(57)【要約】【課題】目標を検出しその位置情報を取得する際に、取得する目標位置情報の精度を向上させたレーダ装置を得る。【解決手段】レーダ覆域を角度方向及び距離方向に所定の幅を単位としてメッシュ状のセルに分割し、各セル毎にレーダ反射波の受信レベルを取得してこれらを記憶しながら目標を検出する。そして、目標を検出した場合には、目標の位置情報としての角度情報を算出するにあたって、検出データに加え、角度方向に隣接しかつ目標が検出されなかったセルの受信レベルを微弱データとして抽出し、検出データとともに角度情報算出の演算に用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ覆域を所定の角度幅及び距離幅を単位としたメッシュ状のセルに分割し、角度方向にビーム走査しながらレーダ覆域に放射したレーダパルス信号の反射波を受信して前記セル単位での受信レベルに基づき目標の位置情報を取得するレーダ装置であって、
角度方向にビーム走査しながら前記レーダ覆域にレーダパルス信号を放射するとともに、その反射波を受信して前記セル毎に受信レベルを取得するレーダ送受信部と、
このレーダ送受信部で取得したセル毎の受信レベルを記憶する受信レベル記憶部と、
前記レーダ送受信部で取得したセル毎の受信レベルに基づいて、該セル内の目標の存否を前記セル毎に判定する目標検出部と、
前記目標検出部により目標が存在すると判定されたセルに対して角度方向に隣接しかつ前記目標検出部により目標が存在すると判定されなかったセルの受信レベルを前記受信レベル記憶部から抽出するとともに、これら抽出したセルの受信レベルと前記目標検出部により目標が存在すると判定されたセルの受信レベルとに基づいて、この目標の位置情報を算出する目標位置算出部とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記目標位置検出部により前記受信レベル記憶部から抽出される、角度方向に隣接するセル数は、前記レーダ装置のビーム幅の半分に対応する角度幅に相当する連続したセル数とした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】
前記目標位置算出部において目標の位置情報としての角度情報を算出するにあたっては、受信レベルの参照対象とする前記各セルの角度情報を該セルの受信レベルによりウェイト付けした加重平均により算出す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーダ装置に係り、特に目標検出時における目標の位置精度を向上させたレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーダ装置においては、目標を検出する際にレーダ反射波の受信レベルが所定のしきい値を超えたか否かにより目標の存否の判定を行ない、この時に検出した目標の観測データに基づき目標の位置情報を取得している（例えば、非特許文献１参照）。レーダビームを方位角方向に走査させながら受信したレーダ反射波の受信レベルをモデル化して図５に例示する。この図の事例では、横軸を方位角、縦軸を受信レベルとし、方位角方向にビーム走査したときに所定の単位角度ステップ毎に受信されたレーダ反射波の受信レベルを図示したものである。このときに、レーダビームの角度幅が、横軸の単位角度より広い場合は、レーダ反射波はビーム走査に伴って角度的に連続して捕えられる。すなわち、隣接する複数の角度ステップで、しきい値を超える有意な受信レベルのレーダ反射波を得ることができる。そして、これら隣接する角度ステップ間での受信レベルの変化は、他に変動要素がなければ、レーダビームの形状に近い、例えば山なりの分布となる。従って、これらの観測データを用いることによって、目標の検出及びその後の位置情報としての方位角情報も良好な精度で取得することができる。
【０００３】
しかし、実際には対象目標の姿勢や自レーダ装置との相対位置関係、あるいはマルチパス等の影響により受信レベルは様々に変動する。そして、この場合にも目標検出のためのしきい値を超えた観測データを処理対象とするため、本来は有意なレベルであるべき受信レベルが様々な変動要素により低下してしきい値を下回った場合には、この観測データは逐次棄却されてしまう。またこの時に、安易にしきい値を低下させることは、全体の誤検出を増加させることになる。このため、観測データ数が減少してしまい、取得した位置情報の精度に影響を与えることがあった。特に、例えばアンテナ開口が小さくレーダビーム幅が広い場合など、角度分解能が比較的粗い場合には、検出結果が隣接する角度ステップにずれてしまうおそれもあった。
【非特許文献１】吉田孝監修「改訂レーダ技術」電子情報通信学会、平成８年１０月１日、Ｐ．８７−８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、従来のレーダ装置においては、目標を検出しその位置情報を取得する際に、誤りを減らして安定に検出するとともに検出時の信号処理負荷を増加させることのないよう、所定の受信レベル以上の観測データを処理対象として扱い、それ以外は棄却している。このため、処理対象の観測データ近傍にあって所定の受信レベルに達しない微弱な観測データを利用することができず、観測データ数が少ない場合は、取得した位置精度が低下する場合があった。
