(57)【要約】【課題】  一定時間間隔でレーダ信号処理装置にデータが入力されるが、レーダ信号処理装置で同時に信号処理可能なデータ数以上の数のデータが入力される場合、信号処理を割り当てる演算部が信号処理中のため割当できず、入力されたデータのシステム的な重要度に関わらず破棄され、その場合にシステム的に重要度が高いデータ破棄されることにより、信号処理ができないことが問題となる。【解決手段】  レーダ信号処理装置内の信号処理結果から、将来入力されるデータの入力および信号処理時間を予測し、入力されるデータを予測する度に信号処理を実施する演算部の稼働率が向上するように割当を変更することで、データの信号処理終了時刻が早くなり、かつ処理データ数を最大とする計画的な負荷分散制御を行う。【選択図】      図１
2012189364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の演算部と、
入力データを複数の処理単位データに分割し、各処理単位データを転送する上記それぞれの演算部の割り当てを制御する制御部と、
を備えたレーダ信号処理装置であって、
上記制御部は、上記入力データについて、各処理単位データの上記演算部による信号処理時間及び演算部への入力時間の予測を行い、予測された信号処理時間の長さ及び入力時間に基づき、隣接配置された一群の演算部に対して、入力される処理単位データの処理完了から次の入力待ちまでの待機時間が縮小されるように、それぞれの演算部の割当を計画することを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項２】
予測された入力時間に、予測された処理単位データが入力されなかった場合に、上記演算部の割当を再計画することを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項３】
予測されていない処理単位データが入力された場合に、上記演算部の割当を再計画することを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項４】
上記制御部は、信号処理時間が最も短い処理単位データの両側に、信号処理時間が短い順に処理単位データが配置されるように、隣接配置された一群の演算部に処理単位データの割り当てを行うことを特徴とした請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項５】
上記制御部は、信号処理時間が短い処理単位データの次の信号処理開始時間に、信号処理時間が長い処理単位データが配置され、信号処理時間が長い処理単位データの次の信号処理開始時間に、信号処理時間が短い処理単位データが配置されるように、演算部に処理単位データの割り当てを行うことを特徴とした請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項６】
過去に計測した上記入力データの信号処理時間と、当該入力データを信号処理したときのビーム指向方向と、レンジビンと、パルス繰り返し時間と、パルス数と、クラッタ検出数をデータベースに保存し、新たな入力データが入力されたときに、当該入力データの類似条件における信号処理時間とクラッタ検出数から、上記入力データについての、処理単位データ毎の上記演算部による信号処理時間を予測することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項記載のレーダ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の演算部によって並列にデータの信号処理を行うレーダ信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ信号処理装置として、入力されたデータを並列に信号処理するための複数の演算部を有し、その演算部の負荷状況を管理する制御部を有したレーダ信号処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、システムとして重要なデータを早く処理するために、入力データに重要度を付与し、重要度が高い順番でデータの演算処理を行うスケジューリングを行い、演算装置がそれぞれ並列に信号処理を行う技術が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２８０９２１
【特許文献２】特開平１１−１４２５１１
【特許文献３】特開２０１０−７９５０４
【発明の概要】
【０００５】
ここで、従来のレーダ信号処理装置について更に詳細を説明する。図１１は、従来のレーダ信号処理装置の構成例を示す参考図である。図１１において、レーダ信号処理装置１は、複数の演算部によって並列にレーダの信号処理を行う。
【０００６】
レーダ信号処理装置１は、制御部２と、演算部３と、外部出力部４と、データ転送手段５を備える。制御部２は、レーダ信号処理装置１の負荷分散を行う。制御部２は、外部受信部６と資源割当部７と終了受信部８を備える。演算部３は、それぞれ並列処理によって、入力されるビームデータ１０の信号処理を行い、目標検出した場合、外部出力部４へ目標検出情報１１を送信する。また、演算部３は、目標検出情報１１を送信後、終了受信部８へ信号処理終了メッセージを送信する。外部出力部４は、演算部３の目標検出情報１１を外部装置９へ送信する。データ転送手段５は、制御部２と演算部３と外部出力部４を接続する。
【０００７】
