(57)【要約】【課題】対象物のＲＣＳに基づき船種とともに船の規模を推定し、さらに反射波プロファイルから船の姿勢を推定する船種識別装置を提供する。【解決手段】船種識別システムは、水上の対象物に対して照射したレーダの反射波を受信し、受信した反射波に基づいて対象物のＲＣＳを算出し、算出した対象物のＲＣＳと船種別のＲＣＳを記録したＲＣＳデータベースとに基づいて、対象物の船の種類を推定する。また、船種識別装置は、算出したＲＣＳの時系列の波形データから対象物の揺動周期Ｔを求め、該揺動周期に基づいて船の規模を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上の対象物に対して照射したレーダの反射波を受信する反射波受信部と、
前記反射波受信部が受信した反射波に基づいて前記対象物のＲＣＳを算出するＲＣＳ算出部と、
前記ＲＣＳ算出部が算出した対象物のＲＣＳと予め定められた船種別のＲＣＳとに基づいて、前記対象物に対応する船の船種を推定する船種推定部と、
前記ＲＣＳ算出部が算出したＲＣＳの時系列の波形データから前記船の揺動周期を求め、該揺動周期に基づいて前記船の規模を推定する船規模推定部と、
を備える船種識別システム。
【請求項２】
前記船規模推定部は、さらに波の状態を示すＲＣＳの時系列の波形データに基づいて前記対象物の揺動周期を算出し、その揺動周期に基づいて前記対象物の規模を推定する、
請求項１に記載の船種識別システム。
【請求項３】
前記船規模推定部は、前記対象物の揺動周期が所定の閾値よりも大きい場合に、前記対象物の規模が大きいと推定し、所定の閾値以下の場合に、前記対象物の規模が小さいと推定する、
請求項１又は請求項２の何れか１項に記載の船種識別システム。
【請求項４】
前記船種別のＲＣＳが記録されたＲＣＳデータベースをさらに備え、
前記ＲＣＳデータベースには、船種に対応した形状に基づく参考ＲＣＳデータが多数記録されている、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の船種識別システム。
【請求項５】
前記反射波受信部が受信した反射波に基づいて、前記反射波の遅延プロファイルを算出する反射波遅延特性算出部と、
前記反射波遅延特性算出部が算出した遅延プロファイルと、反射波の遅延プロファイルと船の姿勢とを対応付けた遅延プロファイルデータベースと、に基づいて前記船の姿勢を推定する姿勢推定部と、
をさらに備える請求項１から請求項４の何れか１項に記載の船種識別システム。
【請求項６】
前記姿勢推定部は、１回のレーダの照射に対する前記反射波の遅延分布の幅が所定の閾値以下の場合に、前記船がレーダ照射方向と交差する横向きであると推定し、前記遅延分布の幅が所定の閾値より大きい場合に、前記船がレーダ照射方向に沿う縦向きであると推定する、
請求項５に記載の船種識別システム。
【請求項７】
前記姿勢推定部は、前記船の姿勢が前記レーダの照射方向に沿う縦向きである場合に、さらに前記船の進行方向を推定する、
請求項６に記載の船種識別システム。
【請求項８】
前記姿勢推定部は、前記レーダの照射方向に沿う縦向きの姿勢の船について、予め定められた船に設けられた構造物の位置と前記反射波の遅延プロファイルにおける電波強度が強くなる位置とに基づいて、前記船の進行方向が前向きか後ろ向きかを推定する、
請求項７に記載の船種識別システム。
【請求項９】
水上の対象物に対してレーダを照射するレーダ照射部と、
請求項１から請求項８の何れか1項に記載の船種識別システムと、
を備える水上監視システム。
【請求項１０】
水上の対象物に対して照射したレーダの反射波を受信する反射波受信工程と、
前記反射波受信工程にて受信した反射波に基づいて前記対象物のＲＣＳを算出するＲＣＳ算出工程と、
前記ＲＣＳ算出工程にて算出した対象物のＲＣＳと予め定められた船種別のＲＣＳとに基づいて、前記対象物に対応する船の船種を推定する船種推定工程と、
前記ＲＣＳ算出工程にて算出したＲＣＳの時系列の波形データから前記船の揺動周期を求め、該揺動周期に基づいて前記船の規模を推定する船規模推定工程と、
を有する船種識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船種識別システム、水上監視システム及び船種識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海上の船を認識したり、特定な船等の進入を監視したりする目的で、船や埠頭から海上へ向けてレーダを照射し、対象物からのエコーのレベルによって、対象物の大きさや形状を推定する方法が知られている。
【０００３】
関連する技術として特許文献１には、対象物にレーダを照射したときの受信エコー長及びＲＣＳの最大値に基づいて、対象物のサイズを判定するレーダ装置についての構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５９６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のＲＣＳを利用した対象物の認識方法では、ＲＣＳの最大値を、データベースに記録された様々な形状をした対象物のＲＣＳと比較して、対象物の大まかな形状などを推定するだけのものであり、十分な検知精度を得ることができなかった。
