(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波を合成して海面における３次元波の形状モデルを生成する海面形状生成部と、
レーダ装置の位置、前記レーダ装置と前記海面との距離、前記海面における前記３次元波の高さ、並びに、前記海面における前記３次元波の波面に対する法線から、前記レーダ装置から前記海面へ電波を照射した際のグレージング角を算出するビーム照射角計算部と、
前記グレージング角、及び前記海面の波の状態に基づいて後方散乱係数を取得する後方散乱係数取得部と、
前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、及び、前記距離に基づき、前記海面に前記電波が照射される面積を算出するビーム照射範囲計算部と、
前記後方散乱係数及び前記面積に基づいて有効反射面積を算出する有効反射面積計算部と、
前記有効反射面積に予め設定される分布データを重畳させる補正部と
を具備するレーダ画像模擬装置。
【請求項２】
前記ビーム照射角計算部は、前記ビーム幅のうちＡＺビーム幅に含まれる複数の観測点について前記グレージング角を算出し、
前記後方散乱係数取得部は、前記複数のグレージング角それぞれに基づいて前記後方散乱係数を取得し、
前記レーダ画像模擬装置は、
前記複数の後方散乱係数を平均した値を前記有効反射面積計算部へ出力する平均化処理部をさらに具備する請求項１記載のレーダ画像模擬装置。
【請求項３】
前記レーダ装置の位置、前記レーダ装置と前記海面との距離から、前記レーダ装置から水平な海面へ電波を照射した際の水平海面グレージング角を算出する水平海面ビーム照射角計算部をさらに具備し、
前記ビーム照射範囲計算部は、前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、及び、前記距離に基づいて第１の面積を算出し、前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、前記距離、前記レーダ装置から照射される電波のパルス幅及び前記算出される水平海面グレージング角に基づき、前記海面に前記電波が照射される第２の面積を算出し、前記第１又は第２の面積を前記有効反射面積計算部へ出力する請求項１又は２に記載のレーダ画像模擬装置。
【請求項４】
複数の波を合成して海面における３次元波の形状モデルを生成し、
レーダ装置の位置、前記レーダ装置と前記海面との距離、前記海面における前記３次元波の高さ、並びに、前記海面における前記３次元波の波面に対する法線から、前記レーダ装置から前記海面へ電波を照射した際のグレージング角を算出し、
前記グレージング角、及び前記海面の波の状態に基づいて後方散乱係数を取得し、
前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、及び、前記距離に基づき、前記海面に前記電波が照射される面積を算出し、
前記後方散乱係数及び前記面積に基づいて有効反射面積を算出し、
前記有効反射面積に予め設定される分布データを重畳させる海面クラッタ模擬方法。
【請求項５】
前記ビーム幅のうちＡＺビーム幅に含まれる複数の観測点について前記グレージング角を算出し、
前記複数のグレージング角それぞれに基づいて前記後方散乱係数を取得し、
前記複数の後方散乱係数を平均した値と、前記面積とに基づいて前記有効反射面積を算出する請求項４記載の海面クラッタ模擬方法。
【請求項６】
前記レーダ装置の位置、前記レーダ装置と前記海面との距離から、前記レーダ装置から水平な海面へ電波を照射した際の水平海面グレージング角を算出し、
前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、及び、前記距離に基づいて算出する前記面積を第１の面積とし、
前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、前記距離、前記レーダ装置から照射される電波のパルス幅及び前記算出される水平海面グレージング角に基づき、前記海面に前記電波が照射される第２の面積を算出し、
前記後方散乱係数と、前記第１又は第２の面積とに基づいて前記有効反射面積を算出する請求項４又は５に記載の海面クラッタ模擬方法。
【請求項７】
