(57)【要約】【課題】入力信号から不要な信号を除いて、物標での反射によるエコー信号を検出する信号処理装置、レーダ装置、信号処理方法及び信号特定プログラムを提供する。【解決手段】物標での反射によるエコー信号を受信信号から検出する信号処理装置において、信号レベル検出部２１で入力信号の信号レベルを検出し、立ち上がり検出部２２で入力信号におけるエコー信号の立ち上がりを検出する。検出した立ち上がりの開始時以降における信号の信号レベルの最大値を閾値決定部２５で特定する。特定した最大値に基づいて、エコー信号検出部２６で物標での反射によるエコー信号を検出する。【選択図】図２
2012108049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物標での反射によるエコー信号を入力信号から特定する信号処理装置において、
入力信号の信号レベルを検出する信号レベル検出部と、
入力信号におけるエコー信号の立ち上がりを検出する立ち上がり検出部と、
該立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの開始時から所定時間経過するまでの信号から、物標での反射によるエコー信号を特定するエコー信号特定部と
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置であって、
前記立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの開始時から前記所定時間経過するまでの信号の信号レベルの最大値を特定する最大値特定部
をさらに備え、
前記エコー信号特定部は、
前記最大値特定部が特定した最大値に基づいて、前記エコー信号を特定する
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の信号処理装置であって、
前記最大値に基づいて、信号レベルの閾値を決定する閾値決定部
をさらに備え、
前記エコー信号特定部は、
信号レベルが前記閾値決定部により決定された閾値以上となる信号を、エコー信号と特定する
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の信号処理装置であって、
前記エコー信号特定部は、
信号レベルが、前記最大値特定部が特定した最大値となってから前記閾値となるまでの信号を、エコー信号と特定する
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の信号処理装置であって、
前記最大値特定部は、
前記立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの極大部における信号の信号レベルを特定する端部レベル特定部と、
該端部レベル特定部が特定した信号レベルより大きい信号レベルの有無を判定する判定部と
を有し、
前記端部レベル特定部が特定した信号レベルより大きい信号レベルがあると、前記判定部が判定した場合、前記端部レベル特定部が特定した信号レベルより大きい信号レベルを最大値と特定し、
前記エコー信号特定部は、
前記極大部から信号レベルが前記閾値となるまでの信号を、エコー信号と特定する
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
請求項２に記載の信号処理装置において、
前記立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの開始時から、信号レベルが前記最大値特定部により特定される最大値となるまでの時間を算出する算出部
をさらに備え、
前記エコー信号特定部は、
立ち上がり開始時から、前記算出部が算出した時間の少なくとも倍の時間が経過するまでの信号を、エコー信号と特定する
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項７】
請求項２乃至６に記載の信号処理装置において、
前記エコー信号特定部が特定した信号以降の入力信号の信号レベルを補正する補正部
をさらに備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の信号処理装置において、
前記補正部は、
信号レベルをノイズレベルにする
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項９】
請求項２乃至８の何れか一つに記載の信号処理装置において、
前記信号レベル検出部が検出した信号レベルを平滑化する平滑化部
をさらに備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の信号処理装置であって、
送信されたパルス信号が物標で反射してなるエコー信号を入力信号から検出する場合、
送信されたパルス信号の時間幅を取得する手段
をさらに備え、
前記エコー信号特定部は、
前記立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの開始時から前記時間幅分を、物標での反射によるエコー信号と特定する
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一つに記載の信号処理装置と、
信号を送受信するアンテナと
を備えるレーダ装置であって、
前記信号処理装置のエコー信号特定部は、
