(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ探索領域内で、予め定めた分割領域毎にノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行う領域判定部と、
前記ノイズ優勢領域と判定された分割領域の受信信号から、当該分割領域のノイズレベルを算出するノイズレベル算出部と、
前記ノイズレベル算出部で算出した分割領域のノイズレベルを方位方向又は距離方向に補間或いは外挿し、レーダ探索領域のノイズ分布を得る補間処理部とを備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記領域判定部は、前記分割領域毎の、受信信号の振幅を変量とする度数分布に基づいて、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を前記分割領域毎に行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記領域判定部は、前記度数分布の対称性を評価することにより、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のレーダ装置において、
前記領域判定部は、所定の値以上の度数に基づいて、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記領域判定部は、最大度数に対応する信号振幅値と該最大度数のＮ％（０＜N＜１００）の度数に対応する信号振幅値とに基づいて、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記領域判定部は、最大度数のＮ％（０＜N＜１００）の度数に対応する信号振幅値と、最大度数のＭ％（０＜Ｍ＜１００、Ｍ≠Ｎ）の度数に対応する信号振幅値とに基づいて、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載のレーダ装置において、
前記補間処理部は、前記ノイズレベル算出部で算出した分割領域のノイズレベルを方位方向又は距離方向に補間或いは外挿することにより、レーダ探索領域全域のノイズ分布を得ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のレーダ装置において、
レーダ探索領域から得られた受信信号の振幅と所定の閾値とを比較し、所定の閾値以上の振幅を有する受信信号を出力する利得制御部をさらに備え、
前記利得制御部は、前記補間処理部で算出したレーダ探索領域のノイズ分布に基づいて前記所定の閾値を決定し、受信信号の利得制御を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のレーダ装置において、
現画像と過去画像の相関処理を行う相関処理部を備え、
前記利得制御部は、前記相関処理部において相関処理を実行する場合と実行しない場合とで、決定される前記所定の閾値が異なる値になるようにし、該決定された所定の閾値を用いて利得制御を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のレーダ装置において、
現画像と過去画像の相関処理を行う相関処理部を備え、
前記相関処理部は、前記補間処理部で算出したノイズ分布に基づいて、現画像と過去画像の重み付け量を決定し、決定した重み付け量に基づいて現画像と過去画像の相関処理を行うことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス信号を送受信するレーダ装置に関し、特に、レーダ探索領域から得られた受信信号の振幅情報を用いて前記レーダ探索領域のノイズ分布を得るものである。
【背景技術】
【０００２】
安全で効率的な航海を支援する目的で船舶に装備されるレーダ装置において、最適なレーダ画像を得るためには、適切に受信感度を調整し、レーダ受信機の内部で発生するホワイトノイズや、海面反射、雨雪反射等のクラッタを最適レベルで除去することが必要である。この受信感度の調整は、レーダ装置にある利得制御部で行われる。なお、以下の説明では、このホワイトノイズやクラッタなどの不要信号をノイズと称し、船、ブイ、陸地などの検出されるべき物体からの反射信号を物標エコーと称して区別する。
【０００３】
従来のレーダ装置における受信感度調整手法には、例えば特許文献１に記載のものがある。
この特許文献１は、受信した信号から感度調整を行うために必要な信号を抽出し、抽出した信号を計数する。そして、計数値と予め設定した基準値とを比較し、その結果に応じて利得制御信号のレベルを調整している。
【０００４】
また、クラッタなどの不要信号は、現画像と前画像とで連続的に発生する可能性が低いため、これを利用して、現画像と前画像との相関をとることにより、ランダムに発生するクラッタのような不要信号を除去して、必要とする物標からのエコーのみを表示することも可能である。