【０００６】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる船種識別システム、水上監視システム及び船種識別方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、船種識別システムは、水上の対象物に対して照射したレーダの反射波を受信する反射波受信部と、前記反射波受信部が受信した反射波に基づいて前記対象物のＲＣＳを算出するＲＣＳ算出部と、前記ＲＣＳ算出部が算出した対象物のＲＣＳと予め定められた船種別のＲＣＳとに基づいて、前記対象物に対応する船の船種を推定する船種推定部と、前記ＲＣＳ算出部が算出したＲＣＳの時系列の波形データから前記船の揺動周期を求め、該揺動周期に基づいて前記船の規模を推定する船規模推定部と、を備える。
【０００８】
このような構成を備えることにより、船種推定部にて、ＲＣＳ算出部が算出した対象物のＲＣＳと船種別のＲＣＳを記録したＲＣＳデータベースとに基づき、対象物の船の種類を推定することができる。これとともに船規模推定部にて、対象物の船について、ＲＣＳ算出部が算出したＲＣＳの時系列の波形データに基づく揺動周期を求め、該揺動周期から船の規模を推定することができる。
【０００９】
また、本発明の第２の態様によれば、前記船規模推定部は、さらに波の状態を示すＲＣＳの時系列の波形データに基づいて前記対象物の揺動周期を算出し、その揺動周期に基づいて前記船の規模を推定する。
【００１０】
また、本発明の第３の態様によれば、前記船規模推定部は、前記対象物の揺動周期が所定の閾値よりも大きい場合に、前記船の規模が大きいと推定し、所定の閾値以下の場合に、前記船の規模が小さいと推定する。
【００１１】
また、本発明の第４の態様によれば、前記船種識別システムは、前記船種別のＲＣＳが記録されたＲＣＳデータベースをさらに備え、前記ＲＣＳデータベースには、船種に対応した形状に基づく参考ＲＣＳデータが多数記録されている。
【００１２】
このような構成とすることにより、前記船規模推定部にて、水上の波の状態を示す波形に基づく波の揺動周期を考慮することにより、さらに正確に船の規模を推定することができる。また、この船規模推定部にて、対象物の揺動周期が所定の閾値よりも長い場合に、船の規模が大きいと推定し、所定の閾値以下の場合に、船の規模が小さいと推定することができる。さらには船種推定部のＲＣＳデータベースには、船の種類に対応した形状に基づく参考ＲＣＳデータが多数記録されており、これらデータを参照することで、対象物の形状やその形状に基づく船の種類を推定することができる。
【００１３】
また、本発明の第５の態様によれば、前記船種識別システムは、前記反射波受信部が受信した反射波に基づいて、前記反射波の遅延プロファイルを算出する反射波遅延特性算出部と、前記反射波遅延特性算出部が算出した遅延プロファイルと、反射波の遅延プロファイルと船の姿勢とを対応付けた遅延プロファイルデータベースと、に基づいて前記船の姿勢を推定する姿勢推定部と、をさらに備える。
【００１４】
また、本発明の第６の態様によれば、前記姿勢推定部は、１回のレーダの照射に対する前記反射波の遅延分布の幅が所定の閾値以下の場合に、前記船がレーダ照射方向と交差する横向きであると推定し、前記遅延分布の幅が所定の閾値より大きい場合に、前記船がレーダ照射方向に沿う縦向きであると推定する。
【００１５】
また、本発明の第７の態様によれば、前記姿勢推定部は、前記船の姿勢が前記レーダの照射方向に沿う縦向きである場合に、さらに前記船の進行方向を推定する。
【００１６】
また、本発明の第８の態様によれば、前記姿勢推定部は、前記レーダの照射方向に沿う縦向きの姿勢の船について、予め定められた船に設けられた構造物の位置と前記反射波の遅延プロファイルにおける電波強度が強くなる位置との関係に基づいて、前記船の進行方向が前向きか後ろ向きかを推定する。
【００１７】
このような構成とすることにより、姿勢推定部にて、予め記録しておいた遅延プロファイルデータベースと、反射波（エコー）に基づく遅延プロファイルと、に基づいて船の姿勢を推定することができる。また、この姿勢推定部では、１回のレーダの照射に対する反射波の遅延分布の幅（ばらつき）に基づき、船がレーダ照射方向に対して横向きか縦向きかを推定することができる。さらにこの姿勢推定部では、船の姿勢がレーダの照射方向に沿う縦向きである場合に、船の進行方向が前向きか後ろ向きかを推定することができる。
【００１８】
また、本発明の第９の態様は、水上の対象物に対してレーダを照射するレーダ照射部と、上記の何れか1つに記載の船種識別システムと、を備える水上監視システムである。
【００１９】