前記アンテナが受信した信号から、物標での反射によるエコー信号を特定し、
前記エコー信号特定部が検出したエコー信号に基づいて、前記アンテナが信号を送信した領域における物標を探知する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１２】
物標での反射によるエコー信号を入力信号から特定する信号処理方法において、
入力信号の信号レベルを検出するステップと、
入力信号におけるエコー信号の立ち上がりを検出するステップと、
検出した立ち上がりの開始時から所定時間経過するまでの信号から、物標での反射によるエコー信号を特定するステップと
を備えることを特徴とする信号処理方法。
【請求項１３】
物標での反射によるエコー信号を入力信号から特定する信号処理方法において、
入力信号の信号レベルを検出するステップと、
入力信号におけるエコー信号の立ち上がりを検出するステップと、
検出した立ち上がりの開始時以降における信号の信号レベルの最大値を特定するステップと、
特定した最大値に基づいて、物標での反射によるエコー信号を特定するステップと、
を備えることを特徴とする信号処理方法。
【請求項１４】
物標での反射によるエコー信号を入力信号から特定するコンピュータで実行される信号特定プログラムにおいて、
コンピュータを、
入力信号の信号レベルを検出する信号レベル検出部、
入力信号におけるエコー信号の立ち上がりを検出する立ち上がり検出部、及び、
該立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの開始時から所定時間経過するまでの信号から、物標での反射によるエコー信号を特定するエコー信号特定部
として機能させることを特徴とする信号特定プログラム。
【請求項１５】
物標での反射によるエコー信号を入力信号から特定するコンピュータで実行される信号特定プログラムにおいて、
コンピュータを、
入力信号の信号レベルを検出する信号レベル検出部、
入力信号におけるエコー信号の立ち上がりを検出する立ち上がり検出部、
該立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの開始時以降における信号の信号レベルの最大値を特定する最大値特定部、及び、
該最大値特定部が特定した最大値に基づいて、物標での反射によるエコー信号を特定するエコー信号特定部
として機能させることを特徴とする信号特定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信した信号から、探知領域の物標での反射によるエコー信号を検出する信号処理装置、レーダ装置、信号処理方法及び信号特定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、探知領域に電波信号を送信して、探知領域の物標探知を行う様々なレーダ装置等がある。レーダ装置は、送信した電波信号が物標により反射してなるエコー信号を受信することで探知領域に対する探知画像を形成して、表示する。ところが、物標の構造によっては、送信された電波信号が物標で多重反射し、レーダ装置は、その多重反射によるエコー信号を受信することで、実際には探知領域に存在しない物標の画像（レーダ偽像）を表示することがある。
【０００３】
図１７は、レーダ偽像を含む探知画像示す図である。図１７は、レーダ装置が搭載された船舶を基準とした距離及び角度に対応した探知画像であって、距離Ｒ１からＲ２に物標が存在する探知領域の探知を行った結果を図中の白色部分で示している。図に示すように、形成された探知画像は、実際には物標が存在しない距離Ｒ２からＲ３においてレーダ偽像が現れている。このように、探知画像が正確に形成されない場合には、物標の大きさ、位置及び代表点などを精度よく検出できない。そこで、より正確な探知画像を形成するために、レーダ偽像を除去する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の装置は、物標が移動している場合、生成した物標映像から求めた物標の長さと予め決められた係数とから物標の幅を求めて、物標の針路と垂直方向に生成した物標映像を物標の幅分移動させた疑似偽像を生成する。そして、物標映像及び疑似偽像映像それぞれが重なる範囲を物標での多重反射による偽像として、生成した物標映像から重複部分を除去して表示する。
【０００５】
また、レーダ偽像の原因は多重反射に限られない。図１８は、レーダ偽像の原因を説明するための図であり、レーダ装置が受信した信号の信号レベルと、レーダ装置が搭載された船舶からの距離とを対応付けたグラフを示している。距離Ｒ１からＲ２に実際に物標が存在する場合、エコー信号は、理想的には距離Ｒ１から距離Ｒ２の間で凸状となる波形となる。ところが、例えばエコー信号を増幅する際に、エコー信号の信号レベルが急騰して、増幅器に誤作動が生じた場合、エコー信号の波形の立ち下りが、距離Ｒ２を超えて物標が存在しない距離Ｒ３まで尾を引いた状態となる。この尾を引いた立ち下がる部分の信号（以下、偽像信号という）が、図１７に示すように、距離Ｒ２からＲ３に現れるレーダ偽像の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−１１０３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の装置は、予め決められた係数がない場合、物標の幅を求めることができず、また、疑似偽像映像を生成するための処理時間及び使用メモリ容量などを必要とする。