外部受信部６は、外部装置９から、信号処理パラメータと情報ＩＤとビデオデータをセットしたビームデータ（以下、ビームデータ１０と呼ぶ）を受信する。資源割当部７は、外部受信部６が受信したビームデータ１０について、信号処理を行う演算部３を割り当てる。資源割当部７は、割当に成功すると当該演算部３の演算部管理テーブルと呼ばれるテーブルの状態を待機中から信号処理中に遷移させ、演算部３へビームデータ１０を送信する。資源割当部７は、終了受信部８から信号処理終了メッセージの通知を受ける度に、当該演算部３の演算部管理テーブルの状態を待機中に遷移させる。終了受信部８は、演算部３が信号処理終了後に送信する信号処理終了メッセージを受信する。外部受信部６は、信号処理終了メッセージを受信する度に、資源割当部７に信号処理終了メッセージの受信を通知する。
【０００８】
外部装置９は、アンテナ装置から得られたビームデータ１０を、レーダ信号処理装置１へ送信する。また、レーダ信号処理装置１からの目標検出情報１１を受信して、今後照射するビームをアンテナ装置へ指示する。
【０００９】
ビームデータ１０は、アンテナ装置からビームを照射したときの信号処理パラメータと、データ識別を行うための情報ＩＤと、アンテナ装置を介してビームを送信した後に受信したビデオデータとの、複数のデータからなる。目標検出情報１１は、演算部３が信号処理によって目標検出を行った結果のデータである。
【００１０】
次に、従来のレーダ信号処理装置の動作について説明する。まず、同期信号発生時刻と呼ばれる時刻に、外部装置９は時刻の同期を行うために、一定周期でレーダ信号処理装置１へ同期信号を送信する。その同期信号発生時刻に、外部装置９はアンテナ装置にビーム照射の指示を行う。
【００１１】
このとき、外部装置９は、レーダとしての捜索を行うために、決まった方位から順番にビームの照射をアンテナ装置へ指示する。外部装置９はアンテナ装置から照射したビームのビデオデータを得る度に、信号処理パラメータと照射したビームのビデオデータをセットにしたビームデータ１０をレーダ信号処理装置１へ送信する。このとき外部装置９は同期信号発生時刻の間に複数ビームの照射の指示を行う。
【００１２】
外部装置９は、複数のビームの照射の指示を行う際、システムとして重要度の高いビームから重要度の低いビームを順番に照射し、レーダ信号処理装置１へビームデータ１０を送信する。外部受信部６は、外部装置９からのビームデータ１０を受信する。外部受信部６は、外部装置９から受信したビームデータ１０を資源割当部７へ転送する。資源割当部７は、ビームデータ１０の信号処理を行う演算部３について、演算部管理テーブルの状態を確認し、待機中の演算部３に信号処理を割り当てる。
【００１３】
なお、ビームデータ１０を複数の処理単位に分割して信号処理するために、複数の演算部３が一つのビームデータ１０の信号処理を行う。複数の演算部３は信号処理中に他の演算部３と互いに通信する。このため、資源割当部７は、一つのビームデータ１０について分割した複数の処理単位の割当を行う際に、それぞれの処理単位を近い位置に配置されている演算部３に割り当てる必要がある。間を隔てた配置された演算部３間のデータ通信は、隣接した演算部３間のデータ通信に比べて、通信時間が格段に遅くなる。
【００１４】
資源割当部７は、割当した当該演算部３の演算部管理テーブルの状態を、待機中から信号処理中に遷移させる。資源割当部７は、信号処理を割り当てた演算部３へ、ビームデータ１０の処理単位を送信する。演算部３は、受信したビームデータ１０の処理単位について信号処理を行い、クラッタの検出、及び目標の検出を行う。
【００１５】
演算部３は、目標を検出した場合、外部出力部４へ目標検出情報１１を送信する。また演算部３は、信号処理が終了した場合、終了受信部８へ信号処理終了メッセージを送信する。終了受信部８は、演算部３からの信号処理終了メッセージを受信する度に、資源割当部７へ当該演算部３の信号処理終了を通知し、信号処理終了メッセージを送信した演算部３の演算部管理テーブルの状態を信号処理中から待機中に遷移させる。
【００１６】
外部出力部４は、外部装置９へ目標検出情報１１を送信する。外部装置９は、目標検出情報１１を受信し、受信した目標検出情報１１に応じて今後照射を指示するビームの重要度と信号処理パラメータとそのビームを照射する同期信号時刻を決定する。外部装置９は、今後照射するビームの同期信号発生時刻になった場合、そのビームの照射をアンテナ装置に指示する。
【００１７】
なお、レーダ信号処理装置１で信号処理した情報から、外部装置９が将来的にビームの照射を指示する同期信号発生時刻については、予測することが可能である。
【００１８】
以上が従来のレーダ信号処理装置１と外部装置９の動作である。レーダ信号処理装置１は、外部装置９が同期信号発生時刻に送信してくる複数のビームデータ１０を、次の同期信号発生時刻までに信号処理が終了するのに必要な数の演算部３を有している。そのため通常時は正常に動作するように設計されている。
【００１９】
更に、資源割当部７の割当方法について説明する。図１２は、複数の演算部３の信号処理中と待機中の動作時間を表すタイミングチャートである。図の横軸が時間、縦軸は固有番号が割り付けられた演算部３の動作状態を示し、Ｈ（High）の場合は信号処理中、Ｌ（Low）の場合は待機中を示す。図では演算部３の個数が８の場合について例示しているが、８個である必要はない。
【００２０】
図において、あるビームデータ１０をデータＡとし、そのデータＡの信号処理に必要な演算部３の数を４個とする。データＡを複数の処理単位に分割したものを順に、処理単位１、処理単位２、処理単位３、処理単位４と呼ぶことにする。処理単位１から４は信号処理時間が異なり、処理単位１の信号処理時間が一番長く、次に処理単位２、処理単位３、処理単位４の順番に短くなっていくとする。このような場合、例えば、同期時刻発生時刻にデータＡが２データ入力された場合に、固有番号１から４の演算部３と固有番号５から８の演算部３に信号処理を割り当て、信号処理を実施する。すなわち、データＡを構成する４つの処理単位は、連続して隣接する４個の演算部３に割り当てられる。
