(57)【要約】【課題】クラッタを効果的に抑圧し、クラッタ内の移動物標を抑圧しない探知画像を生成する。【解決手段】探知画像生成装置１の受信部１０は、受信信号をサンプリング処理して直交検波することでスイープデータを生成し、速度検出部２０および画像データ生成部３０へ出力する。速度検出部２０は、スイープデータを構成するエコーデータから注目位置の速度を算出するとともに周辺領域の速度を算出する。速度検出部２０は、注目位置の速度と周辺領域の速度との速度差を算出し、画像データ生成部３０へ出力する。画像データ生成部３０は、速度差に応じて、今回のエコーデータに対する重み付け係数αと、前回の画像データに対する重み付け係数βを設定し、当該重み付け係数によるスキャン相関処理を実行して、今回の画像データを生成する。例えば、速度差が大きければ、重み付け係数αを重くし、重み付け係数βを軽くする。【選択図】  図１
2014029284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探知信号に基づく受信信号からエコーデータを生成する受信部と、
注目位置のエコーデータに基づいた速度を検出する速度検出部と、
注目位置の今回のエコーデータと、該注目位置の前回のスキャン相関処理データとを重み付け加算することで、前記注目位置の今回のスキャン相関処理データを算出し、該今回のスキャン相関処理データから探知画像データを生成する画像データ生成部と、を備え、
前記重み付けは前記速度を用いて決定されていることを特徴とする探知画像生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の探知画像生成装置であって、
前記速度算出部は、前記注目位置の速度と前記注目位置の周辺領域の速度の代表値とを算出し、
前記重み付けは、前記注目位置の速度と前記周辺領域の速度の代表値とを用いて決定されている、探知画像生成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の探知画像生成装置であって、
前記速度算出部は、前記注目位置の速度と前記周辺領域の速度の代表値との速度差を算出する速度差算出部を備え、
前記重み付けは、前記速度差を用いて決定されている、探知画像生成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の探知画像生成装置であって、
前記画像データ生成部は、
前記速度差が所定値以上であれば、前記注目位置に対する重み付けを、前記周辺領域に対する重み付けと異ならせる、探知画像生成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の探知画像生成装置であって、
前記画像データ生成部は、
前記注目位置の速度が前記周辺領域の速度の代表値よりも速ければ、前記注目位置に対する前記今回のエコーデータの重みを、前記周辺領域に対する前記今回のエコーデータの重みよりも大きくする、探知画像生成装置。
【請求項６】
請求項２に記載の探知画像生成装置であって、
前記画像データ生成部は、
前記速度差に応じて、前記注目位置に対する重み付けと前記周辺領域に対する重み付けとの差を変化させる、探知画像生成装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の探知画像生成装置であって、
前記受信信号を直交検波して得られる複素データからなるエコーデータを生成する受信部を備え、
前記速度検出部は、
前記注目位置を含む所定範囲のエコーデータ群を周波数解析し、周波数解析したドップラ周波数から前記注目位置の速度を検出する、探知画像生成装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の探知画像生成装置であって、
前記受信信号を直交検波して得られる複素データからなるエコーデータを生成する受信部を備え、
前記速度検出部は、
前記注目位置を含む少なくとも２つの位置のエコーデータの相関処理を行って、エコーデータ間の複素偏角を算出し、該複素偏角から前記注目位置の速度を検出する、探知画像生成装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の探知画像生成装置であって、
前記エコーデータに基づいてクラッタ発生領域を検出するクラッタ領域検出部を備え、
前記速度検出部は、前記クラッタ発生領域内に対して前記速度を検出し、
前記画像データ生成部は、前記クラッタ発生領域と、前記クラッタ発生領域に含まれない領域とで、前記重み付けを異ならせるとともに、前記クラッタ発生領域内において前記速度に応じて前記重み付けを異ならせる、探知画像生成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の探知画像生成装置であって、
前記エコーデータのデータ値が所定閾値以上かどうかを、位置毎に検出する振幅検出部を備え、
前記速度検出部は、前記データ値が所定閾値以上となる位置を、前記注目位置に設定する、探知画像生成装置。
【請求項１１】
所定回転周期で回転するアンテナと、
該回転周期よりも短い繰り返し周期で、前記探知信号として、位相情報が取得可能なパルス状信号を前記アンテナから外部へ送信する送信部と、
前記アンテナが外部から受信した信号を前記受信信号とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の探知画像生成装置と、を備えたレーダ装置。
【請求項１２】
探知信号に基づく受信信号からエコーデータを生成する受信工程と、
注目位置のエコーデータに基づいた速度を検出する速度検出工程と、
注目位置の今回のエコーデータと、該注目位置の前回のスキャン相関処理データとを重み付け加算することで、前記注目位置の今回のスキャン相関処理データを算出し、該今回のスキャン相関処理データから探知画像データを生成する画像データ生成工程と、を有し、
前記重み付けは前記速度を用いて決定されていることを特徴とする探知画像生成方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の探知画像生成方法であって、
前記速度算出工程では、前記注目位置の速度と前記注目位置の周辺領域の速度の代表値とを算出し、
前記重み付けは、前記注目位置の速度と前記周辺領域の速度の代表値とを用いて決定されている、探知画像生成方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の探知画像生成方法であって、
前記速度算出工程では、前記注目位置の速度と前記周辺領域の速度の代表値との速度差を算出する速度差算出工程を有し、
前記重み付けは、前記速度差を用いて決定されている、探知画像生成方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の探知画像生成方法であって、
前記画像データ生成工程では、
前記速度差が所定値以上であれば、前記注目位置に対する重み付けを、前記周辺領域に対する重み付けと異ならせる、探知画像生成方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の探知画像生成方法であって、
前記画像データ生成工程では、
前記注目位置の速度が前記周辺領域の速度の代表値よりも速ければ、前記注目位置に対する前記今回のエコーデータの重みを、前記周辺領域に対する前記今回のエコーデータの重みよりも大きくする、探知画像生成方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の探知画像生成方法であって、
前記画像データ生成工程では、
前記速度差に応じて、前記注目位置に対する重み付けと前記周辺領域に対する重み付けとの差を変化させる、探知画像生成方法。
【請求項１８】
探知信号を用いて探知画像データを生成する処理をコンピュータに実行させる探知画像生成プログラムであって、
前記探知信号に基づく受信信号からエコーデータを生成する受信処理と、
注目位置のエコーデータに基づいた速度を検出する速度検出処理と、
注目位置の今回のエコーデータと、該注目位置の前回のスキャン相関処理データとを重み付け加算することで、前記注目位置の今回のスキャン相関処理データを算出し、該今回のスキャン相関処理データから探知画像データを生成する画像データ生成処理と、を有し、
前記重み付けは前記速度を用いて決定されていることを特徴とする探知画像生成プログラム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の探知画像生成プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記速度算出処理で、前記注目位置の速度と前記注目位置の周辺領域の速度の代表値とを算出し、
前記重み付けを、前記注目位置の速度と前記周辺領域の速度の代表値とを用いて決定している、探知画像生成プログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の探知画像生成プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記速度算出処理に、前記注目位置の速度と前記周辺領域の速度の代表値との速度差を算出する速度差算出処理を含み、
