(57)【要約】【課題】干渉を精度良く抑圧する物標探知装置およびそれを備えるレーダ装置を提供する。【解決手段】信号処理部１５は、探知データおよび補間データに基づいて、干渉の影響が抑圧された物標データを生成する。信号処理部１５は、干渉検出部１９、補間データ生成部２１および物標データ生成部２４を備える。干渉検出部１９は、干渉が発生している位置を探知データから検出する。補間データ生成部２１は、干渉が検出された位置における干渉発生前の探知データに基づいて、補間データを生成する。物標データ生成部２４は、干渉が検出された位置の探知データを補間データで置換することにより、物標データを生成する。【選択図】図１
2016039043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探知データおよび補間データに基づいて、干渉の影響が抑圧された物標データを生成する物標探知装置であって、
前記干渉が発生している位置を前記探知データから検出する干渉検出部と、
前記干渉が検出された位置における干渉発生前の探知データに基づいて、前記補間データを生成する補間データ生成部と、
前記干渉が検出された位置の前記探知データを前記補間データで置換することにより、前記物標データを生成する物標データ生成部とを備える物標探知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物標探知装置であって、
前記補間データ生成部はデータ置換部とフィルタとを有し、
前記データ置換部は、前記干渉が検出された位置の前記探知データを前記干渉発生前の探知データで置換することにより、第１中間データを生成し、
前記フィルタは、前記第１中間データの高周波成分を抑圧することにより、第２中間データを出力し、
前記物標データ生成部は、前記干渉が検出された位置の前記第２中間データを前記補間データとする、物標探知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の物標探知装置であって、
前記探知データは距離方向および方位方向に配列され、
距離が一定である領域の前記第１中間データが、前記フィルタに入力される、物標探知装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の物標探知装置であって、
前記フィルタはローパスフィルタである、物標探知装置。
【請求項５】
探知信号を送信する送信部と、
前記探知信号に対するエコー信号を受信して、前記探知データを生成する受信部と、
請求項１ないし４のいずれかの物標探知装置とを備える、レーダ装置。
【請求項６】
探知データおよび補間データに基づいて、干渉の影響が抑圧された物標データを生成する物標探知方法であって、
前記干渉が発生している位置を前記探知データから検出する工程と、
前記干渉が検出された位置における干渉発生前の探知データに基づいて、前記補間データを生成する工程と、
前記干渉が検出された位置の前記探知データを前記補間データで置換することにより、前記物標データを生成する工程とを備える物標探知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉の影響を抑圧する物標探知装置およびそれを備えるレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、送信信号を放射し、物標から反射されたエコー信号を受信することにより、物標の存否を検出する。しかし、レーダ装置が受信する信号は、このエコー信号の他に人工的な干渉波を含む。レーダ装置に用いられる物標探知装置は干渉波による影響を抑圧する。干渉を抑圧する方法として、例えば、図９に示すものがある。【０００３】
図９（Ａ）は、最小値を選択することにより干渉を抑圧する方法を示す図である。ここで、探知データａ，ｉ，ｂは、物標から反射されたエコー信号の振幅を表している。探知データａ，ｉ，ｂに係る物標は方位方向にこの順で並んでいる。探知データａ，ｂはａ＜ｂの関係を有する。探知データｉは干渉の影響を受けている。最小値を選択する方法では、探知データｉを探知データａで置換する。すなわち、干渉の影響を受けている探知データを周囲の探知データのうちで最小の探知データで置換する。【０００４】