【特許文献１】特許第３２８８４８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発生するホワイトノイズのレベルは、レーダ受信機ごとにそれぞれ異なるとともに、温度等の外部環境によっても変化する。また、海面反射と雨雪反射のクラッタのレベルは、それぞれ、海況と気象条件に応じて時々刻々と変化する。そのため、計数値を予め設定しておいた基準値と比較する特許文献１の方式では、前述したようなノイズレベルの変化に追従できないといった問題がある。
【０００６】
さらに、特許文献１では、受信信号から抽出した信号を計数しているため、感度調整を行うために必要な信号がうまく抽出できない場合には、他の信号の影響によって適切な受信感度調整を行うことができない。例えば、ホワイトノイズやクラッタを除去したいのに、抽出した信号に他のレーダからの干渉波や物標エコーが含まれているような場合には、強いレベルの信号の影響で受信感度が必要以上に低くなってしまう。そのため、弱い物標エコーは表示画面上に表示されなくなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、相関処理を行うことにより、クラッタなどの不要信号を除去する場合は、クラッタのような不要信号を除去して、必要とする物標からのエコーのみが表示されるように現画像と前画像との重み付け量を最適化する必要がある。しかしながら、海面反射と雨雪反射のクラッタのレベルは、それぞれ、海況と気象条件に応じて時々刻々と変化し、レーダ探索領域内でも場所によってそれぞれクラッタのレベルが異なる。そのため、従来のレーダ装置は、最適な重み付け量を決定することが困難であるといった問題点も有していた。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、環境によって時々刻々と変化するノイズレベルの情報を生成し、生成した情報に基づいて受信感度調整や相関処理などの処理を行う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】
【０００９】
本発明は、探索領域をノイズ優勢領域と物標エコー優勢領域とに分離し、ノイズ優勢領域で求めたノイズレベルのみを用いてレーダ探索領域のノイズレベルを算出する。具体的には、本発明は、パルス信号を送受信するレーダ装置において、探索領域内に予め定めた分割領域毎にノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行う領域判定部と、前記ノイズ優勢領域と判定された分割領域の受信信号から、当該分割領域のノイズレベルを算出するノイズレベル算出部と、前記ノイズレベル算出部で算出した各分割領域のノイズレベルを方位方向又は距離方向に補間或いは外挿し、レーダ探索領域のノイズ分布を得る補間処理部とを備えることを特徴とする。これにより、物標エコーが支配的な領域の影響を受けずに適正なノイズ分布を得ることができる。
【００１０】
前述の領域判定部によるノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定は、例えば、分割領域毎に生成した、受信信号の振幅を変量とする度数分布に基づいて行うことが可能であり、
度数分布に基づくノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定は、例えば、度数分布の対称性を評価することにより行うことができる。
【００１１】
なお、領域判定部は、発生頻度の低い物標エコーの影響を受けずにノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うために、所定の値以上の度数に基づいて判定を行うことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の領域判定部によるノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定は、例えば、最大度数に対応する信号振幅値と当該最大度数のＮ％（Ｎ>０）の度数に対応する信号振幅値とに基づいて行うことが可能である。
また、別の手法として、領域判定部は、最大度数のＮ％（Ｎ>０）の度数に対応する信号振幅値と、最大度数のＭ％（Ｍ>０）の度数に対応する信号振幅値とに基づいて、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うことも可能である。
【００１３】
また、本発明の前記補間処理部は、前記ノイズレベル算出部で算出した分割領域のノイズレベルを方位方向又は距離方向に補間或いは外挿することにより、レーダ探索領域全域のノイズ分布を得ることも可能である。
【００１４】
前記補間処理部で算出されたノイズ分布は、例えば、レーダ探索領域から得られた受信信号の振幅と所定の閾値（振幅閾値）とを比較し、所定の閾値以上の振幅を有する受信信号を出力する利得制御部で利用することができる。利得制御部は、前記補間処理部で算出されたノイズ分布に基づいて受信信号の利得制御を行い、時々刻々と変化するノイズレベルに追従した受信感度調整を実現できる。
