(57)【要約】【課題】他の物標に囲まれている物標であっても検知することができる探知装置を提供する。【解決手段】物標探知部１５は、近接する複数方位のエコー信号を比較することで、各物標の端部位置を判定する。具体的には、図６（Ａ）に示すように、注目サンプルデータＲＣｕｒｒの値が０であり、同じ距離のスイープデータｎ−１のサンプルデータが０であり、１つ前の距離（自船に近い位置）におけるサンプルデータＲｐｒｅも０であり、かつ１つ前の距離におけるサンプルデータＲｐｒｅと同じ距離のスイープデータｎ−１のサンプルデータが１である場合、テーブルに記載されている各物標の端部位置を示す情報を検知結果として出力する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エコー信号を入力し、該エコー信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、
方位毎に、前記画像データの各位置の前記エコー信号のレベルに基づいて物標の存在を判定する物標探知手段と、
を備えた探知装置であって、
前記物標探知手段は、物標毎に距離方向および方位方向のエコー信号の連続性を判断し、物標が存在しないと判定した位置において、近接する複数位置を含む各位置の判定結果に基づいて各物標の端部位置を出力することを特徴とする探知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の探知装置において、
前記物標探知手段は、物標が存在しないと判定した位置において、同一方位のうち距離が近接する位置、および他の方位のうち距離が近接する位置においても物標が存在しないと判定した場合、物標の終端位置を出力することを特徴とする探知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の探知装置において、
前記物標探知手段は、各方位における物標が存在しないと判定した終端の位置を仮終端位置として保持し、
物標が存在しないと判定した位置が前記仮終端位置と一致した場合に当該位置を物標の終端位置を出力することを特徴とする探知装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の探知装置において、
前記物標探知手段は、物標が存在すると判定した位置において、同一方位のうち距離が近接する位置、および他の方位のうち距離が近接する位置において物標が存在しないと判定した場合、当該物標が存在すると判定した位置を物標の始端位置であると判定することを特徴とする探知装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の探知装置において、
前記物標探知手段は、物標毎に異なる識別子を付与することを特徴とする探知装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の探知装置において、
前記物標探知手段は、少なくとも隣接する２つの方位のエコー信号を比較することを特徴とする探知装置。
【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装置において、
前記物標探知手段は、自装置からの距離が同じ位置のエコー信号を比較することを特徴とする探知装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の探知装置において、
入力したエコー信号を方位および距離と対応付けて記憶するスイープメモリを備え、
前記物標探知手段は、前記スイープメモリから隣接する２つの方位のエコー信号を読み出し、注目する方位のエコー信号のうち、自船に最も距離が近い位置から遠い位置まで順にエコー信号のレベルを調べ、
物標が存在すると判定した各位置について隣接する他の方位のエコー信号と比較し、同じ距離について他の方位にも物標が存在すると判定した場合に、当該注目する方位の物標と他の方位の物標とが同じ物標であると判定することを特徴とする探知装置。
【請求項９】
請求項８に記載の探知装置において、
前記物標探知手段は、注目する方位のエコー信号のうち、物標が存在しないと判定した位置について、
同じ方位で距離が隣接する位置、および他の方位で距離が同じ位置について物標が存在しないと判定し、
かつ、当該物標が存在しないと判定した位置の自船からの距離が、連続して物標が存在すると判定した位置から最初に物標が存在しないと判定した位置の自船からの距離と同じであった場合に、前記端部位置を出力することを特徴とする探知装置。
【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装置と、
電磁波を前記方位毎に発射し、各物標で反射された前記エコー信号を受信して前記画像データ生成手段に入力するアンテナと、