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、例えばクラッタが多く発生するような観測環境の悪化により、予期せぬ設計値以上の数のビームデータ１０がレーダ信号処理装置１に送信された場合は、次の同期信号発生時刻までに信号処理が終了せず、演算部３の割当ができない状態を生じる。このような場合に、次の同期信号発生時刻に入力される重要度の高いビームデータ１０を割り当てできずに、当該ビームデータをそのまま破棄してしまうという問題がある。
【００２２】
このような場合、破棄されたビームデータ１０の次に続くビームデータ１０を割り当てるときには、演算部３の信号処理が終了し、割当可能な演算部３が現れることで、破棄された後のビームデータ１０を割り当てることとなる。
【００２３】
図１２の状態で、更にデータＡが入力されるような場合がある。そのときの状態を図１３に示す。図１３の点線ｔ１の時刻では、固有番号２、３、４、６、７、８が信号処理を終了し待機中となる。待機中となった固有番号２、３、４または固有番号６、７、８の演算部３の近くには、演算部３が４個連続して揃っていないため、データＡを割り当てることは出来ない。
【００２４】
例えば、点線ｔ２の時刻では、固有番号１と固有番号５の演算部３が待機中となり、待機中の演算部３の近くに、連続した他の３個の演算部３を確保できる場所が空くため、データＡを割り当てることが出来る。
しかしｔ１の時刻においては、固有番号２、固有番号３、固有番号４の演算部３は待機中であるにもかかわらず、固有番号１の演算部３がｔ２の時刻に待機中となるまで、データＡを割当することができない。
【００２５】
このように、固有番号１の演算部３が信号処理中のために、待機中の固有番号２、固有番号３、固有番号４の演算部３に割り当てができず、待機中の演算部３の資源が無駄となるという問題がある。
【００２６】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、待機中の演算部を有効活用して、重要度の高い処理データの割り当てを行うことのできるレーダ信号処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
この発明によるレーダ信号処理装置は、複数の演算部と、入力データを複数の処理単位データに分割し、各処理単位データを転送する上記それぞれの演算部の割り当てを制御する制御部と、を備えたレーダ信号処理装置であって、上記制御部は、上記入力データについて、各処理単位データの上記演算部による信号処理時間及び演算部への入力時間の予測を行い、予測された信号処理時間の長さ及び入力時間に基づき、隣接配置された一群の演算部に対して、入力される処理単位データの処理完了から次の入力待ちまでの待機時間が縮小されるように、それぞれの演算部の割当を計画することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、レーダ信号処理装置の信号処理情報から将来入力される重要度の高いビームデータの入力予測時刻を予測し、その時刻に重要度の高いビームデータを信号処理可能なように演算部の割当を予め計画するとともに、処理単位の処理時間の長さに応じて、演算部の稼働率が向上するように入力予測したデータの割当を行うことで、演算部の待機時間を有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１による、レーダ信号処理装置の構成を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態１による、データが入力された際の割当方法のフローチャートを説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１による、一番目のデータが入力されたときの演算部の割当状況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による、二番目のデータが入力されたときの演算部の割当状況を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態１による、三番目のデータが入力されたときの演算部の割当状況を説明するための図である。
【図６】従来の演算部の割当状況とこの発明の実施の形態１による演算部の割当状況の違いを説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態２による、一番目のデータが入力されたときの演算部の割当状況を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態２による、二番目のデータが入力されたときの演算部の割当状況を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態２による、三番目のデータが入力されたときの演算部の割当状況を説明するための図である。
【図１０】従来の演算部の割当状況とこの発明の実施の形態２による演算部の割当状況の違いを説明するための図である。
【図１１】従来のレーダ信号処理装置の構成を説明するための図である。
【図１２】従来の演算部の割当状況を説明するための図である。
【図１３】従来の演算部の割当状況の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１によるレーダ信号処理装置の構成を示している。図１において、レーダ信号処理装置１は、複数の演算部によって並列にレーダの信号処理を行う。
【００３１】
