(57)【要約】本発明は、波形の変動係数の動的な推定と、推定された変動係数を用いて最適なバイナリ検波閾値を動的に推定する方法およびシステムを提供する。本システムは、閾値と比較することにより、ノイズ信号と信号プラスノイズ信号とを区別する。ノイズと信号プラスノイズ信号は、更にそれぞれ平均ノイズフロアレベルと標準偏差とを決定するのに用いられる。続いて、本システムは、標準偏差の平均ノイズフロアレベルに対する比に基づいて変動係数を決定する。最適なバイナリ検波閾値は、変動係数と、誤り警報の累積蓋然性に対応するプリセットとコレクションタイムを用いて算出される。
2004508557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検波器の感度向上のための観測したターゲットの変動統計値に基づくバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法であって、
信号サンプルから平均ノイズレベルを推定するステップと、
前記信号サンプルから標準偏差を推定するステップと、
変動係数を決定するステップと、
前記決定された変動係数から最適なバイナリ検波閾値を決定するステップとを有する
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、更に、
予め設定した閾値未満の前記信号サンプルをノイズと判定するステップと、
予め設定した閾値未満でない前記信号サンプルを信号プラスノイズと判定するステップと、
前記平均ノイズレベルが、前記ノイズ信号サンプルから推定され、
前記標準偏差が、前記信号プラスノイズ信号サンプルから推定される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記変動係数が、
変動係数＝σ／μ
として定義され、
σは前記標準偏差を示し、μは前記平均ノイズレベルを示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
誤り警報の蓋然性に対応してプリセットを行うステップと、
サンプル数を決定するステップとを有する
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値が、更に、前記誤り警報の蓋然性に対応したプリセットと前記サンプル数により決定される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値が、更に、変動がないターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値とスワーリングタイプの変動ターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値との間の内挿により決定される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項７】
請求項１に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値が
【数１】
2004508557.tif 000013
により定義され、
【数２】
2004508557.tif 000014
は、変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示し、
【数３】
2004508557.tif 000015
は、スワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示し、
ηは、前記変動係数を示し、
【数４】
2004508557.tif 000016
により定義される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値とスワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値は、以下のように定義され、
【数５】
2004508557.tif 000017
であり、ここで、
【数６】
2004508557.tif 000018
であり、また、
【数７】
2004508557.tif 000019
であり、ここで、
【数８】
2004508557.tif 000020
であり、
【数９】
2004508557.tif 000021
であり、
【数１０】
2004508557.tif 000022
であり、また、
ＦＭＮは前記予め設定された誤り警報の蓋然性を示し、Ｎは、前記サンプル数を示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項９】
検波器の感度向上のためのバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法であって、
アナログ信号を受信するステップと、
前記アナログ信号をデジタル信号に変換するステップと、
前記デジタル信号を予め設定した閾値と比較するステップと、
予め設定した閾値未満の前記デジタル信号をノイズと判定し、予め設定した閾値未満でない前記デジタル信号を信号プラスノイズと判定するステップと、
前記判定されたノイズ信号から平均ノイズレベルを推定するステップと、
前記判定された信号プラスノイズ信号から標準偏差を推定するステップと、
変動係数を決定するステップとを有し、
前記変動係数は、前記平均ノイズレベルの前記標準偏差に対する比として定義され、
前記変動係数から最適なバイナリ検波閾値を決定するステップを有する