【００１５】
また、前記補間処理部で算出されたノイズ分布は、現画像と過去画像の相関処理を行う相関処理部でも利用することができる。つまり、相関処理部は、前記補間処理部で算出されたノイズ分布に基づいて現画像と過去画像の重み付け量を決定し、決定した重み付け量に基づいて現画像と過去画像の相関処理を行う。これにより、時々刻々と変化するノイズレベルに応じた相関処理を実現できる。
【００１６】
ところで、前述の相関処理を行う場合には、現画像と過去画像との相関処理によりノイズに埋もれた物標エコーを検出することができるが、仮に相関処理よりも前段で行う利得制御によって物標エコーがカットされているとカットされた物標エコーは相関処理によっても検出することができない。そこで、レーダ装置が受信感度調整を行う利得制御部と相関処理を行う相関処理部の両者を備える場合には、前記相関処理部が相関処理を行う場合と、行わない場合とで、前記利得制御部が受信信号の振幅と比較する振幅閾値を変更することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、分割領域毎にノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行い、ノイズ優勢領域と判定された領域の受信信号を用いてノイズレベルを算出することにより、物標エコーとノイズとを分離するための適正な値を算出することが可能になる。また、ノイズ優勢領域で算出したノイズレベルを補間或いは外挿することによって他の領域のノイズレベルを算出することにより、探索領域全域にわたって適正なノイズレベルを算出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
船舶用のレーダ装置は、レーダアンテナから電波を送信し、物標で反射して得られた極座標系の受信データを直交座標系に変換して画像メモリに記憶した後、ラスター走査方式で表示器に表示する。ここで、受信データは、必ずしも目的とする物標で反射したものだけでなく、ホワイトノイズやクラッタなどのノイズをも含んでいる。このため、レーダ装置では、レーダ探索領域から得られた受信信号の振幅と所定の閾値とを比較し、前記所定の閾値以上の振幅を有する受信信号を出力するように、受信信号の利得制御を行っている。
図１は本発明のレーダ装置による自動利得制御処理を説明するためのブロック図である。
図１において、本発明の実施の形態１によるレーダ装置は、領域分割部１１及び判定処理部１２を備える領域判定部１３と、ノイズレベル算出部１４と、補間処理部１５と、利得制御部１６を備える。
【００１９】
領域判定部１３は、探索領域を分割して定められる複数の分割領域の各々がホワイトノイズやクラッタなどのノイズが支配的なノイズ優勢領域か、物標エコーが支配的な物標エコー優勢領域かの判定を行うものであり、領域分割部１１と判定処理部１２を備える。以下に、この領域分割部１１、判定処理部１２の処理内容について説明する。
【００２０】
領域判定部１３の領域分割部１１は、探索領域全域の受信信号から、探索領域を分割して定められる複数の分割領域の各々に含まれる受信信号を抽出する。図２は分割領域の一例を示す図である。図２において中心から外周へ向かう方向を距離方向とし、円周に沿う方向を方位方向とする。
図２の最も外側の円がレーダ装置で探索したレーダ探索領域を示し、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行う単位となる分割領域は、レーダ探索領域を距離方向及び方位方向に分割した領域である。ここでは、距離方向に５分割、方位方向に１２分割した例を示している。なお、ここで示した分割例はあくまで一例である。分割数や、各分割領域における距離方向、方位方向の幅や中心点の座標は任意に決定することが可能であるとともに、探索領域の大きさに応じて変化するようにしてもよい。また、必ずしもレーダ探索領域全域にわたって領域を分割する必要もなく、例えば、自船近傍の領域のみを分割するようにしてもよい。
【００２１】
領域判定部１３の判定処理部１２は、分割領域毎に当該分割領域がホワイトノイズやクラッタなどのノイズが支配的なノイズ優勢領域か、物標エコーが支配的な物標エコー優勢領域かの判定処理を行う。
【００２２】
レーダ装置における自動利得制御処理では、物標エコーとノイズとを分離するための適正な閾値の決定が要求される。しかしながら、レーダ受信信号は、ホワイトノイズ、クラッタ、物標エコーをさまざまな割合で含んでおり、ホワイトノイズやクラッタなどのノイズと物標エコーとが混在する領域では適正な閾値を決定することが困難である。そこで、本発明では、予め定めた分割領域毎の受信信号を抽出し、分割領域毎にノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うようにしている。
