(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダーエコーを表す信号値が所定の閾値を越えるか否かによって目標を検出し、その目標の位置を表示画面に表示する目標検出システムにおいて、
レーダー覆域の所定の観測エリアが記憶され、レーダーからの入力信号によりスイープ中のエリアが観測エリアか否か区別してクラッタ要因を調査するクラッタ要因調査手段と、
前記クラッタ要因調査手段による観測エリアのレーダーエコーのみを抽出し、予め記憶されたクラッタが発生しない状況における観測エリアのレーダーエコーと抽出した観測エリアのレーダーエコーとを比較して、クラッタの発生度合いに応じたレベルを判定するクラッタレベル判定手段と、
前記クラッタレベル判定手段により判定されたクラッタのレベルに基づいて、目標の検出結果の信頼性を示す情報を出力し、クラッタレベルが高くなった時、警告表示を行う信頼性情報出力手段とを備えたことを特徴とする目標検出システム。
【請求項２】
レーダーエコーを表すアナログ信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段によりディジタル化されたレーダーエコーの信号を一時記録する記録手段と、
前記記録手段に記録された信号の値を所定の閾値と比較することにより、当該閾値を越えた信号を目標を表す信号と判定して、目標を抽出する目標抽出手段と、
レーダー覆域の所定の観測エリアが記憶され、レーダーからの入力信号によりスイープ中のエリアが観測エリアか否か区別してクラッタ要因を調査するクラッタ要因調査手段と、
前記クラッタ要因調査手段による観測エリアのレーダーエコーのみを抽出し、予め記憶されたクラッタが発生しない状況における観測エリアのレーダーエコーと抽出した観測エリアのレーダーエコーとを比較して、クラッタの発生度合いに応じたレベルを判定するクラッタレベル判定手段と、
前記クラッタレベル判定手段により判定されたクラッタのレベルに基づいて、目標の検出結果の信頼性を示す情報を出力し、クラッタレベルが高くなった時、警告表示を行う信頼性情報出力手段とを備えたことを特徴とする目標検出システム。
【請求項３】
前記信頼性情報出力手段により出力された信頼性を示す情報は、観測エリアの地図画像と目標のシンボルとを画像合成した画面に可視表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の目標検出システム。
【請求項４】
前記クラッタレベル判定手段の判定結果に応じて、前記閾値を調整する閾値調整手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の目標検出システム。
【請求項５】
前記クラッタ要因調査手段は、前記レーダー覆域内に設置された擬似目標のレーダーエコーを表す信号値を取得する手段であり、
前記クラッタレベル判定手段は、取得した信号値を所定の信号値と比較することにより、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の目標検出システム。
【請求項６】
前記クラッタ要因調査手段は、前記レーダー覆域内に設置された擬似目標のレーダーエコーの減衰量を算定する手段であり、
前記クラッタレベル判定手段は、前記減衰量に基づいて、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の目標検出システム。
【請求項７】
前記クラッタ要因調査手段は、前記レーダー覆域内の所定の観測点に設置された降雨強度計であり、
前記クラッタレベル判定手段は、前記降雨強度計の測定値に基づいて、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の目標検出システム。
【請求項８】
前記クラッタ要因調査手段は、音声として提供される気象情報を取得する音声受信装置と、取得した気象情報を数値データに変換する音声認識装置とを有しており、
前記クラッタレベル判定手段は、前記数値データに基づいて、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の目標検出システム。
【請求項９】
前記クラッタ要因調査手段は、画像として提供された気象情報を数値データに変換するパターン認識処理装置であり、
前記クラッタレベル判定手段は、前記数値データに基づいて、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の目標検出システム。
【請求項１０】
前記画像として提供される気象情報は、インターネットにより配信された気象情報であることを特徴とする請求項９記載の目標検出システム。
【請求項１１】
前記画像として提供される情報は、テレビの文字放送により配信される気象情報であることを特徴とする請求項９記載の目標検出システム。
【請求項１２】
前記画像として提供される気象情報は、気象衛星により取得、配信された気象情報であることを特徴とする請求項９記載の目標検出システム。
【請求項１３】
前記画像として提供される情報は、気象レーダーにより取得された気象情報であることを特徴とする請求項９記載の目標検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、空港内を走行する航空機、車両などを管制する際に、空港面上にある航空機などの目標を検出して、表示画面にその位置を表示するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空港に離着陸する航空機、あるいは空港内を走行する航空機や車両の安全かつ円滑な運行を確保するために、空港面探知装置（Airport Surface Detection Equipment. 以下「ＡＳＤＥ」という。）、空港監視レーダー（Airport Surveillance Radar. 以下「ＡＳＲ」という。）および２次監視レーダー（Secondary Surveillance Radar. 以下「ＳＳＲ」という。）により目標を検出して、管制するシステムが知られている。
【０００３】