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値は、更に、変動がないターゲットモデルの場合とスワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値の関数である
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項１１】
請求項９に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値は、
【数１１】
2004508557.tif 000023
により定義され、
【数１２】
2004508557.tif 000024
は、変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ
検波閾値を示し、
【数１３】
2004508557.tif 000025
は、スワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項１２】
検波器の感度向上のためのバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムであって、
受信したデジタルサンプルを予め設定した閾値と比較し、前記閾値未満のサンプルをノイズと判定し、前記閾値未満でないサンプルを信号プラスノイズと判定する閾値判定器を備え、
前記閾値判定器は、更に、前記判定されたノイズ信号から平均ノイズレベルを推定し、前記判定された信号プラスノイズ信号から標準偏差を推定し、
前記閾値判定器は、更に、前記推定された平均ノイズレベルと標準偏差とから変動係数を決定し、
前記変動係数と予め設定された誤り警報の蓋然性とサンプル数とを受信して対応する最適なバイナリ検波閾値を推定する最適閾値推定器とを備える
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、更に、
予め設定されたパルス波を検知するため、前記デジタルサンプルのパルスを検波する波形検知器を備え、
前記波形検知器は、前記閾値判定器から前記デジタルサンプルを受信し、
前記閾値判定器と最適閾値推定器の処理時間に対応する一定時間前記バイナリインテグレーションを遅延させる遅延器とを備える
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記波形検知器は、ノイズスパイクを検知するための平滑化フィルタと、パルス幅検知ロジックと、プリアンブル検知器とを備える
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記変動係数が、
変動係数＝σ／μ
として定義され、
σは前記標準偏差を示し、μは前記平均ノイズレベルを示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１６】
請求項１２に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記最適なバイナリ検波閾値が、変動がないターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値とスワーリングタイプの変動ターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値との間の内挿により決定される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１７】
請求項１２に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記最適なバイナリ検波閾値が、更に、
【数１４】
2004508557.tif 000026
により定義され、
【数１５】
2004508557.tif 000027
は、変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示し、
【数１６】
2004508557.tif 000028
は、スワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示し、
ηは、前記変動係数を示し、
【数１７】
2004508557.tif 000029
により定義される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値とスワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値は、以下のように定義され、
【数１８】
2004508557.tif 000030
であり、ここで、
【数１９】
2004508557.tif 000031
であり、また、
【数２０】
2004508557.tif 000032
であり、ここで、
【数２１】
2004508557.tif 000033
であり、
【数２２】
2004508557.tif 000034
であり、
【数２３】
2004508557.tif 000035
であり、また、
