(57)【要約】      （修正有）【課題】復調信号のSNRが低い状況下でも信号復元を実現しターゲット応答の推定の処理の迅速化及び信号復元処理負荷を軽減することができる、圧縮センシングを用いたセンサ装置を提供する。【解決手段】任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器１０１と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部１Ａと、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部１Ｂと、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をし目標物であるターゲット応答を推定するターゲット応答推定部４とを備えている。そして、このターゲット応答推定部４を、前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮部４Ａと、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部８とを含む構成とした。【選択図】図１
2014196957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をして目標物であるターゲットからの応答を推定するターゲット応答推定部とを有し、
前記ターゲット応答推定部を、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮部と、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部とを含む構成としたことを特徴としたセンサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ装置において、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元部を、
入力される圧縮信号から相関行列を算出する相関行列算出処理部と、算出された相関行列の固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理部と、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理部と、
入力される雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部と、
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定処理するターゲット応答推定処理部とを含んで構成したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部で受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮部と、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタと、このローパスフィルタを通過した受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換されてなるデジタル受信信号に重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮部とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項６】
生成される送信用信号をセンサ装置の変調送信部が変調し外部に向けて送信し、この送信した前記送信信号の反射波を前記センサ装置の信号受信復調部が捕捉し受信して復調し、この復調された受信信号を前記センサ装置のターゲット応答推定部が所定の信号処理をし目標物であるターゲットからの応答を推定するターゲット応答推定方法であって、
前記ターゲット応答を推定する工程にあっては、
前記復調された受信信号を、前記ターゲット応答推定部の受信信号圧縮部が圧縮処理し、
この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部のＭＵＳＩＣ法信号復元部がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定処理するようにしたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
【請求項７】
請求項６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記ターゲット応答時間を推定する工程を、
前記Ａ／Ｄ変換器から送り込まれる圧縮信号に基づいて、相関行列算出処理部が相関行列を算出し、
算出された相関行列に基づいて、固有値展開算出処理部が固有値及び固有ベクトルを算出し、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトル判定処理部が雑音固有ベクトルとして判定し、
入力される雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数に基づいて、ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部がＭＵＳＩＣスペクトラムを算出し、
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから、ターゲット応答推定処理部が予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲットからの応答時間を推定する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
【請求項８】
請求項６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号を、アナログ信号圧縮部が複数のアナログ信号に分配し且つ並列に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力し、
次に、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号を、Ａ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
【請求項９】
任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をして目標物であるターゲットからの応答を推定するターゲット応答推定部とを備えて成るセンサ装置にあって、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮処理機能、
およびこの圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能、
を設け、これらの各処理機能を前記ターゲット応答推定部が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能を、
前記受信信号圧縮処理機能で圧縮処理された圧縮信号から相関行列を算出する相関行列算出処理機能、
この算出された相関行列についてその固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理機能、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理機能、
入力される前記雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理機能、
および当該算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定するターゲット応答推定処理機能、
