信号分析装置
【課題】周期信号の欠損が発生した場合の影響を低減できる信号分析装置を得る。
【解決手段】相違パラメータを設定する相違パラメータ設定部１と、到来時刻間隔の範囲等を設定する間隔設定部３と、連続周期信号数を設定する信号数設定部５と、各信号の継続時間と相違パラメータを加算して複数の到来時刻間隔を算出する間隔算出部２と、複数の到来時刻間隔が、複数の間隔細分区間のいずれに対応するかを選出する間隔細分区間選出部４と、連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、到来時刻、到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に到来時刻、到来時刻間隔に基づき複素数を算出し、到来時刻細分区間毎に複素数の合計値を算出する複数個の位相累積算出部６と、到来時刻細分区間毎の複素数の合計値に基づき、周期信号の系列数及び到来時刻間隔、並びに周期信号が到来した時刻を推定する周期性判定部７とを設けた。
【解決手段】相違パラメータを設定する相違パラメータ設定部１と、到来時刻間隔の範囲等を設定する間隔設定部３と、連続周期信号数を設定する信号数設定部５と、各信号の継続時間と相違パラメータを加算して複数の到来時刻間隔を算出する間隔算出部２と、複数の到来時刻間隔が、複数の間隔細分区間のいずれに対応するかを選出する間隔細分区間選出部４と、連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、到来時刻、到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に到来時刻、到来時刻間隔に基づき複素数を算出し、到来時刻細分区間毎に複素数の合計値を算出する複数個の位相累積算出部６と、到来時刻細分区間毎の複素数の合計値に基づき、周期信号の系列数及び到来時刻間隔、並びに周期信号が到来した時刻を推定する周期性判定部７とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の電波源から放射された放射信号が混在する受信信号の中から、信号の到来した時間（到来時刻）が周期的な信号（周期信号）の系列数を推定し、周期信号がある場合にはその到来時刻の周期を推定する信号分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような周期信号を検出する方法として、２つの信号の到来時刻の差を到来時刻間隔として、その到来時刻間隔の頻度を基に周期信号の有無、および周期信号の周期を求める発明がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−８０９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来の周期信号を検出する方法は、１つの放射信号の到来時刻を基に、２つの到来時刻間隔を求めるため、１つの信号が欠損すると、つまり、本来存在している信号を、放射信号レベルが低いなどの理由により、ないと誤って認識してしまうと、２つの到来時刻間隔を正しく求めることができなくなる。つまり、欠損した放射信号数の約２倍の数の到来時刻間隔を正しく認識することができなくなり、欠損が多発する状況では処理を誤ってしまうという問題点があった。
【０００５】
また、電波源が放射した電波を常に受信できるとは限らず、例えば電波源がアンテナビームを走査するようなケースでは、電波源のメインビームが信号分析装置のアンテナの方向を向いた時間しか周期信号を受信できない。さらに、電波源自体が間欠に電波放射する場合も、電波源が電波を放射した時間しか周期信号を受信できない。このような場合、常に周期信号を受信できた場合と比較して、受信できる周期信号の信号数は極端に少なくなる。
【０００６】
一方で、周期信号を受信できない時間においても、周期信号以外の信号は受信できてしまう。ゆえに、周期信号を受信できない時間のデータも含めて従来方式で処理を実施すると、周期信号数が少ないために累積回路から出力される所望の複素数の絶対値は小さくなり、その一方で、周期信号以外の信号の影響により、所望以外の複素数の絶対値は大きくなってしまう。そのため、所望の複素数絶対値が相対的に小さくなり、その検出が困難になってしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、周期信号の欠損が発生した場合の影響を、従来方式よりも低減することができ、加えて、電波源からの周期信号を受信できない場合も、その影響を軽減して処理を実施するため、累積回路から出力される複素数の絶対値が相対的に小さくなることを防止し、その検出を容易にすることができる信号分析装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る信号分析装置は、到来時刻が周期的な周期信号の周期である到来時刻間隔と、受信信号が消えた時間である消滅時刻から受信信号の到来時刻を減算した時間である継続時間との差である相違パラメータを所定範囲内で複数個設定する相違パラメータ設定部と、前記到来時刻間隔の範囲、及び前記範囲を複数個に分割した間隔細分区間の幅を設定する間隔設定部と、前記周期信号を連続して受信できると想定して連続周期信号数を設定する信号数設定部と、観測データとして得られた各受信信号の複数個の継続時間と、前記相違パラメータ設定部で設定された複数個の相違パラメータとをそれぞれ加算して複数個の到来時刻間隔を算出する間隔算出部と、前記間隔算出部で算出された複数個の到来時刻間隔が、前記間隔設定部に従い設定された複数個の間隔細分区間のいずれに対応するかを選出する間隔細分区間選出部と、前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、前記到来時刻及び到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に前記到来時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出し、到来時刻細分区間毎に複素数の合計値を算出する複数個の位相累積算出部と、前記到来時刻細分区間毎の複素数の合計値に基づいて、周期信号の系列数及び到来時刻間隔、並びに周期信号が到来した時刻を推定する周期性判定部とを設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る信号分析装置は、１つの信号の継続時間を基に到来時刻間隔を求めて、受信信号に含まれる放射信号の周期性の有無および周期を特定することができ、その結果、１つの信号が欠損した場合に、正しく求めることができない到来時刻間隔の数を１とすることができ、信号の欠損が発生した場合の影響を従来方式よりも低減することができるという効果を奏する。
【００１０】
加えて、電波源が周期信号を放射していない時間の影響を軽減して周期信号の系列数を推定するため、従来方式のように複素数の絶対値が相対的に小さくなり、検出が困難になることなく、系列数の推定精度を高めることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る信号分析装置について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の位相累積算出部の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１２】
