(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標から反射した、互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波して、少なくとも２つの受波信号を出力する受波手段と、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数帯域と重ならない周波数を備え、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号を生成するデュアルスイープ信号生成手段と、
前記少なくとも２つの受波信号に対して、前記少なくとも２つのデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成するヘテロダイン処理手段と、
を備え、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う情報処理装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つのチャープ波が、周波数Ｆsuが線形に上昇するＵＰチャープ波と周波数Ｆsdが線形に下降するＤＯＷＮチャープ波とを含み、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波が、周波数Ｆruが線形に上昇するＵＰチャープ波と周波数Ｆrdが線形に下降するＤＯＷＮチャープ波とを含み、ＵＰチャープ波とＤＯＷＮチャープ波との中心周波数を周波数Ｆcとした場合に、ドップラー偏移比Ｄは、Ｄ＝（Ｆru＋Ｆrd）／（Ｆsu＋Ｆsd）＝（Ｆru＋Ｆrd）／２Ｆcにより算出される請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記ヘテロダイン処理手段は、前記少なくとも２つのチャープ波と前記少なくとも２つのデュアルスイープ信号とに基づいて予測される、乗算した出力に含まれる目標抽出に必要としない周波数成分を除去する不要信号除去手段を含む請求項１または２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記受波手段は、前記反射波を受波して、前記少なくとも２つの受波信号に分離する帯域分離手段を含み、
前記不要信号除去手段は、前記分離された少なくとも２つの受波信号に対応する前記目標抽出に必要としない周波数成分をそれぞれ除去する少なくとも２つの不要信号除去フィルタを有する請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つのビート周波数の周波数スペクトルを生成するスペクトログラム生成手段を、さらに備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記周波数スペクトルを表示するスペクトログラム表示手段を、さらに備える請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記周波数スペクトルに基づいて、目標までの距離を演算する目標距離演算手段を、さらに備える請求項５または６に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記周波数スペクトルに基づいて、目標の移動速度を演算する目標速度演算手段を、さらに備える請求項５乃至７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記少なくとも２つのチャープ波を送波する送波手段を、さらに備え、
前記送波手段は、前記少なくとも２つのチャープ波を互いに周期の半分ずらして送波する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
目標から反射した、互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波して、少なくとも２つの受波信号を出力する受波ステップと、
前記少なくとも２つの受波信号に対して、前記少なくとも２つのチャープ波と周波数が重ならない、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成するヘテロダイン処理ステップと、
を含み、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う情報処理装置の制御方法。
【請求項１１】
前記ヘテロダイン処理ステップは、前記少なくとも２つのチャープ波と前記少なくとも２つのデュアルスイープ信号とに基づいて予測される、乗算した出力に含まれる目標抽出に必要としない周波数成分を除去する不要信号除去ステップを含む請求項１０に記載の情報処理装置の制御方法。
【請求項１２】
前記少なくとも２つのチャープ波を送波する送波ステップを、さらに含み、
前記送波ステップにおいては、前記少なくとも２つのチャープ波を互いに周期の半分ずらして送波する請求項１０または１１に記載の情報処理装置の制御方法。
【請求項１３】
目標から反射した、互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波して、少なくとも２つの受波信号を出力する受波ステップと、
前記少なくとも２つの受波信号に対して、前記少なくとも２つのチャープ波と周波数が重ならない、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成するヘテロダイン処理ステップと、
をコンピュータに実行させる情報処理装置の制御プログラムであって、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う情報処理装置の制御プログラム。
【請求項１４】
前記ヘテロダイン処理ステップは、前記少なくとも２つのチャープ波と前記少なくとも２つのデュアルスイープ信号とに基づいて予測される、乗算した出力に含まれる目標抽出に必要としない周波数成分を除去する不要信号除去ステップを含む請求項１３に記載の情報処理装置の制御プログラム。
【請求項１５】
前記少なくとも２つのチャープ波を送波する送波ステップを、さらに含み、
前記送波ステップにおいては、前記少なくとも２つのチャープ波を互いに周期の半分ずらして送波する請求項１３または１４に記載の情報処理装置の制御プログラム。
【請求項１６】
互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波を送波する送波装置と、
目標から反射した、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波して、目標を抽出する受波装置と、
を備え、
前記受波装置は、
前記反射波を受波して、少なくとも２つの受波信号を出力する受波手段と、
前記少なくとも２つの受波信号に対して、前記少なくとも２つのチャープ波と周波数が重ならない、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成するヘテロダイン処理手段と、
を有し、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う目標抽出システム。
【請求項１７】
互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波を送波する送波ステップと、
目標から反射した、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波した受波信号に対して、前記少なくとも２つのチャープ波と周波数が重ならない、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成し、前記少なくとも２つのビート周波数の周波数スペクトルに基づいて、目標を抽出する目標抽出ステップと、
を含み、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う目標抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送波したチャープ波の反射波に基づいて目標を抽出するための、目標抽出システム、目標抽出方法、情報処理装置およびその制御方法と制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野において、特許文献１および特許文献２には、送信したチャープ波と目標から反射したチャープ波との周波数の差から目標までの距離を求める技術が開示されている。また、特許文献３、非特許文献１および非特許文献２には、送信したチャープ波の２周期で倍の周波数帯をスイープするディアルスープ信号をヘテロダイン用信号として用いる。そして、目標から反射したチャープ波の受波信号に乗算することより、チャープ波の受波信号の遅延によらず、１回のヘテロダイン処理でヘテロダイン用信号と受波信号との周波数差分であるビート周波数を生成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５９−４４５９３号公報
【特許文献２】特開昭６３−２０８７７９号公報
【特許文献３】米国特許ＵＳ７,１４９、１４８Ｂ２
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】M.A. Do, "New dual-sweep receiver for CTFM sonar," Ultrasonics 1986 Vol. 24 July
【非特許文献２】Yang Wang and Jun Yang, "Continuous Transmission Frequency Modulation Detection under Variable Sonar-Target Speed Conditions," Sensors 2013, March 13, 3549-3567
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記文献に記載の技術では、ヘテロダイン処理結果において、目標抽出、目標速度推定、ドップラーの影響検出に必要なビート周波数と不必要な周波数とが重なり、目標抽出精度が十分ではない場合があった。【０００６】
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置は、
目標から反射した、互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波して、少なくとも２つの受波信号を出力する受波手段と、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数帯域と重ならない周波数を備え、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号を生成するデュアルスイープ信号生成手段と、