前記重み付けを、前記速度差を用いて決定している、探知画像生成プログラム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の探知画像生成プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記画像データ生成処理で、前記速度差が所定値以上であれば、前記注目位置に対する重み付けを、前記周辺領域に対する重み付けと異ならせる、探知画像生成プログラム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の探知画像生成プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記画像データ生成処理で、前記注目位置の速度が前記周辺領域の速度の代表値よりも速ければ、前記注目位置に対する前記今回のエコーデータの重みを、前記周辺領域に対する前記今回のエコーデータの重みよりも大きくする、探知画像生成プログラム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の探知画像生成プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記画像データ生成処理で、前記速度差に応じて、前記注目位置に対する重み付けと前記周辺領域に対する重み付けとの差を変化させる、探知画像生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス状の探知信号を送信し、物標からの反射によるエコーデータから物標探知画像を生成する探知画像生成装置に関する。特に、エコーデータをスキャン相関処理して探知画像を生成する探知画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナを回転させながら所定の送信周期でパルス状の探知信号を送信し、周囲の物標等からの反射信号を受信して、物標探知画像を生成するレーダ装置等の探知画像生成装置が各種考案されている。このような探知画像生成装置では、シークラッタやレインクラッタ等のクラッタ内に存在する高速移動物標を、クラッタから識別することが１つの課題としてある。これを解決する方法として、特許文献１では、送信信号のパルス幅を変化させることで、当該高速移動物標を識別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３９００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法では、送信信号のパルス幅を順次変更するため、当然に受信信号のパルス幅も変化し、スキャン相関処理に利用することが容易ではない。したがって、スキャン相関処理を行う場合には、パルス幅は一定であることが望ましい。
【０００５】
本発明の目的は、一定のパルス幅からなる送信信号を用いてスキャン相関処理を行いながら、クラッタだけを効果的に抑圧した探知画像を生成できる探知画像生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の探知画像生成装置は、受信部、速度検出部、画像データ生成部を備え、次のような特徴を備える。受信部は、探知信号に基づく受信信号からエコーデータを生成する。速度検出部は、注目位置のエコーデータに基づいた速度を検出する。画像データ生成部は、注目位置の今回のエコーデータと、該注目位置の前回のスキャン相関処理データとを重み付け加算することで、前記注目位置の今回のスキャン相関処理データを算出し、該今回のスキャン相関処理データから探知画像データを生成する。重み付けは速度を用いて決定されている。
【０００７】
この構成では、注目位置のエコーデータが同じであっても、当該注目位置のエコーデータの元となる移動物標やクラッタの探知画像生成装置に対する相対速度に応じて、スキャン相関処理結果が変化する。これにより、例えば、注目位置が周辺領域と異なる速度であれば、スキャン相関処理後の注目位置の探知画像データと周辺領域の探知画像データとの間で、データ値の大きさが異なる等の差が生じる。これにより、移動物標の探知画像データを、クラッタを含むような周辺領域の探知画像データに対して異ならせることができ、例えば周辺領域のデータ値を抑圧しながら、移動物標のデータ値が抑圧されないようにできる。
【０００８】
また、この発明の探知画像生成装置では、速度算出部は、注目位置の速度と注目位置の周辺領域の速度の代表値とを算出する。重み付けは、注目位置の速度と周辺領域の速度の代表値とを用いて決定されている。
【０００９】
この構成では、速度算出部で算出され、重み付けに参照される速度の具体例を示している。
【００１０】
また、この発明の探知画像生成装置では、速度算出部は、注目位置の速度と周辺領域の速度の代表値との速度差を算出する速度差算出部を備える。重み付けは、速度差を用いて決定されている。
【００１１】
この構成では、重み付けに参照される速度差を算出するための具体的な構成例を示している。
【００１２】
また、この発明の探知画像生成装置では、画像データ生成部は、速度差が所定値以上であれば、注目位置に対する重み付けを、周辺領域に対する重み付けと異ならせる。
【００１３】
この構成では、上述の重み付け処理の具体的な一例を示しており、速度差に閾値を設けて、重み付け設定の判断基準にしている。これにより、重み付けは二種類になるが、重み付け設定処理を簡素化できる。
【００１４】
また、この発明の探知画像生成装置では、画像データ生成部は、注目位置の速度が周辺領域の速度の代表値よりも速ければ、注目位置に対する今回のエコーデータの重みを、周辺領域に対する今回のエコーデータの重みよりも大きくする。
【００１５】
この構成では、速度差に応じた、より具体的な処理の一例を示しており、注目位置の速度が周辺領域の速度よりも所定基準以上速ければ、当該注目位置のエコーデータは高速な移動物標によるものと判断し、スキャン相関処理における今回のエコーデータの重みを重くする。これにより、注目位置の探知画像のデータ値は、今回のエコーデータの値に大きく依存するものとなり、高速で移動する移動物標に対するデータ値が抑圧されない。一方、周辺領域は、例えばクラッタ領域であり、以前のスキャン相関処理結果の値に大きく依存するものとなり、データ値が抑圧される。これにより、移動物標のみを抑圧せず、周辺領域を抑圧する探知画像が得られる。
【００１６】
また、この発明の探知画像生成装置では、画像データ生成部は、速度差に応じて、注目位置に対する重み付けと周辺領域に対する重み付けとの差を変化させる。
【００１７】
この構成では、速度差に応じて重み付けが設定されるので、上述のような二種類の重み付けの設定よりも、速度差に応じた詳細な重み付け設定が可能になる。
【００１８】
また、この発明の探知画像生成装置は、受信信号を直交検波して得られる複素データからなるエコーデータを生成する受信部を備える。速度検出部は、注目位置を含む所定範囲のエコーデータ群を周波数解析し、周波数解析したドップラ周波数から注目位置の速度を検出する。
【００１９】
また、この発明の探知画像生成装置は、受信信号を直交検波して得られる複素データからなるエコーデータを生成する受信部を備える。速度検出部は、注目位置を含む少なくとも２つの位置のエコーデータの相関処理を行って、エコーデータ間の複素偏角を算出し、該複素偏角から注目位置の速度を検出する。
【００２０】
これらの構成では、速度検出方法の具体的な例を示しており、１つは周波数解析によるドップラ周波数から速度検出を行い、もう１つは、パルスペア法をベースとした相関処理から速度検出を行う。
【００２１】
また、この発明の探知画像生成装置は、エコーデータに基づいてクラッタ発生領域を検出するクラッタ領域検出部を備える。速度検出部は、クラッタ発生領域内に対して速度を検出する。画像データ生成部は、クラッタ発生領域とクラッタ発生領域に含まれない領域とで、重み付けを異ならせるとともに、クラッタ発生領域内において速度に応じて重み付けを異ならせる。
【００２２】
この構成では、クラッタ発生領域内とクラッタ発生領域外とで、異なる重み付けのスキャン相関処理を行う。具体的には、クラッタ発生領域内では、クラッタを抑圧するように重み付けを設定し、クラッタ発生領域外では、移動物標も正確に探知画像として残せるような重み付け設定を行う。さらに、クラッタ発生領域内では、上述のように速度に応じて重み付けを異ならせることで、クラッタ発生領域内では、クラッタを抑圧しながら移動物標の抑圧を防ぐ探知画像が得られる。この際、クラッタ発生領域内だけで速度検出を行うことで、上述の効果を得ながら、速度検出のための処理負荷を軽減することができる。
【００２３】
また、この発明の探知画像生成装置は、エコーデータのデータ値が所定閾値以上かどうかを、位置毎に検出する振幅検出部を備える。速度検出部は、データ値が所定閾値以上となる位置を、注目位置に設定する。
【００２４】
この構成では、振幅検出部により、物標が存在する位置を検出する。そして、この物標の存在する位置を注目位置として速度を算出することで、速度検出が必要な範囲のみで実行される。これにより、上述のような効果を得ながら、速度検出のための処理負荷を軽減することができる。
【００２５】
この発明のレーダ装置は、所定回転周期で回転するアンテナと、該回転周期よりも短い繰り返し周期で、探知信号として位相情報が取得可能なパルス状信号をアンテナから外部へ送信する送信部と、アンテナが外部から受信した信号を受信信号とする上述の探知画像生成装置と、を備える。
