(57)【要約】【課題】本開示は、レーダ送信電力を高くしなくても、レーダ断面積が小さい目標を高精度に探知することを目的とする。【解決手段】本開示は、レーダ映像のデータを取得するレーダ映像取得部３１と、レーダ映像の動径方向の延伸影を検出する延伸影検出部３２と、延伸影の動径内側の先端位置を目標位置として検出する目標位置検出部３３と、を備えることを特徴とするレーダ目標探知装置３である。【選択図】図１
2018115960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ映像のデータを取得するレーダ映像取得部と、
前記レーダ映像の動径方向の延伸影を検出する延伸影検出部と、
前記延伸影の動径内側の先端位置を目標位置として検出する目標位置検出部と、
を備えることを特徴とするレーダ目標探知装置。
【請求項２】
前記目標位置でのレーダ反射強度と前記延伸影の背景でのレーダ反射強度との差分に基づいて、前記目標のレーダ断面積の大小を判別するレーダ断面積判別部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のレーダ目標探知装置。
【請求項３】
前記目標のレーダ断面積が小さいと判別されたときに、レーダ断面積が小さい前記目標が探知された旨のアラームを出力するアラーム出力部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のレーダ目標探知装置。
【請求項４】
前記目標位置における前記延伸影の角度方向の幅寸法及び前記目標位置の運動態様のうち少なくともいずれかに基づいて、前記目標の種類を判別する目標種類判別部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のレーダ目標探知装置。
【請求項５】
レーダ映像のデータを取得するレーダ映像取得ステップと、
前記レーダ映像の動径方向の延伸影を検出する延伸影検出ステップと、
前記延伸影の動径内側の先端位置を目標位置として検出する目標位置検出ステップと、
を順に備えることを特徴とするレーダ目標探知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーダを用いてレーダ断面積が小さい目標を探知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダを用いてレーダ断面積が小さい目標を探知する技術が、特許文献１等に開示されている。特許文献１では、レーダ送信電力を高くすることにより、レーダ受信電力を高くすることができるため、レーダ断面積が小さい目標を探知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０７５６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、以下の課題がある。つまり、レーダ送信電力を高くしなければ、レーダ断面積が小さい目標を探知することができない。そして、レーダ送信電力を高くしたとしても、レーダ断面積が小さい目標を高精度に探知することができない。
【０００５】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、レーダ送信電力を高くしなくても、レーダ断面積が小さい目標を高精度に探知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
直進性が高いレーダビームが目標に照射されたときに、目標のレーダ断面積の大小に関わらず、レーダ映像において目標の背後に影が発生する。そこで、上記目的を達成するために、レーダ映像の動径方向の延伸影を検出し、延伸影の動径内側の先端位置を目標位置として検出し、目標のレーダ断面積の大小に関わらず、目標を高精度に探知する。
【０００７】
具体的には、本開示は、レーダ映像のデータを取得するレーダ映像取得部と、前記レーダ映像の動径方向の延伸影を検出する延伸影検出部と、前記延伸影の動径内側の先端位置を目標位置として検出する目標位置検出部と、を備えることを特徴とするレーダ目標探知装置である。
【０００８】
また、本開示は、レーダ映像のデータを取得するレーダ映像取得ステップと、前記レーダ映像の動径方向の延伸影を検出する延伸影検出ステップと、前記延伸影の動径内側の先端位置を目標位置として検出する目標位置検出ステップと、を順に備えることを特徴とするレーダ目標探知方法である。
【０００９】
この構成によれば、レーダ断面積が小さい目標でのレーダ反射強度は、その目標の背景でのレーダ反射強度より低いけれども、その目標を高精度に探知することができる。そして、レーダ断面積が大きい目標でのレーダ反射強度が、その目標の背景でのレーダ反射強度と同程度のオーダーであるときでも、その目標を高精度に探知することができる。