図９（Ｂ）は、線形補間により干渉を抑圧する方法を示す図である（特許文献１参照）。探知データｃ，ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｄは、物標から反射されたエコー信号の振幅を表している。探知データｃ，ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｄに係る物標は方位方向にこの順で並んでいる。探知データｉ１，ｉ２，ｉ３は干渉の影響を受けている。線形補間を行う方法では、Δ＝（ｄ−ｃ）／４として、ｉｘ＝ｃ＋Δｘ（ｘ＝１，２，３）と置換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９１１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、最小値を選択する方法では、干渉以外の部分まで除去するおそれがある。また、データ配列を変更するため、後段の信号処理でエコー信号の位相情報を利用することができない。線形補間を行う方法では、後段の処理に悪影響を与えないような十分な精度で、干渉を抑圧することができない。【０００７】
本発明の目的は、干渉を精度良く抑圧する物標探知装置およびそれを備えるレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の物標探知装置は、探知データおよび補間データに基づいて、干渉の影響が抑圧された物標データを生成する。本発明の物標探知装置は、干渉検出部、補間データ生成部および物標データ生成部を備える。干渉検出部は、干渉が発生している位置を探知データから検出する。補間データ生成部は、干渉が検出された位置における干渉発生前の探知データに基づいて、補間データを生成する。物標データ生成部は、干渉が検出された位置の探知データを補間データで置換することにより、物標データを生成する。【０００９】
この構成では、補間データは干渉発生前の物標情報に基づいて生成される。このため、精度が良い補間データを得ることができる。そして、干渉が発生している探知データを補間データで置換することにより、探知データの干渉を精度良く抑圧することができる。【００１０】
また、本発明の物標探知装置では、補間データ生成部はデータ置換部とフィルタとを有する。データ置換部は、干渉が検出された位置の探知データを干渉発生前の探知データで置換することにより、第１中間データを生成する。フィルタは、第１中間データの高周波成分を抑圧することにより、第２中間データを出力する。物標データ生成部は、干渉が検出された位置の第２中間データを補間データとする。【００１１】
この構成では、補間データ生成部の具体的な例を示している。【００１２】
また、本発明の物標探知装置では、探知データは距離方向および方位方向に配列される。距離が一定である領域の第１中間データが、フィルタに入力される。【００１３】
この構成では、第１中間データは方位方向に配列される。一方、干渉が検出される位置は、距離方向に細長く延び、方位方向に延びない。このため、第１中間データをフィルタに通すことにより、第１中間データの高周波成分を抑圧することができる。【００１４】
また、本発明の物標探知装置では、フィルタはローパスフィルタである。【００１５】
また、本発明のレーダ装置は、送信部、受信部および本発明の物標探知装置を備える。送信部は探知信号を送信する。受信部は、探知信号に対するエコー信号を受信して、探知データを生成する。【００１６】
また、本発明の物標探知方法は、探知データおよび補間データに基づいて、干渉の影響が抑圧された物標データを生成する。本発明の物標探知方法は以下の工程を備える。干渉が発生している位置を探知データから検出する。干渉が検出された位置における干渉発生前の探知データに基づいて、補間データを生成する。干渉が検出された位置の探知データを補間データで置換することにより、物標データを生成する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、干渉を精度良く抑圧する物標探知装置およびそれを備えるレーダ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（Ａ）は第１の実施形態に係るレーダ装置を示すブロック図である。図１（Ｂ）は第１の実施形態に係る物標探知装置を示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は探知データＸｎのデータ構造を示す図である。図２（Ｂ）は探知データＸｎの各領域を説明する図である。