【００２６】
この構成では、上述の探知画像生成装置を備える装置として、レーダ装置の構成を示している。上述の探知画像生成装置を備えることで、クラッタ内を高速で移動する物標があっても、この移動物標を確実に検出できるレーダ装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、クラッタ内に高速移動物標が存在しても、クラッタのみを効果的に抑圧し、高速移動物標を抑圧しない探知画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る探知画像生成装置１を含むレーダ装置３の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る探知画像生成装置１の受信部１０の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る探知画像生成フローを示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態に係る探知画像生成装置１および探知画像生成処理を用いた場合の効果を説明するための図である。
【図５】ドップラ周波数による速度検出を実現する速度検出部２０ｖＤのブロック図である。
【図６】ドップラ周波数による速度検出概念を説明するための図である。
【図７】ドップラ周波数による速度検出方法のフローチャートである。
【図８】パルスペア法に基づく自己相関処理による速度検出を実現する速度検出部２０ｖＰのブロック図である。
【図９】速度ヒストグラムを用いた速度差の検出概念を示すための速度ヒストグラム例を示す図である。
【図１０】パルスペア法に基づく自己相関処理による速度検出方法のフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る探知画像生成装置１Ａの構成を示すブロック図である。
【図１２】ドップラ周波数による速度検出を実現する速度検出部２０ＡｖＤのブロック図である。
【図１３】パルスペア法に基づく自己相関処理による速度検出を実現する速度検出部２０ＡｖＰのブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る探知画像生成フローを示すフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態に係る探知画像生成装置１Ａおよび探知画像生成処理を用いた場合の効果を説明するための図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る探知画像生成装置１Ｂの構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る探知画像生成フローを示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第４の実施形態に係る探知画像生成装置１Ｃの構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態に係る探知画像生成フローを示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第５の実施形態に係る探知画像生成装置１Ｄの構成を示すブロック図である。
【図２１】速度補正概念を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の第１の実施形態に係る探知画像生成装置１について、図を参照して説明する。なお、本実施形態および後述の各実施形態に示す探知画像生成装置は、レーダ装置やスキャニングソナーに適用できる。また、探知領域に探知信号を送信し、探知領域内の物標等からの反射信号を極座標系で受信してエコーデータを生成し、当該エコーデータから探知画像データを生成する他の装置にも適用することができる。
【００３０】
図１は第１の実施形態に係る探知画像生成装置１を含むレーダ装置３の構成を示すブロック図である。レーダ装置３は、探知画像生成装置１、表示器２、送信部４、送受切替部５、アンテナＡＮＴを備える。
【００３１】
送信部４は、探知信号を、方位分解能に応じて設定された繰り返し周期（１／ＰＲＦ（送信の繰り返し周波数））で、順次出力する。探知信号は、所定のパルス幅、パルスの振幅、および変調パターンからなる信号で構成されている。具体的には、送信部４は、所定のパルス幅、パルスの振幅および変調パターンの信号を、局部発振回路（図示せず）から出力されるローカル信号と混合することで、探知信号を生成する。パルス幅、パルスの振幅および変調パターンは、距離分解能、探知距離等に応じて設定されている。探知信号は、送受切替部５を介してアンテナＡＮＴへ供給される。
【００３２】
アンテナＡＮＴは、船舶上の所定位置に設置されており、前記繰り返し周期（１／ＰＲＦ）よりも十分に長い周期（スキャン周期）で回転しながら、探知信号（探知波）を外部（探知領域）へ送波する。アンテナＡＮＴは、探知波が探知領域内の物標や海面等に反射して得られる反射波を受波し、電気信号に変換することで受信信号を生成する。アンテナＡＮＴは、送受切替部５を介して受信信号を探知画像生成装置１へ出力する。この際、アンテナＡＮＴは、送受波方向を示すスイープ角度データを、受信信号とともに探知画像生成装置１へ出力する。
【００３３】
探知画像生成装置１は、受信部１０、速度検出部２０、画像データ生成部３０、描画アドレス発生部４０、画像メモリ５０を備える。
【００３４】
図２は受信部１０の構成を示すブロック図である。受信部１０は、増幅部１０１、直交検波部１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３、ＬＰＦ１０４、スイープメモリ１０５を備える。増幅部１０１は、受信信号をＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）等で増幅し、直交検波部１０２へ出力する。直交検波部１０２は、上述の局部発振回路（図示せず）からの高周波信号と受信信号とを乗算することにより、直交検波を行う。直交検波により得られる複素型のエコー信号は、Ａ／Ｄ変換部１０３へ出力される。Ａ／Ｄ変換部１０３は、アナログ信号である複素型のエコー信号を所定のサンプリング周波数ｆｓでサンプリングして、デジタルデータである複素型のエコーデータを生成し、ＬＰＦ１０４へ出力する。ＬＰＦ１０４では、ローパスフィルタ処理またはパルス圧縮処理を行う。探知信号が無変調信号の場合はローパスフィルタ処理を行い、変調信号の場合はパルス圧縮処理を行う。ローパスフィルタは、直交検波時に発生する高調波成分を除去する。パルス圧縮処理は、例えば、フーリエ変換部、マッチドフィルタ、逆フーリエ変換部を備え、直交検波部の出力信号を既知の方法でパルス圧縮する。ＬＰＦ１０４は、ローパスフィルタ処理結果またはパルス圧縮処理結果をスイープメモリ１０５へ出力する。なお、パルス圧縮処理にローパスフィルタ処理の機能を持たせることも可能である。スイープメモリ１０５は、１スイープ分すなわち一回の探知信号の送信（１つの方位）に対して得られる距離方向に並ぶエコーデータを記憶するメモリであり、エコーデータを実時間で記憶する。スイープメモリ１０５は、記憶した１スイープ分のエコーデータを、次の探知信号の送信により得られるエコーデータが再び書き込まれるまでに、当該記憶した今回（ｎ）の１スイープ分のエコーデータを、速度検出部２０および画像データ生成部３０へ出力する。なお、以下では、この１スイープ分のエコーデータ群を、スイープデータと称し、当該スイープデータを構成する各単位データをエコーデータと称する。また、スイープメモリ１０５は省略することができる。この場合、ＬＰＦ１０４の出力が、速度検出部２０および画像データ生成部３０へ出力される。
【００３５】
速度検出部２０は、入力された注目位置に対応するエコーデータＸ［ｎ］を含む所定の範囲のエコーデータから注目位置に存在する対象物の速度（以下、注目位置の速度と称する。）と、当該注目位置に対する周辺領域に存在する対象物の速度（以下、周辺領域の速度と称する。）とを検出する。速度検出部２０は、注目位置の速度と周辺領域の速度との速度差Ｄｉｆ［ｎｓ］を算出し、画像データ生成部３０へ出力する。なお、注目位置とは、演算の基準位置を意味し、例えば、複数の画素位置で順に速度検出を行う場合、注目位置（速度検出位置）は順次シフトしていく。
【００３６】
画像データ生成部３０は、次の（式１）で示すスキャン相関処理を実現するハードウェアからなる。
【００３７】
Ｙ［ｎｓ］＝α・Ｘ［ｎｓ］＋β・Ｙ［ｎｓ−１］      −（式１）
ここで、Ｘ［ｎｓ］は注目位置の今回のエコーデータであり、Ｙ［ｎｓ］は今回のスキャン相関処理により得られる注目位置の画像データである。Ｙ［ｎｓ−１］は前回のスキャン相関処理により得られた注目位置の画像データであり、画像メモリ５０から読み出される。α，βは、重み付け係数である。
【００３８】
画像データ生成部３０は、速度検出部２０から得た速度差Ｄｉｆ［ｎｓ］に応じて、スキャン相関処理の重み付け係数α、βを設定する。これにより、注目位置における今回のエコーデータＸ［ｎｓ］の値、および前回の画像データＹ［ｎｓ−１］の値が同じであっても、注目位置の速度Ｄｉｆ［ｎｓ］に応じて、今回の画像データＹ［ｎｓ］の値が変化する。
【００３９】