例えば、特開平０８−１４６１３０号には、このような管制システムの一例が開示されている。図１６は、この空港面地上走行管制システムの構成を示すブロック図である。図に示すように、このシステムは、空港面にある目標を探知するレーダーアンテナ１、レーダーアンテナ１を介して電波を送信する送信機２、目標に反射されて戻ってきた電波をレーダーアンテナ１を介して受信する受信機３、および電波の送受信の方向を切り替えるサーキュレータ８からなるＡＳＤＥ１０１と、受信した電波（以下、レーダービデオという）に基づいて目標を検出するＡＳＤＥ目標検出装置４と、レーダー目標検出装置４で検出された目標にコールサインなどの識別符号を付加する識別符号付加装置５と、検出された目標の位置を表示する高機能表示装置６と、空港周辺の空域にある航空機を監視し、管制を行うためのＡＳＲ／ＳＳＲ１４と、ＡＳＲ／ＳＳＲ１４の受信電波から目標および所定のビーコンコードを検出するＡＳＲ／ＳＳＲ目標検出装置１５と、各航空機のコールサインなどの飛行情報を送信する飛行情報処理装置（Flight Plan Processing system  以下「ＦＤＰ」という。）１８と、ＡＳＤＥの電波死角となるスポット周辺を撮影する光学式センサ２０と、光学式センサ２０からの情報に基づいて航空機位置情報を検出するブラインド目標検出装置２１と、ＳＳＲモードＳ搭載航空機のモードＳ信号を受信するＳＳＲモード送受信機２４と、ＳＳＲモードＳ信号から目標の位置およびビーコンコードを検出する位置評定装置２５と、空港内を監視、管理する車両に搭載したＧＰＳ（Global Navigation  Positioning System）によって測位した位置を無線電波で送信する車両搭載ＧＰＳ送受信機２８と、空港面の車両の位置を算出する車両目標検出装置２９と、空港内を移動する航空機、車両の移動位置の予測をすることにより衝突予測を行って衝突防止のための警報を発生する衝突予測装置３２とにより構成される。
【０００４】
次に、この空港面地上走行管制システムの動作について説明する。レーダーアンテナ１は、送信機２からの送信電波１０をサーキュレータ８を経由して電波７として空間に発射する。発射された電波７は、航空機等の目標に反射して再度レーダーアンテナ１により受信され、電波７としてサーキュレータ８を経由し、受信電波９として受信機３に入力される。受信機３は微弱航空機信号を増幅および周波数変換してレーダービデオ１１を生成する。このレーダービデオ１１は、ＡＳＤＥ目標検出装置４に入力される。ＡＳＤＥ目標検出装置４は、レーダービデオ１１から航空機の位置を検出する。検出の結果は、ＡＳＤＥ目標検出位置データ１２として、識別符号付加装置５に入力される。
【０００５】
また、ＡＳＲ／ＳＳＲ１４からのＡＳＲ／ＳＳＲレーダービデオ１６は、ＡＳＲ／ＳＳＲ目標検出装置１５に入力され、ＡＳＲ／ＳＳＲ目標検出装置１５は、入力されたＡＳＲ／ＳＳＲレーダービデオ１６から、空港周辺の空域を飛行中の航空機の位置やビーコンコードを検出する。検出結果は、ＡＳＲ／ＳＳＲ目標検出データ１７として識別符号付加装置５に入力される。ＦＤＰ１８から送信されるフライトプランデータ１９も、識別符号付加装置５に入力される。
【０００６】
さらに、光学式センサ２０により、空港面のスポット周辺などＡＳＤＥの電波が届かない死角エリアが撮影され、その画像データ２２が、ブラインド目標検出装置２１に入力される。ブラインド目標検出装置２１は、画像データ２２に対して画像処理を施して、目標を検出する。検出結果は、ブラインド目標位置データ２３として、識別符号付加装置５に入力される。
【０００７】
識別符号付加装置５は、ＡＳＲ／ＳＳＲ目標検出装置１５が検出したビーコンコードとＦＤＰ１８から送信されたフライトプランデータ１９に記述されているビーコンコードとを照合することにより自動的に当該航空機にコールサインなどを付加する。また、ＡＳＲ／ＳＳＲ１４とＡＳＤＥのレーダー覆域およびＡＳＤＥと光学式センサ２０の監視範囲にそれぞれオーバーラップする領域を設け、それぞれの位置相関を算出することによりＡＳＲ／ＳＳＲ１４で付加されたコールサインをＡＳＤＥ領域から光学式センサ領域まで連続して維持する。
【０００８】
また、ＳＳＲモードＳ送受信機２４が受信したＳＳＲモードＳ信号２６は位置評定装置２５に入力され、位置評定装置２５はその信号に基づいて目標の位置を検出する。ＳＳＲモードＳ搭載の航空機は、これにより得られるＳＳＲモードＳ位置データ２７を使用することにより、航空機個別の問答が可能となり、電波干渉がなくスポット位置に駐機している出発前の状態からビーコンコードを得ることができる。また、ＦＤＰ１８で得られたフライトプランデータ１９のビーコンコードと照合することにより、コールサインの自動付加が可能になる。
【０００９】
また、各種車両に搭載された車両搭載ＧＰＳ送信機２８は、車両のＧＰＳ位置をＧＰＳ位置データ３０として無線電波により、車両位置検出装置２９に送信する。車両位置検出装置２９は、空港面の座標に変換した車両位置を算出し、算出した車両位置情報３１を識別符号付加装置５に入力する。これにより、車両にも車両番号などの識別符号が付加される。
【００１０】
識別符号付加装置５により識別符号が付加された目標の情報は、航空機識別表示データ１３として、高機能表示装置６および衝突予測装置３２に入力される。高機能表示装置６は、入力された航空機識別表示データ１３に基づいて、検出された目標を、空港面を示すマップ上のシンボルとして表示する。一方、衝突予測装置３２は、入力された航空機識別表示データ１３から目標の位置の相対関係を把握し、これに基づいて各目標の未来位置を予測する。予測の結果から、衝突防止の警報の必要性を算出し、衝突予測データ３３として高機能表示装置６に送信する。高機能表示装置６は、画面上に衝突予測される目標についての警報を、前記シンボルとともに表示する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシステムが有効であるためには、目標を正確に検出することが必要不可欠である。しかし、一般に目標検出は、レーダーエコーを表す信号が所定の閾値を越えるか否かで目標の有無を判定して行うため、雪や降雨の影響により目標以外のものからの反射（以下、クラッタという）が強くなった場合には、一時的に検出の精度が悪くなることがある。