【図３】干渉を抑圧する工程を示す図である。
【図４】探知データＸｎ−ｍ，ｋの取得フローを示すフローチャートである。
【図５】干渉抑圧フローを示すフローチャートである。
【図６】図６（Ａ）は探知データＸｎの絶対値を示す図である。図６（Ｂ）は整合フィルタのみで信号処理された探知データＸｎの絶対値を示す図である。図６（Ｃ）は、干渉補間部２０および整合フィルタで信号処理された探知データＸｎの絶対値を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は探知データＸｎの位相を示す図である。図７（Ｂ）は整合フィルタのみで信号処理された探知データＸｎの位相を示す図である。図７（Ｃ）は、干渉補間部２０および整合フィルタで信号処理された探知データＸｎの位相を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は探知データＸｎの絶対値を示す図である。図８（Ｂ）は、陸地除去の処理のみが行われた探知データＸｎの絶対値を示す図である。図８（Ｃ）は、干渉補間部２０で信号処理された後、陸地除去の処理が行われた探知データＸｎの絶対値を示す図である。
【図９】図９（Ａ）は、最小値を選択することにより干渉を抑圧する方法を示す図である。図９（Ｂ）は、線形補間により干渉を抑圧する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係る物標探知装置およびそれを備えるレーダ装置について説明する。図１（Ａ）はレーダ装置１０を示すブロック図である。レーダ装置１０は、アンテナ１１、送受信切換部１２、送信部１３、受信部１４、信号処理部１５および表示部１６を備える。信号処理部１５は本発明の物標探知装置に相当する。
【００２０】
送信部１３から出力された探知信号は、送受信切換部１２を通り、アンテナ１１から放射される。探知信号は、物標に当たり、エコー信号として再放射される。エコー信号は、アンテナ１１により受信され、送受信切換部１２を通り、受信部１４に入力される。エコー信号は受信部１４により探知データに変換される。探知データは、信号処理部１５により信号処理され、所定の形式で表示部１６に表示される。アンテナ１１を所定の回転数で回転させながら、これらの工程を繰り返す。これにより、レーダ装置１０はアンテナの周囲の物標の存否を検出する。
【００２１】
図１（Ｂ）は信号処理部１５（物標探知装置）を示すブロック図である。信号処理部１５は、記憶部１８、干渉検出部１９、干渉補間部２０およびフィルタ処理部２５を有する。干渉補間部２０は補間データ生成部２１および物標データ生成部２４を有する。補間データ生成部２１はデータ置換部２２およびローパスフィルタ２３を有する。
【００２２】
記憶部１８は探知データ｛Ｘｎ，Ｘｎ−１，Ｘｎ−２，…｝を保存している。探知データＸｎはｎ回目の探知データである。図２（Ａ）は探知データＸｎのデータ構造を示す図である。図２（Ｂ）は探知データＸｎの各領域を説明する図である。探知データＸｎは、
【数１】
2016039043.tif 000003
と表される。ここで、ｎ，ｉ，ｊ，Ｎｄ，Ｎｓは整数である。ｘｎ（ｉ，ｊ）は複素数である。ｘｎ（ｉ，ｊ）の絶対値はエコー信号の振幅に相当し、ｘｎ（ｉ，ｊ）の位相はエコー信号の位相に相当する。このエコー信号は、距離ｉΔｒ、方位角ｊΔθに位置する物標により反射されている。ΔθおよびΔｒはスケールファクタである。ただし、ｘｎ（ｉ，ｊ）の値は、干渉、雑音、マルチパス等の影響を受けている。
【００２３】
また、等距離データＳｎ，ｋは、
【数２】
2016039043.tif 000004
