パターンｉへの帰属が記録された局所周期成分Ｘｔに属性データとして付加された識別子を調べて、当該局所パターンｉが特定の発信源種に固有な局所パターンとなり得るか否かについての判定を実施する。すなわち、局所パターンｉへの帰属が記録された局所周期成分Ｘｔに属性データとして発信源識別子が付加されている場合には、発信源識別子の種類が単一であれば当該局所パターンｉが発信源識別子により明示される発信源種に固有の局所パターンであると判定する。また、発信源識別子が複数個混在しているのであれば、当該局所パターンｉへの帰属が記録された局所周期成分の数の最も多い発信源識別子に係る第１の発信源種と、記録された局所周期成分の数が２番目に多い発信源識別子に係る第２の発信源種とを比較して、第１の発信源種についての局所周期成分の記録数が第２の発信源種についての局所周期成分の記録数より所定のしきい値を越えて多い場合には、当該局所パターンｉが第１の発信源種に固有の局所パターンであると判定し、所定のしきい値を越えない場合には判定不能とする。以上のように、各局所パターンｉについて、当該局所パターンと当該局所パターンにより特定され得る発信源種とを対応付けることでそれぞれ個別の判定規則（以下、個別判定規則と称する）を得る。すべての局所パターンについて個別判定規則の存否が確認されれば、局所パターン毎に得られた個別判定規則および分類パラメータを組み合せて得られるデータを集成することでパルス識別判定規則を構成し、当該パルス識別判定規則をパルス判定部３へ出力する。
【００２４】
次に、図４は、パルス判定部における動作を示すフローチャートである。パルス判定部３は、レーダ波受信部１から未識別レーダ波データを入力すると、当該レーダ波データを適宜分断してパルスデータを取り出して格納する（ステップＳＴ２１）。次に、パルス判定部３は、取り出されたパルスデータを基にして、パルス波形に係る時系列データに対して所定の演算を適用することで変換を実施することにより、局所周期成分を時系列に抽出する（ステップＳＴ２２）。次に、パルス判定部３は、パルス識別判定規則を参照してステップＳＴ２２において生成されたそれぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいて未識別レーダ波に係る発信源種を識別し、当該識別結果すなわちパルス識別結果を表示部５に出力する（ステップＳＴ２３）。
【００２５】
上記のステップＳＴ２１はパルス分類部２が実行するステップＳＴ１と同様であり、またステップＳＴ２２はパルス分類部２が実行するステップＳＴ２と同様であるので、その詳細な説明は省略する。ステップＳＴ２３においては、パルス分類部２から入力したパルス識別判定規則に含まれる分類パラメータに基づいて、未識別レーダ波データに係るそれぞれの局所周期成分Ｘｔ毎に各局所パターンｉへの帰属確率を算出して、最大の帰属確率Ｐｔｉを有する局所パターンｉに当該局所周期成分Ｘｔが帰属するものと推定する。なお、帰属確率の算出は同様に式（３）を用いて実施する。次に、パルス識別判定規則を構成する各局所パターン毎の個別判定規則に基づいて、それぞれの局所周期成分が帰属する局所パターンのなかで発信源種との対応付けがなされている局所パターンを検出する。次に、発信源種との対応付けがなされている局所パターン毎に、当該局所パターンに帰属する局所周期成分の数を集計して、最も局所周期成分の帰属数の多い局所パターンに対応付けられた発信源種をもって受信した未識別レーダ波に係る発信源種であると判定し、当該判定結果をパルス識別結果として表示部５に出力する。また、受信されたレーダ波に係るそれぞれの局所周期成分が帰属する局所パターンのなかで発信源種との対応付けがなされている局所パターンがない場合、あるいは発信源種との対応付けがなされている局所パターンに帰属する局所周期成分の数が所定のしきい値より少ない場合には、判定不能とするパルス識別結果を表示部５に出力する。
【００２６】
次に、レーダ波諸元識別部４は、所与の諸元識別判定規則を参照して、レーダ波受信部１から入力する未識別レーダ波データに係る発信源種を識別し、当該識別結果すなわち諸元識別結果を表示部５へ出力する。なお、発信源種を識別するための基準となる電波諸元としては上述したように、周波数、ＰＲＦおよびパルス幅等の諸元値と、周波数モード、ＰＲＦモードおよびパルスモード等の諸元モードとがあり、これら電波諸元に基づくレーダ識別は例えば特開平１１−３２６４９４号公報に開示されているように周知技術であるので、ここではその説明を省略する。
【００２７】
次に、表示部５は、パルス判定部３からパルス識別結果を入力するとともに、レーダ波諸元識別部４から諸元識別結果を入力する。これら識別結果が得られれば、所与の総合識別判定規則を参照して、パルス識別結果および諸元識別結果から受信した未識別レーダ波に係る発信源種を識別して、当該識別結果をユーザに提示する。上記総合識別判定規則の一例について、以下に説明する。パルス識別結果と諸元識別結果とが一致した場合、あるいはパルス識別結果または諸元識別結果のいずれか一方が判定不能とされた場合には、パルス識別結果または諸元識別結果に基づいて特定される発信源種をユーザに提示する。また、パルス識別結果および諸元識別結果がともに判定不能とされた場合には、ユーザに対して判定不能と表示する。また、パルス識別結果と諸元識別結果とが一致しない場合には、いずれの識別結果を優先するかを予め規定しておいて、優先される識別結果に基づいて特定される発信源種をユーザに提示するか、あるいは、判定不能と表示するとともに双方の識別結果に基づいて特定される発信源種をともにユーザに提示する。なお、表示部５における発信源種等に係る表示形態を種々選択すること等を実施できるように、表示部５が表示形態を変更するための制御機能を有するのが好適である。
【００２８】
また、図５は、この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置の変形例の構成を示すブロック図である。図５に示されるレーダ識別装置は、図１に示されたレーダ識別装置と比較すると、レーダ波諸元識別部４が削除されている点で相違する。すなわち、パルス判定部３から出力されるパルス識別結果のみを基にして、表示部５は受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示する。
【００２９】
以上のように、この実施の形態１によれば、レーダ波データを生成するレーダ波受信部１と、パルスデータに基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部２と、受信したレーダ波に係るパルスデータに係るそれぞれの局所周期成分についての各局所パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照して発信源種を識別するパルス判定部３と、識別結果に基づいて受信されたレーダ波に係る発信源種などをユーザに提示する表示部５とを備えるように構成したので、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の特徴が顕現するパルス波形に基づいて発信源種を識別するから、レーダ波の送受信において電波諸元に係る設定について過誤等が生じても正確な識別結果を得ることができ、識別精度を向上することができるという効果を奏する。
【００３０】
また、パルス分類部２が、レーダ波毎に時系列に得られるそれぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を構成するようにしたので、未識別レーダ波を含めた局所パターンに係る教師なし分類結果を利用することができて、学習用の識別付レーダ波が少なくても有効なパルス識別判定規則が得られて所望の識別精度を確保することが可能となり、実用性を向上することができるという効果を奏する。
【００３１】
また、パルス分類部２が、それぞれ正規分布として与えられる複数の局所パターン全体を表現する混合正規分布に基づいて、それぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属確率を求めることで、当該局所周期成分の帰属する局所パターンを決定するように構成したので、局所パターンの分類を統計的に有効な手法を用いて実施できるから、パルス識別判定規則の信頼性の向上を図ることが可能となり、発信源種の識別精度を向上することができるという効果を奏する。
【００３２】
また、受信したレーダ波から電波諸元を抽出して、抽出された電波諸元に基づいて発信源種を識別するレーダ波諸元識別部４を備え、表示部５がパルス判定部３から出力されるパルス判定結果およびレーダ波諸元識別部４から出力される諸元識別結果に基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示するように構成したので、パルス波形のみではなく種々の電波諸元にも基づいて発信源種を識別することができるから、識別精度をより向上することができるという効果を奏する。
【００３３】
実施の形態２．
この実施の形態２によるレーダ識別装置は、装置構成については実施の形態１によるレーダ識別装置と同様の構成を有しており、パルス分類部におけるパルス識別判定規則の構成に係る動作、およびパルス判定部における未識別レーダ波に係る識別動作が異なる点で実施の形態１と相違する。
【００３４】
以下、この実施の形態２によるレーダ識別装置に係る動作について説明する。なお、レーダ波受信部１、レーダ波諸元識別部４および表示部５に係る動作については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。図６は、この発明の実施の形態２によるレーダ識別装置に係るパルス分類部における動作を示すフローチャートである。パルス分類部２は、レーダ波受信部１からレーダ波データを入力すると、実施の形態１においてパルスデータに対して実施したのと同様に、レーダ波データに対して所定の演算を適用することで局所的な特徴量への変換を実施して局所周期成分を時系列に抽出する（ステップＳＴ３１）。次に、パルス分類部２は、レーダ波について時系列に与えられる局所周期成分がそれぞれ帰属し得る複数の局所パターンおよび局所パターン間の遷移（自己回帰を含む）を規定する複数の遷移パターンから成り、レーダ波に係る特徴量の時間的変化を表現するモデル（以下、状態遷移モデルと称する）に基づいて、レーダ波毎に時系列に得られる局所周期成分が状態遷移モデル上においてその特徴量変化に応じて辿る経路（以下、遷移経路と称する）のなかで最も尤度の高い遷移経路を推定するとともに、状態遷移モデルにおいてレーダ波全体に係る変化状態を規定するモデルパラメータ（モデルパラメータについては後述する）を算出する（ステップＳＴ３２）。なお、任意のレーダ波について時系列に与えられた局所周期成分の変化に基づいて与えられる遷移経路において、時間的に隣接する局所周期成分の変化に対して設定されて上記遷移経路の一部を構成する経路を部分経路と称するものとする。また、それぞれの部分経路は、当該部分経路の設定をなす時間的に隣接する局所周期成分がそれぞれ帰属する局所パターン間に規定された遷移パターンに帰属するものとする。また、部分経路は、上述したように、それぞれ時系列に設定されるものであるから、複数の部分経路が同一の遷移パターンに帰属することが当然に予想され、このような部分経路の同一遷移パターンへの重複度もレーダ波に係るそれぞれの部分経路についての各遷移パターンへの帰属状態を表現する重要な要素となる。次に、パルス分類部２は、識別付レーダ波毎に時系列に得られる局所周期成分について隣接する局所周期成分間に設定されるそれぞれの部分経路の各遷移パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を生成する（ステップＳＴ３３）。なお、パルス分類部２によるパルス識別判定規則の構成を監視並びに制御するとともに、パルス識別判定規則を修正できるように、パルス分類部２が表示機能および制御機能を有するのが好適である。
【００３５】
次に、上記のステップＳＴ３１からステップＳＴ３３として示された各工程について詳細に説明する。ステップＳＴ３１においては、実施の形態１においてパルスデータに対して実施したのと同様に、レーダ波受信部１から入力するレーダ波データに対して所定の演算を適用することで局所的な特徴量への変換を実施して、局所周期成分を時系列に算出するとともに、これら局所周期成分を所定の記憶手段に格納する。
【００３６】
ステップＳＴ３２においては、上述したように所与の状態遷移モデルに基づいて、レーダ波毎に与えられる局所周期成分の時系列データに基づいてモデルパラメータを算出する。図７は、状態遷移モデルの一例を示す図である。図７において、Ａ１はパルス間状態、Ａ２はパルス開始状態、Ａ３はパルス状態、Ａ４はパルス終了状態、Ｂｉ（ｉ＝１〜１３）はそれぞれの局所周期成分が何れかに帰属し得る局所パターン、Ｒｉ（ｉ＝１〜１１）はレーダ波データの特性に基づいて局所パターン間での可能な遷移を規定する遷移パターンである。図７に示されるように、この状態遷移モデルは、パルス間状態Ａ１、パルス開始状態Ａ２、パルス状態Ａ３およびパルス終了状態Ａ４の４状態から成るループ状の状態遷移を想定するモデルとして与えられている。各状態は、自己回帰となる遷移パターンをも有するとともに、それぞれ任意数の局所パターンを有している。例えば、パルス開始状態Ａ２の有する局所パターンＢ３，Ｂ４，Ｂ５は、相互に全結合の遷移ネットワークを形成するとともに、それぞれがパルス間状態Ａ１からの遷移パターンＲ２およびパルス状態Ａ３への遷移パターンＲ７を有している。なお、遷移パターンＲ２およびＲ７に関しては、局所パターンＢ３，Ｂ４，Ｂ５についてまとめて１つの遷移パターンを設定するのではなく、局所パターンＢ３，Ｂ４，Ｂ５毎にそれぞれ３つの遷移パターンを設定するようにしてもよい。また、局所周期成分の帰属するそれぞれの局所パターンは例えば単一の正規分布で表現することが可能である。これら局所パターン間の遷移は確率的に定まり、当該確率を遷移確率と称することとする。さらに、各局所パターンについて、当該局所パターンを表現する正規分布パラメータと、当該局所パターンから延びる各遷移パターンに係る遷移確率とを組み合せて構成されるパラメータをモデルパラメータと称することとする。