この発明の実施の形態１に係る信号分析装置は、複数の電波源からの放射信号が混在する受信信号から、この受信信号に含まれるそれぞれの信号の到来時刻と継続時間を観測データとして抽出し、抽出結果に基づいて到来時刻が周期的な周期信号の系列数を推定すると共に、到来時刻が周期的な周期信号の到来時刻間隔とその周期信号を受信した時間を推定する。
【００１３】
まず始めに、本発明の原理について説明する。
【００１４】
今、１つの電波源のみから放射信号を受信している場合を考える。そして、この１つの電波源からの放射信号は、各信号の到来時間が周期的な周期信号で、周期信号の到来時刻の間隔がｒであるとする。受信した信号の総数をＮ（Ｎは１以上の自然数）とし、各周期信号の到来時刻をｔＴＯＡ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）とすると、到来時刻ｔＴＯＡ、ｎは、次の式（１）で表すことができる。
【００１５】
ｔＴＯＡ、ｎ＝ｔＴＯＡ、１＋（ｎ−１）・ｒ （１）
【００１６】
また、各信号が消えた時間（以下、消滅時刻と呼ぶ）から各信号の到来時刻を減算した時間を継続時間と呼び、ｔＤＯＣ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）とする。まず、次の式（２）に示す到来時刻間隔Δｔｎ、ｍを計算する。
【００１７】
Δｔｎ、ｍ＝ｔＤＯＣ、ｎ＋ｔｍ （２）
【００１８】
ここで、ｔｍは、次の式（３）に示す予め定められたＭ個（Ｍは１以上の自然数、ｍは１≦ｍ≦Ｍ）の値をとるパラメータ（以下、相違パラメータと呼ぶ）とする。
【００１９】
ｔｍ＝ｔｍｍｉｎ，（ｔｍｍｉｎ＋Δｔｍ），（ｔｍｍｉｎ＋２・Δｔｍ），・・・，（ｔｍａｘ−Δｔｍ），ｔｍｍａｘ （３）
【００２０】
相違パラメータｔｍがＭ個の値をとるため、Ｎ個の周期信号に対して到来時刻間隔Δｔｎ、ｍはＮ×Ｍ個として計算される。次に、式（４）に示すような複素数ｐｎ、ｍを考える。
【００２１】
ｐｎ、ｍ＝ｅｘｐ（２πｊｔＴＯＡ、ｎ／Δｔｎ、ｍ） （４）
【００２２】
到来時刻間隔Δｔｎ、ｍがＮ×Ｍ個の値をとるため、Ｎ個の信号に対して複素数ｐｎ、ｍは、同様にＮ×Ｍ個として計算されることに注意する。ここで、Ｍ個の相違パラメータの中で、次の式（５）の条件を満たす相違パラメータｔｍ１（ｍ１は１≦ｍ１≦Ｍ）の場合を考える。
【００２３】
ｔｍ１＝ｒ−ｔＤＯＣ、ｎ （５）
【００２４】
式（５）を式（２）に代入すると、到来時刻間隔Δｔｎ、ｍ１は、次の式（６）のようになり、さらに、式（１）、（６）を式（４）に代入すると、複素数ｐｎ、ｍ１は、次の式（７）のようになり、周期信号の番号ｎによらず等しい値になる。なお、式（７）のθは、次の式（８）で表される。
【００２５】
Δｔｎ、ｍ１＝ｔＤＯＣ、ｎ＋（ｒ−ｔＤＯＣ、ｎ）＝ｒ （６）
ｐｎ、ｍ１＝ｅｘｐ（２πｊ（ｔＴＯＡ、１＋（ｎ−１）・ｒ）／Δｔｎ、ｍ１）
＝ｅｘｐ（２πｊｔＴＯＡ，１／ｒ）
＝ｅｘｐ（ｊθ） （７）
θ＝２πｔＴＯＡ、１／ｒ （８）
【００２６】
そこで、到来時刻間隔Δｔｎ、ｍの大きさごとの複素数ｐｎ、ｍの合計を計算する。すると、到来時間間隔Δｔｎ、ｍがｒと等しくなる所望の複素数ｐｎ、ｍ（１≦ｎ≦Ｎ）は、全て上記の式（７）の値となるため、これら複素数ｐｎ、ｍの合計の絶対値は、Ｎになる。
【００２７】
一方、到来時刻間隔Δｔｎ、ｍがｒと等しくない場合には、信号１〜Ｎの複素数ｐｎ、ｍ（１≦ｎ≦Ｎ）が全て等しい値になることはないので、それらの合計を計算しても互いに打ち消しあうため積み上がらず、その絶対値は、大きくならない。また、周期信号以外の信号も、上記の式（７）のように複素数ｐｎ、ｍが等しくなることはないため、複素数の合計の絶対値が大きくなることはない。
【００２８】
ゆえに、到来時刻間隔の大きさごとに計算された複素数の絶対値の大きさから、その到来時刻間隔の周期信号が存在するか否かを判断でき、また、複素数の絶対値が大きくなった到来時刻間隔から、周期信号の周期（到来時刻間隔）を特定することができる。
【００２９】
但し上記は、信号を受信していた間、常に周期信号を受信できた場合である。つまり、信号の受信時間をｔｒｅｃとすると、周期信号の到来時間の間隔ｒと、周期信号数Ｎの間に次の式（９）の関係がある場合である。
【００３０】
ｔｒｅｃ≒Ｎ・ｒ （９）
【００３１】
このような場合には、ｒを含む到来時刻間隔の複素数の積み上がりは、他の到来時刻間隔の複素数のつみ上がりと比較して大きくなる。
【００３２】
しかし、例えば、電波源自体が電波を放射せず、信号の受信時間ｔｒｅｃと比較して数分の１程度の時間しか周期信号を受信できていないとすると、周期信号数が数分の１になり、所望の複素数絶対値も数分の１になってしまう。一方、周期信号を受信できない間も放射信号は受信されるので、所望以外の複素数絶対値は、少しずつ大きな値にあり、所望の複素数絶対値と、所望以外の複素数絶対値の差が縮まってしまう。その結果、周期信号の系列数の推定を誤る共に、その到来事項間隔の値も誤るケースが発生してしまう。
【００３３】
ところで、周期信号は、電波源が電波を放射するときと電波を止める場合（電波源がビームを走査する場合も同様）があるので、周期信号を連続して複数個受信できる時間と、全く受信できない時間に分かれてしまう。そこで、複素数を計算する際、到来時刻を基に分割して合計を計算することを考える。すると、周期信号を連続して受信できた場合には、その区間の放射信号数に占める周期信号数の比率が高まり、その検出が容易になる。そこで、具体的方法としては、まず周期信号を連続して受信できる連続周期信号数ｓ（整数）を設定する。そして、到来時刻間隔がｒについて複素数を合計する場合には、到来時間により複素数を次の式（１０）、（１１）に示すＩ個に分割し、それぞれについて合計値の絶対値を計算する。
【００３４】
Ｉ＝（ｔｒｅｃ−（ｓ＋１／２）・ｒ）／（ｒ／２） （１０）
（ｉ−１）・１／２・ｒ≦ｔＴＯＡ、ｎ＜（ｉ−１）・１／２・ｒ＋（１＋１／２）ｒ
（１≦ｉ≦Ｉ） （１１）
【００３５】
この方式の場合、放射信号数に占める周期信号数の比率を高めて複素数の合計を計算できるため、上記の様にｔｒｅｃと比較して数分の１程度の時間しか周期信号を受信できないケースでも、周期信号を受信できた時間に対応した区間では周期信号の比率が高まり、その検出が可能となる。これが、本発明の原理である。この原理を踏まえて、続いて、本発明の実施の形態１に係る信号分析装置について詳細を説明する。
【００３６】
図１において、この実施の形態１に係る信号分析装置は、相違パラメータ設定部１と、間隔算出部２と、間隔設定部３と、間隔細分区間選出部４と、信号数設定部５と、Ｋ個の位相累積算出部６（６１、６２、・・・、６Ｋ）と、周期性判定部７とが設けられている。
【００３７】
また、図２において、位相累積算出部６ｋは、到来時刻細分区間選出部６１と、Ｉ個の到来位相算出部６２（６２１、６２２、・・・、６２I）と、Ｉ個の累積算出部６３（６３１、６３２、・・・、６３I）とが設けられている。
【００３８】
相違パラメータ設定部１は、到来時刻間隔と継続時間との差である相違パラメータｔｍを所定の範囲でＭ個設定する。また、間隔算出部２は、各信号の継続時間に相違パラメータｔｍを加算して到来時刻間隔を求める。また、間隔設定部３は、分析する到来時刻間隔の範囲や、この範囲を複数個に分割した間隔細分区間の幅を設定する。また、間隔細分区間選出部４は、間隔算出部２から出力された到来時刻間隔の大きさに対応した間隔細分区間を選ぶ。
【００３９】