【００２３】
判定処理部１２によるノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定は、受信信号の振幅を変量とする度数分布がノイズ優勢領域と物標エコー優勢領域とで異なっていることを利用して、分割領域毎の度数分布を評価することにより行うことができる。ノイズ優勢領域と物標エコー優勢領域かの判定は、例えば、度数分布の対称性を評価することにより行うことができ、その評価に度数分布の歪度や尖度などを用いることも可能である。なお、ノイズ優勢領域と物標エコー優勢領域との具体的な判定手法については、具体例を示して後述する。
【００２４】
分割領域毎の度数分布を生成するために用いる受信信号データのサンプル数には、特に制限はないが、各分割領域における度数分布の特徴が明確に、かつ安定して現われる程度のサンプル数を確保することが必要であり、例えば、各分割領域で１０００点以上のサンプル数を確保することが好適である。
【００２５】
図３は領域判定部１３による判定結果の一例示す。図３において灰色塗潰し部がノイズ優勢領域を示し、白色塗潰し部が物標エコー優勢領域を示す。領域判定部１３は、図３に示すように、分割領域毎に、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行い、その判定結果をノイズレベル算出部１４に出力する。
【００２６】
ノイズレベル算出部１４は、領域判定部１３による判定でノイズ優勢領域と判定された分割領域についてノイズレベルを算出する。この時、ノイズレベル算出部１４によるノイズレベルの算出は、ノイズ優勢領域と判定された分割領域の受信信号に基づいて行われる。一方で、領域判定部１３により物標エコー優勢領域と判定された分割領域については、ノイズレベル算出部１４は当該分割領域のノイズレベルを算出せず、後述する補間処理部１５がその周辺のノイズ優勢領域の閾値から補間或いは外挿することにより、当該物標エコー優勢領域のノイズレベルを算出する。
【００２７】
つまり、本発明は、ホワイトノイズ或いはクラッタが支配的な領域の受信信号をもとにノイズ除去のための適正なノイズレベルを算出し、物標エコー優勢領域のノイズレベルについては、適正なノイズ優勢領域のノイズレベルを用いて、補間或いは外挿によって算出する。
【００２８】
補間処理部１５は、ノイズレベル算出部１４で算出したノイズレベルを方位方向又は距離方向に補間或いは外挿する。図４は、補間処理部１５による処理を説明するための図である。図４において黒丸がノイズレベル算出部１４により算出された各分割領域のノイズレベルである。図４の例では、補間処理部１５は、ノイズレベル算出部１４で算出された分割領域のノイズレベルを当該分割領域の中心位置におけるノイズレベルとし、このノイズレベルを方位方向又は距離方向に補間或いは外挿することにより、探索領域全域のノイズ分布を算出している。補間処理部１５による補間或いは外挿処理は、例えば直線的に行うことが可能である（図５（Ａ）及び（Ｂ））。また、補間処理部１５は、補間或いは外挿後のノイズレベルの系列にメディアンフィルタや移動平均フィルタなどの平滑化処理を行うようにしてもよい。
【００２９】
利得制御部１６は、補間処理部１５で算出したレーダ探索領域全域のノイズ分布に基づいて、受信信号の収録位置に対応する閾値を決定する。そして、受信信号の受信信号レベルと決定した閾値とを比較して、閾値以上の受信信号レベルの信号を出力する。これにより、レーダ探索領域全域にわたって、適正な閾値を用いて受信信号の利得制御を行うことができる。
【００３０】
もっとも、自船から一定以上距離が離れた領域については、クラッタよりもホワイトノイズが支配的になるため、物標エコーとノイズとを分離するための閾値は、ホワイトノイズのみに対応する一定の値になる。そのため、ノイズレベル算出部１４及び補間処理部１５は、必ずしもレーダ探索領域全域に対応するノイズレベルを算出する必要はなく、自船近傍の領域についてのみノイズレベルを算出し、自船から一定以上距離が離れた領域については、ノイズレベルを算出しない、又は一定の値のノイズレベルにするようにしてもよい。
【００３１】
次に、判定処理部１２が行うノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定処理の一例について図６から図８を用いて説明する。なお、ここでは、度数分布の対称性を評価する手法について説明する。
【００３２】
図６はクラッタ、ホワイトノイズ、物標エコーがそれぞれ優勢な領域の度数分布を示す図であり、受信信号の振幅を変量とする度数折線である。図６（Ａ）はクラッタが優勢な領域の度数折線を示し、図６（Ｂ）はホワイトノイズが優勢な領域の度数折線を示す。また、図６（Ｃ）は物標エコーが優勢な領域の度数折線を示す。なお、度数折線とは、度数分布のｉ番目の度数をｙ［ｉ］、ｙ［ｉ］に対応する振幅の値をｘ［ｉ］とするとき、すべての度数y［ｉ］についてｘ−ｙ直交座標上に点（ｘ［ｉ］，ｙ［ｉ］）をプロットし、これらの各点をｘ［ｉ］の小さい方から大きい方へ順に線分で結んで得られる折線を意味する。