【００３７】
図８は、状態遷移モデルにおけるモデルパラメータ算出工程を示すフローチャートである。ここで、レーダ波データ毎に時系列に得られるＴ個の局所周期成分をＸ１〜ＸＴとするとともに、局所パターン数をｎ個とする。まず、モデルパラメータを以下に示す期待値最大化法で求めるための初期値を設定する（サブステップＳＴ４１）。ｎ個の局所パターンについて、例えばレーダ波毎に時系列に与えられる局所周期成分Ｘ１〜ＸＴからｎ個の互いに異なるものを適宜選択してそれぞれ各局所パターンについての平均の初期値とし、Ｘ１〜ＸＴから分散を算出してｎ個の局所パターンに共通な分散の初期値とし、遷移確率を等確率とする。すなわち、遷移確率については、任意の局所パターンから４つの遷移パターンが延びているとすれば、それぞれの遷移パターンに係る遷移確率を０．２５とする。各局所パターンについての平均、分散、遷移確率の組から成るモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）が与えられれば、各レーダ波毎に当該レーダ波に係る局所周期成分Ｘ１〜ＸＴについて最も尤度の高い遷移経路を検出する（サブステップＳＴ４２）。各レーダ波に係る遷移経路が検出されれば、当該検出結果に基づいて各局所パターンについて平均、分散、遷移確率の組から成るモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）を算出する（サブステップＳＴ４３）。サブステップＳＴ４３において、モデルパラメータが算出されると、当該モデルパラメータの変遷に係る履歴を参照して、所定の基準に基づいた履歴データに係る検証を実施して当該検証結果に応じて次に実行するサブステップを選定する。例えば、それまでに実行された１０回のモデルパラメータ算出工程にわたっての平均、分散、遷移確率の値に係る変動幅が所定のしきい値を越える場合には、遷移経路最尤推定サブステップＳＴ４２へ復帰し、それ以外の場合には、平均、分散、遷移確率から成るモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）が収束状態にあるとみなして、最終的に得られたモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）を状態遷移モデルを確定するモデルパラメータとして記録する。
【００３８】
ステップＳＴ３３においては、レーダ波毎に、パルス間状態Ａ１に含まれる局所パターン間での遷移を省くことで遷移経路を分断することにより、パルス波形に対応する遷移経路（以下、パルス遷移経路と称する）を抽出する。次に、それぞれの識別付レーダ波について、当該識別付レーダ波に係るパルス遷移経路を辿って通過した部分経路が帰属する遷移パターンに当該発信源識別子を属性データとして付属させる。すべての識別付レーダ波について遷移パターンへの発信源識別子の付属処理が終了すれば、各遷移パターン毎に、当該遷移パターンへの付属が記録された発信源識別子を調べて、当該遷移パターンが特定の発信源種に固有な遷移パターンとなり得るか否かについて判定を実施する。発信源識別子の付属が記録された任意の遷移パターンについて、記録された発信源識別子の種類が単一であれば当該遷移パターンが発信源識別子により明示される発信源種に固有の遷移パターンであると判定する。また、発信源識別子が複数個混在しているのであれば、当該遷移パターンへ付属させられた記録数の最も多い発信源識別子に係る第１の発信源種と、記録数の２番目に多い発信源識別子に係る第２の発信源種とを比較して、第１の発信源種についての記録数が第２の発信源種についての記録数より所定のしきい値を越えて多い場合には当該遷移パターンが第１の発信源種に固有の遷移パターンであると判定し、所定のしきい値を越えない場合には判定不能とする。以上のように、各遷移パターンについて、当該遷移パターンと当該遷移パターンにより特定され得る発信源種とを対応付けることでそれぞれ個別の判定規則（以下、個別判定規則と称する）を得る。すべての遷移パターンについて個別判定規則の存否が確認されれば、遷移パターン毎に得られた個別判定規則およびモデルパラメータを組み合せて得られるデータを集成することでパルス識別判定規則を構成し、当該パルス識別判定規則をパルス判定部３へ出力する。
【００３９】
次に、パルス判定部３の動作について説明する。パルス判定部３は、レーダ波受信部１から未識別レーダ波に係るレーダ波データを入力すると、当該レーダ波データを基にして、レーダ波形に係る時系列データに対してパルス分類部２で用いたのと同様の所定の演算を適用することで変換を実施して、局所周期成分の時系列データを算出する。次に、パルス判定部３は、各局所パターン毎に確定された平均、分散、遷移確率の組から成るモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）に基づいて、当該レーダ波データに係る局所周期成分の時系列データＸ１〜ＸＴについて最も尤度の高い遷移経路を検出する。最も尤度の高い遷移経路が推定されれば、当該遷移経路を辿って通過する部分経路が帰属する遷移パターンについて発信源種との対応付けがなされている場合には、当該発信源識別子を登録する。登録された発信源識別子が１つの場合には、当該発信源識別子により明示される発信源種をもって受信した未識別レーダ波に係る発信源種であると判定して当該パルス識別結果を表示部５に出力する。また、登録された発信源識別子が複数の場合には、対応付けられる遷移パターン数が最も多い発信源識別子により明示される発信源種をもって受信した未識別レーダ波に係る発信源種であると判定して当該パルス識別結果を表示部５に出力する。また、登録された発信源識別子がない場合、あるいは登録された発信源識別子が複数あっていずれの発信源識別子についても対応付けられる遷移パターン数が所定のしきい値より少ない場合には、判定不能とするパルス識別結果を表示部５に出力する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態２によれば、レーダ波データを生成するレーダ波受信部１と、レーダ波データに係る局所周期成分についての状態遷移モデル上での遷移経路に基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部２と、受信したレーダ波について推定される遷移経路とパルス識別判定規則とを対照して発信源種を識別するパルス判定部３と、識別結果に基づいて受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示する表示部５とを備えるように構成したので、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の特徴が顕現するパルス波形に基づいて発信源種を識別することができるから、レーダ波の送受信において電波諸元に係る設定について過誤等が生じても正確な識別結果を得ることができ、識別精度を向上することができるという効果を奏する。
【００４１】
また、レーダ波諸元識別部４を備えることで、実施の形態１に記載したと同じ効果を奏する。さらに、局所周期成分についての状態遷移モデル上での遷移経路に基づいて発信源種を識別するので、パルス波形に対応する局所周期成分の集合を容易に同定することができ、レーダ波データからパルス波形に係る特徴を抽出するための基準値設定等の予備作業を省くことが可能となり、ユーザの負担を軽減して使い勝手を向上することができるという効果を奏する。
【００４２】
実施の形態３．
この実施の形態３によるレーダ識別装置は、装置構成については実施の形態２によるレーダ識別装置と同様の構成を有しており、パルス分類部におけるパルス識別判定規則の構成に係る動作が異なる点で実施の形態２と相違する。
【００４３】
以下、この実施の形態３によるレーダ識別装置に係る動作について説明する。なお、レーダ波受信部１、パルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５に係る動作については実施の形態２と同様であるので、その説明を省略する。図９は、この発明の実施の形態３によるレーダ識別装置に係るパルス分類部における動作を示すフローチャートである。パルス分類部２は、レーダ波受信部１からレーダ波データを入力すると、実施の形態２と同様にレーダ波に係る時系列データに対して所定の演算を適用することで局所的特徴量への変換を実施して局所周期成分の時系列データを算出する（ステップＳＴ５１）。次に、パルス分類部２は、状態遷移モデルに基づいて、レーダ波毎に時系列に得られる局所周期成分について最も尤度の高い遷移経路を推定するとともに、状態遷移モデルにおいてレーダ波全体に係る変化状態を規定するモデルパラメータを算出する（ステップＳＴ５２）。次に、パルス分類部２は、識別付レーダ波毎に時系列に得られる局所周期成分について隣接する局所周期成分間に設定されるそれぞれの部分経路の各遷移パターンへの帰属状態に基づいて、所定の条件が満たされていればパルス識別判定規則を生成する（ステップＳＴ５３）。また、所定の条件が満たされない場合には、レーダ波に係る特徴量の時間的変化についてモデル化の精度を高めるために状態遷移モデルを変形する（ステップＳＴ５４）。なお、パルス分類部２によるパルス識別判定規則の構成を監視並びに制御するとともに、パルス識別判定規則を修正できるように、パルス分類部２が表示機能および制御機能を有するのが好適である。
【００４４】
次に、上記のステップＳＴ５１からステップＳＴ５４として示された各工程について詳細に説明する。なお、ステップＳＴ５１については、実施の形態２におけるステップＳＴ３１と同様であるのでその説明を省略する。また、ステップＳＴ５２については、設定される状態遷移モデルの形態が変化する点でのみ実施の形態２におけるステップＳＴ３２と相違し、基本的な動作についてはステップＳＴ３２と同様であるのでその説明を省略する。すなわち、予め初期モデルとして設定された状態遷移モデルに基づいてモデルパラメータを算出する場合もあれば、状態遷移モデル変形ステップＳＴ５４により変形された状態遷移モデルに基づいてモデルパラメータを算出する場合もある。
【００４５】
ステップＳＴ５３においては、レーダ波毎に、パルス間状態Ａ１に含まれる局所パターン間での遷移を省くことで遷移経路を分断することにより、パルス波形に対応するパルス遷移経路を抽出する。次に、それぞれの識別付レーダ波について、当該識別付レーダ波に係るパルス遷移経路を辿って通過したそれぞれの部分経路が帰属する遷移パターンに当該識別付レーダ波に係る発信源識別子を属性データとして付属させる。すべての識別付レーダ波について遷移パターンへの発信源識別子の付属処理が終了すれば、各遷移パターン毎に、当該遷移パターンへの付属が記録された発信源識別子を調べて、当該遷移パターンが特定の発信源種に固有な遷移パターンとなり得るか否かについて判定を実施して個別判定規則を生成する。なお、特定の発信源種に固有な遷移パターンとなり得るか否かに係る判定処理については、実施の形態２のステップＳＴ３３で説明済みであるので、ここではその説明を省略する。そして、すべての遷移パターンについて個別判定規則の存否が確認されれば、所定数のパルス遷移経路について、パルス遷移経路毎に、当該パルス遷移経路を辿る際に通過したそれぞれの部分経路が帰属する遷移パターンへの付属が記録された発信源識別子の種類を計数する。発信源識別子の種類数すなわち発信源種の種類数が０または２以上である場合、あるいは当該判定規則決定ステップＳＴ５３の実行回数が規定回数以下である場合には、状態遷移モデル変形ステップＳＴ５４を実行する。また、発信源種の種類数が１である場合、あるいは当該判定規則決定ステップＳＴ５３の実行回数が規定回数を越えた場合には、遷移パターン毎に個別判定規則およびモデルパラメータを組み合わせて得られるデータを集成することでパルス識別判定規則を構成し、当該パルス識別判定規則をパルス判定部３へ出力する。
【００４６】
ステップＳＴ５４においては、局所パターン毎にモデルパラメータを検索して最も分散値の大きな局所パターンを検出し、当該局所パターンを分割して２つの新たな局所パターンを生成する。この２つの局所パターン間における遷移は全結合とする。また、それぞれの局所パターンに係るモデルパラメータの初期値については、例えば一方の局所パターンには分割前の局所パターンのモデルパラメータを付与し、他方の局所パターンには所与の微小量を上限として発生された乱数を基にして分割前の局所パターンのモデルパラメータを修正して得たモデルパラメータを付与する。
【００４７】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態２と同等の効果を奏するとともに、パルス分類部２が、任意のレーダ波に係る遷移経路を検証して、当該遷移経路を構成する個々の部分経路が帰属するそれぞれの遷移パターンにより特定し得る発信源種の種類数が０または２以上である場合に状態遷移モデルを変形するように構成したので、自動的に最適な状態遷移モデルを構成することができるから、予め精度の良いモデル化を実施する必要がなく、ユーザの負担を軽減することができるという効果を奏する。