前記少なくとも２つの受波信号に対して、前記少なくとも２つのデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成するヘテロダイン処理手段と、
を備え、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置の制御方法は、
目標から反射した、互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波して、少なくとも２つの受波信号を出力する受波ステップと、
前記少なくとも２つの受波信号に対して、前記少なくとも２つのチャープ波と周波数が重ならない、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成するヘテロダイン処理ステップと、
を含み、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る情報処理装置の制御プログラムは、
目標から反射した、互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波して、少なくとも２つの受波信号を出力する受波ステップと、
前記少なくとも２つの受波信号に対して、前記少なくとも２つのチャープ波と周波数が重ならない、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成するヘテロダイン処理ステップと、
をコンピュータに実行させる情報処理装置の制御プログラムであって、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る目標抽出システムは、
互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波を送波する送波装置と、
目標から反射した、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波して、目標を抽出する受波装置と、
を備え、
前記受波装置は、
前記反射波を受波して、少なくとも２つの受波信号を出力する受波手段と、
前記少なくとも２つの受波信号に対して、前記少なくとも２つのチャープ波と周波数が重ならない、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成するヘテロダイン処理手段と、
を有し、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る目標抽出方法は、
互いに周波数帯が重ならない少なくとも２つのチャープ波を送波する送波ステップと、
目標から反射した、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波を受波した受波信号に対して、前記少なくとも２つのチャープ波と周波数が重ならない、前記少なくとも２つのチャープ波のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、少なくとも２つのビート周波数を生成し、前記少なくとも２つのビート周波数の周波数スペクトルに基づいて、目標を抽出する目標抽出ステップと、
を含み、
前記少なくとも２つのチャープ波の周波数と、前記少なくとも２つのチャープ波の反射波の周波数とからドップラー偏移比を算出し、１回の処理でドップラー効果の影響の補正を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、目標抽出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態に係る情報処理装置による目標抽出方法の特徴を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施形態に係る情報処理装置を含む目標抽出システムにおける送波信号および受波信号の周波数変化を示す図である。
【図２Ｃ】前提技術における受波信号とデュアルスイープ信号とのヘテロダイン処理結果を示す図である。
【図２Ｄ】本発明の第２実施形態に係る受波信号とデュアルスイープ信号との周波数変化を示す図である。
【図２Ｅ】本発明の第２実施形態に係る情報処理装置におけるヘテロダイン処理結果のビート周波数変化を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る情報処理装置を含む目標抽出システムの機能構成を示すブロック図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態に係る送波発生部の機能構成を示すブロック図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態に係るチャープ波テーブルの構成を示す図である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態に係るデュアルスイープ信号生成部の機能構成を示すブロック図である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態に係るデュアルスイープ信号テーブルの構成を示す図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態に係るヘテロダイン処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図６Ｂ】本発明の第２実施形態に係るフィルタパラメータテーブルの構成を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るスペクトログラム部の機能構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０Ａ】本発明の第２実施形態に係るデュアルスイープ信号生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０Ｂ】本発明の第２実施形態に係るヘテロダイン処理およびスペクトログラム処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】本発明の第３実施形態に係る情報処理装置を含む目標抽出システムにおける送波信号および受波信号の周波数変化を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の第３実施形態に係る受波信号およびＵＰヘテロダイン用信号の周波数変化を示す図である。
【図１１Ｃ】本発明の第３実施形態に係るＵＰヘテロダイン処理結果のビート周波数変化を示す図である。
【図１１Ｄ】本発明の第３実施形態に係る受波信号およびＤＯＷＮヘテロダイン用信号の周波数変化を示す図である。
【図１１Ｅ】本発明の第３実施形態に係るＤＯＷＮヘテロダイン処理結果のビート周波数変化を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る情報処理装置を含む目標抽出システムの機能構成を示すブロック図である。
【図１３Ａ】本発明の第３実施形態に係る送波発生部の機能構成を示すブロック図である。
【図１３Ｂ】本発明の第３実施形態に係るチャープ波テーブルの構成を示す図である。
【図１４Ａ】本発明の第３実施形態に係るデュアルスイープ信号生成部の機能構成を示すブロック図である。
【図１４Ｂ】本発明の第３実施形態に係るデュアルスイープ信号テーブルの構成を示す図である。
【図１５Ａ】本発明の第３実施形態に係るヘテロダイン処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図１５Ｂ】本発明の第３実施形態に係るフィルタパラメータの構成を示す図である。
【図１６Ａ】本発明の第３実施形態に係る送波発生部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６Ｂ】本発明の第３実施形態に係るデュアルスイープ信号生成処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る送波発生の条件を説明する図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る目標物体の速度推測およびドップラー影響の補正を説明する図である。
【図１９Ａ】本発明の第４実施形態に係る情報処理装置による目標抽出方法の特徴を示す図である。
【図１９Ｂ】本発明の第４実施形態に係る分離されたＵＰ受波信号およびＵＰヘテロダイン用信号とＤＯＷＮ受波信号およびＤＯＷＮヘテロダイン用信号との周波数変化を示す図である。
【図１９Ｃ】本発明の第４実施形態に係る情報処理装置におけるヘテロダイン処理結果のビート周波数変化を示す図である。
【図２０】本発明の第４実施形態に係る情報処理装置を含む目標抽出システムの機能構成を示すブロック図である。
【図２１Ａ】本発明の第４実施形態に係る帯域分離フィルタの機能構成を示すブロック図である。
【図２１Ｂ】本発明の第４実施形態に係る帯域分離フィルタ用のフィルタパラメータテーブルの構成を示す図である。
【図２２】本発明の第４実施形態に係る帯域通過フィルタ用のフィルタパラメータテーブルの構成を示す図である。
【図２３】本発明の第４実施形態に係る情報処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図２４Ａ】本発明の第５実施形態に係る情報処理装置を含む目標抽出システムにおける送波信号および受波信号の周波数変化を示す図である。
【図２４Ｂ】本発明の第５実施形態に係る受波信号とデュアルスイープ信号との周波数変化を示す図である。
【図２４Ｃ】本発明の第５実施形態に係る情報処理装置におけるヘテロダイン処理結果のビート周波数変化を示す図である。
【図２５Ａ】本発明の第５実施形態に係る送波発生部の機能構成を示すブロック図である。
【図２５Ｂ】本発明の第５実施形態に係るチャープ波テーブルの構成を示す図である。
【図２６】本発明の第５実施形態に係るデュアルスイープ信号テーブルの構成を示す図である。
【図２７】本発明の第５実施形態に係る送波発生部の処理手順を示すフローチャートである。
【図２８】本発明の第６実施形態に係る情報処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本明細書で使用される「チャープ波」は、周波数が線形的に変化する波である。ここでは、線形に周波数が上昇する波を「ＵＰチャープ波」、線形に周波数が下降する波を「ＤＯＷＮチャープ波」と称す。ＵＰチャープ波やＤＯＷＮチャープ波のみを繰り返す波と区別して、ＵＰチャープ波とＤＯＷＮチャープ波とを繰り返す波を「鋸状のチャープ波」と称す。「ディアルスイープ信号」は、チャープ波の周波数変化の倍の周波数帯を２倍の周期で線形的に変化する信号である。