を設け、これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置に関し、特に圧縮センシング技術を用いての信号の復元が可能なセンサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、下記の技術分野にあって、入力される変調信号の復元に際し、信号の疎性に基づき当該信号を一度圧縮し、その後復元する圧縮センシングと呼ばれる技術を利用したセンサ装置の研究が行われている（非特許文献１及び２）。
【０００３】
一つは、レーダやソーナ等のセンサ装置において、データ処理に際し圧縮センシングの技術を利用すると、標本化定理（サンプリング定理）を満たさないサンプリングレートでも信号復元ができるため、低速のＡ／Ｄ変換器が利用可能になる。
【０００４】
又、他の一つの例は、ＭＲＩ画像をより短時間に取得例として、圧縮センシング技術によりターゲット応答の信号復元をするセンサ装置の例である。
この他の一つの例を、図７乃至図８に基づいて説明する。
【０００５】
図７において、センサ装置１００は、信号発生器１０１と、変調器１０２と、送信素子（送信アンテナ）１０３と、受信素子（受信アンテナ）１０４と、復調器１０５と、アナログ信号圧縮部１０６と、A/D 変換器１０７と、線形計画信号復元部１１２とを備えて構成されている。
【０００６】
信号発生器１０１は任意の信号を発生し、この発生した信号を変調器１０２が変調し、送信素子１０３が変調した信号を空間へ送信する。続いて、送信した信号はターゲットにて反射する。受信素子１０４はターゲットから反射された変調信号を空間から受信し、復調器１０５へ出力する。復調器１０５は、受信変調波を復調し復調信号をアナログ信号圧縮部１０６へ出力する。
【０００７】
ここまでで、復調信号は、例えば標本化定理（サンプリング定理）を満たすサンプリングレートでは、８サンプリング相当の時間間隔の信号で、送信信号の時間間隔は３サンプリング相当とし、復調信号、ターゲット応答、及び送信信号を、それぞれｒｉ  (i=1, …,8) 、ｘｉ  、ｓｋ  (k=1, …3)、と表すとすると、雑音がない理想状態では、復調信号は送信信号とターゲット応答の畳込み処理となるので、下記の式１で表すことができる。
【０００８】
【数１】
2014196957.tif 000003
表記を簡略化するため、この式１はベクトル・行列表現により下式とする。
ここで、ｒは復調信号ベクトル、ｓは送信信号に基づく行列、ｘはターゲット応答ベクトルである。
【数２】
2014196957.tif 000004
【０００９】
アナログ信号圧縮部１０６では、図８に示すように、重み付け器６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ）により復調信号を１サンプリング間隔毎（例，４つ）に任意に重み付けし、積分器６２（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ）により重み付けされた信号を時間領域で足し込み、１サンプリング間隔の信号に圧縮する。
【００１０】
この圧縮操作を同じ復調信号に対して異なる重み付けで圧縮信号のサンプリング数分だけ並列処理する。例えば、図８のように、圧縮信号を４サンプリング間隔とするために４つの並列処理をしたとする。
【００１１】
次に、スイッチ６３では、並列処理された入力信号から１つの出力信号を選択する。例えば、図８では４つの入力信号から１つの出力信号を選択する。このとき、スイッチ６３の切替タイミングとＡ／Ｄ変換器７のＡ／Ｄ変換のサンプリングのタイミングは、クロック６４で同期を取りながら、前述の標本化定理を満たすサンプリングレートよりも低速で選択する入力信号を切り替える。
【００１２】
例えば、図８では８サンプリング相当の信号が４サンプリング相当となるので、標本化定理を満たすサンプリングレートの1/2(=4/8) だけ低速に信号を切替える。次に、圧縮信号はＡ／Ｄ変換器１０７へと出力される。このときのサンプリングレートは、スイッチ６３の切替レートと同じである。
【００１３】
今回の例では、Ａ／Ｄ変換器１０７のサンプリングレートを1/2 だけ低速化できる。Ａ／Ｄ変換器１０７は圧縮信号をディジタル信号に変換し、線形計画信号復元部１１２へ出力する。
今回の例に基づき、アナログ信号圧縮部１０６の入力の復調信号が、重み付けし足し込む処理を経て、圧縮信号として出力される過程を数式で表すと下記となる。尚、圧縮信号及び重み付け器６１の重み付け係数を、それぞれｙｌ  (l=1, …,4) 、ｗｌ，ｉ  （l=1,…,4、 i=1, …,8）とする。
【００１４】
【数３】
2014196957.tif 000005
この式３も、簡略化のためベクトル表記により下式とする。ここで、ｙは圧縮信号ベクトル、Ｗは重み付け係数の行列である。尚、カッコ内は、式２を代入して得られる。
【００１５】
【数４】
2014196957.tif 000006
ここで、既知情報である重み付け係数の行列Ｗと送信信号に基づく行列Ｓとの積を、観測行列Ａとしてまとめる。この例において、行列Ａは４行８列の行列となる。
【００１６】
上記図５にあって、線形計画信号復元部１１２では、式４に基づき、既知の情報である観測行列Ａ（アナログ信号圧縮部１０６での重み付け係数の行列Ｗと信号発生器１０１から既知情報として与えられる送信信号に基づく行列Ｓとの積）及び入力された圧縮信号ベクトルｙを用いて、未知数のターゲット応答ベクトルｘを推定する。
【００１７】
このとき、式４は、連立一次方程式とみなすことができ、この例では、４個の一次方程式に８個の未知数があるため、一般には解けない。しかし、復元したい信号の情報量がある領域で十分小さいという信号の疎性が成立しているとき、式４から正しい結果が得られる。
【００１８】
例えば、非特許文献１“Compressive Radar Imaging ”では、センサ装置において、目標数が観測範囲内（時間領域）において十分少ない（つまり、ターゲット応答ベクトルの非ゼロ成分が少ない）という仮定をおいており、ここでの例でも、同様の仮定が成立しているとし、例えば、真値のターゲット応答の非ゼロ成分がｘ１  とｘ４  の２つだけの場合下式となる。
【００１９】
【数５】
2014196957.tif 000007
ここで、ａｉ  (i=1, …, 8)は、観測行列Ａを構成する列ベクトル（この例では４次元
の列ベクトル）である。上式は４個の一次方程式に２個の未知数とみなせるため、解くことができる。
【００２０】
しかし、実際にはターゲット応答の非ゼロ成分がどこかは分からないため、単純に連立方程式を解くためには、非ゼロ成分の探索が必要となり、行列のサイズが大きくなると計算負荷が急激に増大してしまう。そのため、圧縮センシングでは、式４の連立一次方程式を、前述した非特許文献１の“Compressive Radar Imaging ”に記載のｌ１ノルム最小化問題に帰着させて、線形計画法に基づいて解くことにより、ターゲット応答信号を算出することができる。
尚、ｌ１ノルム最小化問題は下記の式で表され、この式を内点法やシンプレックス法（非特許文献３参照）で解く。
【００２１】
【数１２】
2014196957.tif 000008
ここで、||・||１  はベクトルの各成分の絶対値の和で、σは雑音等を考慮した制御パラメータである。
【００２２】
上記関連技術とは別に、当該関連技術の分野では、下記の特許文献１，２が知られている。
この内、特許文献１はレーダ装置に関する発明であり、又、特許文献２は電波到来方向推定装置に関する発明であり、両者は何れも受信信号の方位の推定を意図したものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開2010-032314 号公報
【特許文献２】特開2000-121716 号公報
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】筆者 R.Baraniuk ：刊行物の題名「Compressive Radar Imaging 」頁 128−133 、ＩＥＥＥ Radar Conference ：発行年月日 2007 年４月