と表される。等距離データＳｎ，ｋは、距離ｋΔｒに位置する物標の存否を示す。また、探知データＸｎで干渉が発生している領域を領域Ｄｎとして、干渉データＩｎは、
【数３】
2016039043.tif 000005
と表される。干渉データＩｎは、干渉が発生している探知データである。また、等距離データＳｎ，ｋに含まれる干渉データＩｎ，ｋは、
【数４】
2016039043.tif 000006
と表される。
【００２４】
干渉検出部１９は、干渉が発生している領域Ｄｎを探知データＸｎから検出する。そして、干渉検出部１９はデータ置換部２２および物標データ生成部２４に領域Ｄｎの情報を出力する。領域Ｄｎの検出方法として、ルールベース方式、振幅偏差比較方式、ＳＴＦＴ方式等が用いられる。
【００２５】
データ置換部２２は、等距離データＳｎ，ｋ，Ｓｎ−ｍ，ｋを取得し、中間データＶｎ，ｋを生成する。等距離データＳｎ−ｍ，ｋは本発明の「干渉発生前の探知データ」に相当する。中間データＶｎ，ｋは本発明の第１中間データに相当する。
【００２６】
データ置換部２２は、図３（Ａ）のように、探知データＸｎから等距離データＳｎ，ｋを取得する。また、データ置換部２２は探知データＸｎ−ｍから等距離データＳｎ−ｍ，ｋを取得する。図３（Ａ）は等距離データＳｎ，ｋ，Ｓｎ−ｍ，ｋを示す図である。
【００２７】
探知データＸｎ−ｍ，ｋは図４のように取得される。図４は探知データＸｎ−ｍ，ｋの取得フローを示すフローチャートである。まず、ｍ＝１とする（Ｓ２０１）。領域Ｄｎ−ｍ，ｋが空集合φである場合（Ｓ２０２）、等距離データＳｎ−ｍ，ｋを取得する（Ｓ２０４）。領域Ｄｎ−ｍ，ｋが空集合φでない場合（Ｓ２０２）、ｍをｍ＋１として、ステップＳ２０２に戻る（Ｓ２０３）。なお、領域Ｄｎ，ｋと領域Ｄｎ−ｍ，ｋとが重ならない場合、等距離データＳｎ−ｍ，ｋを取得してもよい。
【００２８】
中間データＶｎ，ｋは、図３（Ｂ）のように、領域Ｄｎ，ｋの等距離データＳｎ−ｍ，ｋで干渉データＩｎ，ｋを置換することにより生成される。図３（Ｂ）は中間データＶｎ，ｋを生成する工程を示す図である。中間データＶｎ，ｋは、
【数５】
2016039043.tif 000007
と表される。
【００２９】
ローパスフィルタ２３は、図３（Ｃ）のように、中間データＶｎ，ｋの高周波成分を抑圧することにより、データの値が滑らかに変化する中間データＷｎ，ｋを出力する。図３（Ｃ）は中間データＷｎ，ｋを生成する工程を示す図である。中間データＷｎ，ｋは本発明の第２中間データに相当する。中間データＷｎ，ｋは、
【数６】
2016039043.tif 000008
と表される。ここで、ｗｎ（ｉ，ｊ）はローパスフィルタ２３の出力である。
【００３０】
干渉データＩｎは、距離方向に細長く延び、方位方向に延びていない。このため、方位方向に連続する中間データＶｎ，ｋをローパスフィルタ２３に通すことにより、中間データＶｎ，ｋの高周波成分を抑圧することができる。
【００３１】
物標データ生成部２４は、図３（Ｄ）のように、干渉データＩｎ，ｋを補間データＰｎ，ｋで置換することにより、物標データＹｎ，ｋを生成する。図３（Ｄ）は物標データＹｎ，ｋを生成する工程を示す図である。補間データＰｎ，ｋは、領域Ｄｎ，ｋの中間データＷｎ，ｋであり、
【数７】
2016039043.tif 000009
と表される。物標データＹｎ，ｋは、
【数８】
2016039043.tif 000010
と表される。
【００３２】
フィルタ処理部２５は、整合フィルタ（MatchedFilter）等を物標データＹｎ，ｋに適用し、雑音、クラッタ等を除去する。
【００３３】
等距離データＳｎ，ｋ（ｋ＝１，…，Ｎｄ）に対して以上の信号処理を行うことにより、探知データＸｎに発生した干渉を抑圧することができる。
【００３４】
次に、干渉を抑圧する工程を説明する。図５は干渉抑圧フローを示すフローチャートである。まず、等距離データＳｎ，ｋ，Ｓｎ−ｍ，ｋを取り出す（Ｓ１０１）。領域Ｄｎ，ｋの等距離データＳｎ−ｍ，ｋで干渉データＩｎ，ｋを置換することにより、中間データＶｎ，ｋを生成する（Ｓ１０２）。中間データＶｎ，ｋをローパスフィルタ２３に通すことにより、中間データＷｎ，ｋを生成する（Ｓ１０３）。領域Ｄｎ，ｋの中間データＷｎ，ｋを補間データＰｎ，ｋとする。補間データＰｎ，ｋで干渉データＩｎ，ｋを置換することにより、物標データＹｎ，ｋを生成する（Ｓ１０４）。
