JPH0953979A - 過渡信号検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過渡信号検出時刻の安定した検出と、照合処
理の演算量の低減が可能となる過渡信号検出装置を提供
する。 【解決手段】 カタログとして持つ過渡信号の特徴を、
副特徴として記述し、さらにその特徴間の時間関係をテ
ーブルとして持ち、主特徴ｉ検出器１０i により、各過
渡信号のカタログの中で検出の容易な特徴（主特徴）を
常時監視し検出して、その検出された主特徴がどの過渡
信号力タログ内のどの特徴にあたるかを記述したテーブ
ルを用いて、必要な過渡信号照合器のみを選択し、過渡
信号照合器１２k において、各特徴の照合結果を過渡信
号判定器を用いて統合的に判定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響などのセンサ
で受信した目標広帯域信号から過渡信号データを切り出
し、カタログ過渡信号との比較により類識別を行う過渡
信号検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の過渡信号検出装置の構成
を示すブロック図である。図において、１はセンサ、２
は時間周波数分析器、３はパワー算出器、４は時間波形
分析器、５はデータセレクタ、６k は過渡信号ｋ照合器
（ｋ＝１，２，…Ｎ、Ｎは対象とする過渡信号の総
数）、７は総合判定器、８は出力端子である。

【０００３】次に、従来例の動作を説明する。まず、セ
ンサ１で受信された目標広帯域信号は、時間周波数分析
器２及び時間波形分析器４へ送られる。そして、時間周
波数分析器２では、センサ１で受信された目標広帯域信
号を、高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴという）やウェ
ーブレット変換等の手法を用いて時間周波数データに変
換し、パワー算出器３へ出力する。そして、パワー算出
器３では、時間周波数分析器２で求められた時間周波数
データのパワーを算出し、データセレクタ５へ出力す
る。

【０００４】また、時間波形分析器４では、センサ１で
受信された目標広帯域信号に対し、二乗検波等の手法を
用いて過渡信号を検出し過渡信号検出時刻Ｔ及び時間幅
△ｔをデータセレクタ５へ出力する。そして、データセ
レクタ５では、時間波形分析器４から過渡信号検出時刻
Ｔ及び時間幅△ｔを入力し、パワー算出器３の出力であ
る時間周波数パワーデータから、過渡信号検出時刻Ｔを
中心とした時間幅△ｔの時間範囲の全周波数範囲データ
を選択し、被照合データとして過渡信号ｋ照合器６k へ
出力する。

【０００５】そして、過渡信号ｋ照合器６k では、パワ
ー算出器３の出力である被照合データとカタログ過渡信
号ｋのデータとの類似度を表す過渡信号ｋ判定値Ｐk を
相関処理等を用いて算出し、その過渡信号ｋ判定値Ｐk
を総合判定器７へ出力する。そして、総合判定器７で
は、過渡信号ｋ照合器６k の出力である過波信号ｋ判定
値Ｐk を入力し、その過渡信号ｋ判定値Ｐk を比較し総
合的判定値Ｐを出力端子８へ出力する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の過渡信号検出装置では、雑音の混在や波形
の歪み等により過渡信号の検出時刻が安定せず、また、
切り出された時間周波数パワーデータ全体を用いて複数
のカタログとの相関による照合処理を行うために過渡信
号照合器の演算負荷が大きくなってしまうという問題点
があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る過渡信号検
出装置は、音響などのセンサにより受信した目標広帯域
信号から過渡信号データを切り出し、カタログとしても
つ過渡信号との比較により類識別を行う過渡信号検出装
置において、過渡信号の主特徴を常時監視し検出する複
数の主特徴検出器と、過渡信号の照合を行う複数の過渡
信号照合器と、特徴検出器により検出された主特徴がど
の過渡信号力タログ内のどの特徴にあたるかを記述した
テーブルを有し、そのテーブル情報に基づき、検出され
た基準特徴番号を主特徴検出器により検出された主特徴
と関連のあるカタログに対応する過渡信号照合器にのみ
送信するセレクタと、複数の過渡信号照合器による照合
結果に基づいて類識別を行う総合判定器とを備え、カタ
ログとして持つ過渡信号の特徴を、副特徴として記述
し、さらにその特徴間の時間関係をテーブルとして持
ち、各過渡信号のカタログの中で検出の容易な特徴（主
特徴）を常時監視し検出して、その検出された主特徴が
どの過渡信号力タログ内のどの特徴にあたるかを記述し
たテーブルを用いて、必要な過渡信号照合器のみを選択
し、過渡信号照合器において、各特徴の照合結果を過渡
信号判定器を用いて統合的に判定するようにした。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る過渡信号検出装置の構成を示すブロック図である。図
において、１はセンサ、２は時間周波数分析器、３はパ
ワー算出器、７は総合判定器、８は出力端子、１０i は
主特徴ｉ検出器、１１はセレクタ、１２k は過渡信号ｋ
照合器である。

