(57)【要約】【課題】  物標が実像または偽像のいずれであるのかを判定することができるレーダ装置を提供する。【解決手段】  移動体を探知するレーダ装置であって、電波を送受信するアンテナと、アンテナによる探知範囲内を撮像する撮像装置と、アンテナによる受信信号に基づいてレーダ映像信号を生成する信号処理部４０１と、レーダ映像信号に基づいて物標を検出する物標検出部４０２と、撮像装置による撮像画像を取得する撮像画像取得部４０３と、取得された撮像画像における検出された物標に対応する部分領域内に移動体が含まれるか否かを判定する物標判定部４０４とを備えた。【選択図】図３
2020186977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を探知するレーダ装置であって、
電波を送受信するアンテナと、
前記アンテナによる探知範囲内を撮像する撮像装置と、
前記アンテナによる受信信号に基づいてレーダ映像信号を生成する信号処理部と、
前記レーダ映像信号に基づいて物標を検出する物標検出部と、
前記撮像装置による撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
前記取得された撮像画像における前記検出された物標に対応する部分領域内に前記移動体が含まれるか否かを判定する物標判定部と
を備えるレーダ装置。
【請求項２】
前記部分領域内に前記移動体が含まれない場合、前記レーダ映像信号から前記検出された物標を除去する物標除去部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記アンテナ及び前記撮像装置は、同一の回転軸周りに回転されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記検出された物標の位置に基づいて、該物標の速度または針路の少なくともいずれかを算出する物標追尾部と、
前記算出された前記物標の速度または針路の少なくともいずれかを所定の平滑化強度により平滑化する平滑化処理部とを更に備え、
前記物標判定部は、前記部分領域内の前記移動体が変針中であるか否かを判定し、
前記平滑化処理部は、前記移動体が変針中である場合、平滑化強度を低減またはゼロにすること特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記物標判定部は、機械学習により前記移動体についての判定をすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置による探知においては、照射された電波が海面、陸面、大型構造物などの探知対象とは異なる対象により反射されることによって、レーダ映像において、偽像と呼ばれる不要な像が発生していた。
【０００３】
また、関連する技術として、テレビカメラと、テレビカメラの俯角・視野角で定まる範囲の映像を入力するカメラ映像入力手段と、テレビカメラの設置位置及び映像範囲の位置関係に基づいて、カメラ映像入力手段で入力した映像を物標の測位信号に座標変換して出力するカメラ映像変換手段と、カメラ映像変換手段によって得られた測位信号とレーダからの測位信号との合成によりレーダの偽像を除去する偽像除去手段とを有するレーダ偽像除去装置、が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−６１５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
偽像は、船舶などの探知対象による反射エコーである実像と酷似しているものがあり、その場合、レーダ映像上の物標が実像または偽像のいずれであるのかを判定することができない、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、物標が実像または偽像のいずれであるのかを判定することができるレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本実施形態のレーダ装置は、移動体を探知するレーダ装置であって、電波を送受信するアンテナと、前記アンテナによる探知範囲内を撮像する撮像装置と、前記アンテナによる受信信号に基づいてレーダ映像信号を生成する信号処理部と、前記レーダ映像信号に基づいて物標を検出する物標検出部と、前記撮像装置による撮像画像を取得する撮像画像取得部と、前記取得された撮像画像における前記検出された物標に対応する部分領域内に前記移動体が含まれるか否かを判定する物標判定部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、物標が実像または偽像のいずれであるのかを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るレーダ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】撮像装置及びアンテナの構成を示す概略正面図である。