【００３５】
図６（Ａ）は探知データＸｎの絶対値を示す図である。図６（Ｂ）は整合フィルタのみで信号処理された探知データＸｎの絶対値を示す図である。図６（Ｃ）は、干渉補間部２０および整合フィルタで信号処理された探知データＸｎの絶対値を示す図である。ここで、絶対値が一定値以上である領域を表示している。
【００３６】
信号処理が行われていない場合、距離方向に延びる直線が干渉の影響により現れている。整合フィルタのみで信号処理された場合、物標が干渉とともに除去されたため、物標の一部が表示されていない。一方、干渉補間部２０および整合フィルタで信号処理された場合、干渉のみが抑圧されたため、物標が正確に表示されている。
【００３７】
図７（Ａ）は探知データＸｎの位相を示す図である。図７（Ｂ）は整合フィルタのみで信号処理された探知データＸｎの位相を示す図である。図７（Ｃ）は、干渉補間部２０および整合フィルタで信号処理された探知データＸｎの位相を示す図である。ここで、位相が一定の範囲内の値である領域を表示している。
【００３８】
信号処理が行われていない場合、図６（Ａ）と同様に、距離方向に延びる直線が干渉の影響により現れている。干渉補間部２０および整合フィルタで信号処理された場合、整合フィルタのみで信号処理された場合に比べて、干渉が精度良く抑圧されているため、位相の変化が滑らかになっている。
【００３９】
図８（Ａ）は探知データＸｎの絶対値を示す図である。図８（Ｂ）は、陸地除去の処理のみが行われた探知データＸｎの絶対値を示す図である。図８（Ｃ）は、干渉補間部２０で信号処理された後、陸地除去の処理が行われた探知データＸｎの絶対値を示す図である。ここで、図６と同様に、絶対値が一定値以上である領域を表示している。
【００４０】
陸地除去では探知データＸｎの低周波成分を抑圧する。陸地除去の処理のみが行われた場合、位相のばらつきがあるため、陸地が十分に除去されていない。一方、干渉補間部２０で信号処理された後、陸地除去の処理が行われた場合、位相の変化が滑らかになっているため、陸地が精度良く除去されている。
【００４１】
第１の実施形態によると、補間データＰｎ，ｋは、干渉発生前の等距離データＳｎ−ｍ，ｋに基づいて生成される。すなわち、補間データＰｎ，ｋは干渉発生前の物標情報に基づいて生成される。このため、精度が良い補間データＰｎ，ｋを得ることができる。そして、干渉データＩｎ，ｋを補間データＰｎ，ｋで置換することにより、探知データＸｎの干渉を精度良く抑圧することができる。
【００４２】
また、探知データＸｎの絶対値だけでなく位相についても、干渉発生前の物標情報に基づいて干渉を抑圧する。これにより、エコー信号の振幅情報および位相情報を失うことなく、干渉を抑圧することができる。このため、後段の信号処理で、エコー信号の振幅情報および位相情報を利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…レーダ装置
１１…アンテナ
１２…送受信切換部
１３…送信部
１４…受信部
１５…信号処理部
１６…表示部
１８…記憶部
１９…干渉検出部
２０…干渉補間部
２１…補間データ生成部
２２…データ置換部
２３…ローパスフィルタ
２４…物標データ生成部
２５…フィルタ処理部
【図１】
2016039043.tif 000011
【図２】
2016039043.tif 000012
【図３】
2016039043.tif 000013
【図４】
2016039043.tif 000014
【図５】
2016039043.tif 000015
【図６】
2016039043.tif 000016
【図７】
2016039043.tif 000017
【図８】
2016039043.tif 000018
【図９】
2016039043.tif 000019
【国際調査報告】
2016039043.tif 000020
2016039043.tif 000021
2016039043.tif 000022