【０００９】次に、この実施形態の動作について説明す
る。まず、センサ１で受信された目標広帯域信号は、時
間周波数分析器２、主特徴ｉ検出器１０i 及び過渡信号
ｋ照合器１２k へ送られる。そして、時間周波数分析器
２では、センサ１で受信された目標広帯域信号をＦＦ
Ｔ、ウェーブレツト変換等の手法を用いて時間周波数デ
ータに変換し、パワー算出器３へ出力する。そして、パ
ワー算出器３では、時間周波数分析器２で求められた時
間周波数データのパワーを算出し、主特徴ｉ検出器１０
i 及び過渡信号ｋ照合器１２k へ出力する。

【００１０】ここで、主特徴ｉ検出器１０i の動作につ
いて説明する。図２は主特徴ｉ検出器１０i の構成を示
すブロック図、図３は主特徴ｉ検出器１０i の動作を説
明するための説明図である。図において、２０i 、２１
i は入力端子、２２i は主特徴ｉカタログ、２３i は時
間周波数データセレクタ、２４i は時間周波数比較器、
２５i はエンベロープ照合器、２６i は主特徴ｉ判定
器、２７i は出力端子である。なお、主特徴とは、各過
渡信号の一部の部分特徴（時間周波数パターン及びエン
ベロープパターン）を意味しているものである。また、
ここでは時間周波数データセレクタ２３i と時間周波数
比較器２４i で構成される時間周波数照合器とエンベロ
ープ照合器２５i は、各主特徴によってどちらを使うか
あるいは両方とも使うかがあらかじめ決められているも
のとする。

【００１１】まず、時間周波数データセレクタ２３i で
は、主特徴ｉカタログ２２i より、主特徴ｉに固有の中
心周波数Ｆi 、周波数幅△ｆi 、時間幅△ｔi0を入力
し、入力端子２０i を通して受信したパワー算出器３の
出力である時間周波数データから中心時刻ｔi0（ｘ）を
時間方向に移動させながら、主特徴ｉに固有の中心周波
数Ｆi を中心とする周波数幅△ｆi と時間幅△ｔi0で囲
まれる矩形領域を選択し時間周波数比較器２４i に出力
する。

【００１２】そして、時間周波数比較器２４i では、時
間周波数データセレクタ２３i の出力である時間周波数
パワーデータと主特徴ｉカタログ２２i 内の主特徴ｉ時
間周波数パワーデー夕との類似度を表す主特徴ｉ時間周
波数判定値ｑi0（０≦ｑi0≦１）を相関処理等を用いて
算出し、その主特徴ｉ時間周波数判定値ｑi0を主特徴ｉ
判定器２６i へ出力する。

【００１３】また、エンベロープ照合器２５i では、主
特徴ｉカタログ２２i より主特徴ｉに固有の周波数帯域
（下限周波数ＦiAと上限周波数ＦiB）及び時間幅△ｔi1
を入力し、入力端子２１i を通して受信したセンサ１の
出力である目標広帯域信号のパワーを算出した後、周波
数帯域のフィルタリングを実施してエンベロープデータ
を算出し、そのエンベロープデータの中の時間幅△ｔi1
の範囲と主特徴ｉカタログ２２i 内の主特徴ｉエンベロ
ープデータとを相関処理等を用いて照合し、類似度を表
す主特徴ｉエンベロープ判定値ｑi1（０≦ｑi1≦１）を
主特徴ｉ判定器２６i へ出力する。