【非特許文献２】筆者 E.J , Candes, M.B, Wakin 、刊行物の題名「An introduction to compressive Sampling 」頁21−30、ＩＥＥＥ Signal Processing Magazine ：発行年月日 2008 年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
図７乃至図８に開示した構成の圧縮センシング技術を利用したセンサ装置には、下記２つの課題がある。
課題１．復調器１０５での信号対雑音電力比（ＳＮＲと呼ぶ）が低い場合、線形計画信号復元部１１２での信号復元処理で、ターゲット応答の推定精度が悪い。
課題２．線形計画信号復元部１２の処理負荷が高い（信号処理に時間がかかる）という不都合がある。
【００２６】
この場合、１つめの課題は、圧縮センシングの信号復元処理では、圧縮センシング処理を含まない従来型のセンサ装置で信号処理利得を得るために実施していたパルス圧縮処理を実施しないことに起因する。
一般に、レーダ等のセンサ装置では、復調器１０５でのＳＮＲ（ＳＮ比）は０〔ｄB 〕以下で、パルス圧縮処理により信号処理利得を得てＳＮＲ（ＳＮ比）を向上させる。
【００２７】
一方、圧縮センシング技術を用いた場合、上述したセンサ装置にかかる効果が得られる代わりに、式４の連立一次方程式を解くだけで、パルス圧縮のような信号処理利得を得るための処理をしないことから、ＳＮＲ（ＳＮ比）は低いままで、雑音成分も目標成分とみなされ、目標数が観測範囲内に比べ十分小さいという仮定が成立しなくなり、ターゲット応答の推定精度が悪い、という不都合がある。
【００２８】
二つめの課題は、信号復元処理の処理アルゴリズムに起因する。
即ち、従来の圧縮センシングは、ｌ１ノルム最小化問題を解くために線形計画法が用いられ、内点法やシンプレックス法などの繰返し処理を伴う負荷の高いアルゴリズムが使用されることに起因する。この内、内点法，シンプレックス法については、下記の論文にその内容が開示されている。
筆者 N．Karmarkar ：刊行物の題名「A new polynomial-time algorithm for linear programming」頁373 −395 、combinatorica ４（発行年月日 1984 年８月）。
【００２９】
又、上記した特許文献１，２は、何れもレーダ装置に関する発明で、何れも電波到来方向の推定を意図したものとなっている。このため、これらの各特許文献１，２には、ＳＮＲが低い状況下における受信信号からターゲット応答を推定するという課題に対しては、何らの解決策は見当たらない。
【００３０】
［発明の目的］
本発明は、上述した関連技術の有する不都合を改善することで、復調信号のＳ／Ｎ比が低い状況下においても信号復元でのターゲット応答（応答時間）を確実に推定し得ると共に信号復元の処理負荷の軽減を図ったセンサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記目的を達成するため、本発明にかかるセンサ装置は、任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をし目標物であるターゲットの応答を推定するターゲット応答推定部とを有し、
前記ターゲット応答推定部が、前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮部と、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲットの応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部とを備えている、という構成を採っている。
【００３２】
上記目的を達成するため、本発明にかかるターゲット応答推定方法は、生成される送信用信号をセンサ装置の変調送信部が変調し外部に向けて送信し、この送信した前記送信信号の反射波をセンサ装置の信号受信復調部が捕捉し受信して復調し、この復調された受信信号をセンサ装置のターゲット応答推定部が所定の信号処理をし目標物であるターゲットからの応答を推定する構成とし、
前記ターゲット応答を推定する工程にあっては、前記復調された受信信号を、前記ターゲット応答推定部の受信信号圧縮部が圧縮処理し、
この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部のＭＵＳＩＣ法信号復元部がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するようにする、という構成を採っている。
【００３３】
上記目的を達成するため、本発明にかかるセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムは、任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をして目標物であるターゲットの応答を推定するターゲット応答推定部とを備えて成るセンサ装置にあって、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮処理機能、及びこの圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲットからの応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能、を設け、
これらの各処理機能を前記ターゲット応答推定部が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、上記のように構成したので、これによると、ＭＵＳＩＣスペクトラムの導出過程でパルス圧縮による信号処理利得が得られるようにしたので、線型計画法に基づく構成よりも、雑音耐性が大幅に高くなるという利点があり、同時に、信号復元処理では、処理負荷の高い線形計画法に基づく処理を排除した構成としたので、処理負荷が大幅に低減され、これにより、ターゲット応答信号の推定を迅速に成し得という優れたセンサ装置、ターゲット応答推定方法、及びセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかるセンサ装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に開示したセンサ装置が装備しているMUSIC 信号復元部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかるセンサ装置の全体動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明にかかるセンサ装置の要部を成すターゲット応答推定部の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明にかかるセンサ装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図６】本発明にかかるセンサ装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【図７】関連技術におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。
【図８】図７に開示したセンサ装置が装備している線型計画信号復元部の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の第１実施形態を図１乃至図２を参照して説明する。
ここで、前述した図７に開示した関連技術と同一の構成部材については、同一の符号を用いるものとする。
【００３７】
［構成の説明］
図１において、本発明にかかるセンサ装置１は、任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器１０１と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部１Ａと、前記送信信号の反射波若しくはこれと同等に到来波が入力された場合にこれを捕捉して受信し復調する信号受信復調部１Ｂと、この復調された受信信号ｒを所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をし目標物であるターゲットの応答を推定するターゲット応答推定部４とを備えている。