また、本発明の第１０の態様は、水上の対象物に対して照射したレーダの反射波を受信する反射波受信工程と、前記反射波受信工程にて受信した反射波に基づいて前記対象物のＲＣＳを算出するＲＣＳ算出工程と、前記ＲＣＳ算出工程にて算出した対象物のＲＣＳと予め定められた船種別のＲＣＳとに基づいて、前記対象物に対応する船の船種を推定する船種推定工程と、前記ＲＣＳ算出工程にて算出したＲＣＳの時系列の波形データから前記船の揺動周期を求め、該揺動周期に基づいて前記船の規模を推定する船規模推定工程と、を有する船種識別方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、対象物の船がどのような船であるかを高精度かつ確実に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る船種識別装置と対象物との位置関係を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る船種識別装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＲＣＳの時系列の波形データで示される揺動周期を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る反射エコー時間と電波強度との関係を表す遅延プロファイルの一例を示す図である。
【図５】図４に対応した船の方向を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る反射エコー時間と電波強度との関係を表す遅延プロファイルの一例を示す図である。
【図７】図６に対応した船の方向を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る船種識別装置の制御内容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】
【００２２】
＜実施形態＞
本発明の実施形態について図１〜図８を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る船種識別装置と対象物との位置関係を示す図である。
図１（ａ）、図１（ｂ）は本発明に係る船種識別装置１００を備える水上監視システムを示す図であって、図１（ａ）において、観測船Ｆには、船種識別装置１００とレーダ照射部５などが設置されている。観測船Ｆ上の船種識別装置１００は、レーダの反射波を受信するアンテナと、受信した反射波に基づいて対象物Ｍがどのような船であるかを推定する機能を備えている。船種識別装置１００は、レーダ照射部５から水上の対象物Ｍに対して照射したレーダＲの反射波Ｒ´を受信し、水上を航行する対象物Ｍとなる船を観測、推定する。
【００２３】
また、図１（ｂ）において、船種識別装置１００は、海岸沿いの陸上に建設された観測塔Ｇに設置されている。観測塔Ｇにはレーダ照射部５が設置されている。観測塔Ｇの船種識別装置１００は、レーダ照射部５から水上の対象物Ｍに対して照射したレーダＲの反射波Ｒ´を受信して、対象物Ｍの観測、識別を行う。なお、観測塔Ｇは陸上に建設されてなくてもよく、例えば、海底に固定された海洋観測塔であってもよい。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態に係る船種識別装置の一例を示す機能ブロック図である。
図２に示すように船種識別装置１００は、反射波受信部１と、ＲＣＳ算出部２と、船種推定部３と、船規模推定部４と、レーダ照射部５と、反射波遅延特性算出部１１と、姿勢推定部１２と、記憶部１３と、を備える。
反射波受信部１は、レーダ照射部５が照射したレーダについて、対象物Ｍが反射した反射波を受信するアンテナである。
ＲＣＳ算出部２は、反射波受信部１にて受信した反射波Ｒ´の電波強度の最大値に基づいて対象物ＭのＲＣＳ（Radar Cross-Section：レーダ反射面積）を算出する。
【００２５】
船種推定部３は、ＲＣＳ算出部２が算出した対象物ＭのＲＣＳと、予め船の種類別のＲＣＳを記録したＲＣＳデータベースとに基づいて、対象物Ｍの船の種類を推定する。
船規模推定部４は、ＲＣＳ算出部２が算出したＲＣＳの時系列の波形データから対象物Ｍの揺動周期を算出し、算出した揺動周期に基づいて船の規模を推定する。
レーダ照射部５は、対象物Ｍが存在する水上に向けて電波を照射する観測用レーダ装置である。なお、図２では、船種識別装置１００内に対象物Ｍに向けてレーダＲを照射するレーダ照射部５を設置したが、このレーダ照射部５は、船種識別装置１００に含有されない外付けの構成としても良い。
反射波遅延特性算出部１１は、反射波受信部１が受信した反射波に基づいて、反射波の遅延プロファイルを算出する。
姿勢推定部１２は、予め記録しておいた遅延プロファイルデータベースと、反射波遅延特性算出部１１が算出した遅延プロファイルとに基づいて対象物Ｍの姿勢を推定する。
記憶部１３は、種々の情報を記憶する。
【００２６】