複数の波を合成して海面における３次元波を生成する処理と、
レーダ装置の位置、前記レーダ装置と前記海面との距離、前記海面における前記３次元波の高さ、並びに、前記海面における前記３次元波の波面に対する法線から、前記レーダ装置から前記海面へ電波を照射した際のグレージング角を算出する処理と、
前記グレージング角、及び前記海面の波の状態に基づいて後方散乱係数を取得する処理と、
前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、及び、前記距離に基づき、前記海面に前記電波が照射される面積を算出する処理と、
前記後方散乱係数及び前記面積に基づいて有効反射面積を算出する処理と、
前記有効反射面積に予め設定される分布データを重畳させる処理と
をレーダ画像模擬装置のコンピュータに実行させる海面クラッタ模擬プログラム。
【請求項８】
前記グレージング角は、前記ビーム幅のうちＡＺビーム幅に含まれる複数の観測点毎に算出され、
前記後方散乱係数は、前記複数のグレージング角それぞれに基づいて取得され、
前記海面クラッタ模擬プログラムは、
前記複数の後方散乱係数を平均した値を、前記有効反射面積を算出する際の後方散乱係数とする処理をさらに前記レーダ画像模擬装置のコンピュータに実行させる請求項７記載の海面クラッタ模擬プログラム。
【請求項９】
前記レーダ装置の位置、前記レーダ装置と前記海面との距離から、前記レーダ装置から水平な海面へ電波を照射した際の水平海面グレージング角を算出する処理と、
前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、及び、前記距離に基づいて算出する前記面積を第１の面積とし、前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、前記距離、前記レーダ装置から照射される電波のパルス幅及び前記算出される水平海面グレージング角に基づき、前記海面に前記電波が照射される第２の面積を算出する処理と
をさらに前記レーダ画像模擬装置のコンピュータに実行させ、
前記第１又は第２の面積を、前記有効反射面積を算出する際の面積とする請求項７又は８に記載の海面クラッタ模擬プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーダ画像を模擬するレーダ画像模擬装置と、この装置で用いられる海面クラッタ模擬方法と、この装置のコンピュータで実行される海面クラッタ模擬プログラムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ画像模擬装置では、地球表面の地上の地形及び地物については高さのあるモデルとして模擬し、海面については波の高さ等の形状を考慮しないモデルとして模擬している。この種のレーダ画像模擬装置は、レーダ装置から送信される電波が海面で反射される海面クラッタを、以下のように模擬する。すなわち、レーダ画像模擬装置は、レーダ装置の位置、並びに、レーダ装置から電波を照射した海面までの方位及び距離Ｒ（スラントレンジ）を用い、レーダ装置が送信した電波が海面に照射した場所におけるビーム照射角φ（グレージング角）を算出する。レーダ画像模擬装置は、グレージング角φと、海面の波の状態（シーステート）とから後方散乱係数を決定する。レーダ画像模擬装置は、電波が海面に照射される面積を、レーダ装置の性能諸元（例えば、アンテナビーム幅、送信パルス幅等）及びグレージング角φ等から算出する。レーダ画像模擬装置は、後方散乱係数と、電波が照射される面積とから有効反射面積を算出する。そして、レーダ画像模擬装置は、算出した有効反射面積に１次元又は２次元のレーレー分布若しくはワイブル分布等の分布を重畳することで海面クラッタの分布を模擬する。
【０００３】
ところで、従来のレーダ画像模擬装置では、海面を波の高さ等の形状を考慮しないモデルで表現しているため、例えば船舶等の海面の目標を探知するレーダ装置により取得されるレーダ画像を模擬する場合、距離が同じであればどの方位でもグレージング角φが常に同じとなる。また、このとき、探知の対象となる範囲においてシーステートを同一としているため、後方散乱係数と電波の照射面積とから算出される有効反射面積は、同一距離であればどの方位でも同一となる。そのため、有効反射面積にレーレー分布又はワイブル分布等の分布を重畳しても、レーダ装置から海面にビーム照射した範囲においてレーダ装置を中心に同心円状に海面クラッタが発生するようになっていた。