【００１４】そして、主特徴ｉ判定器２６i では、主特
徴ｉ時間周波数判定値ｑi0、又は主特徴ｉエンベロープ
判定値ｑi1が所定の閾値を越えた場合には、判定信号Ｘ
i を１に設定して出力端子２７i を通してセレクタ１１
へ出力する。

【００１５】ここで、セレタタ１１の動作について説明
する。図４はセレクタの構成を示すブロック図、図５は
セレクタカタログの構成を説明するための説明図であ
る。図において、３０は入力端子、３１は変換器、３２
はセレクタカタログ、３３はスイッチ、３４は出力端子
である。

【００１６】まず、変換器３１では、入力端子３０i を
通して入力される判定信号Ｘi の値が１となるものを選
択し、図５に示すように構成されるセレクタカタログ３
２から、その選択された主特徴ｉに対応づけられる過渡
信号番号ｋi （ｕ）（ｕ＝１，…，Ｓi 、Ｓi は主特徴
ｉに対応づけられる過渡信号の総数）と、その選択され
た主特徴ｉが対応過渡信号番号ｋi （ｕ）の何番目の副
特徴にあたるかを示す対応副特徴番号ａi （ｕ）（ｕ＝
１，…，Ｓi ）を選択しスイッチ３３へ出力する。

【００１７】そして、スイッチ３３では、変換器３１か
ら過波信号番号ｋi （ｕ）を入力し、変換器３１から入
力した対応副特徴番号ａi （ｕ）を過渡信号ｋi （ｕ）
の基準特徴番号ｒki（ｕ）として出力端子３４ki（ｕ）
を通して過渡信号ｋi （ｕ）照合器１２ki（ｕ）へ出力
する。

【００１８】ここで、過渡信号ｋ照合器１２k の動作に
ついて説明する。図６は過渡信号ｋ照合器１２k の構成
を示すブロック図、図７は過渡信号ｋ照合器１２k 内の
副特徴ｊ照合器４３kj（ｊ＝１，２，…Ｍk 、Ｍk は過
渡信号ｋが有する副特徴の総数）の構成を示すブロック
図、図８は副特徴ｊ照合器４３kjの動作を説明するため
の説明図である。図において、４４K は過渡信号k 判定
器、５０j 、５１j 、５２j は入力端子、５３j は副特
徴ｊ時刻算出器、５４j は過渡信号ｋ副特徴時間テーブ
ル、５６j は副特徴ｊカタログ、５５j は時間周波数デ
ータセレクタ、５７j は時間周波数比較器、５８j はエ
ンベロープ照合器、５９j は副特徴ｊ判定器、６０j は
出力端子である。なお、副特徴とは、複数の小さなサイ
ズの特徴（時間周波数パターン及びエンベロープパター
ン）を意味しているものである。また、ここでは、時間
周波数データセレクタ５５j と時間周波数比較器５７j
で構成される時間周波数照合器とエンベロ−プ照合器５
８j は、各過渡信号ｋ照合器１２k ごとにどちらを使う
かあるいは両方とも使うかがあらかじめ決められている
ものとする。

【００１９】まず、副特徴ｊ時刻算出器５３j では、入
力端子５０j を通してセレクタ１１の出力である過渡信
号ｋ基準特徴番号ｒk を入力し、過渡信号ｋ副特徴時間
テーブル５４j から副特徴ｊ時間値Ｔ（ｊ）及び過渡信
号ｋ基準特徴番号ｒk の時間値Ｔ（ｒk ）を参照し、下
式の演算により副特徴ｊ時刻Ｔj を計算し、時間周波数
データセレクタ５５j 及びエンベロープ照合器５８j へ
出力する。 Ｔj ＝Ｔ（ｒk ）−Ｔ（ｊ）