このため、特許文献１に記載の装置では、多重反射による偽像を効果的に除去することができない。また、図１８で説明した原因の場合、特許文献１に記載の装置ではレーダ偽像を除去することができない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、入力信号から不要な信号を除いて、物標での反射によるエコー信号を検出する信号処理装置、レーダ装置、信号処理方法及び信号特定プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、物標での反射によるエコー信号を入力信号から特定する信号処理装置において、信号レベル検出部と、立ち上がり検出部と、エコー信号特定部とを備える。信号レベル検出部は、入力信号の信号レベルを検出する。立ち上がり検出部は、入力信号におけるエコー信号の立ち上がりを検出する。エコー信号特定部は、該立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの開始時から所定時間経過するまでの信号から、物標での反射によるエコー信号を特定する。
【００１０】
この構成では、エコー信号の立ち上がり開始時から所定時間経過するまでの範囲からエコー信号を特定する。エコー信号を特定する場合、エコー信号のその立ち上がりを検出できても、立ち下がりが尾を引いた状態となった場合、どこまでがエコー信号の終端部かが把握できない場合がある。そこで、エコー信号の立ち上がり開始時から所定時間経過するまでの範囲からエコー信号を推定することで、入力信号に含まれる不要な信号と推定される部分を除去して、エコー信号のみを特定することができる。その結果、エコー信号から適切な探知画像を形成することができる。なお、以下では、エコー信号は、物標での反射による信号をいい、多重反射による信号とは区別する。
【００１１】
本発明に係る信号処理装置は、前記立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの開始時から前記所定時間経過するまでの信号の信号レベルの最大値を特定する最大値特定部をさらに備える。前記エコー信号特定部は、前記最大値特定部が特定した最大値に基づいて、前記エコー信号を特定する。
【００１２】
この構成では、入力信号の信号レベルの最大値に基づいて、物標での反射によるエコー信号を特定している。上述のように、立ち下がりが尾を引いた状態となった場合、どこまでがエコー信号の終端部かが把握できない場合がある。そこで、エコー信号の最大値からエコー信号の範囲を推定することで、入力信号に含まれる不要な信号と推定される部分を除去して、エコー信号のみを特定することができる。その結果、エコー信号から適切な探知画像を形成することができる。
【００１３】
本発明に係る信号処理装置は、前記最大値に基づいて、信号レベルの閾値を決定する閾値決定部をさらに備える。前記エコー信号特定部は、信号レベルが前記閾値決定部により決定された閾値以上となる信号を、エコー信号と特定する。
【００１４】
この構成では、エコー信号を特定するための具体的例として、信号レベルの最大値に基づいて決定する閾値を用いた例を示している。
【００１５】
本発明に係る信号処理装置において、エコー信号特定部は、信号レベルが、最大値特定部が特定した最大値となってから閾値となるまでの信号を、エコー信号と特定する。
【００１６】
この構成では、閾値を用いたエコー信号の特定範囲の具体的例として、信号レベルが最大値となる信号の位置を、特定範囲の開始位置とした例を示している。
【００１７】
本発明に係る信号処理装置において、最大値特定部は、端部レベル特定部、及び判定部を有する。端部レベル特定部は、立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの極大部における信号の信号レベルを特定する。判定部は、端部レベル特定部が特定した信号レベルより大きい信号レベルの有無を判定する。最大値特定部は、前記端部レベル特定部が特定した信号レベルより大きい信号レベルがあると、前記判定部が判定した場合、端部レベル特定部が特定した信号レベルより大きい信号レベルを最大値と特定する。エコー信号特定部は、極大部から信号レベルが閾値となるまでの信号を、エコー信号と特定する。
【００１８】
この構成では、信号レベルの最大値を特定する具体的方法、及びエコー信号の特定範囲の具体的例を示している。
【００１９】
本発明に係る信号処理装置は、算出部をさらに備える。算出部は、立ち上がり検出部が検出した立ち上がりの開始時から、信号レベルが最大値特定部により特定される最大値となるまでの時間を算出する。エコー信号特定部は、立ち上がり開始時から、算出部が算出した時間の少なくとも倍の時間が経過するまでの信号を、エコー信号と特定する。
【００２０】
この構成では、エコー信号を特定するための具体的例として、算出した信号の立ち上がり時間からエコー信号の立ち下がり時間を推定することで、エコー信号の特定範囲を決定する例を示している。
【００２１】
本発明に係る信号処理装置は、補正部をさらに備える。補正部は、エコー信号特定部が特定した信号以降の入力信号の信号レベルを補正する。
【００２２】
この構成では、入力信号に含まれる不要な信号を除去する具体例として、特定したエコー信号以外の信号を補正する例を示している。