なお、図２では、船種識別装置１００の装置本体１０とレーダ照射部５とを共に観測船Ｆ上に設置したが、これに限定されず、いずれか一方を観測船Ｆ上に配置し、他方を海岸に設置しても良い。なお、水上監視システムは、船種識別装置１００とレーダ照射部５（船種識別装置１００に含まれない場合）とを含んで構成される。水上監視システムは、例えば、図１に示す観測船Ｆ、観測塔Ｇなどに設けられる。
【００２７】
（船種の推定）
上記のとおり、船種推定部３は、対象物Ｍからの反射波のＲＣＳに基づいて、対象物Ｍの船の種類を推定する。例えば、記憶部１３にＲＣＳデータベースが記録されており、このＲＣＳデータベースには、例えば、旅客船、タンカー、艦船といった船種ごとに、電磁界シミュレーション等で算出される、それらの船が静止している状態でのＲＣＳの計算値である目安となるＲＣＳデータ（参考ＲＣＳデータ）が多数記録されている。ここで、参考ＲＣＳデータとは、船種とそのＲＣＳとを対応付けたデータである。ＲＣＳは、船ごとに、船体及びその船上に設置された構造物の形状、構造物の多少、構造物の設置位置、船体や構造物の材質等により異なり、船の種類を特徴づける識別情報として用いることができる。船種推定部３は、ＲＣＳ算出部２が算出した対象物ＭのＲＣＳを用いて、このＲＣＳデータベースを参照し、対象物ＭのＲＣＳに近いＲＣＳが含まれる参考ＲＣＳデータを読み出して船種（船の種類）を特定する。しかし、参考ＲＣＳデータは、船が静止した状態で計測されたＲＣＳである場合が多く、実際に航行中の船について、ＲＣＳに基づいてその船種を特定することには、推定精度の面で限界がある。そこで、本実施形態では、さらに他の方法を用いて対象物Ｍの特徴を多面的に分析し、分析した複数の特徴を総合的に判断して対象物Ｍがどのような船であるかを高精度に推定する。なお、ＲＣＳデータベースは、船種識別装置１００の外部の記憶装置（図示せず）に記録されていてもよい。この場合、船種推定部３は、この記憶装置に記録されたＲＣＳデータベースを参照して船種の推定を行う。
【００２８】
（船の規模の推定）
図３は、本発明の実施形態に係るＲＣＳの時系列の波形データで示される揺動周期を示す図である。
図３（ａ）に対象物Ｍ（船）が揺動する様子を示している。ＲＣＳ算出部２は、反射波受信部１にて受信した反射波Ｒ´の電波強度の最大値に基づいて公知の技術によってＲＣＳを算出する。対象物Ｍが水上で揺れると、それに伴い、反射面積も変化し、その影響は反射波から算出されるＲＣＳの計算値に反映される。従って、ＲＣＳ算出部２が算出したＲＣＳを時系列にプロットするとその曲線は、対象物Ｍの搖動周期に従って、対象物Ｍの搖動周期が長ければゆっくりとした振動を示し、対象物Ｍの搖動周期が短ければ細かく振動する。図３（ｂ）及び図３（ｃ）に具体的なＲＣＳの時系列の波形データを示す。図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すグラフの縦軸はＲＣＳの値、横軸は各ＲＣＳに対応する反射波を受信した時間を示している。図３（ｂ）は、対象物Ｍの搖動周期が短い場合のＲＣＳの時系列の波形データである。短い搖動周期は、対象物Ｍが比較的小さい船の場合の搖動周期に対応している。図３（ｃ）は、対象物Ｍの搖動周期が長い場合のＲＣＳの時系列の波形データである。長い搖動周期は、対象物Ｍが比較的大きな船の場合の搖動周期に対応している。
なお、これらのグラフは、１回のレーダＲの照射に対して反射波Ｒ´の電波強度の最大値から算出されるＲＣＳを、時間の経過に伴って断続的に行われるレーダＲの照射ごとに次々とプロットして得られたものである。
【００２９】
図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照して分かるように、船規模推定部４は、対象物ＭにおけるＲＣＳの時系列の波形データで示される揺動周期（Ｔ）に応じて当該船の規模を推定する。具体的には、船規模推定部４は、図３（ｂ）に示されるように揺動周期（Ｔ）が所定の閾値（Ｔ０）以下の場合に、船の規模が小さいと推定する。また、図３（ｃ）に示されるように対象物Ｍの揺動周期（Ｔ）が所定の閾値（Ｔ０）よりも長い場合、船規模推定部４は、船の規模が大きいと推定する。
【００３０】
また、対象物Ｍの搖動周期は、水上の波の状態を示す波形に基づく揺動周期の影響を受けている。つまり、ＲＣＳの時系列の波形データには水面の波の振動分が含まれている。そこで、船規模推定部４は、ＲＣＳの時系列の波形データに対して、さらに水上の波の状態を示す波形データを考慮して船の規模を推定してもよい。例えば、船規模推定部４は、ＲＣＳの時系列の波形データから、水上の波の状態を示す時系列の波形データを引いて対象物Ｍの搖動周期を示す波形データを算出してもよい。なお、水上の波の状態を示す時系列の波形データは、図３（ｂ）などと同様に例えば、対象物Ｍが存在しない海上に対してレーダＲを複数回照射し、それぞれの反射波Ｒ´の電波強度の最大値から算出されるＲＣＳをプロットして作成することができる。
【００３１】