【０００５】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、目標を検出し位置情報を取得する際に、取得する目標位置情報の精度を向上させた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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のレーダ装置は、レーダ覆域を所定の角度幅及び距離幅を単位としたメッシュ状のセルに分割し、角度方向にビーム走査しながらレーダ覆域に放射したレーダパルス信号の反射波を受信して前記セル単位での受信レベルに基づき目標の位置情報を取得するレーダ装置であって、角度方向にビーム走査しながら前記レーダ覆域にレーダパルス信号を放射するとともに、その反射波を受信して前記セル毎に受信レベルを取得するレーダ送受信部と、このレーダ送受信部で取得したセル毎の受信レベルを記憶する受信レベル記憶部と、前記レーダ送受信部で取得したセル毎の受信レベルに基づいて、該セル内の目標の存否を前記セル毎に判定する目標検出部と、前記目標検出部により目標が存在すると判定されたセルに対して角度方向に隣接しかつ前記目標検出部により目標が存在すると判定されなかったセルの受信レベルを前記受信レベル記憶部から抽出するとともに、これら抽出したセルの受信レベルと前記目標検出部により目標が存在すると判定されたセルの受信レベルとに基づいて、この目標の位置情報を算出する目標位置算出部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、目標を検出しその位置情報を取得する際に、所定の受信レベルを有する観測データに加え、これらデータの近傍にあって所定の受信レベルに達しない観測データも利用しているので、取得する目標位置の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明に係るレーダ装置を実施するための最良の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明に係るレーダ装置の一実施例の構成を示すブロック図である。図１に例示したように、このレーダ装置は、レーダ送受信部１１、受信レベル記憶部１２、目標検出部１３、及び目標位置算出部１４から構成されている。レーダ送受信部１１は、角度方向にビーム走査しながらレーダ覆域にレーダパルス信号を放射するとともに、その反射波を受信処理してレーダ覆域をメッシュ状に分割した各セル毎に受信レベルを取得し、受信レベル記憶部１２及び目標検出部１３に送出する。本実施例におけるセルの分割の一例をモデル化して図２に示す。この図２に示した事例では、対象のレーダ覆域を方位角方向と距離方向とに分割している。方位角方向の単位角度幅としては、例えば、全周３６０度を等分（例えば５１２等分）した角度幅や、送信するレーダパルス信号のパルスくり返し間隔の整数倍に対応する角度幅等を適用することができる。また、例えば、距離方向には固定の距離幅や、レーダパルス信号の反射波のサンプリング周期の整数倍に対応する距離幅等、信号処理に対応させて選択・適用することができる。
【００１０】
受信レベル記憶部１２は、レーダ送受信部１１からのセル毎の受信レベルを受けとって記憶するとともに、指定されたセルの記憶内容を、後述する目標位置算出部１４に送出する。この受信レベル記憶部１２の記憶容量は、例えば、ビーム走査の１周期分としたり、あるいは目標位置算出部１４において目標の位置情報の算出が完了するまでの処理時間分とするなど、種々に選択することができる。目標検出部１３は、レーダ送受信部１１から送られてくるセル毎の受信レベルに基づいて、このセルに目標が存在するか否かを判定し、結果を目標位置算出部１４に通知する。判定にあたっては、信号対雑音比等に基づきあらかじめ設定された目標検出のためのしきい値とレーダ送受信部１１からの受信レベルとを比較し、しきい値を超えた場合には、検出結果としてそのセル番号、受信レベル、時刻情報等を含む検出データを目標位置算出部１４に送出する。
【００１１】
目標位置算出部１４は、目標検出部１３からの目標の検出結果に基づいて、検出した目標の位置情報を算出し、後段に送出する。位置情報の算出にあたっては、目標検出部１３からの検出データに加え、これらセルに角度方向に隣接するセルで、目標が存在すると判定されなかったセルの受信レベルを受信レベル記憶部１２から抽出し、これら抽出したデータをも微弱データとして位置情報の算出演算に用いている。本実施例においては、微弱データとして角度方向に隣接するセル数は、レーダビーム幅に対応する角度幅に相当する、連続したセル数としている。すなわち、例えば、単位セルの角度幅が全周３６０度を５１２等分した約０．７０度で、レーダビーム幅が２度の場合は、２度の半分の１度／０．７０度＝１．４セルとなり、微弱データとして受信レベルが抽出されるセル数は、連続して隣接する２セルとなる。また、本実施例においては、算出される目標の位置情報としての角度情報は、受信レベルの参照対象とする各セル固有の角度情報を、式（１）のようにそれぞれのセルの受信レベルでウェイト付けした加重平均により算出するものとしている。
【数１】
