(57)【要約】【課題】レーダエコーの信号レベルをフロアレベルの変動の影響のない信号レベルに調整し、良好なレーダ映像を表示することのできるレーダ装置を提供する。【解決手段】レーダエコーの信号レベルをノイズフロアのフロアレベルに基づいて調整するレーダ装置１０において、送信トリガ信号に基づいてレーダ信号を送信し、物標により反射された前記レーダエコーを受信する送受信部１４と、ブランク期間の前記フロアレベルに基づき、前記レーダエコーの信号レベルを調整する信号処理部１８と、を備え、前記ブランク期間が、前記送受信部１４から前記信号処理部１８に前記送信トリガ信号が出力されてから、前記送受信部１４が前記レーダ信号を送信するまでの期間である。【選択図】図１
2014174006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダエコーの信号レベルをノイズフロアのフロアレベルに基づいて調整するレーダ装置において、
送信トリガ信号に基づいてレーダ信号を送信し、物標により反射された前記レーダエコーを受信する送受信部と、
ブランク期間の前記フロアレベルに基づき、前記レーダエコーの信号レベルを調整する信号処理部と、
を備え、
前記ブランク期間が、前記送受信部から前記信号処理部に前記送信トリガ信号が出力されてから、前記送受信部が前記レーダ信号を送信するまでの期間であることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーダ装置において、
前記信号処理部は、前記ブランク期間を複数の検出区間に分割し、前記各検出区間において、所定範囲内となる前記ブランク期間の信号レベルの各最小値を求め、前記各最小値の中の最大値を前記フロアレベルとして設定する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、レーダエコーの信号レベルをノイズフロアのフロアレベルに基づいて調整するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、レーダ信号（探知信号）を送信し、船舶や航空機等の物標によって反射されたレーダエコーを受信してレーダ映像を表示させることにより、物標の方位や、物標までの距離を監視する装置である。物標の方位は、レーダ信号を送信する送信アンテナの回転角度に基づいて算出することができる。また、物標までの距離は、例えば、レーダ信号を送信してからレーダエコーを受信するまでの時間に基づいて算出することができる。
【０００３】
ここで、レーダ装置では、レーダ信号が送信されていない状態において、レーダ装置自体が発生するノイズや、レーダ装置が設置されている環境からのノイズの影響によるノイズフロアが存在している。このノイズフロアのフロアレベルによりレーダ装置に常に所定の電流が流れ、処理回路に悪影響を与えるおそれがある。そこで、ノイズフロアからレーダ装置を保護するため、レーダエコーを受信する受信部と、受信したレーダエコーをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部とをＡＣ結合する回路構成とする場合がある。
【０００４】
しかしながら、このような回路構成からなるレーダ装置では、レーダ信号が陸地等によって強く反射されると、そのレーダエコーの影響によりフロアレベルが下がってしまう。この場合、レーダエコーを同じフロアレベルで調整すると、陸地のある方位と、陸地のない方位とでレーダ映像の見え方が変わってしまう。
【０００５】
特許文献１には、変動するフロアレベルに応じて音声信号の信号レベルを調整する方法として、音声信号と音声信号との間のフロアレベルを推定し、そのフロアレベルを用いて音声信号を調整する方法が開示されている。この方法では、音声信号から抽出した長時間フレームを、複数の短時間フレームに分割し、前記複数の短時間フレームの各最小値を求め、その最小値の中の最小値をフロアレベルとして音声信号を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３２３２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この方法では、長時間フレームの全体が所望の音声信号である場合、推定されたフロアレベルが音声信号の信号レベルになってしまうため、肝心の音声信号が消去されてしまうおそれがある。