これまでに反射波に基づいて算出したＲＣＳを利用して船の種類や規模を推定する方法について説明した。以下、ＲＣＳではなく、１回のレーダＲの照射に対する反射波が示す波形データに基づいて、船の特徴を推定する方法について説明する。
（船の姿勢の推定）
図４は、本発明の実施形態に係る反射エコー時間と電波強度との関係を表す遅延プロファイルの一例を示す図である。
図５は、図４に対応した船の方向を示す図である。
図４（ａ）は、船がレーダＲの照射方向と交差する横向きである場合の遅延プロファイル、図４（ｂ）は船がレーダＲの照射方向に沿う縦向きである場合の遅延プロファイルをそれぞれ示している。また、図５（ａ）は図４（ａ）に対応し、図５（ｂ）は図４（ｂ）に対応する。図４（ａ），図４（ｂ）の縦軸は受信した反射波の電波強度、横軸は反射波の受信時間を示す。
【００３２】
反射波遅延特性算出部１１にて算出される遅延プロファイルＰは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように反射エコー時間と、電波強度との関係を示すものである。反射波遅延特性算出部１１は、レーダ照射部５がレーダを照射した時間をレーダ照射部５から取得する。また、反射波遅延特性算出部１１は、照射されたレーダに対応する反射波を反射波受信部１が受信した時間、受信した反射波の電波強度の情報を反射波受信部１から取得する。そして、レーダ照射部５は、これらの情報を用いて図４に例示する遅延プロファイルＰを算出する。また、姿勢推定部１２は、算出した遅延プロファイルＰを、予め記憶部１３に記録しておいた遅延プロファイルデータベースと比較し、その比較結果に基づき船の姿勢を推定する。なお、遅延プロファイルデータベースには、船の姿勢と反射波の遅延特性（反射波の受信時間のばらつきの程度）が対応付けて記録されている。なお、遅延プロファイルデータベースは、外部の記憶装置に記録されていてもよい。この場合、姿勢推定部１２は、この記憶装置に記録された遅延プロファイルデータベースを参照して姿勢の推定を行う。
【００３３】
具体的には、姿勢推定部１２は、図４（ａ）の遅延プロファイルＰに示されるように１回のレーダＲの照射に対する反射波Ｒ´の反射エコー時間の幅（ｔ）が所定の値（ｔ０）以下である場合に、図４（ａ）のように、船がレーダＲの照射方向（イ）と交差する横向きであると推定する。
ここで、反射エコー時間の幅（ｔ）が短い場合とは、図４（ａ）に示す幅Ｌ０（レーダＲの照射方向（イ）に対する奥行きの距離）が短いことに関係している。対象物Ｍには、様々な構造物が設けられている。レーダＲは、この様々な構造物に反射して、それぞれの反射波が反射波受信部１によって受信される。このとき、レーダ照射部５から遠い位置にある構造物からの反射波はより遅れて反射波受信部１へ到達する。幅Ｌ０が短い場合、つまり、対象物Ｍが横向きの場合、レーダＲの照射方向（イ）に対して構造物が設けられている空間の幅Ｌ０が狭い為、反射波受信部１によって受信される反射波の受信時間のばらつき度合い（遅延分布）も小さなものとなる。
この船の進行方向と交差する短手方向を見ているときは奥行き方向の幅Ｌ０が短いため，遅延分布も小さくなるという現象を利用して、姿勢推定部１２は、遅延プロファイルＰに示される遅延分布が、予め例えば船の規模や種類ごとに定められた遅延分布に関する閾値（ｔ）よりも小さい場合、船の向きは、レーダＲの照射方向（イ）に対して横向きであると推定する。
【００３４】
一方、図４（ｂ）の遅延プロファイルＰに示されるように反射エコー時間の幅（ｔ）が所定の値（ｔ０）より大きい場合、図５（ｂ）のように船がレーダＲの照射方向（イ）に沿う縦向きであると推定する。推定の原理については上記のとおりである。つまり、船の進行方向に沿う長手方向を見ているときは対象物Ｍの奥行き方向の幅Ｌ１が長いため、対象物Ｍに設けられた長手方向の様々な位置に存在する複数の構造物からの反射が示す遅延分布が大きく（図４（ｂ）、図５（ｂ）参照）なるという現象を利用して、当該船の姿勢を推定する。
このように、姿勢推定部１２は、遅延プロファイルＰに示される反射波の遅延分布に基づいて、船の姿勢（縦向きか、横向きか）を推定する。
なお、遅延プロファイルデータベースには、船全般について船の姿勢と遅延分布の幅の関係（例えば、遅延分布が閾値ｔ０より大きければ船の姿勢は縦向き、閾値ｔ０以下であれば船の姿勢は横向きであること）が記録されていてもよいし、船種、船の規模ごとに遅延分布の閾値ｔ０が記録されていてもよい。
また、姿勢推定部１２が推定する姿勢は、レーダＲの照射方向（イ）に沿う縦方向か、交差する横方向かに限定されない。例えば、斜め３０度、４５度、６０度など、斜め方向を向いている場合の傾き角度と遅延分布の対応関係が遅延プロファイルデータベースに記録されていて、姿勢推定部１２は、この対応関係に基づいて、例えば、船が斜め４５度を向いているなどと推定してもよい。
【００３５】
（船の進行方向の推定）
図６は、本発明の実施形態に係る反射エコー時間と電波強度との関係を表す遅延プロファイルの一例を示す図である。
図７は、図６に対応した船の方向を示す図である。