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、クラッタが優勢な領域或いはホワイトノイズが優勢な領域では度数折線は略左右対称となる。一方で、図６（Ｃ）に示すように、物標からのエコーが優勢な領域では度数折線は左右非対称となる。
そこで、本発明の領域判定部１３では、受信信号の振幅を変量とした度数分布の対称性を評価してノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行う。
【００３３】
なお、ホワイトノイズやクラッタが支配的であるが、極一部から物標エコーが得られるような分割領域から算出されるノイズレベルは、物標エコーの影響を殆ど受けない。そのため、このような分割領域はノイズ優勢領域として判定することが望ましい。そこで、判定処理部１２は、発生頻度の低い物標エコーの影響を受けずにノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うために、所定の値よりも小さい度数を無視し、所定の値以上の度数に基づいてノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行う。なお、前記所定の値は、最大度数の値のＮ％（Ｎ>０）など、最大度数の値を基準に決定することが好適である。
【００３４】
次に、判定処理部１２が行う具体的な判定処理について説明する。
図７、図８は、本発明の利得制御装置の領域判定部による判定処理を説明するための説明図であり、図７は第１の判定手法を説明する説明図、図８は、第２の判定手法を説明する説明図である。
【００３５】
ここで、判定手法の説明に用いる用語の定義を示す。
度数折線上の点のx座標とy座標を、それぞれ、この点の振幅、度数と称する。
度数折線上の点のうち、最大度数を有する点を最大度数点と称する。
度数折線上の点のうち、最大度数のｋ％（０<ｋ<１００）の度数を有する点をｋ％度数点と称する。
ｋ％度数点のうち、その振幅が最大度数点の振幅よりも小さいものを下方ｋ％度数点と称する。
ｋ％度数点のうち、その振幅が最大度数点の振幅よりも大きいものを上方ｋ％度数点と称する。
【００３６】
１．第１の判定手法
図７は、本発明のレーダ装置の領域判定部による第１の判定手法を説明するための説明図であり、受信信号の振幅を変量とする度数折線の模式図である。図７（Ａ）はクラッタが優勢な領域の度数折線、図７（Ｂ）、（Ｄ）はクラッタと物標エコーが混在する領域の度数折線、図７（Ｃ）は分割領域内の極一部から物標エコーが得られているが領域全体としてはクラッタが支配的な領域の度数折線を示し、各度数折線は、最大度数で正規化されている。
【００３７】
第１の判定手法は、領域判定部１３が最大度数点とＮ％（０<N<１００）度数点とに基づいて、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行う。
【００３８】
領域判定部１３は、先ず、最大度数点とＮ％度数点の座標を算出する。図７に示す点Ｐが最大度数点であり、図７に示す点Ｌ１及び点Ｈ１から点Ｈ５がＮ％度数点（ここではＮ＝25）である。
次に、領域判定部１３は、最大度数点とＮ％度数点との関係から度数分布の対称性を評価する。
【００３９】
図７に示すように、最大度数点Ｐから直線Ｌ１−Ｈ１に下ろした垂直の足をＣ1とする。また、下方Ｎ％点のうち振幅が最小である点と点Ｃ１との距離をＷＬとし、上方Ｎ％点のうち振幅が最大である点と点Ｃ１との距離をＷＨとする。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の例では、線分Ｃ１−Ｌ１の長さがＷＬとなり、線分Ｃ１−Ｈ１の長さがＷＨとなる。図７（Ｄ）の例では、線分Ｃ１−Ｌ１の長さがＷＬとなり、線分Ｃ１−Ｈ５の長さがＷＨとなる。
【００４０】
領域判定部１３はＷＬとＷＨの比を算出し、この比が一定の範囲内にあるときには度数分布が対称であると判定し、該当分割領域をノイズ優勢領域であると判定する。一方で、この比が一定の範囲内にないときには度数分布が非対称であると判定し、該当分割領域を物標エコー優勢領域であると判定する。ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定に用いる閾値（前述の「一定の範囲」）は、実測値をもとに、図７（Ａ）、（Ｃ）がノイズ優勢領域と判定され、図７（Ｂ）（Ｄ）が物標エコー優勢領域と判定されるような値を設定すればよい。
【００４１】
なお、これ以外に、上方Ｎ％度数点と下方Ｎ％度数点の個数やこれらの個数の比などを度数分布の対称性を評価する指標として用いることも可能である。また、領域判定部１３は、前述したＷＬ、ＷＨの値や、Ｎ％度数点の個数や座標などを特徴量として、ニューラルネットなどのパターン認識によりノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うようにしてもよい。