【００２０】そして、時間周波数データセレクタ５５j
では、副特徴ｊ時刻算出器５３j の出力である副特徴ｊ
時刻Ｔj を入力し、副特徴ｊカタログ５７j より副特徴
ｊに固有の中心周波数Ｆj 、周波数幅△ｆj 、時間幅△
ｔj0を入力し、入力端子５２j を通して受信したパワー
算出器３の出力である時間周波数パワーデータから、副
特徴ｊ時刻Ｔj と副特徴ｊに固有の中心周波数Ｆj を中
心として前記時間幅△ｔj0と周波数幅△ｆj で囲まれる
矩形領域を選択し、時間周波数比較器５７j に出力す
る。

【００２１】そして、時間周波数比較器５７j では、時
間周波数データセレクタ５５j の出力である時間周波数
パワーデータと副特徴ｊカタログ５６j 内の副特徴ｊ時
間周波数パワーデータとの類似度を表す副特徴ｊ時間周
波数判定値ｐj0（０≦ｐj0≦１）を相関処理等を用いて
算出し副特徴ｊ判定器５９j へ出力する。

【００２２】また、エンベロープ照合器５８j では、副
特徴ｊ時刻算出器５３j の出力である副特徴ｊ時刻Ｔj
を入力し、また、副特徴ｊカタログ５６j より副特徴ｊ
に固有の周波数帯域（下限周波数ＦjAと上限周波数Ｆj
B）と時間幅△ｔj1を入力し、入力端子５２j を通して
受信したセンサ１の出力である目標広帯域信号のパワー
を算出した後、周波数帯域のフィルタリングを実施して
エンベロープデータを算出し、そのエンベロープデータ
の中の時刻Ｔj を中心とする前記時間幅△ｔj1の範囲と
副特徴ｊカタログ５６j 内の副特徴ｊエンベロープデー
タとを相関処理等を用いて照合し、類似度を表す副特徴
ｊエンベロープ判定値ｑj1（０≦ｑj1≦１）を副特徴ｊ
判定器５９j へ出力する。

【００２３】そして、副特徴ｊ判定器５９j では、副特
徴ｊ時間周波数判定値Ｄj0及び副特徴ｊエンベロープ判
定値ｐj1が所定の閾値を超えた場合には副特徴ｊ判定値
Ｐkjとして出力端子６０j を通して過渡信号ｋ判定器４
４k へ出力する。そして、過渡信号ｋ判定器４４k で
は、副特徴ｊ照合器４３kjの出力である副特徴ｊ判定値
Ｐkjから、例えば数１の式に示すような演算により総合
的な過渡信号ｋ判定値Ｐk を算出し、その過渡信号ｋ判
定値Ｐk を出力端子４５k を通して総合判定器７へ出力
する。

【００２４】

【数１】

【００２５】そして、総合判定器７は、過渡信号ｋ照合
器１２k の出力である過渡信号ｋ判定値Ｐk を入力し、
その過渡信号ｋ判定値Ｐk を比較し総合的判定値Ｐを出
力端子８へ出力する。

【００２６】なお、この実施形態では、時間周波数デー
タセレクタ２３i の出力として、主特徴ｉに固有の中心
周波数Ｆi を中心とする主特徴ｉに固有の周波数幅△ｆ
i と主特徴ｉに固有の時間幅△ｔi で囲まれる固定の矩
形領域を選択しているが、ドップラー効果による目標信
号の周波数変動に対応させるために、主特徴ｉに固有の
中心周波数Ｆi をある一定の範囲内で可変にしてもよ
い。

【００２７】また、この実施形態では、時間周波数デー
タセレクタ５５j の出力として、副特徴ｊ時刻Ｔj 及び
副特徴ｊに固有の中心周波数Ｆj を中心とする、副特徴
ｊに固有の周波数幅△ｆj と副特徴ｊに固有の時間幅△
ｔj0で囲まれる固定の矩形領域を選択しているが、ドッ
プラー効果による目標信号の周波数変動及び各副特徴の
発生時刻の微妙なズレに対応させるために、副特徴ｊ時
刻Ｔj 及び副特徴ｊに固有の中心周波数Ｆj をある一定
の範囲内で可変にしてもよい。