【００２３】
本発明に係る信号処理装置において、補正部は、信号レベルをノイズレベルにする。
【００２４】
この構成では、入力信号に含まれる不要な信号を除去する具体例として、特定したエコー信号以外の信号の信号レベルをノイズレベルに補正する例を示している。
【００２５】
本発明に係る信号処理装置は、平滑化部をさらに備える。平滑部は、信号レベル検出部が検出した信号レベルを平滑化する。
【００２６】
この構成では、信号処理を行う際の具体的手法を示している。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、エコー信号の最大値からエコー信号の範囲を推定することで、入力信号に含まれる不要な信号と推定される部分を除去して、エコー信号のみを特定することができる。その結果、エコー信号から適切な探知画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】信号処理部が有する機能のブロック図である。
【図３】信号処理部に入力された受信信号の波形を示す模式図である。
【図４】偽像信号の信号レベルを変更した後の受信信号の波形を示す模式図である。
【図５】図４に示す受信信号に基づいて形成された探知画像を示す図である。
【図６】信号処理部で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】実施形態２に係る信号処理部が有する機能のブロック図である。
【図８】信号処理部に入力された受信信号の波形を示す模式図である。
【図９】信号処理部で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態３に係る信号処理部が有する機能のブロック図である。
【図１１】信号処理部に入力された受信信号の波形を示す模式図である。
【図１２】信号処理部で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態４に係る信号処理部が有する機能のブロック図である。
【図１４】平滑化前後の受信信号の波形を示す模式図である。
【図１５】算出した信号波形の傾きを矢印で示す模式図である。
【図１６】信号処理部で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】レーダ偽像を含む探知画像示す図である。
【図１８】レーダ偽像の原因を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る信号処理装置、レーダ装置、信号処理方法及び信号特定プログラムの好適な実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態では、本発明に係る信号処理装置を備え、船舶に搭載されるレーダ装置について説明する。レーダ装置は、方位を順次変えながら波長の短い電波を、自身が搭載された船舶（以下、自船という）の周囲方向に対して放射し、その反射波を受信することにより、海上の他船又は鳥などの物標までの距離と方位を測定する物標探知を行う。
【００３０】
（実施形態１）
図１は実施形態１に係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１は、送信部１０、サーキュレータ１１、アンテナ１２、受信処理部１３及び記憶部１４などを備える。記憶部１４は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）などであり、レーダ装置１に必要なプログラム１４ａ及び各種データなどを格納する。
【００３１】
送信部１０は、所定のタイミングでパルス信号を出力するように制御されており、基準周波数信号を用いて、設定されたタイミングでパルス信号をサーキュレータ１１へ出力する。送信部１０が出力するパルス信号の時間長（送信パルス幅）は、探知領域に応じて、短パルス信号、中パルス信号又は長パルス信号の何れかに決定してもよいし、それぞれの信号を一組としたパルス列としてもよい。例えば、パルス信号のパルス幅を長くした場合、電波の減衰が少なく、遠くまで探知することができるが、分解能が低くなるため、物標に係る画像の解像度は悪くなる。パルス信号のパルス幅を短くした場合、電波の減衰が大きく、遠くまで探知できないが、物標に係る画像の解像度は高くなる。
【００３２】
サーキュレータ１１は、送信部１０から出力されたパルス信号をアンテナ１２へ伝送する。アンテナ１２は、自船に配備されており、水平面上を所定の回転速度で回転しながら、サーキュレータ１１を介して入力されたパルス信号を所定の指向性で外部へ放射する。また、アンテナ１２は、自身が放射したパルス信号が探知領域内の物標に反射してなるエコー信号、及びノイズ信号などを含む信号を受信し、サーキュレータ１１へ受信信号として出力する。サーキュレータ１１は、アンテナ１２から出力された受信信号を受信処理部１３へ伝送する。
【００３３】
受信処理部１３は、例えばマイクロコンピュータであって、サーキュレータ１１を介して入力された受信信号の検波を行い、探知領域内の物標探知を行う。この受信処理部１３は、記憶部１４に格納されるプログラム１４ａを実行することで、増幅部１３０、Ａ／Ｄ変換部１３１、受信データ記憶部１３２、及び信号処理部１３３などの機能を備える。
【００３４】