図６（ａ）は船が前向き（船種識別装置１００に近づく方向）に進行する場合の遅延プロファイルを、図６（ｂ）は船が後ろ向き（船種識別装置１００から遠ざかる方向）に進行する場合の遅延プロファイルをそれぞれ示している。図７（ａ）は図６（ａ）に対応し、図７（ｂ）は図６（ｂ）に対応している。
図４、図５を用いて、姿勢推定部１２による船の姿勢の推定処理について説明した。さらに、姿勢推定部１２は、対象物Ｍである船の姿勢がレーダＲの照射方向（イ）に沿う縦向きである場合に、反射エコー時間と電波強度との関係を示す遅延プロファイルＰに基づき、船の進行方向が前向きか後ろ向きかを推定する。例えば、対象物Ｍである船の船尾側の領域Ｎ（図７）に構造物が多く設けられているとする。すると、姿勢推定部１２は、図６（ａ）に示されるように遅延プロファイルＰの反射エコー受信時間（ｔ）内で、時間経過に伴う後半部分（ｔ１）の電波強度が強くなっている場合に、船の進行方向が前向きと推定する（図７（ａ）参照）。これは、船尾側の領域Ｎに構造物が集まっている場合、反射面積の大きい部分（船尾側の領域Ｎ）が、船種識別装置１００から遠い位置にあるため、反射波の受信が遅れるという性質を利用している。
【００３６】
また、姿勢推定部１２は、図６（ｂ）に示されるように反射エコー受信時間（ｔ）内で、時間経過に伴う前半部分（ｔ２）の電波強度が強くなっている場合に、船の進行方向が後ろ向きと推定する（図７（ｂ）参照）。
つまり、姿勢推定部１２では、対象物Ｍである船の姿勢がレーダＲの照射方向（イ）に沿う縦向きである場合に、船の反射面積の大きい部分が存在する位置と進行方向とに応じて、反射波の反射時間に差があるという現象を利用して、船の進行方向を推定している。なお、船の反射面積の大きい部分がどの辺りに存在するのかについては、予め定められており（例えば、船尾側など）、遅延プロファイルデータベースに記録されている。例えば、遅延プロファイルデータベースには、船全般について反射面積の大きい部分の位置に基づく、船の進行方向と反射プロファイルＰにおける電波強度の強い部分の位置とが対応付けて記録（例えば、反射エコー時間ｔに対し、時間ｔ１以降の電波強度が時間ｔ１より前の電波強度に比べ強い場合、進行方向は前など）されていてもよいし、船種、船の規模ごとにそれらが記録されていてもよい。
【００３７】
図８は、本発明の実施形態に係る船種識別装置の制御内容を示すフローチャートである。
次に、図８を参照して、本発明の船種識別方法が適用された船種識別装置１００の処理の流れについて説明する。
【００３８】
まず、レーダ照射部５から対象物Ｍである海上の船に向けてレーダＲ（平面波）を照射する（ステップＳ１）。レーダ照射部５は、例えば、所定の時間間隔でレーダＲの照射を断続的に実行する。所定の時間間隔とは、例えば、照射したレーダＲに対する反射波を反射波受信部１が受信し終えるのに十分な時間である。
【００３９】
次に反射波受信部１は、レーダ照射部５から水上の対象物Ｍに対して照射したレーダＲの反射波Ｒ´を一定時間にわたって受信し、その反射波の電波強度を計測する。ＲＣＳ算出部２は、一定時間の電波強度を反射波受信部１から取得する（ステップＳ２）。
【００４０】
次にＲＣＳ算出部２は、反射波受信部１にて受信した反射波Ｒ´の最大値を抽出する（ステップＳ３）。次にＲＣＳ算出部２は、ステップＳ３で抽出した反射波Ｒ´の最大値に基づき対象物ＭのＲＣＳを算出する（ステップＳ４）。ＲＣＳの算出には公知の方法を用いればよい。
【００４１】
次に船規模推定部４は、ステップＳ４で算出した対象物ＭのＲＣＳを時系列に記録して、ＲＣＳの時間毎の変動を示す波形データのグラフを作成する（図３（ｂ）、図３（ｃ）参照）。船規模推定部４は、ステップＳ４にてＲＣＳ算出部２がＲＣＳを算出する度に、その値をＲＣＳ算出部２から取得し、当該グラフを更新する（ステップＳ５）。つまり、船規模推定部４は、断続的に照射された複数回のレーダＲに対応するＲＣＳを、次々とプロットする。
【００４２】
ステップＳ５の処理と並行して、船種推定部３は、ＲＣＳ算出部２からＲＣＳを取得して、その値をＲＣＳデータベースとして記録されている参考ＲＣＳデータと照合する。そして、ＲＣＳ算出部２が算出したＲＣＳと同じ参考ＲＣＳデータが見つかると、船種推定部３は、その参考ＲＣＳデータに対応付けられた船種の情報を、ＲＣＳデータベースから読み出して、対象物Ｍは読み出した船種の船であると推定する（ステップＳ６）。例えば、船種推定部３は、対象物Ｍを、旅客船又はタンカー又は艦船などと推定する。
【００４３】
次に船種推定部３は、ステップＳ６での船種の推定が完了したか否かを判定する（ステップＳ７）。完了していない場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、ステップＳ１からの処理を繰り返し、新たに照射されたレーダＲに対する反射波のＲＣＳに基づいて、船種の推定を行う（ステップＳ６）。船種の推定が完了している場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、例えば、船種推定部３は、推定した船種の情報を装置本体１０に接続されたディスプレイに推定した船の規模の情報を出力し、表示させる。ステップＳ８の処理へ進む。
