JPH0340873B2

JPH0340873B2 -

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Publication number: JPH0340873B2
Application number: JP5904382A
Authority: JP
Priority date: 1982-04-09
Filing date: 1982-04-09
Publication date: 1991-06-20
Also published as: JPS58176775A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は電力スペクトルの相互相関係数を計
算することにより、入力信号の中から基準となる
電力スペクトルと同等のスペクトルを持つ信号を
検出する相関処理装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention is a correlation method for detecting a signal having a spectrum equivalent to a reference power spectrum from an input signal by calculating a cross-correlation coefficient of a power spectrum. It relates to a processing device.

[Technical background of the invention and its problems]

第１図は従来の相関処理装置を示すものであ
る。入力信号f_iはアナログ／デイジタル（Ａ／
Ｄ）変換回路１１に供給され、この変換回路１１
において所定周期のサンプリングパルス信号f_sに
より、デイジタル時系列信号に変換される。この
サンプルデータは第１の記憶回路１２に供給され
記憶される。この記憶されるサンプル数は2N個
とする。この記憶回路１２より読出されたサンプ
ルデータは順次電力スペクトル計算回路１３に供
給され、例えばFFT（Fast Fourier Transform）
方式によつてＮ個の電力スペクトルデータx_i（ｉ
＝０、１、…、Ｎ−１）が求められる。この電力
スペクトルデータx_iは第２の記憶回路１４に供給
され記憶される。 FIG. 1 shows a conventional correlation processing device. The input signal f _i is analog/digital (A/
D) is supplied to the conversion circuit 11, and this conversion circuit 11
The signal is converted into a digital time-series signal using a sampling pulse signal f _s of a predetermined period. This sample data is supplied to the first storage circuit 12 and stored therein. The number of samples stored is 2N. The sample data read out from the storage circuit 12 is sequentially supplied to the power spectrum calculation circuit 13, and is processed using, for example, FFT (Fast Fourier Transform).
N power spectrum data x _i (i
=0, 1,...,N-1) are obtained. This power spectrum data x _i is supplied to the second storage circuit 14 and stored therein.

一方、第３の記憶回路１５には予じめ検出した
い信号に対応する基準の電力スペクトルデータy_i
＝（ｉ＝０、１、…、Ｍ−１；Ｍ＜Ｎ）が記憶さ
れている。この記憶回路１５および１４に記憶さ
れたデータはそれぞれ順次読出され、相互相関計
算回路１６に供給される。この計算回路１６では
次の計算が行なわれる。 On the other hand, the third storage circuit 15 stores reference power spectrum data _{y i} corresponding to the signal to be detected in advance.
=(i=0, 1, . . . , M-1; M<N) is stored. The data stored in storage circuits 15 and 14 are read out in sequence and supplied to cross-correlation calculation circuit 16. This calculation circuit 16 performs the following calculation.

但し、ｋ＝０、１、…、Ｎ−１＝１／Ｍ_k+M-1 〓^i=k x_i ＝１／Ｍ_M-1 〓ⁱ⁼⁰ y_i この計算によつて得られた相関係数ｒ(k)は判定
回路１７に供給され、この判定回路１７において
相関係数ｒ(k)の最大値ｒ(k)_naxが判定される。そ
して、このｋの値により基準のスペクトルパター
ンとその電力スペクトルパターンが一致する信号
の中心周波数が求められる。第２図ａ，ｂ，ｃは
それぞれx_i、y_i、ｒ(k)の一例を示すものである。 However, k=0, 1,..., N-1 = 1/M _k+M-1 〓 ^i=k x _i = 1/M _M-1 〓 ⁱ⁼⁰ _y iThe phase obtained by this calculation The correlation coefficient r(k) is supplied to a determination circuit 17, which determines the maximum value r(k) _nax of the correlation coefficient r(k). Then, from this value of k, the center frequency of the signal whose power spectrum pattern matches the reference spectrum pattern is determined. Figures 2a, b, and c show examples of x _i , y _i , and r(k), respectively.

ところで、入力信号の電力スペクトルx_iは周波
数分解能Δf（但し、Δf＝f_s／2N）毎の離散的なデータであるため、第３図ａ，ｂに示す如く信号の中
心周波数f₀の値によつて本来は同一スペクトルの
筈が、かなり異なつたスペクトルデータとなる可
能性を有している。尚、第３図ａ，ｂ中点線は連
続スペクトルエンベロープを示し、第３図ａは₀＝（ｍ＋１／２）×Δの場合第３図ｂは₀＝ｍ×Δの場合（但し、ｍは正整数）であり、₀の値によつてこの両者を両極端として
その中間のスペクトルパターンをとることにな
る。 By the way, since the power spectrum x _i of the input signal is discrete data for each frequency resolution Δf (Δf = f _s /2N), the value of the center frequency f ₀ of the signal is as shown in Figure 3 a and b. Therefore, what should originally be the same spectrum may end up with considerably different spectrum data. The dotted line _between a and b in Figure 3 shows the _continuous spectral envelope. (a positive integer), and a value of ₀ makes these two extremes and a spectral pattern in between.