【００４２】
２．第２の判定手法
図８は、本発明のレーダ装置の領域判定部による第２の判定手法を説明するための説明図であり、受信信号の振幅を変量とする度数折線の模式図である。図８（Ａ）はクラッタが優勢な領域の度数折線、図８（Ｂ）、（Ｄ）はクラッタと物標エコーが混在する領域の度数折線、図８（Ｃ）は分割領域内の極一部から物標エコーが得られているが領域全体としてはクラッタが支配的な領域の度数折線を示し、各度数折線は、最大度数で正規化されている。
【００４３】
第２の判定手法は、領域判定部１３がＮ％（０<N<１００）度数点とＭ％（０<Ｍ<１００、Ｍ≠Ｎ）度数点とに基づいて、ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行う。
【００４４】
領域判定部１３は、先ず、Ｎ％度数点とＭ％度数点の座標を算出する。図８に示す点ＬＮ１及び点ＨＮ１から点ＨＮ５がＮ％度数点（ここではＮ＝25）であり、点ＬＭ１及び点ＨＭ１から点ＨＭ３がＭ％度数点（ここではＭ＝50）である。
次に、領域判定部１３は、Ｎ％度数点とＭ％度数点との関係から度数分布の対称性を評価する。
【００４５】
ここでは、図８に示すように、下方Ｍ％点のうち振幅が最大である点ＬＭ１と、上方Ｍ％点のうち振幅が最小である点ＨＭ１との距離をＷ０とする。また、線分ＬＭ１−ＨＭ１の中点Ｃ０から直線ＬＮ１−ＨＮ１に下ろした垂線の足を点Ｃ1とする。
また、下方Ｎ％点のうち振幅が最小である点と点Ｃ１との距離をＷＬとし、上方Ｎ％点のうち振幅が最大である点と点Ｃ１との距離をＷＨとする。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の例では、線分Ｃ１−ＬＮ１の長さがＷＬとなり、線分Ｃ１−ＨＮ１の長さがＷＨとなる。図８（Ｄ）の例では、線分Ｃ１−ＬＮ１の長さがＷＬとなり、線分Ｃ１−ＨＮ５の長さがＷＨとなる。
【００４６】
領域判定部１３はＷＬとＷＨの比を算出し、この比が一定の範囲内にあるときには度数分布が対称であると判定し、該当分割領域をノイズ優勢領域であると判定する。一方で、この比が一定の範囲内にないときには度数分布が非対称であると判定し、該当分割領域を物標エコー優勢領域であると判定する。ノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定に用いる閾値（前述の「一定の範囲」）は、実測値をもとに、図８（Ａ）、（Ｃ）がノイズ優勢領域と判定され、図８（Ｂ）（Ｄ）が物標エコー優勢領域と判定されるような値を設定すればよい。
【００４７】
なお、これ以外に、上方Ｎ％度数点と下方Ｎ％度数点の個数やこれらの個数の比、上方Ｍ％度数点と下方Ｍ％度数点の個数やこれらの個数の比などを度数分布の対称性を評価する指標として用いることも可能である。また、領域判定部１３は、前述したＷ０、ＷＬ、ＷＨの値や、Ｎ％度数点とＭ％度数点の個数や座標などを特徴量として、ニューラルネットなどのパターン認識によりノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行うようにしてもよい。
【００４８】
また、度数分布の対称性を評価してノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かを判定する前述の判定処理の結果と、次に示す［１］から［３］の判定処理の結果とに基づいて、該当分割領域がノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かを判定するようにしてもよい。これらの判定処理を適切に組み合わせることによって、誤った判定が生じる確率を低減することが可能になる。
［１］所定の値ＡＨ以上の振幅値に対応する度数の総和が所定の値SＨ以上であるときには、該当分割領域を物標エコー優勢領域であると判定する。
［２］所定の値ＡＬ以下の振幅値に対応する度数の総和が所定の値SＬ以上であるときには、該当分割領域をノイズ優勢領域であると判定する。
［３］ノイズレベル算出部１４が算出したノイズレベルが所定の値ＡＴＨ以上であるときには、該当分割領域を物標エコー優勢領域であると判定する。
ここで、所定の値ＡＨ、ＡＬ、ＡＴＨは、自船から各分割領域までの距離に応じて異なるようにしてもよい。
【００４９】
図９は、本発明の効果を説明するための説明図である。
図９（Ａ）は特定海域におけるレーダ受信信号を９bitのデジタルデータに変換して得た画像を示す図である。図９（Ａ）において、丸で囲まれている部分Ｔ１にはブイからのエコーが表示されており、四角で囲まれている部分Ｔ２には陸地からのエコーが表示されている。図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）は図９（Ａ）と同じ受信信号に対して、表示対象とする振幅値の範囲を狭くして得た画像を示す図であり、図９（Ｂ）は受信信号レベルと比較する閾値を固定した場合に得られる画像、図９（Ｃ）は受信信号レベルと比較する閾値を本発明の手法を用いて可変にした場合に得られる画像である。なお、図９において、横軸は方位（単位：deg）、縦軸は自船からの距離（単位：NM）を示す。