【００３８】
ここで、変調送信部１Ａは、外部空間に向けて所定の電波（送信用信号）を送信する送信素子（アンテナ）１０３と、信号発生器１０１で生成される送信用信号を変調して送信素子（アンテナ）１０３へ送り込む変調器１０３とにより構成されている。
又、信号受信復調部１Ｂは、外部空間を介して到来する前記到来波を受信する受信素子（アンテナ）１０４と、この受信した到来波（受信信号）を復調する復調部１０５とにより構成されている。
【００３９】
更に、ターゲット応答推定部４は、復調部１０５から送りだされる受信信号ｒを圧縮処理する受信信号圧縮部４Ａと、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲットの応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部４とを含んで構成されている。
【００４０】
ここで、受信信号圧縮部４Ａは、本第１実施形態では、前記信号受信復調部１Ａで受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮部１０６と、このアナログ信号圧縮部１０６から出力される圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０７とにより構成されている。
【００４１】
この内、アナログ信号圧縮部１０６は、前述した関連技術における図６に開示した構成内容のものがそのまま使用されている。また、上記信号発生器１０１、変調器１０２、送信素子１０３、受信素子１０４、および復調器１０５も、前述した関連技術における図６に開示した構成内容のものが、そのまま使用されている。
【００４２】
このため、本第１実施形態によると、ＭＵＳＩＣスペクトラムの導出過程でパルス圧縮による信号処理利得が得られるようにしたので、線型計画法に基づく構成よりも、雑音耐性が大幅に高くなるという利点があり、同時に、信号復元処理では、処理負荷の高い線形計画法に基づく処理を排除した構成としたので、処理負荷が大幅に低減され、これによりターゲット応答信号の推定を迅速に成し得るという効果を奏するセンサ装置が得られる。
【００４３】
図２に、本第１実施形態の要部を成すＭＵＳＩＣ信号復元部８の具体的な構成内容を示す。
この図２において、ＭＵＳＩＣ信号復元部８は、アラログ信号圧縮部１０６及びＡ／Ｄ変換器１０７を順次介して入力される受信処理された圧縮信号ｙから相関行列Ｒを算出し出力する相関行列算出処理部８１と、入力される相関行列Ｒの固有値，固有ベクトル（Ｕ，λ）を算出し出力する固有値展開算出処理部８２と、予め設定しておいた閾値より小さい固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ  として出力する雑音固有ベクトル判定処理部８３とを備えている。
【００４４】
更に、このＭＵＳＩＣ信号復元部８は、入力される雑音固有ベクトル，送信信号，圧縮信号，及び圧縮信号作成のための重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部８４と、入力されるＭＵＳＩＣスペクトラムから任意の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答を推定するターゲット応答推定処理部８５とを備えている。
【００４５】
ここで、ＭＵＳＩＣ法について、その要点を説明し、本実施形態における適用の内容を説明する。
まず、このＭＵＳＩＣ法の技術は、アンテナ素子で受信される測定信号からアンテナアレーに到達した多重の波面のパラメータを決定する実験的且つ理論的な技術である。そして、任意の雑音／干渉環境における任意の位置任意の方向特性（利得，位相，極性）にてアンテナ測定を行い、信号数，電波の到来方向，波形強度及び相関関数，極性，雑音／干渉の強度のについて偏りにない推定を行うことをその内容とする。
かかる内容については、下記の論文にその内容が開示されている。
【００４６】
ＭＵＳＩＣ法の論文／筆者 R.O.Schmidt：刊行物の題名「Multiple emitter location
and signal parameter estimation 」頁 276−280 、ＩＥＥＥ Transactions on Antennas and Propagation ：発行年月日 1986 年３月。
【００４７】
即ち、本第１実施形態では、ＭＵＳＩＣ信号復元部８の処理を、図７に開示した従来の線形計画法に基づく処理から、ＭＵＳＩＣ法に基づく処理へと構成を変更した点に特徴を有する。
この場合、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法は、上記したように、複数のアンテナ素子から得られる受信信号に基づき算出される相関行列を固有値展開して得られる固有値、固有ベクトルからＭＵＳＩＣスペクトラムを導出し、到来方向を推定する手法である。
【００４８】
これに対して、本第１実施形態におけるセンサ装置では、ＭＵＳＩＣ法を圧縮センシング技術に応用し、圧縮信号から算出される相関行列を固有値展開して得られる固有値，固有ベクトルからＭＵＳＩＣスペクトラムを導出し、ターゲット応答信号（ターゲットからの応答時間）を推定するように構成した点に特徴を有する。
【００４９】
即ち、圧縮信号からＭＵＳＩＣスペクトラムの導出過程で、パルス圧縮による信号処理利得を得る処理となっているため、ＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比）が向上し、雑音耐性が向上する。また、復元処理から線形計画法に基づく処理を排除した構成とするため処理負荷が低減されるという特徴を有する。
【００５０】
［具体的な構成内容］
次に、上記第１実施形態の構成内容を具体的に説明する。
ここで、上述した信号発生器１０１、変調器１０２、送信素子１０３、受信素子１０４、復調器１０５、アナログ信号圧縮部１０６、及びＡ／Ｄ変換器１０７までの、ディジタルの圧縮信号ベクトルｙを得るまでの処理は、前述した関連技術における動作処理と同一に構成され同一に機能するようになっている。
【００５１】
この場合、前述した関連技術にて開示した「式５」にあって、圧縮信号ベクトルｙには、観測行列Ａ全ての成分が含まれるわけではなく、ターゲット応答の非ゼロ成分に対応した列ベクトルａｉ  成分だけが含まれる。
例えば、ターゲット応答で非ゼロ成分がｘ１  とｘ４  であったとした場合、下式のようにａ１  とａ４  の成分が圧縮信号に含まれる（実際の処理では、ターゲット応答の非ゼロ成分がどこかは分からないが、動作を理解するため、ひとまず記述した）。
【００５２】
【数５】
2014196957.tif 000009
【００５３】
一方、上記ＭＵＳＩＣ信号復元部８は、上述したように図３の如く構成され、各構成回路部分は、以下のように機能する。
まず、前述した相関行列算出処理部８１は、Ａ／Ｄ変換器１０７から出力される圧縮信号ベクトルｙが入力し、これに基づいて下式の相関行列Ｒを算出し出力する。
【００５４】
【数６】
2014196957.tif 000010
ここで、式６にあって、上付きのＨは複素共役転置を表す。カッコ内は式５を代入して得られる。
【００５５】
次に、固有値展開算出処理部８２では、相関行列算出処理部８１から相関行列Ｒが入力されるので、それを固有値展開することで固有値λｌ  、固有ベクトルｕｌ  を得る。
今回の例に基づくと、相関行列Ｒと固有値λｌ  （l=1,…, ４λ１  > λ２  > λ３  > λ４  ）、固有ベクトルｕｌ  (l=1, …,4) は下記に示す式７の関係がある。
【００５６】
【数７】
2014196957.tif 000011
一般的に、相関行列はエルミート行列となるため、得られた固有ベクトルｕｌ  は各々が直交し（内積が０）、固有値λｌ  は実数をとる。
【００５７】