前記画像データ生成手段が生成した前記画像データと、前記物標探知手段が判定した物標の位置に基づいて、物標の表示を行う表示手段と、
を備えたレーダ装置。
【請求項１１】
エコー信号を入力し、該エコー信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成ステップと、
方位毎に、前記画像データの各位置の前記エコー信号のレベルに基づいて物標の存在を判定する物標検知ステップと、
を備えた探知方法であって、
前記物標検知ステップは、物標毎に距離方向および方位方向のエコー信号の連続性を判断し、物標が存在しないと判定した位置において、近接する複数位置を含む各位置の判定結果に基づいて各物標の端部位置を出力することを特徴とする探知方法。
【請求項１２】
エコー信号を入力し、該エコー信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成ステップと、
方位毎に、前記画像データの各位置の前記エコー信号のレベルに基づいて物標の存在を判定する物標検知ステップと、
をコンピュータに実行させる探知プログラムであって、
前記物標検知ステップは、物標毎に距離方向および方位方向のエコー信号の連続性を判断し、物標が存在しないと判定した位置において、近接する複数位置を含む各位置の判定結果に基づいて各物標の端部位置を出力することを特徴とする探知プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エコー信号に基づいて物標を探知する探知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置等では、エコー信号に基づいて物標を探知し、表示器に画像表示を行う処理が行われている（例えば特許文献１を参照）。従来の物標検知処理は、例えば以下のようにして行われる。
【０００３】
レーダ装置は、各方位のエコー信号のレベルを自船に近い位置から遠い位置まで、距離方向に順に調べ、物標が存在すると判定する程度のレベルが連続して検知される位置を保持しておく。そして、次の方位についても物標存在すると判定された位置を保持し、１つ前の方位との連続性も判断する。方位方向の連続性が途切れた時点で物標の位置を確定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３３４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、湾内の船舶等のように、他の物標（陸や橋等）に囲まれている物標の場合、各方位のエコー信号について、距離方向の連続性が途切れることがあるため、上述のような従来の物標検知処理では、適切に検知することができなかった。
【０００６】
そこで、この発明は、他の物標に囲まれている物標であっても適切に検知することができる探知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の探知装置は、エコー信号を入力し、該エコー信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、方位毎に、前記画像データの各位置の前記エコー信号のレベルに基づいて物標の存在を判定する物標探知手段と、を備えている。そして、物標探知手段は、物標毎に距離方向および方位方向のエコー信号の連続性を判断し、物標が存在しないと判定した位置において、近接する複数位置を含む各位置の判定結果に基づいて各物標の端部位置を出力する。端部位置は、始端位置と終端位置（それぞれ方位方向、距離方向）からなる。つまり、物標毎に距離方向および方位方向のエコー信号の連続性を考慮し、始端位置と終端位置を確定することで、距離方向にエコー信号の連続性が途切れる場合であっても適切に物標を検知することができる。
【０００８】
具体的には、物標探知手段は、物標が存在しないと判定した位置において、同一方位の近接する位置、および他の方位の近接する位置においても物標が存在しないと判定した場合、その後も物標が存在しないとして物標の終端位置を出力する。また、物標探知手段は、各方位における物標が存在しないと判定した終端の位置を仮終端位置として保持しておき、物標が存在しないと判定した位置が仮終端位置と一致した場合に終端位置を出力する。
【０００９】
これにより、複雑な形状の物標であっても、各物標を的確に検知することができる。例えば、物標の終端位置らしきエコー信号が発生して、その後再び物標のエコー信号が発生する場合であっても、真の終端位置を的確に検知することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の探知装置によれば、他の物標に囲まれている物標であっても的確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】物標とスイープデータの関係を示した模式図である。