画像データ生成部３０は、スキャン相関処理によって算出された今回の画像データＹ［ｎｓ］を、画像メモリ５０へ出力する。
【００４０】
描画アドレス発生部４０は、スイープの回転の中心を開始番地として、中心から周囲に向かって、所定方向（例えば船首方向）を基準としたアンテナ方位（角度）θＴとスイープメモリ１０５の読み出し位置（距離方向位置）ｒとから、直交座標で配列された画像メモリ７におけるこの極座標位置（ｒ，θＴ）に対応する画素を指定する番地を作成する。描画アドレス発生部４０は、次の（式２−１）、（式２−２）を実現するハードウェアによって構成される。
【００４１】
Ｘ＝Ｘｓ＋ｒ・ｓｉｎθＴ          −（２−１）
Ｙ＝Ｙｓ＋ｒ・ｃｏｓθＴ          −（２−２）
ここで、Ｘ，Ｙは、画像メモリ５０の画素を指定する番地であり、Ｘｓ，Ｙｓはスイープの中心である。
【００４２】
画像メモリ５０は、少なくとも１スキャン分の画像データを直交座標系で記憶可能な容量を有する。画像メモリ５０には、画像データ生成部３０から入力される画像データＹ［ｎｓ］が、描画アドレス発生部４０から指定される番地［Ｘ，Ｙ］に準じて、書き込まれる。そして、画像メモリ５０では、図示しない表示制御部により、液晶パネル等からなる表示器２がラスター走査されると、このラスター走査に同期して、画像データＹ［ｎｓ］が読み出される。表示制御部は、読み出した画像データＹ［ｎｓ］に基づいて、輝度や色度を設定し、表示器２に画像を表示させる。
【００４３】
以上のような探知画像生成処理はプログラム化してコンピュータで実行することも可能である。この処理をフローで表すと、図３に示すようなフローになる。図３は、本発明の第１の実施形態に係る探知画像生成フローを示すフローチャートである。
【００４４】
パルス状の送信信号による受信信号から複素型のエコーデータを取得する（Ｓ１０１）。エコーデータに基づいて、注目位置と周辺領域の速度を検出する（Ｓ１０２）。注目位置の速度と周辺領域の代表速度との速度差を算出し、速度差に応じて、スキャン相関処理の重み付け係数を設定する（Ｓ１０３）。重み付け係数が設定されると、今回のエコーデータと、前回のスキャン相関処理結果である前回の画像データとを重み付け加算すること（式１参照）でスキャン相関処理を行い、今回の画像データを算出する（Ｓ１０４）。
【００４５】
このような処理により、上述のように、注目位置のエコーデータと前回の画像データが同じであっても、注目位置の速度によって、今回の画像データが異なる。これにより、次に示すような効果が得られる。
【００４６】
図４は、第１の実施形態に係る探知画像生成装置１および探知画像生成処理を用いた場合の効果を説明するための図である。図４（Ａ）は、探知が行われる時点での海況を示す図である。図４（Ｂ）は、二種類のスキャン相関処理の適用範囲分布を示す図である。図４（Ｃ）は、本実施形態のスキャン相関処理を用いた場合の探知画面を示す図であり、図４（Ｄ）は、全探知領域に対して平均化のスキャン相関処理を用いた場合の探知画面を示す図である。図４（Ｅ）は、全探知領域に対して今回エコーデータの重みを重くするスキャン相関処理を用いた場合の探知画面を示す図である。なお、ここでは、説明を分かりやすくするために、自船は、船首方向が北方向であり、停止しているものとする。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、自船の周囲に、静止物標（陸）、および、自船に向かう高速な高速移動物標（高速船）が存在する場合、注目位置を全領域の各画素位置に順次設定しながら、それぞれに上述のエコーデータによる速度検出を行うと、高速移動物標の速度が他の周辺領域の速度に対して十分に速くなることが分かる。これにしたがい、算出される高速移動物標の位置が注目位置となった場合、注目位置と周辺領域との速度差Ｄｉｆ［ｎｓ］は大きくなる。
【００４８】
速度差Ｄｉｆ［ｎｓ］が閾値以上であることを検出すると、高速移動物標の位置を含む極狭い所定範囲に領域（以下、近傍領域と称する。）に対して移動物標用のスキャン相関処理が適用される。移動物標用のスキャン相関処理とは、今回のエコーデータＸ［ｎｓ］の重みが重く、前回の画像データＹ［ｎｓ］の重みが軽いスキャン相関処理であり、言い換えれば（式１）のαが大きく、βが小さく設定されたスキャン相関処理である。これにより、今回のエコーデータが大きく反映された画像データが得られる。すなわち、今回取得したエコーデータの値が画像データの値に反映され、高速で移動する物標であっても抑圧されない画像データとなる。
【００４９】
なお、近傍領域の広さは、適宜設定可能であり、例えば、速度差Ｄｉｆに応じて設定すればよい。具体的な例としては、速度差Ｄｉｆが大きければ、近傍領域の範囲を広くし、速度差Ｄｉｆが小さければ、近傍領域の範囲を狭くする。
【００５０】
一方、高速移動物標の位置以外の周辺領域では、速度が全体として略同じであるため、周辺領域のどの位置であっても、注目位置と周辺領域との速度差Ｄｉｆ［ｎｓ］は小さくなる。このため、周辺領域のどの位置であっても、速度差Ｄｉｆ［ｎｓ］は閾値未満となる。この場合、移動物標用のスキャン相関処理とは異なるクラッタ等の不要反射波を抑圧するような通常処理用スキャン相関処理が適用される。ここでの通常処理用スキャン相関処理とは、例えば、今回のエコーデータＸ［ｎｓ］の重みが相対的に軽く、前回の画像データＹ［ｎｓ］の重みが相対的に重いスキャン相関処理であり、言い換えれば（式１）のαが相対的に小さく、βが相対的に大きく設定されたスキャン相関処理である。これにより、前回の画像データすなわちスキャン相関処理によって平均化された画像データの影響を大きく受ける画像データが得られる。
【００５１】
なお、上述の処理を実現するには、移動物標用のスキャン相関処理の重み付け係数を、αｍ，βｍとし、通常処理用（不要波抑圧用）のスキャン相関処理の重み付け係数を、αｎ，βｎとすると、βｍ，βｎが０でないとして、例えば、αｍ／βｍ＞αｎ／βｎとなるように設定すればよい。また、移動物標用のスキャン相関処理の重み付け係数に対してはβｍ＝０とし、通常処理用スキャン相関処理の重み付け係数に対してはαｎ／βｎ＜１としてもよい。
【００５２】
以上のような本実施形態に示す速度による重み付けの調整を行うことで、図４（Ｃ）に示すように、移動物標のエコーは抑圧されず、クラッタ等の不要反射波のエコーは抑圧され、静止物標エコーは抑圧されない探知画像を得ることができる。
【００５３】
一方で、従来のスキャン相関処理では、速度による重み付けの調整を行っていないので、上述の平均化するスキャン相関処理を用いれば、図４（Ｄ）に示すように、移動物標がクラッタ等と同様に抑圧されてしまう。また、今回のエコーデータの重みを重くすれば、図４（Ｅ）に示すように、移動物標は抑圧されないが、同様にクラッタも抑圧されずに残ってしまう。
【００５４】
このように、本実施形態の構成および処理を用いれば、クラッタ等の不要反射波のエコーを抑圧しながら、移動物標のエコーを確実に残す探知画像を生成することができる。
【００５５】
次に、速度検出部２０の具体的な構成および速度検出について、図を参照して説明する。なお、以下では、速度検出方法を二種類説明する。
【００５６】
＜第１の速度検出方法＞
図５は、ドップラ周波数による速度検出を実現する速度検出部２０ｖＤのブロック図である。図６は、ドップラ周波数による速度検出概念を説明するための図である。なお、図６では、クラッタ領域内に移動物標が存在する場合を示している。
【００５７】
速度検出部２０ｖＤは、スイープバッファ２０１、ドップラフィルタバンク２０２、速度スペクトル算出部２０３、および速度差算出部２０４を備える。
【００５８】
スイープバッファ２０１は、スイープメモリ１０５から出力されたスイープデータをバッファする。スイープバッファ２０１は、後段の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を実現するのに必要なスイープ数を記憶する。スイープバッファ２１１は、常に最新の所定スイープ数のスイープデータを記憶する。なお、上述のようにスイープメモリ１０５を省略する場合には、ＬＰＦ１０４の出力を所定スイープ数分記憶する。
【００５９】
ドップラフィルタバンク２０２には、スイープバッファ２０１にバッファされた複数のスイープデータが入力される。これら複数のスイープデータをドップラフィルタバンク２０２へ入力し、フィルタ処理を行うことで、図６に示すように、方位方向に並ぶ前記所定スイープ数のエコーデータに対して、ＤＦＴ処理が行われる。このＤＦＴ処理は、例えば、サンプリング周期（１／ｆｓ）で設定される距離位置毎に行われる。これにより、図６の下図に示すように、距離位置毎のドップラ周波数ｆｄのスペクトルが得られる。ここで、ドップラ周波数ｆｄは、ｆｄ＝±ＰＲＦ／２の範囲をドップラバンク数で分割した分解能で得られる。
【００６０】
このような処理を行った場合、隣り合うスイープ間で、同じ距離位置にあるエコーデータ同士は、１／ＰＲＦの間隔だけ時間差があるため、注目位置に移動物標が存在すれば、この移動物標の自船方向への相対速度（距離方向に沿った相対速度）ｖに応じて、ドップラ周波数ｆｄが発生する。なお、このようなドップラ周波数および速度は、船舶等の移動物標だけでなく、クラッタでも発生してしまう。
【００６１】
