JP7272076B2

JP7272076B2 - 目標識別装置

Info

Publication number: JP7272076B2
Application number: JP2019075048A
Authority: JP
Inventors: 哲治原田; 真也山田; 歩岸田; 堅也杉原; 貴文松田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: JP2020173171A

Description

この発明は、目標（電波源）の電波諸元を学習する電波諸元学習、及び、これを用いた目標識別装置に関するものである。

従来から、目標（電波源）を識別する目標識別装置には、受信パルス信号と既知のパルス信号とを用いるもの（例えば、特許文献１参照）や、ＰＤＷ（ＰｕｌｓｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＷｏｒｄ）などの電波諸元を利用するものなどがある（例えば、特許文献２及び３参照）。また、電波諸元を得るために目標から到来した電磁波からパルス列を分離する装置もある（例えば、特許文献４参照）。

一方、ＡＩ（ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）などを使った機械学習による学習モデルを用いて、画像から目標（電波源）を識別するものがある。例えば、特許文献５には、類似度を用いて、画像に含まれる未知の目標を特定するか、又は未知の目標が属する複数の候補を特定するものが開示されている。

特開２００３－３２９７６５号公報特開２００３－２７０３２６号公報特開２０１１－１０７１３８号公報特開２０１４－１３８２５２号公報特開２０１２－１２８５５８号公報

しかしながら、従来の機械学習による学習モデルは、電波諸元を用いたものではないという課題や、本当に未知の目標（電波源）であっても、何であるかを特定してしまったり、複数の候補を特定してしまったりするという課題もあった。

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あり、未知の目標（電波源）を未知であると判定できるように学習する電波諸元学習、及び、これを用いた目標識別装置を得ることを目的とする。

この発明に係る目標識別装置は、目標ごとに入力される、前記目標から到来した電磁波をＡ／Ｄ変換して導出した複数のパラメータ、又は、前記目標を模擬した前記複数のパラメータを有する電波諸元と、前記電波諸元ごとに入力される、前記電波諸元と一致すると判定する前記目標の情報である目標情報とに基づいて、前記目標と一致していると判定する前記電波諸元の範囲を学習し、学習した前記範囲から外れた前記電波諸元を対応する前記目標が未知である前記電波諸元である未知諸元と判定することを学習した電波諸元学習装置の学習結果を用いて前記目標を識別する目標識別装置であって、識別対象の前記電波諸元である識別対象諸元が入力される識別対象諸元入力部と、前記学習結果に基づいて、前記識別対象諸元に対応する前記目標を決定する、又は、前記識別対象諸元が前記未知諸元と判定する電波諸元判定部とを備えたことを特徴とするものである。

また、目標から到来した電磁波をＡ／Ｄ変換して導出した複数のパラメータ、又は、前記目標を模擬した前記複数のパラメータを有する電波諸元が、前記目標ごとに入力される電波諸元入力部と、前記電波諸元ごとに、前記電波諸元と一致すると判定する前記目標の情報である目標情報が入力される目標情報入力部と、前記電波諸元入力部から入力された前記電波諸元と前記目標情報入力部から入力された前記目標情報とに基づいて、前記目標と一致していると判定する前記電波諸元の範囲を学習し、学習した前記範囲から外れた前記電波諸元を対応する前記目標が未知である前記電波諸元である未知諸元と判定することを学習する学習部とを有する電波諸元学習装置と、識別対象の前記電波諸元である識別対象諸元が入力される識別対象諸元入力部と、前記学習部が学習した学習結果に基づいて、前記識別対象諸元に対応する前記目標を決定する、又は、前記識別対象諸元が前記未知諸元と判定する電波諸元判定部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、未知の目標を既知と特定するおそれが低い目標識別装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る電波諸元学習装置の機能ブロック図である。この発明の実施の形態１に係る電波諸元学習装置の動作（電波諸元学習方法）を説明するフローチャートである。この発明の実施の形態１に係る電波諸元学習装置及び目標識別装置の機能ブロック図である。この発明の実施の形態１に係る電波諸元学習装置及び目標識別装置の動作（目標識別方法）を説明するフローチャートである。この発明の実施の形態１に係る電波諸元学習装置及び目標識別装置の機能ブロック図である。この発明の実施の形態１に係る電波諸元学習装置及び目標識別装置の動作（目標識別方法）を説明するフローチャートである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る電波諸元学習装置及び目標識別装置について、図１から図６を用いて説明する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。図１、図３、図５において、目標１（電波源１）は、電磁波の到来源である。電波諸元学習装置２は、ＰＤＷ（ＰｕｌｓｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＷｏｒｄ）やＩＱデータなどの電波諸元を学習するものである。目標識別装置３は、電波諸元学習装置２の学習結果（学習モデル）を用いて、複数の目標１の中から、特定の目標１を識別する、又は、未知の目標を未知と識別するものである。本願では情報と情報との紐づけを関連付けと称する。