レーダ信号処理装置１は、制御部２と、演算部３と、外部出力部４と、データ転送手段５を備える。制御部２は、レーダ信号処理装置１の負荷分散を行う。制御部２は、外部受信部６と資源割当部７と終了受信部８を備える。制御部２は、レーダ信号処理装置１の負荷分散を行う。演算部３は、それぞれ並列処理によって、入力されるビームデータ１０の信号処理を行い、目標またはクラッタを検出した場合は、目標検出情報１１を送信後、信号処理終了メッセージに目標検出、またはクラッタ検出の情報を付与して、信号処理終了メッセージを終了受信部８へ送信する。外部出力部４は、演算部３の出力する目標検出情報１１を、外部装置９へ送信する。データ転送手段５は、制御部２と演算部３と外部出力部４を接続する。外部受信部６は、外部装置９からビデオデータ１０を受信する。外部受信部６は、ビームデータ１０を受信する度に、時間計測部１３へビームデータ１０に設定された情報ＩＤを通知する。
【００３２】
資源割当部７は、外部受信部６が受信したビームデータ１０の信号処理予測時間を予測し、信号処理を行う演算部３を割り当てる。資源割当部７は、終了受信部８から目標検出の通知を受ける度に、将来入力されるビームデータ１０の入力時刻を予測し、その時刻に入力予測されたビームデータ１０について信号処理ができるように、入力予測時刻における将来の割当を計画する。資源割当部７は、最適割当プログラム１４による、後述する最適割当アルゴリズムに従い、割当を行う。
【００３３】
資源割当部７は、割り当てた演算部３へビームデータ１０を送信する。送信の度に時間計測部へ情報ＩＤを通知する。資源割当部７は、終了受信部８から信号処理終了メッセージの通知を受ける度に、当該演算部３の演算部管理テーブルの状態を待機中に遷移させる。
【００３４】
終了受信部８は、演算部３が信号処理終了後に送信する信号処理終了メッセージを受信する。この受信した信号処理終了メッセージに目標検出の情報が設定されている場合、終了受信部８は資源割当部７に目標検出の情報を通知する。また、終了受信部８は時間計測部１３へ信号処理終了メッセージに設定された信号処理パラメータを通知する。終了受信部８は、信号処理をしたビームデータ１０に設定されている信号処理パラメータである、ビーム指向方向、レンジビン、ＰＲＩ（パルス繰り返し時間）、パルス数と、情報ＩＤと、目標検出の情報と、クラッタ検出の情報とを、データベース１２へ保存する。外部受信部６は、信号処理終了メッセージを受信する度に、資源割当部７に信号処理終了メッセージの受信を通知する。
【００３５】
外部装置９は、外部のアンテナ装置（図示せず）から得られたビームデータ１０を、レーダ信号処理装置１へ送信する。また、外部装置９は、レーダ信号処理装置１からの目標検出情報１１を受信して、次に照射するビームをアンテナ装置へ指示する。アンテナ装置は、目標に電波ビームを照射するとともに、目標またはクラッタにて反射した電波ビームを受信する。
【００３６】
ビームデータ１０は、ビームを照射したときの信号処理パラメータと、データを識別するための情報ＩＤと、ビームをアンテナから送信し、受信したビデオデータの複数のデータからなる。目標検出情報１１は、演算部３が信号処理し検出した結果のデータである。
【００３７】
データベース１２は、固有の情報ＩＤが設定されたビームデータ１０の受信時刻と、資源割当部７から演算部３へ固有の情報ＩＤが設定されたビームデータ１０を送信した時刻と、信号処理パラメータにおける信号処理時間が保存される。
【００３８】
時間計測部１３は時刻を計測する。時間計測部１３は、外部受信部６からの情報ＩＤを通知される度に通知時刻を計測し、計測した時刻を、固有の情報ＩＤが設定されたビームデータ１０の受信時刻として、データベース１２に保存する。時間計測部１３は、資源割当部７からの情報ＩＤを通知される度に通知時刻を計測し、計測した時刻を、資源割当部７から演算部３へ固有の情報ＩＤが設定されたビームデータ１０を送信した送信時刻として、データベース１２に保存する。時間計測部１３は、終了受信部８から情報ＩＤ、信号処理パラメータ、目標の検出情報、クラッタの検出情報を通知される度に、通知時刻を計測し、計測した通知時刻と情報ＩＤが一致する資源割当部７から演算部３への送信時刻から、信号処理パラメータにおける信号処理時間を計算し、データベース１２へ保存する。
【００３９】
次に、実施の形態１によるレーダ信号処理装置の動作について説明する。
まず、同期信号発生時刻と呼ばれる時刻に、外部装置９は時刻の同期を行うために一定周期でレーダ信号処理装置１へ同期信号を送信する。その同期信号発生時刻に、外部装置９はビーム照射の指示を開始する。
【００４０】
例えば、外部装置９は、目標の捜索を行うために決まった方位から順番にビームの照射をアンテナ装置に指示する。外部装置９がビームを照射する度に、信号処理パラメータと照射したビームのビデオデータをセットにしたビームデータ１０を、レーダ信号処理装置１へ送信する。このとき、外部装置９は同期信号発生時刻の間に複数ビームの照射の指示を行う。
【００４１】
外部装置９が複数ビームの照射指示を行う際、システムとして重要度の高いビームから重要度の低いビームを順番に照射し、レーダ信号処理装置１へビームデータ１０を送信する。
外部受信部６は、外部装置９からのビームデータ１０を受信する。受信した直後に外部受信部６は、時間計測部１３へ受信したビームデータ１０に設定された情報ＩＤを通知する。
【００４２】
時間計測部１３は、外部受信６からの通知を受けて、通知された時刻を計測し、情報ＩＤと計測した時刻を、データベース１２へ保存する。外部受信部６は、受信したビームデータ１０を資源割当部７へ転送する。
【００４３】
資源割当部７は、信号処理を行う演算部３の割当を行う。この割当処理について、以下詳細を説明する。図２は、資源割当部７の割当方法のフローチャートを示す。