【図３】処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図４】物標除去処理の動作を示すフローチャートである。
【図５】物標追尾処理の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（レーダ装置のハードウェア構成）
本実施形態に係るレーダ装置のハードウェア構成について説明する。図１は、本実施形態に係るレーダ装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、撮像装置及びアンテナの構成を示す概略正面図である。
【００１２】
図１に示すように、レーダ装置１は、回転をしながら電波の送受信を行うアンテナ１１と、アンテナ１１と同様に回転される撮像装置１２と、アンテナ１１及び撮像装置１２を回転駆動させる駆動部１３と、アンテナ１１により送信波として放射される送信信号を生成する送信機２１と、アンテナ１１により受信された受信波に基づいて受信信号を生成する受信機２２と、送信機２１及び受信機２２を制御する送受信制御部３０と、処理部４０とを備える。本実施形態において、レーダ装置１は、移動体としての船舶を探知対象とし、レーダ装置１における処理部４０は、レーダ映像を表示する表示装置を備えた指示器（不図示）と接続されるものとする。なお、本実施形態においては、レーダ装置１は、マグネトロンを用いたものとするが、半導体素子を用いた固体レーダとして構成しても良い。
【００１３】
送受信制御部３０は、送信信号を生成するように送信機２１を制御するとともに、受信信号を生成するように受信機２２を制御する。受信機２２により生成された受信信号は処理部４０に入力される。処理部４０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４１とメモリ４２とを備え、このＣＰＵ４１及びメモリ４２が協働することにより後述する各種機能を実行する。
【００１４】
図２に示すように、アンテナ１１及び撮像装置１２は、駆動部１３により回転軸Ｒ周りに回転駆動させる。本実施形態において、回転軸Ｒは、レーダ装置１の設置面方向に直交する略垂直方向を向くものとする。アンテナ１１は駆動部１３に連結され、撮像装置１２はアンテナ１１に連結され、これによって、アンテナ１１と撮像装置１２が同様に回転される。ここで、同様に回転される、とは、同一の回転軸周り、同一の回転方向、同一の回転速度により回転されることをいう。
【００１５】
撮像装置１２は、アンテナ１１による探知範囲内を同期的に撮像可能にアンテナ１１に連結される。また、撮像装置１２は、望遠レンズを備えたカメラが望ましく、これによって、後述する判定に用いる画像の解像度を低コストで向上させることができる。なお、撮像装置１２は、レーダ装置１による探知範囲内を撮像可能なものであれば良く、必ずしもアンテナ１１と同様に回転させる必要はない。この場合の構成としては、撮像装置１２として広角レンズを備えたカメラを用いることや、複数の撮像装置１２を用いることが考えられる。
【００１６】
（処理部の機能構成）
処理部の機能構成について説明する。図３は、処理部の機能構成を示すブロック図である。
【００１７】
図３に示すように、処理部４０は、信号処理部４０１、物標検出部４０２、画像取得部４０３、物標判定部４０４、物標除去部４０５、物標追尾部４０６、平滑化処理部４０７、レーダ情報出力部４０８を機能として備える。
【００１８】
信号処理部４０１は、受信機２２により生成された受信信号に基づいて、レーダ映像信号を生成する。物標検出部４０２は、信号処理部４０１により生成されたレーダ映像信号に基づいて物標位置を検出する。画像取得部４０３は、撮像装置１２により撮像された撮像画像を取得する。
【００１９】
物標判定部４０４は、物標検出部４０２により検出された物標位置に該当する部分画像を撮像画像から抽出し、この部分画像に船舶が含まれるか否かを判定するとともに、船舶が含まれる場合はこの船舶が変針中であるか否かを判定する。なお、物標判定部４０４は、機械学習によって、具体的には船舶の画像、変針中の船舶の時系列画像を教師データとした教師あり学習によって、部分画像に船舶が含まれるか否か、船舶が変針中であるか否かを推定する。
【００２０】
物標除去部４０５は、物標判定部４０４により部分画像に船舶が含まれていないと判定された場合、この部分画像に対応する物標を偽像としてレーダ映像信号から除去する。物標追尾部４０６は、物標判定部４０４により部分画像に船舶が含まれている場合、この部分画像に対応する物標を追尾対象として、物標針路、物標速度を算出する。平滑化処理部４０７は、ノイズや誤差を低減させるために物標針路、物標速度を平滑化する。
【００２１】
レーダ情報出力部４０８は、物標除去部４０５により偽像が除去されたレーダ映像信号と、平滑化処理部４０７により平滑化された物標位置、物標針路、物標速度を含む物標情報とを指示器に出力する。物標情報は、指示器においてレーダ映像に重畳されて表示される。