信号数設定部５は、周期信号を連続して受信できる連続周期信号数を設定するもので、この設定結果に従い、後述の到来時刻細分区間の時間幅が決定する。また、位相累積算出部６は、間隔細分区間選出部４から出力された到来時刻間隔値と到来時刻に基づいて、該当する到来時刻細分区間を選択すると共に、到来時刻間隔値と到来時刻に基づいて複素数を求め、さらに到来時刻細分区間毎に複素数の合計を求める。また、周期性判定部７は、位相累積算出部６から出力された複素数を基に、周期信号の系列数とその周期、さらに周期信号が到来し始めた時刻を推定する。
【００４０】
つぎに、この実施の形態１に係る信号分析装置の動作について図面を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の間隔細分区間の選出方法を説明するための図である。また、図４は、この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の到来時刻細分区間の選出方法を説明するための図である。
【００４１】
受信信号に含まれる信号の総数がＮで、各信号の到来時刻がｔＴＯＡ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）、継続時間がｔＤＯＣ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）として観測されている場合を例に、具体的に説明する。ここで、受信信号の到来時刻、消滅時刻及び継続時間の関係は、図３（ａ）に示す通りである。
【００４２】
相違パラメータ設定部１は、信号の到来時刻間隔と継続時間との差である相違パラメータｔｍの最小値ｔｍｍｉｎと、最大値ｔｍｍａｘと、ステップ間隔Δｔｍを設定する。最小値ｔｍｍｉｎと最大値ｔｍｍａｘは、各信号の継続時間に予め設定した定数を乗算した値（以下、乗算値と呼ぶ）や、継続時間を予め設定した値で除算した値（以下、除算値と呼ぶ）などを用いる。
【００４３】
また、最小値ｔｍｍｉｎと最大値ｔｍｍａｘが事前に想定されている場合には、その値（以下、想定値と呼ぶ）を用いてもよいし、乗算値や除算値、想定値のうち、最大値や最小値を用いてもよい。また、ステップ間隔Δｔｍは、分析する対象の信号を想定して設定する。以下では、相違パラメータ設定部１において、相違パラメータが次の式（１２）に示すように、Ｍ個（Ｍは１以上の自然数）設定されたものとして説明する。
【００４４】
ｔｍ＝ｔｍｍｉｎ、ｔｍｍｉｎ＋Δｔｍ、ｔｍｍｉｎ＋２Δｔｍ、・・・、ｔｍｍｉｎ＋（Ｍ−１）Δｔｍ （１２）
【００４５】
間隔設定部３は、以下で分析を行う到来時刻間隔の範囲や、その範囲を複数個に分割した幅などを設定する。なお、分割された到来時刻間隔の区間を、間隔細分区間と呼ぶ。分析する到来時刻間隔の範囲は、分析対象とする周期信号を想定して設定する。また、間隔細分区間の幅は、到来時刻や継続時間の分解能と等しい値や、分解能をある値で乗算や除算した値を用いる。以下では、分析する到来時刻間隔の範囲がτ０〜τＫに設定され、間隔細分区間がＫ個であるとする。なお、間隔細分区間の幅とは、τｋ−τ（ｋ−１）（１≦ｋ≦Ｋ）を表す。
【００４６】
また、信号数設定部５は、周期信号を連続して受信できる連続周期信号数を設定する。この連続信号設定数は、分析対象とする周期信号を想定して設定する。以下では、信号数設定部５において、連続周期信号数がｓに設定されたとして説明をする。
【００４７】
間隔算出部２は、図３に示すように、観測データとして得られた各信号のＮ個の継続時間の値ｔＤＯＣ、ｎと、相違パラメータ設定部１から得られたＭ個の相違パラメータｔｍとをそれぞれ加算したＮ×Ｍ通りの到来時刻間隔Δｔｎ、ｍを算出し、間隔細分区間選出部４に出力する。具体的には、間隔算出部２は、次の式（１３）により到来時刻間隔Δｔｎ、ｍを算出して出力する。
【００４８】
Δｔｎ、ｍ＝ｔＤＯＣ、ｎ＋ｔｍ （１３）
【００４９】
間隔細分区間選出部４は、間隔算出部２から出力されたＮ×Ｍ個の到来時刻間隔Δｔｎ、ｍが、間隔設定部３に従い設定されたＫ個の間隔細分区間〔τ０、τ１）、〔τ１、τ２）、・・・、〔τ（Ｋ−１）、τＫ）のいずれに対応するかを選出する。ただし、ｋ番目（１≦ｋ≦Ｋ）の区間〔τ（ｋ−１）、τｋ）は、間隔細分区間の範囲を意味し、次の式（１４）の区間を意味する。
【００５０】
τ（ｋ−１）≦Δｔｎ，ｍ＜τｋ （１４）
【００５１】
また、ｋは、間隔細分区間の番号であり、間隔細分区間〔τ（ｋ−１）、τｋ）と間隔細分区間ｋは、同義であるとする。間隔細分区間選出部４は、上記の式（１４）に従い、到来時刻間隔Δｔｎ、ｍに対応する間隔細分区間〔τ（ｋ−１）、τｋ）を選出する。
【００５２】
なお、間隔算出部２から出力される到来時刻間隔Δｔｎ、ｍは、Ｎ×Ｍ個であるため、間隔細分区間選出部４は、Ｎ×Ｍ個それぞれに対応した間隔細分区間を選出する。図３（ｂ）は、１つ信号の到来時刻にＭ個の相異パラメータを加算し、得られた到来時刻間隔に対応する間隔細分区間ｋ１〜間隔細分区間ｋ（Ｍ−１）を選出する様子を表している。
【００５３】
位相累積算出部６は、間隔細分区間選出部４から出力された到来時刻間隔Δｔｎ、ｍと、信号の到来時刻ｔＴＯＡ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）を用いて複素数を求めるとともに、信号の到来時刻ｔＴＯＡ、ｎを基に求めた複素数が対応する到来時刻細分区間毎にそれら複素数の合計を算出する。
【００５４】
ここでは、位相累積算出部６ｋ（１≦ｋ≦Ｋ）は、間隔細分区間ｋと対応しているものとし、ｋ番目の位相累積算出部６ｋを例に、その動作を説明する。
【００５５】
まず、位相累積算出部６ｋを構成する到来時刻細分区間選出部６１は、図４に示すように、入力された到来時刻ｔＴＯＡ、ｎと、間隔算出部２で算出した到来時刻間隔Δｔｎ，ｍがどの到来時刻細分区間に該当するかを選出する。例えば、図４（ａ）では、最初の受信信号が到来時刻細分区間ｉ４〜ｉ６に該当する様子を表している。なお、到来時刻細分区間は、信号数設定部５により設定された連続周期信号数ｓを用いて予め設定されているものとする。いま、間隔細分区間がｋであるので、その到来時刻間隔の中心値Ｔｋは、次の式（１５）のようになる。
【００５６】
Ｔｋ＝（τ（ｋ−１）＋τｋ）／２ （１５）
【００５７】
この場合、到来時刻細分区間のステップ間隔をＴｋ／２とする。また、到来時刻細分区間の範囲（幅）は、図４（ｂ）に示すように、連続周期信号数ｓを用いて、（ｓ＋１／２）Ｔｋとする。ゆえに、到来時刻細分区間の数がＩ個であったとすると、到来時刻細分区間ｉ（１≦ｉ≦Ｉ）は、次の式（１６）のようになる。
【００５８】
（ｉ−１）Ｔｋ／２≦ｔＴＯＡ、ｎ＜（ｉ−１）Ｔｋ／２＋（ｓ＋１／２）Ｔｋ
(１６)
【００５９】
到来時刻細分区間選出部６１は、式（１６）に従い、入力された到来時刻ｔＴＯＡ、ｎと到来時刻間隔Δｔｎ，ｍがどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に設けられた到来位相算出部６２ｉ（１≦ｉ≦Ｉ）に出力する。なお、１つの到来時刻に対して、上記の式（１６）を満たす到来時刻細分区間は複数個になる場合があるが、その場合は複数個の到来時刻細分区間に到来時刻と到来時刻間隔を出力する。
【００６０】
以下の説明では、到来時刻細分区間選出部６１において、該当する到来時刻細分区間が次の式（１７)を満たす到来時刻細分区間ｉ１であったとして説明を進める。
【００６１】
（ｉ１−１）Ｔｋ／２≦ｔＴＯＡ、ｎ＜（ｉ１−１）Ｔｋ／２＋（ｓ＋１／２）Ｔｋ
（１７）
【００６２】
到来時刻細分区間ｉ１に対応した到来位相算出部６２ｉ１では、到来時刻細分区間選出部６１から出力された到来時刻ｔＴＯＡ、ｎと到来時刻間隔Δｔｎ，ｍを基に、次の式（１８）に従い複素数ｐｎ、ｍを計算し、到来時刻細分区間ｉ１に対応した累積算出部６３ｉ１に出力する。
【００６３】