【００５０】
図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）に示すように、閾値が固定の図９（Ｂ）では、陸地からのエコーを明瞭に視認することができるものの、ブイからのエコーはクラッタと混在してしまい、うまく視認することができない。一方で、本発明の手法を用いて閾値を制御した図９（Ｃ）では、ブイからのエコーと陸地からのエコーの両方を明瞭に視認することが可能になる。
【００５１】
以上のように本発明によれば、探索領域内に予め定めた分割領域毎にノイズ優勢領域か物標エコー優勢領域かの判定を行い、ノイズ優勢領域と判定された領域の受信信号を用いてノイズレベルを算出することにより、物標エコーとノイズとを分離するための適正なノイズレベルを算出することが可能になる。また、他のレーダからの干渉波や、物標エコーが受信信号に含まれているような場合であっても、ノイズ優勢領域で算出したノイズレベルを補間或いは外挿することによって他の領域のノイズ分布を算出することにより、これらの影響を受けず、適正なノイズ分布を算出することができる。
そして、このように算出した適正なノイズ分布を用いて、受信信号の受信信号レベルと比較する所定の閾値を決定することにより、利得制御部１６によって物標エコーとノイズとを適切に分離できることが可能になる。
【００５２】
（実施の形態２）
船舶用のレーダ装置には、受信データに含まれるホワイトノイズやクラッタなどのノイズを除去するための手段として、前述した利得制御処理以外にも、レーダアンテナが１回転する間に得られる今回の受信データと以前のスキャン相関処理データとの相関を繰り返し行うスキャン相関処理がある。
【００５３】
図１０は本発明のレーダ装置による相関処理を説明するためのブロック図である。
図１０において、本発明の実施の形態２によるレーダ装置は、領域分割部１１及び判定処理部１２を備える領域判定部１３と、ノイズレベル算出部１４と、補間処理部１５と、利得制御部２１と、スイープメモリ２２と、相関処理部２３と、相関処理用画像メモリ２４とを備える。なお、前述の実施の形態１によるレーダ装置と同様の構成要素については、同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００５４】
利得制御部２１は、レーダ探索領域から得られた受信信号の振幅と所定の閾値とを比較し、所定の閾値以上の振幅を有する受信信号を出力する。ここで用いる所定の閾値は、公知の手法により定めた閾値であってもよいし、前述の実施の形態1による手法により定めた閾値であってもよい。
【００５５】
スイープメモリ２２は、１スイープ分の受信信号を実時間で記憶し、次の送信により得られる受信信号が再び書き込まれるまでに、この１スイープ分のデータを相関処理部２３に出力する。
【００５６】
相関処理部２３は、スイープメモリ２２から入力される受信信号と、相関処理用画像メモリ２４に記憶されている該受信信号に対応する１回転前の画像データとを用いてスキャン相関処理を行い、相関処理後のデータを再度、相関処理用画像メモリ２４に記憶させる。
【００５７】
ここで、例えば、相関処理部２３は、スイープメモリ２２から入力される受信信号をＮ（ｔ）とし、相関処理用画像メモリ２４から入力される、前回までに得られた、受信信号に該当する画素位置の相関処理画像データをＷ（ｔ−１）とすると、次式を用いて、今回１回転中の相関処理画像データＷ（ｔ）を演算する。
【００５８】
Ｗ（ｔ）＝α・Ｎ（ｔ）＋β・Ｗ（ｔ−１）
α，βは任意の数であり、このα，βの値を変えることにより、相関処理結果を変更することができる。
【００５９】
ここで、本発明の実施の形態２によるレーダ装置の相関処理部２３は、この現画像データと過去画像データの重み付け量であるα，βを補間処理部１５で算出したノイズ分布に基づいて決定し、決定した重み付け量に基づいて現画像データと過去画像データの相関処理を行う。
つまり、補間処理部１５により生成されたノイズ分布は、レーダ探索領域内における各画素のノイズレベルを反映した値として利用することができる。そのため、相関処理部２３は、補間処理部１５で算出したノイズ分布に基づいて、クラッタなどのノイズのレベルが高い画素領域では、１回転前の画像データとの相関を強め（相対的にαを小さくβを大きくする）、クラッタなどのノイズのレベルが低い画素領域では、１回転前の画像データとの相関を弱める（相対的にαを大きくβを小さくする）ようにする。これにより、探索領域のノイズ分布に応じた相関処理を行うことが可能になる。
【００６０】