【００１２】
このため、従来から、悪条件の中でも正確に目標を検出するための方法が、種々検討されている。例えば、特開平１０−１４２３２９号には、受信したレーダー信号を増幅する増幅器の入出力特性曲線を、誤目標発生数により帰還制御することによって、レーダー信号に含まれるクラッタを抑圧する方法が提案されている。しかし、このような方法は、目標をより検出しやすくするために、信号の振幅を調整したに過ぎない。したがって、検出率は改善されるものの、１００％正確に目標を検出できるようにはならず、必ず限界がある。そして、その限界を越えた悪条件の中では、やはり目標の誤認が生ずる可能性がある。
【００１３】
これに対する唯一の有効な対策は、航空管制官が、システムの限界を正しく認識し、システムによる表示のみをもって安易に判断しないことである。しかし、航空管制の効率化を図るためにシステムを導入したのに、常にシステムを疑いながら慎重に判断しなければならないというのでは、航空管制官の負担が増大して、かえって効率が悪化するおそれがある。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、航空管制官などの負担を増大させることなく航空機や車両の効率的な監視を行い、かつ、航空管制官などがシステムを過信することなく必要に応じて適切な措置をとれるようにして交通の安全を図ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーダーエコーを表す信号値が所定の閾値を越えるか否かによって目標を検出し、その目標の位置を表示画面に表示する目標検出システムにおいて、
レーダー覆域の所定の観測エリアが記憶され、レーダーからの入力信号によりスイープ中のエリアが観測エリアか否か区別してクラッタ要因を調査するクラッタ要因調査手段と、
前記クラッタ要因調査手段による観測エリアのレーダーエコーのみを抽出し、予め記憶されたクラッタが発生しない状況における観測エリアのレーダーエコーと抽出した観測エリアのレーダーエコーとを比較して、クラッタの発生度合いに応じたレベルを判定するクラッタレベル判定手段と、
前記クラッタレベル判定手段により判定されたクラッタのレベルに基づいて、目標の検出結果の信頼性を示す情報を出力し、クラッタレベルが高くなった時、警告表示を行う信頼性情報出力手段とを備えたことを特徴とする目標検出システムである。
【００１６】
より詳細には、本発明は、レーダーエコーを表すアナログ信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段によりディジタル化されたレーダーエコーの信号を一時記録する記録手段と、
前記記録手段に記録された信号の値を所定の閾値と比較することにより、当該閾値を越えた信号を目標を表す信号と判定して、目標を抽出する目標抽出手段と、
レーダー覆域の所定の観測エリアが記憶され、レーダーからの入力信号によりスイープ中のエリアが観測エリアか否か区別してクラッタ要因を調査するクラッタ要因調査手段と、
前記クラッタ要因調査手段による観測エリアのレーダーエコーのみを抽出し、予め記憶されたクラッタが発生しない状況における観測エリアのレーダーエコーと抽出した観測エリアのレーダーエコーとを比較して、クラッタの発生度合いに応じたレベルを判定するクラッタレベル判定手段と、
前記クラッタレベル判定手段により判定されたクラッタのレベルに基づいて、目標の検出結果の信頼性を示す情報を出力し、クラッタレベルが高くなった時、警告表示を行う信頼性情報出力手段とを備えたことを特徴とする目標検出システムである。
【００１７】
前記信頼性情報出力手段により出力された信頼性を示す情報は、観測エリアの地図画像と目標のシンボルとを画像合成した画面に可視表示する表示手段をさらに備えて、可視表示すればさらに好ましい。
【００１８】
ここで、上記システムは、前記クラッタレベル判定手段の判定結果に応じて、前記閾値を調整する閾値調整手段を、さらに備えることが好ましい。
【００１９】
または、前記クラッタ要因調査手段を、前記レーダー覆域内に設置された擬似目標のレーダーエコーを表す信号値を取得する手段とし、前記クラッタレベル判定手段は、取得した信号値を所定の信号値と比較することにより、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段としてもよい。
【００２０】
または、前記クラッタ要因調査手段を、前記レーダー覆域内に設置された擬似目標のレーダーエコーの減衰量を算定する手段とし、前記クラッタレベル判定手段は、前記減衰量に基づいて、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段としてもよい。
【００２１】
または、前記クラッタ要因調査手段を、前記レーダー覆域内の所定の観測点に設置された降雨強度計とし、前記クラッタレベル判定手段は、前記降雨強度計の測定値に基づいて、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段としてもよい。
【００２２】
または、前記クラッタ要因調査手段を、音声として提供される気象情報を取得する音声受信装置と、取得した気象情報を数値データに変換する音声認識装置とからなる手段とし、前記クラッタレベル判定手段は、前記数値データに基づいて、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段としてもよい。
【００２３】
または、前記クラッタ要因調査手段は、画像として提供された気象情報を数値データに変換するパターン認識処理装置であり、前記クラッタレベル判定手段が、前記数値データに基づいて、発生し得るクラッタのレベルを判定する手段であってもよい。この場合、前記画像として提供される気象情報としては、インターネットにより配信された気象情報、テレビの文字放送により配信される気象情報、気象衛星により取得、配信された気象情報、気象レーダーにより取得された気象情報などが考えられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を示す。なお、以下に示す実施の形態は、いずれも、図１６のＡＳＤＥ１０１の出力であるレーダービデオ１１を入力とするシステムである。