【００２２】
（物標除去処理）
物標除去処理の動作について説明する。図４は、物標除去処理の動作を示すフローチャートである。なお、物標除去処理は所定の周期毎に実行される処理であり、図４においては、レーダ映像信号に基づく物標の取得、レーダ映像信号に対応する撮像画像の取得がすでになされているものとする。
【００２３】
図４に示すように、まず、物標判定部４０４は、物標検出部４０２により物標位置が検出された物標のうち、未選択の物標を選択し（Ｓ１０１）、取得した撮像画像において選択した物標の物標位置に対応する領域を含む部分画像を抽出し（Ｓ１０２）、この部分画像内に船舶が含まれているか否かを判断する（Ｓ１０３）。
【００２４】
部分画像内に船舶が含まれている場合（Ｓ１０３，ＹＥＳ）、物標判定部４０４は、選択中の物標を追尾対象に追加し（Ｓ１０４）、全ての物標を選択したか否かを判定する（Ｓ１０５）。
【００２５】
全ての物標を選択した場合（Ｓ１０５，ＹＥＳ）、追尾対象である物標に対して、後述する物標追尾処理が実行される（Ｓ１０６）。
【００２６】
一方、全ての物標を選択していない場合（Ｓ１０５，ＮＯ）、物標判定部４０４は、再度、未選択の物標を選択する（Ｓ１０１）。
【００２７】
また、ステップＳ１０３において、部分画像内に船舶が含まれていない場合（Ｓ１０３，ＮＯ）、物標除去部４０５が選択中の物標を偽像としてレーダ映像信号から除去し（Ｓ１０７）、物標判定部４０４が全ての物標を選択したか否かを判定する（Ｓ１０５）。
【００２８】
本実施形態に係る物標除去処理によれば、物標に対応する部分画像内に探知対象とする移動体である船舶が含まれていない場合には、物標が偽造と判定されてレーダ映像信号から除去される。これによって、電波を海上に向けて照射した場合に発生する海面反射などに起因する偽造と、船舶による反射エコーである実像とを分別し、偽造を抑圧することができる。
【００２９】
（物標追尾処理）
物標追尾処理について説明する。図５は、物標追尾処理の動作を示すフローチャートである。
【００３０】
図５に示すように、まず、物標追尾部４０６は、追尾対象である物標のそれぞれについて、その物標位置の時系列データに基づいて物標針路、物標速度を算出する（Ｓ２０１）。
【００３１】
次に、物標判定部４０４は、追尾対象である物標のうち、未選択の物標を選択し（Ｓ２０２）、選択した物標により示される船舶が変針中であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。ここで、物標判定部４０４は、前周期における部分画像に含まれる船舶の姿勢と、現周期における部分画像に含まれる船舶の姿勢とに基づいて、船舶に姿勢の変化が生じているか、具体的には、船舶が回頭しているか否かを推定することによって、船舶が変針中であるか否かを判定する。
【００３２】
船舶が変針中である場合（Ｓ２０３，ＹＥＳ）、平滑化処理部４０７が、平滑化の強さ度合いを示すパラメータである平滑化強度をデフォルトの設定値よりも低減、またはゼロとし（Ｓ２０４）、物標針路及び物標速度を平滑化し（Ｓ２０５）、平滑化強度をリセットして設定値に戻し（Ｓ２０６）、物標判定部４０４が、追尾対象である物標の全てを選択したか否かを判定する（Ｓ２０７）。
【００３３】
物標の全てを選択した場合（Ｓ２０７，ＹＥＳ）、物標追尾処理が終了される。一方、物標の全てが選択していない場合（Ｓ２０７，ＮＯ）、物標判定部４０４は、再度、未選択の物標を選択する（Ｓ２０２）。
【００３４】
また、ステップＳ２０３において、船舶が変針中ではない場合（Ｓ２０３，ＮＯ）、平滑化処理部４０７が、通常の平滑化強度、即ちデフォルトの設定値により物標針路及び物標速度を平滑化し（Ｓ２０８）、物標判定部４０４が、追尾対象である物標の全てを選択したか否かを判定する（Ｓ２０７）。
【００３５】
物標針路、物標速度の平滑化によれば、ノイズ等の誤差要因の影響を低減させることができるが、実際の物標針路及び物標速度に対して遅れが生じてしまう。本実施形態に係る物標追尾処理によれば、物標により示される船舶が変針中である場合には平滑化強度を低減して平滑化を行う、または平滑化強度をゼロとして平滑化を行わないことにより、実際の物標針路及び物標速度に対する遅れを低減させることができる。
【００３６】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１  レーダ装置
４０１  信号処理部
４０２  物標検出部
４０３  画像取得部
４０４  物標判定部
【図１】
2020186977.tif 000003
【図２】
2020186977.tif 000004
【図３】
2020186977.tif 000005
【図４】
2020186977.tif 000006
【図５】
2020186977.tif 000007