図１、図３、図５において、電波諸元学習装置２は次の構成である。電波諸元入力部４は、目標１から到来した電磁波をＡ／Ｄ変換して導出した複数のパラメータ、又は、目標１を模擬した複数のパラメータを有する電波諸元が、目標１ごとに入力されるものである。目標情報入力部５は、電波諸元入力部４に入力される電波諸元ごとに関連付けられ、電波諸元と一致すると判定する目標１の情報である目標情報が入力されるものである。学習部６は、電波諸元入力部４から入力された電波諸元と目標情報入力部５から入力された目標情報とに基づいて、目標と一致していると判定する電波諸元の範囲を学習し、学習した範囲から外れた識別対象の識別対象諸元を電波諸元が未知である未知諸元と判定することを学習するものである。

なお、同じ目標１であっても測定誤差などで電波諸元が異なるものを学習させることで識別率がある。つまり、同じ目標１でも複数の電波諸元を入力してもよいことになる。よって、目標１を模擬した複数のパラメータを有する電波諸元の場合も、誤差を想定して、同じ目標１であっても複数の電波諸元を入力してもよいことになる。これらは、電波諸元と一致すると判定する識別対象の識別対象諸元のパラメータ範囲に入った複数の電波諸元ともいえる。これらの複数の電波諸元の範囲であるパラメータ範囲の情報は、一致度情報といえる。

次に、図２を用いて実施の形態１に係る電波諸元学習装置の動作（実施の形態１に係る電波諸元学習方法）を説明する。図２において、ステップ１は、電波諸元入力部４に、目標１から到来した電磁波をＡ／Ｄ変換して導出した複数のパラメータ、又は、目標１を模擬した複数のパラメータを有する電波諸元が、目標１ごとに入力される処理ステップである。ステップ２は、目標情報入力部５に、電波諸元ごとに、電波諸元と一致すると判定する目標１の情報である目標情報が入力される処理ステップである。ステップ１及びステップ２は、処理の順序は問わない。同時でもよい。ステップ３は、電波諸元入力部４から入力された電波諸元と目標情報入力部５から入力された目標情報とに基づいて、学習部６に目標１と一致していると判定する電波諸元の範囲を学習し、学習した範囲から外れた識別対象の識別対象諸元を電波諸元が未知である未知諸元と判定することを学習させる処理ステップである。

実施の形態１に係る電波諸元学習装置（実施の形態１に係る電波諸元学習方法）では、電波諸元入力部４（ステップ１）が、電波諸元であるＰＤＷ又は電波諸元であるＩＱデータの少なくとも一方が入力されるものでも、電波諸元であるＰＤＷのうち、パルス列データの周波数、振幅、パルス幅、信号強度の少なくともいずれか一つがパラメータとして入力されるものでもよい。また、目標情報入力部５（ステップ２）は、少なくとも目標１の機種名又は型番を含むものを入力させるとよい。機種名又は型番は、コードネームでもよい。

図１、図３、図５において、目標識別装置３は次の構成である。識別対象諸元入力部７は、識別対象諸元（新たに識別する対象となった目標１（電波源１）の電波諸元）が入力されるものである。電波諸元判定部８は、学習部６が学習した学習結果（学習モデル）に基づいて、識別対象諸元に対応する目標１を決定する、又は、識別対象諸元が未知諸元と判定するものである。詳しくは、識別対象諸元に対応する電波諸元が決定するので、一致する目標１（電波源１）が特定できる。

図５において、電波諸元判定部８は、未知諸元と判定した識別対象諸元を、電波諸元入力部４へ電波諸元として第１の追加入力を実施するものである。さらに、電波諸元判定部８は、未知諸元と判定した識別対象諸元に対応する新たな目標情報を設定して、目標情報部５へ第２の追加入力を実施するものである。この二つの入力動作で、電波諸元判定部８（目標識別装置３）は、学習部５を再学習させることができる。