また、長時間フレームの全体が音声信号でない場合であっても、長時間フレームに大きな外乱ノイズが含まれていると、フロアレベルを適切に設定することができない。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、レーダエコーの信号レベルをフロアレベルの変動の影響のない信号レベルに調整し、良好なレーダ映像を表示することの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】
【０００９】
本発明に係るレーダ装置は、レーダエコーの信号レベルをノイズフロアのフロアレベルに基づいて調整するレーダ装置において、送信トリガ信号に基づいてレーダ信号を送信し、物標により反射された前記レーダエコーを受信する送受信部と、ブランク期間の前記フロアレベルに基づき、前記レーダエコーの信号レベルを調整する信号処理部と、を備え、前記ブランク期間が、前記送受信部から前記信号処理部に前記送信トリガ信号が出力されてから、前記送受信部が前記レーダ信号を送信するまでの期間であることを特徴とする。
【００１０】
前記レーダ装置において、前記信号処理部は、前記ブランク期間を複数の検出区間に分割し、前記各検出区間において、所定範囲内となる前記ブランク期間の信号レベルの各最小値を求め、前記各最小値の中の最大値を前記フロアレベルとして設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレーダ装置では、レーダ信号を送信する送信トリガ信号が出力されてからレーダ信号を送信するまでのブランク期間のフロアレベルに基づいてレーダエコーの信号レベルを調整する。この場合、ブランク期間には、レーダエコーが含まれていないため、レーダエコーの信号レベルを高精度に調整することができる。また、ブランク期間毎にフロアレベルを設定することにより、フロアレベルの変動の影響を受けることがなく、良好なレーダ映像を表示することができる。
【００１２】
また、本発明のレーダ装置では、ブランク期間を複数の検出区間に分割し、各区間の信号レベルの最小値を求め、各最小値の最大値からフロアレベルを設定する。これにより、大きな外乱ノイズの影響を受けない適切なフロアレベルを設定して、良好なレーダ映像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る実施形態であるレーダ装置の構成ブロック図である。
【図２】図１に示すレーダ装置におけるレーダエコー調整方法のフローチャートである。
【図３】レーダ装置の信号処理部に入力する処理信号の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る実施形態であるレーダ装置１０の構成ブロック図である。
【００１５】
＜レーダ装置１０の構成の説明＞
レーダ装置１０は、レーダ信号を送信し、船舶や航空機等の物標によって反射されたレーダエコーを受信してレーダ映像を表示させることにより、物標の方位や、物標までの距離を監視する装置である。レーダ装置１０は、アンテナ１２、送受信部１４、Ａ／Ｄ変換部１６、信号処理部１８、座標変換部２０、レーダエコー記憶部２２、表示制御部２４及び表示部２６を備える。
【００１６】
送受信部１４は、アンテナ１２を介して、レーダ信号を送信し、また、レーダエコーを含む信号を受信する。Ａ／Ｄ変換部１６は、レーダエコーを含む信号をデジタル信号に変換する。信号処理部１８は、レーダエコーを含む信号を処理し、所望のレーダエコーを取得する信号処理を行う。座標変換部２０は、デジタル信号に変換された極座標形式のレーダエコーを直交座標形式のレーダエコーに変換する。レーダエコー記憶部２２には、信号処理部１８により処理された方位情報及び距離情報を含むレーダエコーが描画される。表示制御部２４は、レーダエコー記憶部２２に描画されたレーダエコーに基づき、物標のレーダ映像を表示部２６に表示させる制御を行う。表示部２６は、表示制御部２４の制御に基づきレーダ映像を表示する。なお、本実施形態では、送受信部１４とＡ／Ｄ変換部１６とは、レーダ装置１０のＡ／Ｄ変換部１６以降の処理回路をノイズフロアから保護するため、ＡＣ結合される回路構成としている。