【０００４】
一方で、近年、超短パルスを用いたレーダ装置及び広帯域パルス圧縮技術を用いたレーダ装置が提案されている。この種のレーダ装置は、海流又は風波で生じる海面のうねりによる海面クラッタの変化、並びに、波長及び波高等の海面形状の変化による海面クラッタの変化を捉えることが可能である。しかしながら、従来のレーダ画像模擬装置では、近年のレーダ装置が捕捉可能なこのような海面クラッタの変化を忠実に模擬した海面クラッタの画像を生成することについては、まだ検討段階であって未だに実現されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６４７７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２４８０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来のレーダ画像模擬装置では、海面クラッタを忠実に模擬した海面クラッタの画像を生成することができなかった。
【０００７】
そこで、目的は、海面クラッタを忠実に模擬した海面クラッタの画像を生成することが可能なレーダ画像模擬装置と、この装置で用いられる海面クラッタ模擬方法と、この装置のコンピュータで実行される海面クラッタ模擬プログラムとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、レーダ画像模擬装置は、海面形状生成部、ビーム照射角計算部、後方散乱係数取得部、ビーム照射範囲計算部、有効反射面積計算部及び補正部を具備する。海面形状生成部は、複数の波を合成して海面における３次元波の形状モデルを生成する。ビーム照射角計算部は、レーダ装置の位置、前記レーダ装置と前記海面との距離、前記海面における前記３次元波の高さ、並びに、前記海面における前記３次元波の波面に対する法線から、前記レーダ装置から前記海面へ電波を照射した際のグレージング角を算出する。後方散乱係数取得部は、前記グレージング角に基づいて後方散乱係数を取得する。ビーム照射範囲計算部は、前記レーダ装置から照射される電波のビーム幅、及び、前記距離に基づき、前記海面に前記電波が照射される面積を算出する。有効反射面積計算部は、前記後方散乱係数及び前記面積に基づいて有効反射面積を算出する。補正部は、前記有効反射面積に予め設定される分布データを重畳させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るレーダ画像模擬装置及び表示部の機能構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示される海面クラッタ模擬部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示される海面形状生成部が３次元波を生成する際の模式図を示す図である。
【図４】図２に示される第１のビーム照射角計算部により算出される第１のグレージング角を示す模式図である。
【図５】図２に示される第１のビーム照射角計算部が地球の湾曲を考慮して算出する第１のグレージング角を示す模式図である。
【図６】図２に示される第２のビーム照射角計算部により算出される第２のグレージング角を示す模式図である。
【図７】図２に示される平均化処理部が選択する観測点の例を示す図である。
【図８】図２に示される平均化処理部を処理回路で示した図である。
【図９】図２に示されるビーム照射範囲計算部により算出される照射面積を示す図である。
【図１０】図２に示されるビーム照射範囲計算部により算出される照射面積を示す図である。
【図１１】図１に示される海面クラッタ模擬部が海面クラッタを生成する際の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るレーダ画像模擬装置１０及び表示部２０の機能構成を示すブロック図である。図１に示されるレーダ画像模擬装置１０は、レーダ装置により捉えられる海面クラッタについての画像を模擬的に作成し、表示部２０に表示させる。レーダ画像模擬装置１０は、模擬処理部１１及び記憶部１２を具備する。
【００１２】