このことは、即ち基準のスペクトルパターンが
例えば第３図ａの形で記憶されているとすると、
第３図に示すａとｂの中間のパターンの場合には
それだけ相関係数の最大値ｒ(k)_naxが変動するこ
とになる。このように、従来の装置は信号の中心
周波数と周波数分解能との相対関係によつて相関
係数が大きく変動するという欠点を有している。 This means that if the reference spectral pattern is stored, for example, in the form shown in Figure 3a,
In the case of a pattern between a and b shown in FIG. 3, the maximum value r(k) _nax of the correlation coefficient varies accordingly. As described above, the conventional apparatus has the drawback that the correlation coefficient varies greatly depending on the relative relationship between the center frequency of the signal and the frequency resolution.

[Purpose of the invention]

この発明は上記事情に基づいてなされたもの
で、その目的とするところは入力信号の中心周波
数が如何なる場合であつても所定の相関係数を得
ることが可能な相関処理装置を提供しようとする
ものである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to provide a correlation processing device that can obtain a predetermined correlation coefficient no matter what the center frequency of the input signal. It is something.

[Summary of the invention]

この発明は入力信号を電力スペクトル計算回路
によつて決まる周波数分解能Δの範囲で変化さ
せ、この変化したそれぞれの信号について基準ス
ペクトルとの相関係数を求め、この中より最大値
を判定することにより基準スペクトルパターンに
最も近似した相関係数を求めるとともに、相関係
数の最大値を用いて相関係数の計算範囲を制御す
るものである。 This invention changes the input signal within a range of frequency resolution Δ determined by the power spectrum calculation circuit, determines the correlation coefficient with the reference spectrum for each of the changed signals, and determines the maximum value among them. This method determines the correlation coefficient that most closely approximates the reference spectrum pattern, and uses the maximum value of the correlation coefficient to control the calculation range of the correlation coefficient.

[Embodiments of the invention]

以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。尚、第４図中第１図と同一部分に
は同一符号を付す。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the same parts in FIG. 4 as in FIG. 1 are given the same reference numerals.

第４図において、入力信号f_iは周波数変換回路
４１に供給される。この変換回路４１には局部発
振回路４２の出力信号が供給され、この信号によ
り前記入力信号f_iの周波数が変化される。即ち、
局部発振回路４２は出力周波数が所定の範囲変化
可能とされており、この信号により入力信号f_iの
周波数は前記周波数分解能Δの範囲内を偏移さ
れるようになつている。この周波数変換された信
号はそれぞれＡ／Ｄ変換回路１１〜相互相関計算
回路１６、判定回路１７に順次供給され、第１図
と同様の動作により相関係数の最大値群が求めら
れる。 In FIG. 4, the input signal _fi is supplied to a frequency conversion circuit 41. In FIG. An output signal from a local oscillation circuit 42 is supplied to this conversion circuit 41, and the frequency of the input signal f _i is changed by this signal. That is,
The local oscillation circuit 42 is capable of changing its output frequency within a predetermined range, and this signal causes the frequency of the input signal f _i to be shifted within the range of the frequency resolution Δ. These frequency-converted signals are sequentially supplied to the A/D conversion circuit 11 to the cross-correlation calculation circuit 16 and the determination circuit 17, respectively, and the maximum value group of correlation coefficients is determined by the same operation as in FIG.

ところで、この装置では先ず最初に周波数変換
回路４１の出力周波数が入力信号f_iの周波数と等
しくなるよう局部発振回路４２の周波数が選択さ
れ、このときの相関係数の最大値が計算される。
この最大値をr₁（k₁）とし、第２図ｂに示す如く
基準スペクトルの中心周波数がｉ＝Ｍ／２であるとすれば、求める信号の中心周波数はｉ＝k₁＋Ｍ／２として求められ、且つ、この信号の主要なスペク
トルは第５図に示す如くｉ＝k₁〜k₁＋Ｍの間に存
在するといえる。 By the way, in this device, the frequency of the local oscillation circuit 42 is first selected so that the output frequency of the frequency conversion circuit 41 is equal to the frequency of the input signal _fi , and the maximum value of the correlation coefficient at this time is calculated.
If this maximum value is r ₁ (k ₁ ) and the center frequency of the reference spectrum is i=M/2 as shown in Figure 2b, then the center frequency of the desired signal is i=k ₁ +M/2. It can be said that the main spectrum of the obtained signal exists between i=k ₁ and k ₁ +M as shown in FIG.

計算範囲制御回路４３は前記判定回路１７より
出力される相関係数の最大値r₁（k₁）に応じて相
互相関計算回路１６の計算範囲を制御するもので
あり、この場合、相互相関計算回路１６は以後の
計算範囲がk₁〜k₁＋Ｍの範囲に制限され、且つ、
次式の計算を行なうよう制御される。 The calculation range control circuit 43 controls the calculation range of the cross-correlation calculation circuit 16 according to the maximum value r ₁ (k ₁ ) of the correlation coefficient output from the determination circuit 17, and in this case, the calculation range of the cross-correlation calculation circuit 16 is The circuit 16 has a subsequent calculation range limited to a range of k ₁ to k ₁ +M, and
It is controlled to calculate the following equation.