【００４８】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態４によるレーダ識別装置は、識別実施形態で使用される機能要素から携帯器を分離独立して構成する点で実施の形態１から実施の形態３と相違する。図１０において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。１１はパルス分類部２を有して構成される基地局、１２はレーダ波受信部１、パルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５を有して構成される携帯器である。
【００４９】
次に動作について説明する。なお、基本的な動作は実施の形態１または実施の形態３のいずれかによるレーダ識別装置と同様であるので、ここでは実施の形態４によるレーダ識別装置について特徴的な動作についてのみ説明するものとする。識別準備形態においては、１または複数の携帯器１２内のレーダ受信部１は、基地局１１と携帯器１２との間の通信回線が確立されている場合には受信したレーダ波に係るレーダ波データを基地局１１内のパルス分類部２へ送信し、基地局１１と携帯器１２との間の通信回線が確立されていない場合にはレーダ波データを記録するとともに通信回線が確立された時点で記録されていたレーダ波データを基地局１１内のパルス分類部２へ送信する。パルス分類部２は、蓄積された複数のパルスデータに基づいてパルス識別判定規則を構成して当該パルス識別判定規則を基地局１１と携帯器１２との間の通信回線が確立されている間に１または複数の携帯器１２内のパルス判定部３へ送信する。また、識別実施形態においては、レーダ波受信部１とパルス分類部２とに係る動作は上記と同様であるとともに、それぞれの携帯器１２は、当該携帯器１２と基地局１１との間の通信回線の確立の有無に関わらず、それぞれ個別にレーダ波を受信して当該レーダ波に係る発信源種を識別する。
【００５０】
以上のように、この実施の形態４によれば、実施の形態１から実施の形態３のいずれかと同等の効果を奏するとともに、パルス分類部２を有して構成される基地局１１と、レーダ波受信部１、パルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５を有して構成される携帯器１２とを備えるように構成したので、携帯器１２のみで識別実施形態での使用を独立に実現することができるから、未識別レーダ波に係る発信源種の識別を実施する識別装置を小型軽量化することができるという効果を奏する。また、複数の携帯器１２について基地局１１を共有することができるから、レーダ識別を実施するシステム全体のコスト低減を図れるという効果を奏する。
【００５１】
なお、レーダ識別装置が実施の形態１の変形例に示すようにレーダ波諸元識別部４を具備しない構成を有する場合には、パルス分類部２を有して構成される基地局１１と、レーダ波受信部１、パルス判定部３および表示部５を有して構成される携帯器１２とを備える構成とすることで、上記と同様の効果を奏することができる。
【００５２】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態５によるレーダ識別装置は、自律稼動可能な自動器にレーダ波受信部を備える点で実施の形態４と相違する。図１１において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。２１はレーダ波受信部１を有して構成され好ましくは自律稼動可能である自動器、２２はパルス分類部２を有して構成される基地局、２３はパルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５を有して構成される携帯器である。なお、自動器２１としては、例えば小型のラジコンヘリのような無線操作または自動操縦で飛行する航空機などが想定される。
【００５３】
次に動作について説明する。なお、基本的な動作は実施の形態１から実施の形態３のいずれかによるレーダ識別装置と同様であるので，ここでは実施の形態５によるレーダ識別装置について特徴的な動作についてのみ説明するものとする。識別準備形態においては、自動器２１内のレーダ波受信部１は、自動器２１と基地局２２との間の通信回線が確立されている場合には受信したレーダ波に係るレーダ波データを基地局２２内のパルス分類部２へ送信し、自動器２１と基地局２２との間の通信回線が確立されていない場合にはレーダ波データを記録するとともに通信回線が確立された時点で記録されていたレーダ波データを基地局２２内のパルス分類部２へ送信する。パルス分類部２は、蓄積された複数のパルスデータに基づいてパルス識別判定規則を構成して当該パルス識別判定規則を基地局２２と携帯器２３との間の通信回線が確立されている間に１または複数の携帯器２３内のパルス判定部３へ送信する。また、識別実施形態においては、レーダ波受信部１とパルス分類部２とに係る動作は上記と同様であるとともに、それぞれの携帯器２３は、自動器２１と携帯器２３との間の通信回線が確立されている間において、それぞれ個別にレーダ波を受信して当該レーダ波に係る発信源種を識別する。
【００５４】
以上のように、この実施の形態５によれば、実施の形態１から実施の形態３のいずれかと同等の効果を奏するとともに、レーダ波受信部１を有して構成され好ましくは自律稼動可能である自動器２１と、パルス分類部２を有して構成される基地局２２と、パルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５を有して構成される携帯器２３とを備えるように構成したので、自動器２１から受信されたレーダ波に係るレーダ波データが送信されれば、携帯器２３のみで識別実施形態での使用を独立に実現することができるから、未識別レーダ波に係る発信源種の識別を実施する識別装置を小型軽量化できるという効果を奏する。また、複数の携帯器２３について自動器２１および基地局２２を共有することができるから、レーダ識別を実施するシステム全体のコスト低減を図れるという効果を奏する。
【００５５】
なお、レーダ識別装置が実施の形態１の変形例に示すようにレーダ波諸元識別部４を具備しない構成を有する場合には、レーダ波受信部１を有して構成される自動器２１と、パルス分類部２を有して構成される基地局２２と、パルス判定部３および表示部５を有して構成される携帯器２３とを備える構成とすることで、上記と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
また、上記の実施の形態１から実施の形態５により開示されたレーダ識別装置は本願発明を例示するものであり、その技術的範囲を限定するものではないことに留意されたい。本願発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められ、特許請求の範囲と均等な技術的思想および特許請求の範囲内における種々の設計的変更が本願発明に含まれるものである。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、パルスデータを生成するとともに当該パルスデータに係る局所周期成分を抽出し、レーダ波毎のパルスデータについて得られるそれぞれの局所周期成分を所定数に分類された複数の局所パターンのなかのいずれかの局所パターンに帰属させ、発信源種が予め明らかになっているレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、受信されたレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態とパルス判定識別規則とを対照することにより発信源種を識別するパルス判定部と、受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示する表示部とを備えるように構成したので、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の特徴が顕現するパルス波形に基づいて発信源種を識別するから、レーダ波の送受信において電波諸元に係る設定について過誤等が生じても正確な識別結果を得ることができ、識別精度を向上することができるという効果を奏する。また、パルス分類部がレーダ波毎に時系列に得られるそれぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を構成するようにしたので、未識別レーダ波をも含めた局所パターンに係る教師なし分類結果を利用することができるから、学習用の識別付レーダ波が少なくても有効なパルス識別判定規則が得られて所望の識別精度を確保することが可能となり、実用性を向上することができるという効果を奏する。
【００５８】
この発明によれば、パルス分類部が、それぞれ正規分布として与えられる複数の局所パターン全体を表現する混合正規分布に基づいて、それぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属確率を求めることで、当該局所周期成分の帰属する局所パターンを決定するように構成したので、局所パターンの分類を統計的に有効な手法を用いて実施でき、パルス識別判定規則の信頼性の向上を図ることが可能となるから、発信源種の識別精度を向上することができるという効果を奏する。
【００５９】
この発明によれば、レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、当該レーダ波データに係る局所周期成分を抽出し、状態遷移モデルに基づいてレーダ波毎に当該レーダ波に係る局所周期成分が状態遷移モデル上で遷移する遷移経路を推定し、発信源種が予め明らかになっているレーダ波の遷移経路を構成する個々の部分経路についての各遷移パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、受信されたレーダ波について推定された遷移経路を構成する個々の部分経路の各遷移パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照することにより発信源種を識別するパルス判定部と、受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示する表示部とを備えるように構成したので、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の特徴が顕現するパルス波形に基づいて発信源種を識別するから、レーダ波の送受信において電波諸元に係る設定について過誤等が生じても正確な識別結果を得ることができ、識別精度を向上することができるという効果を奏する。また、レーダ波の局所周期成分に係る遷移経路に基づいて発信源種を識別するので、パルス波形に対応する局所周期成分の集合を容易に同定することができ、レーダ波データからパルス波形に係る特徴を抽出するための基準値設定等の予備作業を省くことが可能となり、ユーザの負担を軽減して使い勝手を向上することができるという効果を奏する。
【００６０】
この発明によれば、パルス分類部が、任意のレーダ波に係る局所周期成分の遷移経路を検証して、当該遷移経路を構成する個々の部分経路が帰属するそれぞれの遷移パターンにより特定し得る発信源種の種類数が０または２以上である場合に、状態遷移モデルを変形するように構成したので、自動的に最適な状態遷移モデルを構成することが可能となり、予め精度の良いモデル化を実施する必要がなく、ユーザの負担を軽減して使い勝手を向上することができるという効果を奏する。
【００６１】
この発明によれば、レーダ波データから１または複数の電波諸元を抽出し、抽出された電波諸元に基づいて受信されたレーダ波に係る発信源種を識別するレーダ波諸元識別部を備え、表示部が、パルス判定部から出力される識別結果とレーダ波諸元識別部から出力される識別結果とに基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示するように構成したので、パルス波形のみではなく種々の電波諸元にも基づいて発信源種を識別することができるから、識別精度をより向上することができるという効果を奏する。
【００６２】
この発明によれば、パルス分類部を有して構成される基地局と、少なくともレーダ波受信部、パルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるように構成したので、携帯器のみで識別実施形態での使用を独立に実現することができるから、未識別レーダ波に係る発信源種を識別する装置を小型軽量化することができるという効果を奏する。また、複数の携帯器について基地局を共有することができるから、レーダ識別を実施するシステム全体のコスト低減を図れるという効果を奏する。
【００６３】
この発明によれば、レーダ波受信部を有して構成される自動器と、パルス分類部を有して構成される基地局と、少なくともパルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるように構成したので、自動器から受信されたレーダ波に係るレーダ波データが送信されれば、携帯器のみで識別実施形態での使用を独立に実現することができるから、未識別レーダ波に係る発信源種を識別する装置を小型軽量化することができるという効果を奏する。また、複数の携帯器について自動器および基地局を共有することができるから、レーダ識別を実施するシステム全体のコスト低減を図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置におけるパルス分類部に係る動作を示すフローチャートである。