【００２８】また、この実施形態では、過波信号ｋ判定
器４４k の演算に重み付き加算を使用しているがニュー
ラルネットワーク等を用いてもよい。また、各特徴の出
現を証拠としてデンプスター・シェーファーの証拠理論
により検出の確信度を算出してもよい。

【００２９】以上のように、この実施形態では、カタロ
グとして持つ過渡信号の特徴を、複数の小さなサイズの
特徴（時間周波数パターン及びエンベロープパターン）
として記述し、さらにその特徴間の時間関係をテーブル
として持ち、各過渡信号のカタログの中で検出の容易な
特徴（主特徴）を常時監視し検出して、その検出された
主特徴がどの過渡信号力タログ内のどの特徴にあたるか
を記述したテーブルを用いて、必要な過渡信号照合器の
みを選択し、過渡信号照合器において、各特徴の照合結
果を過渡信号判定器を用いて統合的に判定するようにし
たので、過渡信号検出時刻の安定した検出と、照合処理
の演算量の低減が可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、カタロ
グとして持つ過渡信号の特徴を、副特徴として記述し、
さらにその特徴間の時間関係をテーブルとして持ち、各
過渡信号のカタログの中で検出の容易な特徴（主特徴）
を常時監視し検出して、その検出された主特徴がどの過
渡信号力タログ内のどの特徴にあたるかを記述したテー
ブルを用いて、必要な過渡信号照合器のみを選択し、過
渡信号照合器において、各特徴の照合結果を過渡信号判
定器を用いて統合的に判定するようにしたので、過渡信
号検出時刻の安定した検出ができ、照合処理の演算量を
低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る過渡信号検出装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】主特徴ｉ検出器１０i の構成を示すブロック図
である。

【図３】主特徴ｉ検出器１０i の動作を説明するための
説明図である。

【図４】セレクタの構成を示すブロック図である。

【図５】セレクタカタログの構成を説明するための説明
図である。

【図６】過渡信号ｋ照合器１２k の構成を示すブロック
図である。

【図７】副特徴ｊ照合器４３kjの構成を示すブロック図
である。

【図８】副特徴ｊ照合器４３kjの動作を説明するための
説明図である。

【図９】従来の過渡信号検出装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ センサ ２ 時間周波数分析器 ３ パワー算出器 ７ 総合判定器 ８ 出力端子 １０i 主特徴ｉ検出器 １１ セレクタ １２k 過渡信号ｋ照合器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音響などのセンサにより受信した目標広
   帯域信号から過渡信号データを切り出し、カタログとし
   てもつ過渡信号との比較により類識別を行う過渡信号検
   出装置において、 前記過渡信号の主特徴を常時監視し検出する複数の主特
   徴検出器と、 前記過渡信号の照合を行う複数の過渡信号照合器と、 前記主特徴検出器により検出された主特徴がどの過渡信
   号力タログ内のどの特徴にあたるかを記述したテーブル
   を有し、そのテーブル情報に基づき、検出された基準特
   徴番号を前記主特徴検出器により検出された主特徴と関
   連のあるカタログに対応する過渡信号照合器にのみ送信
   するセレクタと、 前記複数の過渡信号照合器による照合結果に基づいて類
   識別を行う総合判定器とを備えることを特徴とする過渡
   信号検出装置。
2. 【請求項２】 前記複数の過渡信号照合器は、前記セレ
   クタにより選択された過渡信号照合器のカタログの特徴
   を副特徴として記述し、さらにその副特徴間の時間関係
   を時間テーブルとして持ち、前記基準特徴番号と前記時
   間テーブル値から各副特徴の推定時刻を算出し、カタロ
   グとの照合処理をその推定時刻を中心とする狭い範囲に
   限定して照合を行うものであることを特徴とする請求項
   １記載の過渡信号検出装置。