次に、雑音固有ベクトル判定処理部８３では、予め設定しておいた閾値より小さい固有値に対応する固有ベクトルＵを、雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ  として出力する。
【００５８】
今回の例に基づくと、ターゲット応答の非ゼロ成分は２つとしたので、λ１  とλ２  が閾値を超えるようにうまく閾値が設定されていたとする。
このとき、閾値以上の固有値λ１  とλ２  に対応する固有ベクトルを、信号固有ベクトルＵｓｉｇｎａｌとし、閾値より小さい固有値λ３  とλ４  に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ  とすると、下式８として表すことができる。
【００５９】
【数８】
2014196957.tif 000012
ここで、雑音がない理想状態では、信号固有ベクトルＵ１  , Ｕ２  が張る空間とターゲット応答の非ゼロ成分に対応する観測行列Ａの列ベクトルａ１  , ａ４  が張る空間は、同一となる。
【００６０】
また、前述したように、固有ベクトルは各々直交するので、信号固有ベクトルが張る空間（信号部分空間）と雑音固有ベクトルが張る空間（雑音部分空間）とは直交する。
以上から、ターゲット応答の非ゼロ成分に対応する観測行列Ａの列ベクトルａ１  , ａ４  と雑音固有ベクトルは直交関係にあるといえる。
【００６１】
次に、ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部８４では、入力される既知情報の送信信号の行列Ｓと重み付け係数の行列Ｗとから観測行列Ａを算出し、前述の雑音部分空間とターゲット応答の非ゼロ成分に対応する観測行列Ａの列ベクトルとが、直交関係にあることを利用した下式のＭＵＳＩＣスペクトラムｆi （i=1,・,8）を算出する。
【００６２】
【数９】
2014196957.tif 000013
【００６３】
ここで、ＭＵＳＩＣスペクトラムは、雑音固有ベクトルと観測行列Ａの列ベクトルとの直交性が強いときに分母が０に近い値をとるので、大きな値を取ることが分かる。
【００６４】
次に、ターゲット応答推定処理部８５では、入力されるＭＵＳＩＣスペクトラムと予め設定しておいた任意の閾値とを比較し、閾値より高いｆi があれば、ｘｉ  にターゲットの応答があると推定する。
これにより、ターゲットからの応答を推定し特定することができる。
【００６５】
〔本第１実施形態の動作〕
次に、上記第１実施形態におけるセンサ装置の動作（ターゲット応答の推定動作）の基本形な内容を、図３乃至図４を参照して説明する。
【００６６】
まず、信号発生器１０１で生成される送信用信号をセンサ装置１の変調送信部１Ａが変調し外部に向けて送信する（図３：ステップＳ１０１／変調送信工程）。これに続いて、この送信した送信信号の反射波をセンサ装置１の信号受信復調部１Ｂが捕捉し受信して復調する（図３：ステップＳ１０２／信号受信復調工程）。次に、この復調された受信信号ｒをセンサ装置１のターゲット応答推定部４が所定の信号処理をし目標物であるターゲットからの応答時間を推定する（図３：ステップＳ１０３／ターゲット応答推定工程）。
【００６７】
ここで、上記ターゲット応答時間を推定する工程にあっては、まず、復調された受信信号を、前記ターゲット応答推定部４の受信信号圧縮部４Ａが圧縮処理し（図３：ステップＳ１０３Ａ／受信信号圧縮処理工程）、続いて、この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部４のＭＵＳＩＣ法信号復元部８がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定する（図３：ステップＳ１０３Ｂ／ＭＵＳＩＣ法信号復元工程（応答特定処理工程））。
【００６８】
このため、ＭＵＳＩＣスペクトラムの導出過程で、パルス圧縮による信号処理利得が得られるようにしたので、前述した関連技術における線型計画法に基づく構成よりも、雑音耐性が大幅に高くなるという利点がある。
【００６９】
又、上記信号復元処理において、上述したように処理負荷の高い線形計画法に基づく処理を排除した構成であるので、前述した関連技術よりも処理負荷が大幅に低減され、これにより、ターゲット応答信号の推定を迅速に成し得という利点を得られる。
【００７０】
次に、前述したターゲット応答時間を推定する工程（図３：ステップＳ１０３Ｂ／ＭＵＳＩＣ法信号復元工程（応答特定処理工程））の実行手順を、図４に基づいて具体的に説明する。
まず、Ａ／Ｄ変換器１０７から送り込まれる圧縮信号ｙに基づいて、相関行列算出処理部８１が相関行列を算出し（図４：ステップＳ２０１，Ｓ２０２／相関行列算出処理工程）、続いて、この算出された相関行列に基づいて、固有値展開算出処理部８２が固有値及び固有ベクトルを算出する（図４：ステップＳ２０３／固有値展開算出処理工程）。
【００７１】
次に、予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトル判定処理部８３が雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ  として判定する（図４：ステップＳ２０４／雑音固有ベクトル判定処理工程）。その後、ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部８４に入力される雑音固有ベクトルＵｎｏｉｓｅ  ，送信信号Ｓ，受信信号にかかる圧縮信号及び当該圧縮信号生成用重み付け係数Ｗに基づいて、当該ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部８４がＭＵＳＩＣスペクトラムｆを算出する（図４：ステップＳ２０５／ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理工程）。
【００７２】
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムｆから、ターゲット応答推定処理部８５が予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答を推定する（図４：ステップＳ２０６／ターゲット応答推定処理工程）。
【００７３】
一方、前述したターゲット応答時間を推定する工程（ＭＵＳＩＣ法信号復元工程）に先立って実行される受信信号を圧縮処理する工程（受信信号圧縮処理工程）では、
まず、前記信号受信復調部１Ｂが捕捉し受信した受信信号を、アナログ信号圧縮部１０６が複数のアナログ信号に分配し且つ並列に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力する（アナログ信号圧縮工程）。
続いて、このアナログ信号圧縮部１０６から出力される圧縮信号を、Ａ／Ｄ変換器１０７がデジタル信号に変換する構成とした。
【００７４】
これにより、前述したＭＵＳＩＣ法信号復元部８は、ＭＵＳＩＣ法に基づいた信号復元とターゲット応答時間の推定とを、より迅速に実行することが可能となっている。
【００７５】
ここで、上述した第１実施形態の要部を成すターゲット応答推定部４が所定の信号処理をし目標物であるターゲットからの応答時間を推定する工程（ターゲット応答推定工程）における各構成部材の動作内容にあっては、それらをプログラム化し前記ターゲット応答推定部４が予め装備したコンピュータに実現させるように構成してもよい。
この場合、当該プログラムについては、非一時的な記録媒体、例えばＤＶＤ、ＣＤ、フラッシュメモリ、などに記録されてもよい。この場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータに読み出され実行される。
【００７６】
（本第１実施形態の効果）
ＭＵＳＩＣ信号復元部８において、式９の分母の演算処理は、観測行列の列ベクトルと雑音固有ベクトルの相関処理で、雑音固有ベクトルと直交性が高い（無相関である）列ベクトルが選択された場合、分母の値は０に近づき、f i は高いピーク値を得る。ここで、一般に雑音固有ベクトルと信号固有ベクトルには下式の関係がある。