ここでは、線形に周波数が上昇する信号を「ＵＰデュアルスイープ信号」、線形に周波数が下降する波を「ＤＯＷＮデュアルスイープ信号」と称す。また、「ビート周波数」は、
周波数が僅かに異なる２つの波が干渉して、振幅がゆっくり周期的に変わる合成波の周波数である。本例では、受波したチャープ波に対応する受波信号と送波したチャープ波に対応するヘテロダイン用信号を積算するヘテロダイン処理をし、その演算結果の周波数差分に相当する「うなりの周波数」を意味する。ここで、「ヘテロダイン用信号」には、「ディアルスープ信号」が含まれる。
【００１５】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての情報処理装置１００について、図１を用いて説明する。
情報処理装置１００は、送波したチャープ波の反射波に基づいて目標を抽出するための装置である。
【００１６】
図１に示すように、情報処理装置１００は、受波部１１０と、デュアルスイープ信号生成部１２０と、ヘテロダイン処理部１３０と、を含む。受波部１１０は、目標１５０から反射した、チャープ波１１１の反射波１１２を受波して、受波信号を出力する。デュアルスイープ信号生成部１２０は、チャープ波１１１と周波数が重ならない、チャープ波１１１のデュアルスイープ信号を生成する。ヘテロダイン処理部１３０は、受波信号に対して、デュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として乗算して、ビート周波数を生成する。
【００１７】
本実施形態によれば、ヘテロダイン処理結果において、目標抽出、目標速度推定、ドップラーの影響検出に必要なビート周波数と不必要な周波数とが重ならないようにすることにより、目標抽出精度を向上させることができる。
【００１８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置においては、送波部が送波するチャープ波と重ならない周波数帯のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として使用して、ビート周波数の生成および表示、目標の抽出、移動目標の速度、ドップラー影響の補正などを実行する。
【００１９】
《本実施形態の処理の概要》
（ヘテロダイン用信号）
図２Ａは、本実施形態に係る情報処理装置による目標抽出方法の特徴を示す図である。
なお、図２Ａは、相違点を明瞭とするために、送信波やヘテロダイン用信号の周波数変化を図示したものである。以下の各信号を示す図においても、信号は周波数変化として図示される。また、本実施形態では、中心周波数４０ｋHz、サンプリング周波数１６０ｋHzの場合における場合を説明するが、これに限定されるものではない。
【００２０】
図２Ａにおいて、基本方式のヘテロダイン用信号２１０はチャープ波の周波数変化と同じであり、特許文献１および特許文献２において使用するヘテロダイン用信号である。また、デュアルスイープ方式のヘテロダイン用信号であるデュアルスイープ信号２２０は、
チャープ波を２つ繋いだ２倍周期で倍の周波数帯の周波数変化であり、特許文献３、非特許文献１および非特許文献２において使用するチャープ波と周波数帯が重なった信号である。
【００２１】
図２Ａの新ヘテロダイン用信号のデュアルスイープ信号２３０は、本実施形態で使用する、デュアルスイープ信号であるが、チャープ波と周波数帯が重ならない信号である。すなわち、本実施形態では、ヘテロダイン用のデュアルスイープ信号２３１ｂは、送波するチャープ波２３１ａと周波数帯が異なり、重ならないという最低条件を満足するように生成される。
【００２２】
（送波信号および受波信号）
図２Ｂは、本実施形態に係る情報処理装置を含む目標抽出システムにおける送波信号２４０および受波信号２５０の周波数変化を示す図である。図２Ｂには、チャープ波の基となった送波信号２４０と受波したチャープ波に対応する受波信号２５０とが示されている。ここで、受波信号２５０において、実線が静物体の受波信号であり送波信号２４０との遅延時間が一定である。一方、受波信号２５０において、破線が動物体の受波信号であり送波信号２４０との遅延時間が変化している。図２Ｂでは、動物体までの距離が開いている場合を示している。
【００２３】
以下、各図の受波信号およびヘテロダイン結果において、実線が静物体とし破線が動物体とする。
【００２４】
（前提技術におけるヘテロダイン処理結果）
図２Ｃは、前提技術における受波信号２５０とデュアルスイープ信号２２０とのヘテロダイン処理結果２７０を示す図である。ここで、受波信号２５０は図２Ｂと同様の周波数帯である。
【００２５】
図２Ｃにおいては、デュアルスイープ信号２２０として、送波信号２４０と同じ信号２２０ａと、信号２２０ａに連続する周波数帯の信号２２０ｂと、によりデュアルスイープ信号が生成されて、受波信号２５０に乗算するヘテロダイン処理が実行される。
【００２６】
ヘテロダイン処理結果２７０において、静物体および動物体を示すビート周波数２７１と不要な周波数２７２とが、時間帯２７３では重なっている。このため、目視による場合には識別が難しく、フィルタで分離する場合には分離ができなくなる。したがって、この時間帯２７３、すなわち、目標までの距離が所定範囲の場合に、目標抽出、距離推定およびドップラー補正が困難となる。
【００２７】
（本実施形態の受波信号とデュアルスイープ信号）
図２Ｄは、本実施形態に係る受波信号２５０とデュアルスイープ信号２３０との周波数変化を示す図である。ここで、受波信号２５０は図２Ｂおよび図２Ｃと同様の周波数帯である。
【００２８】
図２Ｄにおいては、デュアルスイープ信号２３０として、送波信号２４０と周波数帯が重ならない、信号２３０ａおよび信号２３０ａに連続する周波数帯の信号２３０ｂによりデュアルスイープ信号が生成されて、受波信号２５０に乗算するヘテロダイン処理が実行される。
【００２９】
（本実施形態におけるヘテロダイン処理結果）
図２Ｅは、本発実施形態に係る情報処理装置におけるヘテロダイン処理結果のビート周波数変化を示す図である。
【００３０】
図２Ｄにおけるデュアルスイープ信号２３０によるヘテロダイン処理結果２８０の内、
信号２３０ａによるヘテロダイン処理結果が、目標のビート周波数２８０ａである。また、信号２３０ｂによるヘテロダイン処理結果が、目標のビート周波数２８０ｂである。ビート周波数２８０ａとビート周波数２８０ｂとが繋がり、目標のヘテロダイン処理結果２９０となる。
【００３１】
この目標のヘテロダイン処理結果２９０は、不要な周波数２９２と周波数帯が重ならないため、目視による場合には識別が容易であり、フィルタで分離する場合には簡単に分離ができる。したがって、目標までの距離に関わらず、目標抽出、距離推定およびドップラー補正ができる。
【００３２】
《情報処理装置を含む目標抽出システムの機能構成》
図３は、本実施形態に係る情報処理装置３００を含む目標抽出システムの機能構成を示すブロック図である。
【００３３】
送波発生部３５０は、所定の周波数帯および所定周期のチャープ波を発生して送波する。送波発生部３５０から送波されたチャープ波は、伝搬路３６０を伝搬して目標から反射して情報処理装置３００の受波部３１０によって検出される。ここで、伝搬路３６０は、
海中あるいは身体などの水中であるが、これに限定されない。なお、図３において、伝搬路３６０が遅延、ドップラー効果、ノイズ発生などでモデル化されているが、これは一例であって限定されるものではない。
【００３４】
情報処理装置３００は、受波部３１０と、デュアルスイープ信号生成部３２０と、ヘテロダイン処理部３３０と、スペクトログラム部３４０とを備える。受波部３１０は、伝搬路３６０を伝搬して受波部３１０に到達した、送波発生部３５０からのチャープ波を含む音波を受波する。
【００３５】
デュアルスイープ信号生成部３２０は、送波発生部３５０が送波するチャープ波に周波数帯が重ならない、送波信号の倍のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として生成する。なお、図３においては、デュアルスイープ信号生成部３２０が送波発生部３５０から送波したチャープ波の周波数帯や周期を取得する例を示している。しかし、送波発生部３５０から送波するチャープ波の周波数帯や周期が既知であれば、デュアルスイープ信号をチャープ波の周波数帯や周期を取得することなく生成できる。
【００３６】
ヘテロダイン処理部３３０は、受波部３１０が出力する受波信号と、受波信号と周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号とを乗算処理して、受波信号とデュアルスイープ信号との周波数差分であるビート周波数を生成する。スペクトログラム部３４０は、ヘテロダイン処理部３３０の処理結果として、縦軸の周波数がビート周波数に置き換わった周波数変化からスペクトログラム（以下、ビート周波数のスペクトログラム）を生成することにより、受波信号内の目標からの反射音の識別を容易にする。
【００３７】
なお、スペクトログラム部３４０からの出力は、出力部３０１からスペクトログラム表示されたり、演算部３０２においてさらに目標までの距離算出、目標速度の推定、ドップラー影響の補正などが行なわれる。これら、出力部３０１や演算部３０２は、情報処理装置３００に含まれてもよい。
【００３８】
（送波発生部の機能構成）
図４Ａは、本実施形態に係る送波発生部３５０の機能構成を示すブロック図である。図４Ａの送波発生部３５０の機能構成は一例であって、本実施形態におけるチャープ波を出力するものであればこれに限定されない。
【００３９】
送波発生部３５０は、信号発生器４１０と、デジタル／アナログ変換器（図ではＤＡＣ）４２０と、送波処理器４３０と、送波器４４０と、を含む。信号発生器４１０は、チャープ波を発生するための信号を生成する信号生成部４１１と、信号生成部４１１で生成するチャープ波の周波数帯および周期を記憶するチャープ波テーブル４１２と、信号生成部４１１からの信号に基づいてチャープ波を生成する発振器４１３とを有する。
【００４０】
デジタル／アナログ変換器４２０は、信号発生器４１０が発生したチャープ波をアナログ信号に変換する。送波処理器４３０は、チャープ波のアナログ信号に対して増幅などの処理を行なう。送波器４４０は、送波処理器４３０の信号に従うチャープ波を伝搬路３６０に送波する。
【００４１】
なお、図４Ａにおいては、送波するチャープ波の周波数帯や周期を自由に設定可能な構成として示したが、チャープ波が固定である場合には、チャープ波テーブル４１２は無くてもよい。
【００４２】