増幅部１３０は、サーキュレータ１１を介してアンテナ１２から入力された受信信号を増幅する。増幅部１３０は、増幅した受信信号をＡ／Ｄ変換部１３１へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１３１は、増幅部１３０が増幅した受信信号を、所定のサンプリングタイムでアナログ−デジタル変換して、所定ビット数からなる受信データを形成し、受信データ記憶部１３２へ出力する。
【００３５】
受信データ記憶部１３２は、所謂スイープメモリを備える。受信データ記憶部１３２は、Ａ／Ｄ変換部１３１によりデジタル変換された１スイープ分の受信データを実時間で記憶し、次により得られる受信データが再び書き込まれるまでに、この１スイープ分の受信データを記憶する。より具体的には、受信データ記憶部１３２は、順次入力される受信データを近距離側から遠距離側へ並ぶように、すなわち自船を基準として距離方向に並ぶように、順次１スイープ分だけ記憶する。この際、受信データ記憶部１３２は、方位方向に並ぶ複数スイープの受信データを記憶できるように、複数のスイープメモリを備えている。
【００３６】
信号処理部１３３は、受信データ記憶部１３２から受信データを随時読み出し、受信信号（入力信号）の波形を形成する。そして、信号処理部１３３は、受信信号から偽像信号を除去したエコー信号のみを検出することで、探知領域内の物標探知を行う。探知結果は、例えば画像データが生成され、不図示の表示器へ出力される。表示器は、レーダ装置１が備えていてもよいし、レーダ装置１とは別途に設けられていてもよい。
【００３７】
次に、信号処理部１３３について詳述する。以下では、探知領域内において、自船からの距離Ｒ１から距離Ｒ２（＞Ｒ１）に物標が存在するものとして説明する。換言すれば、距離Ｒ１が、例えば船舶などの物標の最前縁部となり、距離Ｒ２が物標の最後縁部となる。
【００３８】
図２は、信号処理部１３３が有する機能のブロック図である。図３は、信号処理部１３３に入力された受信信号の波形を示す模式図である。図３は、自舶からの距離を横軸とし、信号処理部１３３に入力された受信信号の信号レベルを縦軸としたグラフである。
【００３９】
信号処理部１３３は、信号レベル検出部２１、立ち上がり検出部２２、画像範囲検出部２３、最大値特定部２４、閾値決定部２５及びエコー信号検出部２６などの機能を有している。
【００４０】
信号レベル検出部２１は、受信データ記憶部１３２から１スイープ分の受信データを随時読み出して信号レベルを検出する。信号レベル検出部２１が検出した信号レベルは、探知距離毎に対応付けられる。図３において、例えば、アンテナ１２から送信されたパルス信号が物標の最前縁部に反射してなるエコー信号の信号レベルは、距離Ｒ１と対応付けられる。
【００４１】
なお、探知距離は、アンテナ１２からパルス信号が送信されてから、そのパルス信号に対応するエコー信号が受信されるまでの時間により算出される。また、図３において、物標が存在しないため、エコー信号を受信しない距離Ｒ１までに信号レベル検出部２１が検出している信号レベルは、ノイズレベルである。
【００４２】
立ち上がり検出部２２は、エコー信号の立ち上がりを検出する。立ち上がり検出部２２は、例えば信号レベル検出部２１が連続して検出した信号レベルの差が所定値以上である場合に、信号の立ち上がりを検出する。本実施形態では、立ち上がり検出部２２が検出した信号の立ち上がり終端部（極大部）に対応する地点は、距離Ｒ１、すなわち物標の最前縁部とされる。なお、立ち上がり検出部２２における立ち上がり検出方法は、特に限定されず、適宜変更可能である。
【００４３】
画像範囲検出部２３は、信号レベル検出部２１及び立ち上がり検出部２２による検出結果に基づいて、探知画像を生成する範囲を検出する。具体的には、画像範囲検出部２３は、信号の立ち上がり以降、立ち上がった信号の信号レベルがノイズレベルに低減するまでの範囲を、探知画像を生成する範囲として検出する。本実施形態では、距離Ｒ３において、信号の信号レベルがノイズレベルとなるものとする。従って、画像範囲検出部２３は、距離Ｒ１からＲ３が探知画像を生成する範囲として検出する。なお、画像範囲検出部２３が検出した範囲から生成される探知画像は、図１７に示すように、レーダ偽像を含む。
【００４４】
最大値特定部（端部レベル特定部、判定部）２４は、立ち上がり検出部２２により立ち上がりが検出された場合、所定時間内、例えば、送信したパルス信号のパルス幅分の範囲内で、受信信号の信号レベルの最大値を特定する。具体的には、最大値特定部２４は、立ち上がり検出部２２が検出した信号の立ち上がりの終端部における信号レベルを一時的に最大値とする。その後、最大値特定部２４は、画像範囲検出部２３が検出した範囲において、一時的に最大値とした信号レベルより大きい信号レベルを検出した場合、検出した信号レベルを最大値として更新する。
【００４５】
例えば、図３の場合、距離Ｒ１’における信号レベルは、距離Ｒ１における信号レベルより大きくなっている。そこで、最大値特定部２４は、距離Ｒ１’における信号レベルを最大値として特定する。このように、理想的な波形の場合、信号の立ち上がりの終端部（距離Ｒ１）の信号レベルが最大値となるが、ノイズの影響によっては、最大値がその後変動するため、最大値特定部２４は、ノイズの影響を考慮した信号レベルの最大値を特定することができる。
【００４６】
なお、最大値特定部２４は、信号の立ち上がりの終端部における信号レベルより大きい信号レベルがない場合には、信号の立ち上がりの終端部における信号レベルを最大値と特定する。