ｐｎ，ｍ＝ｅｘｐ（２πｊｔＴＯＡ、ｎ／Δｔｎ，ｍ） （１８）
【００６４】
累積算出部６３ｉ１では、到来位相算出部６２ｉ１から出力された複素数ｐｎ、ｍの合計を計算し、周期性判定部７に出力する。
【００６５】
周期性判定部７は、位相累積算出部６ｋから出力されたＩ×Ｋ個（Ｉ：到来時刻細分区間数、Ｋ：間隔細分区間数）の複素数の合計値について、その絶対値を計算するとともに、その絶対値が予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定する。大きい場合、その細分区間に周期信号が含まれていると判定する。
【００６６】
いま、間隔細分区間ｋ２、到来時刻細分区間ｉ２で絶対値が閾値を越えたとする。この場合、間隔細分区間ｋ２から、その到来時刻間隔がτ（ｋ２−１）以上でτｋ２未満であることが分かり、到来時刻細分区間ｉ２から、その周期信号が到来した時刻が、（ｉ２−１）Ｔｋ２／２以上で（ｉ２−１）Ｔｋ／２＋（ｓ＋１／２）Ｔｋ２未満であったことも特定できる。なお、周期性判定部７で用いる閾値は、信号数設定部５で設定された連続周期信号数ｓにある値（設定値）を乗算や除算したものや、ｓにある値を加算もしくは減算したものなどが用いられる。
【００６７】
なお、上記の説明では、放射信号の到来時刻に注目して説明を行ったが、到来時刻細分区間選出部６１において、到来時刻の代わりに、放射信号の消滅時刻（到来時刻（ｔＴＯＡ、ｎ）と継続時間（ｔＤＯＣ、ｎ）を加算した値：ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）を用いて到来時刻細分区間を選出しても良い。
【００６８】
また、到来時刻細分区間選出部６１は、到来時刻の代わりに、放射信号の中心時刻（到来時刻（ｔＴＯＡ、ｎ）と消滅時刻（ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）を加算して２で除算した値：（２ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）／２）を用いて到来時刻細分区間を選出してもよい。
【００６９】
また、到来位相算出部６２においても、到来時刻の代わりに、消滅時刻を用いて、次の式（１９）により複素数を計算しても、上記と同様の効果が得られる。
【００７０】
ｐｎ，ｍ＝ｅｘｐ（２πｊ（ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）／Δｔｎ，ｍ） （１９）
【００７１】
また、到来位相算出部６２において、到来時刻の代わりに、中心時刻を用いて、次の式（２０）により複素数を計算しても、上記と同様の効果が得られる。
【００７２】
ｐｎ，ｍ＝ｅｘｐ（πｊ（２ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）／Δｔｎ，ｍ） （２０）
【００７３】
さらに、電波に限らず、音波を受信した信号、光波を受信した信号などに本方式を適応することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る信号分析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に係る信号分析装置の位相累積算出部の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の間隔細分区間の選出方法を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の到来時刻細分区間の選出方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 相違パラメータ設定部、２ 間隔算出部、３ 間隔設定部、４ 間隔細分区間選出部、５ 信号数設定部、６ 位相累積算出部、７ 周期性判定部、６１ 到来時刻細分区間選出部、６２ 到来位相算出部、６３ 累積算出部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の電波源から放射された放射信号が混在する受信信号の中から、信号の到来した時間（到来時刻）が周期的な信号（周期信号）の系列数を推定し、周期信号がある場合にはその到来時刻の周期を推定する信号分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような周期信号を検出する方法として、２つの信号の到来時刻の差を到来時刻間隔として、その到来時刻間隔の頻度を基に周期信号の有無、および周期信号の周期を求める発明がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−８０９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来の周期信号を検出する方法は、１つの放射信号の到来時刻を基に、２つの到来時刻間隔を求めるため、１つの信号が欠損すると、つまり、本来存在している信号を、放射信号レベルが低いなどの理由により、ないと誤って認識してしまうと、２つの到来時刻間隔を正しく求めることができなくなる。つまり、欠損した放射信号数の約２倍の数の到来時刻間隔を正しく認識することができなくなり、欠損が多発する状況では処理を誤ってしまうという問題点があった。
【０００５】
また、電波源が放射した電波を常に受信できるとは限らず、例えば電波源がアンテナビームを走査するようなケースでは、電波源のメインビームが信号分析装置のアンテナの方向を向いた時間しか周期信号を受信できない。さらに、電波源自体が間欠に電波放射する場合も、電波源が電波を放射した時間しか周期信号を受信できない。このような場合、常に周期信号を受信できた場合と比較して、受信できる周期信号の信号数は極端に少なくなる。
【０００６】
一方で、周期信号を受信できない時間においても、周期信号以外の信号は受信できてしまう。ゆえに、周期信号を受信できない時間のデータも含めて従来方式で処理を実施すると、周期信号数が少ないために累積回路から出力される所望の複素数の絶対値は小さくなり、その一方で、周期信号以外の信号の影響により、所望以外の複素数の絶対値は大きくなってしまう。そのため、所望の複素数絶対値が相対的に小さくなり、その検出が困難になってしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、周期信号の欠損が発生した場合の影響を、従来方式よりも低減することができ、加えて、電波源からの周期信号を受信できない場合も、その影響を軽減して処理を実施するため、累積回路から出力される複素数の絶対値が相対的に小さくなることを防止し、その検出を容易にすることができる信号分析装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る信号分析装置は、到来時刻が周期的な周期信号の周期である到来時刻間隔と、受信信号が消えた時間である消滅時刻から受信信号の到来時刻を減算した時間である継続時間との差である相違パラメータを所定範囲内で複数個設定する相違パラメータ設定部と、前記到来時刻間隔の範囲、及び前記範囲を複数個に分割した間隔細分区間の幅を設定する間隔設定部と、前記周期信号を連続して受信できると想定して連続周期信号数を設定する信号数設定部と、観測データとして得られた各受信信号の複数個の継続時間と、前記相違パラメータ設定部で設定された複数個の相違パラメータとをそれぞれ加算して複数個の到来時刻間隔を算出する間隔算出部と、前記間隔算出部で算出された複数個の到来時刻間隔が、前記間隔設定部に従い設定された複数個の間隔細分区間のいずれに対応するかを選出する