但し、＝１／Ｍ_M-1 〓ⁱ⁼⁰ x_i＋k_i ＝１／Ｍ_M-1 〓ⁱ⁼⁰ y_i 次に、前記局部発振回路４２の出力周波数が変
化され、周波数変換回路４１の出力信号周波数が
入力信号f_iの周波数よりもΔ／２だけ低くなるよ
うに設定される。そして、前記同様の動作が行な
われ、(2)式の計算が実行される。引続き局部発振
回路４２の出力信号周波数がΔ／ｎずつ順次変
化され、変換回路４１の出力周波数が入力信号f_i
の周波数よりΔ／２だけ高くなるまで合計ｎ回
(2)式の計算が同様に行なわれる。したがつて、
r₁′、r₂′、…、r_o′なる相関係数が得られる。つま
り、求める信号の中心周波数₀は幅Δだけ変化
することになるから、このスペクトルパターンは
第３図ａ〜同図ｂの間のｎ通りのパターンをとる
ことになる。したがつて、判定回路１７により、
相互相関計算回路１６から出力される相関係数
r₁′、r₂′、…、r_o′より最大値r′_nax（k₁）を選択す
れ
ば、基準の周波数スペクトルパターンに最も近い
ときの相関係数を得ることができる。即ち、入力
信号f_iの中心周波数₀がΔの中の如何なる位置に
あつても常に変動の少ない相関係数r′_nax（k₁）を
得ることが可能である。 However, =1/M _M-1 〓 ⁱ⁼⁰ x _i +k _i =1/M _M-1 〓 ⁱ⁼⁰ _y iNext, the output frequency of the local oscillation circuit 42 is changed, and the output frequency of the frequency conversion circuit 41 is changed. The output signal frequency is set to be lower than the frequency of the input signal _fi by Δ/2. Then, the same operation as described above is performed, and the calculation of equation (2) is executed. Subsequently, the output signal frequency of the local oscillation circuit 42 is sequentially changed by Δ/n, and the output frequency of the conversion circuit 41 is changed to the input signal f _i
n times in total until the frequency becomes Δ/2 higher than the frequency of
Equation (2) is calculated in the same way. Therefore,
Correlation coefficients r ₁ ′, r ₂ ′, ..., r _o ′ are obtained. In other words, since the center frequency ₀ of the desired signal changes by the width Δ, this spectrum pattern takes n patterns between a and b in FIG. 3. Therefore, the determination circuit 17 determines that
Correlation coefficient output from cross-correlation calculation circuit 16
By selecting the maximum value r′ _nax (k ₁ ) from r ₁ ′, r ₂ ′, . . . , r _o ′, the correlation coefficient closest to the reference frequency spectrum pattern can be obtained. That is, it is possible to always obtain a correlation coefficient r' _nax (k ₁ ) with little variation no matter where the center frequency ₀ of the input signal f _i is located within Δ.

〔Effect of the invention〕

以上、詳述したようにこの発明によれば、入力
信号の中心周波数が如何なる場合であつても所定
の相関係数を得ることが可能な相関処理装置を提
供できる。 As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a correlation processing device that can obtain a predetermined correlation coefficient regardless of the center frequency of the input signal.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来の相関処理装置の一例を示す構成
図、第２図ａ，ｂ，ｃおよび第３図ａ，ｂはそれ
ぞれ従来およびこの発明の動作を説明するために
示す図、第４図はこの発明に係わる相関処理装置
の一実施例を示す構成図、第５図はこの発明の動
作を説明するために示す図である。１１……Ａ／Ｄ変換回路、１３……電力スペク
トル計算回路、１６……相互相関計算回路、１７
……判定回路、４１……周波数変換回路、４２…
…局部発振回路、４３……計算範囲制御回路。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of a conventional correlation processing device, FIG. 5 is a block diagram showing one embodiment of the correlation processing device according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram shown for explaining the operation of the present invention. 11...A/D conversion circuit, 13...Power spectrum calculation circuit, 16...Cross correlation calculation circuit, 17
... Judgment circuit, 41 ... Frequency conversion circuit, 42 ...
...Local oscillation circuit, 43...Calculation range control circuit.

Claims

[Claims]

1. An oscillation circuit that can change the oscillation frequency, a frequency conversion circuit that changes the frequency of an input signal using this oscillation signal, a circuit that A/D converts this conversion output signal with a predetermined sampling pulse signal, and a circuit that obtains a power spectrum from a sampled signal; a circuit that is supplied with the obtained power spectrum and a reference power spectrum and obtains a cross-correlation coefficient; and a determination circuit that obtains a maximum value from the obtained correlation coefficient; a circuit that controls a calculation range of the cross-correlation coefficient based on a maximum value of the cross-correlation coefficient when the output signal frequency of the frequency conversion circuit is equal to the input signal frequency, The determination circuit extracts the maximum value from among the cross-correlation coefficients obtained when the oscillation frequency of the oscillation circuit is changed by n steps within the frequency resolution range of the circuit for calculating the power spectrum. Characteristic correlation processing device.