図３及び図５において、受信装置９は、識別対象諸元入力部７（目標識別装置３）へ識別対象諸元（新たに識別する対象となった目標１（電波源１）の電波諸元）を入力するものである。受信装置９は次の構成である。アンテナ部１０は、目標１（電波源１）から到来した電磁波を受信するものである。Ａ／Ｄ変換部１１は、アンテナ部１０が受信した電磁波をＡ／Ｄ変換してディジタルデータを生成するものである。諸元検出部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１が生成したディジタルデータの識別対象諸元（電波諸元）を検出するものである。パルス列分離部１３は、パルス列分離の処理を行った識別対象諸元（電波諸元）を識別対象諸元入力部７（目標識別装置３）へ送るものである。

次に、図４を用いて実施の形態１に係る主に目標識別装置の（実施の形態１に係る目標識別方法）を説明する。図４において、ステップ１１は、識別対象諸元入力部７へ新たに識別する対象となった目標１（電波源１）の電波諸元である識別対象諸元が入力される処理ステップである。ステップ１２は、識別対象諸元入力部７から学習部６へ識別対象諸元を入力させて学習モデルを使用する処理ステップである。ステップ１３は、学習部６が学習した学習結果（学習モデル）に基づいて、電波諸元判定部８が識別対象諸元に対応する目標１を決定する、又は、識別対象諸元が未知諸元と判定する処理ステップである。ステップ１３で目標１（電波源１）を識別したといえる。

次に、実施の形態１に係る目標識別装置の判定結果を、実施の形態１に係る電波諸元学習装置へフィードバックして、学習部６に再学習させる場合（強化学習させる場合）を説明する。図６は、実施の形態１に係る電波諸元学習装置の動作（実施の形態１に係る電波諸元学習方法）における再学習（強化学習）について説明する。図６におけるステップ１１からステップ１３までは図４を用いて説明したものと同様のため、説明は省略する。図６において、ステップ１４は、ステップ１３にて学習部６が学習した学習結果（学習モデル）に基づいて、識別対象諸元が未知諸元と判定したかどうかを判断するステップである。ステップ１４にて、未知諸元があると判断したときは、ステップ２１及びステップ２２へ進む。ステップ２１及びステップ２２は、処理の順序は問わない。同時でもよい。

図６において、ステップ１１は、電波諸元入力部４に、未知諸元と判定した識別対象諸元を、電波諸元として第１の追加入力される処理ステップである。ステップ２２は、目標情報入力部５に、未知諸元と判定した識別対象諸元に対応する新たな目標情報を設定して、目標情報部５へ第２の追加入力を実施される処理ステップである。ステップ２３は、電波諸元入力部４から入力された電波諸元（識別対象諸元）と目標情報入力部５から入力された目標情報（識別対象諸元に合わせて新たに設定した目標１の目標情報）とに基づいて、学習部６に目標と一致していると判定する電波諸元の範囲を再学習させ、学習した範囲から外れた識別対象の識別対象諸元を電波諸元が未知である未知諸元と判定することを再学習させる処理ステップである。

ステップ１４の実行のトリガには、次のようなものが考えられる。つまり、実施の形態１に係る目標識別装置（電波諸元判定部８）が、実施の形態１に係る電波諸元学習装置を再学習（強化学習）させるトリガである。例えば、識別対象諸元入力部７が、未知諸元であると電波諸元判定部８によって判定される同じ識別対象諸元が予め設定された回数に亘って入力されたとき、又は、識別対象諸元入力部７が、未知諸元であると電波諸元判定部８によって判定される識別対象諸元を記録し、外部から再学習実施指令が入力されたときが考えられる。このようなとき、電波諸元判定部８は、第１の追加入力及び前記第２の追加入力（ステップ２１及びステップ２２）を実施して、学習部６を再学習（ステップ２３）させるとよい。なお、予め設定された回数とは、未知諸元であると判定される回数が多く、未知諸元を無視できなくなる回数など状況に応じて設定すればよい。また、学習部６の学習途上であれば、予め設定された回数は１回でもよい。

以上のように、発明の実施の形態１に係る電波諸元学習装置及び目標識別装置（電波諸元学習方法及び目標識別方法）は、学習部６が、電波諸元と目標情報とに基づいて、目標１と一致していると判定する電波諸元の範囲を学習し、学習した範囲から外れた識別対象の識別対象諸元を電波諸元が未知である未知諸元と判定することを学習しているため、本当に未知の目標１（電波源１）であっても、何であるかを特定してしまったり、複数の候補を特定してしまったりするおそれが少ない。

１目標（電波源）、２電波諸元学習装置、３目標識別装置、
４電波諸元入力部、５目標情報入力部、６学習部、７識別対象諸元入力部、
８電波諸元判定部、９受信装置、１０アンテナ部、１１Ａ／Ｄ変換部、
１２諸元検出部、１３パルス列分離部。