間隔細分区間選出部と、前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、前記到来時刻及び到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に前記到来時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出し、到来時刻細分区間毎に複素数の合計値を算出する複数個の位相累積算出部と、前記到来時刻細分区間毎の複素数の合計値に基づいて、周期信号の系列数及び到来時刻間隔、並びに周期信号が到来した時刻を推定する周期性判定部とを設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る信号分析装置は、１つの信号の継続時間を基に到来時刻間隔を求めて、受信信号に含まれる放射信号の周期性の有無および周期を特定することができ、その結果、１つの信号が欠損した場合に、正しく求めることができない到来時刻間隔の数を１とすることができ、信号の欠損が発生した場合の影響を従来方式よりも低減することができるという効果を奏する。
【００１０】
加えて、電波源が周期信号を放射していない時間の影響を軽減して周期信号の系列数を推定するため、従来方式のように複素数の絶対値が相対的に小さくなり、検出が困難になることなく、系列数の推定精度を高めることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る信号分析装置について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の位相累積算出部の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１２】
この発明の実施の形態１に係る信号分析装置は、複数の電波源からの放射信号が混在する受信信号から、この受信信号に含まれるそれぞれの信号の到来時刻と継続時間を観測データとして抽出し、抽出結果に基づいて到来時刻が周期的な周期信号の系列数を推定すると共に、到来時刻が周期的な周期信号の到来時刻間隔とその周期信号を受信した時間を推定する。
【００１３】
まず始めに、本発明の原理について説明する。
【００１４】
今、１つの電波源のみから放射信号を受信している場合を考える。そして、この１つの電波源からの放射信号は、各信号の到来時間が周期的な周期信号で、周期信号の到来時刻の間隔がｒであるとする。受信した信号の総数をＮ（Ｎは１以上の自然数）とし、各周期信号の到来時刻をｔＴＯＡ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）とすると、到来時刻ｔＴＯＡ、ｎは、次の式（１）で表すことができる。
【００１５】
ｔＴＯＡ、ｎ＝ｔＴＯＡ、１＋（ｎ−１）・ｒ （１）
【００１６】
また、各信号が消えた時間（以下、消滅時刻と呼ぶ）から各信号の到来時刻を減算した時間を継続時間と呼び、ｔＤＯＣ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）とする。まず、次の式（２）に示す到来時刻間隔Δｔｎ、ｍを計算する。
【００１７】
Δｔｎ、ｍ＝ｔＤＯＣ、ｎ＋ｔｍ （２）
【００１８】
ここで、ｔｍは、次の式（３）に示す予め定められたＭ個（Ｍは１以上の自然数、ｍは１≦ｍ≦Ｍ）の値をとるパラメータ（以下、相違パラメータと呼ぶ）とする。
【００１９】
ｔｍ＝ｔｍｍｉｎ，（ｔｍｍｉｎ＋Δｔｍ），（ｔｍｍｉｎ＋２・Δｔｍ），・・・，（ｔｍａｘ−Δｔｍ），ｔｍｍａｘ （３）
【００２０】
相違パラメータｔｍがＭ個の値をとるため、Ｎ個の周期信号に対して到来時刻間隔Δｔｎ、ｍはＮ×Ｍ個として計算される。次に、式（４）に示すような複素数ｐｎ、ｍを考える。
【００２１】
ｐｎ、ｍ＝ｅｘｐ（２πｊｔＴＯＡ、ｎ／Δｔｎ、ｍ） （４）
【００２２】
到来時刻間隔Δｔｎ、ｍがＮ×Ｍ個の値をとるため、Ｎ個の信号に対して複素数ｐｎ、ｍは、同様にＮ×Ｍ個として計算されることに注意する。ここで、Ｍ個の相違パラメータの中で、次の式（５）の条件を満たす相違パラメータｔｍ１（ｍ１は１≦ｍ１≦Ｍ）の場合を考える。
【００２３】
ｔｍ１＝ｒ−ｔＤＯＣ、ｎ （５）
【００２４】
式（５）を式（２）に代入すると、到来時刻間隔Δｔｎ、ｍ１は、次の式（６）のようになり、さらに、式（１）、（６）を式（４）に代入すると、複素数ｐｎ、ｍ１は、次の式（７）のようになり、周期信号の番号ｎによらず等しい値になる。なお、式（７）のθは、次の式（８）で表される。
【００２５】
Δｔｎ、ｍ１＝ｔＤＯＣ、ｎ＋（ｒ−ｔＤＯＣ、ｎ）＝ｒ （６）
ｐｎ、ｍ１＝ｅｘｐ（２πｊ（ｔＴＯＡ、１＋（ｎ−１）・ｒ）／Δｔｎ、ｍ１）
＝ｅｘｐ（２πｊｔＴＯＡ，１／ｒ）
＝ｅｘｐ（ｊθ） （７）
θ＝２πｔＴＯＡ、１／ｒ （８）
【００２６】
そこで、到来時刻間隔Δｔｎ、ｍの大きさごとの複素数ｐｎ、ｍの合計を計算する。すると、到来時間間隔Δｔｎ、ｍがｒと等しくなる所望の複素数ｐｎ、ｍ（１≦ｎ≦Ｎ）は、全て上記の式（７）の値となるため、これら複素数ｐｎ、ｍの合計の絶対値は、Ｎになる。
【００２７】
一方、到来時刻間隔Δｔｎ、ｍがｒと等しくない場合には、信号１〜Ｎの複素数ｐｎ、ｍ（１≦ｎ≦Ｎ）が全て等しい値になることはないので、それらの合計を計算しても互いに打ち消しあうため積み上がらず、その絶対値は、大きくならない。また、周期信号以外の信号も、上記の式（７）のように複素数ｐｎ、ｍが等しくなることはないため、複素数の合計の絶対値が大きくなることはない。
【００２８】
ゆえに、到来時刻間隔の大きさごとに計算された複素数の絶対値の大きさから、その到来時刻間隔の周期信号が存在するか否かを判断でき、また、複素数の絶対値が大きくなった到来時刻間隔から、周期信号の周期（到来時刻間隔）を特定することができる。
【００２９】
但し上記は、信号を受信していた間、常に周期信号を受信できた場合である。つまり、信号の受信時間をｔｒｅｃとすると、周期信号の到来時間の間隔ｒと、周期信号数Ｎの間に次の式（９）の関係がある場合である。
【００３０】
ｔｒｅｃ≒Ｎ・ｒ （９）
【００３１】
このような場合には、ｒを含む到来時刻間隔の複素数の積み上がりは、他の到来時刻間隔の複素数のつみ上がりと比較して大きくなる。
【００３２】
しかし、例えば、電波源自体が電波を放射せず、信号の受信時間ｔｒｅｃと比較して数分の１程度の時間しか周期信号を受信できていないとすると、周期信号数が数分の１になり、所望の複素数絶対値も数分の１になってしまう。一方、周期信号を受信できない間も放射信号は受信されるので、所望以外の複素数絶対値は、少しずつ大きな値にあり、所望の複素数絶対値と、所望以外の複素数絶対値の差が縮まってしまう。その結果、周期信号の系列数の推定を誤る共に、その到来事項間隔の値も誤るケースが発生してしまう。
【００３３】
ところで、周期信号は、電波源が電波を放射するときと電波を止める場合（電波源がビームを走査する場合も同様）があるので、周期信号を連続して複数個受信できる時間と、全く受信できない時間に分かれてしまう。そこで、複素数を計算する際、到来時刻を基に分割して合計を計算することを考える。すると、周期信号を連続して受信できた場合には、その区間の放射信号数に占める周期信号数の比率が高まり、その検出が容易になる。そこで、具体的方法としては、まず周期信号を連続して受信できる連続周期信号数ｓ（整数）を設定する。そして、到来時刻間隔がｒについて複素数を合計する場合には、到来時間により複素数を次の式（１０）、（１１）に示すＩ個に分割し、それぞれについて合計値の絶対値を計算する。
【００３４】