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【００１２】
すなわち、例えば図３のように、○印を付したセルで目標が検出された場合は、△印を付した角度方向に隣接する両側の２つのセルが微弱データのセルとして抽出され、これらを含めた合計５セル分の受信レベルと各セルの角度情報を用いて、次式のようにして算出される。
【数２】
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【００１３】
次に、前述の図１乃至図３、ならびに図４のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例のレーダ装置の動作を説明する。図４は、図１に例示した本発明に係るレーダ装置の一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１４】
まず、このレーダ装置が動作を開始すると、レーダ送受信部１１は、レーダ覆域に向けて角度方向にビーム走査しながらレーダパルス信号を送信するとともに、その反射波を受信する（ＳＴ４０１）。レーダ送受信部１１内では、受信した反射波に対して各種の受信処理を施し、レーダ覆域をメッシュ状に分割したセル毎の受信レベルを取得する。取得したセル毎の受信レベルは、順次、受信レベル記憶部１２及び目標検出部１３に送出される（ＳＴ４０２）。受信レベル記憶部１２では、レーダ送受信部１１から送られてくるセル毎の受信レベルを、それぞれのセルに対応したアドレスに順次記憶していく（ＳＴ４０３）。一方、目標検出部１３では、レーダ送受信部１１から送られてくるセル毎の受信レベルを目標検出用のしきい値と比較し、セル内に目標が存在するか否かを判定する（ＳＴ４０４）。そして、目標が存在すると判定した場合には、検出結果としてそのセル番号、受信レベル、時刻情報等を含む検出データを目標位置算出部１４に送出する（ＳＴ４０５のＹ）。
【００１５】
目標位置算出部１４は、この目標検出部１３からの検出データを受けとると、これらに基づき、まず微弱データを抽出する。すなわち、受信レベル記憶部１２に対して、目標が検出されたセルに角度方向で隣接する所定数のセルのアドレスを指定し、記憶されている受信レベルを抽出する。例えば、図３のような事例では、目標が検出された○印を付したセルに対して、両角度方向に連続して隣接する△印を付した２セル分の受信レベルが微弱データとして抽出される（ＳＴ４０６）。次いで、これら検出データ、及び微弱データを用いて、式（１）によりそれぞれのセルの受信レベルでウェイト付けした加重平均を算出し、目標の位置情報としての角度情報を得ている。なお、目標の距離情報は、例えば、目標を検出したセルの距離情報から取得できる。算出された位置情報は、さらに後段の機器等に向けて送出される（ＳＴ４０７）。
【００１６】
一方、目標検出部１３において、セル内に目標が存在しないと判定された場合には（ＳＴ４０５のＮ）、上記したＳＴ４０６及びＳＴ４０７の動作ステップは行なわない。そして、この後は動作終了が指示されるまで、ＳＴ４０１からの動作ステップをくり返し、レーダ送受信を行ないながらセル毎に目標検出して目標の位置情報の取得を継続する（ＳＴ４０８）。
【００１７】
以上説明したように、本実施例においては、レーダ覆域を角度方向及び距離方向に所定の幅を単位としてメッシュ状のセルに分割し、各セル毎にレーダ反射波の受信レベルを取得してこれらを記憶しながら目標を検出している。そして、目標を検出した場合には、目標の位置情報としての角度情報を算出するにあたって、角度方向に隣接しかつ目標が検出されなかったセルの受信レベルを微弱データとして抽出し、検出データとともに角度情報算出の演算に用いている。これにより、従来は棄却されていた目標検出位置近傍の観測データを利用することができ、取得した目標位置の精度を向上させることができる。特に観測データ数が少ない場合には、観測データを効率的に利用することができ、目標の位置算出精度の向上に寄与することができる。
【００１８】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、角度方向に連続するセルで目標が検出された場合等には、隣接する次のセルでの検出結果を得てから微弱データの抽出処理を行なって処理負荷を軽減するなど、種々の変形が可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るレーダ装置の一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】セルの分割の一例をモデル化して示す図。
【図３】検出データ及び微弱データとする範囲のセルをモデル化して示す図。
【図４】図１に例示したレーダ装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図５】レーダ反射波の受信レベルをモデル化して示す図。
【符号の説明】
【００２０】
１１  レーダ送受信部
１２  受信レベル記憶部
１３  目標検出部
１４  目標位置算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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