【図３】物標を検知する具体的な処理を説明するための図である。
【図４】物標を検知する具体的な処理を説明するための図である。
【図５】複数の物標を検知した場合の処理を説明するための図である。
【図６】物標の終端位置を確定する処理を説明するための図である。
【図７】物標毎に終端位置を出力する例を示す図である。
【図８】３つ以上のスイープデータを用いて物標を検知する処理を説明するための図である。
【図９】物標探知部１５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】
【００１２】
図１は、本発明の探知装置の一態様であるレーダ装置の構成を示すブロック図である。レーダ装置は、例えば船舶に設置され、自船の周囲に電磁波を送受信し、他船等の物標を探知する装置である。
【００１３】
同図において、レーダ装置は、アンテナ１１、受信部１２、Ａ／Ｄ変換器１３、スイープメモリ１４、物標探知部１５、画像変換部１６、直交座標画像メモリ１７、表示器１８、および物標追尾部１９を備えている。
【００１４】
アンテナ１１は、自船の周囲の各方位に電磁波を送信し、エコー信号を受信する。受信部１２は、アンテナ１１で受信したエコー信号のレベル（エコーレベル）に応じた値をＡ／Ｄ変換器１３に出力する。Ａ／Ｄ変換器１３は、入力されたアナログ値のエコー信号をデジタル変換し、スイープメモリ１４に出力する。
【００１５】
スイープメモリ１４は、入力したエコー信号を極座標系の座標（方位および距離）と対応付けてスイープデータとして記憶する。アンテナ１１は、所定方位毎にパルス状に電磁波を送信するため、スイープデータは、アンテナ１１の各方位について、所定サンプル毎の離散値として記憶される。
【００１６】
画像変換部１６は、スイープメモリ１４から極座標系のスイープデータを入力し、自船の位置を原点とした直交座標系に変換して、エコーレベルに応じた階調の画素輝度値として出力する。この直交座標系の画素輝度値が直交座標画像データとして直交座標画像メモリ１７に記憶される。
【００１７】
表示器１８は、直交座標画像メモリ１７に記憶されている直交座標画像データを読み出し、図２（Ａ）に示すようなレーダ画像（エコー画像）を表示する。図２（Ａ）では、自船の右前方に大きい物標Ａが存在し、同じ方位で離れた位置に小さい物標Ｂが存在する例を示している。
【００１８】
物標探知部１５は、ある方位についての電磁波の送受信が終了し、スイープメモリ１４における１スイープ分のスイープデータが更新される毎に、更新されたスイープデータを含む複数のスイープデータ（少なくとも直前のスイープデータ）を読み出し、物標の検知処理を行う。物標の検知結果は、物標追尾部１９に出力され、例えば表示器１８において物標の位置（代表点）の表示に用いられる。
【００１９】
以下、物標探知部１５の処理について図９のフローチャートを参照しつつ詳細に説明する。
図２（Ｂ）は、物標とスイープデータの関係を示した模式図である。図２（Ｂ）では、図２（Ａ）に示した様なレーダ画像を表示する場合のスイープデータを示している。物標探知部１５は、スイープメモリ１４から最新のスイープデータｎ（注目スイープデータｎ）と、１スイープ前の隣接するスイープデータｎ−１を読み出す（ｓ１１）。物標探知部１５は、これら２つのスイープデータに基づいて、物標の各物標の端部位置を判定する。物標の端部位置は、方位方向および距離方向の始端位置と、方位方向および距離方向の終端位置と、からなる。本実施形態では、方位方向の始端位置をＡｚＳｔｔ、距離方向の始端位置をＲＳｔｔ、方位方向の終端位置をＡｚＥｎｄ、距離方向の終端位置をＲＥｎｄと称する。物標探知部１５は、エコー信号に基づいて物標が存在すると判定したとき、これらの端部位置について物標毎に識別子（ＩＤ１，ＩＤ２等）を付与し、テーブルとして管理し、更新していく。これにより、物標探知部１５は、エコー信号が同じ方位で距離方向で連続した後いったん連続性が途切れ、再び同じ方位でエコー信号が発生するような場合であっても、物標に個別に端部位置を出力することができるものである。
【００２０】
物標探知部１５は、物標の存在を判定するために、注目スイープデータｎのうち、自船に最も距離が近い位置から遠い位置まで順にエコー信号のレベルを調べる（ｓ１２）。エコー信号は、物標が存在すると判定する程度のレベル（閾値）を境にして２値化されるものとする。すなわち、物標探知部１５は、閾値以上となるレベルを有するサンプルデータを１とし、閾値未満のレベルを有するサンプルデータを０とする。物標探知部１５は、サンプルデータが１となる位置を物標が存在するとし、サンプルデータが０となる位置を物標が存在しない位置とする。ただし、サンプルデータ０の位置はすべて物標が存在しないものとして識別される（例えば識別子ＩＤ０が付与される）が、サンプルデータ１となる場合、物標毎に異なる識別子（ＩＤ１，ＩＤ２等）が付与されるものである。