Ｉ＝（ｔｒｅｃ−（ｓ＋１／２）・ｒ）／（ｒ／２） （１０）
（ｉ−１）・１／２・ｒ≦ｔＴＯＡ、ｎ＜（ｉ−１）・１／２・ｒ＋（１＋１／２）ｒ
（１≦ｉ≦Ｉ） （１１）
【００３５】
この方式の場合、放射信号数に占める周期信号数の比率を高めて複素数の合計を計算できるため、上記の様にｔｒｅｃと比較して数分の１程度の時間しか周期信号を受信できないケースでも、周期信号を受信できた時間に対応した区間では周期信号の比率が高まり、その検出が可能となる。これが、本発明の原理である。この原理を踏まえて、続いて、本発明の実施の形態１に係る信号分析装置について詳細を説明する。
【００３６】
図１において、この実施の形態１に係る信号分析装置は、相違パラメータ設定部１と、間隔算出部２と、間隔設定部３と、間隔細分区間選出部４と、信号数設定部５と、Ｋ個の位相累積算出部６（６１、６２、・・・、６Ｋ）と、周期性判定部７とが設けられている。
【００３７】
また、図２において、位相累積算出部６ｋは、到来時刻細分区間選出部６１と、Ｉ個の到来位相算出部６２（６２１、６２２、・・・、６２I）と、Ｉ個の累積算出部６３（６３１、６３２、・・・、６３I）とが設けられている。
【００３８】
相違パラメータ設定部１は、到来時刻間隔と継続時間との差である相違パラメータｔｍを所定の範囲でＭ個設定する。また、間隔算出部２は、各信号の継続時間に相違パラメータｔｍを加算して到来時刻間隔を求める。また、間隔設定部３は、分析する到来時刻間隔の範囲や、この範囲を複数個に分割した間隔細分区間の幅を設定する。また、間隔細分区間選出部４は、間隔算出部２から出力された到来時刻間隔の大きさに対応した間隔細分区間を選ぶ。
【００３９】
信号数設定部５は、周期信号を連続して受信できる連続周期信号数を設定するもので、この設定結果に従い、後述の到来時刻細分区間の時間幅が決定する。また、位相累積算出部６は、間隔細分区間選出部４から出力された到来時刻間隔値と到来時刻に基づいて、該当する到来時刻細分区間を選択すると共に、到来時刻間隔値と到来時刻に基づいて複素数を求め、さらに到来時刻細分区間毎に複素数の合計を求める。また、周期性判定部７は、位相累積算出部６から出力された複素数を基に、周期信号の系列数とその周期、さらに周期信号が到来し始めた時刻を推定する。
【００４０】
つぎに、この実施の形態１に係る信号分析装置の動作について図面を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の間隔細分区間の選出方法を説明するための図である。また、図４は、この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の到来時刻細分区間の選出方法を説明するための図である。
【００４１】
受信信号に含まれる信号の総数がＮで、各信号の到来時刻がｔＴＯＡ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）、継続時間がｔＤＯＣ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）として観測されている場合を例に、具体的に説明する。ここで、受信信号の到来時刻、消滅時刻及び継続時間の関係は、図３（ａ）に示す通りである。
【００４２】
相違パラメータ設定部１は、信号の到来時刻間隔と継続時間との差である相違パラメータｔｍの最小値ｔｍｍｉｎと、最大値ｔｍｍａｘと、ステップ間隔Δｔｍを設定する。最小値ｔｍｍｉｎと最大値ｔｍｍａｘは、各信号の継続時間に予め設定した定数を乗算した値（以下、乗算値と呼ぶ）や、継続時間を予め設定した値で除算した値（以下、除算値と呼ぶ）などを用いる。
【００４３】
また、最小値ｔｍｍｉｎと最大値ｔｍｍａｘが事前に想定されている場合には、その値（以下、想定値と呼ぶ）を用いてもよいし、乗算値や除算値、想定値のうち、最大値や最小値を用いてもよい。また、ステップ間隔Δｔｍは、分析する対象の信号を想定して設定する。以下では、相違パラメータ設定部１において、相違パラメータが次の式（１２）に示すように、Ｍ個（Ｍは１以上の自然数）設定されたものとして説明する。
【００４４】
ｔｍ＝ｔｍｍｉｎ、ｔｍｍｉｎ＋Δｔｍ、ｔｍｍｉｎ＋２Δｔｍ、・・・、ｔｍｍｉｎ＋（Ｍ−１）Δｔｍ （１２）
【００４５】
間隔設定部３は、以下で分析を行う到来時刻間隔の範囲や、その範囲を複数個に分割した幅などを設定する。なお、分割された到来時刻間隔の区間を、間隔細分区間と呼ぶ。分析する到来時刻間隔の範囲は、分析対象とする周期信号を想定して設定する。また、間隔細分区間の幅は、到来時刻や継続時間の分解能と等しい値や、分解能をある値で乗算や除算した値を用いる。以下では、分析する到来時刻間隔の範囲がτ０〜τＫに設定され、間隔細分区間がＫ個であるとする。なお、間隔細分区間の幅とは、τｋ−τ（ｋ−１）（１≦ｋ≦Ｋ）を表す。
【００４６】
また、信号数設定部５は、周期信号を連続して受信できる連続周期信号数を設定する。この連続信号設定数は、分析対象とする周期信号を想定して設定する。以下では、信号数設定部５において、連続周期信号数がｓに設定されたとして説明をする。
【００４７】
間隔算出部２は、図３に示すように、観測データとして得られた各信号のＮ個の継続時間の値ｔＤＯＣ、ｎと、相違パラメータ設定部１から得られたＭ個の相違パラメータｔｍとをそれぞれ加算したＮ×Ｍ通りの到来時刻間隔Δｔｎ、ｍを算出し、間隔細分区間選出部４に出力する。具体的には、間隔算出部２は、次の式（１３）により到来時刻間隔Δｔｎ、ｍを算出して出力する。
【００４８】
Δｔｎ、ｍ＝ｔＤＯＣ、ｎ＋ｔｍ （１３）
【００４９】
間隔細分区間選出部４は、間隔算出部２から出力されたＮ×Ｍ個の到来時刻間隔Δｔｎ、ｍが、間隔設定部３に従い設定されたＫ個の間隔細分区間〔τ０、τ１）、〔τ１、τ２）、・・・、〔τ（Ｋ−１）、τＫ）のいずれに対応するかを選出する。ただし、ｋ番目（１≦ｋ≦Ｋ）の区間〔τ（ｋ−１）、τｋ）は、間隔細分区間の範囲を意味し、次の式（１４）の区間を意味する。
【００５０】
τ（ｋ−１）≦Δｔｎ，ｍ＜τｋ （１４）
【００５１】
また、ｋは、間隔細分区間の番号であり、間隔細分区間〔τ（ｋ−１）、τｋ）と間隔細分区間ｋは、同義であるとする。間隔細分区間選出部４は、上記の式（１４）に従い、到来時刻間隔Δｔｎ、ｍに対応する間隔細分区間〔τ（ｋ−１）、τｋ）を選出する。
【００５２】
なお、間隔算出部２から出力される到来時刻間隔Δｔｎ、ｍは、Ｎ×Ｍ個であるため、間隔細分区間選出部４は、Ｎ×Ｍ個それぞれに対応した間隔細分区間を選出する。図３（ｂ）は、１つ信号の到来時刻にＭ個の相異パラメータを加算し、得られた到来時刻間隔に対応する間隔細分区間ｋ１〜間隔細分区間ｋ（Ｍ−１）を選出する様子を表している。
【００５３】
位相累積算出部６は、間隔細分区間選出部４から出力された到来時刻間隔Δｔｎ、ｍと、信号の到来時刻ｔＴＯＡ、ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）を用いて複素数を求めるとともに、信号の到来時刻ｔＴＯＡ、ｎを基に求めた複素数が対応する到来時刻細分区間毎にそれら複素数の合計を算出する。
【００５４】
ここでは、位相累積算出部６ｋ（１≦ｋ≦Ｋ）は、間隔細分区間ｋと対応しているものとし、ｋ番目の位相累積算出部６ｋを例に、その動作を説明する。
【００５５】
まず、位相累積算出部６ｋを構成する到来時刻細分区間選出部６１は、図４に示すように、入力された到来時刻ｔＴＯＡ、ｎと、間隔算出部２で算出した到来時刻間隔Δｔｎ，ｍがどの到来時刻細分区間に該当するかを選出する。例えば、図４（ａ）では、最初の受信信号が到来時刻細分区間ｉ４〜ｉ６に該当する様子を表している。なお、到来時刻細分区間は、信号数設定部５により設定された連続周期信号数ｓを用いて予め設定されているものとする。いま、間隔細分区間がｋであるので、その到来時刻間隔の中心値Ｔｋは、次の式（１５）のようになる。
