特許 7044291 コプライム平面アレーブロックサンプリングテンソル信号構造に基づく自由度強化型空間スペクトル推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-22

(45)【発行日】2022-03-30

(54)【発明の名称】コプライム平面アレーブロックサンプリングテンソル信号構造に基づく自由度強化型空間スペクトル推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 3/46 20060101AFI20220323BHJP

【ＦＩ】

G01S3/46

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021541670

(86)(22)【出願日】2020-05-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-19

(86)【国際出願番号】 CN2020088568

(87)【国際公開番号】W WO2021068495

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2021-07-19

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】505072650

【氏名又は名称】浙江大学

【氏名又は名称原語表記】ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100103872

【弁理士】

【氏名又は名称】粕川 敏夫

(74)【代理人】

【識別番号】100088856

【弁理士】

【氏名又は名称】石橋 佳之夫

(74)【代理人】

【識別番号】100149456

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 喜幹

(74)【代理人】

【識別番号】100194238

【弁理士】

【氏名又は名称】狩生 咲

(74)【代理人】

【識別番号】100205648

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 真一

(72)【発明者】

【氏名】▲チェン▼ ▲ジ▼明

(72)【発明者】

【氏名】▲ジェン▼ 航

(72)【発明者】

【氏名】史 治国

(72)【発明者】

【氏名】周 成▲ウェイ▼

【審査官】佐藤 宙子

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０９４７１０８６（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７０３７３９２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０９２７６６１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１６４２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ３／００－ ３／７４

Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００－１３／９５

Ｈ０１Ｑ ３／００－ ３／４６

Ｈ０１Ｑ ２１／００－２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

【請求項2】

【請求項3】

【請求項4】

【請求項5】

【請求項6】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアレー信号処理技術分野に属し、特にコプライム平面アレーテンソル信号モデリングと統計処理に基づく空間スペクトル推定技術に関し、具体的にはコプライム平面アレーブロックサンプリングテンソル信号構造に基づく自由度強化型空間スペクトル推定方法であり、受動検知及び位置決めに用いることができる。

【背景技術】

【0002】

コプライム平面アレーはシステム化アーキテクチャを有する二次元スパースアレーとして、大口径、高自由度の特徴を有し、高精度、高解像の空間スペクトル推定を実現することができる。それと同時に、二次元バーチャルドメインを構築し、かつ二次バーチャルドメイン統計量に基づいて処理することにより、信号源空間の解像の自由度を効果的に向上させることができる。従来の空間スペクトル推定方法は一般的に二次元空間構造情報を有する入射信号をベクトルで示し、時間平均の方式でマルチサンプリング信号の二次統計量を計算し、さらにベクトル化によりバーチャルドメイン二次等価信号を導出し、かつ空間平滑化の手段により単一のスナップショットバーチャルドメイン信号共分散行列のランク不足問題を解決して空間スペクトルを構築する。しかしながら、一方では、ベクトル方式で表示されたコプライム平面アレー受信信号及びそのバーチャルドメイン二次等価信号は生信号の多次元空間構造情報を失うだけでなく、データ量が増大するにつれて、次元災害を引き起こしやすい、他方では、単一のスナップショットバーチャルドメイン信号の空間スペクトル関数構造に基づいて空間平滑化の手段を導入し、自由度性能に一定の損失をもたらす。

【0003】

上記問題を解決するために、テンソル信号構造に基づく空間スペクトル推定方法が注目される。テンソルは高次元のデータ構造として、信号の生の多次元情報を記憶することができる。同時に、高次特異値分解、テンソル分解等の多次元代数理論もテンソル信号の多次元特徴抽出に豊富な分析用具を提供する。したがって、テンソル信号構造に基づく空間スペクトル推定方法はコプライム平面アレー入射信号の多次元空間構造情報を十分に利用することができる。しかしながら、従来の方法は依然として実際の受信テンソル信号に基づいて処理するが、コプライム平面アレーの二次元バーチャルドメインを利用してテンソル空間スペクトル構造を行うことがなく、かつ自由度性能の向上を実現しない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は上記コプライム平面アレー空間スペクトル推定方法に存在する信号多次元空間構造情報の損失及び自由度損失問題に対して、コプライム平面アレーブロックサンプリングテンソル信号構造に基づく自由度強化型空間スペクトル推定方法を提供することであり、コプライム平面アレーブロックサンプリングテンソル信号処理アーキテクチャを構築し、不足条件でのマルチソーステンソル空間スペクトル推定を実現することは実現可能な考え方及び効果的な解決手段を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