模擬処理部１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、並びに、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のＣＰＵが処理を実行するためのプログラムやデータの格納領域等を含む。模擬処理部１１は、ＣＰＵに海面クラッタ模擬プログラム及び所定のプログラムを実行させることで、図１に示される海面クラッタ模擬部１１１、受信電力計算部１１２、受信器模擬部１１３、信号処理模擬部１１４及び表示処理部１１５の機能を実現する。
【００１３】
記憶部１２は、波の諸元データ、地球の湾曲を考慮する際に必要となる、例えば地球等価半径等のデータ、後方散乱係数と、シーステート及び後述する第２のグレージング角φ’との関係を表すデータテーブル、海面クラッタ分布テーブル及びレーダ装置の性能諸元データを予め記憶している。ここで、波の諸元データは、波長、周期、振幅及び位相等を含む。シーステートは、海面の波の状態のことであり、例えば風浪階級等により表される。海面クラッタ分布テーブルは、１次元又は２次元のレーレー分布若しくはワイブル分布等に関する分布テーブルである。レーダ装置の性能諸元データは、アンテナビーム幅θＥＬ，θＡＺ、送信パルス幅τ、アンテナ利得、アンテナパターン形状、送信電力、送信周波数等を含む。
【００１４】
続いて、模擬処理部１１について詳細に説明する。
【００１５】
海面クラッタ模擬部１１１は、海面クラッタの分布を模擬する。海面クラッタ模擬部１１１が海面クラッタの分布を模擬する手法については後に詳細を説明する。
【００１６】
受信電力計算部１１２は、海面クラッタ模擬部１１１で模擬された海面クラッタの受信電力を、記憶部１２に記憶されているレーダ装置の性能諸元データ及び各種環境条件に基づいて算出する。
【００１７】
受信器模擬部１１３は、レーダ装置を構成する受信器が受信電力に対して実施する処理を、受信電力計算部１１２で算出された受信電力に対して模擬的に実施する。
【００１８】
信号処理模擬部１１４は、レーダ装置を構成する信号処理器が受信処理後の信号に対して実施する処理を、受信器模擬部１１３による処理後の信号に対して模擬的に実施する。
【００１９】
表示処理部１１５は、レーダ装置を構成する表示器に表示させる画像データを作成する処理を、信号処理模擬部１１４による処理後の信号に対して模擬的に実施する。これにより、表示処理部１１５は、海面クラッタ画像を作成する。表示処理部１１５は、作成した海面クラッタ画像を表示部２０に表示させる。
【００２０】
続いて、海面クラッタ模擬部１１１について詳細に説明する。図２は、図１に示される海面クラッタ模擬部１１１の機能構成を示すブロック図である。図２に示される海面クラッタ模擬部１１１は、海面形状生成部１１１１、海面データ生成部１１１２、３次元波海面データメモリ１１１３、第１のビーム照射角計算部１１１４、第２のビーム照射角計算部１１１５、後方散乱係数取得部１１１６、平均化処理部１１１７、ビーム照射範囲計算部１１１８、有効反射面積計算部１１１９及び分布補正部１１１１０を備える。
【００２１】
海面形状生成部１１１１は、波長、周期、振幅及び位相等を含む波の諸元データを、予め設定した波の数だけ記憶部１２から読み出す。海面形状生成部１１１１は、読み出した波それぞれに対して波源を設定する。海面形状生成部１１１１は、レーダ装置のレーダ画像を模擬する模擬エリアを設定する。海面形状生成部１１１１は、波源から生成され、移動する複数の波を模擬エリアにおいて合成することで、海面の形状を模擬するための３次元波を生成する。図３は、図２に示される海面形状生成部１１１１が３次元波を生成する際の模式図を示す図である。３次元波は、実時間で変化する。
【００２２】
海面データ生成部１１１２は、模擬エリアを所定の法則に従って複数のメッシュに区切る。海面データ生成部１１１２は、生成した３次元波の形状を、各メッシュについての値に変換する。各メッシュの値は、（Ｘ、Ｙ、ｈ）と表され、Ｘ及びＹはメッシュの位置座標を表し、ｈはメッシュにおける波高を表す。なお、Ｘ及びＹの値は、メッシュ毎に固定されている。ｈの値は、時間の経過に従い変化する。
【００２３】