【００１７】
＜レーダ装置１０の処理の説明＞
次に、レーダ装置１０の処理について説明する。図２は、図１に示すレーダ装置１０におけるレーダエコー調整方法のフローチャートである。図３は、レーダ装置１０の信号処理部１８に入力する処理信号の説明図である。
【００１８】
本実施形態では、物標に向かってレーダ信号を送信するのに先立ち、ノイズフロア判定範囲Ａを予め設定しておく（ステップＳ１）。ここで、ノイズフロア判定範囲Ａとは、信号処理部１８がＡ／Ｄ変換部１６から取得する処理信号の信号レベルＸが、ノイズフロアの許容できるフロアレベルであるか否かを判定するための範囲である。ノイズフロア判定範囲Ａは、基準値をＮとし、Ｎ−α＜Ｘ＜Ｎ＋α（α＞０）の範囲として設定される。なお、基準値Ｎは、信号処理部１８で処理される処理信号の平均的なフロアレベルとして設定することができる。また、αは、グランドクラッタによるフロアレベルの変動範囲に基づいて設定することができる。
【００１９】
次に、送受信部１４は、送信トリガ信号Ｔ１を出力する（ステップＳ２）。送受信部１４は、この送信トリガ信号Ｔ１に従い、図示しないマグネトロンの発振動作を開始する。また、送信トリガ信号Ｔ１は、送信処理信号として送受信部１４から信号処理部１８に供給される。
【００２０】
信号処理部１８は、Ａ／Ｄ変換部１６を介して、送受信部１４から送信トリガ信号Ｔ１が出力されてから、送受信部１４がレーダ信号を送信するまでのブランク期間の信号であるブランク期間信号Ｂ１を取得する（ステップＳ３）。このブランク期間信号Ｂ１には、レーダ装置１０自体が発生するノイズや、レーダ装置１０が設定されている環境からのノイズに起因するノイズフロアの他に、他の船舶等のレーダ装置から送信されるレーダ信号による大きな外乱である干渉波Ｉが含まれる場合がある。
【００２１】
信号処理部１８は、取得したブランク期間信号Ｂ１を、所定の時間間隔ｔからなる複数の検出区間ｂｎ（例えば、検出区間ｂ１〜ｂ４）に分割し、各検出区間ｂｎにおけるブランク期間信号Ｂ１の最小値であるＰｍｉｎ（ｎ）を検出する（ステップＳ４）。図３に示すブランク期間信号Ｂ１では、各検出区間ｂ１〜ｂ４から、点ｐ１〜ｐ４の信号レベルがＰｍｉｎ（１）〜Ｐｍｉｎ（４）として算出される。信号処理部１８は、検出した各Ｐｍｉｎ（ｎ）を、ステップＳ１で設定したノイズフロア判定範囲Ａと比較し、ノイズフロア判定範囲Ａに入る複数のＰｍｉｎ（ｎ）を選択する。Ｐｍｉｎ（ｎ）をノイズフロア判定範囲Ａと比較する理由は、フロアレベルの算出に際して不適切な外乱ノイズを除去するためである。例えば、図３に示すブランク期間信号Ｂ１には、他のレーダ信号からの干渉波Ｉが含まれている。この場合、点ｐ３の信号レベルがＰｍｉｎ（３）≧Ｎ＋αであれば、Ｐｍｉｎ（３）が範囲外であるとして除去される。
【００２２】
次に、信号処理部１８は、ノイズフロア判定範囲Ａに入る複数のＰｍｉｎ（ｎ）から、最大値であるＰｍａｘを算出し（ステップＳ５）、このＰｍａｘをフロアレベルＮ１に設定する（ステップＳ６）。例えば、図３に示すブランク期間信号Ｂ１では、点ｐ４のＰｍｉｎ（４）がＰｍａｘとなり、このＰｍａｘがフロアレベルＮ１に設定される。なお、ステップＳ４の処理において、ノイズフロア判定範囲Ａに入る複数のＰｍｉｎ（ｎ）が得られなかった場合、信号処理回路１８は、適切なＰｍａｘを求めることができないと判断し、ノイズフロア判定範囲Ａの基準値ＮをフロアレベルＮ１に設定する。
【００２３】
一方、送受信部１４は、アンテナ１２を介してレーダ信号を物標に向かって送信する（ステップＳ７）。物標により反射されたレーダ信号は、レーダエコーとしてアンテナ１２を介して送受信部１４により受信される。受信されたレーダエコーは、Ａ／Ｄ変換部１６によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、信号処理部１８に入力する。
【００２４】
信号処理部１８は、レーダエコーｅ１を取得すると（ステップＳ８）、レーダエコーｅ１の信号レベルからステップＳ６で設定したフロアレベルＮ１を減算し、調整されたレーダエコーＥ１を算出する（ステップＳ９）。調整されたレーダエコーＥ１は、座標変換部２０により極座標形式から直交座標形式に変換された後、レーダエコー記憶部２２に描画される。