図４Ｂは、本実施形態に係るチャープ波テーブル４１２の構成を示す図である。チャープ波テーブル４１２は、信号生成部４１１が生成するチャープ波の周波数帯および周期を設定するために使用される。
【００４３】
チャープ波テーブル４１２は、使用するチャープ波を示す使用波フラグ４２１に対応して、波の種類４２２と、その周波数帯４２３および周期４２４とを記憶する。図中、使用波フラグ４２１において、○が使用波であり、×は不使用波である。波の種類４２２には、周波数が線形に上昇するＵＰチャープ波、周波数が線形に下降するＤＯＷＮチャープ波、ＵＰチャープ波とＤＯＷＮチャープ波とを交互に繰り返す鋸状のチャープ波、が含まれる。
【００４４】
図４Ｂにおいては、図２Ａ乃至図２Ｅに図示したような、ＤＯＷＮチャープ波が使用波として選択されている。
【００４５】
（デュアルスイープ信号生成部の機能構成）
図５Ａは、本実施形態に係るデュアルスイープ信号生成部３２０の機能構成を示すブロック図である。図５Ａのデュアルスイープ信号生成部３２０の機能構成は一例であって、
本実施形態におけるチャープ波と周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号を出力するものであればこれに限定されない。
【００４６】
デュアルスイープ信号生成部３２０は、送波したチャープ波情報取得部５１０と、デュアルスイープ信号周波数生成部５２０と、デュアルスイープ信号の低周波側の発振器５３０と、デュアルスイープ信号の高周波側の発振器５４０と、信号合成器５５０と、を含む。送波したチャープ波情報取得部５１０は、送波するチャープ波が変化する場合にはその情報（ＵＰかＤＯＷＮか、周波数帯、周期）を、デュアルスイープ信号を生成するために取得する。なお、送波するチャープ波が既知の固定であれば、送波したチャープ波情報取得部５１０は無くてよい。
【００４７】
デュアルスイープ信号周波数生成部５２０は、デュアルスイープ信号テーブル５２１を有し、送波されたチャープ波に基づいて、チャープ波と周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号の周波数データを生成する。発振器５３０と発振器５４０とは、デュアルスイープ信号周波数生成部５２０からの出力に従って、それぞれ送波されたチャープ波とは周波数帯が重ならないが周波数変化が継続する、チャープ波と周波数変化の度合いが同様の信号を生成する。信号合成器５５０は、発振器５３０と発振器５４０との出力を合成して、送波されたチャープ波と周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号を出力する。
【００４８】
なお、図５Ａにおいては、送波するチャープ波の周波数帯や周期を自由に設定可能な場合の構成として示したが、チャープ波が既知でかつ固定である場合には、デュアルスイープ信号テーブル５２１は無くてもよい。また、送波したチャープ波情報取得部５１０から信号合成器５５０への破線は、送波したチャープ波に対応する信号を取得してそのまま使用する場合を示している。
【００４９】
図５Ｂは、本実施形態に係るデュアルスイープ信号テーブル５２１の構成を示す図である。デュアルスイープ信号テーブル５２１は、送波されるチャープ波に対応するデュアルスイープ信号を生成するために使用される。
【００５０】
デュアルスイープ信号テーブル５２１は、信号の種類５０１と送信される使用チャープ波５０２とに基づいて設定される、周波数帯５０３と周期５０４とを記憶する。信号の種類５０１は、１つのデュアルスイープ信号に対して低周波数側と高周波数側とを有する。
使用チャープ波５０２には、送波したチャープ波情報取得部５１０が取得したチャープ波の情報を記憶する。
【００５１】
周波数帯５０３には、送波したチャープ波の情報に基づいて、チャープ波と周波数帯が重ならない、かつ、チャープ波と近い周波数帯が設定される。ここで、低周波数側と高周波数側との周波数帯５０３は連続している。また、周期５０４には、チャープ波と同じ周期が設定される。
【００５２】
（ヘテロダイン処理部の機能構成）
図６Ａは、本実施形態に係るヘテロダイン処理部３３０の機能構成を示すブロック図である。図６Ａのヘテロダイン処理部３３０の機能構成は一例であって、本実施形態における受波信号とデュアルスイープ信号とを乗算処理するものであればこれに限定されない。
【００５３】
ヘテロダイン処理部３３０は、受波信号取得部６１０と、デュアルスイープ信号取得部６２０と、乗算部６３０と、オプションとして不要信号除去フィルタ６４０と、を含む。
受波信号取得部６１０は、受波部３１０から受波信号を取得する。デュアルスイープ信号取得部６２０は、デュアルスイープ信号生成部３２０からデュアルスイープ信号を取得する。乗算部６３０は、受波信号とデュアルスイープ信号とを乗算して差分周波数であるビート周波数を生成する。
【００５４】
不要信号除去フィルタ６４０は、チャープ波とデュアルスイープ信号とに基づいて予測されるフィルタパラメータテーブル６４１に基づいて、乗算部６３０の出力に含まれる目標抽出に必要としない周波数成分を除去する。なお、チャープ波およびデュアルスイープ信号が既知で固定である場合は、フィルタパラメータテーブル６４１は無くてもよい。
【００５５】
図６Ｂは、本実施形態に係るフィルタパラメータテーブル６４１の構成を示す図である。フィルタパラメータテーブル６４１は、チャープ波とデュアルスイープ信号とに基づいて予測されるフィルタパラメータを記憶する。
【００５６】
フィルタパラメータテーブル６４１は、各フィルタ種類６０１の、使用チャープ波６０２および使用デュアルスイープ信号６０３に基づいて推定される、フィルタ周波数帯６０４を記憶する。なお、フィルタ周波数帯６０４は、不要な周波数を含む複数の周波数帯であってもよい。
【００５７】
（スペクトログラム部の機能構成）
図７は、本実施形態に係るスペクトログラム部３４０の機能構成を示すブロック図である。図７のスペクトログラム部３４０の機能構成は一例であって、本実施形態におけるヘテロダイン処理後のビート周波数のスペクトログラムを生成するものであればこれに限定されない。
【００５８】
スペクトログラム部３４０は、高速フーリエ変換部（図ではＦＦＴ：Fast Fourier Transform）７１０と、スペクトログラム生成部７２０とを含む。高速フーリエ変換部７１０は、ヘテロダイン処理後のビート周波数の周波数特性を生成する。スペクトログラム生成部７２０は、ビート周波数の周波数特性から、例えば、周波数対レベルのスペクトログラム図を生成する（不図示）。
【００５９】
《情報処理装置のハードウェア構成》
図８は、本実施形態に係る情報処理装置３００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００６０】
図８で、ＣＰＵ８１０は演算制御用のプロセッサであり、ＣＰＵ８１０がＲＡＭ８４０を使用しながらストレージ８５０に格納されたプログラムおよびモジュールを実行することで、図３に示された情報処理装置３００の各機能構成部の機能が実現される。ＲＯＭ８２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびプログラムを記憶する。なお、ＣＰＵ８１０は１つに限定されず、複数のＣＰＵであっても、あるいは画像処理用のＧＰＵを含んでもよい。
【００６１】
ＲＡＭ８４０は、ＣＰＵ８１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ８４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。送波したチャープ波のデータ８４１は、送波発生部３５０が送波したチャープ波のＵＰかＤＯＷＮか、周波数帯、周期のデータである。受波信号データ８４２は、受波部３１０が受波した信号のデータである。ヘテロダイン信号データ８４３は、送波したチャープ波に基づいて生成されたヘテロダイン処理に使用されるデュアルスイープ信号のデータである。ヘテロダイン処理データ（ビート周波数）８４４は、ヘテロダイン処理結果のビート周波数を表わすデータである。スペクトログラムデータ８４５は、ビート周波数のスペクトログラム処理結果のデータである。目標距離データ８４６は、スペクトログラムデータ８４５に基づいて算出された目標までの距離データである。目標速度データ８４７は、スペクトログラムデータ８４５に基づいて算出された目標の移動速度のデータである。
【００６２】
ストレージ８５０には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。デュアルスイープ信号テーブル５２１は、図５Ｂに示した、デュアルスイープ信号の周波数変化のデータを格納する。
フィルタパラメータテーブル６４１は、図６Ｂに示した、不要信号除去フィルタのパラメータを格納する。演算用パラメータ／アルゴリズム８５１は、オプションである目標距離や目標速度などの演算に使用するパラメータ、アルゴリズムを記憶する。
【００６３】
ストレージ８５０には、以下のプログラムが格納される。情報処理装置制御プログラム８５２は、本情報処理装置３００の全体を制御する制御プログラムである。ヘテロダイン信号生成モジュール８５３は、送波したチャープ波に対応する周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号を生成するモジュールである。ヘテロダイン処理モジュール８５４は、
受波信号とデュアルスイープ信号とによりヘテロダイン処理を行なうモジュールである。
スペクトログラムモジュール８５５は、ヘテロダイン処理結果のビート周波数のスペクトログラムを生成するモジュールである。目標距離演算モジュール８５６は、ビート周波数のスペクトログラムから目標までの距離を演算するモジュールである。目標速度演算モジュール８５７は、ビート周波数のスペクトログラムから目標の移動速度を演算するモジュールである。
【００６４】
入出力インタフェース８６０は、入出力機器との入出力データをインタフェースする。
入出力インタフェース８６０には、受波部３１０、表示部８６１、キーボード、タッチパネル、ポインティンデバイスなどの操作部８６２、ＧＰＳ位置反転部８６３などが接続される。
【００６５】
なお、図８のＲＡＭ８４０やストレージ８５０には、情報処理装置３００が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。また、
図８の目標距離や目標速度の演算は、オプションである。
【００６６】
《情報処理装置の処理手順》
図９は、本実施形態に係る情報処理装置３００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８のＣＰＵ８１０がＲＡＭ８４０を使用しながら実行して、