【図３】 教師なし分類動作を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置におけるパルス判定部に係る動作を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置の変形例の構成を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態２によるレーダ識別装置におけるパルス分類部に係る動作を示すフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態２によるレーダ識別装置において使用される状態遷移モデルの一例を示す図である。
【図８】 モデルパラメータの算出工程を示すフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態３によるレーダ識別装置におけるパルス分類部に係る動作を示すフローチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態４によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 この発明の実施の形態５によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 従来のレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ レーダ波受信部、２ パルス分類部、３ パルス判定部、４ レーダ波諸元識別部、５ 表示部、１１，２２ 基地局、１２，２３ 携帯器、２１ 自動器、Ａ１ パルス間状態、Ａ２ パルス開始状態、Ａ３ パルス状態、Ａ４ パルス終了状態、Ｂ１〜Ｂ１３ 局所パターン、Ｒ１〜Ｒ１１ 遷移パターン。
【発明の属する技術分野】
この発明は、受信したレーダ波について得られるレーダ波データに基づいて当該レーダ波の発信源種を識別するレーダ識別装置に係り、特にパルスの形状的特徴をも識別基準として採用するレーダ識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来のレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。図１２において、１０１はレーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部、１０２はレーダ波受信部１０１から入力するレーダ波データから種々の電波諸元を抽出するとともに、抽出された電波諸元と所与の諸元識別辞書とを対照することで、受信されたレーダ波に係る送信源の種類、種別等（レーダ波を送信するレーダサイト等を識別するもので、以下の説明では発信源種と称する）を識別して識別結果を出力するレーダ波諸元識別部、１０３はレーダ波諸元識別部１０２から入力する識別結果をユーザに提示する表示部である。
【０００３】
レーダ波諸元識別部１０２により抽出される電波諸元としては、例えば特開平１１−３２６４９４号公報に開示された電波源名称識別装置によれば、周波数、ＰＲＦ(Pulse Repetition Frequency)およびパルス幅等の諸元値、並びに、周波数について当該周波数が常時一定であるかあるいは所定の範囲で変動するかで区別する周波数モード、ＰＲＦについてパルスの出力間隔が常時一定であるかあるいは所定の範囲で変動するかで区別するＰＲＦモード、およびパルスについて繰り返し間隔毎に出力されるパルスが１であるかあるいは２であるかで区別するパルスモード等の諸元モードが挙げられる。また、上記公報に開示された電波源名称識別装置では、所与の諸元識別辞書を参照することで各電波諸元毎に受信したレーダ波がそれぞれの発信源種に該当する可能性を示す確率得点を算出して、当該確率得点の総計に基づいて受信したレーダ波に係る発信源種を識別する。また、特開平９−２６４９４６号公報に開示されたレーダ識別装置では、発信源種の識別を高速に実施するために、諸元識別辞書において識別に有効な諸元グループの構築を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ識別装置は以上のように構成されているので、上記のように周波数、ＰＲＦおよびパルス幅等の電波諸元を基にして、受信したレーダ波に係る発信源種を識別する。然るに、これらの電波諸元はそれぞれの発信源種について所定の規約に基づいてその設定がなされるものであるから、何らかの過誤等によりレーダ波の送受信において送信側で設定された電波諸元と受信側で設定された電波諸元とが全てまたは一部において一致しない可能性があり、必ずしも正確な識別結果を得ることができないという課題があった。また、事前に多くの発信源種を網羅する充分な諸元識別辞書が与えられていない場合、あるいは発信源種の識別のための学習用データが充分に得られない場合には、識別性能が低いという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、レーダ波の波源固有の特徴が顕現するパルス波形に係る解析を併用することで、識別精度の向上したレーダ識別装置を得ることを目的とする。
【０００６】
また、事前にレーダ波に係る充分な識別辞書を得られなくても、あるいは学習用のデータを充分に得られなくても、発信源種の明らかでないレーダ波をも含めた教師なし学習により実用的な識別精度を確保することができるレーダ識別装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、レーダ波データを適宜分断してパルスデータを生成し、当該パルスデータから局所的な特徴量として時系列に与えられる局所周期成分を抽出し、レーダ波毎のパルスデータについて得られるそれぞれの局所周期成分を所定数に分類された複数の局所パターンのなかのいずれかの局所パターンに帰属させ、発信源種が予め明らかになっているレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいて発信源種と当該発信源種を特定し得る局所パターンとを対応付け、対応付けられた発信源種と局所パターンとの組合せを集成することによりパルスデータに基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、レーダ波データを適宜分断してパルスデータを生成し、当該パルスデータから局所周期成分を抽出し、それぞれの局所周期成分をパルス分類部で設定されたと同じ複数の局所パターンのなかのいずれかの局所パターンに帰属させ、受信されたレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照することにより発信源種を識別して識別結果を出力するパルス判定部と、入力する識別結果に基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示する表示部とを備えるようにしたものである。
【０００８】
この発明に係るレーダ識別装置は、パルス分類部において、それぞれ正規分布として与えられる複数の局所パターン全体を表現する混合正規分布に基づいて、それぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属確率を求めることで、当該局所周期成分の帰属する局所パターンを決定するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、レーダ波データから局所的な特徴量として時系列に与えられる局所周期成分を抽出し、レーダ波について時系列に与えられる局所周期成分がそれぞれ帰属し得る複数の局所パターンおよび局所パターン間の遷移を規定する複数の遷移パターンから成る状態遷移モデルに基づいてレーダ波毎に当該レーダ波に係る局所周期成分が状態遷移モデル上で遷移する遷移経路を推定し、発信源種が予め明らかになっているレーダ波の遷移経路を構成する個々の部分経路についての各遷移パターンへの帰属状態に基づいて発信源種と当該発信源種を特定し得る遷移パターンとを対応付け、対応付けられた発信源種と遷移パターンとの組み合わせを集成することによりレーダ波データに基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、レーダ波データから局所周期成分を抽出し、状態遷移モデルに基づいて受信されたレーダ波に係る局所周期成分が状態遷移モデル上で遷移する遷移経路を推定し、当該遷移経路を構成する個々の部分経路の各遷移パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照することにより発信源種を識別して識別結果を出力するパルス判定部と、入力する識別結果に基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示する表示部とを備えるようにしたものである。
【００１０】
この発明に係るレーダ識別装置は、パルス分類部において、任意のレーダ波に係る局所周期成分の遷移経路を検証して、当該遷移経路を構成する個々の部分経路が帰属するそれぞれの遷移パターンにより特定し得る発信源種の種類数が０または２以上である場合に、状態遷移モデルを変形するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波データから１または複数の電波諸元を抽出し、抽出された電波諸元に基づいて受信されたレーダ波に係る発信源種を識別するレーダ波諸元識別部を備え、表示部において、パルス判定部から出力される識別結果とレーダ波諸元識別部から出力される識別結果とに基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示するようにしたものである。
【００１２】
この発明に係るレーダ識別装置は、パルス分類部を有して構成される基地局と、レーダ波受信部、パルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるようにしたものである。
【００１３】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波受信部を有して構成される自動器と、パルス分類部を有して構成される基地局と、パルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるようにしたものである。
【００１４】
この発明に係るレーダ識別装置は、パルス分類部を有して構成される基地局と、レーダ波受信部、パルス判定部、レーダ波諸元識別部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるようにしたものである。
【００１５】
この発明に係るレーダ識別装置は、レーダ波受信部を有して構成される自動器と、パルス分類部を有して構成される基地局と、パルス判定部、レーダ波諸元識別部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。図１において、１はレーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部、２はレーダ波受信部１から入力するレーダ波データからパルス波形に係るパルスデータを生成するとともに当該パルスデータから時系列に抽出される部分的特徴量についての分類結果に基づいて発信源種を識別するための規則（以下、パルス識別判定規則と称する）を作成するパルス分類部、３はレーダ波受信部１からレーダ波データを入力するとともにパルス分類部２からパルス識別判定規則を入力して、受信したレーダ波に係る発信源種を識別して当該識別結果（以下、パルス識別結果と称する）を出力するパルス判定部、４はレーダ波受信部１からレーダ波データを入力して、周波数、ＰＲＦ、パルス幅等の電波諸元に基づいて発信源種を識別するための規則（以下、諸元識別判定規則と称する）に基づいて受信したレーダ波に係る発信源種を識別して識別結果（以下、諸元識別結果と称する）を出力するレーダ波諸元識別部、５はパルス判定部３からパルス識別結果を入力するとともにレーダ波諸元識別部４から諸元識別結果を入力して、パルス識別結果および諸元識別結果から発信源種を総合的に識別する規則（以下、総合識別判定規則と称する）に基づいて受信したレーダ波に係る発信源種を識別して当該識別結果をユーザに提示する表示部である。
【００１７】
次に、図１に示されるこの発明の実施の形態１によるレーダ識別装置に係る動作について説明する。ここで、以下の動作説明において使用される幾つか用語について、予め定義しておく。受信されたレーダ波に係る発信源種が予めまたはレーダ波受信部１の機能により明らかとなっているレーダ波を”識別付レーダ波”と称する。また、受信されたレーダ波に係る発信源種が不明なレーダ波を”未識別レーダ波”と称する。また、識別付レーダ波データおよび未識別レーダ波データを電波受信等に基づいて入力して、これらのレーダ波データに基づいて教師なし分類を実施しパルス識別判定規則を構成する際のレーダ識別装置の使用形態を”識別準備形態”と称する。さらに、未識別レーダ波を受信して、受信されたレーダ波に係る発信源種を識別する際のレーダ識別装置の使用形態を”識別実施形態”と称する。
【００１８】