しかしながら、例えば、図６の上図に示すように、クラッタ領域内に船舶等の移動物標が存在する場合、図６の下図に示すように、移動物標の領域を含まない距離位置ＲＡと、移動物標の領域を含む距離位置ＲＢで、スペクトルが異なる。具体的には、移動物標の領域を含まない距離位置ＲＡでは、クラッタの速度に応じたドップラ周波数のみが得られる。一方、移動物標の領域を含む距離位置ＲＢでは、クラッタの速度に応じたドップラ周波数と、移動物標の速度に応じたドップラ周波数とが得られる。このように出力されるドップラ周波数は、速度スペクトル算出部２０３へ出力される。
【００６２】
速度スペクトル算出部２０３は、入力されるドップラ周波数から、注目位置を含むスイープの速度スペクトルを算出する。具体的には、注目位置（注目するエコーデータ）の速度をｖとし、送信信号の波長λとすると、ｖ＝λ・ｆｄによって、注目位置の速度ｖを算出することができる。この処理を、スイープ上の各エコーデータに対して実行する（注目位置を距離方向に移動させながら実行する）ことで、図６の下図においてドップラ周波数が速度に置き換わった速度スペクトルが得られる。速度スペクトル算出部２０３は、算出した速度スペクトルを、速度差検出部２０４へ出力する。
【００６３】
速度差検出部２０４は、入力される速度スペクトルに基づいて、注目位置の速度差Ｄｉｆを算出する。具体的には、例えば、速度差検出部２０４は、注目位置スイープを方位方向の中心のスイープとして、所定スイープ分の速度スペクトルを一次記憶する。速度差検出部２０４は、注目位置の速度スペクトルに含まれるピーク速度を検出する。ここで、ピーク速度とは、速度スペクトルにおけるピークが発生する速度を意味する。速度差検出部２０４は、一次記憶した範囲を周辺領域（距離方向に沿った所定距離範囲および方位方向に沿った所定角度範囲）として、当該周辺領域に含まれる各位置の速度スペクトルを取得し、これらの速度スペクトルに含まれるピーク速度を検出する。なお、ここで、一度検出したピーク速度を位置毎に記憶しておけば、注目位置が変化する毎にピーク速度の検出を行う必要が無く、ピーク速度を直接読み出して、利用することもできる。
【００６４】
速度差検出部２０４は、当該周辺領域のピーク速度の平均値を算出する。この際、速度差検出部２０４は、周辺領域の各位置でのピーク速度において、その頻度が最も高いものの平均値を取るようにするとよい。これにより、周辺領域の各位置に、複数の速度ピークが存在しても、周辺領域の速度として最適な平均ピーク速度を算出することができる。
【００６５】
速度差検出部２０４は、周辺領域の平均ピーク速度と、注目位置のピーク速度との速度差を算出する。この際、注目位置に複数のピーク速度が存在すれば、それぞれに速度差を算出する。
【００６６】
このような処理を行った場合、図６のように周辺領域がクラッタ領域であれば、クラッタ速度が周辺領域の平均ピーク速度に相当する。したがって、注目位置（例えば、図６の特定スイープの距離ＲＡの位置を参照）のエコーがクラッタのエコーのみであれば、注目位置のピーク速度と平均ピーク速度との速度差は、極小さく、略「０」となる。一方、注目位置（例えば、図６の特定スイープの距離ＲＢの位置を参照）が移動物標のエコーを含んでいれば、注目位置の移動物標によるピーク速度と平均ピーク速度との間に速度差が生じる。
【００６７】
速度差検出部２０４は、位置（エコーデータ）毎の速度差を画像データ生成部３０へ出力する。
【００６８】
このように、上述の構成を用いれば、クラッタ内に移動物標が存在しても、クラッタの位置と移動物標の位置とで異なる速度差を検出することができる。そして、この速度差を用いることで、上述のような注目位置の速度に応じた重み付け係数の設定が可能になる。
【００６９】
以上のような速度差の検出処理は、上述のように機能ブロック毎に実現することもできるが、図７に示すようなフローを実現するプログラムをコンピュータに実行させても、実現できる。図７は、ドップラ周波数による速度検出方法のフローチャートである。
【００７０】
まず、所定スイープ分のスイープデータをバッファする（Ｓ１２１）。次に、バッファした所定数のスイープデータにおける同距離位置のエコーデータ群を用いて、ＤＦＴ処理を実行することで、周波数スペクトルを算出する（Ｓ１２２）。
【００７１】
次に、注目位置の周波数スペクトルから速度スペクトルを算出し、注目位置のピーク速度を算出する（Ｓ１２３）。また、上述のように、周辺領域の平均ピーク速度を算出する（Ｓ１２４）。
【００７２】
次に、注目位置のピーク速度と、周辺領域の平均ピーク速度との速度差を算出する（Ｓ１２５）。
【００７３】
＜第２の速度検出方法＞
図８は、パルスペア法に基づく自己相関処理による速度検出を実現する速度検出部２０ｖＰのブロック図である。図９は速度ヒストグラムを用いた速度差の検出概念を示すための速度ヒストグラム例を示す図である。
【００７４】
速度検出部２０ｖＰは、第１スイープバッファ２１１、第２スイープバッファ２１２、パルスペア速度算出部２１３、速度用メモリ２１４、速度ヒストグラム算出部２１５、速度差検出部２１６を備える。
【００７５】
第１スイープバッファ２１１は、スイープメモリ１０５から出力されたスイープデータをバッファし、次のスイープデータが入力されると、記憶中の第２スイープバッファ２１２へ出力する。第２スイープバッファ２１２は、第１スイープバッファ２１１から出力されたスイープデータを記憶する。
【００７６】
第１スイープバッファ２１１と第２スイープバッファ２１２は、それぞれに記憶したスイープデータをパルスペア速度算出部２１３へ、同期して出力する。なお、第１スイープバッファ２１１は、省略することができる。この場合、受信部１０から出力されるエコーデータ（スイープデータ）と、第２スイープバッファ２１２からのスイープデータとを、パルスペア速度算出部２１３へ出力する。
【００７７】
パルスペア速度算出部２１３は、次に示す方法を用いて、各エコーデータの位置（注目位置）の速度を算出する。
【００７８】
まず、速度測定概念について説明する。探知波の周波数をｆｏとし、波長をλとし、パルス長（時間長）をτとする。また、自船（アンテナ）に対して物標が近づく方向を正方向とした距離方向に沿った速度をｖとする。また、送信繰り返し周期Ｔ（＝１／ＰＲＦ）とする。物標が速度ｖで自船に接近する場合、方位方向に隣り合うスイープ間では、物標と自船との距離は、１スイープ分すなわちｖＴだけ短くなる。すなわち、アンテナから探知波が送波されるタイミングから、物標に反射された反射波をアンテナＡＮＴで受波するタイミングまでの時間である往復伝搬時間Δｔ＝２ｖＴ／ｃだけ、距離が短くなる。なお、ｃは光速である。
【００７９】
したがって、各スイープで送信開始後に同一時間だけ経過した時刻にサンプリングされる複素型のエコーデータの系列に注目すると、隣接するスイープ間での複素型のエコーデータの位相変化量Δφは、次の（式３）から得られる。
【００８０】
【数１】
2014029284.tif 000003
【００８１】
この（式３）を変形することで、速度ｖを示す次の（式４）が得られる。
【００８２】
【数２】
2014029284.tif 000004
【００８３】
なお、ここで、位相変化量Δφの絶対値がπよりも小さいときには、隣接する複素型のエコーデータ間の位相差である偏角の差δφ（−π＜δφ＜π）と位相変化量Δφは一致する。しかしながら、位相変化量Δφの絶対値がπ以上の時には、位相変化量Δφと偏角の差δφとの差が２πの整数倍となってしまう。したがって、次の（式５）を満たすように、探知波（送信信号）の各要素（λ、ＰＲＦ）を設定すれば、正確な位相変化量Δφを確実に一意的に算出することができる。
【００８４】
【数３】
2014029284.tif 000005
【００８５】
次に、パルスペア速度算出部２１３で実際に実行する処理について説明する。
【００８６】
上述のように、（式３）、（式４）を用いれば、位相変化量Δφおよび速度ｖを算出することができるが、実際に観測できる位相には各種ノイズが重畳している。この影響を小さくするため、次に示す自己相関法を用いて、位相変化量Δφおよび速度ｖを算出する。
【００８７】
物標が自船に向かって速度ｖで接近する場合、この物標の距離に対する距離番号（距離位置に相当）をｎ０とし、この物標からのエコーが最初に検出されるスイープの方位番号をｋ０とする。この時、方位方向に並ぶＭ個のエコーデータＳ［ｋ０，ｎ０］，Ｓ［ｋ０＋１，ｎ０］，Ｓ［ｋ０＋２，ｎ０］，・・・・，Ｓ［ｋ０＋Ｍ−１，ｎ０］が物標からのエコーを含むものとする。これらのエコーデータを、ｚ［ｍ］とすると、ｚ［ｍ］は次の（式６）で定義できる。
【００８８】
ｚ［ｍ］＝Ｓ［ｋ０＋ｍ，ｎ０］    （０≦ｍ≦Ｍ−１）        −（式６）
ここで、上述のように、探知波の周波数をｆｏとし、光速をｃとすると、探知波が送波されるタイミングから物標に反射された反射波を受波するタイミングまでの探知波と反射波の伝搬距離である往復伝搬距離は、２ｖＴだけ短くなる。
【００８９】
したがって、ｚ［ｍ＋１］の位相は、ｚ［ｍ］の位相を比較して、次の（式７）に表す位相変化量Δφｐだけ大きくなる。
【００９０】
【数４】
2014029284.tif 000006
【００９１】
この（式７）を変形することで、速度ｖを示す次の（式８）が得られる。
【００９２】
【数５】
2014029284.tif 000007
【００９３】
一方、１スイープあたりの位相変化量Δφｐに対しては次に示す（式９）が成り立つことが一般的に知られている。
【００９４】