【００２１】
図３乃至図７は、エコー信号に基づいて物標を検知する具体的な処理を説明するための図である。まず、図３（Ａ）に示すように、物標探知部１５は、サンプルデータが０であった状況から最初に１を示すサンプルデータが入力された場合（ｓ１３）、１を示したサンプルデータの位置を距離方向の始端位置ＲＳｔｔとして一時保持しておく（ｓ１４）。その後、同図（Ｂ）に示すように、距離方向に続けてエコー信号を調べ、再びサンプルデータが０となるサンプルデータが入力された場合（ｓ１５）、０を示したサンプルデータの位置を距離方向の終端位置ＲＥｎｄとして一時保持する（ｓ１６）。
【００２２】
そして、物標探知部１５は、同図（Ｃ）に示すように、連続してサンプルデータが１となった各位置について、スイープデータｎ−１の同じ距離のサンプルデータと比較する（ｓ１７）。同じ距離についてスイープデータｎ−１にサンプルデータ１が存在しない（すべての位置についてサンプルデータが０である）場合（ｓ１８）、新たな物標を検知したとして、新たなＩＤを付与する（ｓ１９）。例えば、最初に物標を検知した場合、ＩＤ１を付与する。ここで、ＩＤ１の物標は、同図（Ａ）および同図（Ｂ）で示した処理において一時保持しておいた始端位置ＲＳｔｔおよび終端位置ＲＥｎｄが距離方向の端部位置としてテーブルに記載される。また、注目スイープデータｎに対応する方位が方位方向の始端位置ＡｚＳｔｔおよび終端位置ＡｚＥｎｄとしてテーブルに記載される（ｓ２０）。
【００２３】
一方、物標探知部１５は、図４（Ａ）に示すように、連続してサンプルデータが１となった各位置について、スイープデータｎ−１の同じ距離のサンプルデータと比較した結果、スイープデータｎ−１にサンプルデータ１が存在した場合（ｓ１９）、スイープデータｎ−１で付与された識別子を引き継ぐ処理を行う（ｓ２１）。すなわち、同図（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、スイープデータｎ−１においてＩＤ１が付与されていた場合、注目スイープデータｎにおいてもＩＤ１を付与し、方位方向の始端位置ＡｚＳｔｔ、終端位置ＡｚＥｎｄ、距離方向の始端位置ＲＳｔｔおよび終端位置ＲＥｎｄを更新する（ｓ２０）。ただし、始端位置ＲＳｔｔについては、テーブルに記載されているＲＳｔｔよりも注目スイープデータｎで一時保持したＲＳｔｔのほうが小さい（自船に近い）場合に更新し、終端位置ＲＥｎｄについては、テーブルに記載されているＲＥｎｄよりも注目スイープデータｎで一時保持したＲＥｎｄのほうが大きい（自船から遠い）場合に更新する。また、方位方向の始端位置ＡｚＳｔｔは、テーブルに記載されている値を保持するものとし、終端位置ＡｚＥｎｄを新たなスイープデータｎに対応する方位に更新する。このようにして、距離方向および方位方向のエコー信号の連続性を考慮して各物標の検知処理を行う。
【００２４】
物標探知部１５は、同じ距離についてスイープデータｎ−１にサンプルデータ１が存在しない場合、新たな物標を検知したとして、新たなＩＤ（例えばＩＤ２）を付与するため、例えば図４（Ｃ）に示すように、物標Ａと同じ方位で離れた位置に存在する物標Ｂとを異なる物標として検出することができる。物標毎に距離方向および方位方向のエコー信号の連続性を考慮し、始端位置と終端位置を確定することで、距離方向にエコー信号の連続性が途切れる場合であっても適切に物標を検知することができるものである。
【００２５】
なお、図５（Ａ）に示すように、スイープデータｎ−１との比較を行うときに、連続してサンプルデータが１を示すものであっても、位置によって異なるＩＤが付与されている場合がある。この場合、同図（Ｂ）に示すように、最後に付与したＩＤ（この例ではＩＤ２）を引き継ぐものとする。
【００２６】
そして、物標探知部１５は、図６（Ａ）に示すような条件を満たしたときに（ｓ２２）、物標の終端位置を確定し、検知結果を物標追尾部１９に出力する（ｓ２３）。すなわち、物標探知部１５は、注目スイープデータｎの各サンプルデータを調べる過程において、その時点で注目しているサンプルデータ（同図に示すＲＣｕｒｒ）の値が０であり、同じ距離のスイープデータｎ−１のサンプルデータが０であり、１つ前の距離（自船に近い位置）におけるサンプルデータＲｐｒｅも０であり、かつ１つ前の距離（自船に近い位置）におけるサンプルデータＲｐｒｅと同じ距離のスイープデータｎ−１のサンプルデータが１である場合、テーブルに記載されている各物標のＡｚＳｔｔ、ＲＳｔｔ、ＡｚＥｎｄ、およびＲＥｎｄを検知結果として物標追尾部１９に出力する。つまり、同図（Ａ）では、スイープデータｎ−１において更新したＡｚＳｔｔ、ＲＳｔｔ、ＡｚＥｎｄ、およびＲＥｎｄが出力される。