【００１０】
また、本開示は、前記目標位置でのレーダ反射強度と前記延伸影の背景でのレーダ反射強度との差分に基づいて、前記目標のレーダ断面積の大小を判別するレーダ断面積判別部、をさらに備えることを特徴とするレーダ目標探知装置である。
【００１１】
この構成によれば、レーダ断面積が小さい／大きい目標を判別することができる。
【００１２】
また、本開示は、前記目標のレーダ断面積が小さいと判別されたときに、レーダ断面積が小さい前記目標が探知された旨のアラームを出力するアラーム出力部、をさらに備えることを特徴とするレーダ目標探知装置である。
【００１３】
この構成によれば、レーダ断面積が小さい目標をユーザに報知することができる。
【００１４】
また、本開示は、前記目標位置における前記延伸影の角度方向の幅寸法及び前記目標位置の運動態様のうち少なくともいずれかに基づいて、前記目標の種類を判別する目標種類判別部、をさらに備えることを特徴とするレーダ目標探知装置である。
【００１５】
この構成によれば、レーダ断面積が小さい／大きい目標のそれぞれについて、目標の種類（船舶、航空機及び静止物等）を判別することができる。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本開示は、レーダ送信電力を高くしなくても、レーダ断面積が小さい目標を高精度に探知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示のレーダ目標探知システムの構成を示す図である。
【図２】本開示のレーダ目標探知処理方法の手順を示す図である。
【図３】本開示の延伸影検出部及び目標位置検出部の処理を示す図である。
【図４】本開示のレーダ断面積判別部の処理を示す図である。
【図５】本開示の目標種類判別部の処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。
【００１９】
本開示のレーダ目標探知システムの構成を図１に示す。本開示のレーダ目標探知処理方法の手順を図２に示す。レーダ目標探知システムＲは、レーダ送信部１、レーダ受信部２、レーダ目標探知装置３及びレーダ映像表示部４から構成される。レーダ目標探知装置３は、レーダ映像取得部３１、延伸影検出部３２、目標位置検出部３３、レーダ断面積判別部３４、アラーム出力部３５及び目標種類判別部３６から構成される。
【００２０】
本開示では、以下の原理を用いる。つまり、直進性が高いレーダビームが目標に照射されたときに、目標のレーダ断面積の大小に関わらず、レーダ映像において目標の背後に影が発生する。ここで、直進性が高いレーダビームとして、目標の大きさより波長が十分に短いビーム、例えば、電波、赤外線及び可視光等が挙げられる。
【００２１】
レーダ送信部１は、直進性が高いレーダビームを空間に向けて照射する。レーダ受信部２は、目標において反射されたレーダビームを受信する。レーダ映像取得部３１は、レーダ映像のデータを取得する（ステップＳ１）。レーダ映像表示部４は、レーダ映像取得部３１が取得したレーダ映像のデータを映像化して表示する。
【００２２】
延伸影検出部３２は、レーダ映像の動径方向の延伸影を検出する（ステップＳ２）。目標位置検出部３３は、延伸影の動径内側の先端位置を目標位置として検出する（ステップＳ３）。レーダ映像表示部４は、目標位置検出部３３が検出した目標位置を表示する。本開示の延伸影検出部３２及び目標位置検出部３３の処理を図３に示す。
【００２３】
レーダ映像Ｉの中心において、レーダ目標探知システムＲの設置位置が表示されている。白色から黒色へのグラデーションを用いて、レーダ映像Ｉの中心から遠方へと徐々に低くなる、背景Ｂでのレーダ反射強度が表示されている。ここで、背景Ｂでのレーダ反射強度として、例えば、海面クラッタによるレーダ反射強度、雨雪クラッタによるレーダ反射強度及び雲での反射によるレーダ反射強度等が挙げられる。
【００２４】
延伸影検出部３２は、背景Ｂでのレーダ反射強度より低いレーダ反射強度を有する、レーダ映像Ｉの動径方向の延伸影Ｓ１、Ｓ２を検出する。目標位置検出部３３は、延伸影Ｓ１、Ｓ２の動径内側の先端位置を、それぞれ、目標Ｔ１、Ｔ２の位置として検出する。目標Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ、レーダ断面積が小さい／大きい目標である（図４を参照）。
【００２５】
よって、レーダ断面積が小さい目標Ｔ１でのレーダ反射強度は、目標Ｔ１の背景Ｂでのレーダ反射強度より低いけれども、目標Ｔ１を高精度に探知することができる。そして、レーダ断面積が大きい目標Ｔ２でのレーダ反射強度が、目標Ｔ２の背景Ｂでのレーダ反射強度と同程度のオーダーであるときでも、目標Ｔ２を高精度に探知することができる。しかも、本開示では、特許文献１と比べて、レーダ送信電力を高くしなくても、レーダ断面積が小さい／大きい目標Ｔ１、Ｔ２を高精度に探知することができる。