【００７７】
【数１０】
2014196957.tif 000014
ここで、Ｉは単位行列を意味する。
式１０を式９に代入すると、分母の演算処理は観測行列の列ベクトルと信号固有ベクトルの相関処理で、信号固有ベクトルと相関が高い列ベクトルが選択された場合、分母の値が０に近づき、f i は高いピーク値を得ることになる。
【００７８】
ここで、観測行列の列ベクトルは、式３から送信信号ベクトルが重み付け係数の行列に写像したベクトルであり、信号固有ベクトルは、式４，式６，式７，式８から、受信信号ベクトルが重み付け係数の行列に写像したベクトルが張る空間なので、重み付け係数の行列への写像空間上で送信信号と受信信号との相関処理、つまりパルス圧縮相当の処理が行われる。
【００７９】
そのため、信号部分空間と同一空間のベクトルａｉ  が式９で選択された時、パルス圧縮による信号処理利得が得られ、ベクトルａｉ  と信号固有ベクトルとは高い相関を持ち、これがため、f i は高いピーク値を得ることになり、雑音耐性が向上する。同時に、ＭＵＳＩＣ信号復元部８において、従来例で採用していた線形計画法に基づく繰返し処理を排除したので、処理が高速化する。
【００８０】
このように、本第１実施形態によると、信号復元処理を従来の線型計画法に基づく処理からＭＵＳＩＣ法に基づく処理へと構成変更する共に、ＭＵＳＩＣペクトラムの導出過程で、パルス圧縮による信号処理利得が得られるようにしたので、線型計画法に基づく構成よりも、雑音耐性が大幅に高くなるという利点がある。
【００８１】
又、上記信号復元処理において、上述したように処理負荷の高い線形計画法に基づく処理を排除した構成としたので、従来構成よりも処理負荷が低減され、これにより、ターゲット応答信号の推定を迅速に成し得という利点を得ることができる。
【００８２】
（構成要素の内容の拡張）
本第１の実施形態の構成要素の数量は下記のように拡張可能である。
拡張１：受信信号の時間幅は８サンプリング相当の時間間隔としているがＮサンプリング（Ｎは任意の正の整数）に拡張可能である。
拡張２：送信信号の時間幅は３サンプリング相当の時間間隔としているがＫサンプリング（Ｋは任の正の整数でＮ＞Ｋの関係）に拡張可能である。
拡張３：図２のアナログ信号圧縮部３の構成では、重み付けパターンが４つしかないが、Ｍパターン（Ｍは任意の正の整数でＮ＞Ｍの関係）に拡張可能である。
【００８３】
（構成要素の内容の置換）
また、上記第１の実施形態では、下記のように置換してもよい。
置換１：図３に開示した雑音固有ベクトル判定処理部８３においては、固有値の大きさから雑音固有ベクトルを判定しているが、目標数がｑ個（ｑは任意の正の整数）と推定できる別の手法、例えば、下記論文に開示されたＡＩＣ（Akaike Information Crite  rion）法、或いは、ＭＤＬ（Minimum Description Length）法を利用し、固有値が大きい順からｑ＋１個からＮ個に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして出力する構成とすることもできる。
【００８４】
ＡＩＣ（Akaike Information Crite  rion）法の論文／筆者 H.Akaike ：刊行物の題名「A new look at the statistical model identification」頁 716−723 、ＩＥＥＥ Transaction on Automatic Control ：発行年月日 1974 年１２月
ＭＤＬ（Minimum Description Length）法の論文／筆者 M.Wax,  T.Kailath：刊行物の題名「Detection of signals by information theoretic criteria」頁 387-392、ＩＥＥＥ Radar Conference ：発行年月日 1985 年４月
【００８５】
置換２：図３に開示したＭＵＳＩＣスペクトラム算出部８３において、式９のＵｎｏｉｓｅ  を、式１０によりＵｓｉｇｎａｌに置き換えた処理としてもよい。
これにより、Ｕｎｏｉｓｅ  よりもＵｓｉｇｎａｌのほうが構成する固有ベクトルが少ない場合、演算処理時間を更に短縮することができる。
【００８６】
置換３：ターゲット応答ｘを推定するのではなく、受信信号ｒを推定するようなセンサ装置では、信号発生器１からＭＵＳＩＣ信号復元部８へ送信信号の情報を渡す必要がなくなる。このとき、送信信号に基づく行列Ｓを単位行列とすることで、動作を表すことができる。
【００８７】
（構成要素の変形例）
更に、本第１の実施形態にあっては、図１に開示した送信素子３と受信素子４とを一体的に装備してもよい。尚、この場合、具体的な動作に際しては送信と受信を切り替えるアクセレータを装備することが前提である。
【００８８】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明にかかるセンサ装置の第２の実施形態を、図５を参照して説明する。
ここで、前述した第１実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
【００８９】
図５において、本第２の実施形態におけるセンサ装置２は、空間を介して到来する信号を捕捉する受信素子（受信アンテナ）１０４と、受信した変調波を復調する復調器１０５と、復調したアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタ９と、圧縮信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０７と、ディジタルの圧縮信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づき信号復元を行うＭＵＳＩＣ信号復元部８とを含んで構成されている。
【００９０】
即ち、前述した第１実施形態における前記受信信号圧縮部４Ａを、本第２実施形態では、前記信号受信復調部１Ａを介して受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタ９と、このローパスフィルタ９を通過した受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０７とにより構成した点に特徴を有する。
【００９１】
このため、前述した第１実施形態における受信信号を圧縮処理する工程は、本第２実施形態では、前記信号受信復調部１Ａを介して受信した受信信号から、ローパスフィルタ９が高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減し、その後、このローパスフィルタ９を通過した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器１０７がデジタル信号に変換する手順を採っている。
【００９２】
また、このセンサ装置２は、前述した第１実施形態の場合と同様に、任意の信号を発生させる信号発生器１０１と、発生した信号を変調する変調器１０２と、変調信号を送信する送信素子１０３とを備えている（図５参照）。
【００９３】
このように、本第２実施形態で、前述した第１実施形態との違いは、上述したように図１の第１実施形態で装備していたアナログ信号信号圧縮部１０６に代えてローパスフィルタ９を装備した点にある。
送信信号がチャープ信号やＰＮ信号等の時間領域で無相関となる信号を用いた場合、復調信号に重み付けし累積和をとる処理は不要とすることが可能となる。これにより、アナログ回路の規模を小さくすることができる。
【００９４】
このとき、重み付け係数の行列Ｗは、今までの例に沿えば、下式のようにリサンプリングを表す式となる。
【数１１】
2014196957.tif 000015
その他の構成およびその動作は前述した第１実施形態と同一となっている。
【００９５】
このようにしても、前述した第１実施形態の場合とほぼ同等に機能するセンサ装置を得ることができる。