【００２７】
ただし、この条件だけでは、同図（Ｂ）に示すように、注目スイープデータｎの注目サンプルデータＲＣｕｒｒよりも自船に近い位置や、同図（Ｃ）に示すように、注目スイープデータｎの注目サンプルデータＲＣｕｒｒよりも自船に遠い位置において、同じ物標として連続性を有するエコー信号が入力される可能性があるため、物標探知部１５は、以下の条件を追加する。
【００２８】
すなわち、物標探知部１５は、同図（Ａ）乃至同図（Ｃ）に示すように、各スイープデータのエコー信号を調べる過程において、最後にサンプルデータが１から０となった位置を一時的に仮終端位置ＬａｓｔＲＥｎｄとしてテーブルに記載しておく。そして、同図（Ａ）に示すように、物標探知部１５は、注目サンプルデータＲＣｕｒｒの位置と仮終端位置ＬａｓｔＲＥｎｄが一致した場合に、検知結果を出力する。同図（Ｂ）に示すように、注目サンプルデータＲＣｕｒｒよりも自船に近い位置に仮終端位置ＬａｓｔＲＥｎｄが存在する場合や、同図（Ｃ）に示すように、注目サンプルデータＲＣｕｒｒよりも自船に遠い位置に仮終端位置ＬａｓｔＲＥｎｄが存在する場合、検知結果は出力せず、引き続き物標検知処理を行う。
【００２９】
なお、図５に示したように、複数の物標が検知されていた場合も、図６（Ａ）に示した条件が満たされた場合に、すべての物標の検知結果が出力されるものとする。
【００３０】
これにより、例えば、図７に示すように、同じ方位に異なる物標Ａと物標Ｂが存在する状況においても、物標Ａ、物標Ｂの端部位置をそれぞれ個別に出力することができる。
【００３１】
以上のようにして出力された検知結果は、物標追尾部１９において物標の追尾処理に用いられる。例えば、物標追尾部１９は、物標の距離方向の幅ＲＷｉｄｔｈ＝ＲＥｎｄ−ＲＳｔｔ、物標の方位方向の幅ＡｚＷｉｄｔｈ＝ＡｚＥｎｄ−ＡｚＳｔｔ、物標の距離方向の中心位置Ｒ＝ＲＳｔｔ＋ＲＷｉｄｔｈ／２、物標の方位方向の中心位置Ａｚ＝ＡｚＳｔｔ＋ＡｚＷｉｄｔｈ／２、等の値を算出し、これらの大きさから補足すべき物標であるか否か（船舶であるか、陸地であるか等）を判断する。補足すべきと判定された物標は、位置の時間変化から、速度ベクトル等が算出され、補足、追尾される。物標を補足、追尾することで、例えば、レーダ装置を衝突予防装置に応用することができる。
【００３２】
以上のように、本実施形態の物標検知処理では、物標の終端位置らしきエコー信号が発生して、その後再び物標のエコー信号が発生する場合であっても、連続性が途切れていた位置については物標が存在していたとして１つの物標としてマージする処理を行う必要もないため、複雑な形状の物標であっても、他の物標に囲まれている物標であっても、真の終端位置を的確に検知することができる。
【００３３】
なお、以上の例では、２つのスイープデータを用いて物標検知処理を行う例を示したが、図８（Ａ）に示すように、３つ以上のスイープデータを用いて物標検知処理を行うことも可能である。この場合、スイープデータｎ−１だけでなく、スイープデータｎ−２において付与されていたＩＤも調べて引き継ぐ処理を行う。スイープデータｎ−１およびスイープデータｎ−２においても物標が存在しない（ＩＤ０である）場合に新たなＩＤを付与する処理を行う。ただし、物標探知部１５は、ＩＤを引き継ぐ処理を行う場合において、位置によって異なるＩＤが付与されている場合、２つ前のスイープデータｎ−２よりも、１つ前のスイープデータｎ−１を優先的に選択する。例えば、２つ前のスイープデータｎ−２がＩＤ１を示し、１つ前のスイープデータｎ−１がＩＤ２を指名していた場合、ＩＤ２のテーブルを引き継ぐものとする。
【００３４】
３つ以上のスイープデータを用いて物標検知を行う場合、物標探知部１５は、例えば、同図（Ｂ）に示すように、注目サンプルデータＲＣｕｒｒの値が０であり、同じ距離のスイープデータｎ−２のサンプルデータが０であり、１つ前の距離（自船に近い位置）におけるサンプルデータＲｐｒｅも０であり、１つ前の距離（自船に近い位置）におけるサンプルデータＲｐｒｅと同じ距離のスイープデータｎ−１のサンプルデータが０であり、かつ１つ前の距離（自船に近い位置）におけるサンプルデータＲｐｒｅと同じ距離のスイープデータｎ−２のサンプルデータが１である場合、検知結果を出力する。
【符号の説明】
【００３５】
１１…アンテナ
１２…受信部
１３…Ａ／Ｄ変換器
１４…スイープメモリ
１５…物標探知部
１６…画像変換部
１７…直交座標画像メモリ
１８…表示器
１９…物標追尾部
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図４】
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【図７】
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