また、海面データ生成部１１１２は、メッシュ毎に波面に対する法線ベクトル（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。海面データ生成部１１１２は、メッシュについてのメッシュデータと、法線ベクトルデータとを３次元海面データとして、３次元波海面データメモリ１１１３に記憶させる。なお、３次元波海面データメモリ１１１３は、記憶部１２に設けられても、図示されていないその他のストレージメモリに記憶されてもよい。
【００２４】
第１のビーム照射角計算部１１１４は、レーダ装置が送信した電波が、水平であると仮定する海面に照射される際のビーム照射角φ（第１のグレージング角φ）を算出する。このとき、第１のビーム照射角計算部１１１４は、第１のグレージング角φを、レーダ装置が設置される所定の緯度、経度及び高度と、レーダ装置から電波が照射される海面までの方位及び距離Ｒ（スラントレンジ）とを用いて算出する。図４は、図２に示される第１のビーム照射角計算部１１１４により算出される第１のグレージング角φを示す模式図である。なお、レーダ装置が地球の湾曲を考慮する程度の範囲の探索を実行する場合、第１のビーム照射角計算部１１１４は、記憶部１２に記憶されている地球等価半径を用い、第１のグレージング角φを算出する。図５は、図２に示される第１のビーム照射角計算部１１１４が地球の湾曲を考慮して算出する第１のグレージング角φを示す模式図である。
【００２５】
第２のビーム照射角計算部１１１５は、レーダ装置が送信した電波が、３次元波海面データメモリ１１１３に記憶される形状の海面に照射される際のビーム照射角φ’（第２のグレージング角φ’）を算出する。このとき、第２のビーム照射角計算部１１１５は、第２のグレージング角φ’を、レーダ装置が設置される所定の緯度、経度及び高度と、レーダ装置から電波を照射される海面についての３次元海面データ、すなわち、メッシュデータ及び法線ベクトルデータとを用いて算出する。図６は、図２に示される第２のビーム照射角計算部１１１５により算出される第２のグレージング角φ’を示す模式図である。なお、レーダ装置が地球の湾曲を考慮する程度の範囲の探索を実行する場合、第２のビーム照射角計算部１１１５は、記憶部１２に記憶されている地球等価半径を用い、第２のグレージング角φ’を算出する。また、第２のビーム照射角計算部１１１５は、第２のグレージング角φ’を、第１のグレージング角φを用いて算出しても良いし、第１のグレージング角φとは独立して算出しても良い。
【００２６】
後方散乱係数取得部１１１６は、記憶部１２から、後方散乱係数と、シーステート及び第２のグレージング角φ’との関係を表すデータテーブルを読み出す。また、後方散乱係数取得部１１１６は、模擬が希望される海の状況を表すシーステートが設定される。後方散乱係数取得部１１１６は、設定されたシーステート及び算出された第２のグレージング角φ’をデータテーブルに照合させ、後方散乱係数をデータテーブルから取り出す。
【００２７】
レーダ装置により形成されるＡＺビーム内には、複数の観測点が存在する。観測点の数は、ＣＰＵの性能等に依存し、予め設定される。第２のビーム照射角計算部１１１５は、観測点毎に第２のグレージング角φ’を算出する。後方散乱係数取得部１１１６は、観測点毎に後方散乱係数を取得する。平均化処理部１１１７は、１つのＡＺビームにおいて、最大の受信電力から３ｄＢ以内の受信電力が観測される観測点を選択する。後方散乱係数取得部１１１６は、選択した観測点において取得された後方散乱係数の平均値を求め、１つのＡＺビームにおける後方散乱係数とする。図７は、図２に示される平均化処理部１１１７が選択する観測点の例を示す図である。また、図８は、図２に示される平均化処理部１１１７が観測点毎に取得された後方散乱係数を平均する処理を処理回路で示した図である。図８では、平均化処理部１１１７がＮ個の観測点で取得される後方散乱係数を平均する場合を例に示している。図８によれば、平均化処理部１１１７は、畳み込み演算により後方散乱係数の平均値を算出する。図８において、ｂ０〜ｂｎ−１は、各観測点に関する係数を表す。
【００２８】