【0006】

【0007】

【0008】

【0009】

【0010】

【発明の効果】

【0011】

本発明は従来の技術に比べて以下の利点を有する：
（１）本発明はテンソルでコプライム平面の実際の受信信号を表示し、従来の方法と異なり二次元空間情報をベクトル化して特徴付け、かつスナップショット情報を平均して二次統計量を得て、本発明は各サンプリングスナップショット信号を第三次元で重ね合わせ、かつ四次元空間情報を含む二次相互相関テンソルを利用して空間スペクトル推定を行い、コプライム平面アレーの実際の入射信号の多次元空間構造情報を保留する。
（２）本発明はブロックサンプリングの方式によりテンソル信号構造を行い、かつ等価サンプリング時系列情報を有するブロックサンプリングバーチャルドメインテンソル信号を導出し、該バーチャルドメインテンソル信号とコプライム平面アレーの実際の受信テンソル信号は同じ構造を有し、その四次自己相関テンソルを直接導出して求めることができ、空間平滑化などの操作を導入して単一のスナップショットバーチャルドメイン信号に存在するランク不足問題を解決する必要がなく、自由度の損失を効果的に低減する。
（３）本発明はテンソルＣＡＮＤＥＣＯＭＰ／ＰＡＲＡＣＦＡＣ分解の方式を採用してブロックサンプリングバーチャルドメインテンソル信号の四次自己相関テンソルに対して多次元特徴抽出を行い、それによりバーチャルドメインテンソル信号とノイズサブ空間との間の関係を確立し、構造自由度が向上したテンソル空間スペクトルに基礎を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は本発明の全体的なフローチャートである。

【図2】図２は本発明におけるコプライム平面アレーの構造概略図である。

【図3】図３は本発明の導出したバーチャルドメインエリアアレーの構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に図面を参照して、本発明の技術的解決手段をさらに詳細に説明する。

【0014】

従来の方法に存在する信号多次元空間構造情報の損失及び自由度性能が制限されるという問題を解決するために、本発明はコプライム平面アレーブロックサンプリングテンソル信号構造に基づく自由度強化型空間スペクトル推定方法を提供する。コプライム平面アレーブロックのサンプルテンソル信号を統計分析することにより、ブロックサンプリングテンソル信号統計量に基づくバーチャルドメイン統計量を導出し、等価サンプリング時系列情報を有するバーチャルドメインテンソル信号を構築する。空間平滑化過程を導入する必要がない条件下で、バーチャルドメインテンソル信号の四次自己相関テンソルに対してＣＡＮＤＥＣＯＭＰ／ＰＡＲＡＣＦＡＣ分解を行って信号とノイズサブ空間を取得し、それにより自由度が向上したテンソル空間スペクトル関数を構築する。図1に示すように、本発明の実現ステップは以下のとおりである。

【0015】

【0016】

【0017】

【0018】

【0019】

【0020】

【0021】

【0022】

前記のように、本発明はコプライム平面アレー信号の多次元情報構造を十分に考慮し、ブロックサンプリングテンソル信号を利用してモデリングし、等価サンプリング時系列情報を有するバーチャルドメインテンソル信号を構築し、さらに、テンソル分解を利用してブロックサンプリングバーチャルドメインテンソル信号の四次統計量に対して多次元特徴抽出を行い、それによりブロックサンプリングバーチャルドメインテンソル信号構造に基づく信号とノイズサブ空間を構築し、コプライム平面アレーブロックのサンプリングバーチャルドメインテンソル信号とテンソル空間スペクトルとの間の関連付けを確立する。同時に、本発明はブロックサンプリング構造により三次元情報構造を有するバーチャルドメインテンソル信号を得て、それによりバーチャルドメイン等価受信信号を統計分析する時に、単一のスナップショットバーチャルドメイン等価受信信号のランク不足問題を解決するために、導入する空間平滑化過程を必要とし、コプライム平面アレーバーチャルドメインによる自由度優位性を十分に利用し、自由度が向上したマルチソーステンソル空間スペクトル推定を実現する。

【0023】

以上は本発明の好ましい実施形態だけであり、本発明は好ましい実施例で以上のように開示されているが、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の技術的解決手段の範囲から逸脱することなく、上記開示された方法及び技術内容を利用して本発明の技術的解決手段に対して多くの可能な変動及び修飾を行い、又は同等変化の等価実施例に修正することができる。したがって、本発明の技術的解決手段の内容から逸脱せず、本発明の技術的思想に基づいて以上の実施例に対して行われたいかなる簡単な修正、同等変化及び修飾は、いずれも依然として本発明の技術的解決手段の保護範囲内に属する。

【図1】

【図2】

【図3】