図３の機能構成部を実現する。
【００６７】
情報処理装置３００は、ステップＳ９０１において、送波されたチャープ波あるいはそのパラメータを取得する。なお、送波されるチャープ波が既知で固定であれば、ステップＳ９０１は省略できる。情報処理装置３００は、ステップＳ９０３において、チャープ波に周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号を生成する。情報処理装置３００は、ステップＳ９０５において、送波されて目標で反射されたチャープ波を受波する。次に、情報処理装置３００は、ステップＳ９０７において、受波したチャープ波とデュアルスイープ信号とによりヘテロダイン処理を実行する。そして、情報処理装置３００は、ステップＳ９０９において、ヘテロダイン処理結果のビート周波数のスペクトログラムを生成して出力する。なお、情報処理装置３００は、オプションとして、ステップＳ９１１において、
ビート周波数のスペクトログラムに基づき目標距離や目標速度を演算する。
【００６８】
（デュアルスイープ信号生成処理）
図１０Ａは、本実施形態に係るデュアルスイープ信号生成処理（Ｓ９０３）の手順を示すフローチャートである。
【００６９】
情報処理装置３００は、ステップＳ１０１１において、送波されたチャープ波と周波数帯が重ならない第１コピー信号を生成する。なお、ここでコピー信号とは、図２Ａ乃至図２Ｅのように、その周波数変化の度合いが同様であることを示すものであり、同じ周波数を意味しない。また、第１コピー信号の周波数帯はチャープ波の周波数帯に近いものとする。次に、情報処理装置３００は、ステップＳ１０１３において、送波されたチャープ波と周波数帯が重ならない、かつ、第１コピー信号と周波数帯が連続する第２コピー信号を生成する。そして、情報処理装置３００は、ステップＳ１０１５において、第１コピー信号と第２コピー信号とを加えて、送波したチャープ波と周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号を生成する。情報処理装置３００は、ステップＳ１０１７において、生成したデュアルスイープ信号をヘテロダイン処理部３３０に出力する。
【００７０】
（ヘテロダイン処理およびスペクトログラム処理）
図１０Ｂは、本実施形態に係るヘテロダイン処理（Ｓ９０７）およびスペクトログラム処理（Ｓ９０９）の手順を示すフローチャートである。
【００７１】
情報処理装置３００は、ステップＳ１０２１において、受波信号を取得する。また、情報処理装置３００は、ステップＳ１０２３において、デュアルスイープ信号を取得する。
そして、情報処理装置３００は、ステップＳ１０２５において、受波信号とデュアルスイープ信号とを乗算処理してビート周波数を生成する。なお、オプションとして、情報処理装置３００は、ステップＳ１０２７において、不要周波数をフィルタで除去する。
【００７２】
次に、情報処理装置３００は、ステップＳ１０２９において、ビート周波数に対して高速フーリエ変換処理を行ない、周波数スペクトルを生成する。情報処理装置３００は、ステップＳ１０３１において、周波数スペクトルに基づいてスペクトログラムを生成する。
そして、情報処理装置３００は、ステップＳ１０３３において、生成したスペクトログラムを出力する。
【００７３】
本実施形態によれば、ヘテロダイン結果から目標抽出に必要な信号と不必要な信号とを分離することができるので、効果的に目標抽出ができる。
【００７４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る情報処理装置につい説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態と比べると、送波するチャープ波が複数である点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００７５】
《本実施形態の処理の概要》
（送波信号および受波信号）
図１１Ａは、本実施形態に係る情報処理装置を含む目標抽出システムにおける送波信号１１１０および受波信号１１２０の周波数変化を示す図である。
【００７６】
図１１Ａには、"ハ"形に周波数変化をする複数のチャープ波からなる送波信号１１１０とその受波信号１１２０とが示されている。ここで、受波信号１１２０において、実線が静物体の受波信号であり、破線が動物体の受波信号である。図１１Ａでは、動物体までの距離が時間経過に従って開いている場合を示している。なお、本実施形態においては、
"ハ"形に周波数変化をする複数のチャープ波からなる送波信号１１１０を例に説明するが、複数のチャープ波からなる送波信号であれば、ＵＰチャープ波同士やＤＯＷＮチャープ波同士であっても、鋸状のチャープ波との組み合わせであってもよい。
【００７７】
本実施形態においては、ヘテロダイン用のデュアルスイープ信号が、送信される複数のチャープ波と周波数帯が重ならないようにすることで、ヘテロダイン結果から目標抽出に必要な信号と不必要な信号とを分離することができる。
【００７８】
（受波信号およびＵＰヘテロダイン用信号）
図１１Ｂは、本実施形態に係る受波信号１１２０およびＵＰヘテロダイン用信号１１３０の周波数変化を示す図である。なお、ＵＰヘテロダイン用信号１１３０は、受波信号１１２０に周波数帯が重ならない、高周波数帯に設定されているが、低周波数帯に設定されてもよい。かかる周波数帯は、周波数の使用帯域ができるだけ広がらないように選択される。
【００７９】
図１１Ｃは、本実施形態に係るＵＰヘテロダイン処理結果１１４０のビート周波数変化を示す図である。図１１Ｃに図示するように、２つの受波信号に対応する２組の静物体・動物体のビート周波数１１４１および１１４２が、不要な周波数１１４３と分離して生成される。この２組のビート周波数１１４１および１１４２における、静物体と動物体とのビート周波数のずれは、ドップラー効果の影響により異なるので、この出力データからドップラーの影響を補正した移動目標の正確な位置と速度との演算ができる。
【００８０】
（受波信号およびＤＯＷＮヘテロダイン用信号）
図１１Ｄは、本実施形態に係る受波信号１１２０およびＤＯＷＮヘテロダイン用信号１１５０の周波数変化を示す図である。なお、ＤＯＷＮヘテロダイン用信号１１５０は、受波信号１１２０に周波数帯が重ならない低高周波数帯に設定されているが、高周波数帯に設定されてもよい。かかる周波数帯は、周波数の使用帯域ができるだけ広がらないように選択される。
【００８１】
図１１Ｅは、本実施形態に係るＤＯＷＮヘテロダイン処理結果１１６０のビート周波数変化を示す図である。図１１Ｅに図示するように、２つの受波信号に対応する２組の静物体・動物体のビート周波数１１６１および１１６２が、不要な周波数１１６３と分離して生成される。この２組のビート周波数１１６１および１１６２における、静物体と動物体とのビート周波数のずれは、ドップラー効果の影響により異なるので、この出力データからドップラーの影響を補正した移動目標の正確な位置と速度との演算ができる。
【００８２】
なお、図１１Ｃと図１１Ｅとのヘテロダイン処理結果から、ヘテロダイン用のデュアルスイープ信号はできるだけ低周波数帯に設定する方が、周波数帯域が狭くなり望ましいことが分かる。
【００８３】
《情報処理装置を含む目標抽出システムの機能構成》
図１２は、本実施形態に係る情報処理装置１２００を含む目標抽出システムの機能構成を示すブロック図である。なお、図１２において、図３と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
【００８４】
送波発生部１２５０は、所定の周波数帯および所定周期の複数のチャープ波を発生して送波する。本例では、"ハ"形に周波数変化する２つのチャープ波を送波する例を説明するがこれに限定されない。
【００８５】
情報処理装置１２００は、受波部３１０と、デュアルスイープ信号生成部１２２０と、
ヘテロダイン処理部１２３０と、スペクトログラム部３４０とを備える。デュアルスイープ信号生成部１２２０は、送波発生部１２５０が送波する複数のチャープ波に周波数帯が重ならない、各送波信号の倍のデュアルスイープ信号をヘテロダイン用信号として生成する。なお、図１２においては、デュアルスイープ信号生成部１２２０が送波発生部１２５０から送波したチャープ波の周波数帯や周期を取得する例を示している。しかし、送波発生部１２５０から送波する複数のチャープ波の周波数帯や周期が既知であれば、デュアルスイープ信号をチャープ波の周波数帯や周期を取得することなく生成できる。
【００８６】
ヘテロダイン処理部１２３０は、受波部３１０が出力する複数の受波信号と、複数の受波信号と周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号とを乗算処理して、その周波数差分であるビート周波数を生成する。
【００８７】
（送波発生部の機能構成）
図１３Ａは、本実施形態に係る送波発生部１２５０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１３Ａにおいて、図４Ａと同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明は省略する。また、図１３Ａの送波発生部１２５０の機能構成は一例であって、本実施形態における複数のチャープ波を出力するものであればこれに限定されない。
【００８８】
送波発生部１２５０は、信号発生器１３１０と、デジタル／アナログ変換器（図ではＤＡＣ）４２０と、送波処理器４３０と、送波器４４０と、を含む。信号発生器１３１０は、チャープ波を発生するための信号を生成する信号生成部１３１１と、信号生成部１３１１で生成するチャープ波の周波数帯および周期を記憶するチャープ波テーブル１３１２と、を有する。また、信号発生器１３１０は、信号生成部１３１１からの信号に基づいて複数のチャープ波を生成する発振器１３１３および１３１４と、複数のチャープ波を合成する合成部１３１５とを有する。
【００８９】
なお、図１３Ａにおいては、送波するチャープ波の周波数帯や周期を自由に設定可能な構成として示したが、複数のチャープ波が固定である場合には、チャープ波テーブル１３１２は無くてもよい。
【００９０】
図１３Ｂは、本実施形態に係るチャープ波テーブル１３１２の構成を示す図である。チャープ波テーブル１３１２は、信号生成部１３１１が生成する複数のチャープ波の周波数帯および周期を設定するために使用される。
【００９１】
チャープ波テーブル１３１２は、使用するチャープ波を示す使用波フラグ１３２１に対応して、波の種類１３２２と、その周波数帯１３２３および周期１３２４とを記憶する。
使用波フラグ１３２１において、○が使用波であり、×は不使用波である。波の種類１３２２には、周波数が線形に上昇するＵＰチャープ波、周波数が線形に下降するＤＯＷＮチャープ波、ＵＰチャープ波とＤＯＷＮチャープ波とを交互に繰り返す鋸状のチャープ波、