図２において、資源割当部７は、ビームデータ１０に設定された信号処理パラメータ（ビーム指向方向、レンジビン、ＰＲＩ、パルス数）を基に、データベース１２から、所定の類似条件を満足する類似した信号処理パラメータにおける信号処理時間、クラッタ検出数を取得する（ステップＳ１０１）。
資源割当部７は、取得した類似条件を満足する信号処理パラメータにおける信号処理時間（過去の信号処理時間となる）に、過去の目標検出数、クラッタ検出数に一定レートの時間を掛けた値とマージンを加えて、信号処理予測時間を予測する（ステップＳ１０２）。
【００４４】
資源割当部７は、入力予測がされた重要度の高いビームデータ１０の欠落を確認する（ステップＳ１０３）。
ここで、同期信号発生時刻に重要度の高いビームデータ１０から重要度の低いビームデータ１０に順番に入力されるため、重要度の低いビームデータ１０が入力された時点で、当該同期信号発生時刻に入力予測されていた重要度の高いビームデータ１０が入力されていなかった場合、入力予測がされた重要度の高いビームデータ１０の欠落を検知できる。
入力予測された重要度の高いビームデータ１０の欠落が検知された場合は、欠落対象を信号処理する予定であった演算部３の計画的な割当を解放し、予測割当さていない演算部３として扱う。そして欠落対象以降の入力予測ビームデータ１０の割当を再計画する。
資源割当部７は、入力されたビームデータ１０が入力予測されているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
入力されたビームデータ１０が後述の手段で入力予測されていた場合、既に割当が計画されていた演算部３へ信号処理を割り当てる（ステップＳ１１４）。
【００４５】
入力されたビームデータ１０が入力予測されていない場合、割当が計画されていない待機中の演算部３へ、最適割当プログラム１４の最適割当アルゴリズムに基づき信号処理を割り当てる。
ここで、入力されたデータが入力予測されていない重要度が高いビームデータ１０の場合、以降の入力予測されていたビームデータ１０の割当を再計画する。そして、割当が計画されていない演算部３で待機中のものがあるかもしくはないかを判定する（ステップ１０５）。
割当が計画されていない待機中の演算部３がなくて割当ができない場合、割当が計画されている演算部３において入力予測されたビームデータ１０を信号処理開始する時刻までに、信号処理予測時間から入力されたビームデータ１０の信号処理が終了するか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００４６】
ビームデータ１０の信号処理が終了すると判断されると、その演算部３に、最適割当アルゴリズムに基づき、信号処理を割り当てる（ステップＳ１１３）。
入力されたビームデータ１０の信号処理が終了しないと判断された場合に、ビームデータ１０の重要度が高いか否かを判断する（ステップＳ１０７）。
【００４７】
ビームデータ１０の重要度が高い場合は、演算部３の割当が可能となるまで割当処理を待ち、最適割当アルゴリズムに基づく割当を行う（ステップＳ１０８）。
ビームデータ１０の重要度が低い場合は、次のビームデータ１０の重要度を確認する（ステップＳ１０９）。
【００４８】
ここで、次のビームデータ１０の重要度が高い場合は、入力されたビームデータ１０を破棄する（ステップＳ１１２）。
【００４９】
一方、次のビームデータ１０の重要度が低い場合は、次の同期信号発生時刻に割当が計画されている演算部３以外の演算部３が割当可能となるまで最適割当アルゴリズムに基づく割当処理を待つ（ステップＳ１１０）。
ここで、次の同期信号発生時刻までに待機中となった演算部３があるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。
【００５０】
次の同期信号発生時刻に達して演算部３が割当できない場合は、入力されたビームデータ１０を破棄する（ステップＳ１１２）。
【００５１】
また、資源割当部７は、割当した当該演算部３の演算部管理テーブルの状態を、待機中から信号処理中に遷移させる。資源割当部７は、時間計測部１３へ情報ＩＤを通知する。資源割当部７は、信号処理を割り当てた演算部３へビームデータ１０を送信する。
【００５２】
次に、資源割当部７による演算部３の割当処理以降の動作について説明する。
時間計測部１３は、資源割当部７からの情報ＩＤの通知を受けて、通知された時刻を計測し、情報ＩＤと計測した時刻をデータベース１２へ保存する処理を行う。
【００５３】
演算部３は、受信したビームデータ１０の信号処理を行い、目標の検出処理及びクラッタの検出処理を行う。演算部３は、目標を検出した場合、外部出力部４へ目標検出情報１１を送信する処理を行う。また演算部３は、信号処理が終了した場合、終了受信部８へ信号処理をしたビームデータ１０に設定されている信号処理パラメータ、情報ＩＤを、信号処理終了メッセージに設定する処理を行う。信号処理の結果、目標検出もしくはクラッタ検出した場合は、信号処理終了メッセージに目標もしくはクラッタ検出の情報を設定する。外部受信部８へ信号処理終了メッセージを送信する処理を行う。
【００５４】
終了受信部８は、演算部３からの信号処理終了メッセージを受信する度に、資源割当部７へ当該演算部３の信号処理終了を通知する。資源割当部７は信号処理終了メッセージを送信した演算部３の演算部管理テーブルの状態を信号処理中から待機中に遷移させる。なお、信号処理終了メッセージに目標の検出情報が設定されていた場合、終了受信部８は資源割当部７に目標の検出情報を通知する。終了受信部８は時間計測部１３に信号処理終了メッセージに設定されていた情報ＩＤと信号処理パラメータを通知する。
【００５５】
時間計測部１３は、終了受信部８からの情報ＩＤと信号処理パラメータの通知を受けて、通知された時刻を計測し、情報ＩＤを基にデータベース１２から、資源割当部７が演算部３へ送信したビームデータ１０の送信時刻を取得し、送信時刻と計測した時間の差分を取り、信号処理時間を計算する。