ＦＭＮは前記予め設定された誤り警報の蓋然性を示し、Ｎは、前記サンプル数を示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、信号検知技術に関し、特に、検波閾値の適応制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーダーシステムは、連続したまたはパルス形式の電磁エネルギー波を用いてターゲットの相互作用を検知することによって、ターゲットの距離そして／または速度を測定する。レーダー受信器は、例えば、受信信号と発信信号との間の時間差からターゲットまでの距離を測定する。レーダーのエネルギーがターゲットに届いたら、その一部がレーダー受信器に反射して戻ってくる。これは、後方散乱と言われる。散乱して受信器に戻ってくるエネルギ−の部分は、ターゲットのレーダークロスセクション（ＲＣＳ）によって決定される。後方散乱は、通常は時間とともに一定ではなく、少しの方向変化によって変動する。１９５４年に、ピータースワーリングは、パルスツウパルスとスキャンツウスキャンという２つの異なる変動カテゴリーを記述した。「パルスツウパルス」は、パルスによって後方散乱の振幅が大きく異なり、あるパルスから次のパルスとの間に何等相関がないターゲットとパルスレートについて記述しており、「スキャンツウスキャン」は、パルスによって後方散乱の振幅に相関があり、比較的安定しているが、レーダーのある走査から次の走査との間で大きく異なるターゲットとパルスレートについて記述した。
【０００３】
レーダーシステムは、レーダー動作を制限する条件の下でも操作可能であるべきである。システムに内在するノイズは、例えば雨や地上反射または海面反射に起因する望ましくないエコーと同様に、ターゲットの識別をより困難にし、ターゲットを追跡する信号プロセッサにしばしば負荷をかける。ターゲットからのエコーと望ましくないエコーそして／またはノイズとを区別するため、適応的なそして平均水準の検波分野が発達してきた。
【０００４】
上述した問題点を解決するため、ターゲットがある蓋然性で誤り警報が出るセル内に位置するかを示すために、セルの電力レベルと、検波閾値とを比較する統計的技術が発達してきた。ある技術は、望ましくないエコーとノイズの既知の平均水準から決定される検波閾値を用いる。その目的は、既知の信号が検波できる状態のまま誤り警報率を一定にすることにある。
【０００５】
デジタル形式のレーダ装置と受信検波システムにとって、現行の方法は、４つあるスワーリングモデルのうち１つのモデルから導かれる後方散乱変動統計の推定値からバイナリインテグレーション（ｂｉｎａｒｙ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の閾値を選択する。「ＮオブＭ検波」としてよく知られているバイナリインテグレーションは、数学的には２項式で記述される一連の統計的試行を意味する。「Ｎ」は独立試行（サンプルまたはパルス）を意味し、「Ｍ」は、「Ｎ」個の試行のうちの望ましい出力（閾値を超えるサンプルまたはパルス）を意味する。現行のアプリケーションにおいては、ある固定の値を持った閾値は使用されている。しかし、このアプローチは、感度を減少させ、エネルギー変動やシンチレーションのような動的な影響に対して適応できなくなる。
【０００６】
現行の方法はリアルタイムな変動に対して動的に適応する方法をなんら提供しないことから、数少ない標準的な変動のケースについてしか最適な動作結果は得られない。従って、信号変動の変化を検知し、単一のシステム内においてハイレベルの感度を維持する検波スキームを用いる方法が望まれている。
【０００７】
（発明の要旨）
本発明は、波形の変動係数を動的に評価し、評価された変動係数を用いた最適なバイナリ検波閾値を動的に評価する装置、方法そしてシステムに関する技術的に有利な点を達成する。最初に、Ａ／Ｄコンバータがアナログ波形の信号を受信し、信号をデジタル形式に変換し、ハードウェアの閾値判定器に入力する。ハードウェアの閾値判定器は、ある閾値と比較することによってノイズ信号と信号プラスノイズ信号とを区別し、そこにおいて、ノイズ信号は平均ノイズフロアレベルを推定し、信号プラスノイズは標準偏差を推定する。ハードウェアの閾値判定器は、更に、標準偏差の平均ノイズフロアレベルに対する比に基づく変動係数を決定する。最適な閾値推定器は、最適なバイナリ検波閾値を決定するため、推定された変動係数と、誤り警報の累積蓋然性に対応するプリセットと、コレクションタイムを用いる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本出願における多数の革新的技術は、直ちに、明確な実施例についての特徴的な言及とともに記述されるであろう。しかし、これらの実施例は、ここにおける多くの有利な使用と革新的な技術のうち、ほんの数少ない例だけを提供することが理解されるべきである。一般的に、本出願の明細書中でなされた言及は、どの様々な請求項に係る発明をも限定するものではない。さらに、いくつかの言及は、いくつかの発明の特徴に適応するが、他の特徴には適応しない。
【０００９】
図１を参照すると、本発明に従った最適なバイナリ検波閾値決定方法が示されている。最初に、受信信号のデジタルサンプルが予め設定された閾値と比較される。そのサンプルはノイズか信号プラスノイズのどちらかに決定される。予め設定された閾値と一致または超えるサンプルは、「信号プラスノイズ」と判定される。閾値と一致しないサンプルは、「ノイズ」と判定され、その後そのままの形で通過するかアプリケーションに基づいてゼロ値に設定される。
【００１０】
ノイズとされたサンプルから、平均（中間）ノイズフロアレベルが推定される（１１０）。推定された平均ノイズフロアレベルに基づいて閾値が設定される。更に、標準偏差が決定される（１２０）。標準偏差は「信号プラスノイズ」と判定された受信サンプルから決定される。
【００１１】