が含まれる。本例では、使用波フラグ１３２１の各々に対応して使用する複数のチャープ波を記憶している。
【００９２】
図１３Ｂにおいては、図１１Ａに図示したような、"ハ"形となるＵＰチャープ波とＤＯＷＮチャープ波とが使用波として選択されている。
【００９３】
（デュアルスイープ信号生成部の機能構成）
図１４Ａは、本実施形態に係るデュアルスイープ信号生成部１２２０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１４Ａのデュアルスイープ信号生成部１２２０の機能構成は一例であって、本実施形態における複数のチャープ波と周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号を出力するものであればこれに限定されない。また、図１４Ａのデュアルスイープ信号生成部１２２０においては、ＵＰデュアルスイープ信号とＤＯＷＮデュアルスイープ信号との両方を生成する構成を示したが、図１１Ｂや図１１Ｄに示したように、いずれか一方であってもよい。また、２つの一方を選択する構成であってもよい。
【００９４】
デュアルスイープ信号生成部１２２０は、送波したＵＰチャープ波情報取得部１４１０と、デュアルスイープ信号周波数生成部１４２０と、デュアルスイープ信号の低周波側の発振器１４３０と、デュアルスイープ信号の高周波側の発振器１４４０と、信号合成器１４５０と、を含む。また、デュアルスイープ信号生成部１２２０は、送波したＤＯＷＮチャープ波情報取得部１４６０と、デュアルスイープ信号の低周波側の発振器１４７０と、
デュアルスイープ信号の高周波側の発振器１４８０と、信号合成器１４９０と、を含む。
なお、送波したＵＰチャープ波情報取得部１４１０と、送波したＤＯＷＮチャープ波情報取得部１４６０とは、１つのチャープ波情報取得部であってもよい。また、送波するチャープ波が既知で固定であれば、チャープ波情報取得部は無くてよい。
【００９５】
デュアルスイープ信号周波数生成部１４２０は、デュアルスイープ信号テーブル１４２１を有し、送波された複数のチャープ波に基づいて、複数のチャープ波と周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号の周波数データを生成する。発振器１４３０と発振器１４４０は、デュアルスイープ信号周波数生成部１４２０からの出力に従って、それぞれ送波された複数のチャープ波とは重ならないが周波数変化が継続する、ＵＰチャープ波と周波数変化の度合いが同様の信号を生成する。信号合成器１４５０は、発振器１４３０と発振器１４４０との出力を合成して、送波された複数のチャープ波と周波数帯が重ならないＵＰデュアルスイープ信号を出力する。一方、発振器１４７０と発振器１４８０は、デュアルスイープ信号周波数生成部１４２０からの出力に従って、それぞれ送波された複数のチャープ波とは重ならないが周波数変化が継続する、ＤＯＷＮチャープ波と数は数変化の度合いが同様の信号を生成する。信号合成器１４９０は、発振器１４７０と発振器１４８０との出力を合成して、送波された複数のチャープ波と周波数帯が重ならないＤＯＷＮデュアルスイープ信号を出力する。
【００９６】
なお、図１４Ａにおいては、送波する複数のチャープ波の周波数帯や周期を自由に設定可能な場合の構成として示したが、複数のチャープ波が既知でかつ固定である場合には、
デュアルスイープ信号テーブル１４２１は無くてもよい。
【００９７】
図１４Ｂは、本実施形態に係るデュアルスイープ信号テーブル１４２１の構成を示す図である。デュアルスイープ信号テーブル１４２１は、送波される複数のチャープ波に対応するデュアルスイープ信号を生成するために使用される。
【００９８】
デュアルスイープ信号テーブル１４２１は、信号の種類１４０１と、送信される使用チャープ波１４０２と、他のチャープ波１４０３に基づいて設定される、周波数帯１４０４と周期１４０５とを記憶する。なお、他のチャープ波１４０３は１つに限らない。信号の種類１４０１は、１つのデュアルスイープ信号に対して低周波数側と高周波数側を有する。使用チャープ波１４０２および他のチャープ波１４０３には、送波したＵＰチャープ波情報取得部１４１０およびＤＯＷＮチャープ波情報取得部１４６０が取得したチャープ波の情報を記憶する。
【００９９】
周波数帯１４０４には、送波した使用チャープ波１４０２の情報に基づいて、複数のチャープ波と周波数帯が重ならない、かつ、複数のチャープ波と近い周波数帯が設定される。ここで、低周波数側と高周波数側との周波数帯１４４３は連続している。また、周期１４０５には、使用チャープ波と同じ周期が設定される。
【０１００】
（ヘテロダイン処理部の機能構成）
図１５Ａは、本実施形態に係るヘテロダイン処理部１２３０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１５Ａのヘテロダイン処理部１２３０の機能構成は一例であって、本実施形態における受波信号とデュアルスイープ信号とを乗算処理するものであればこれに限定されない。また、図１５Ａのヘテロダイン処理部１２３０においては、ＵＰデュアルスイープ信号によるヘテロダイン処理とＤＯＷＮデュアルスイープ信号によるヘテロダイン処理との両方を実行する構成を示したが、図１１Ｂや図１１Ｄに示したように、いずれか一方であってもよい。また、２つの一方を選択する構成であってもよい。
【０１０１】
ヘテロダイン処理部１２３０は、受波信号取得部１５１０と、ＵＰデュアルスイープ信号取得部１５２０と、乗算部１５３０と、オプションとして不要信号除去フィルタ１５４０と、を含む。また、ヘテロダイン処理部１２３０は、ＤＯＷＮデュアルスイープ信号取得部１５５０と、乗算部１５６０と、オプションとして不要信号除去フィルタ１５７０と、を含む。
【０１０２】
受波信号取得部１５１０は、受波部３１０から複数のチャープ波を含む受波信号を取得する。ＵＰデュアルスイープ信号取得部１５２０は、デュアルスイープ信号生成部１２２０からＵＰデュアルスイープ信号を取得する。一方、ＤＯＷＮデュアルスイープ信号取得部１５５０は、デュアルスイープ信号生成部１２２０からＤＯＷＮデュアルスイープ信号を取得する。乗算部１５３０は、受波信号とＵＰデュアルスイープ信号とを乗算して差分周波数であるビート周波数を生成する。一方、乗算部１５６０は、受波信号とＤＯＷＮデュアルスイープ信号とを乗算して差分周波数であるビート周波数を生成する。
【０１０３】
不要信号除去フィルタ１５４０は、複数のチャープ波とＵＰデュアルスイープ信号とに基づいて予測されるフィルタパラメータテーブル１５４１に基づいて、乗算部１５３０の出力に含まれる目標抽出に必要としない周波数成分を除去する。一方、不要信号除去フィルタ１５７０は、複数のチャープ波とＤＯＷＮデュアルスイープ信号とに基づいて予測されるフィルタパラメータテーブル１５７１に基づいて、乗算部１５６０の出力に含まれる目標抽出に必要としない周波数成分を除去する。なお、フィルタパラメータテーブル１５４１と１５７１とは、各パラメータが識別可能な１つのテーブルであってもよい。複数のチャープ波およびデュアルスイープ信号が既知で固定である場合は、フィルタパラメータテーブル１５４１や１５７１は無くてもよい。
【０１０４】
図１５Ｂは、本実施形態に係るフィルタパラメータテーブル１５４１、１５７１の構成を示す図である。フィルタパラメータテーブル１５４１、１５７１は、複数のチャープ波とＵＰデュアルスイープ信号またはＤＯＷＮデュアルスイープ信号とに基づいて予測されるフィルタパラメータを記憶する。
【０１０５】
フィルタパラメータテーブル１５４１、１５７１は、各フィルタ種類１５０１の、使用チャープ波１５０２および使用デュアルスイープ信号１５０３に基づいて推定される、フィルタ周波数帯１５０４を記憶する。なお、フィルタ周波数帯１５０４は、不要な周波数を含む複数の周波数帯であってもよい。
【０１０６】
《送波発生部の処理手順》
図１６Ａは、本実施形態に係る送波発生部１２５０の処理手順を示すフローチャートである。
【０１０７】
送波発生部１２５０は、ステップＳ１６０１において、チャープ波テーブル１３１２から第１チャープ波のパラメータ（ＵＰかＤＯＷＮか、周波数帯、周期）を取得する。そして、送波発生部１２５０は、ステップＳ１６０３において、第１チャープ波を生成する。
次に、送波発生部１２５０は、ステップＳ１６０５において、本例では、チャープ波テーブル１３１２から第１チャープ波と周波数帯が異なり、ＵＰ／ＤＯＷＮが逆の第２チャープ波のパラメータ（ＵＰかＤＯＷＮか、周波数帯、周期）を取得する。そして、送波発生部１２５０は、ステップＳ１６０７において、第２チャープ波を生成する。
【０１０８】
送波発生部１２５０は、ステップＳ１６０９において、第１チャープ波と第２チャープ波とを送波する。なお、上記２つのチャープ波の組み合わせ、あるいはチャープ波の数は本例に限定されない。
【０１０９】
（デュアルスイープ信号生成処理）
図１６Ｂは、本実施形態に係るデュアルスイープ信号生成処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８のＣＰＵ８１０がＲＡＭ８４０を使用して実行し、図１２のデュアルスイープ信号生成部１２２０を実現する。
【０１１０】
情報処理装置１２００は、ステップＳ１６１１において、送波した第１チャープ波および第２チャープ波、あるいはそのパラメータを取得する。情報処理装置１２００は、ステップＳ１６１３において、第１チャープ波および第２チャープ波と周波数帯が重ならない第１チャープ波の第１コピー信号と、第２チャープ波の第２コピー信号とを生成する。なお、ここでコピー信号とは、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｄのように、その周波数変化の度合いが同様であることを示すものであり、同じ周波数を意味しない。また、第１コピー信号あるいは第２コピー信号の周波数帯は複数のチャープ波の周波数帯に近いものとする。
【０１１１】
次に、情報処理装置１２００は、ステップＳ１６１５において、送波された複数のチャープ波と周波数帯が重ならない、かつ、第１コピー信号または第２コピー信号と周波数帯が連続する第３コピー信号と第４コピー信号とを生成する。そして、情報処理装置１２００は、ステップＳ１６１７において、第１コピー信号と第３コピー信号とを加えて、送波した複数のチャープ波と周波数帯が重ならない第１デュアルスイープ信号を生成する。また、情報処理装置１２００は、ステップＳ１６１８において、第２コピー信号と第４コピー信号とを加えて、送波した複数のチャープ波と周波数帯が重ならない第２デュアルスイープ信号を生成する。情報処理装置１２００は、ステップＳ１６１９において、生成した第１および第２デュアルスイープ信号をヘテロダイン処理部１２３０に出力する。