Claims

目標ごとに入力される、前記目標から到来した電磁波をＡ／Ｄ変換して導出した複数のパラメータ、又は、前記目標を模擬した前記複数のパラメータを有する電波諸元と、前記電波諸元ごとに入力される、前記電波諸元と一致すると判定する前記目標の情報である目標情報とに基づいて、前記目標と一致していると判定する前記電波諸元の範囲を学習し、学習した前記範囲から外れた前記電波諸元を対応する前記目標が未知である前記電波諸元である未知諸元と判定することを学習した電波諸元学習装置の学習結果を用いて前記目標を識別する目標識別装置であって、
識別対象の前記電波諸元である識別対象諸元が入力される識別対象諸元入力部と、
前記学習結果に基づいて、前記識別対象諸元に対応する前記目標を決定する、又は、前記識別対象諸元が前記未知諸元と判定する電波諸元判定部とを備えたことを特徴とする目標識別装置。
前記学習結果は、前記電波諸元であるＰＤＷ（ＰｕｌｓｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＷｏｒｄ）又は前記電波諸元であるＩＱデータの少なくとも一方が入力されて前記電波諸元学習装置が学習したものであることを特徴とする請求項１に記載の目標識別装置。
前記学習結果は、前記電波諸元であるＰＤＷ（ＰｕｌｓｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＷｏｒｄ）のうち、パルス列データの周波数、振幅、パルス幅、信号強度の少なくともいずれか一つが前記パラメータとして入力されて前記電波諸元学習装置が学習したものであることを特徴とする請求項１に記載の目標識別装置。
前記学習結果は、少なくとも前記目標の機種名又は型番を含む前記目標情報が入力されて前記電波諸元学習装置が学習したものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の目標識別装置。
目標から到来した電磁波をＡ／Ｄ変換して導出した複数のパラメータ、又は、前記目標を模擬した前記複数のパラメータを有する電波諸元が、前記目標ごとに入力される電波諸元入力部と、前記電波諸元ごとに、前記電波諸元と一致すると判定する前記目標の情報である目標情報が入力される目標情報入力部と、前記電波諸元入力部から入力された前記電波諸元と前記目標情報入力部から入力された前記目標情報とに基づいて、前記目標と一致していると判定する前記電波諸元の範囲を学習し、学習した前記範囲から外れた前記電波諸元を対応する前記目標が未知である前記電波諸元である未知諸元と判定することを学習する学習部とを有する電波諸元学習装置と、
識別対象の前記電波諸元である識別対象諸元が入力される識別対象諸元入力部と、
前記学習部が学習した学習結果に基づいて、前記識別対象諸元に対応する前記目標を決定する、又は、前記識別対象諸元が前記未知諸元と判定する電波諸元判定部とを備えたことを特徴とする目標識別装置。
前記電波諸元入力部は、前記電波諸元であるＰＤＷ（ＰｕｌｓｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＷｏｒｄ）又は前記電波諸元であるＩＱデータの少なくとも一方が入力されることを特徴とする請求項５に記載の目標識別装置。
前記電波諸元入力部は、前記電波諸元であるＰＤＷ（ＰｕｌｓｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＷｏｒｄ）のうち、パルス列データの周波数、振幅、パルス幅、信号強度の少なくともいずれか一つが前記パラメータとして入力されることを特徴とする請求項５に記載の目標識別装置。
前記目標情報入力部は、少なくとも前記目標の機種名又は型番を含むものが入力されることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の目標識別装置。
前記電波諸元判定部は、前記未知諸元と判定した前記識別対象諸元を、前記電波諸元入力部へ前記電波諸元として第１の追加入力を実施し、
前記電波諸元判定部は、前記未知諸元と判定した前記識別対象諸元に対応する新たな前記目標情報を設定して、前記目標情報入力部へ第２の追加入力を実施し、
前記学習部を再学習させることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の目標識別装置。
前記識別対象諸元入力部に、前記未知諸元であると前記電波諸元判定部によって判定される同じ前記識別対象諸元が予め設定された回数に亘って入力されたとき、
前記電波諸元判定部は、前記第１の追加入力及び前記第２の追加入力を実施して、前記学習部を再学習させることを特徴とする請求項９に記載の目標識別装置。
前記識別対象諸元入力部は、前記未知諸元であると前記電波諸元判定部によって判定される前記識別対象諸元を記録し、外部から再学習実施指令が入力されたとき、
前記電波諸元判定部は、前記第１の追加入力及び前記第２の追加入力を実施して、前記学習部を再学習させることを特徴とする請求項９に記載の目標識別装置。