その後、標準偏差の推定値の平均ノイズフロアレベルに対する比によって、変動係数（ＣＯＶ）が決定される（１３０）。ユーザが誤り警報の蓋然性に対応して予めセットするＣＯＶとサンプル数（Ｎ）が、最適なバイナリ検波閾値（Ｍ）を推定するために用いられる（１４０）。その「ＮオブＭ」基準は、最終的に検波報告作成のためのバイナリインテグレーションのために用いられる。「ＮオブＭ」検波としてよく知られているバイナリインテグレーションは、数学的には２項式により表現される一連の統計的試行を意味する。「Ｎ」は独立試行（サンプルまたはパルス）を意味し、「Ｍ」は、「Ｎ」個の試行のうちの望ましい出力（閾値を超えるサンプルまたはパルス）を意味する。
【００１２】
上記の方法は、ＣＯＶの関数としての最適なバイナリ検波閾値を提供し、エネルギー変動やシンチレーション、そして／またはジオメトリ変動が存在する飛行機からのレーダーエネルギー検波のように、バイナリインテグレーションのアプリケーションの感度を向上させる適応検波スキームをもたらす。
【００１３】
図２を参照すると、本発明による好適な検波システム２００のブロックダイヤグラムが示される。まず、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２１０が信号を受信し、そのアナログ波形を離散サンプリングする。そして、その信号を波形のサンプリングに適合するレートでデジタル形式に変換する。変換器２１０はこの技術において知られている従来のＡ／Ｄ変換器を用いてもよい。その後、そのデジタルサンプルが、ハードウェアの閾値判定器２２０に入力される。ハードウェアの閾値判定器２２０は、サンプル（ノイズまたは信号プラスノイズ）を予め設定された閾値と比較する。予め設定された閾値と一致または超えるサンプルは、「信号プラスノイズ」と判定され、閾値未満のサンプルは、「ノイズ」と判定され、そのままの形で通過するかアプリケーションに基づいてゼロ値に設定される（これは一定の誤り警報率水準を意味する）。ハードウェアの閾値判定器２２０は、更にノイズと判定されたサンプルに基づいて、平均（中間）ノイズフロアレベルを推定する。決定された平均ノイズフロアレベルの推定値は、閾値の設定に用いられる。更に、ハードウェアの閾値判定器２２０は、信号プラスノイズとされたサンプルの標準偏差を推定し、最後に、その標準偏差の平均ノイズフロアレベルに対する比に基づいて変動係数（ＣＯＶ）を決定する。
【００１４】
ハードウェアの閾値判定器２２０に続いて、波形検知器２３０がパルス検波を行い、サンプルに基づくパルスあるいはパルスパターンが存在しているかを決定する。好適な実施例においては、波形検知器２３０はノイズスパイク数測定のための平滑化フィルタと、パルス幅検知ロジックと、プリアンブル検知器とから構成される。好適な実施例においては、波形検知器２３０の出力は、望ましい結果が探知されたことを示すトリガーまたはフラグとなる。これらの望ましい出力は、次にバイナリインテグレーター２５０に入力される。
【００１５】
望ましい出力をバイナリインテグレーター２５０に入力する前に、遅延器２４０は、ハードウェアの閾値判定器２２０と以下に詳細に説明する最適閾値推定器２６０の処理過程を経るために、一定時間バイナリインテグレーションを遅延させる。好適な実施例においては、バイナリインテグレーター２５０は、全てのサンプル（Ｎサンプル）についてその中のトリガーやフラグの数を合計するバッファである。その数がインテグレーション閾値（Ｍサンプル）を超えたときは、正式な検波報告が作成される。好適な実施例においては、正式な検波報告が作成された後、そのバッファはクリアされる。
【００１６】
最適閾値推定器（ＯＴＥ）２６０は、最適なバイナリ検波閾値（Ｍ）を推定するため、誤り警報の望ましい累積蓋然性に対応したユーザのプリセットとコレクションタイム（Ｎ）とともに、現在のＣＯＶの推定値をハードウェアの閾値判定器２１０から導入する。ＯＴＥ２６０は、次に、バイナリインテグレーター２５０に対し、ＭオブＮ基準を提供する。
【００１７】
現行の適用例では、ＭまたはＮの一方または双方は固定値が用いられている。しかし、エネルギー変動またはシンチレーションが存在する適用例では、最適なバイナリ検波閾値は変動係数の関数であることが分析されている。飛行機からのレーダーエネルギー探知を含む適用例では、例えば、ジオメトリーの変化にともなって変動係数もまた変動する。上で述べた例における固定値の利用は、感度（ゲイン）の損失につながる。本発明は、信号の波動の変化を探知し、最大の感度を維持するための検波スキームに適応するシステムを提供する。
【００１８】
現行のアプローチは、固定の「ＮオブＭ」基準を選択し、性能の低下を招いている。本発明のアプローチは、例えば、現在の信号の統計値に適応するシステムを提供する点で優れている。新しいアプローチは、基本的にハードウェアの閾値判定器２２０およびＯＴＥ２６０において実行される。ハードウェアの閾値判定器２２０は、好適な実施例においては、ノイズのみの平均値と信号プラスノイズのみの変動の標準偏差を測定することができる。次に、これらの値は、ＣＯＶを計算するために用いられる。更に、ＯＴＥ２６０は、最適なバイナリ検波閾値（Ｍ）を算出するため、決定されたＣＯＶ、誤り警報の蓋然性、そして、コレクションタイム（Ｎ）を用いて新しい数学的アルゴリズムを実行する。
【００１９】
新しい数学的アルゴリズムの最初の発明的側面は、リアルタイムな信号の観測特性に基づいて最適なバイナリ検波閾値を算出することにある。従来は、ターゲットの変動情報は、主に３種類の変動を示した。すなわち、変動なし（リシアン）、指数変動（スワーリングＩおよびＩＩ）そしてローリー変動（スワーリングＩＩＩおよびＩＶ）である。本出願による等式は、これらのケースの間を内挿する。
【００２０】