【０１１２】
《送波発生の条件》
図１７は、本実施形態に係る送波発生の条件を説明する図である。図１７には、本例の"ハ"形に周波数変化するチャープ波を使用する場合の、ビート周波数の周波数スペクトルの無駄を減らす条件を示す。しかしながら、この条件は他の複数のチャープ波を使用する場合にも敷衍することができる。
【０１１３】
まず、第１の条件は、ヘテロダイン用信号の周波数変化を並行移動させた領域に、チャープ波が入らないことである（周波数変化１７１０を参照）。逆に言えば、チャープ波の周波数変化を並行移動させた領域にヘテロダイン用信号が入らないことである。
【０１１４】
第２の条件は、２つのチャープ波を互いに周期の半分ずらして組むことにより、周期の揃った"ハ"形と比較すると無駄な使用帯域が半分に減ることになる（周波数変化１７２０、１７３０を参照）。
【０１１５】
そして、送波前に複数のチャープ波を帯域フィルタにより所定周波数間隔となるように分離するようにすれば、簡単な構成でビート周波数の周波数スペクトルの無駄を減らした複数のチャープ波を生成できる（周波数変化１７４０を参照）。
【０１１６】
《目標物体の速度推測およびドップラー影響の補正》
図１８は、本実施形態に係る目標物体の速度推測およびドップラー影響の補正を説明する図である。
【０１１７】
図１８の周波数変化１８１０は、"ハ"形のＵＰチャープ波とＤＯＷＮチャープ波とを使用した場合の、目標の速度推定を説明する図である。周波数ＦcをＵＰチャープ波とＤＯＷＮチャープ波との中心周波数とする場合である。
【０１１８】
この場合に、送信したＵＰチャープ波の周波数をＦsu、送信したＤＯＷＮチャープ波の周波数をＦsd、受信したＵＰチャープ波の周波数をＦru、受信したＤＯＷＮチャープ波の周波数をＦrd、ドップラー偏移比をＤ、とする。これらの全ての情報が、例えば、図１１Ｄあるいは図１１Ｅから取得できる。
【０１１９】
したがって、複数のチャープ波を送波することによって、１回の処理で目標の速度演算（推定）ができることになる。
【０１２０】
図１８の周波数変化１８２０は、"ハ"形のＵＰチャープ波とＤＯＷＮチャープ波とを使用した場合の、ドップラー影響の補正を説明する図である。
【０１２１】
ドップラー偏移比Ｄは、
Ｄ＝（Ｆru＋Ｆrd）／（Ｆsu＋Ｆsd）＝（Ｆru＋Ｆrd）／２Ｆcにより算出できるので、複数のチャープ波を送波することによって、１回の処理でドップラー効果の影響の補正ができることになる。
【０１２２】
なお、上記説明ではチャープ波が２つである場合について説明するが、２つでなく３つ以上でもよいことは明らかである。複数のヘテロダイン結果が得られることにより、平均などの統計処理も可能になり、さらに測定精度を上げることができる。
【０１２３】
本実施形態によれば、ヘテロダイン結果から目標抽出に必要な信号と不必要な信号とを分離することができ、一度に異なるドップラー影響の結果を得られるので、効果的に目標抽出、目標速度の推測、ドップラー影響の補正ができる。
【０１２４】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第３実施形態と比べると、複数のチャープ波の受波信号を分離してヘテロダイン処理する点で異なる。すなわち、本実施形態においては、受信波を帯域分離フィルタで分け、それぞれのチャープごとに別のヘテロダイン処理を行う。ヘテロダイン処理で出てきたビート周波数などが重ならないようにさらに帯域フィルタなどを用いて合成する。それぞれのヘテロダイン結果に対してビート周波数変化の画像を得て、この２つのビート周波数変化の画像を合成する。その他の構成および動作は、第２実施形態および第３実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【０１２５】
《本実施形態の処理の概要》
（受波信号の分離）
図１９Ａは、本実施形態に係る情報処理装置による目標抽出方法の特徴を示す図である。
【０１２６】
図１９Ａは、受波信号を帯域分離フィルタで分離する例を示した受波信号の周波数変化である。周波数変化１９００は、"ハ"のチャープ波の受波信号を帯域分離フィルタでＵＰ受波信号とＤＯＷＮ受波信号とに分離したものを示している。本実施形態においては、
分離されたＵＰ受波信号とＤＯＷＮ受波信号とをそれぞれ別個に周波数帯の重ならないデュアルスイープ信号でヘテロダイン処理をして、後で合成する。
【０１２７】
また、周波数変化１９１０は、さらに、３つのチャープ波の場合に帯域分離フィルタで３つの受波信号に分離して、それぞれ別個に周波数帯の重ならないデュアルスイープ信号でヘテロダイン処理をして、後で合成する。
【０１２８】
本実施形態によれば、それぞれの受波信号と周波数帯が重ならないデュアルスイープ信号を生成できるので、周波数帯の有効な利用ができる。
【０１２９】
（分離されたＵＰ受波信号およびＵＰヘテロダイン用信号とＤＯＷＮ受波信号およびＤＯＷＮヘテロダイン用信号）
図１９Ｂは、本実施形態に係る分離されたＵＰ受波信号１９２１およびＵＰヘテロダイン用信号１１３０とＤＯＷＮ受波信号１９２２およびＤＯＷＮヘテロダイン用信号１１５０との周波数変化を示す図である。
【０１３０】
図１９Ｂにおいて、ＵＰ受波信号１９２１とＤＯＷＮ受波信号１９２２とは、それぞれ帯域分離フィルタで受波部３１０が受波した信号をチャープ波に対応して分離した信号である。なお、図１１Ａおよび図１１Ｂに示した受波信号１１２０は、ＵＰ受波信号１９２１とＤＯＷＮ受波信号１９２２とに分離してヘテロダイン処理をする。したがって、ＵＰヘテロダイン用信号１１３０がＵＰ受波信号１９２１の下方周波数帯であっても、ＤＯＷＮヘテロダイン用信号１１５０がＤＯＷＮ受波信号１９２２の上方周波数帯であっても、
受波信号とヘテロダイン用のデュアルスイープ信号とが重ならない。そのため、デュアルスイープ信号の周波数帯の選択に余裕ができ、使用する周波数域を狭くすることができる。
【０１３１】
（本実施形態におけるヘテロダイン処理結果）
図１９Ｃは、本実施形態に係る情報処理装置におけるヘテロダイン処理結果のビート周波数変化を示す図である。
【０１３２】
図１９Ｃには、ＵＰ受波信号１９２１とＵＰヘテロダイン用信号１１３０とのヘテロダイン処理により生成したビート周波数１９４０と、ＤＯＷＮ受波信号１９２２とＤＯＷＮヘテロダイン用信号１１５０とのヘテロダイン処理により生成したビート周波数１９６０と、が合成されて出力されている。
【０１３３】
《情報処理装置を含む目標抽出システムの機能構成》
図２０は、本実施形態に係る情報処理装置２０００を含む目標抽出システムの機能構成を示すブロック図である。なお、図２０において、図３および図１２と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。また、図２０では、"ハ"形のチャープ波に従う構成が示されているが、複数のチャープ波は"ハ"形に限定されない。
【０１３４】
情報処理装置２０００は、帯域分離フィルタ２０７０と、帯域分離フィルタ２０７０用のフィルタパラメータテーブル２０１１と、ＵＰチャート波用デュアルスイープ信号発生部２０２１と、ＤＯＷＮチャート波用デュアルスイープ信号発生部２０２２と、を含む。
さらに、情報処理装置２０００は、ＵＰ用乗算器２０３１と、ＤＯＷＮ用乗算器２０３２と、ＵＰチャート用帯域通過フィルタ２０８１と、ＤＯＷＮチャート用帯域通過フィルタ２０８２と、帯域通過フィルタ用のフィルタパラメータテーブル２０１２と、ヘテロダイン処理結果合成部２０９０と、を含む。
【０１３５】
帯域分離フィルタ２０７０は、フィルタパラメータテーブル２０１１に従って受波信号をＵＡ受波信号とＤＯＷＮ受波信号とに分離する。ＵＰチャート波用デュアルスイープ信号発生部２０２１は、送波されたＵＰチャート波に対応して周波数帯の重ならないＵＰデュアルスイープ信号を生成する。一方、ＤＯＷＮチャート波用デュアルスイープ信号発生部２０２２は、送波されたＤＯＷＮチャート波に対応して周波数帯の重ならないＤＯＷＮデュアルスイープ信号を生成する。ＵＰ用乗算器２０３１は、ＵＡ受波信号とＵＰデュアルスイープ信号とを乗算して、ビート周波数を生成する。一方、ＤＯＷＮ用乗算器２０３２は、ＤＯＷＮ受波信号とＤＯＷＮデュアルスイープ信号とを乗算して、ビート周波数を生成する。
【０１３６】
ＵＰチャート用帯域通過フィルタ２０８１は、フィルタパラメータテーブル２０１２に従って、ＵＰ用乗算器２０３１の出力から不要な周波数を除去する。一方、ＤＯＷＮチャート用帯域通過フィルタ２０８２は、フィルタパラメータテーブル２０１２に従って、ＤＯＷＮ用乗算器２０３２の出力から不要な周波数を除去する。そして、ヘテロダイン処理結果合成部２０９０は、互いに不要周波数が除去されたビート周波数を合成する（図１９Ｃ参照）。
【０１３７】
なお、フィルタパラメータテーブル２０１１および２０１２は、それぞれ帯域分離フィルタ２０７０に含まれても、帯域通過フィルタ２０８１、２０８２に含まれてもよい。あるいは、フィルタパラメータテーブルを１つにまとめてもよい。また、複数のチャープ波や複数のデュアルスイープ信号がいずれも既知で固定であれば、フィルタパラメータテーブルは無くてもよい。
【０１３８】
（帯域分離フィルタの機能構成）
図２１Ａは、本実施形態に係る帯域分離フィルタ２０７０の機能構成を示すブロック図である。なお、帯域分離フィルタ２０７０の機能構成は、図２１Ａに限定されない。受波信号から、送波された複数のチャープ波に対応する受波信号を取り出せる構成であればよい。
【０１３９】
帯域分離フィルタ２０７０は、ＵＰチャート波用帯域通過フィルタ２１７１と、ＤＯＷＮチャート波用帯域通過フィルタ２１７２とを含む。そして、フィルタパラメータテーブル２０１１に従って、受波信号を複数の送波された複数のチャープ波に対応する受波信号に分離する。
【０１４０】
図２１Ｂは、本実施形態に係る帯域分離フィルタ用のフィルタパラメータテーブル２０１１の構成を示す図である。フィルタパラメータテーブル２０１１は、使用チャープ波に対応して帯域分離フィルタ２０７０の周波数帯を設定するために使用される。
【０１４１】
フィルタパラメータテーブル２０１１は、フィルタ種類２１０１と使用チャープ波２１０２とに対応して、分離周波数帯２１０３を記憶する。
【０１４２】
（帯域通過フィルタ用のフィルタパラメータ）
図２２は、本実施形態に係る帯域通過フィルタ用のフィルタパラメータテーブル２０１２の構成を示す図である。フィルタパラメータテーブル２０１２は、ヘテロダイン処理後の帯域通過フィルタの周波数帯を設定するために使用される。
【０１４３】