時間計測部１３は、信号処理時間を信号処理パラメータと関連付けて、データベース１２に保存する。
【００５６】
資源割当部７は、終了受信部８から目標情報の通知を受ける度に、外部装置９がレーダ信号処理装置１へ目標情報に対応するビームデータ１０の入力予測時刻を予測し、その時刻に入力予測されたビームデータ１０を信号処理ができるように、入力予測時刻における将来の割当を後述の最適割当アルゴリズムに基づき計画する。
【００５７】
外部出力部４は、外部装置９へ目標検出情報１１を送信する。
外部装置９は、目標検出情報１１を受信し、受信した目標検出情報１１に応じて、今後照射するビームの重要度と信号処理パラメータと照射同期信号時刻を決定する。外部装置９は今後照射するビームの照射同期信号発生時刻になった場合、そのビームの照射をレーダ装置に指示する。
【００５８】
従来は予期せぬ設計値以上の数のビームデータ１０がレーダ信号処理装置１に送信され、次の同期信号発生時刻までに信号処理が終了せず、演算部３の割当ができない状態の場合に、次の同期信号発生時刻に入力される重要度の高いビームデータ１０を割り当てできずに破棄するという問題があった。
【００５９】
しかし、以上に説明したように、実施の形態１のレーダ信号処理装置１では、レーダ信号処理装置１の信号処理情報から、将来入力される重要度の高いビームデータ１０の入力予測時刻を予測し、その時刻に重要度の高いビームデータ１０を信号処理可能なように演算部３の割当を予め計画することにより、突発的に予期せぬ設計値以上の数のビームデータ１０が入力されても、同期信号発生時刻直前の重要度が低いビームデータ１０を破棄することで、入力予測された重要度の高いビームデータ１０を信号処理できるようになる効果がある。
【００６０】
次に、最適割当アルゴリズムについて説明する。資源割当部７は、演算部３の割当を行う際に、最適割当プログラム１４によって処理される、次の２種類の何れかの方法による最適割当アルゴリズムに従い、割当を行う。
【００６１】
一つ目の方法の最適割当アルゴリズムは、信号処理予測時間が短い処理単位が集まるように信号処理を行う演算部３を割り当てる。
【００６２】
あるビームデータ１０をデータＡとする。そのデータＡの信号処理に必要な演算部３の数が４個とする。データＡを複数の処理単位に分割したものを処理単位１、処理単位２、処理単位３、処理単位４と呼ぶことにする。処理単位１から４は信号処理時間が異なり、処理単位１の信号処理時間が一番長く、次に処理単位２、処理単位３、処理単位４の順番に短くなっていくとする。
【００６３】
ここで、例えば同期時刻発生時刻に、データＡが２データ入力された場合の動作を説明する。図３はデータＡを１データ割り当てるときの割当状況を示す。固有番号１から８の演算部３が待機中であり、データＡの信号処理に演算部３が４個必要であるので、データＡの信号処理を固有番号１から４番の演算部３に割り当てる。このとき、処理単位１、処理単位２、処理単位３、処理単位４の順番に信号処理予測時間が短くなっていく。
【００６４】
まず、両脇に隣接する演算部３がない演算部３、すなわち端の演算部３に信号処理時間が一番長い処理単位１を割り当てる。
信号処理予測時間が長い処理単位から割り当てた場合、一番信号処理予測時間が長い処理単位を信号処理する演算部３の隣に、次に信号処理予測時間が長い処理単位を割り当てる。そして信号処理予測時間が長いものから順に、隣に割り当てていく。
【００６５】
図３では固有番号１の演算部３に処理単位１を、固有番号２の演算部３に処理単位２を、固有番号３の演算部３に処理単位３を、固有番号４の演算部３に処理単位４を割り当てた。
次に、データＡを割り当てる場合、まずデータＡの信号処理に必要な演算部３の数は４個であるので、割り当てる時刻から信号処理を開始して最も早く信号処理が終了する演算部３の組み合わせは固有番号５から８の演算部３である。したがってデータＡを固有番号５から８に割り当てる。
【００６６】
このとき割り当てる演算部３のグループに隣接している演算部３（図では固有番号５から８の演算部３のグループに隣接している、固有番号４の演算部３が対象となる）の信号処理状態を確認する。
その演算部３が信号処理している処理単位の信号処理予測時間が短い場合、データＡの処理単位は信号処理予測時間が短い処理単位から順に割り当てていく。その演算部３が信号処理している処理単位の信号処理予測時間が長い場合、データＡの処理単位は信号処理予測時間が長い処理単位から順に割り当てていく。
【００６７】
図４は上記一つ目の方法の最適割当アルゴリズムに従って、データＡの処理単位の割当を行った結果の一例を示す図である。
図４に示すように、固有番号４の演算部３が信号処理している処理単位の信号処理予測時間が最も短いので、データＡの処理単位を割り当てる固有番号５の演算部３は処理単位の信号処理予測時間が最も短い処理単位を割り当てている。また、演算部３の固有番号が６から８となるのに応じて、割り当てる処理単位が長くなるように割り当てが行われている。
【００６８】
図５に、図４の状態で更にデータＡを割当てた状況を示す。図５において、ｔ１の時刻であっても、固有番号３から６のグループの演算部３が待機状態となっているので、データＡを構成する４個全ての処理単位を割り当てることができることがわかる。
従来の割当では、ｔ２の時刻になるまで固有番号１から８にデータＡを割り当てることが出来なかった。しかし、実施の形態１の一つ目の方法による最適割当アルゴリズムによれば、図５に例示したように、ｔ１の時刻にデータＡを更に割り当てることが可能となる。
【００６９】