【数６】
2014029284.tif 000008
【００９５】
なお、ｚ＊［ｍ］は、ｚ［ｍ］の複素共役であり、ａｒｇ［  ］は、複素偏角を算出する演算式を示す。また、Δｍ，Ｌは、Δｍ＋Ｌ≦Ｍを満たす任意の自然数である。
【００９６】
ここで、Δｍ＝Ｌ＝１とすると、上述のパルスペア法と同意の処理を実現でき、（式９）は、次の（式１０）で表すことができる。
【００９７】
【数７】
2014029284.tif 000009
【００９８】
したがって、当該（式１０）を（式８）に代入することにより、次の（式１１）が得られ、自己相関法による速度算出が可能になる。
【００９９】
【数８】
2014029284.tif 000010
【０１００】
このように、注目位置の複素型のエコーデータと、これに隣り合うスイープの複素型のエコーデータの自己相関処理を行うことで、当該注目位置の速度を算出することができる。
【０１０１】
パルスペア速度算出部２１３は、算出した速度を、速度用メモリ２１４および速度差検出部２１６へ出力する。
【０１０２】
速度用メモリ２１４は、パルスペア速度算出部２１３で算出された各位置の速度を所定範囲分記憶する。ここで、所定範囲とは、速度ヒストグラム算出部２１５で算出する周辺領域の範囲に相当する。
【０１０３】
速度ヒストグラム算出部２１５は、速度用メモリ２１４から各位置の速度を読み出し、速度ヒストグラムを算出し、速度差検出部２１６へ出力する。なお、速度ヒストグラムの速度分解能は、クラッタ速度と、検出したい移動物標の速度とが異なる速度範囲内に収まるように仕様に応じて適宜設定すればよい。
【０１０４】
速度差検出部２１６は、速度ヒストグラムから周辺領域の平均速度を算出し、当該周辺領域の代表速度に設定する。なお、速度ヒストグラムから平均速度を算出する方法としては、例えば、最も頻度の高い速度期間の中間値を平均速度にする。また、各速度期間の中間値に各速度期間の頻度を乗算して、重み付け平均を算出することで、平均速度を算出してもよい。さらには、ヒストグラムを用いず、速度用メモリ２１４から周辺領域内の各位置の速度を単に平均値処理することも可能である。ただし、この方法では、移動物標の速度も平均値処理に含まれるため、周辺領域の代表速度に誤差が生じてしまうため、ヒストグラムを用いた方が望ましい。
【０１０５】
速度差検出部２１６は、注目位置を含む周辺領域の代表速度と注目位置の速度との速度差を算出する。この際、上述のヒストグラム算出処理等を行うため、代表速度が入力されるタイミングと注目位置の速度が入力されるタイミングとの間に時間差が生じるが、例えば、注目位置の極座標と周辺領域を示す極座標範囲との関係を予め設定しておき、注目位置に対応する周辺領域の代表速度が入力されたタイミングで、これらの速度を組み合わせて速度差を検出すればよい。
【０１０６】
このような処理を用いると、周辺領域がクラッタ領域であれば、クラッタ速度が周辺領域の代表速度に相当する。したがって、注目位置のエコーがクラッタのエコーであれば、注目位置の速度と代表速度との速度差は、極小さく、略「０」となる。一方、注目位置が移動物標のエコーであれば、注目位置の速度と代表速度との間に速度差が生じる。
【０１０７】
速度差検出部２１６は、算出した速度差を画像データ生成部３０へ出力する。
【０１０８】
このようにパルスペア法（自己相関法）を用いても、クラッタの位置と移動物標の位置とで異なる速度差を検出することができる。そして、この速度差を用いることで、上述のような注目位置の速度に応じた重み付け係数の設定が可能になる。さらに、パルスペア法を用いた場合、バッファするスイープデータ数を少なくできるので、少ないリソースで速度差算出を行うことができる。
【０１０９】
以上のような速度差の検出処理は、上述のように機能ブロック毎に実現することもできるが、図１０に示すようなフローを実現するプログラムをコンピュータに実行させても、実現できる。図１０は、パルスペア法に基づく自己相関処理による速度検出方法のフローチャートである。
【０１１０】
まず、隣り合う２つのスイープデータをバッファする（Ｓ１３１）。次に、バッファした２つのスイープデータのエコーデータの自己相関処理（パルスペア法による処理）を実行する（Ｓ１３２）。
【０１１１】
次に、この自己相関処理結果を用いて、注目位置の速度を算出する（Ｓ１３３）。また、自己相関処理結果を用いて、注目位置を含む周辺領域の速度ヒストグラムを算出し、当該速度ヒストグラムから周辺領域の代表速度を算出する（Ｓ１３４）。
【０１１２】
次に、周辺領域の代表速度と注目位置の速度との速度差を算出する（Ｓ１３５）。
【０１１３】
なお、上述の説明では、速度差が閾値以上であるか閾値未満であるかによって、重み付け係数を変更する場合を示したが、速度差に応じて重み付け係数を多段階に調整することも可能である。例えば、速度差が大きくなるほど、今回のエコーデータに対する重みをより重く設定するようにしてよい。これにより、速度差に応じた詳細な重み付け設定が可能になる。
【０１１４】
また、上述の説明において、速度ヒストグラムを算出する場合には、速度差を算出することなく、周辺領域の速度範囲となる確率を算出することで、重み付け係数の設定に利用できる。例えば、注目位置の速度が周辺領域の速度範囲に属する確率が、所定閾値以下になる場合に、当該注目位置の重み付け係数を、周辺領域の重み付け係数と異ならせる。さらには、注目位置の速度が周辺領域の速度範囲に属する確率に応じて、重み付け係数を変化させてもよい。
【０１１５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る探知画像生成装置１Ａについて、図を参照して説明する。図１１は、本発明の第２の実施形態に係る探知画像生成装置１Ａの構成を示すブロック図である。図１２は、ドップラ周波数による速度検出を実現する速度検出部２０ＡｖＤのブロック図である。図１３は、パルスペア法に基づく自己相関処理による速度検出を実現する速度検出部２０ＡｖＰのブロック図である。
【０１１６】
本実施形態の探知画像生成装置１Ａは、第１の実施形態に示した探知画像生成装置１に対して、海面反射領域検出部６０を追加したものである。したがって、以下では、異なる箇所のみを説明する。
【０１１７】
海面反射領域検出部６０には、受信部１０から出力されるスイープデータが入力される。海面反射領域検出部６０には、描画アドレスも入力される。海面反射領域検出部６０の詳細な処理は、本願と同一出願人が既に出願している特願２００７−２２６９０４（特開２００９−５８４３３号公報）に記載されており、ここでは説明を省略する。
【０１１８】
海面反射領域検出部６０は、判断対象の位置のエコーデータの不安定度を検出し、不安定度が所定閾値以上であると、当該判断対象位置が海面反射領域（クラッタ領域）内であると判断する。海面反射領域検出部６０は、判断対象位置が海面反射領域内であると判断すると、海面反射領域設定用データＢｎ＝「１」とし、判断対象位置が海面反射領域外であると判断すると、海面反射領域設定用データＢｎ＝「０」として、出力する。海面反射領域設定用データＢｎは、画像データ生成部３０Ａ、速度検出部２０Ａへ出力される。速度検出部２０Ａは、ドップラ周波数を用いる場合には、図１２に示す速度検出部２０ＡｖＤで実現でき、パルスペア法を用いる場合には、図１３に示す速度検出部２０ＡｖＰで実現できる。
【０１１９】
速度検出部２０ＡｖＤは、図１２に示すように、スイープバッファ２０１、ドップラフィルタバンク２０２、速度スペクトル算出部２０３Ａ、速度差検出部２０４を備える。なお、スイープバッファ２０１、ドップラフィルタバンク２０２、速度スペクトル算出部２０３Ａ、速度差検出部２０４の基本処理は、第１の実施形態に示した速度検出部２０ｖＤと同じである。
【０１２０】
海面反射領域設定用データＢｎは、速度スペクトル２０３Ａへ与えられる。速度スペクトル算出部２０３Ａは、海面反射領域設定用データＢｎが「１」の場合のみ、速度スペクトルを算出する。すなわち、速度スペクトル算出部２０３Ａは、注目位置が海面反射領域内にある場合にのみ、注目位置と当該注目位置の周辺領域の速度スペクトルの算出を行う。これにより、全周囲の全ての位置の速度算出を行うよりも、少ないリソースで、必要とする範囲の速度を算出することができる。
【０１２１】
また、速度検出部２０ＡｖＰは、図１３に示すように、第１スイープバッファ２１１、第２スイープバッファ２１２、パルスペア速度算出部２１３Ａ、速度用メモリ２１４、速度ヒストグラム算出部２１５、速度差検出部２１６を備える。なお、第１スイープバッファ２１１、第２スイープバッファ２１２、パルスペア速度算出部２１３Ａ、速度用メモリ２１４、速度ヒストグラム算出部２１５、速度差検出部２１６の基本処理は、第１の実施形態に示した速度検出部２０ｖＰと同じである。
【０１２２】
海面反射領域設定用データＢｎは、パルスペア速度算出部２１３Ａへ与えられる。パルスペア速度算出部２１３Ａは、海面反射領域設定用データＢｎが「１」の場合のみ、速度を算出する。すなわち、パルスペア速度算出部２１３Ａは、注目位置が海面反射領域内にある場合にのみ、注目位置の速度と当該注目位置の周辺領域の代表速度の算出を行う。これにより、全周囲の全ての位置の速度算出を行うよりも、少ないリソースで、必要とする範囲の速度を算出することができる。
【０１２３】