【００５６】
Ｔｋ＝（τ（ｋ−１）＋τｋ）／２ （１５）
【００５７】
この場合、到来時刻細分区間のステップ間隔をＴｋ／２とする。また、到来時刻細分区間の範囲（幅）は、図４（ｂ）に示すように、連続周期信号数ｓを用いて、（ｓ＋１／２）Ｔｋとする。ゆえに、到来時刻細分区間の数がＩ個であったとすると、到来時刻細分区間ｉ（１≦ｉ≦Ｉ）は、次の式（１６）のようになる。
【００５８】
（ｉ−１）Ｔｋ／２≦ｔＴＯＡ、ｎ＜（ｉ−１）Ｔｋ／２＋（ｓ＋１／２）Ｔｋ
(１６)
【００５９】
到来時刻細分区間選出部６１は、式（１６）に従い、入力された到来時刻ｔＴＯＡ、ｎと到来時刻間隔Δｔｎ，ｍがどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に設けられた到来位相算出部６２ｉ（１≦ｉ≦Ｉ）に出力する。なお、１つの到来時刻に対して、上記の式（１６）を満たす到来時刻細分区間は複数個になる場合があるが、その場合は複数個の到来時刻細分区間に到来時刻と到来時刻間隔を出力する。
【００６０】
以下の説明では、到来時刻細分区間選出部６１において、該当する到来時刻細分区間が次の式（１７)を満たす到来時刻細分区間ｉ１であったとして説明を進める。
【００６１】
（ｉ１−１）Ｔｋ／２≦ｔＴＯＡ、ｎ＜（ｉ１−１）Ｔｋ／２＋（ｓ＋１／２）Ｔｋ
（１７）
【００６２】
到来時刻細分区間ｉ１に対応した到来位相算出部６２ｉ１では、到来時刻細分区間選出部６１から出力された到来時刻ｔＴＯＡ、ｎと到来時刻間隔Δｔｎ，ｍを基に、次の式（１８）に従い複素数ｐｎ、ｍを計算し、到来時刻細分区間ｉ１に対応した累積算出部６３ｉ１に出力する。
【００６３】
ｐｎ，ｍ＝ｅｘｐ（２πｊｔＴＯＡ、ｎ／Δｔｎ，ｍ） （１８）
【００６４】
累積算出部６３ｉ１では、到来位相算出部６２ｉ１から出力された複素数ｐｎ、ｍの合計を計算し、周期性判定部７に出力する。
【００６５】
周期性判定部７は、位相累積算出部６ｋから出力されたＩ×Ｋ個（Ｉ：到来時刻細分区間数、Ｋ：間隔細分区間数）の複素数の合計値について、その絶対値を計算するとともに、その絶対値が予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定する。大きい場合、その細分区間に周期信号が含まれていると判定する。
【００６６】
いま、間隔細分区間ｋ２、到来時刻細分区間ｉ２で絶対値が閾値を越えたとする。この場合、間隔細分区間ｋ２から、その到来時刻間隔がτ（ｋ２−１）以上でτｋ２未満であることが分かり、到来時刻細分区間ｉ２から、その周期信号が到来した時刻が、（ｉ２−１）Ｔｋ２／２以上で（ｉ２−１）Ｔｋ／２＋（ｓ＋１／２）Ｔｋ２未満であったことも特定できる。なお、周期性判定部７で用いる閾値は、信号数設定部５で設定された連続周期信号数ｓにある値（設定値）を乗算や除算したものや、ｓにある値を加算もしくは減算したものなどが用いられる。
【００６７】
なお、上記の説明では、放射信号の到来時刻に注目して説明を行ったが、到来時刻細分区間選出部６１において、到来時刻の代わりに、放射信号の消滅時刻（到来時刻（ｔＴＯＡ、ｎ）と継続時間（ｔＤＯＣ、ｎ）を加算した値：ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）を用いて到来時刻細分区間を選出しても良い。
【００６８】
また、到来時刻細分区間選出部６１は、到来時刻の代わりに、放射信号の中心時刻（到来時刻（ｔＴＯＡ、ｎ）と消滅時刻（ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）を加算して２で除算した値：（２ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）／２）を用いて到来時刻細分区間を選出してもよい。
【００６９】
また、到来位相算出部６２においても、到来時刻の代わりに、消滅時刻を用いて、次の式（１９）により複素数を計算しても、上記と同様の効果が得られる。
【００７０】
ｐｎ，ｍ＝ｅｘｐ（２πｊ（ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）／Δｔｎ，ｍ） （１９）
【００７１】
また、到来位相算出部６２において、到来時刻の代わりに、中心時刻を用いて、次の式（２０）により複素数を計算しても、上記と同様の効果が得られる。
【００７２】
ｐｎ，ｍ＝ｅｘｐ（πｊ（２ｔＴＯＡ、ｎ＋ｔＤＯＣ、ｎ）／Δｔｎ，ｍ） （２０）
【００７３】
さらに、電波に限らず、音波を受信した信号、光波を受信した信号などに本方式を適応することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る信号分析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に係る信号分析装置の位相累積算出部の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の間隔細分区間の選出方法を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る信号分析装置の到来時刻細分区間の選出方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 相違パラメータ設定部、２ 間隔算出部、３ 間隔設定部、４ 間隔細分区間選出部、５ 信号数設定部、６ 位相累積算出部、７ 周期性判定部、６１ 到来時刻細分区間選出部、６２ 到来位相算出部、６３ 累積算出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
到来時刻が周期的な周期信号の周期である到来時刻間隔と、受信信号が消えた時間である消滅時刻から受信信号の到来時刻を減算した時間である継続時間との差である相違パラメータを所定範囲内で複数個設定する相違パラメータ設定部と、
前記到来時刻間隔の範囲、及び前記範囲を複数個に分割した間隔細分区間の幅を設定する間隔設定部と、
前記周期信号を連続して受信できると想定して連続周期信号数を設定する信号数設定部と、
観測データとして得られた各受信信号の複数個の継続時間と、前記相違パラメータ設定部で設定された複数個の相違パラメータとをそれぞれ加算して複数個の到来時刻間隔を算出する間隔算出部と、
前記間隔算出部で算出された複数個の到来時刻間隔が、前記間隔設定部に従い設定された複数個の間隔細分区間のいずれに対応するかを選出する間隔細分区間選出部と、
前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、前記到来時刻及び到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に前記到来時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出し、到来時刻細分区間毎に複素数の合計値を算出する複数個の位相累積算出部と、
前記到来時刻細分区間毎の複素数の合計値に基づいて、周期信号の系列数及び到来時刻間隔、並びに周期信号が到来した時刻を推定する周期性判定部と
を備えたことを特徴とする信号分析装置。
【請求項２】
前記複数個の位相累積算出部は、それぞれ、