ビーム照射範囲計算部１１１８は、記憶部１２からアンテナビーム幅θＥＬ，θＡＺ、送信パルス幅τを含むレーダ装置の性能諸元データを読み出す。ビーム照射範囲計算部１１１８は、レーダ装置から電波が照射される海面までの距離Ｒと、アンテナビーム幅θＥＬ，θＡＺとに基づき、図９に示されるように電波の照射面積を算出する。また、ビーム照射範囲計算部１１１８は、レーダ装置から電波が照射される海面までの距離Ｒ、アンテナビーム幅θＡＺ、送信パルス幅τ及び第１のビーム照射角計算部１１１４により算出される第１のグレージング角φに基づき、図１０に示されるように電波の照射面積を算出する。ビーム照射範囲計算部１１１８は、算出した２種類の面積を比較し、小さい方の面積を照射面積として有効反射面積計算部１１１９へ出力する。これにより、レーダ装置の近傍は図９に示される形状の照射面積となり、レーダ装置から遠方は図１０に示される形状の照射面積となる。なお、ビーム照射範囲計算部１１１８は、例えば、距離に閾値を設け、距離が閾値未満である場合には図９に示される形状の照射面積を算出し、距離が閾値以上である場合には図１０に示される形状の照射面積を算出するようにしても良い。
【００２９】
有効反射面積計算部１１１９は、平均化処理部１１１７により算出された後方散乱係数と、ビーム照射範囲計算部１１１８により算出された照射面積とから、有効反射面積を算出する。
【００３０】
分布補正部１１１１０は、記憶部１２から、１次元又は２次元のレーレー分布若しくはワイブル分布等に関する分布テーブルを読み出す。分布補正部１１１１０は、有効反射面積計算部１１１９で算出された有効反射面積に分布テーブルを重畳させ、海面クラッタの分布を生成する。分布補正部１１１１０は、模擬的に生成した海面クラッタを受信電力計算部１１２へ出力する。
【００３１】
次に、以上のように構成される海面クラッタ模擬部１１１による海面クラッタの生成動作を、海面クラッタ模擬部１１１の処理手順に従い説明する。図１１は、本実施形態に係る海面クラッタ模擬部１１１が海面クラッタを生成する際の動作を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、海面形状生成部１１１１は、記憶部１２に記憶される波の諸元データを用い、３次元波を生成する（ステップＳ１１１）。
【００３３】
海面データ生成部１１１２は、生成した３次元波の形状を、メッシュ毎の値（Ｘ、Ｙ、ｈ）に変換する。また、海面データ生成部１１１２は、メッシュ毎に波面に対する法線ベクトル（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する（ステップＳ１１２）。
【００３４】
続いて、レーダ装置の位置情報が入力される（ステップＳ１１３）。第１のビーム照射角計算部１１１４は、レーダ装置が送信した電波が、水平な海面に照射される際のビーム照射角である第１のグレージング角φを算出する（ステップＳ１１４）。
【００３５】
ビーム照射範囲計算部１１１８は、図９に示される照射面積と、図１０に示される照射面積とを計算する。ビーム照射範囲計算部１１１８は、算出した２種類の面積のうち、小さい方の面積を照射面積とする（ステップＳ１１５）。
【００３６】
第２のビーム照射角計算部１１１５は、レーダ装置が送信した電波が、３次元波として規定される海面に照射される際のビーム照射角である第２のグレージング角φ’を算出する（ステップＳ１１６）。
【００３７】
後方散乱係数取得部１１１６は、シーステート及び算出された第２のグレージング角φ’を、記憶部１２に記憶されるデータテーブルに照合させ、後方散乱係数をデータテーブルから取り出す（ステップＳ１１７）。
【００３８】
平均化処理部１１１７は、１つのＡＺビームにおいて、最大の受信電力から３ｄＢ以内の受信電力が計測される観測点を選択し、選択した観測点において取得される後方散乱係数の平均値を求める（ステップＳ１１８）。
【００３９】
有効反射面積計算部１１１９は、平均化処理部１１１７により算出された後方散乱係数と、ビーム照射範囲計算部１１１８により算出された照射面積とから、有効反射面積を算出する（ステップＳ１１９）。
【００４０】