レーダ波受信部１は、レーダ波を受信してレーダ波データを生成する。この生成されるレーダ波データは、例えば、所定間隔の時刻毎にレーダ波強度を測定することで得られる時系列のレーダ波強度値から成る主データと、レーダ波強度の測定時間間隔並びに識別付レーダ波の場合には当該識別付レーダ波に係る発信源種の識別情報（以下、発信源識別子と称する）から成る副データとを有して構成される。したがって、受信されたレーダ波に係るレーダ波データは、発信源種が明らかであり発信源識別子が付記された識別付レーダ波データと、発信源種が不明であり識別付レーダ波との整合をとるために仮識別子が付記された未識別レーダ波データとに類別される。識別付レーダ波については、レーダ波受信部１は、レーダ波データをパルス分類部２のみに出力する。また、未識別レーダ波については、レーダ波受信部１は、識別準備形態ではレーダ波データをパルス分類部２のみに出力し、識別実施形態ではレーダ波データをパルス分類部２、パルス判定部３およびレーダ波諸元識別部４へ出力する。
【００１９】
図２は、パルス分類部における動作を示すフローチャートである。パルス分類部２は、レーダ波受信部１からレーダ波データを入力すると、当該レーダ波データを適宜分断してパルスデータを取り出して格納する（ステップＳＴ１）。なお、パルスデータにより同定されるパルス波形は、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の形状的特徴を有することが知られている。すなわち、発信源種毎の特徴がパルス波形に顕現することになる。次に、パルス分類部２は、取り出されたパルスデータを基にして、パルス波形を同定する時系列データに対して所定の演算を適用することで変換を実施することにより部分的特徴量（以下、局所周期成分と称する）を時系列に抽出する（ステップＳＴ２）。次に、パルス分類部２は、得られた局所周期成分について、局所周期成分をその特徴に基づいて所定数のカテゴリーに分類するためにそれぞれ当該カテゴリーを表現する特徴量が規定される複数のパターン（以下、局所パターンと称する）においていずれの局所パターンに帰属するかに係る分類を実施して、分類結果を格納する（ステップＳＴ３）。分類結果が得られれば、パルス分類部２は、識別付レーダ波データの各局所パターンへの帰属状態を検出して、当該帰属状態に整合するように規定されるパルス識別判定規則を構成し、構成されたパルス識別判定規則をパルス判定部３へ出力する（ステップＳＴ４）。なお、パルス分類部２によるパルス識別判定規則の構成を監視並びに制御するとともに、パルス識別判定規則を修正できるように、パルス分類部２が表示機能および制御機能を有するのが好適である。また、レーダ波受信部１のみではなく別の装置において作成または蓄積された識別付レーダ波データおよび未識別レーダ波データを入力してパルス判定識別規則を効率的に作成できるように、パルス分類部２がデータ入力インタフェース機能を有するのが好適である。
【００２０】
次に、上記のステップＳＴ１からステップＳＴ４として示された各工程について詳細に説明する。ステップＳＴ１においては、レーダ波データについて各時刻毎のレーダ波強度値を検出して、レーダ波強度値が所定のしきい値より大きな時間帯をパルス時間と判定する。さらに、パルス時間の前後に所定の時間を付加して得られる時間帯におけるレーダ波データを他の部分から分断してパルスデータとして取り出し、当該パルスデータを所定の記憶手段に格納する。受信されたレーダ波が識別付レーダ波である場合には、各パルスデータに対して発信源識別子を属性データとして付加する。また、受信されたレーダ波が未識別レーダ波である場合には、各パルスデータに対して仮識別子を属性データとして付加する。
【００２１】
ステップＳＴ２においては、ステップＳＴ１で生成されたパルスデータに対して所定の演算を適用することで局所的な特徴量への変換を実施して、局所周期成分の時系列データを算出し、これら局所周期成分の時系列データを所定の記憶手段に格納する。局所周期成分の算出の例として、パルス時間内にレーダ波強度がＳ回測定されているパルスデータについて説明する。連続する４つの時刻における測定により求められたそれぞれのレーダ波強度値を順に並べて４元のベクトルを生成し、このベクトル生成を２つの単位時刻ずつずらして実施する。すなわち、このようなベクトル生成をパルスデータ全般にわたって実施することで（Ｓ−２）／２個のベクトルを得ることができる。次に、各ベクトルＶ＝（ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４）について、以下の式（１）に示されるベクトル変換を実施することで、局所周期成分Ｘ＝（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）を算出する。式（１）に係る変換は単純なウォルシュ変換であるが、離散フーリエ変換等を適用してもよい。
【数１】
ステップＳＴ３においては、入力されたレーダ波データに係る全てのパルスデータより得られたＴ個の局所周期成分（Ｘ１〜ＸＴ）それぞれについて、識別子を参照することなく所定数（ｎ個）だけ設定された局所パターンにおいていずれの局所パターンに帰属するかを決定する教師なし分類を実施する。図３は、局所周期成分に係る教師なし分類動作を示すフローチャートである。まず、それぞれが正規分布として与えられる複数の局所パターン全体を表現する混合正規分布を規定する各パラメータを以下に示す期待値最大化法で求めるための初期値を設定する（サブステップＳＴ１１）。例えば、レーダ波毎に与えられるＴ個の局所周期成分Ｘ１〜ＸＴからｎ個の互いに異なるものを適宜選択してそれぞれ各局所パターンについての平均の初期値とし、Ｘ１〜ＸＴから分散を算出してｎ個の局所パターンに共通な分散の初期値とし、混合比の初期値をｎ個の局所パターンそれぞれに共通に１／ｎとする。各局所パターンについて平均、分散、混合比の組（μｉ，σｉ，αｉ）（以下、分類パラメータと称する）が与えられれば、局所周期成分（Ｘ１〜ＸＴ）のそれぞれについて、各局所パターンにおいての確率密度ｐ１〜ｐｎを以下の式（２）に基づいて算出する。
ｐｉ＝αｉＮ（μｉ，σｉ） （２）
式（２）において、ｉ＝１〜ｎであり、Ｎ（μｉ，σｉ）は正規分布の確率密度を示す。また、それぞれの局所周期成分Ｘｔについての各局所パターンｉへの帰属確率Ｐｔｉを以下の式（３）に基づいて算出する（サブステップＳＴ１２）。
【数２】
【数３】
【００２３】
ステップＳＴ４においては、各局所パターンｉ毎に、当該局所パターンｉへの帰属が記録された局所周期成分Ｘｔに属性データとして付加された識別子を調べて、当該局所パターンｉが特定の発信源種に固有な局所パターンとなり得るか否かについての判定を実施する。すなわち、局所パターンｉへの帰属が記録された局所周期成分Ｘｔに属性データとして発信源識別子が付加されている場合には、発信源識別子の種類が単一であれば当該局所パターンｉが発信源識別子により明示される発信源種に固有の局所パターンであると判定する。また、発信源識別子が複数個混在しているのであれば、当該局所パターンｉへの帰属が記録された局所周期成分の数の最も多い発信源識別子に係る第１の発信源種と、記録された局所周期成分の数が２番目に多い発信源識別子に係る第２の発信源種とを比較して、第１の発信源種についての局所周期成分の記録数が第２の発信源種についての局所周期成分の記録数より所定のしきい値を越えて多い場合には、当該局所パターンｉが第１の発信源種に固有の局所パターンであると判定し、所定のしきい値を越えない場合には判定不能とする。以上のように、各局所パターンｉについて、当該局所パターンと当該局所パターンにより特定され得る発信源種とを対応付けることでそれぞれ個別の判定規則（以下、個別判定規則と称する）を得る。すべての局所パターンについて個別判定規則の存否が確認されれば、局所パターン毎に得られた個別判定規則および分類パラメータを組み合せて得られるデータを集成することでパルス識別判定規則を構成し、当該パルス識別判定規則をパルス判定部３へ出力する。
【００２４】
次に、図４は、パルス判定部における動作を示すフローチャートである。パルス判定部３は、レーダ波受信部１から未識別レーダ波データを入力すると、当該レーダ波データを適宜分断してパルスデータを取り出して格納する（ステップＳＴ２１）。次に、パルス判定部３は、取り出されたパルスデータを基にして、パルス波形に係る時系列データに対して所定の演算を適用することで変換を実施することにより、局所周期成分を時系列に抽出する（ステップＳＴ２２）。次に、パルス判定部３は、パルス識別判定規則を参照してステップＳＴ２２において生成されたそれぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいて未識別レーダ波に係る発信源種を識別し、当該識別結果すなわちパルス識別結果を表示部５に出力する（ステップＳＴ２３）。
【００２５】
上記のステップＳＴ２１はパルス分類部２が実行するステップＳＴ１と同様であり、またステップＳＴ２２はパルス分類部２が実行するステップＳＴ２と同様であるので、その詳細な説明は省略する。ステップＳＴ２３においては、パルス分類部２から入力したパルス識別判定規則に含まれる分類パラメータに基づいて、未識別レーダ波データに係るそれぞれの局所周期成分Ｘｔ毎に各局所パターンｉへの帰属確率を算出して、最大の帰属確率Ｐｔｉを有する局所パターンｉに当該局所周期成分Ｘｔが帰属するものと推定する。なお、帰属確率の算出は同様に式（３）を用いて実施する。次に、パルス識別判定規則を構成する各局所パターン毎の個別判定規則に基づいて、それぞれの局所周期成分が帰属する局所パターンのなかで発信源種との対応付けがなされている局所パターンを検出する。次に、発信源種との対応付けがなされている局所パターン毎に、当該局所パターンに帰属する局所周期成分の数を集計して、最も局所周期成分の帰属数の多い局所パターンに対応付けられた発信源種をもって受信した未識別レーダ波に係る発信源種であると判定し、当該判定結果をパルス識別結果として表示部５に出力する。また、受信されたレーダ波に係るそれぞれの局所周期成分が帰属する局所パターンのなかで発信源種との対応付けがなされている局所パターンがない場合、あるいは発信源種との対応付けがなされている局所パターンに帰属する局所周期成分の数が所定のしきい値より少ない場合には、判定不能とするパルス識別結果を表示部５に出力する。
【００２６】
次に、レーダ波諸元識別部４は、所与の諸元識別判定規則を参照して、レーダ波受信部１から入力する未識別レーダ波データに係る発信源種を識別し、当該識別結果すなわち諸元識別結果を表示部５へ出力する。なお、発信源種を識別するための基準となる電波諸元としては上述したように、周波数、ＰＲＦおよびパルス幅等の諸元値と、周波数モード、ＰＲＦモードおよびパルスモード等の諸元モードとがあり、これら電波諸元に基づくレーダ識別は例えば特開平１１−３２６４９４号公報に開示されているように周知技術であるので、ここではその説明を省略する。
【００２７】
次に、表示部５は、パルス判定部３からパルス識別結果を入力するとともに、レーダ波諸元識別部４から諸元識別結果を入力する。これら識別結果が得られれば、所与の総合識別判定規則を参照して、パルス識別結果および諸元識別結果から受信した未識別レーダ波に係る発信源種を識別して、当該識別結果をユーザに提示する。上記総合識別判定規則の一例について、以下に説明する。パルス識別結果と諸元識別結果とが一致した場合、あるいはパルス識別結果または諸元識別結果のいずれか一方が判定不能とされた場合には、パルス識別結果または諸元識別結果に基づいて特定される発信源種をユーザに提示する。また、パルス識別結果および諸元識別結果がともに判定不能とされた場合には、ユーザに対して判定不能と表示する。また、パルス識別結果と諸元識別結果とが一致しない場合には、いずれの識別結果を優先するかを予め規定しておいて、優先される識別結果に基づいて特定される発信源種をユーザに提示するか、あるいは、判定不能と表示するとともに双方の識別結果に基づいて特定される発信源種をともにユーザに提示する。なお、表示部５における発信源種等に係る表示形態を種々選択すること等を実施できるように、表示部５が表示形態を変更するための制御機能を有するのが好適である。
【００２８】
また、図５は、この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置の変形例の構成を示すブロック図である。図５に示されるレーダ識別装置は、図１に示されたレーダ識別装置と比較すると、レーダ波諸元識別部４が削除されている点で相違する。すなわち、パルス判定部３から出力されるパルス識別結果のみを基にして、表示部５は受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示する。
【００２９】
以上のように、この実施の形態１によれば、レーダ波データを生成するレーダ波受信部１と、パルスデータに基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部２と、受信したレーダ波に係るパルスデータに係るそれぞれの局所周期成分についての各局所パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照して発信源種を識別するパルス判定部３と、識別結果に基づいて受信されたレーダ波に係る発信源種などをユーザに提示する表示部５とを備えるように構成したので、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の特徴が顕現するパルス波形に基づいて発信源種を識別するから、レーダ波の送受信において電波諸元に係る設定について過誤等が生じても正確な識別結果を得ることができ、識別精度を向上することができるという効果を奏する。