【００４４】
一方、船規模推定部４は、ステップＳ１〜ステップＳ５が予め設定した回数繰り返されたか否かを判定する（ステップＳ８）。予め設定した回数とは、対象物Ｍの搖動周期を算出するのに十分な回数である。設定回数だけ繰り返していない場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、ステップＳ１からの処理を繰り返す。設定回数だけ繰り返し終えた場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、ステップＳ５で示されるＲＣＳの時系列の波形データのグラフが完成したと判定して次のステップＳ９の処理に進む。次のステップＳ９では、船規模推定部４は、ステップＳ５で作成したＲＣＳの時系列の波形データから対象物Ｍの揺動周期を求め、該揺動周期に基づいて船の規模を推定する（ステップＳ９）。このとき、船規模推定部４は、対象物Ｍが存在する海域の波を考慮して、対象物Ｍの揺動周期を算出してもよい。例えば、船規模推定部４はＲＣＳの時系列の波形データから波の状態を示す波形データを引いて、対象物Ｍの波形データを算出し、算出した波形データから対象物Ｍの搖動周期を算出する。
【００４５】
具体的には、船規模推定部４は、ＲＣＳデータベースを参照して、閾値（Ｔ０）を読み出して、図３（ｂ）に示されるように対象物Ｍの揺動周期（Ｔ）が所定の閾値（Ｔ０）以下の場合に、船の規模が小さいと推定し、また、図２（ｃ）に示されるように対象物Ｍの揺動周期（Ｔ）が所定の閾値（Ｔ０）よりも大きい場合に、船の規模が大きいと推定する。船規模推定部４は、例えば、装置本体１０に接続されたディスプレイに推定した船の規模の情報を出力し、表示させる。なお、船の規模の判定は大小だけに限定されない。例えば、ＲＣＳデータベースに揺動周期と船の規模との関係を大中小の３段階（閾値が２つ）、５段階（閾値が４つ）等で記録しておき、船規模推定部４は、これらの閾値に基づいて、船の規模を判定するようにしてもよい。
【００４６】
船種推定部３による船種推定、船規模推定部４による船の規模推定と並行して、反射波遅延特性算出部１１が、ステップＳ２で得たレーダＲの反射波Ｒ´に基づき、反射エコー時間と電波強度との関係を示す遅延プロファイルＰ（図４（ａ），図４（ｂ）参照）を作成する（ステップＳ１０）。次に反射波遅延特性算出部１１は、作成した遅延プロファイルＰから反射エコー時間（反射波の遅延分布のばらつき）と反射遅延特性とを抽出する（ステップＳ１１）。なお、反射遅延特性とは、図６を用いて説明したように電波強度が強くなる部分が、遅延プロファイルＰの前半に存在するか後半に存在するかである。反射波遅延特性算出部１１は、抽出した反射エコー時間や反射遅延特性の情報を姿勢推定部１２へ出力する。
【００４７】
次に姿勢推定部１２が、反射エコー時間や反射遅延特性の情報を、予め記録しておいた遅延プロファイルデータベースに記録された情報と比較し、その比較結果に基づき船の姿勢を推定する（ステップＳ１２）。具体的には、姿勢推定部１２が、図４（ａ）に示されるように１回のレーダＲの照射に対する反射波Ｒ´の受信時間の遅延分布の幅（ｔ）が所定の値（ｔ０）以下の場合に、図５（ａ）のように船がレーダＲの照射方向（イ）と交差する横向きであると推定する。また、姿勢推定部１２は、図４（ｂ）に示されるように遅延分布の幅（ｔ）が所定の値（ｔ０）より大きい場合に、図５（ｂ）のように船がレーダＲの照射方向（イ）に沿う縦向きであると推定する。なお、遅延プロファイルデータベースには、反射波Ｒ´の遅延分布の幅（ｔ）と船の姿勢との関係が、例えば、船種や船の規模ごとに対応付けて記録されていてもよい。姿勢推定部１２は、船種推定部３によって推定された船種の情報や、船規模推定部４によって推定された船の規模の情報を取得して、遅延プロファイルデータベースを参照し、船種や規模に合った所定の値（ｔ０）を取得し、上記の姿勢推定を行う。
【００４８】
続いて、姿勢推定部１２は、ステップＳ１２での推定結果に基づき対象物Ｍである船が長手方向に沿う縦向きであるか否かを判定する（ステップＳ１３）。横向きの場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、姿勢推定部１２は、例えば、装置本体１０に接続されたディスプレイに推定した船の姿勢の情報を出力し、表示させる。なお、遅延プロファイルデータベースには、遅延分布の幅（ｔ）と船の横幅のサイズ（幅Ｌ０）を対応付ける情報が記録されていて、姿勢推定部１２は、船の姿勢（横向き）と共に横幅のサイズを推定してもよい。
また、例えば、遅延プロファイルデータベースに遅延分布の幅（ｔ）と斜め方向を含むより細かな姿勢の情報を対応付けて記録しておき、縦横だけでなく、レーダＲの進行方向に対して斜め方向を向いていることを推定できるようにしてもよい。推定した姿勢が横向きの場合、本フローチャートを終了する。