【００９６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明にかかるセンサ装置の第３の実施形態を、図６を参照して説明する。
ここで、前述した第１実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
【００９７】
図６において、本第２の実施形態におけるセンサ装置３は、空間を介して到来する信号を捕捉する受信素子（受信アンテナ）１０４と、受信した変調波を復調する復調器１０５と、復調信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０と、ディジタル信号に重み付けしその累積和を算出し圧縮信号として出力するディジタル信号圧縮部１１と、このディジタル信号圧縮部１１から出力されるディジタル圧縮信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づき信号復元を行うＭＵＳＩＣ信号復元部８とを含んで構成されている。
【００９８】
即ち、前述した第１実施形態における受信信号圧縮部４Ａを、本第３実施形態では、前記信号受信復調部１Ａを介して得られる受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１０と、このＡ／Ｄ変換されてなるデジタル受信信号に重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮部１１とにより構成した点に特徴を有する。
【００９９】
このため、前述した第１実施形態における受信信号を圧縮処理する工程は、本第３実施形態では、前記信号受信復調部１Ａを介して受信した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器１０がＡ／Ｄ変換し、この変換されてなるデジタル受信信号に、デジタル信号圧縮部１１が重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力する、という手順を採っている。
【０１００】
更に、このセンサ装置３は、前述した第１実施形態の場合と同様に、任意の信号を発生させる信号発生器１０１と、発生した信号を変調する変調器１０２と、変調信号を送信する送信素子１０３とを備えている（図４参照）。
【０１０１】
換言すると、前述した第１実施形態との違いは、第１実施形態で装備していた信号圧縮部の構成をアナログ段に代えて、ディジタル段を装備した点である。
【０１０２】
本第３実施形態は、上述したように、第１実施形態で復調器１０５から出力される受信信号の流れに沿って装備していたアナログ信号圧縮部１０６とＡ／Ｄ変換器１０７の組合せを、Ａ／Ｄ変換器１０とディジタル信号圧縮部１１との組合せに代えた点にある。
【０１０３】
これにより、Ａ／Ｄ変換器１０はサンプリングレートを低速にできなくなるが、重み付けし累積和をとり、帯域を狭くするためのアナログ回路が不要となり、アナログ回路の規模を小さくできる。尚、この場合、新設した上記ディジタル信号圧縮部１１の処理は、式３に示す演算処理である。
その他の構成およびその動作は前述した第１実施形態と同一となっている。
【０１０４】
このようにしても、前述した第１実施形態の場合とほぼ同等に機能するセンサ装置を得ることができる。
【０１０５】
〔付記〕
上記各実施形態の新規な技術的内容をまとめると、以下のようになる。尚、この内容は、本発明の範囲をこれに限定するものでない。
【０１０６】
〔付記１〕
任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をし目標物であるターゲット応答を推定するターゲット応答推定部とを有し、
前記ターゲット応答推定部を、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮部と、この圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元部とを含む構成としたことを特徴としたセンサ装置。
【０１０７】
〔付記２〕（ＭＵＳＩＣ法信号復元部／図２）
付記１に記載のセンサ装置において、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元部を、
入力される圧縮信号から相関行列を算出する相関行列算出処理部と、算出された相関行列の固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理部と、予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理部と、入力される雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部と、この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定処理するターゲット応答推定処理部とを含んで構成したことを特徴とするセンサ装置。
【０１０８】
〔付記３〕（アナログ信号圧縮部／第１実施形態：図１）
付記１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部で受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮部と、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
【０１０９】
〔付記４〕（ローパスフィルタ／第２実施形態：図３）
付記１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタと、このローパスフィルタを通過した受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
【０１１０】
〔付記５〕（デジタル信号圧縮部／第３実施形態：図４）
付記１に記載のセンサ装置において、
前記受信信号圧縮部を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換されてなるデジタル受信信号に重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮部とを含む構成としたことを特徴とするセンサ装置。
【０１１１】
〔付記６〕（方法の発明）
生成される送信用信号をセンサ装置の変調送信部が変調し外部に向けて送信し（変調送信工程）、この送信した前記送信信号の反射波をセンサ装置の信号受信復調部が捕捉し受信して復調し（信号受信復調工程）、この復調された受信信号をセンサ装置のターゲット応答推定部が所定の信号処理をして目標物であるターゲットからの応答を推定する（ターゲット応答推定工程）ようにし、
前記ターゲット応答時間を推定する工程にあっては、
前記復調された受信信号を、前記ターゲット応答推定部の受信信号圧縮部が圧縮処理し（受信信号圧縮処理工程）、
この圧縮処理された受信信号に対して、前記ターゲット応答推定部のＭＵＳＩＣ法信号復元部がＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定処理するようにしたこと（ＭＵＳＩＣ法信号復元工程／応答特定処理工程）を特徴とするターゲット応答推定方法。
【０１１２】
〔付記７〕（付記２対応／ＭＵＳＩＣ法信号復元部：図２）
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記ターゲット応答を推定する工程（ＭＵＳＩＣ法信号復元工程／応答推定処理工程）を、
前記Ａ／Ｄ変換器から送り込まれる圧縮信号に基づいて、相関行列算出処理部が相関行列を算出し（相関行列算出処理工程）、
算出された相関行列に基づいて、固有値展開算出処理部が固有値及び固有ベクトルを算出し（固有値展開算出処理工程）、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを、雑音固有ベクトル判定処理部が雑音固有ベクトルとして判定し（雑音固有ベクトル判定処理工程）、