【００２５】
表示制御部２４は、レーダエコー記憶部２２に描画されたレーダエコーＥ１を読み出し、レーダ映像として表示部２６に表示させる（ステップＳ１０）。その後、ステップＳ２からの処理が繰り返される。
【００２６】
ここで、図３に示すように、例えば、次の送信トリガ信号Ｔ２が出力される前に取得されたレーダエコーに、陸地からの強い反射波に基づくレーダエコーｇが含まれていると、次の送信トリガ信号Ｔ２が出力された後に信号処理部１８に入力する信号のフロアレベルが低くなることがある。この理由は、送受信部１４とＡ／Ｄ変換部１６とがＡＣ結合されていることによる。
【００２７】
そこで、信号処理部１８は、送信トリガ信号Ｔ２が出力されてからレーダ信号が送信されるまでの間のブランク期間信号Ｂ２に基づき、フロアレベルＮ１を算出した場合と同様にして、フロアレベルＮ２を算出する。例えば、図３に示すブランク期間信号Ｂ２では、各検出区間ｂ１〜ｂ４から、点ｐ５〜ｐ８の信号レベルがＰｍｉｎ（１）〜Ｐｍｉｎ（４）として検出される。そして、信号処理部１８は、Ｐｍａｘである点ｐ７のＰｍｉｎ（３）を新たなフロアレベルＮ２に設定する。なお、ノイズフロア判定範囲Ａに入る複数のＰｍｉｎ（ｎ）が得られない場合には、前回の処理で求めたフロアレベルＮ１をフロアレベルＮ２に設定する。
【００２８】
信号処理部１８は、フロアレベルＮ２が設定された後、レーダエコーｅ２を取得すると、レーダエコーｅ２の信号レベルからフロアレベルＮ２を減算し、調整されたレーダエコーＥ２を算出する。調整されたレーダエコーＥ２は、レーダエコー記憶部２２に描画され、次いで、表示制御部２４は、レーダエコーＥ２に基づき、表示部２６にレーダ映像を表示させる。
【００２９】
このように、レーダ装置１０は、送信トリガ信号が出力されてからレーダ信号を送信するまでのブランク期間毎に、フロアレベルを設定してレーダエコーを調整する。従って、レーダ装置１０は、陸地等による反射波の影響を受けることがなく、方位により見え方が変わることのない良好なレーダ映像を表示部２６に表示することができる。
【００３０】
また、レーダ装置１０は、ブランク期間を複数の検出区間に分割し、各区間の信号レベルの最小値を検出し、各最小値から算出した最大値をフロアレベルとしてレーダエコーを調整する。この場合、ブランク期間における大きな外乱ノイズが除去されるため、信号処理部１８は、外乱ノイズの影響を受けない適切なフロアレベルを設定することができる。
【００３１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００３２】
上述した実施形態では、送信トリガ信号が出力され、信号処理部１８は、レーダ信号を送信するまでのブランク期間の信号に基づいてフロアレベルを設定し、その後、送受信部１４は、レーダ信号を送信している（ステップＳ２〜Ｓ６）が、このブランク期間の信号からフロアレベルを設定できるのであれば、本発明は、これに限られるものではない。例えば、送信トリガ信号が出力され（ステップＳ２）、レーダ信号が送信された後（ステップＳ７）、信号処理部１８は、前記ブランク期間の信号に基づいてフロアレベルを設定してもよい。
【００３３】
また、上述した実施形態では、信号処理部１８は、ノイズフロア判定範囲Ａに入らないＰｍｉｎ（ｎ）を除去し、ノイズフロア判定範囲Ａに入るＰｍｉｎ（ｎ）を選択してブランク期間の信号レベルの最小値を求めているが、ブランク期間の信号レベルの最小値を求めることができるのであれば、本発明は、これに限られるものではない。例えば、Ｐｍｉｎ（ｎ）がノイズフロア判定範囲Ａに入らない場合、信号処理部１８は、ノイズフロア判定範囲Ａの下限値Ｎ−αをＰｍｉｎ（ｎ）として選択してブランク期間の信号レベルの最小値を求めてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…レーダ装置
１２…アンテナ
１４…送受信部
１６…Ａ／Ｄ変換部
１８…信号処理部
２０…座標変換部
２２…レーダエコー記憶部
２４…表示制御部
２６…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014174006.tif 000005