【００４９】
また、ステップＳ１３の判定結果が長手方向の場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、姿勢推定部１２は、ステップＳ１１で抽出した反射遅延特性に基づき、対象物Ｍである船の進行方向が前向きか後ろ向きかを推定する（ステップＳ１４）。具体的には、姿勢推定部１２は、図６（ａ）に示されるように反射エコー受信時間（ｔ）内で、遅延プロファイルＰの後半部において電波強度が強くなっている場合、船の進行方向が前向きと推定する（図７（ａ）参照）。また、姿勢推定部１２は、図６（ｂ）に示されるように反射エコー受信時間（ｔ）内で、遅延プロファイルＰの前半部において電波強度が強くなっている場合、船の進行方向が後ろ向きと推定する（図７（ｂ）参照）。
【００５０】
なお、遅延プロファイルデータベースには、遅延分布の幅（ｔ）と船の長さ（幅Ｌ１）を対応付ける情報が記録されていて、姿勢推定部１２は、船の姿勢（縦向き）と共に長さを推定してもよい。
推定した姿勢が長手方向の場合、姿勢推定部１２は、例えば、装置本体１０に接続されたディスプレイに推定した船の姿勢と進行方向の情報を出力し、表示させる。
【００５１】
以上、説明したように本実施形態の船種識別装置１００によれば、船種推定部３にて、ＲＣＳ算出部２が算出した対象物ＭのＲＣＳと船種別のＲＣＳを記録したＲＣＳデータベースとに基づき、対象物Ｍの船の種類を推定することができる。また、船規模推定部４にて、対象物Ｍの船について、ＲＣＳ算出部２が算出したＲＣＳの時系列の波形データに基づく揺動周期を算出し、算出した揺動周期から船の規模を推定することができる。
【００５２】
また、本実施形態の船種識別装置１００によれば、姿勢推定部１２にて、予め記録しておいた遅延プロファイルデータベースと、反射波Ｒ´（エコー）に基づく遅延プロファイルＰと、に基づいて船の姿勢を推定することができる。さらに船の向きが縦向きの場合、その進行方向を推定することができる。
【００５３】
従来であれば、レーダの反射波の電波強度等から海上に何らかの対象物が存在しているかどうかといった程度のことしか推定できない場合もあったが、本実施形態によれば、対象物Ｍとなる船について、より詳細な情報（種類、規模、姿勢、移動方向）を観測することができる。また、船の監視を行う監視員は、船種識別装置１００が推定したこれら複数の情報に基づいて、海上の対象物Ｍが船かどうかを識別することができる。対象物Ｍが船である場合は、上記の各種情報により、船を特定する詳細な情報を得ることができる。また、船でない場合であっても、対象物Ｍの搖動周期から対象物の大きさを見積もることが出来る。
【００５４】
また、本実施形態の船種識別装置１００によれば、水上の対象物Ｍに対してレーダＲを照射するレーダ照射部５が、観測船Ｆ上に設置されているので、該観測船Ｆの海上での位置を適宜調整することで、最適なレーダ反射波Ｒ´を受信することができ、これによって対象物Ｍの形態を高精度で検出することができる。
【００５５】
なお、上記実施形態では、船種推定部３のＲＣＳデータベースに、静止時の船について、それぞれの形状と船種とに対応した参考ＲＣＳデータを多数記憶させているが、この参考ＲＣＳデータとして、例えば、船の向き（横向き、縦向き、斜め向き）ごとの参考ＲＣＳデータも記憶させ、どの方向から船が進行したとしてもその船種を判別できるようにしても良い。また、ＲＣＳデータベースに、船以外のＲＣＳを記録しておき、それらを推定できるようにしてもよい。
【００５６】
船種識別装置１００は、船種識別システムの一例である。反射波受信部１、ＲＣＳ算出部２、船種推定部３、船規模推定部４、レーダ照射部５、反射波遅延特性算出部１１、姿勢推定部１２、の少なくとも一部は、船種識別装置１００等の備えるプロセッサがハードディスクなどの記憶部（図示せず）からプログラムを読み出し実行することで備わる機能である。また、反射波受信部１、ＲＣＳ算出部２、船種推定部３、船規模推定部４、レーダ照射部５、反射波遅延特性算出部１１、姿勢推定部１２、の全て又は一部は、マイコン、ＬＳＩ（Large  Scale  Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。
【００５７】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・反射波受信部、２・・・ＲＣＳ算出部、３・・・船種推定部、４・・・船規模推定部、５・・・レーダ照射部、１０・・・装置本体、１１・・・反射波遅延特性算出部、１２・・・姿勢推定部、１００・・・船種識別装置、Ｆ・・・観測船、Ｌ０，Ｌ１・・・幅、Ｇ・・・観測塔、Ｍ・・・対象物、Ｎ・・・領域
【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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