入力される雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数に基づいて、ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理部がＭＵＳＩＣスペクトラムを算出し（ＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理工程）、
この算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから、ターゲット応答推定処理部が予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲット応答時間を推定する（ターゲット応答推定処理工程）構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
【０１１３】
〔付記８〕（付記３対応／アナログ信号圧縮処理工程：図１）
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号を、アナログ信号圧縮部が複数のアナログ信号に分配し且つ並列に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力し（アナログ信号圧縮工程）、
次に、このアナログ信号圧縮部から出力される圧縮信号を、Ａ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
【０１１４】
〔付記９〕（付記３対応／ローパスフィルタ：図３／第２実施形態）
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号から、ローパスフィルタが高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減し、
次に、このローパスフィルタを通過した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
【０１１５】
〔付記１０〕（付記５対応／受信信号デジタル処理工程：図４／第３実施形態）
付記６に記載のターゲット応答推定方法において、
前記受信信号を圧縮処理する工程を、
前記信号受信復調部を介して受信した受信信号を、Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換し、
次に、この変換されてなるデジタル受信信号に、デジタル信号圧縮部が重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力する構成としたことを特徴とするターゲット応答推定方法。
【０１１６】
〔付記１１〕（プログラム発明）
任意の送信用信号を生成し出力する信号発生器と、この送信用信号を変調し送信信号を生成して外部に向けて送信する変調送信部と、前記送信信号の反射波を捕捉し受信し復調する信号受信復調部と、この復調された受信信号を所定の圧縮センシング技術を用いて信号処理をして目標物であるターゲットからの応答を推定するターゲット応答推定部とを備えて成るセンサ装置にあって、
前記受信信号を圧縮処理する受信信号圧縮処理機能、
及びこの圧縮処理された受信信号に対してＭＵＳＩＣ法に基づいて信号復元を行いターゲット応答時間を推定するＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能、
を設け、これらの各処理機能を前記ターゲット応答推定部が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
【０１１７】
〔付記１２〕（ＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能／図２）
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記ＭＵＳＩＣ法信号復元処理機能を、
前記受信信号圧縮処理機能で圧縮処理された圧縮信号から相関行列を算出する相関行列算出処理機能、
この算出された相関行列についてその固有値及び固有ベクトルを算出する固有値展開算出処理機能、
予め設定した閾値と比較し当該閾値より小さい前記固有値に対応する固有ベクトルを雑音固有ベクトルとして判定する雑音固有ベクトル判定処理機能、
入力される前記雑音固有ベクトル，送信信号，受信信号にかかる圧縮信号，及び当該圧縮信号生成用重み付け係数からＭＵＳＩＣスペクトラムを算出するＭＵＳＩＣスペクトラム算出処理機能、
および当該算出されたＭＵＳＩＣスペクトラムから予め設定した所定の閾値より高いピーク値を抽出してターゲットからの応答時間を推定するターゲット応答推定処理機能、
を設け、これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
【０１１８】
〔付記１３〕（アナログ信号圧縮機能／図１）
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記受信信号圧縮処理機能を、
前記信号受信復調部で受信し復調した受信信号を複数のアナログ信号に並列に分配した後に異なる重み付けをしてそれぞれ時間領域で累積和をとって圧縮信号として出力するアナログ信号圧縮機能、
およびこのアナログ信号圧縮機能で  処理された圧縮信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理機能、により構成し、
これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
【０１１９】
〔付記１４〕（ローパスフィルタ機能／図３）
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記受信信号圧縮処理機能を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号から高周波成分を除去しアナログ信号の帯域を削減するローパスフィルタ機能、
及びこのローパスフィルタ機能により高周波領域が除去され全体的に圧縮された状態の受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能、により構成し、
これらの各機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
【０１２０】
〔付記１５〕（受信信号デジタル処理機能／図４）
付記１１に記載のセンサ装置用ターゲット応答推定プログラムにおいて、
前記受信信号圧縮処理機能を、
前記信号受信復調部で受信した受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換処理機能、
及びこのＡ／Ｄ変換されてなるデジタル受信信号に重み付けしその累積総和を算出し圧縮信号として出力するデジタル信号圧縮処理機能、により構成し、
これらの各処理機能を前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするセンサ装置用ターゲット応答推定プログラム。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の活用例として、レーダやソーナなどの目標探知に用いるセンサ装置およびＭＲＩ画像を取得するセンサ装置がある。
【符号の説明】
【０１２２】
１，２，３  センサ装置
４  ターゲット応答推定部
４Ａ  受信信号圧縮部
８  ＭＵＳＩＣ信号復元部
９  ローパスフィルタ
１０，１０７  Ａ／Ｄ変換器
１１  デジタル信号圧縮部
８１  相関行列算出処理部
８２  固有値展開算出処理部
８３  雑音固有ベクトル判定処理部
８４  MUSIC スペクトラム算出処理部
８５  ターゲット応答推定処理部
１０１  信号発生器
１０２  変調器
１０３  送信素子
１０４  受信素子
１０５  復調器
１０６  アナログ信号圧縮部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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