【００２５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の目標検出システムの構成を示すブロック図である。図に示すように、このシステムは、入力されたレーダービデオ１１をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３４と、レーダーの送受信のタイミング信号を生成するレーダータイミング変換部３６と、生成されたタイミング信号３７に基づいてレーダービデオ３８を積分処理するレンジ／アジマス積分処理部３９（レンジ：距離方向、アジマス：方位方向）と、積分処理されたレーダービデオ４０を一時的に記録するレーダービデオバッファ部４１と、ヒット検定のためのスレッショルドレベルを算出するスレッショルドレベル算出部４４と、算出されたスレッショルドレベル以下の信号を切り捨てるヒット検定処理部４５と、ヒット検定により抽出されたレーダービデオ４７を一時記録する２次元メモリ４８と、レーダービデオ４９中に残存する微小クラッタを低減させる収縮処理部５０と、クラッタ低減後のデータを移動平均処理することによりノイズを除去する２次元移動平均処理部５２と、ターミナルビル等の目標検出不要エリアを示すブランクマップを記憶するブランクマップメモリ５６と、ノイズ除去後のレーダービデオ５３とブランクマップ５７に基づいて目標を検出する２値化処理部５４と、検出した目標をラベル付けして統合するクラスタリング・ラベル付け処理部５８と、目標の重心位置を算出する重心位置算出処理部６０と、算出した重心位置の変化に基づいて移動する目標を追尾する目標追尾処理部６２と、検出および追尾した目標の位置を所定のフォーマットに変換して高機能表示装置６に出力する表示用データ生成処理部６４とを備えている。
【００２６】
さらに、このシステムは、本発明のクラッタ要因調査手段に相当するレーダーマップメモリ６６と、クラッタレベル判定手段に相当するクラッタレベル判定部６８とを備えている。また、前記表示用データ生成処理部６４は、本発明の信頼性情報出力手段としての機能を兼ね備えている。
【００２７】
次に、このシステムの動作、すなわち上記各手段が行う処理について説明する。ＡＳＤＥの出力であるレーダービデオ１１は、Ａ／Ｄ変換部３４に入力されてディジタル信号（レーダービデオ３８）に変換される。一方、レーダーからのＡＣＰ（Azimuth Count Pulse），ＡＲＰ（Azimuth Reference Pulse），トリガ信号３５は、レーダータイミング変換部３６に入力され、レーダービデオ処理のための内部タイミング信号３７としてレンジ／アジマス積分処理部３９に入力される。レンジ／アジマス積分処理部３９は、内部タイミング信号３７からレーダーのアンテナ回転のタイミングと距離方向の測定単位を把握し、それらに合わせて、レーダービデオ３８を積分処理する。同一の場所でスイープを繰り返した場合、実際にレーダーエコーが強ければ常に高い信号値が得られるので、積分処理をしても高い値が得られる。一方、例えば電気的なノイズなどはランダムに発生するため、積分処理すれば低い値となる。すなわち、レンジ／アジマス積分処理により、レーダーエコーの信号のみが強調される。積分処理後のレーダービデオ４０は、レーダービデオバッファ部４１に数スイープ分蓄えられ、スレッショルドレベル算出部４４とヒット検定処理部４５とにスイープごとに順次出力される。スレッショルドレベル算出部４４は、後述するヒット検定処理のためのスレッショルドレベルをスイープごとに算出する。スレッショルドレベルの算出は、クラッタレベル判定部６８から送られた情報６９に基づいて行うが、この処理については後述する。また、スレッショルドレベルの算出を、管制官により手動で入力された情報１０３に基づいて行うようにすることもできる。スレッショルドレベル算出部４４がいずれの情報を参照するかは、自動／手動切替器１０２により切り替える。
【００２８】
目標の検出は、ヒット検定処理部４５、収縮処理部５０、２次元移動平均処理部５２による３段階の前処理を経た後に、２値化処理部５４によって行われる。まず、ヒット検定処理部４５は、各スイープについて、算出されたスレッショルドレベル４６とレーダービデオ４３とを比較し、信号の振幅がスレッショルドレベル４６を越えればヒットとし、ヒットしなかった信号は切り捨てる。その結果、ヒットした信号以外の信号の振幅を０とするスイープごとのレーダービデオ４７が２次元メモリ４８に順次記録される。この処理によりレーダービデオ４３に含まれているノイズの一部を除去することができる。ここで、レーダービデオ４７を一旦２次元メモリ４８に記録することによって、それまでスイープごとに（１次元的に）処理していたレーダービデオを、以降の処理においてレンジ（距離方向）、アジマス（方位方向）を座標軸とする２次元画像として取り扱うことが可能となる。次に、収縮処理部５０により、２次元画像となったレーダービデオ４９に対して画像処理を施して、点在する微少クラッタを不要信号として除去する。飛行機などの目標はある程度の大きさを有するため、点在して現れる信号は微小クラッタとみなしてよいからである。さらに次に、２次元移動平均処理部５２により、微小クラッタ除去後のレーダービデオ５１に対して２次元移動平均処理を施す。２次元移動平均処理は２次元画像を構成する各画素の信号値を、その周辺画素の値に所定の重み付けをして求めた平均値と置き換えることによって、全体として２次元画像のスムージングを行うという処理である。この処理により、有効な信号に混在しているノイズを除去することができる。２値化処理部５４は、以上の前処理を経たレーダービデオ５３を、予め定められた所定のスレッショルドレベルをもとに２値化処理する。但し、ターミナルビルなどの建物の位置は、あらためて検出する必要がないため、２値化処理を行う際には、ブランクマップメモリ５６から目標検出不要エリアを記憶したブランクマップ５７を読み出し、目標検出不要エリアの信号値は０とし、それ以外のエリアについて２値化を行う。これにより、検出対象を示す信号のみが残存する２値化画像５５が得られる。