【００３０】
また、パルス分類部２が、レーダ波毎に時系列に得られるそれぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を構成するようにしたので、未識別レーダ波を含めた局所パターンに係る教師なし分類結果を利用することができて、学習用の識別付レーダ波が少なくても有効なパルス識別判定規則が得られて所望の識別精度を確保することが可能となり、実用性を向上することができるという効果を奏する。
【００３１】
また、パルス分類部２が、それぞれ正規分布として与えられる複数の局所パターン全体を表現する混合正規分布に基づいて、それぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属確率を求めることで、当該局所周期成分の帰属する局所パターンを決定するように構成したので、局所パターンの分類を統計的に有効な手法を用いて実施できるから、パルス識別判定規則の信頼性の向上を図ることが可能となり、発信源種の識別精度を向上することができるという効果を奏する。
【００３２】
また、受信したレーダ波から電波諸元を抽出して、抽出された電波諸元に基づいて発信源種を識別するレーダ波諸元識別部４を備え、表示部５がパルス判定部３から出力されるパルス判定結果およびレーダ波諸元識別部４から出力される諸元識別結果に基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示するように構成したので、パルス波形のみではなく種々の電波諸元にも基づいて発信源種を識別することができるから、識別精度をより向上することができるという効果を奏する。
【００３３】
実施の形態２．
この実施の形態２によるレーダ識別装置は、装置構成については実施の形態１によるレーダ識別装置と同様の構成を有しており、パルス分類部におけるパルス識別判定規則の構成に係る動作、およびパルス判定部における未識別レーダ波に係る識別動作が異なる点で実施の形態１と相違する。
【００３４】
以下、この実施の形態２によるレーダ識別装置に係る動作について説明する。なお、レーダ波受信部１、レーダ波諸元識別部４および表示部５に係る動作については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。図６は、この発明の実施の形態２によるレーダ識別装置に係るパルス分類部における動作を示すフローチャートである。パルス分類部２は、レーダ波受信部１からレーダ波データを入力すると、実施の形態１においてパルスデータに対して実施したのと同様に、レーダ波データに対して所定の演算を適用することで局所的な特徴量への変換を実施して局所周期成分を時系列に抽出する（ステップＳＴ３１）。次に、パルス分類部２は、レーダ波について時系列に与えられる局所周期成分がそれぞれ帰属し得る複数の局所パターンおよび局所パターン間の遷移（自己回帰を含む）を規定する複数の遷移パターンから成り、レーダ波に係る特徴量の時間的変化を表現するモデル（以下、状態遷移モデルと称する）に基づいて、レーダ波毎に時系列に得られる局所周期成分が状態遷移モデル上においてその特徴量変化に応じて辿る経路（以下、遷移経路と称する）のなかで最も尤度の高い遷移経路を推定するとともに、状態遷移モデルにおいてレーダ波全体に係る変化状態を規定するモデルパラメータ（モデルパラメータについては後述する）を算出する（ステップＳＴ３２）。なお、任意のレーダ波について時系列に与えられた局所周期成分の変化に基づいて与えられる遷移経路において、時間的に隣接する局所周期成分の変化に対して設定されて上記遷移経路の一部を構成する経路を部分経路と称するものとする。また、それぞれの部分経路は、当該部分経路の設定をなす時間的に隣接する局所周期成分がそれぞれ帰属する局所パターン間に規定された遷移パターンに帰属するものとする。また、部分経路は、上述したように、それぞれ時系列に設定されるものであるから、複数の部分経路が同一の遷移パターンに帰属することが当然に予想され、このような部分経路の同一遷移パターンへの重複度もレーダ波に係るそれぞれの部分経路についての各遷移パターンへの帰属状態を表現する重要な要素となる。次に、パルス分類部２は、識別付レーダ波毎に時系列に得られる局所周期成分について隣接する局所周期成分間に設定されるそれぞれの部分経路の各遷移パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を生成する（ステップＳＴ３３）。なお、パルス分類部２によるパルス識別判定規則の構成を監視並びに制御するとともに、パルス識別判定規則を修正できるように、パルス分類部２が表示機能および制御機能を有するのが好適である。
【００３５】
次に、上記のステップＳＴ３１からステップＳＴ３３として示された各工程について詳細に説明する。ステップＳＴ３１においては、実施の形態１においてパルスデータに対して実施したのと同様に、レーダ波受信部１から入力するレーダ波データに対して所定の演算を適用することで局所的な特徴量への変換を実施して、局所周期成分を時系列に算出するとともに、これら局所周期成分を所定の記憶手段に格納する。
【００３６】
ステップＳＴ３２においては、上述したように所与の状態遷移モデルに基づいて、レーダ波毎に与えられる局所周期成分の時系列データに基づいてモデルパラメータを算出する。図７は、状態遷移モデルの一例を示す図である。図７において、Ａ１はパルス間状態、Ａ２はパルス開始状態、Ａ３はパルス状態、Ａ４はパルス終了状態、Ｂｉ（ｉ＝１〜１３）はそれぞれの局所周期成分が何れかに帰属し得る局所パターン、Ｒｉ（ｉ＝１〜１１）はレーダ波データの特性に基づいて局所パターン間での可能な遷移を規定する遷移パターンである。図７に示されるように、この状態遷移モデルは、パルス間状態Ａ１、パルス開始状態Ａ２、パルス状態Ａ３およびパルス終了状態Ａ４の４状態から成るループ状の状態遷移を想定するモデルとして与えられている。各状態は、自己回帰となる遷移パターンをも有するとともに、それぞれ任意数の局所パターンを有している。例えば、パルス開始状態Ａ２の有する局所パターンＢ３，Ｂ４，Ｂ５は、相互に全結合の遷移ネットワークを形成するとともに、それぞれがパルス間状態Ａ１からの遷移パターンＲ２およびパルス状態Ａ３への遷移パターンＲ７を有している。なお、遷移パターンＲ２およびＲ７に関しては、局所パターンＢ３，Ｂ４，Ｂ５についてまとめて１つの遷移パターンを設定するのではなく、局所パターンＢ３，Ｂ４，Ｂ５毎にそれぞれ３つの遷移パターンを設定するようにしてもよい。また、局所周期成分の帰属するそれぞれの局所パターンは例えば単一の正規分布で表現することが可能である。これら局所パターン間の遷移は確率的に定まり、当該確率を遷移確率と称することとする。さらに、各局所パターンについて、当該局所パターンを表現する正規分布パラメータと、当該局所パターンから延びる各遷移パターンに係る遷移確率とを組み合せて構成されるパラメータをモデルパラメータと称することとする。
【００３７】
図８は、状態遷移モデルにおけるモデルパラメータ算出工程を示すフローチャートである。ここで、レーダ波データ毎に時系列に得られるＴ個の局所周期成分をＸ１〜ＸＴとするとともに、局所パターン数をｎ個とする。まず、モデルパラメータを以下に示す期待値最大化法で求めるための初期値を設定する（サブステップＳＴ４１）。ｎ個の局所パターンについて、例えばレーダ波毎に時系列に与えられる局所周期成分Ｘ１〜ＸＴからｎ個の互いに異なるものを適宜選択してそれぞれ各局所パターンについての平均の初期値とし、Ｘ１〜ＸＴから分散を算出してｎ個の局所パターンに共通な分散の初期値とし、遷移確率を等確率とする。すなわち、遷移確率については、任意の局所パターンから４つの遷移パターンが延びているとすれば、それぞれの遷移パターンに係る遷移確率を０．２５とする。各局所パターンについての平均、分散、遷移確率の組から成るモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）が与えられれば、各レーダ波毎に当該レーダ波に係る局所周期成分Ｘ１〜ＸＴについて最も尤度の高い遷移経路を検出する（サブステップＳＴ４２）。各レーダ波に係る遷移経路が検出されれば、当該検出結果に基づいて各局所パターンについて平均、分散、遷移確率の組から成るモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）を算出する（サブステップＳＴ４３）。サブステップＳＴ４３において、モデルパラメータが算出されると、当該モデルパラメータの変遷に係る履歴を参照して、所定の基準に基づいた履歴データに係る検証を実施して当該検証結果に応じて次に実行するサブステップを選定する。例えば、それまでに実行された１０回のモデルパラメータ算出工程にわたっての平均、分散、遷移確率の値に係る変動幅が所定のしきい値を越える場合には、遷移経路最尤推定サブステップＳＴ４２へ復帰し、それ以外の場合には、平均、分散、遷移確率から成るモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）が収束状態にあるとみなして、最終的に得られたモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）を状態遷移モデルを確定するモデルパラメータとして記録する。
【００３８】
ステップＳＴ３３においては、レーダ波毎に、パルス間状態Ａ１に含まれる局所パターン間での遷移を省くことで遷移経路を分断することにより、パルス波形に対応する遷移経路（以下、パルス遷移経路と称する）を抽出する。次に、それぞれの識別付レーダ波について、当該識別付レーダ波に係るパルス遷移経路を辿って通過した部分経路が帰属する遷移パターンに当該発信源識別子を属性データとして付属させる。すべての識別付レーダ波について遷移パターンへの発信源識別子の付属処理が終了すれば、各遷移パターン毎に、当該遷移パターンへの付属が記録された発信源識別子を調べて、当該遷移パターンが特定の発信源種に固有な遷移パターンとなり得るか否かについて判定を実施する。発信源識別子の付属が記録された任意の遷移パターンについて、記録された発信源識別子の種類が単一であれば当該遷移パターンが発信源識別子により明示される発信源種に固有の遷移パターンであると判定する。また、発信源識別子が複数個混在しているのであれば、当該遷移パターンへ付属させられた記録数の最も多い発信源識別子に係る第１の発信源種と、記録数の２番目に多い発信源識別子に係る第２の発信源種とを比較して、第１の発信源種についての記録数が第２の発信源種についての記録数より所定のしきい値を越えて多い場合には当該遷移パターンが第１の発信源種に固有の遷移パターンであると判定し、所定のしきい値を越えない場合には判定不能とする。以上のように、各遷移パターンについて、当該遷移パターンと当該遷移パターンにより特定され得る発信源種とを対応付けることでそれぞれ個別の判定規則（以下、個別判定規則と称する）を得る。すべての遷移パターンについて個別判定規則の存否が確認されれば、遷移パターン毎に得られた個別判定規則およびモデルパラメータを組み合せて得られるデータを集成することでパルス識別判定規則を構成し、当該パルス識別判定規則をパルス判定部３へ出力する。
【００３９】
次に、パルス判定部３の動作について説明する。パルス判定部３は、レーダ波受信部１から未識別レーダ波に係るレーダ波データを入力すると、当該レーダ波データを基にして、レーダ波形に係る時系列データに対してパルス分類部２で用いたのと同様の所定の演算を適用することで変換を実施して、局所周期成分の時系列データを算出する。次に、パルス判定部３は、各局所パターン毎に確定された平均、分散、遷移確率の組から成るモデルパラメータ（μｉ，σｉ，αｉ）に基づいて、当該レーダ波データに係る局所周期成分の時系列データＸ１〜ＸＴについて最も尤度の高い遷移経路を検出する。最も尤度の高い遷移経路が推定されれば、当該遷移経路を辿って通過する部分経路が帰属する遷移パターンについて発信源種との対応付けがなされている場合には、当該発信源識別子を登録する。登録された発信源識別子が１つの場合には、当該発信源識別子により明示される発信源種をもって受信した未識別レーダ波に係る発信源種であると判定して当該パルス識別結果を表示部５に出力する。また、登録された発信源識別子が複数の場合には、対応付けられる遷移パターン数が最も多い発信源識別子により明示される発信源種をもって受信した未識別レーダ波に係る発信源種であると判定して当該パルス識別結果を表示部５に出力する。また、登録された発信源識別子がない場合、あるいは登録された発信源識別子が複数あっていずれの発信源識別子についても対応付けられる遷移パターン数が所定のしきい値より少ない場合には、判定不能とするパルス識別結果を表示部５に出力する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態２によれば、レーダ波データを生成するレーダ波受信部１と、レーダ波データに係る局所周期成分についての状態遷移モデル上での遷移経路に基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部２と、受信したレーダ波について推定される遷移経路とパルス識別判定規則とを対照して発信源種を識別するパルス判定部３と、識別結果に基づいて受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示する表示部５とを備えるように構成したので、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の特徴が顕現するパルス波形に基づいて発信源種を識別することができるから、レーダ波の送受信において電波諸元に係る設定について過誤等が生じても正確な識別結果を得ることができ、識別精度を向上することができるという効果を奏する。