【００４７】
閾値決定部２５は、最大値特定部２４が特定した最大値に基づいて、信号レベルの閾値を決定する。閾値決定部２５は、特定された最大値の、例えば８０％の値を信号レベルの閾値として決定する。なお、閾値決定部２５は、最大値の８０％の値を信号レベルの閾値としているが、閾値の決定方法は、ユーザの経験則又はレーダ装置１の性能などによって適宜変更可能である。
【００４８】
エコー信号検出部（エコー信号特定部）２６は、立ち上がり検出部２２が検出した信号の立ち上がり、及び閾値決定部２５が決定した閾値に基づいて、受信信号から偽像信号を除去して、エコー信号を検出する。エコー信号検出部２６は、立ち上がり検出部２２が検出した信号の立ち上がり終端部に対応する地点を距離Ｒ１、すなわち物標の最前縁部とする。また、エコー信号検出部２６は、閾値決定部２５が決定した閾値の信号レベルに対応する地点を距離Ｒ２、すなわち物標の最後縁部とする。そして、エコー信号検出部２６は、距離Ｒ１からＲ２の信号を、アンテナ１２から送信されたパルス信号が物標に反射したエコー信号とし、距離Ｒ２からＲ３までの信号を偽像信号とする。エコー信号検出部２６は、偽像信号とした信号の信号レベルをノイズレベルに変更（補正）する。
【００４９】
図４は、偽像信号の信号レベルを変更した後の受信信号の波形を示す模式図である。図５は、図４に示す受信信号に基づいて形成された探知画像を示す図である。図４に示すように、エコー信号検出部２６により偽像信号の信号レベルをノイズレベルに変更することで、受信信号から偽像信号を除いたエコー信号のみを検出することができる。この結果、図５に示すように、図１７で現れていたレーダ偽像がなくなり、距離Ｒ１からＲ２に存在する物標のみの探知画像を生成できるため、精度の高い物標探知を行うことが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態では、立ち上がり検出部２２が検出した信号の立ち上がり終端部に対応する地点を、距離Ｒ１としているが、立ち上がり開始端部に対応する地点を距離Ｒ１としてもよい。また、エコー信号検出部２６は、偽像信号とした信号の信号レベルをノイズレベルに変更しているが、信号レベルを「０」としてもよい。
【００５１】
次に、偽像信号を除去してエコー信号を検出する信号処理部１３３の処理動作について詳述する。図６は、信号処理部１３３で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【００５２】
信号処理部１３３は、受信データ記憶部１３２に受信データが記憶されたか否かを判定する（Ｓ１）。受信データが記憶されていない場合（Ｓ１：ＮＯ）、信号処理部１３３は、本処理を終了する。受信データが記憶された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、信号処理部１３３は、受信データ記憶部１３２から受信データを随時取得して受信信号の信号レベルを検出する（Ｓ２）。そして、信号処理部１３３は、受信信号におけるエコー信号の立ち上がりを検出する（Ｓ３）。
【００５３】
次に、信号処理部１３３は、信号の立ち上がり以降、立ち上がった信号の信号レベルがノイズレベルとなるまでの範囲を、探知画像を生成する範囲として検出する（Ｓ４）。例えば、図８の場合、距離Ｒ１からＲ３までの信号が、探知画像を生成する範囲として検出される。続いて、信号処理部１３３は、最初のピーク値となる信号の立ち上がり終端部における信号レベルを最大値として特定する（Ｓ５）。
【００５４】
その後、信号処理部１３３は、Ｓ５で最大値として特定した信号レベルより大きい信号レベルが、Ｓ４で検出した範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ６）。信号レベルがある場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、信号処理部１３３は、Ｓ６で検出した信号レベルを最大値として更新し（Ｓ７）、Ｓ８の処理に移行する。信号レベルがない場合（Ｓ６：ＮＯ）、信号処理部１３３は、Ｓ５で特定した信号レベルを最大値としたまま、Ｓ８の処理に移行する。
【００５５】
信号処理部１３３は、特定した信号レベルの最大値に基づいて、信号レベルの閾値を決定する（Ｓ８）。例えば、信号処理部１３３は、特定した最大値の８０％の値を信号レベルの閾値とする。そして、信号処理部１３３は、これまでの処理結果に基づいて、エコー信号の検出を行う（Ｓ９）。具体的には、信号処理部１３３は、Ｓ３で検出した信号の立ち上がり終端部に対応する地点を距離Ｒ１、及び、Ｓ８で決定した閾値の信号レベルに対応する地点を距離Ｒ２とする。そして、信号処理部１３３は、距離Ｒ１からＲ２間の信号を、アンテナ１２から送信されたパルス信号が物標に反射したエコー信号とする。また、信号処理部１３３は、Ｓ４で検出した範囲における距離Ｒ２以降の信号を偽像信号とし、偽像信号の信号レベルをノイズレベルに変更する。その後、信号処理部１３３は、本処理を終了する。
【００５６】