分布補正部１１１１０は、有効反射面積に分布テーブルを重畳させ、海面クラッタの分布を生成する（ステップＳ１１１０）。分布補正部１１１１０は、模擬的に生成した海面クラッタを受信電力計算部１１２へ出力する。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る海面クラッタ模擬部１１１は、海面形状生成部１１１１により、複数の波を合成して３次元波の形状モデルを生成するようにしている。これにより、本実施形態に係る海面クラッタ模擬部１１１は、海流及び風波により生じる広い範囲で異なる状態の波を生成することが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態に係る海面クラッタ模擬部１１１は、海面データ生成部１１１２により、３次元波の形状を各メッシュについての値に変換し、かつ、メッシュ毎に波面に対する法線ベクトルを算出する。第２のビーム照射角計算部１１１５は、メッシュ及び法線ベクトルを参照し、波高を有する波に対する第２のグレージング角φ’を算出する。そして、後方散乱係数取得部１１１６は、シーステート及び第２のグレージング角φ’をデータテーブルに照合させることで、後方散乱係数を取得するようにしている。これにより、本実施形態に係る海面クラッタ模擬部１１１は、海面のうねり及び起伏の変化を海面クラッタの変化として忠実に表現することが可能となる。
【００４３】
従来のレーダ画像模擬装置では、船舶等の海上目標を探知する捜索レーダの模擬において、アンテナの方位に関わらず、常にレーダを中心とした同心円のドーナツ状に輝度が変化している海面クラッタしか表現できなかった。本実施形態に係るレーダ画像模擬装置１０によれば、より実機レーダに近い海面クラッタの輝度の変化が表現できる。
【００４４】
また、従来のレーダ画像模擬装置では、近年の超短パルス又は広帯域パルス圧縮技術を用いたレーダ装置の模擬において、この種のレーダ装置により捕捉される海流又は風波で生じる海面のうねりによる海面クラッタの変化、並びに、波長及び波高等の海面形状の変化による海面クラッタの変化を忠実に表現した海面クラッタの画像を生成することができなかった。本実施形態に係るレーダ画像模擬装置１０によれば、海面のうねりや起伏の変化を海面クラッタの変化として忠実に表現した海面クラッタの画像を生成できる。
【００４５】
したがって、本実施形態に係るレーダ画像模擬装置１０によれば、海面クラッタを忠実に模擬した海面クラッタの画像を、高速に生成することができる。
【００４６】
また、本実施形態に係る海面クラッタ模擬部１１１は、平均化処理部１１１７により、ＡＺビームにおける後方散乱係数を、ＡＺビーム内の観測点で計測される後方散乱係数の平均を取ることで算出している。これにより、本実施形態に係る海面クラッタ模擬部１１１は、特に遠方において海面に対する電波の照射面積が広くなる場合であっても、レーダ装置の探索領域における海面クラッタを忠実に模擬することが可能となる。
【００４７】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１０…レーダ画像模擬装置、１１…模擬処理部、１１１…海面クラッタ模擬部、１１１１…海面形状生成部、１１１２…海面データ生成部、１１１３…次元波海面データメモリ、１１１４…第１のビーム照射角計算部、１１１５…第２のビーム照射角計算部、１１１６…後方散乱係数取得部、１１１７…平均化処理部、１１１８…ビーム照射範囲計算部、１１１９…有効反射面積計算部、１１１１０…分布補正部、１１２…受信電力計算部、１１３…受信器模擬部、１１４…信号処理模擬部、１１５…表示処理部、１２…記憶部、２０…表示部
【要約】 
【課題】  海面クラッタを忠実に模擬した海面クラッタの画像を生成することが可能なレーダ画像模擬装置を提供する。
【解決手段】  レーダ画像模擬装置は、海面形状生成部、ビーム照射角計算部、後方散乱係数取得部、ビーム照射範囲計算部、有効反射面積計算部及び補正部を具備する。海面形状生成部は、複数の波を合成して海面における３次元波の形状モデルを生成する。ビーム照射角計算部は、レーダ装置から海面へ電波を照射した際のグレージング角を算出する。後方散乱係数取得部は、グレージング角に基づいて後方散乱係数を取得する。ビーム照射範囲計算部は、海面に前記電波が照射される面積を算出する。有効反射面積計算部は、後方散乱係数及び面積に基づいて有効反射面積を算出する。補正部は、有効反射面積に予め設定される分布データを重畳させる。
【選択図】図２【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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