【００２９】
次に、クラスタリング・ラベル付け処理部５８により、レーダービデオ５５中の信号を群（クラスタ）ごとに統合し、各クラスタにラベルを付ける。すなわち、飛行機、車両といった１つ１つの目標に対してラベルをつける。重心位置算出処理部６０は、ラベル付けされた２値化画像５９に基づいて、各目標の重心位置を算出する。また、目標追尾処理部６２は、算出された重心位置のデータ６１を一時保持し、１スキャン前に保持したデータとの差分を表す追尾データ６３を生成し、表示用データ生成処理部６４に受け渡す。表示用データ生成処理部６４は、それらのデータに基づいて、空港設備などを示した地図画像と、飛行機などを示すシンボルとを画像合成する。さらに、必要に応じて目標が検出された周辺の地図画像に拡大処理を施すなどして、所定のフォーマットの表示用データ６５を生成し、高機能表示装置６に出力する。
【００３０】
次に、本発明の特徴ともいうべきレーダーマップメモリ６６およびクラッタレベル判定部６８の処理について説明する。また、前述の表示用データ生成処理部６４が本発明の信頼性情報出力手段として行う処理についても説明する。レーダーマップメモリ６６には、レーダー覆域の所定の観測エリアが記憶されており、レーダーからのＡＣＰ、ＡＲＰ、トリガ信号３５が入力されると、スイープ中のエリアが観測エリアか否かを区別することができる。クラッタレベル判定部６８は、レーダーマップメモリ６６から、観測エリアのマップ座標６７を受け取り、これをＡ／Ｄ変換部３４から受け取ったディジタル変換後のレーダービデオ３８と照合することにより、観測エリアのレーダーエコーのみを抽出する。この際、クラッタレベル判定部６８には、晴天時など、クラッタが発生しない状況における観測エリアのレーダーエコーが予め記憶されている。クラッタレベル判定部６８は、観測エリアのレーダーエコーと、予め記憶していたレーダーエコーと比較して、どの程度のクラッタが発生しているかを判断し、その発生度合いに応じたレベル判定をする。判定情報は、前述の表示用データ生成処理部６４と、スレッショルドレベル算出部４４に入力される。
【００３１】
表示用データ生成処理部６４は、クラッタレベル判定部６８からの判定情報７０に基づいて、検出精度あるいはシステムの信頼性を示す文字、マークなどを、前述の目標の位置を示す画像と合成し、高機能表示装置６に出力する。図２は、表示画面の一例を示す図である。表示画面の右上部に目標検出の信頼性(Reliability)がＣランクである旨の表示９９がされている。クラッタレベルに応じて、この表示は、「Reliability  Ａ」、「Reliability  Ｂ」のように変化する。なお、実施の形態１では、常時信頼性表示を行っているが、クラッタレベルが高くなったとき、すなわち信頼性が低下したときにのみ、警告メッセージを表示するようにしてもよい。管制官は、上記目標検出の信頼性の表示に基づき、目視管制への注意を喚起されることになる。例えば、晴天時にはクラッタレベルが低くなり、目標検出の信頼性が「Reliability  Ａ」と表示される。このようなときには、本システムによる表示の信頼度は高く、目視管制は確認程度にとどめることができる。逆に、雨天時にはクラッタレベルが高くなり、目標検出の信頼性が「Reliability  C」と表示される。このようなときには、本システムによる表示の信頼度が低くなり、目視管制を注意深く行う必要がある。以上のように、目標検出の信頼性を画面に表示し、管制官に提示することにより、管制官は本システムからの情報を効率よく使用し、目視管制を行うことが可能となる。
【００３２】
一方、スレッショルドレベル算出部４４は、この判定情報６９に基づいて、例えばクラッタレベルが低いときにはスレッショルドレベルを所定の固定値とし、クラッタレベルが高いときには通常より高いスレッショルドレベルを設定するというように、ヒット検定のためのスレッショルドレベルを自動調整する。または、自動／手動切替器１０２によりスレッショルドレベル算出部４４への入力を切り替えて、システムを使用する管制官が入力した情報１０３に基づいてスレッショルドレベルを設定してもよい。すなわち、管制官が高機能表示装置６の表示画面上で上記目標検出の信頼性の表示を目視により確認し、独自の判断によりスレッショルドレベルが最適となるように手動で調整を行ってもよい。
【００３３】
図３および図４は、信頼性表示およびスレッショルドレベルの調整の有効性を説明するための図である。図３は、航空機９２のレーダービデオと周囲の緩衝緑地９１のレーダービデオ表示である。図３（ａ）は晴天時のものであり、図３（ｂ）は降雨時のものである。図３（ｂ）に示すように、降雨時には、降雨の影響で空港面自体からのレーダーエコーが大きくなるため、得られる画像は、航空機９２、緩衝緑地９１からのレーダーエコーが、降雨によるレーダーエコー９４に埋もれた画像となる。図４は、レーダーエコーの振幅を示した図である。図４（ａ）は図３（ａ）中の断面Ｘにおける振幅であり、図４（ｂ）は図３（ｂ）中の断面Ｙにおける振幅である。これらの図から明らかであるように、晴天時には、航空機のレーダーエコー９５が緩衝緑地のレーダーエコー９６に比べて大きく、航空機目標の認識が容易である。観測エリア９３におけるレーダーエコーの振幅も航空機エコー９５に比べて小さい。一方、降雨時には緩衝緑地９１のレーダーエコー９６は、航空機のレーダーエコー９５と比較が困難になっている。
【００３４】
したがって、前述のように、観測エリアのレーダーエコーに基づいてクラッタのレベルを判定し、これに基づいてシステムの信頼性を評価してユーザに告知することは、航空管制官の負荷を軽減し、管制効率を向上して安全を確保する上で、効果的といえる。さらに、ヒット検定のためのスレッショルドレベルを観測エリアのクラッタレベルに基づいて調整すれば、システムの性能を限界まで引き出し、それでも検出精度に問題がある場合にのみ、警告を発することができる。
【００３５】
実施の形態２.