以上の一つ目の方法の最適割当アルゴリズムで割り当てを行うことで、信号処理予測時間が短い処理単位を一纏まりに集め、無駄な演算部３の待機時間が削減されるので、早い時間で新たにビームデータ１０の割当が可能となるため、演算部３の稼働率が向上する。
【００７０】
図６は、従来の割当による演算部３の割当状況（図６（ａ））と、実施の形態１による一つ目の方法の最適割当アルゴリズムに基づく演算部３の割当状況（図６（ｂ））を示す。
従来の３番目に入力されたデータＡの信号処理終了時刻はｔ２であったが、実施の形態１による一つ目の方法の最適割当アルゴリズムに基づく演算部３の割当により、３番目に入力されたデータＡの信号処理終了時刻は、ｔ２よりも早い時間ｔ１にすることができる。この割り当て方法によれば、ｔ２からｔ１までの時間分だけ、信号処理終了時間が早くなる。
【００７１】
二つ目の方法の最適割当アルゴリズムは、入力されたビームデータ１０の各処理単位が同時に信号処理を開始できない場合、前回の信号処理予測時間、もしくは信号処理時間が短い演算部３に、今回割当を行うビームデータ１０の信号処理予測時間が長い処理単位を突き合わせるように割り当てを行う。
【００７２】
また、前回の信号処理予測時間、もしくは信号処理時間が長い演算部３に、今回割当を行うビームデータ１０の信号処理予測時間が短い処理単位を割り当てる。
図７は、データＡを１データ割り当てるときの割当状況を示す。固有番号１から８の演算部３が待機中であり、データＡの信号処理に演算部３が４個必要であるので、データＡの信号処理を固有番号１から４番の演算部３に割り当てる。このとき、処理単位１、処理単位２、処理単位３、処理単位４の順番に信号処理予測時間が短いものとする。
【００７３】
図８は、図７の状態のときに、更にデータＡを１データ割り当てるときの割当状況を示す。同期信号発生時刻に固有番号５から８の演算部３が待機中であるため、データＡを固有番号５から８に割り当てる。
【００７４】
図９は、図８の状態のときに、更にデータＡを１データ割り当てるときの割当状況を示す。データＡを割り当てる際に、二つ目の方法の最適割当アルゴリズムを適用する。データＡの処理単位の信号処理予測時間は、処理単位１、処理単位２、処理単位３、処理単位４の順番に短くなっていく。
【００７５】
まず、二つ目の方法の最適割当アルゴリズムより、前回の信号処理予測時間が短い演算部３に、今回割当を行うビームデータ１０の信号処理予測時間が長い処理単位を割り当てる。したがって前回、１番目に入力されたデータＡの処理単位４の信号処理予測時間が短いので、１番目に入力されたデータＡの処理単位４を信号処理する固有番号４の演算部３に、今回入力されたデータＡの最も信号処理予測時間が長い処理単位１を割り当てる。
【００７６】
次に、今回入力されたデータＡの信号処理予測時間が２番目に長い処理単位２のデータを割り当てる際に、今回入力された最も信号処理予測時間が長い処理単位１を割り当てた演算部３に隣接する演算部３について、信号処理予測時間を確認する。図９の例では、今回入力された最も信号処理予測時間が長い処理単位１を割り当てた演算部３は、固有番号４の演算部３であるので、固有番号３と固有番号５の演算部３の信号処理予測時間を確認する。
ここで、固有番号３と固有番号５の演算部３の信号処理予測時間を比較し、短いほうの演算部３に今回入力されたデータＡの信号処理予測時間が２番目に長い処理単位２を割り当てる。図９の例では、固有番号３の演算部３が固有番号５の演算部３の信号処理予測時間より短いので、固有番号３の演算部３に処理単位２の信号処理を割り当てる。
【００７７】
次に、今回入力されたデータＡで信号処理予測時間が３番目に長い処理単位３の割当を行う。その際に、今回入力されたデータＡで既に割り当てた処理単位の信号処理をする演算部３に隣接した演算部３の信号処理予測時間を確認する。図９の例では、今回入力されたデータＡで既に割り当てた処理単位の信号処理をする演算部３は固有番号４と固有番号３の演算部３であるので、隣接する演算部３は固有番号２と固有番号５の演算部３である。固有番号２と固有番号５の演算部３の信号処理予測時間は固有番号２の演算部３のほうが短いので、今回入力されたデータＡで信号処理予測時間が３番目に長い処理単位３を固有番号２に割り当てる。
【００７８】
次に、今回入力されたデータＡで信号処理予測時間が４番目に長い処理単位４の割当を行う。その際に、今回入力されたデータＡで既に割り当てた処理単位の信号処理をする演算部３に隣接した演算部３の信号処理予測時間を確認する。ただし、隣接した演算部３が今回入力されたデータＡの信号処理を割り当てられている場合、割当の対象としない。図９の例では、今回入力されたデータＡで既に割り当てた処理単位の信号処理をする演算部３は固有番号４と固有番号３と固有番号２の演算部３であるので、信号処理予測時間を確認する対象の演算部３は固有番号１と固有番号５の演算部３である。固有番号１と固有番号５の信号処理予測時間は同じであるため、将来の割当を考慮すると、固有番号５に処理単位１を割り当てると固有番号６から固有番号８の演算部３でデータＡの信号処理が割当できないため、固有番号１の演算部３に割り当てたほうが良い。したがって今回入力されたデータＡの処理単位４の割当を固有番号１の演算部３に割り当てることとなる。
【００７９】
図１０は、従来の割当による演算部３の割当状況（図６（ａ））と、実施の形態１による二つ目の方法の最適割当アルゴリズムに基づく演算部３の割当状況（図６（ｂ））を示す。
従来の３番目に入力されたデータＡの信号処理終了時刻はｔ２であったが、実施の形態１による二つ目の方法の最適割当アルゴリズムに基づく演算部３の割当により、３番目に入力されたデータＡの信号処理終了時刻はｔ１となった。この割り当て方法によれば、ｔ２からｔ１までの時間分だけ、信号処理終了時間が早くなる。
【００８０】