【００４１】
また、レーダ波諸元識別部４を備えることで、実施の形態１に記載したと同じ効果を奏する。さらに、局所周期成分についての状態遷移モデル上での遷移経路に基づいて発信源種を識別するので、パルス波形に対応する局所周期成分の集合を容易に同定することができ、レーダ波データからパルス波形に係る特徴を抽出するための基準値設定等の予備作業を省くことが可能となり、ユーザの負担を軽減して使い勝手を向上することができるという効果を奏する。
【００４２】
実施の形態３．
この実施の形態３によるレーダ識別装置は、装置構成については実施の形態２によるレーダ識別装置と同様の構成を有しており、パルス分類部におけるパルス識別判定規則の構成に係る動作が異なる点で実施の形態２と相違する。
【００４３】
以下、この実施の形態３によるレーダ識別装置に係る動作について説明する。なお、レーダ波受信部１、パルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５に係る動作については実施の形態２と同様であるので、その説明を省略する。図９は、この発明の実施の形態３によるレーダ識別装置に係るパルス分類部における動作を示すフローチャートである。パルス分類部２は、レーダ波受信部１からレーダ波データを入力すると、実施の形態２と同様にレーダ波に係る時系列データに対して所定の演算を適用することで局所的特徴量への変換を実施して局所周期成分の時系列データを算出する（ステップＳＴ５１）。次に、パルス分類部２は、状態遷移モデルに基づいて、レーダ波毎に時系列に得られる局所周期成分について最も尤度の高い遷移経路を推定するとともに、状態遷移モデルにおいてレーダ波全体に係る変化状態を規定するモデルパラメータを算出する（ステップＳＴ５２）。次に、パルス分類部２は、識別付レーダ波毎に時系列に得られる局所周期成分について隣接する局所周期成分間に設定されるそれぞれの部分経路の各遷移パターンへの帰属状態に基づいて、所定の条件が満たされていればパルス識別判定規則を生成する（ステップＳＴ５３）。また、所定の条件が満たされない場合には、レーダ波に係る特徴量の時間的変化についてモデル化の精度を高めるために状態遷移モデルを変形する（ステップＳＴ５４）。なお、パルス分類部２によるパルス識別判定規則の構成を監視並びに制御するとともに、パルス識別判定規則を修正できるように、パルス分類部２が表示機能および制御機能を有するのが好適である。
【００４４】
次に、上記のステップＳＴ５１からステップＳＴ５４として示された各工程について詳細に説明する。なお、ステップＳＴ５１については、実施の形態２におけるステップＳＴ３１と同様であるのでその説明を省略する。また、ステップＳＴ５２については、設定される状態遷移モデルの形態が変化する点でのみ実施の形態２におけるステップＳＴ３２と相違し、基本的な動作についてはステップＳＴ３２と同様であるのでその説明を省略する。すなわち、予め初期モデルとして設定された状態遷移モデルに基づいてモデルパラメータを算出する場合もあれば、状態遷移モデル変形ステップＳＴ５４により変形された状態遷移モデルに基づいてモデルパラメータを算出する場合もある。
【００４５】
ステップＳＴ５３においては、レーダ波毎に、パルス間状態Ａ１に含まれる局所パターン間での遷移を省くことで遷移経路を分断することにより、パルス波形に対応するパルス遷移経路を抽出する。次に、それぞれの識別付レーダ波について、当該識別付レーダ波に係るパルス遷移経路を辿って通過したそれぞれの部分経路が帰属する遷移パターンに当該識別付レーダ波に係る発信源識別子を属性データとして付属させる。すべての識別付レーダ波について遷移パターンへの発信源識別子の付属処理が終了すれば、各遷移パターン毎に、当該遷移パターンへの付属が記録された発信源識別子を調べて、当該遷移パターンが特定の発信源種に固有な遷移パターンとなり得るか否かについて判定を実施して個別判定規則を生成する。なお、特定の発信源種に固有な遷移パターンとなり得るか否かに係る判定処理については、実施の形態２のステップＳＴ３３で説明済みであるので、ここではその説明を省略する。そして、すべての遷移パターンについて個別判定規則の存否が確認されれば、所定数のパルス遷移経路について、パルス遷移経路毎に、当該パルス遷移経路を辿る際に通過したそれぞれの部分経路が帰属する遷移パターンへの付属が記録された発信源識別子の種類を計数する。発信源識別子の種類数すなわち発信源種の種類数が０または２以上である場合、あるいは当該判定規則決定ステップＳＴ５３の実行回数が規定回数以下である場合には、状態遷移モデル変形ステップＳＴ５４を実行する。また、発信源種の種類数が１である場合、あるいは当該判定規則決定ステップＳＴ５３の実行回数が規定回数を越えた場合には、遷移パターン毎に個別判定規則およびモデルパラメータを組み合わせて得られるデータを集成することでパルス識別判定規則を構成し、当該パルス識別判定規則をパルス判定部３へ出力する。
【００４６】
ステップＳＴ５４においては、局所パターン毎にモデルパラメータを検索して最も分散値の大きな局所パターンを検出し、当該局所パターンを分割して２つの新たな局所パターンを生成する。この２つの局所パターン間における遷移は全結合とする。また、それぞれの局所パターンに係るモデルパラメータの初期値については、例えば一方の局所パターンには分割前の局所パターンのモデルパラメータを付与し、他方の局所パターンには所与の微小量を上限として発生された乱数を基にして分割前の局所パターンのモデルパラメータを修正して得たモデルパラメータを付与する。
【００４７】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態２と同等の効果を奏するとともに、パルス分類部２が、任意のレーダ波に係る遷移経路を検証して、当該遷移経路を構成する個々の部分経路が帰属するそれぞれの遷移パターンにより特定し得る発信源種の種類数が０または２以上である場合に状態遷移モデルを変形するように構成したので、自動的に最適な状態遷移モデルを構成することができるから、予め精度の良いモデル化を実施する必要がなく、ユーザの負担を軽減することができるという効果を奏する。
【００４８】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態４によるレーダ識別装置は、識別実施形態で使用される機能要素から携帯器を分離独立して構成する点で実施の形態１から実施の形態３と相違する。図１０において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。１１はパルス分類部２を有して構成される基地局、１２はレーダ波受信部１、パルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５を有して構成される携帯器である。
【００４９】
次に動作について説明する。なお、基本的な動作は実施の形態１または実施の形態３のいずれかによるレーダ識別装置と同様であるので、ここでは実施の形態４によるレーダ識別装置について特徴的な動作についてのみ説明するものとする。識別準備形態においては、１または複数の携帯器１２内のレーダ受信部１は、基地局１１と携帯器１２との間の通信回線が確立されている場合には受信したレーダ波に係るレーダ波データを基地局１１内のパルス分類部２へ送信し、基地局１１と携帯器１２との間の通信回線が確立されていない場合にはレーダ波データを記録するとともに通信回線が確立された時点で記録されていたレーダ波データを基地局１１内のパルス分類部２へ送信する。パルス分類部２は、蓄積された複数のパルスデータに基づいてパルス識別判定規則を構成して当該パルス識別判定規則を基地局１１と携帯器１２との間の通信回線が確立されている間に１または複数の携帯器１２内のパルス判定部３へ送信する。また、識別実施形態においては、レーダ波受信部１とパルス分類部２とに係る動作は上記と同様であるとともに、それぞれの携帯器１２は、当該携帯器１２と基地局１１との間の通信回線の確立の有無に関わらず、それぞれ個別にレーダ波を受信して当該レーダ波に係る発信源種を識別する。
【００５０】
以上のように、この実施の形態４によれば、実施の形態１から実施の形態３のいずれかと同等の効果を奏するとともに、パルス分類部２を有して構成される基地局１１と、レーダ波受信部１、パルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５を有して構成される携帯器１２とを備えるように構成したので、携帯器１２のみで識別実施形態での使用を独立に実現することができるから、未識別レーダ波に係る発信源種の識別を実施する識別装置を小型軽量化することができるという効果を奏する。また、複数の携帯器１２について基地局１１を共有することができるから、レーダ識別を実施するシステム全体のコスト低減を図れるという効果を奏する。
【００５１】
なお、レーダ識別装置が実施の形態１の変形例に示すようにレーダ波諸元識別部４を具備しない構成を有する場合には、パルス分類部２を有して構成される基地局１１と、レーダ波受信部１、パルス判定部３および表示部５を有して構成される携帯器１２とを備える構成とすることで、上記と同様の効果を奏することができる。
【００５２】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態５によるレーダ識別装置は、自律稼動可能な自動器にレーダ波受信部を備える点で実施の形態４と相違する。図１１において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略する。２１はレーダ波受信部１を有して構成され好ましくは自律稼動可能である自動器、２２はパルス分類部２を有して構成される基地局、２３はパルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５を有して構成される携帯器である。なお、自動器２１としては、例えば小型のラジコンヘリのような無線操作または自動操縦で飛行する航空機などが想定される。
【００５３】
次に動作について説明する。なお、基本的な動作は実施の形態１から実施の形態３のいずれかによるレーダ識別装置と同様であるので，ここでは実施の形態５によるレーダ識別装置について特徴的な動作についてのみ説明するものとする。識別準備形態においては、自動器２１内のレーダ波受信部１は、自動器２１と基地局２２との間の通信回線が確立されている場合には受信したレーダ波に係るレーダ波データを基地局２２内のパルス分類部２へ送信し、自動器２１と基地局２２との間の通信回線が確立されていない場合にはレーダ波データを記録するとともに通信回線が確立された時点で記録されていたレーダ波データを基地局２２内のパルス分類部２へ送信する。パルス分類部２は、蓄積された複数のパルスデータに基づいてパルス識別判定規則を構成して当該パルス識別判定規則を基地局２２と携帯器２３との間の通信回線が確立されている間に１または複数の携帯器２３内のパルス判定部３へ送信する。また、識別実施形態においては、レーダ波受信部１とパルス分類部２とに係る動作は上記と同様であるとともに、それぞれの携帯器２３は、自動器２１と携帯器２３との間の通信回線が確立されている間において、それぞれ個別にレーダ波を受信して当該レーダ波に係る発信源種を識別する。
【００５４】
以上のように、この実施の形態５によれば、実施の形態１から実施の形態３のいずれかと同等の効果を奏するとともに、レーダ波受信部１を有して構成され好ましくは自律稼動可能である自動器２１と、パルス分類部２を有して構成される基地局２２と、パルス判定部３、レーダ波諸元識別部４および表示部５を有して構成される携帯器２３とを備えるように構成したので、自動器２１から受信されたレーダ波に係るレーダ波データが送信されれば、携帯器２３のみで識別実施形態での使用を独立に実現することができるから、未識別レーダ波に係る発信源種の識別を実施する識別装置を小型軽量化できるという効果を奏する。また、複数の携帯器２３について自動器２１および基地局２２を共有することができるから、レーダ識別を実施するシステム全体のコスト低減を図れるという効果を奏する。
【００５５】
なお、レーダ識別装置が実施の形態１の変形例に示すようにレーダ波諸元識別部４を具備しない構成を有する場合には、レーダ波受信部１を有して構成される自動器２１と、パルス分類部２を有して構成される基地局２２と、パルス判定部３および表示部５を有して構成される携帯器２３とを備える構成とすることで、上記と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