画像データ生成部３０Ａは、海面反射領域設定用データＢｎが「０」の場合、すなわち、対象の画素が海面反射領域外であると判断された場合、海面反射抑圧の必要がないため、今回のエコーデータＸ［ｎｓ］の重みαを重くし、前回の画像データＹ［ｎｓ］の重みを軽くする（α＞β）スキャン相関処理を実行する。これにより、海面反射領域外に対しては、探知タイミングでの状況に応じた探知画像データを得ることができる。
【０１２４】
画像データ生成部３０Ａは、海面反射領域設定用データＢｎが「１」の場合、基本的には、該当する画素に対する重み付け係数を、海面反射抑圧用に設定する。この場合、具体的には、画像データ生成部３０Ａは、今回のエコーデータＸ［ｎｓ］の重みαを軽くし、前回の画像データＹ［ｎｓ］の重みを重くする（α≪β）スキャン相関処理を実行する。これにより、海面反射の抑圧を行う。ただし、画像データ生成部３０Ａは、速度検出部２０Ａから取得した速度差が所定閾値以上であると、対象とする画素に対しては、今回のエコーデータＸ［ｎｓ］の重みαを重くし、前回の画像データＹ［ｎｓ］の重みを軽くする（α＞β）スキャン相関処理を実行する。これにより、海面反射を抑圧しながら海面反射領域内に存在する移動物標が抑圧されない探知画像データを得ることができる。
【０１２５】
以上のような本実施形態の探知画像生成処理はプログラム化してコンピュータで実行することも可能である。この処理をフローで表すと、図１４に示すようなフローになる。図１４は、本発明の第２の実施形態に係る探知画像生成フローを示すフローチャートである。
【０１２６】
パルス状の送信信号による受信信号から複素型のエコーデータを取得する（Ｓ２０１）。次に、エコーデータに基づいて、海面反射領域を検出する（Ｓ２０２）。注目位置が海面反射領域外であれば（Ｓ２０３：Ｎｏ）、海面反射領域外用の重み付けによるスキャン相関処理を実行する（Ｓ２０４）。
【０１２７】
注目位置が海面反射領域内であれば（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、エコーデータに基づいて、注目位置と周辺領域の速度を検出する（Ｓ２０５）。次に、注目位置の速度と周辺領域の代表速度との速度差を算出し、速度差に応じて、スキャン相関処理の重み付け係数を設定する（Ｓ２０６）。重み付け係数が設定されると、今回のエコーデータと、前回のスキャン相関処理結果である前回の画像データとを重み付け加算すること（式１参照）でスキャン相関処理を行い、今回の画像データを算出する（Ｓ２０７）。
【０１２８】
以上のように、本実施形態の構成および処理を用いることで、次のような探知画像生成処理を実現できる。図１５は、第２の実施形態に係る探知画像生成装置１Ａおよび探知画像生成処理を用いた場合の効果を説明するための図である。図１５（Ａ）は、探知が行われる時点での海況を示す図である。図１５（Ｂ）は、スキャン相関処理の適用範囲分布を示す図である。図１５（Ｃ）は、本実施形態のスキャン相関処理を用いた場合の探知画面を示す図であり、図１５（Ｄ）は、全探知領域に対して平均化のスキャン相関処理を用いた場合の探知画面を示す図である。図１５（Ｅ）は、全探知領域に対して今回エコーデータの重みを重くするスキャン相関処理を用いた場合の探知画面を示す図である。なお、ここでも、説明を分かりやすくするために、自船は、船首方向が北方向であり、停止しているものとする。
【０１２９】
図１５（Ａ）に示すように、自船の周囲に、静止物標（陸）、および、自船に向かう高速な高速移動物標（高速船）が存在し、且つ自船周りに海面反射が存在する場合、上述のように海面反射領域を検出することで、図１５（Ｂ）に示すように、海面反射領域内用のスキャン相関処理の適用範囲と、海面反射領域外用のスキャン相関処理の適用範囲とを識別することができる。さらに、速度差に応じて、移動物標の近傍に対して移動物標用のスキャン相関処理を適用することができる。
【０１３０】
これにより、図１５（Ｃ）に示すように、海面反射を抑圧しながらも、海面反射領域内の移動物標のエコーは抑圧せず、海面反射領域外に対しては、海況に応じた静止物標エコーを含む各物標エコー等を抑圧しない探知画像を得ることができる。
【０１３１】
一方で、従来のスキャン相関処理では、速度による重み付けの調整を行っていないので、上述の平均化するスキャン相関処理を用いれば、図１５（Ｄ）に示すように、海面反射の抑圧とともに、移動物標も同様に抑圧されてしまう。また、海面反射領域内の移動物標を抑圧させないために今回のエコーデータの重みを重くすれば、図１５（Ｅ）に示すように、移動物標は抑圧されないが、同様にクラッタも抑圧されずに残ってしまう。
【０１３２】
このように、本実施形態の構成および処理を用いれば、クラッタ等の不要反射波のエコーを抑圧しながら、移動物標のエコーを確実に残す探知画像を生成することができる。
【０１３３】
次に、本発明の第３の実施形態に係る探知画像生成装置１Ｂについて、図を参照して説明する。図１６は、本発明の第３の実施形態に係る探知画像生成装置１Ｂの構成を示すブロック図である。本実施形態の探知画像生成装置１Ｂは、第１の実施形態に示した探知画像生成装置１に対して、振幅検出部７０を追加したものである。したがって、以下では、異なる箇所のみを説明する。
【０１３４】
振幅検出部７０には、受信部１０から出力されるスイープデータが入力される。振幅検出部７０は、スイープデータを構成する各エコーデータの振幅（複素型エコーデータの絶対値）を算出する。振幅検出部７０は、予め物標検出用の振幅閾値を記憶しており、各エコーデータの振幅と振幅閾値とを比較する。振幅検出部７０は、振幅閾値以上の振幅からなるエコーデータを検出すると、当該エコーデータに対応する位置を注目位置として、速度検出部２０Ｂへ出力する。
【０１３５】
速度検出部２０Ｂは、振幅検出部７０で物標位置と検出された注目位置に対して、速度差を算出し、画像データ生成部３０Ｂへ出力する。なお、速度検出部２０Ｂは、上述の各実施形態に示しように、ドップラ周波数による速度算出を用いても、パルスペア法による速度算出を用いてもどちらでもよい。このような物標検出位置のみで速度を算出することにより、少ないリソースで必要とする範囲の速度を算出することができる。
【０１３６】
以上のような本実施形態の探知画像生成処理はプログラム化してコンピュータで実行することも可能である。この処理をフローで表すと、図１７に示すようなフローになる。図１７は、本発明の第３の実施形態に係る探知画像生成フローを示すフローチャートである。
【０１３７】
パルス状の送信信号による受信信号から複素型のエコーデータを取得する（Ｓ３０１）。次に、エコーデータの振幅検出を行い、物標検出に相当する処理を行う（Ｓ３０２）。注目位置のエコーデータの振幅が所定の振幅閾値未満であれば（Ｓ３０３：Ｎｏ）、物標非検出領域用のスキャン相関処理を実行する（Ｓ３０４）。物標非検出領域用のスキャン相関処理とは、第１の実施形態に示した抑圧用の重み付けと同等の重み付けで実行するスキャン相関処理である。
【０１３８】
注目位置のエコーデータの振幅が振幅閾値以上であれば（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、エコーデータに基づいて、注目位置と周辺領域の速度を検出する（Ｓ３０５）。次に、注目位置の速度と周辺領域の代表速度との速度差を算出し、速度差に応じて、スキャン相関処理の重み付け係数を設定する（Ｓ３０６）。重み付け係数が設定されると、今回のエコーデータと、前回のスキャン相関処理結果である前回の画像データとを重み付け加算すること（式１参照）でスキャン相関処理を行い、今回の画像データを算出する（Ｓ３０７）。
【０１３９】
以上のように、本実施形態の構成および処理を用いても、クラッタ等の不要反射波のエコーを抑圧しながら、移動物標のエコーを確実に残す探知画像を生成することができる。
【０１４０】
次に、本発明の第４の実施形態に係る探知画像生成装置１Ｃについて、図を参照して説明する。図１８は、本発明の第４の実施形態に係る探知画像生成装置１Ｃの構成を示すブロック図である。本実施形態の探知画像生成装置１Ｃは、第２の実施形態に示した探知画像生成装置１Ａと第３の実施形態に示した探知画像生成装置１Ｃとを組み合わせたものである。したがって、以下では、第２、第３実施形態の探知画像生成装置１Ａ，１Ｂと異なる箇所のみを説明する。
【０１４１】
海面反射領域検出部６０は、第２の実施形態に示したように、スイープデータを構成するエコーデータから海面反射領域を検出し、海面反射領域設定用データＢｎを生成し、速度検出部２０Ｃおよび画像データ生成部３０Ｃへ出力する。
【０１４２】
振幅検出部７０は、第３の実施形態に示したように、スイープデータを構成する各エコーデータの振幅（複素型エコーデータの絶対値）を算出し、各エコーデータの振幅と振幅閾値とを比較する。振幅検出部７０は、振幅閾値以上の振幅からなるエコーデータを検出すると、当該エコーデータに対応する位置を注目位置として、速度検出部２０Ｃへ出力する。
【０１４３】
速度検出部２０Ｃは、海面反射領域設定用データＢｎが「１」すなわち海面反射領域内であり、且つ振幅検出部７０で物標位置と検出された注目位置に対して、速度差を算出し、画像データ生成部３０Ｃへ出力する。なお、速度検出部２０Ｃは、上述の各実施形態に示しように、ドップラ周波数による速度算出を用いても、パルスペア法による速度算出を用いてもどちらでもよい。このような海面反射領域内の物標検出位置のみで速度を算出することにより、さらに少ないリソースで必要とする範囲の速度を算出することができる。