その他の発明的側面は、最適な閾値が計算され適用されるまで最終のバイナリインテグレーションを遅延させると同時に、コレクションタイムの間に必要な信号パラメータ（特に変動係数）を計測するプリプロセッサの実現である。振りプロセスにおいてこれを実行できる機能は、データレートや処理速度を制限することなくリアルタイムに連続動作を行うという問題を解決した。
【００２１】
信号の変動を比較する手段は、その平均によって標準化されたサンプル信号の変動の標準偏差によるものであり、ＣＯＶと言われる。そして、以下のように表現される。
変動係数＝σ／μ　　　　　式１
ここで、σは変動の標準偏差であり、μは変動の平均である。様々なスワーリング変動モデルの場合の平均、標準偏差、そしてＣＯＶは、図３に示され、ここにおいて、Ｕ（ｘ）はＸ＜０の場合に０に等しく、Ｘ＝０の場合に１に等しいステップ関数である。スワーリングモデルでは、これらの係数は０と１の間であることに注意されたい。様々なスワーリング変動モデルの概念は、ミラー、私そしてフロイドＪ．Ｅ．のＰｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ社１９７７年刊のエンジニアのための蓋然性と統計第二版および１９５４年３月１７日のＲＡＮＤ社研究メモＲＭ−１２１７、スワーリングＰ．Ｊ．変動ターゲットの検知の可能性に詳しい。そしてもし必要ならスワーリングタイプモデルのよりよい理解のために参照することができる。
【００２２】
「ＮオブＭ」検波基準は、検波閾値（α）と呼ばれる比によって表現される。αは、
α＝Ｍ／Ｎ　　　　　　　　式２
として示される。
【００２３】
最適なバイナリ検波閾値を発展的推定によるインターミディエートターゲットとして表現する本発明による線形推定は、以下のように示される。
【数２４】
2004508557.tif 000003
ここで
【数２５】
2004508557.tif 000004
は、変動がないターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値であり、
【数２６】
2004508557.tif 000005
は、スワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値であり、ηは、変動係数であり、以下のように定義される。
【数２７】
2004508557.tif 000006
【００２４】
１９５４年に、ピータースワーリングは、パルスツウパルスとスキャンツウスキャンという２つの異なる変動カテゴリーを記述した。「パルスツウパルス」は、パルスによって後方散乱の振幅が大きく異なり、あるパルスから次のパルスとの間に何等相関がないターゲットとパルスレートについて記述しており、「スキャンツウスキャン」は、パルスによって後方散乱の振幅に相関があり、比較的安定しているが、レーダーのある走査から次の走査との間で大きく異なるターゲットとパルスレートについて記述した。詳細は、１９５４年３月１７日ＲＡＮＤ社研究メモＲＭ−１２１７、スワーリングＰ．Ｊ．の「変動ターゲットの探知の可能性」に述べられており、その内容は参照としてここに挿入される。
【００２５】
また、本発明に従って、変動がないターゲットの場合の最適なバイナリ検波閾値の概算とスワーリングＩＩのターゲットの場合の最適なバイナリ検波閾値の概算が、以下のように示される。
【数２８】
2004508557.tif 000007
ここで、
【数２９】
2004508557.tif 000008
であり、また、
【数３０】
2004508557.tif 000009
であり、ここで、
【数３１】
2004508557.tif 000010
であり、
【数３２】
2004508557.tif 000011
であり、
【数３３】
2004508557.tif 000012
である。
ＦＭＮは、望ましい誤り警報の蓋然性であり、Ｎはパルス数（Ｎ＞２）である。上で述べた等式は、望ましい累積的探知の蓋然性とは独立のものであることを注意されたい。
【００２６】
新しいアプローチは、現在の信号の統計値に適合するシステムを提供し、それらの統計値に対する検波器の感度を最大化する点で優れている。例えば、検波の蓋然性が０．５、誤り警報の蓋然性が１０−６、Ｎ＝１０の場合、失われるゲインは、選択した特定の基準によって、ｄＢから８ｄＢを超えるまで様々である。
【００２７】
本発明の方法及びシステムの好適な実施例が添付した図で図示され、上述した詳細な説明で述べてきたが、この発明は、開示された具体例に限定されるものではなく、ここで示され、後述するクレームによって定義づけられた本発明の思想から逸脱することなく、数々の変更、修正及び代替が可能である。
【図面の簡単な説明】
本発明をより完全に理解するため、以下の図面に関してなされる詳細な説明について言及する。
【図１】
本発明による最適なバイナリ検波閾値決定方法を示す図である。
【図２】
本発明による好適な検波システムのブロックダイアグラムを示す図である。
【図３】
様々なスワーリング変動モデルのパラメータテーブルを示す図である。
【図１】
2004508557.tif 000036
【図２】
2004508557.tif 000037
【図３】
2004508557.tif 000038
【国際公開パンフレット】
2004508557.tif 000039
2004508557.tif 000040
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2004508557.tif 000063
2004508557.tif 000064
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004508557.tif 000065