【００２６】
レーダ断面積判別部３４は、目標位置でのレーダ反射強度と延伸影の背景でのレーダ反射強度との差分に基づいて、目標のレーダ断面積の大小を判別する（ステップＳ４）。レーダ映像表示部４は、レーダ断面積判別部３４が判別した目標のレーダ断面積の大小を表示する。本開示のレーダ断面積判別部３４の処理を図４に示す。
【００２７】
図４の上段には、レーダ断面積が小さい図３の目標Ｔ１について、背景Ｂ内の位置Ｘから目標Ｔ１の位置を経て延伸影Ｓ１内の位置Ｘ’への線分上でのレーダ反射強度を示す。
【００２８】
レーダ断面積判別部３４は、目標Ｔ１の位置でのレーダ反射強度（＝ＩＢ）と延伸影Ｓ１の背景Ｂでのレーダ反射強度（〜ＩＢ）との差分が小さいことに基づいて、目標Ｔ１のレーダ断面積が小さいことを判別する。あるいは、レーダ断面積判別部３４は、背景Ｂ内の位置Ｘから延伸影Ｓ１内の位置Ｘ’への線分上において、レーダ反射強度が目標Ｔ１の近傍でピークを形成せずに背景レベルのＩＢから影レベルのＩＳへと下降することに基づいて、目標Ｔ１のレーダ断面積が小さいことを判別する。よって、レーダ断面積が小さい目標Ｔ１をレーダ断面積が大きい目標Ｔ２と区別することができる。
【００２９】
図４の下段には、レーダ断面積が大きい図３の目標Ｔ２について、背景Ｂ内の位置Ｙから目標Ｔ２の位置を経て延伸影Ｓ２内の位置Ｙ’への線分上でのレーダ反射強度を示す。
【００３０】
レーダ断面積判別部３４は、目標Ｔ２の位置でのレーダ反射強度（＝ＩＴ）と延伸影Ｓ２の背景Ｂでのレーダ反射強度（〜ＩＢ）との差分が大きいことに基づいて、目標Ｔ２のレーダ断面積が大きいことを判別する。あるいは、レーダ断面積判別部３４は、背景Ｂ内の位置Ｙから延伸影Ｓ２内の位置Ｙ’への線分上において、レーダ反射強度が目標Ｔ２の近傍でピークを形成しつつ背景レベルのＩＢから影レベルのＩＳへと下降することに基づいて、目標Ｔ２のレーダ断面積が大きいことを判別する。よって、レーダ断面積が大きい目標Ｔ２をレーダ断面積が小さい目標Ｔ１と区別することができる。
【００３１】
アラーム出力部３５は、目標のレーダ断面積が小さいと判別されたときに（ステップＳ５において「小」）、レーダ断面積が小さい目標が探知された旨のアラームを出力する（ステップＳ６）。アラーム出力部３５は、目標のレーダ断面積が大きいと判別されたときに（ステップＳ５において「大」）、特にはアラームを出力しない。レーダ映像表示部４は、アラーム出力部３５が出力したレーダ断面積が小さい目標が探知された旨のアラームを表示する。よって、レーダ断面積が小さい目標をユーザに報知することができる。
【００３２】
目標種類判別部３６は、目標位置における延伸影の角度方向の幅寸法及び目標位置の運動態様のうち少なくともいずれかに基づいて、目標の種類を判別する（ステップＳ７）。レーダ映像表示部４は、目標種類判別部３６が判別した目標の種類を表示する。ここで、レーダ断面積判定部３４及びアラーム出力部３５による処理であるステップＳ４〜Ｓ６と、目標種類判別部３６による処理であるステップＳ７と、はいずれを先に行なっても後に行なっても構わない。本開示の目標種類判別部３６の処理を図５に示す。
【００３３】
目標位置の運動態様に基づく目標の種類の判別として、例えば、以下の方法が挙げられる：（１）目標の移動速度に基づく目標の種類の判別、（２）目標の移動加速度に基づく目標の種類の判別、（３）目標の移動方位に基づく目標の種類の判別、（４）目標の挙動に基づく目標の種類の判別、（５）目標の過去から現在までの移動軌跡に基づく目標の種類の判別、（６）目標の過去から現在までの移動軌跡と、データベース等に蓄積された目標の過去の移動軌跡と、の比較結果に基づく目標の種類の判別。
【００３４】
図５の上段には、目標の種類が船舶であるときについて、レーダ映像Ｉの時間変化を示す。まず、先の時刻において、目標Ｔ３の位置における角度方向の幅寸法が〜１０ｍのオーダーである延伸影Ｓ３が検出されている。次に、後の時刻において、目標Ｔ４の位置における角度方向の幅寸法が〜１００ｍのオーダーである延伸影Ｓ４が検出されている。そして、目標Ｔ３、Ｔ４は、追尾の結果として同一の物標であることが確認されている。さらに、この目標は、レーダ目標探知システムＲに向かう方向から、レーダ目標探知システムＲをかすめる方向へと、低速で方向転換したことが確認されている。
【００３５】