図５は、実施の形態２の目標検出システムの構成を示すブロック図である。上記実施の形態１では、空港面にどの程度クラッタの要因があるかを調べるために、観測エリアを設けて、レーダービデオからそのエリアのレーダーエコーを抽出したが、実施の形態２では、レーダー覆域に擬似目標を設定し、その擬似目標のレーダーエコーを取得する。そのための手段として、実施の形態２のシステムは、実施の形態１のレーダーマップメモリに代えて擬似目標処理部８５を備え、さらに実施の形態１と同様のその他の手段を備える。
【００３６】
次に、実施の形態２のシステムの処理について説明する。実施の形態２のシステムでは、図６（ａ）に示すとおり、空港および空港周辺に擬似目標９７が設置されていることが必要となる。晴天時における擬似目標９７のレーダーエコーは予め観測され、クラッタレベル判定部６８に記憶されている。擬似目標処理部８５は、記憶しているレーダーエコーと、図６（ｂ）に示すような目標探査時に取得した擬似目標のレーダーエコー９８との比を数値データに変換して、クラッタ観測基準データ８６としてクラッタレベル判定部６８に受け渡す。クラッタレベル判定部６８は、このクラッタ観測基準データ８６に基づいてクラッタレベルの判定を行う。他の各手段の処理は実施の形態１において説明した各手段の処理と同様である。
【００３７】
実施の形態２は、実施の形態１と同様、航空管制官の負荷を軽減し、管制効率を向上して安全を確保する上で、効果的であり、さらに擬似目標を設置することにより、観測エリアを観測する場合より正確にレーダーエコーの晴天時と降雨時の比を判定することが可能となるので、実施の形態１に比べてクラッタレベル判定の精度が向上する。
【００３８】
実施の形態３.
図７は、実施の形態３の目標検出システムの構成を示すブロック図である。このシステムは、実施の形態２と同じくレーダー覆域内に設置された擬似目標のレーダーエコーを測定するシステムであり、実施の形態２の擬似目標処理部８５に変えてレーダーエコー減衰判定部８７を備える。短い波長の電波は降雨による電波減衰が著しく大きいため、電波の減衰量からクラッタレベルを判定する。
【００３９】
次に、実施の形態３のシステムの処理について説明する。実施の形態３のレーダーエコー減衰判定部８７は、レーダーエコーの比ではなく、減衰量、すなわち差分をクラッタレベル判定部６８に対し出力する。すなわち、レーダーエコー減衰判定部８７は、図８（ａ）に示すような、擬似目標の晴天時のレーダーエコーを記憶しており、図８（ｂ）に示すように観測時（雨天時）における擬似目標のレーダーエコーが晴天時に比べてどの程度減衰しているかを算出し、この減衰量８８に基づいてクラッタレベルの判定を行う。他の各手段の処理は実施の形態１において説明した各手段の処理と同様である。
【００４０】
実施の形態３は、実施の形態１、２と同様、航空管制官の負荷を軽減し、管制効率を向上して安全を確保する上で、効果的であり、擬似目標を設置することにより、正確な判定をすることができる。
【００４１】
実施の形態４．
図９は、実施の形態４の目標検出システムの構成を示すブロック図である。実施の形態４は、クラッタ要因を調べる手段として降雨強度計７１を備え、その他、実施の形態１と同様の各手段を備える。
【００４２】
クラッタレベル判定部６８は、降雨強度計７１により測定された降雨強度７２に基づいてクラッタレベルの判定を行う。他の各手段の処理は実施の形態１において説明した各手段の処理と同様である。
【００４３】
実施の形態４は、前述の各実施の形態と同様、航空管制官の負荷を軽減し、管制効率を向上して安全を確保する上で、効果的である。また、クラッタレベルの判定にレーダーエコーを利用せず降雨強度計７１の測定値を利用するので、クラッタ要因を調べるために、レーダーＡＣＰなどからのトリガ信号３５あるいはレーダービデオ３８を必要としない。このため、システムを簡素化することができる。
【００４４】
実施の形態５.
図１０は、実施の形態５の目標検出システムの構成を示すブロック図である。実施の形態５は、クラッタ要因を調べるために、定期的に更新される空港情報を利用する形態であり、そのための手段として空港情報受信装置７３と音声認識装置７５とを備え、その他、実施の形態１と同様の各手段を備える。
【００４５】
空港情報受信装置７３は、空港周辺の風向、風速、気象に関する音声放送を常時している空港情報送信装置（ＡＴＩＳ）の電波を受信する。受信した空港情報は音声情報であるため、音声認識装置７５によって、これを数値データに変換する。クラッタレベル判定部６８は数値化された空港情報７６の中から、降雨量に関する情報のみを抜き出し、これに基づいてクラッタレベルを判定する。他の各手段の処理は実施の形態１において説明した各手段の処理と同様である。
【００４６】
実施の形態５は、前述の各実施の形態と同様、航空管制官の負荷を軽減し、管制効率を向上して安全を確保する上で、効果的である。また、前述の各実施の形態のように、レーダー覆域内に新たに設備を設置する必要がなく、既存の空港情報受信装置や音声認識装置を利用すればよいので、安価にシステムを構築することができる。
【００４７】
実施の形態６.