前記到来時刻及び前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、前記到来時刻及び到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出する到来時刻細分区間選出部と、
到来時刻細分区間毎に設けられ、前記到来時刻細分区間選出部から出力された到来時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出する複数個の到来位相算出部と、
対応する到来位相算出部から出力された複素数の合計を算出する複数個の累積算出部とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の信号分析装置。
【請求項３】
前記周期性判定部は、前記複素数の合計の絶対値を計算し、前記絶対値と前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を基に算出された閾値とを比較し、前記絶対値が前記閾値よりも大きい場合には当該到来時刻細分区間に周期信号が含まれていると判定する
ことを特徴とする請求項１記載の信号分析装置。
【請求項４】
前記到来時刻細分区間選出部は、前記到来時刻の代わりに、到来時刻と継続時間を加算した消滅時刻を用いて到来時刻細分区間を選出する
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【請求項５】
前記到来時刻細分区間選出部は、前記到来時刻の代わりに、到来時刻と消滅時刻を加算して２で除算した中心時刻を用いて到来時刻細分区間を選出する
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【請求項６】
前記到来位相算出部は、前記到来時刻の代わりに、到来時刻と継続時間を加算した消滅時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出する
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【請求項７】
前記到来位相算出部は、前記到来時刻の代わりに、到来時刻と消滅時刻を加算して２で除算した中心時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出する
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【請求項８】
前記到来位相算出部及び累積算出部に対応する到来時刻細分区間の範囲が、互いの該当する到来時刻間隔の１／２ずつ異なっている
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【請求項１】
到来時刻が周期的な周期信号の周期である到来時刻間隔と、受信信号が消えた時間である消滅時刻から受信信号の到来時刻を減算した時間である継続時間との差である相違パラメータを所定範囲内で複数個設定する相違パラメータ設定部と、
前記到来時刻間隔の範囲、及び前記範囲を複数個に分割した間隔細分区間の幅を設定する間隔設定部と、
前記周期信号を連続して受信できると想定して連続周期信号数を設定する信号数設定部と、
観測データとして得られた各受信信号の複数個の継続時間と、前記相違パラメータ設定部で設定された複数個の相違パラメータとをそれぞれ加算して複数個の到来時刻間隔を算出する間隔算出部と、
前記間隔算出部で算出された複数個の到来時刻間隔が、前記間隔設定部に従い設定された複数個の間隔細分区間のいずれに対応するかを選出する間隔細分区間選出部と、
前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、前記到来時刻及び到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出し、到来時刻細分区間毎に前記到来時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出し、到来時刻細分区間毎に複素数の合計値を算出する複数個の位相累積算出部と、
前記到来時刻細分区間毎の複素数の合計値に基づいて、周期信号の系列数及び到来時刻間隔、並びに周期信号が到来した時刻を推定する周期性判定部と
を備えたことを特徴とする信号分析装置。
【請求項２】
前記複数個の位相累積算出部は、それぞれ、
前記到来時刻及び前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を用いて到来時刻細分区間を設定し、前記到来時刻及び到来時刻間隔がどの到来時刻細分区間に該当するかを選出する到来時刻細分区間選出部と、
到来時刻細分区間毎に設けられ、前記到来時刻細分区間選出部から出力された到来時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出する複数個の到来位相算出部と、
対応する到来位相算出部から出力された複素数の合計を算出する複数個の累積算出部とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の信号分析装置。
【請求項３】
前記周期性判定部は、前記複素数の合計の絶対値を計算し、前記絶対値と前記信号数設定部で設定された連続周期信号数を基に算出された閾値とを比較し、前記絶対値が前記閾値よりも大きい場合には当該到来時刻細分区間に周期信号が含まれていると判定する
ことを特徴とする請求項１記載の信号分析装置。
【請求項４】
前記到来時刻細分区間選出部は、前記到来時刻の代わりに、到来時刻と継続時間を加算した消滅時刻を用いて到来時刻細分区間を選出する
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【請求項５】
前記到来時刻細分区間選出部は、前記到来時刻の代わりに、到来時刻と消滅時刻を加算して２で除算した中心時刻を用いて到来時刻細分区間を選出する
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【請求項６】
前記到来位相算出部は、前記到来時刻の代わりに、到来時刻と継続時間を加算した消滅時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出する
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【請求項７】
前記到来位相算出部は、前記到来時刻の代わりに、到来時刻と消滅時刻を加算して２で除算した中心時刻及び到来時刻間隔に基づいて複素数を算出する
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【請求項８】
前記到来位相算出部及び累積算出部に対応する到来時刻細分区間の範囲が、互いの該当する到来時刻間隔の１／２ずつ異なっている
ことを特徴とする請求項２記載の信号分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２５６５０１（Ｐ２００８−２５６５０１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９８２５０（Ｐ２００７−９８２５０）
【出願日】平成１９年４月４日（２００７．４．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月４日（２００７．４．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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