なお、信号処理部１３３で行われた処理結果に基づいて、例えば、図５に示すＲ−θ座標系からＸ−Ｙ座標系信号に変換された探知画像の画像データが生成され、また、物標を囲む領域が検出され、その代表点が算出されるなど、レーダ装置１における各処理が実行される。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係るレーダ装置１は、受信信号の信号レベルの最大値から閾値を決定し、その閾値を基準に受信信号から偽像信号を除いたエコー信号を検出している。これにより、レーダ装置１は、複雑な演算処理を必要とせず、また、処理に必要なデータを予め記憶していなくても、探知画像からレーダ偽像を除去することができ、その結果、精度のよい物標探知が行える。
【００５８】
なお、本実施形態では、信号の立ち上がり終端部をエコー信号の開始端部としているが、エコー信号検出部２６は、信号レベルが閾値以上の信号をエコー信号の開始端部として検出するようにしてもよいし、検出範囲は適宜変更可能である。また、立ち上がり検出部２２による立ち上がりの検出方法、及び、最大値特定部２４による最大値の決定方法などは、本実施形態で説明した内容に限定されることはない。
【００５９】
（実施形態２）
次に、本発明に係る信号処理装置の実施形態２について説明する。本実施形態では、図１に示すレーダ装置１の構成は同じであるが、信号処理部１３３の機能及び動作が実施形態１と相違する。以下、実施形態１との相違点について説明する。
【００６０】
図７は、実施形態２に係る信号処理部１３３が有する機能のブロック図である。図８は、信号処理部１３３に入力された受信信号の波形を示す模式図である。
【００６１】
本実施形態に係る信号処理部１３３は、信号レベル検出部２１、立ち上がり検出部２２、画像範囲検出部２３、最大値特定部２４、距離算出部２７及びエコー信号検出部２６などの機能を備える。信号レベル検出部２１、立ち上がり検出部２２、画像範囲検出部２３及び最大値特定部２４は、実施形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００６２】
距離算出部２７は、立ち上がり検出部２２が検出した信号の立ち上がり開始時から、最大値特定部２４が特定した最大値の信号レベルの検出時までに対応する距離を算出する。本実施形態では、図８に示すように、立ち上がり検出部２２が検出した信号の立ち上がり開始端部に対応する地点を距離Ｒ１、すなわち、物標の最前縁部とする。また、最大値特定部２４が特定した最大値の信号レベルに対応する地点を距離Ｒ１’とする。距離算出部２７は、距離Ｒ１からＲ１’までの距離（Ｒ１’−Ｒ１）を算出する。この算出した距離（Ｒ１’−Ｒ１）が、エコー信号の立ち上がりに係る距離となる。
【００６３】
エコー信号検出部２６は、距離算出部２７による算出結果に基づいて、エコー信号を検出する。エコー信号検出部２６は、最大値の信号レベルに対応する距離Ｒ１’から、距離（Ｒ１’−Ｒ１）分後方となる位置を、物標の最後縁部である距離Ｒ２とする。換言すれば、エコー信号検出部２６は、エコー信号の立ち下がり時間を、エコー信号の立ち上がり時間と同じと仮定して、距離Ｒ１からエコー信号の立ち上がり時間の倍が経過した時点を距離Ｒ２とする。そして、エコー信号検出部２６は、距離Ｒ１からＲ２間の信号をエコー信号とし、距離Ｒ２以降の信号を偽像信号とする。
【００６４】
エコー信号検出部２６は、偽像信号とした信号の信号レベルをノイズレベルに変更する。本実施形態では、エコー信号検出部２６は、図８の一点鎖線で示すように、距離Ｒ１’からＲ２にかけて信号レベルが徐々にノイズレベルとなるように変更する。この結果、実施形態１と同様に、受信信号から偽像信号を除いたエコー信号のみを検出することができる。なお、エコー信号検出部２６は、図４に示すように、距離Ｒ２以降の信号の信号レベルをノイズレベルに変更するようにしてもよい。
【００６５】
次に、信号処理部１３３の処理動作について詳述する。図９は、信号処理部１３３で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【００６６】
信号処理部１３３は、受信データ記憶部１３２に受信データが記憶されたか否かを判定する（Ｓ１１）。受信データが記憶されていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、信号処理部１３３は、本処理を終了する。受信データが記憶された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、信号処理部１３３は、受信データ記憶部１３２から受信データを随時取得して受信信号の信号レベルを検出する（Ｓ１２）。そして、信号処理部１３３は、信号の立ち上がりを検出する（Ｓ１３）。信号処理部１３３は、受信信号から探知画像を生成する範囲を検出する（Ｓ１４）。
【００６７】
次に、信号処理部１３３は、図８における距離Ｒ１からＲ１’までの距離（Ｒ１’−Ｒ１）を算出する（Ｓ１５）。そして、信号処理部１３３は、距離Ｒ１’から、距離（Ｒ１’−Ｒ１）分後方となる位置を、物標の最後縁部である距離Ｒ２として、距離Ｒ１からＲ２間の信号を、エコー信号として検出する（Ｓ１６）。その後、信号処理部１３３は本処理を終了する。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係るレーダ装置１は、実施形態１と同様に、複雑な演算処理を必要とせず、また、処理に必要なデータを予め記憶していなくても、探知画像からレーダ偽像を除去することができ、その結果、精度のよい物標探知が行える。
【００６９】
（実施形態３）