図１１は、実施の形態６の目標検出システムの構成を示すブロック図である。実施の形態６は、クラッタ要因を調べるために、インターネットで提供されている気象情報を利用する形態であり、そのための手段としてインターネット接続端末７７とパターン認識装置７９とを備え、その他、実施の形態１と同様の各手段を備える。インターネット接続端末７７は、ルータ、ターミナルアダプタ、モデムなどの通信設備を備えた情報処理端末である。
【００４８】
インターネット接続端末７７は、インターネットに常時あるいは定期的に接続し、気象情報を提供しているＷｅｂサイトから、レーダー覆域周辺の気象情報を取得する。パターン認識装置７９は、文字あるいは画像として提供された気象情報７８を、公知のパターン認識法に基づいて処理し、数値データに変換する。クラッタレベル判定部６８は数値化された気象情報８０の中から、降雨量に関する情報のみを抜き出し、これに基づいてクラッタレベルを判定する。他の各手段の処理は実施の形態１において説明した各手段の処理と同様である。
【００４９】
実施の形態６は、前述の各実施の形態と同様、航空管制官の負荷を軽減し、管制効率を向上して安全を確保する上で、効果的である。また、実施の形態５と同様、レーダー覆域内に新たに設備を設置する必要がなく、既存のインターネット接続端末やパターン認識装置を利用すればよいので、安価にシステムを構築することができる。
【００５０】
実施の形態７．
図１２は、実施の形態７の目標検出システムの構成を示すブロック図である。実施の形態７は、クラッタ要因を調べるために、テレビの文字放送を利用する形態であり、そのための手段としてテレビ文字放送受信端末８３とパターン認識装置７９とを備え、その他、実施の形態１と同様の各手段を備える。
【００５１】
テレビ文字放送端末８３は、文字放送のうち気象情報に関する放送の電波を受信する。パターン認識装置７９は、その文字の気象情報８４を、公知のパターン認識法に基づいて処理し、数値データに変換する。クラッタレベル判定部６８は数値化された気象情報８０の中から、降雨量に関する情報のみを抜き出し、これに基づいてクラッタレベルを判定する。他の各手段の処理は実施の形態１において説明した各手段の処理と同様である。
【００５２】
実施の形態７は、前述の各実施の形態と同様、航空管制官の負荷を軽減し、管制効率を向上して安全を確保する上で、効果的である。また、受信する情報が文字に限られているという点で、パターン認識が容易であるという利点を有する。
【００５３】
実施の形態８．
図１３は、実施の形態８の目標検出システムの構成を示すブロック図である。実施の形態８は、クラッタ要因を調べるために、気象衛星のデータ（例えば気象衛星ひまわりの地上観測写真）を利用する形態であり、そのための手段として気象衛星データ受信端末８１とパターン認識装置７９とを備え、その他、実施の形態１と同様の各手段を備える。気象衛星データ受信端末８１は、空港内に気象衛星ひまわりからの電波を受信する衛星アンテナを設置して、そのアンテナからの信号を受信する端末でもよいが、アンテナと受信設備を備えた専門機関から、電話回線などを通じてデータを受信する端末であってもよい。
【００５４】
図１４は、気象衛星ひまわりがとらえた地上写真の一例であり、日本列島全体を雲１００が覆っている状態を示している。気象衛星データ受信端末８１が受信した、このような画像情報８２は、パターン認識装置７９により処理される。例えば、公知のパターン認識法に基づいて、雲１００の移動、発生状況をおおまかに認識し、その状況からレーダー覆域の降雨強度を推測して、降雨強度を数値データ化する。クラッタレベル判定部６８は、この数値データ８０に基づいてクラッタレベルを判定する。他の各手段の処理は実施の形態１において説明した各手段の処理と同様である。
【００５５】
実施の形態８は、前述の各実施の形態と同様、航空管制官の負荷を軽減し、管制効率を向上して安全を確保する上で、効果的である。
【００５６】
実施の形態９．
図１５は、実施の形態９の目標検出システムの構成を示すブロック図である。実施の形態９は、クラッタ要因を調べるために、気象レーダーを利用する形態であり、そのための手段として気象レーダー受信端末８９とパターン認識装置７９とを備え、その他、実施の形態１と同様の各手段を備える。
【００５７】
このシステムでは、空港周辺に設置された空港用の気象レーダー受信端末８９によって気象レーダーの降雨情報９０を受信する。さらに、パターン認識装置７９によって雲の発生状況を認識して降雨の予測を行う。この降雨予測結果を数値データ８０に変換して、クラッタレベル判定部６８によってクラッタ判定を行う。
【００５８】
実施の形態９は、前述の各実施の形態と同様、航空管制官の負荷を軽減し、管制効率を向上して安全を確保する上で、効果的である。また、実施の形態８の気象衛星からの画像データを、気象レーダーからの受信データに置き換えることにより、よりリアルタイムの雲の動きを検出することができ、さらに正確なクラッタレベルの判定が可能となる。
【００５９】
他の実施の形態．
なお、上記各実施の形態は、いずれも表示画面上に目標検出の信頼性を示す文字を出力する形態であったが、文字の代わりに警告マークを表示してもよいし、ビープ音あるいは音声メッセージなど音による警告を発するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記各実施の形態では、ヒット検定、収縮処理、２次元移動平均処理の３段階も前処理を経た後に２値化処理を行うことにより目標検出を行っており、その中のヒット検定処理において用いられるスレッショルドレベルをクラッタレベルの判定結果に基づいて調整しているが、調整するスレッショルドレベルは、ヒット検定のためのものに限定されず、例えば２値化処理において使用するスレッショルドレベルを調整してもよい。また、この他にもスレッショルドレベルを定義して目標検出を行う方法は種々考えられるが、本発明の方法は、どのようなケースにも適用可能である。また、複数のスレッショルドレベルを定義して段階的に目標検出を行う方法の場合には、クラッタレベルの判定結果をどの段階で利用してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の目標検出システムによれば、降雨などのクラッタ要因を調査し、調査結果を利用して目標検出の信頼性を評価、表示するため、クラッタの影響により誤目標が検出される可能性が高い場合に、その旨を航空管制官などのユーザに適切に警告することができる。これにより、ユーザに過度の負担を強いることなく効率的な目標検出を実現し、システムの過信による事故を防止して交通の安全を図ることができる。