相関処理用画像メモリ２４は、スイープの１回転分、つまりレーダアンテナの１回転分の受信データ（相関処理画像データ）を記憶する容量を備え、スキャン相関処理のために、１回転前の相関処理画像データを相関処理部２３にフィードバックする。また、相関処理用画像メモリ２５は、図示されていない表示器がラスター走査されると、このラスター走査に同期して、相関処理画像データを出力する。ここで、相関処理画像データの画素データ毎のデータ値に応じて輝度や表示色を異ならせることで、オペレータはこのスキャン相関処理された画像を用いて物標の位置や動きを認識することができる。
【００６１】
なお、本発明の実施の形態２によるレーダ装置の相関処理部２３の説明では、１回転前の画像データとの相関処理を行うものについて説明したが、現画像と相関処理を行う画像データは過去の画像データであればよく、例えば、過去数回転分の画像データとの相関処理を行うようにしてもよい。
【００６２】
また、図１１は本発明の別の実施例を説明するためのブロック図である。図１１と図１０の相違点は、補間処理部１５で算出されたノイズ分布が、利得制御部３１及び相関処理部２３の両方に出力され、利得制御部３１が、相関処理部２３において相関処理を行う場合と行わない場合とで受信信号の振幅と比較する閾値を変更する点にある。
物標からのエコーは現画像と前画像とで連続して得られる可能性が高い一方で、クラッタなどの不要信号は、現画像と前画像とで連続的に発生する可能性が低い。そのため、相関処理部２３により行われる相関処理は、現画像と前画像との相関をとることにより、ランダムに発生するクラッタのような不要信号を除去して、物標からのエコーをより鮮明に表示するための技術である。
【００６３】
一方で、利得制御部３１により行われる利得制御は、レーダ探索領域から得られた受信信号の受信信号レベルと所定の閾値とを比較し、所定の閾値以上の振幅を有する受信信号を出力するものである。そのため、補間処理部１５で算出されたノイズ分布に基づいて決定される所定の閾値が高い場合には、当該閾値以下のレベルを有する物標エコーはカットされてしまい、後段の相関処理部２３により相関処理を行ったとしても、カットされた物標からの信号を検出することができない。
【００６４】
そこで、図１１に示す利得制御部３１は、相関処理部２３において相関処理を行う場合と行わない場合とで受信信号の振幅と比較する閾値を変更する。具体的には、相関処理部２３において相関処理を行う場合には、利得制御部３１は、補間処理部１５が算出したノイズ分布に基づいて定められる所定の閾値を低めの値に設定し、ノイズレベル以下の弱いレベルの物標からのエコーがカットされないようにする。これにより、後段の相関処理部２３により相関処理を行った場合には、ノイズのレベルより低いレベルの物標からのエコーを相関処理により検出することできる。
【００６５】
一方で、相関処理部２３において相関処理を行わない場合には、利得制御部３１は、補間処理部１５が算出したノイズ分布に基づいて定められる所定の閾値を所望のノイズ発生確率になるように調整し、ノイズを最適レベルで除去した信号を出力するようにする。
これにより、補間処理部１５で算出されたノイズ分布を用いて物標エコーとノイズとを適切に分離できることが可能になる。
【００６６】
なお、本発明は、本発明の各実施の形態で説明した発明の本旨を逸しない範囲で自由に設計変更可能であり、本発明の各実施の形態で説明した内容に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明のレーダ装置による自動利得制御処理を説明するためのブロック図
【図２】分割領域の一例を示す図
【図３】本発明のレーダ装置の領域判定部による判定結果の一例を示す図
【図４】本発明のレーダ装置の補間処理部での処理を説明するための図
【図５】本発明の補間処理部の補間或いは外挿処理を説明するための図
【図６】クラッタ、ホワイトノイズ、物標エコーがそれぞれ優勢な領域の度数分布を示す図
【図７】本発明のレーダ装置の領域判定部による第１の判定手法を説明するための説明図
【図８】本発明のレーダ装置の領域判定部による第２の判定手法を説明するための説明図
【図９】本発明の効果を説明するための説明図
【図１０】本発明のレーダ装置による相関処理を説明するためのブロック図
【図１１】本発明のレーダ装置による自動利得制御処理と相関処理との相互関係を説明するためのブロック図
【符号の説明】
【００６８】
１１  領域分割部
１２  判定処理部
１３  領域判定部
１４  ノイズレベル算出部
１５  補間処理部
１６、２１、３１  利得制御部
２２  スイープメモリ
２３  相関処理部
２４  相関処理用画像メモリ
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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【図４】
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【図９】
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