フィルタパラメータテーブル２０１２は、不要信号除去用フィルタの種類２２０１と、使用チャープ波２２０２および使用デュアルスイープ信号２２０３とに対応して、不要信号の周波数帯２２０４を記憶する。なお、周波数帯２２０４は、使用チャープ波２２０２および使用デュアルスイープ信号２２０３により複数設定される場合もある。
【０１４４】
《情報処理装置の処理手順》
図２３は、本実施形態に係る情報処理装置２０００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８のＣＰＵ８１０がＲＡＭ８４０を使用して実行し、図２０の機能構成部を実現する。なお、図２３において、図９と同様のステップには同じステップ番号を付して、説明を省略する。
【０１４５】
情報処理装置２０００は、ステップＳ２３０１において、ＵＰチャープ波およびＤＯＷＮチャープ波、またはそのパラメータを取得する。なお、３つ以上のチャープ波を使用する場合には、それぞれのデータを取得する。情報処理装置２０００は、ステップＳ２３０３において、送波したＵＰチャープ波に対応するＵＰデュアルスイープ信号を生成する。
また、情報処理装置２０００は、ステップＳ２３０４において、送波したＤＯＷＮチャープ波に対応するＤＯＷＮデュアルスイープ信号を生成する。なお、ステップＳ２３０３およびＳ２３０４の処理は、第２実施形態の図１０Ａの処理と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１４６】
情報処理装置２０００は、ステップＳ２３０６において、受波信号をＵＰ受波信号とＤＯＷＮ受波信号とに帯域分離する。そして、情報処理装置２０００は、ステップＳ２３０７において、ＵＰ受波信号とＵＰデュアルスイープ信号とを乗算するＵＰヘテロダイン処理を実行する。また、情報処理装置２０００は、ステップＳ２３０８において、ＤＯＷＮ受波信号とＤＯＷＮデュアルスイープ信号とを乗算するＤＯＷＮヘテロダイン処理を実行する。なお、ステップＳ２３０７およびＳ２３０８の処理は、第２実施形態の図１０ＢのステップＳ１０２１〜Ｓ１０２７と同様であるので、詳細な説明を省略する。そして、情報処理装置２０００は、ステップＳ２３０９において、ヘテロダイン結果を構成する。
【０１４７】
本実施形態によれば、複数のチャープ波の受波を分離してヘテロダイン処理するので、
チャープ波やヘテロダイン用信号を狭い周波数帯に設定できるので、効果的に目標抽出、
目標速度の推測、ドップラー影響の補正ができる。
【０１４８】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態乃至第４実施形態と比べると、送波するチャープ波をデュアルスイープとする点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態乃至第４実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【０１４９】
《本実施形態の処理の概要》
（送波信号および受波信号）
図２４Ａは、本実施形態に係る情報処理装置を含む目標抽出システムにおける送波信号２４１０および受波信号２４２０の周波数を示す図である。
【０１５０】
図２４Ａにおいては、送波信号２４１０および受波信号２４２０が、デュアルスイープ信号である。本実施形態においては、より簡単な構成で擬似的な複数のチャープ波が生成され、複数組みのビート信号を一度に生成できる。
【０１５１】
（受波信号とデュアルスイープ信号）
図２４Ｂは、本実施形態に係る受波信号２４２０とデュアルスイープ信号２４３０との周波数変化を示す図である。なお、図２４Ｂにおいては、デュアルスイープ信号２４３０を受波信号２４２０に重ならない低周波数側に設定したが、高周波数側に設定してもよい。デュアルスイープ信号２４３０の設定は、使用周波数域を狭くするため低周波数側が望ましい。
【０１５２】
（情報処理装置におけるヘテロダイン処理結果）
図２４Ｃは、本実施形態に係る情報処理装置におけるヘテロダイン処理結果２４５０のビート周波数変化を示す図である。
【０１５３】
図２４Ｃに図示するように、ヘテロダイン処理結果２４５０は他の不要な周波数帯と分離して、互いに接近した周波数帯に複数組みが出力される。
【０１５４】
《送波発生部の機能構成》
図２５Ａは、本実施形態に係る送波発生部２５５０の機能構成を示すブロック図である。なお、図２５Ａにおいて、図４Ａおよび図１３Ａと同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明は省略する。また、図２５Ａの送波発生部２５５０の機能構成は一例であって、本実施形態におけるデュアルスイープのチャープ波を出力するものであればこれに限定されない。
【０１５５】
送波発生部２５５０は、信号発生器２５１０と、デジタル／アナログ変換器（図ではＤＡＣ）４２０と、送波処理器４３０と、送波器４４０と、を含む。信号発生器２５１０は、チャープ波形の信号を生成する信号生成部２５１１と、信号生成部２５１１で生成するチャープ波形の周波数帯および周期を記憶するチャープ波テーブル２５１２と、を有する。
【０１５６】
なお、図２５Ａにおいては、送波するデュアルスイープのチャープ波の周波数帯や周期を自由に設定可能な構成として示したが、デュアルスイープのチャープ波が固定である場合には、チャープ波形テーブル２５１２は無くてもよい。
【０１５７】
図２５Ｂは、本実施形態に係るチャープ波テーブル２５１２の構成を示す図である。チャープ波テーブル２５１２は、信号生成部２５１１が生成するデュアルスイープのチャープ波の周波数帯および周期を設定するために使用される。
【０１５８】
チャープ波テーブル２５１２は、使用するチャープ波を示す使用波フラグ２５２１に対応して、波の種類２５２２と、その周波数帯２５２３および周期２５２４とを記憶する。
図中、使用波フラグ２５２１において、○が使用波であり、×は不使用波である。波の種類２５２２には、デュアルスイープのＵＰチャープ波、デュアルスイープのＤＯＷＮチャープ波、デュアルスイープのＵＰチャープ波とＤＯＷＮチャープ波とを交互に繰り返す鋸状のチャープ波、が含まれる。本例では、使用波フラグ２５２１の各々に対応して使用する周波数帯が連続する複数のチャープ波を記憶している。
【０１５９】
（デュアルスイープ信号テーブル）
図２６は、本実施形態に係るデュアルスイープ信号テーブル２６２１の構成を示す図である。デュアルスイープ信号テーブル２６２１は、デュアルスイープのチャープ波に対応するヘテロダイン処理用のデュアルスイープ信号を生成するために使用される。なお、デュアルスイープのチャープ波が既知で固定である場合は、デュアルスイープ信号テーブル２６２１が無くてもよい。
【０１６０】
デュアルスイープ信号テーブル２６２１は、デュアルスイープ信号の種類２６０１と、
使用するデュアルスイープのチャープ波の低周波数側２６０２および高周波数側２６０３とに対応して、デュアルスイープのチャープ波に重ならない周波数帯２６０４と、周期２６０５とを記憶する。
【０１６１】
《送波発生部の処理手順》
図２７は、本実施形態に係る送波発生部２５５０の処理手順を示すフローチャートである。なお、図２７において、図１６と同様のステップには同じステップ番号を付して、説明を省略する。
【０１６２】
送波発生部２５５０は、ステップＳ２７０５において、ステップＳ１６０３で生成した第１チャープ波と周波数帯が連続し、ＵＰ／ＤＯＷＮが同じ第２チャープ波のパラメータを生成する。そして、送波発生部２５５０は、ステップＳ１６０７において、第２チャープ波を生成する。
【０１６３】
本実施形態によれば、１回のヘテロダイン処理およびスペクトグラム処理により複数の処理結果が出力されるので、簡単な構成で効果的に目標抽出、目標速度の推測、ドップラー影響の補正ができる。
【０１６４】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態に係る情報処理装置について説明する。本実施形態に係る情報処理装置は、上記第２実施形態乃至第５実施形態と比べると、情報処理装置が送波部を含む点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態乃）至第５実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【０１６５】
《情報処理装置の機能構成》
図２８は、本実施形態に係る情報処理装置２８００の機能構成を示すブロック図である。なお、図２８において、図３と同じ機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
【０１６６】
図２８においては、送波発生部２８５０が、情報処理装置２８００に含まれている。なお、送波発生部２８５０の機能構成は、図４Ａ、図１３Ａまたは図２５Ａと同様である。
さらに、送波発生部２８５０とデュアルスイープ信号生成部３２０とを信号発生部２８１０として一体とすることで、構成を簡単にすることができる。また、出力部３０１や演算部３０２の全構成要素を情報処理装置２８００に含むこともできる。
【０１６７】
本実施形態によれば、送波するチャープ波と、ヘテロダイン処理するデュアルスイープ信号とを正確に調整できるので、より精度の高い目標抽出、目標速度の推測、ドップラー影響の補正ができる。
【０１６８】
［他の実施形態］
なお、以上に説明した音波または超音波による目標抽出方法は、ロボット同士がぶつからずにすれ違うための技術や、車両の衝突回避技術に利用することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、オフィスなどでの侵入者の監視や、体育館での人の動きの検出や、水中での障害物の監視などにも用いることが可能である。港湾など水中の監視では、超音波はすぐに減衰してしまうため使用できない場合が多いが、アクティブソーナー（Active Sonar）と呼ばれる音波を利用した対象物体検出方法、距離測定方式、
速度測定方式の原理に本発明を適用できる。したがって水中に適したキャリア周波数（中心周波数）、波形長、変調波周波数などを適切に設定すれば、本発明の効果は同様に得られる。さらに、本発明における送信波形は、電波によるレーダーにも用いることができる。
【０１６９】
また、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
【０１７０】
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。
【０１７１】
この出願は、２０１４年３月１１日に出願された日本出願特願２０１４−０４８１４４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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