【００６２】
また、目標検出のための閾値を、調査結果に応じて調整すれば、システムの性能を最大限に引き出した上で、さらに誤目標検出のおそれがある場合にのみ、信頼性が低下している旨の警告を発することができる。
【００６３】
この際、所定の観測エリアからのレーダーエコーを抽出して、予め記憶しているレーダーエコーと比較することによってクラッタの要因を調査すれば、実際にどの程度のクラッタが発生し得るかを的確に把握することができる。また、擬似目標を設置して、そのレーダーエコーを予め記憶しているレーダーエコーと比較したり、擬似目標からのレーダーエコーの減衰量を算定して、それをもとにクラッタの要因を調査したりすれば、さらに正確な判断が可能となる。
【００６４】
また、レーダー覆域内に降雨強度計を設置して、測定した降雨強度に基づいてクラッタの要因を調査すれば、クラッタレベル判定のためにレーダーエコーを抽出する必要がないので、システムを簡素化することができる。
【００６５】
また、定期的に送信されている空港情報からクラッタの要因である降雨や降雪の情報を取り出して、その情報に基づいてクラッタレベルの判定を行えば、レーダー覆域内に新たな設備を設置する必要がなく、また既存の空港情報受信装置を活用することができるので、安価にシステムを構築することができる。
【００６６】
また、インターネットやテレビの文字放送から得られる気象情報、あるいは気象衛星から配信される衛星画像や、気象レーダーにより取得した画像に対して公知のパターン認識処理を施して、クラッタの要因である降雨や降雪の情報を取り出し、その情報に基づいてクラッタレベルの判定を行う場合も、レーダー覆域内に新たな設備を設置する必要がなく、また既存の設備を活用して安価にシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるシステム構成を示すブロック図。
【図２】実施の形態１における目標検出結果表示画面の一例を示す図。
【図３】実施の形態１の効果を説明するための図。
【図４】実施の形態１の効果を説明するための図。
【図５】本発明の実施の形態２におけるシステム構成を示すブロック図。
【図６】実施の形態２における目標検出方法を説明するための図。
【図７】本発明の実施の形態３におけるシステム構成を示すブロック図。
【図８】実施の形態３における目標検出方法を説明するための図。
【図９】本発明の実施の形態４におけるシステム構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の実施の形態５におけるシステム構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の実施の形態６におけるシステム構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の実施の形態７におけるシステム構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の実施の形態８におけるシステム構成を示すブロック図。
【図１４】実施の形態８の気象衛星データ受信端末が取得する衛星写真の一例を示す図。
【図１５】本発明の実施の形態９におけるシステム構成を示すブロック図。
【図１６】従来の目標検出システムの一例を示すブロック図。
【符号の説明】
７  電波、    ９  受信電波、    １０  送信電波、    １１、１６  レーダービデオ、    １２  ＡＤＳＥ目標検出位置データ、    １３  航空機識別表示データ、    １７  目標検出データ、    １９  フライトプランデータ、    ２２  画像データ、    ２３  ブラインド目標位置データ、    ２６  ＳＳＲモードＳ信号、    ２７  ＳＳＲモードＳ位置データ、    ３０  ＧＰＳ位置データ、    ３１  車両位置情報、    ３３  衝突予測データ、    ３５  ＡＣＰ，ＡＲＰ，トリガ信号、    ３７  タイミング信号、    ３８、４０、４３、４７、４９、５１、５３  レーダービデオ、    ４６  スレッショルドレベル、    ５５、５９  ２値化画像、    ５７  ブランクマップ、    ６１  重心位置データ、    ６３  追尾データ、    ６４  表示用データ生成処理部（信頼性情報出力手段）、    ６５  表示用データ、  ６６  レーダーマップメモリ（クラッタ要因調査手段）、  ６７  マップ座標、  ６８  クラッタレベル判定部、  ６９、７０  判定情報、    ７２  降雨強度、    ７６  空港情報、    ７８、８０、８４  気象情報、    ８２  画像情報、    ８６  クラッタ観測基準データ、    ８８  減衰量、    ９０  降雨情報、    ９１  緩衝緑地、    ９２  航空機、    ９３  観測エリア、    ９４  降雨によるレーダーエコー、    ９５  航空機のレーダーエコー、    ９６  緩衝緑地のレーダーエコー、    ９７  擬似目標、    ９８  擬似目標のレーダーエコー、    ９９  信頼性表示、    １００  雲、    １０１  ＡＳＤＥ、    １０２  自動／手動切替器、    １０３  管制官により入力された情報。
【図１】
0003613521.tif 000002
【図２】
0003613521.tif 000003
【図３】
0003613521.tif 000004
【図４】
0003613521.tif 000005
【図５】
0003613521.tif 000006
【図６】
0003613521.tif 000007
【図７】
0003613521.tif 000008
【図８】
0003613521.tif 000009
【図９】
0003613521.tif 000010
【図１０】
0003613521.tif 000011
【図１１】
0003613521.tif 000012
【図１２】
0003613521.tif 000013
【図１３】
0003613521.tif 000014
【図１４】
0003613521.tif 000015
【図１５】
0003613521.tif 000016
【図１６】
0003613521.tif 000017