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月11日(2002.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検波器の感度向上のための観測したターゲットの変動統計値に基づくバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法であって、
ノイズ信号サンプルから平均ノイズレベルを推定するステップと、
判定された信号プラスノイズサンプルから標準偏差を推定するステップと、
前記標準偏差の前記平均ノイズレベルに対する比として定義される変動係数を決定するステップと、
前記決定された変動係数から最適なバイナリ検波閾値を決定するステップとを有する
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、更に、
予め設定した閾値未満の前記信号サンプルをノイズと判定するステップと、
予め設定した閾値未満でない前記信号サンプルを信号プラスノイズと判定するステップと、
前記平均ノイズレベルが、前記ノイズ信号サンプルから推定され、
前記標準偏差が、前記信号プラスノイズ信号サンプルから推定される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記変動係数が、
変動係数＝σ／μ
として定義され、
σは前記標準偏差を示し、μは前記平均ノイズレベルを示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
誤り警報の蓋然性に対応したプリセットを行うステップと、
サンプル数を決定するステップとを有する
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値が、更に、前記誤り警報の蓋然性に対応したプリセットと前記サンプル数により決定される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値が、更に、変動がないターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値とスワーリングタイプの変動ターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値との間の内挿により決定される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項７】
請求項１に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値が
【数１】
2004508557.tif 000066
により定義され、
【数２】
2004508557.tif 000067
は、変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示し、
【数３】
2004508557.tif 000068
は、スワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示し、
ηは、前記変動係数を示し、
【数４】
2004508557.tif 000069
により定義される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値とスワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値は、以下のように定義され、
【数５】
2004508557.tif 000070
であり、ここで、
【数６】
2004508557.tif 000071
であり、また、
【数７】
2004508557.tif 000072
であり、ここで、
【数８】
2004508557.tif 000073
であり、
【数９】
2004508557.tif 000074
であり、
【数１０】
2004508557.tif 000075
であり、また、
ＦＭＮは前記予め設定された誤り警報の蓋然性を示し、Ｎは、前記サンプル数を示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項９】
検波器の感度向上のためのバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法であって、
アナログ信号を受信するステップと、
前記アナログ信号をデジタル信号に変換するステップと、
前記デジタル信号を予め設定した閾値と比較するステップと、
予め設定した閾値未満の前記デジタル信号をノイズと判定し、予め設定した閾値未満でない前記デジタル信号を信号プラスノイズと判定するステップと、
前記判定されたノイズ信号から平均ノイズレベルを推定するステップと、
前記判定された信号プラスノイズ信号から標準偏差を推定するステップと、
変動係数を決定するステップとを有し、
前記変動係数は、前記平均ノイズレベルの前記標準偏差に対する比として定義され、
変動がないターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値とスワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値との間の内挿により前記変動係数から最適なバイナリ検波閾値を決定するステップを有する