また、上記の実施の形態１から実施の形態５により開示されたレーダ識別装置は本願発明を例示するものであり、その技術的範囲を限定するものではないことに留意されたい。本願発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められ、特許請求の範囲と均等な技術的思想および特許請求の範囲内における種々の設計的変更が本願発明に含まれるものである。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、パルスデータを生成するとともに当該パルスデータに係る局所周期成分を抽出し、レーダ波毎のパルスデータについて得られるそれぞれの局所周期成分を所定数に分類された複数の局所パターンのなかのいずれかの局所パターンに帰属させ、発信源種が予め明らかになっているレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、受信されたレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態とパルス判定識別規則とを対照することにより発信源種を識別するパルス判定部と、受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示する表示部とを備えるように構成したので、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の特徴が顕現するパルス波形に基づいて発信源種を識別するから、レーダ波の送受信において電波諸元に係る設定について過誤等が生じても正確な識別結果を得ることができ、識別精度を向上することができるという効果を奏する。また、パルス分類部がレーダ波毎に時系列に得られるそれぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を構成するようにしたので、未識別レーダ波をも含めた局所パターンに係る教師なし分類結果を利用することができるから、学習用の識別付レーダ波が少なくても有効なパルス識別判定規則が得られて所望の識別精度を確保することが可能となり、実用性を向上することができるという効果を奏する。
【００５８】
この発明によれば、パルス分類部が、それぞれ正規分布として与えられる複数の局所パターン全体を表現する混合正規分布に基づいて、それぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属確率を求めることで、当該局所周期成分の帰属する局所パターンを決定するように構成したので、局所パターンの分類を統計的に有効な手法を用いて実施でき、パルス識別判定規則の信頼性の向上を図ることが可能となるから、発信源種の識別精度を向上することができるという効果を奏する。
【００５９】
この発明によれば、レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、当該レーダ波データに係る局所周期成分を抽出し、状態遷移モデルに基づいてレーダ波毎に当該レーダ波に係る局所周期成分が状態遷移モデル上で遷移する遷移経路を推定し、発信源種が予め明らかになっているレーダ波の遷移経路を構成する個々の部分経路についての各遷移パターンへの帰属状態に基づいてパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、受信されたレーダ波について推定された遷移経路を構成する個々の部分経路の各遷移パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照することにより発信源種を識別するパルス判定部と、受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示する表示部とを備えるように構成したので、レーダ波源となる装置を構成するマグネトロン等の構成部材についてそれぞれ固有の特徴が顕現するパルス波形に基づいて発信源種を識別するから、レーダ波の送受信において電波諸元に係る設定について過誤等が生じても正確な識別結果を得ることができ、識別精度を向上することができるという効果を奏する。また、レーダ波の局所周期成分に係る遷移経路に基づいて発信源種を識別するので、パルス波形に対応する局所周期成分の集合を容易に同定することができ、レーダ波データからパルス波形に係る特徴を抽出するための基準値設定等の予備作業を省くことが可能となり、ユーザの負担を軽減して使い勝手を向上することができるという効果を奏する。
【００６０】
この発明によれば、パルス分類部が、任意のレーダ波に係る局所周期成分の遷移経路を検証して、当該遷移経路を構成する個々の部分経路が帰属するそれぞれの遷移パターンにより特定し得る発信源種の種類数が０または２以上である場合に、状態遷移モデルを変形するように構成したので、自動的に最適な状態遷移モデルを構成することが可能となり、予め精度の良いモデル化を実施する必要がなく、ユーザの負担を軽減して使い勝手を向上することができるという効果を奏する。
【００６１】
この発明によれば、レーダ波データから１または複数の電波諸元を抽出し、抽出された電波諸元に基づいて受信されたレーダ波に係る発信源種を識別するレーダ波諸元識別部を備え、表示部が、パルス判定部から出力される識別結果とレーダ波諸元識別部から出力される識別結果とに基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種をユーザに提示するように構成したので、パルス波形のみではなく種々の電波諸元にも基づいて発信源種を識別することができるから、識別精度をより向上することができるという効果を奏する。
【００６２】
この発明によれば、パルス分類部を有して構成される基地局と、少なくともレーダ波受信部、パルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるように構成したので、携帯器のみで識別実施形態での使用を独立に実現することができるから、未識別レーダ波に係る発信源種を識別する装置を小型軽量化することができるという効果を奏する。また、複数の携帯器について基地局を共有することができるから、レーダ識別を実施するシステム全体のコスト低減を図れるという効果を奏する。
【００６３】
この発明によれば、レーダ波受信部を有して構成される自動器と、パルス分類部を有して構成される基地局と、少なくともパルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えるように構成したので、自動器から受信されたレーダ波に係るレーダ波データが送信されれば、携帯器のみで識別実施形態での使用を独立に実現することができるから、未識別レーダ波に係る発信源種を識別する装置を小型軽量化することができるという効果を奏する。また、複数の携帯器について自動器および基地局を共有することができるから、レーダ識別を実施するシステム全体のコスト低減を図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置におけるパルス分類部に係る動作を示すフローチャートである。
【図３】 教師なし分類動作を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置におけるパルス判定部に係る動作を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態１によるレーダ識別装置の変形例の構成を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態２によるレーダ識別装置におけるパルス分類部に係る動作を示すフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態２によるレーダ識別装置において使用される状態遷移モデルの一例を示す図である。
【図８】 モデルパラメータの算出工程を示すフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態３によるレーダ識別装置におけるパルス分類部に係る動作を示すフローチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態４によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 この発明の実施の形態５によるレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 従来のレーダ識別装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ レーダ波受信部、２ パルス分類部、３ パルス判定部、４ レーダ波諸元識別部、５ 表示部、１１，２２ 基地局、１２，２３ 携帯器、２１ 自動器、Ａ１ パルス間状態、Ａ２ パルス開始状態、Ａ３ パルス状態、Ａ４ パルス終了状態、Ｂ１〜Ｂ１３ 局所パターン、Ｒ１〜Ｒ１１ 遷移パターン。
Claims (9)
- レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、
レーダ波データを適宜分断してパルスデータを生成し、当該パルスデータから局所的な特徴量として時系列に与えられる局所周期成分を抽出し、レーダ波毎のパルスデータについて得られるそれぞれの局所周期成分を所定数に分類された複数の局所パターンのなかのいずれかの局所パターンに帰属させ、発信源種が予め明らかになっているレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態に基づいて発信源種と当該発信源種を特定し得る局所パターンとを対応付け、対応付けられた発信源種と局所パターンとの組合せを集成することによりパルスデータに基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、
レーダ波データを適宜分断してパルスデータを生成し、当該パルスデータから局所周期成分を抽出し、それぞれの局所周期成分を前記パルス分類部で設定されたと同じ複数の局所パターンのなかのいずれかの局所パターンに帰属させ、受信されたレーダ波に係る局所周期成分の各局所パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照することにより発信源種を識別して識別結果を出力するパルス判定部と、
入力する識別結果に基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示する表示部とを備えるレーダ識別装置。 - パルス分類部が、それぞれ正規分布として与えられる複数の局所パターン全体を表現する混合正規分布に基づいて、それぞれの局所周期成分の各局所パターンへの帰属確率を求めることで、当該局所周期成分の帰属する局所パターンを決定することを特徴とする請求項１記載のレーダ識別装置。
- レーダ波を受信してレーダ波データを生成するレーダ波受信部と、
レーダ波データから局所的な特徴量として時系列に与えられる局所周期成分を抽出し、レーダ波について時系列に与えられる局所周期成分がそれぞれ帰属し得る複数の局所パターンおよび局所パターン間の遷移を規定する複数の遷移パターンから成る状態遷移モデルに基づいてレーダ波毎に当該レーダ波に係る局所周期成分が状態遷移モデル上で遷移する遷移経路を推定し、発信源種が予め明らかになっているレーダ波の遷移経路を構成する個々の部分経路についての各遷移パターンへの帰属状態に基づいて発信源種と当該発信源種を特定し得る遷移パターンとを対応付け、対応付けられた発信源種と遷移パターンとの組み合わせを集成することによりレーダ波データに基づいて発信源種を識別するためのパルス識別判定規則を構成するパルス分類部と、
レーダ波データから局所周期成分を抽出し、状態遷移モデルに基づいて受信されたレーダ波に係る局所周期成分が状態遷移モデル上で遷移する遷移経路を推定し、当該遷移経路を構成する個々の部分経路の各遷移パターンへの帰属状態とパルス識別判定規則とを対照することにより発信源種を識別して識別結果を出力するパルス判定部と、
入力する識別結果に基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示する表示部とを備えるレーダ識別装置。 - パルス分類部が、任意のレーダ波に係る局所周期成分の遷移経路を検証して、当該遷移経路を構成する個々の部分経路が帰属するそれぞれの遷移パターンにより特定し得る発信源種の種類数が０または２以上である場合に、状態遷移モデルを変形することを特徴とする請求項３記載のレーダ識別装置。
- レーダ波データから１または複数の電波諸元を抽出し、抽出された電波諸元に基づいて受信されたレーダ波に係る発信源種を識別するレーダ波諸元識別部を備え、
表示部が、パルス判定部から出力される識別結果と前記レーダ波諸元識別部から出力される識別結果とに基づいて、受信されたレーダ波に係る発信源種あるいは識別不能である旨などをユーザに提示することを特徴とする請求項１または請求項３に記載のレーダ識別装置。 - パルス分類部を有して構成される基地局と、レーダ波受信部、パルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のレーダ識別装置。
- レーダ波受信部を有して構成される自動器と、パルス分類部を有して構成される基地局と、パルス判定部および表示部を有して構成される携帯器とを備えることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のレーダ識別装置。
- パルス分類部を有して構成される基地局と、レーダ波受信部、パルス判定部、レーダ波諸元識別部および表示部を有して構成される携帯器とを備えることを特徴とする請求項５記載のレーダ識別装置。
- レーダ波受信部を有して構成される自動器と、パルス分類部を有して構成される基地局と、パルス判定部、レーダ波諸元識別部および表示部を有して構成される携帯器とを備えることを特徴とする請求項５記載のレーダ識別装置。
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