以上の二つ目の方法の最適割当アルゴリズムで割り当てを行うことで、演算部３の待機中の時間が削減され、演算部３の稼働率が向上する。
【００８１】
次に、三つ目の方法の最適割当アルゴリズムは、入力予測されたビームデータ１０の割当で、入力予測されたビームデータ１０がまだ入力されていない場合、一つ目の方法と二つ目の方法の最適割当アルゴリズムに基づき、入力予測されたビームデータ１０がまだ入力されていない演算部３の処理効率が向上するように、計画した割当を変更することを行う。
【００８２】
例えば、図１２に示すように、データＡが２データ分ほど入力予測されて割当が計画されている状況下において、固有番号１から８の演算部３に割当が計画されて、新しくデータＡの入力が予測された場合を考える。
このとき、既に割当されている固有番号１から固有番号８の演算部３の割当を、演算部３の効率が向上するように、一つ目の方法の最適割当アルゴリズムに基づき、割当の計画を変更して、割り当てを再配置する。一つ目の方法の最適割当アルゴリズムと同様に割当の再計画が行われると、図４に示す割当となる。
【００８３】
従来の割当方式は特許文献３に示されているように、データが入力された時点での割当状況を確認し、処理時間を予測し処理終了時刻が最も早い演算部にデータ処理を割り当てていたが、この実施の形態１では、入力予測をして計画して割当を行うため、データの処理を割り当てる前に既存の計画した割当を変更して、更に処理終了時刻が最も早いものにデータ処理を割り当てることで、演算部の稼動効率を向上させる。
【００８４】
以上の最適割当アルゴリズムによって、入力予測されたビームデータ１０の割当を変更することで、演算部３の無駄な待機時間が削減されて、ビームデータ１０の処理効率が向上する。
【００８５】
従来は、複数の演算部３が待機中であるときに、一つの演算部３が信号処理中により、隣り合う演算部３が確保できず、資源が無駄となることが問題であった。
これに対し、実施の形態１の最適割当アルゴリズムによれば、処理時間が短いものを集めて割り当てる方法、前回の処理時間が長い処理単位を信号処理した演算部３に今回入力された信号処理予測時間が短い処理単位を割り当てる方法、及び入力予測されたビームデータ１０の最適化されるように割当てを変更する方法により、演算部３の無駄な待機中の時間が削減される効果がある。
【００８６】
以上説明した通り、実施の形態１によるレーダ信号処理装置１は、複数の演算部３と、入力データ（ビームデータ１０）を複数の処理単位（データ）に分割し、各処理単位（データ）を転送する上記それぞれの演算部３の割り当てを制御する制御部２を備えて、上記制御部２は、上記入力データについて、各処理単位（データ）の上記演算部による信号処理時間及び演算部への入力時間の予測を行い、予測された信号処理時間の長さ及び入力時間に基づき、隣接配置された一群の演算部３に対して、入力される処理単位（データ）の処理完了から次の入力待ちまでの待機時間が縮小されるように、それぞれの演算部３の割当を計画することを特徴としている。
【００８７】
このように、レーダ信号処理装置１の信号処理情報から将来入力される重要度の高いビームデータの入力予測時刻を予測し、その時刻に重要度の高いビームデータを信号処理可能なように演算部３の割当を予め計画することにより、突発的に予期せぬ設計値以上の数のビームデータ１０が入力されても、同期信号発生時刻直前の重要度が低いビームデータを破棄することで、入力予測された重要度の高いビームデータを信号処理できるようになる効果がある。
【００８８】
また、実施の形態１の制御部２の資源割当部７は、ビームデータ１０を複数に分割した処理単位について、信号処理時間が最も短い処理単位の両側に、信号処理時間が短い順に処理単位が配置されるように、隣接配置された一群の演算部に処理単位の割り当てを行う第１の最適割当アルゴリズムを備えることを特徴としている。
【００８９】
また、実施の形態１の制御部２の資源割当部７は、ビームデータ１０を複数に分割した処理単位について、信号処理時間が短い処理単位の次の信号処理開始時間に、信号処理時間が長い処理単位が配置され、信号処理時間が長い処理単位の次の信号処理開始時間に、信号処理時間が短い処理単位が配置されるように、演算部に処理単位の割り当てを行う第１の最適割当アルゴリズムを備えても良い。
【００９０】
このように、処理予測時間が短い処理単位を集めて割り当てる方法、前回の処理時間が短いものに今回の処理予測時間が長い処理単位を割り当てる方法、演算部の稼働率が向上するように、入力予測したデータの割当を変更する方法、に基づき割当を行うことで、演算部３の無駄な待機中の時間が削減される効果がある。
【符号の説明】
【００９１】
１  レーダ信号処理装置、２  制御部、３  演算部、４  外部出力部、５  データ転送手段、６  外部受信部、７  資源割当部、８  終了受信部、９  外部装置、１０  ビームデータ、１１  目標検出情報、１２  データベース、１３  時間計測部、１４  最適割当プログラム。
【図１】
2012189364.tif 000003
【図２】
2012189364.tif 000004
【図３】
2012189364.tif 000005
【図４】
2012189364.tif 000006
【図５】
2012189364.tif 000007
【図６】
2012189364.tif 000008
【図７】
2012189364.tif 000009
【図８】
2012189364.tif 000010
【図９】
2012189364.tif 000011
【図１０】
2012189364.tif 000012
【図１１】
2012189364.tif 000013
【図１２】
2012189364.tif 000014
【図１３】
2012189364.tif 000015