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値は、更に、変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値とスワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値の関数である
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項１１】
請求項９に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法において、
前記最適なバイナリ検波閾値は、
【数１１】
2004508557.tif 000076
により定義され、
【数１２】
2004508557.tif 000077
は、変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示し、
【数１３】
2004508557.tif 000078
は、スワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御方法。
【請求項１２】
検波器の感度向上のためのバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムであって、
受信したデジタルサンプルを予め設定した閾値と比較し、前記閾値未満のサンプルをノイズと判定し、前記閾値未満でないサンプルを信号プラスノイズと判定する閾値判定器を備え、
前記閾値判定器は、更に、前記判定されたノイズ信号から平均ノイズレベルを推定し、前記判定された信号プラスノイズ信号から標準偏差を推定し、
前記閾値判定器は、更に、前記標準偏差の前記平均ノイズレベルに対する比として変動係数を決定し、
前記変動係数と予め設定された誤り警報の蓋然性とサンプル数とを受信して対応する最適なバイナリ検波閾値を推定する最適閾値推定器とを備える
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、更に、
予め設定されたパルス波を検知するため、前記デジタルサンプルのパルスを検波する波形検波器を備え、
前記波形検波器は、前記閾値判定器から前記デジタルサンプルを受信し、
前記閾値判定器と最適閾値推定器の処理時間に対応する一定時間前記バイナリインテグレーションを遅延させる遅延器を備える
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記波形検波器は、ノイズスパイクを検知するための平滑化フィルタと、パルス幅検知ロジックと、プリアンブル検知器とを備える
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記変動係数が、
変動係数＝σ／μ
として定義され、
σは前記標準偏差を示し、μは前記平均ノイズレベルを示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１６】
請求項１２に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記最適なバイナリ検波閾値が、変動がないターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値とスワーリングタイプの変動ターゲットモデルの場合の最適なバイナリ検波閾値の推定値との間の内挿により決定される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１７】
請求項１２に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記最適なバイナリ検波閾値が、更に、
【数１４】
2004508557.tif 000079
により定義され、
【数１５】
2004508557.tif 000080
は、変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示し、
【数１６】
2004508557.tif 000081
は、スワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値を示し、
ηは、前記変動係数を示し、
【数１７】
2004508557.tif 000082
により定義される
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載されたバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システムにおいて、
前記変動がないターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値とスワーリングＩＩのターゲットモデルの場合の推定された最適なバイナリ検波閾値は、以下のように定義され、
【数１８】
2004508557.tif 000083
であり、ここで、
【数１９】
2004508557.tif 000084
であり、また、
【数２０】
2004508557.tif 000085
であり、ここで、
【数２１】
2004508557.tif 000086
であり、
【数２２】
2004508557.tif 000087
であり、
【数２３】
2004508557.tif 000088
であり、また、
ＦＭＮは前記予め設定された誤り警報の蓋然性を示し、Ｎは、前記サンプル数を示す
ことを特徴とするバイナリインテグレーションに用いる検波閾値の適応制御システム。
【国際調査報告】
2004508557.tif 000089
2004508557.tif 000090