【０１４４】
以上のような本実施形態の探知画像生成処理はプログラム化してコンピュータで実行することも可能である。この処理をフローで表すと、図１９に示すようなフローになる。図１９は、本発明の第４の実施形態に係る探知画像生成フローを示すフローチャートである。
【０１４５】
パルス状の送信信号による受信信号から複素型のエコーデータを取得する（Ｓ４０１）。次に、エコーデータに基づいて、海面反射領域を検出する（Ｓ４０２）。注目位置が海面反射領域外であれば（Ｓ４０３：Ｎｏ）、海面反射領域外用の重み付けによるスキャン相関処理を実行する（Ｓ４０４）。
【０１４６】
注目位置が海面反射領域内であれば（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、エコーデータの振幅検出を行い、物標検出に相当する処理を行う（Ｓ４０５）。注目位置のエコーデータの振幅が所定の振幅閾値未満であれば（Ｓ４０６：Ｎｏ）、海面反射領域内用のスキャン相関処理を実行する（Ｓ４０７）。
【０１４７】
注目位置のエコーデータの振幅が振幅閾値以上であれば（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、エコーデータに基づいて、注目位置と周辺領域の速度を検出する（Ｓ４０８）。次に、注目位置の速度と周辺領域の代表速度との速度差を算出し、速度差に応じて、スキャン相関処理の重み付け係数を設定する（Ｓ４０９）。重み付け係数が設定されると、今回のエコーデータと、前回のスキャン相関処理結果である前回の画像データとを重み付け加算すること（式１参照）でスキャン相関処理を行い、今回の画像データを算出する（Ｓ４１０）。
【０１４８】
以上のように、本実施形態の構成および処理を用いても、クラッタ等の不要反射波のエコーを抑圧しながら、移動物標のエコーを確実に残す探知画像を生成することができる。
【０１４９】
次に、本発明の第５の実施形態に係る探知画像生成装置１Ｄについて、図を参照して説明する。図２０は、本発明の第５の実施形態に係る探知画像生成装置１Ｄの構成を示すブロック図である。本実施形態の探知画像生成装置１Ｄは、第４の実施形態に示した探知画像生成装置１Ｄに対して、データ連続性検出部８０を追加したものである。したがって、以下では、第４の実施形態の探知画像生成装置１Ｃと異なる箇所のみを説明する。
【０１５０】
データ連続性検出部８０の詳細な処理は、本願と同一出願人が既に出願している特願２００７−２２６９０４（特開２００９−５８４３３号公報）に記載されており、ここでは説明を省略する。データ連続性検出部８０は、注目位置のエコーデータの平面的な連続性を検出する。概略的に説明すると、連続性とは、注目位置を略中心とする距離方向および方位方向へ所定の範囲内にある各位置のエコーデータが物標検出閾値以上である数によって決定される。データ連続性検出部８０は、物標検出閾値以上のエコーデータ数が所定個数以上であれば連続性データＡｎ＝「１」を設定し、物標検出閾値以上のエコーデータ数が所定個数未満であれば連続性データＡｎ＝「１」を設定する。データ連続性検出部８０は、連続性データＡｎを画像データ生成部３０Ｄへ出力する。
【０１５１】
画像データ生成部３０Ｄは、海面反射領域設定用データＢｎと、速度差と、連続性データＡｎに基づいて、次の（式１２）に示すスキャン相関処理を実行する。
【０１５２】
Ｙ［ｎｓ］＝α・γ・Ｘ［ｎｓ］＋β・Ｙ［ｎｓ−１］      −（式１２）
なお、α，βは、上述のように、海面反射領域設定用データＢｎと速度差とに基づいて設定される。γは連続性データＡｎによって設定される。この際、連続性データＡｎが「１」の場合に採用するγ１は、連続性データＡｎが「０」の場合に採用するγ２よりも大きくなるよう（γ１＞γ２）に設定する。これにより、さらに移動物標は抑圧することなく、海面反射等のクラッタを抑圧することができる。
【０１５３】
ところで、上述の各実施形態では、自船は船首方向が北方向であって、大地に対して停止しているものとして説明したが、次の速度補正概念を用いることで、船首方向および自船速度（対地船速）に影響されることなく、物標が自船方向に向かう速度ｖを算出することができる。図２１は、速度補正概念を説明するための図である。
【０１５４】
図２１に示すように、自船速度をＶｏとし、物標が自船方向に向かう速度Ｖｒとする。また、アンテナ位置から北方向を結ぶラインとアンテナ位置から船首方向を結ぶラインの成す角（時計回りの角度）である船首方位をθｈとし、北方向を基準とした反時計回りの針路をθｃとする。さらに、船首方向を基準としたアンテナの送信方向を時計回りの角度で示すアンテナ方位をθＴとする。
【０１５５】
このような設定を行うと、自船の物標方向の速度である速度補正量Ｖｃは、次の（式１３）で得られる。
【０１５６】
【数９】
2014029284.tif 000011
【０１５７】
したがって、補正後の物標の速度Ｖｏｃは、次の（式１４）で得られる。
【０１５８】
【数１０】
2014029284.tif 000012
【０１５９】
この補正後の物標の速度Ｖｏｃを、上述の各位置の速度ｖとして用いれば、自船の動きに影響されることなく、上述の速度に応じた重み付け係数の設定を行うことができる。
【０１６０】
なお、上述の説明では、海面反射（シークラッタ）を例に説明したが、他のクラッタ、例えばレインクラッタの場合にも、上述の構成を適用し、同様の作用効果を得ることができる。
【０１６１】
また、上述の説明では、クラッタ内に存在する移動物標に適用する例を示したが、クラッタ領域外においても同様に、上述の実施形態の構成および処理を用いて、移動物標の近傍領域のみに、他の領域と異なる重み付け係数を設定することもできる。
【０１６２】
また、上述の説明では、周辺領域の速度を、エコーデータから算出している。しかしながら、実験、シミュレーション、過去の観測結果等からクラッタとして検出し得る速度範囲を取得しておけば、当該速度範囲に該当しない速度が検出された位置に対して、上述の実施形態と同様に、周辺領域とは異なる重み付け係数を設定するようにすることもできる。
【０１６３】
また、上述の説明では、距離方向に沿ったドップラ速度を算出して、スキャン相関処理の重み付けに利用する場合を示した。しかしながら、距離方向以外の方向のドップラ速度（例えば、移動物標の距離方向および方位方向を含む実速度のドップラ速度）を用いても同様の重み付け設定を行うことができる。
【０１６４】
距離方向以外の方向のドップラ速度の算出方法としては、例えば、異なる位置に複数のアンテナを設置し、それぞれに算出したドップラ速度をベクトルで合成する方法がある。この際、少なくとも二つのアンテナを用いればよいが、互いに一直線上に並ばない三つ以上のアンテナを用いることで、確実に実速度に応じたドップラ速度を算出することができる。
【０１６５】
さらに、移動物標が方位分解能よりも大きいものであれば、単独のアンテナであっても実速度に応じたドップラ速度の算出は可能である。この場合、単独のアンテナで異なる複数の方位で得られた距離方向のドップラ速度のベクトル量や方位に対するベクトル量の変化から、実速度に応じたドップラ速度を算出することができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ：探知画像生成装置、２：表示器、３：レーダ装置、４：送信部、５：送受切替部、
１０：受信部、２０，２０ｖＤ，２０ｖＰ，２０Ａ，２０ＡｖＤ，２０ＡｖＰ，２０Ｂ，２０Ｃ：速度検出部、３０：画像データ生成部、４０：描画アドレス発生部、５０：画像メモリ、６０：海面反射領域検出部、７０：振幅検出部、８０：データ連続性検出部、
１０１：増幅部、１０２：直交検波部、１０３：Ａ／Ｄ変換部、１０４：ＬＰＦ、１０５：スイープメモリ、
２０１：スイープバッファ、２０２：ドップラフィルタバンク、２０３：速度スペクトル算出部、２０４：速度差検出部、
２１１：第１スイープバッファ、２１２：第２スイープバッファ、２１３：パルスペア速度算出部、２１４：速度用メモリ、２１５：速度ヒストグラム算出部、２１６：速度差検出部
【図１】
2014029284.tif 000013
【図２】
2014029284.tif 000014
【図３】
2014029284.tif 000015
【図４】
2014029284.tif 000016
【図５】
2014029284.tif 000017
【図６】
2014029284.tif 000018
【図７】
2014029284.tif 000019
【図８】
2014029284.tif 000020
【図９】
2014029284.tif 000021
【図１０】
2014029284.tif 000022
【図１１】
2014029284.tif 000023
【図１２】
2014029284.tif 000024
【図１３】
2014029284.tif 000025
【図１４】
2014029284.tif 000026
【図１５】
2014029284.tif 000027
【図１６】
2014029284.tif 000028
【図１７】
2014029284.tif 000029
【図１８】
2014029284.tif 000030
【図１９】
2014029284.tif 000031
【図２０】
2014029284.tif 000032
【図２１】
2014029284.tif 000033