目標種類判別部３６は、目標Ｔ３の位置における延伸影Ｓ３の角度方向の幅寸法（〜１０ｍのオーダー）と、目標Ｔ４の位置における延伸影Ｓ４の角度方向の幅寸法（〜１００ｍのオーダー）と、に基づいて、この目標の種類が船舶であることを判別する。あるいは、目標種類判別部３６は、この目標の移動速度／移動加速度がそれぞれ低速／低加速度であることに基づいて、この目標の種類が船舶であることを判別する。あるいは、目標種類判別部３６は、この目標の移動方位が水平面に留まっていることに基づいて、この目標の種類が船舶であることを判別する。あるいは、目標種類判別部３６は、上述の（４）〜（６）に従って、この目標の種類が船舶であることを判別する。むろん、これらの判別の方法を併用してもよい。
【００３６】
図５の中段には、目標の種類が航空機であるときについて、レーダ映像Ｉの時間変化を示す。まず、先の時刻において、目標Ｔ５の位置における角度方向の幅寸法が〜１０ｍのオーダーである延伸影Ｓ５が検出されている。次に、後の時刻において、目標Ｔ６の位置における角度方向の幅寸法が〜１０ｍのオーダーである延伸影Ｓ６が検出されている。そして、目標Ｔ５、Ｔ６は、追尾の結果として同一の物標であることが確認されている。さらに、この目標は、レーダ目標探知システムＲに向かう方向から、レーダ目標探知システムＲをかすめる方向へと、高速で方向転換したことが確認されている。
【００３７】
目標種類判別部３６は、目標Ｔ５の位置における延伸影Ｓ５の角度方向の幅寸法（〜１０ｍのオーダー）と、目標Ｔ６の位置における延伸影Ｓ６の角度方向の幅寸法（〜１０ｍのオーダー）と、に基づいて、この目標の種類が航空機であることを判別する。あるいは、目標種類判別部３６は、この目標の移動速度／移動加速度がそれぞれ高速／高加速度であることに基づいて、この目標の種類が航空機であることを判別する。あるいは、目標種類判別部３６は、この目標の移動方位が水平面から高高度へと向いていることに基づいて、この目標の種類が航空機であることを判別する。あるいは、目標種類判別部３６は、上述の（４）〜（６）に従って、この目標の種類が航空機であることを判別する。むろん、これらの判別の方法を併用してもよい。
【００３８】
図５の下段には、目標の種類が静止物であるときについて、レーダ映像Ｉの時間変化を示す。まず、先の時刻において、目標Ｔ７の位置における角度方向の幅寸法が〜１０ｍのオーダーである延伸影Ｓ７が検出されている。次に、後の時刻において、目標Ｔ８の位置における角度方向の幅寸法が〜１０ｍのオーダーである延伸影Ｓ８が検出されている。そして、目標Ｔ７、Ｔ８は、追尾の結果として同一の物標であることが確認されている。さらに、この目標は、先の時刻から後の時刻まで静止していたことが確認されている。
【００３９】
目標種類判別部３６は、この目標の移動速度／移動加速度が０であることに基づいて、この目標の種類が静止物であることを判別する。あるいは、目標種類判別部３６は、この目標の移動方位がいずれの方位にも向いていないことに基づいて、この目標の種類が静止物であることを判別する。あるいは、目標種類判別部３６は、上述の（４）〜（６）に従って、この目標の種類が静止物であることを判別する。むろん、これらの判別の方法を併用してもよい。ただし、目標種類判別部３６は、目標Ｔ７の位置における延伸影Ｓ７の角度方向の幅寸法（〜１０ｍのオーダー）と、目標Ｔ８の位置における延伸影Ｓ８の角度方向の幅寸法（〜１０ｍのオーダー）と、のみに基づいて、この目標の種類がどのような静止物であるか（船舶、ホバリングする飛行物及び障害物等）を判別することは困難である。しかし、目標種類判別部３６は、この目標の位置がどのような位置であるか（海上、空中及び陸上等）に基づいて、この目標の種類がどのような静止物であるか（船舶、ホバリングする飛行物及び障害物等）を判別することは可能である。
【００４０】
図５の上段から下段までで説明したように、レーダ断面積が小さい／大きい目標のそれぞれについて、目標の種類（船舶、航空機及び静止物等）を判別することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本開示のレーダ目標探知装置及びレーダ目標探知方法は、レーダ送信電力を高くしなくても、レーダ断面積が小さい目標を高精度に探知することができる。
【符号の説明】
【００４２】
Ｒ：レーダ目標探知システム
１：レーダ送信部
２：レーダ受信部
３：レーダ目標探知装置
４：レーダ映像表示部
３１：レーダ映像取得部
３２：延伸影検出部
３３：目標位置検出部
３４：レーダ断面積判別部
３５：アラーム出力部
３６：目標種類判別部
Ｉ：レーダ映像
Ｂ：背景
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８：延伸影
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８：目標
【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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