次に、本発明に係る信号処理装置の実施形態３について説明する。本実施形態では、図１に示すレーダ装置１の構成は同じであるが、信号処理部１３３の機能及び動作が実施形態１と相違する。以下、実施形態１との相違点について説明する。
【００７０】
図１０は、実施形態３に係る信号処理部１３３が有する機能のブロック図である。図１１は、信号処理部１３３に入力された受信信号の波形を示す模式図である。
【００７１】
信号処理部１３３は、信号レベル検出部２１、立ち上がり検出部２２、画像範囲検出部２３、送信パルス情報取得部２８及びエコー信号検出部２６などの機能を備える。信号レベル検出部２１、立ち上がり検出部２２及び画像範囲検出部２３は、実施形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００７２】
送信パルス情報取得部２８は、送信部１０から送信したパルス信号に関する情報を取得する。具体的には、送信パルス情報取得部２８は、送信したパルス信号のパルス幅（時間幅）を取得する。
【００７３】
エコー信号検出部２６は、送信パルス情報取得部２８が取得したパルス信号のパルス幅に基づいて、受信信号からエコー信号を検出する。アンテナ１２から送信されたパルス信号が物標に反射した場合、アンテナ１２は、同じパルス幅のエコー信号を受信する。そこで、エコー信号検出部２６は、図１１に示すように、立ち上がり検出部２２が検出した立ち上がりの開始端部から、送信したパルス信号のパルス幅分後方までを、物標の最後縁部である距離Ｒ２とする。そして、エコー信号検出部２６は、距離Ｒ２以降の信号を偽像信号とする。なお、エコー信号検出部２６は、実施形態１，２と同様に、偽像信号とした信号の信号レベルをノイズレベルに変換するようにしてもよい
次に、信号処理部１３３の処理動作について詳述する。図１２は、信号処理部１３３で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【００７４】
信号処理部１３３は、受信データ記憶部１３２に受信データが記憶されたか否かを判定する（Ｓ２１）。受信データが記憶されていない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、信号処理部１３３は、本処理を終了する。受信データが記憶された場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、信号処理部１３３は、受信データ記憶部１３２から受信データを随時取得して受信信号の信号レベルを検出する（Ｓ２２）。そして、信号処理部１３３は、信号の立ち上がりを検出する（Ｓ２３）。信号処理部１３３は、受信信号から探知画像を生成する範囲を検出する（Ｓ２４）。
【００７５】
次に、信号処理部１３３は、送信部１０からパルス信号に関する情報を取得する（Ｓ２５）。具体的には、信号処理部１３３は、送信したパルス信号のパルス幅を取得する。そして、信号処理部１３３は、検出した信号の立ち上がりの開始端部から、取得したパルス幅分後方までを、物標の最後縁部である距離Ｒ２とし、距離Ｒ１からＲ２間の信号を、エコー信号として検出し（Ｓ２６）、本処理を終了する。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態に係るレーダ装置１は、実施形態１，２と同様に、複雑な演算処理を必要とせず、また、処理に必要なデータを予め記憶していなくても、探知画像からレーダ偽像を除去することができ、その結果、精度のよい物標探知が行える。
【００７７】
(実施形態４)
次に、本発明に係る信号処理装置の実施形態４について説明する。本実施形態では、図１に示すレーダ装置１の構成は同じであるが、信号処理部１３３の機能が実施形態１と相違する。以下、実施形態１との相違点について説明する。
【００７８】
図１３は、実施形態４に係る信号処理部１３３が有する機能のブロック図である。
【００７９】
本実施形態に係る信号処理部１３３は、信号レベル検出部２１、立ち上がり検出部２２、画像範囲検出部２３、平滑化部２９、傾き算出部３０及びエコー信号検出部２６などの機能を備える。信号レベル検出部２１、立ち上がり検出部２２及び画像範囲検出部２３は、実施形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００８０】
平滑化部２９は、画像範囲検出部２３が検出した範囲の信号をローパスフィルタにより平滑化する。図１４は、平滑化前後の受信信号の波形を示す模式図である。図１４の上部は平滑化前の信号の波形を示し、下部は平滑化後の信号の波形を示している。図に示すように、画像範囲検出部２３が検出した範囲、距離Ｒ１からＲ３までの信号を平滑化することで、後述の傾き算出部３０による信号波形の傾き算出を行い易くしている。なお、平滑処理は、実施形態１〜３においても行うようにしてもよい。
【００８１】
傾き算出部３０は、平滑化部２９による平滑化の結果から、距離Ｒ１からＲ３までの各地点における信号波形の傾き（微分値）を算出する。図１５は、算出した信号波形の傾きを矢印で示す模式図である。
【００８２】
エコー信号検出部２６は、傾き算出部３０が算出した傾きに基づいて、エコー信号を検出する。エコー信号検出部２６は、立ち上がりの開始端部から順に算出した信号波形の傾きを参照し、傾きが正から負となる位置、より具体的には、傾きが連続して負となる部分の先頭を検出する。エコー信号検出部２６は、検出した位置を、物標の最後縁部の距離Ｒ２とし、距離Ｒ２以降の信号を偽像信号とする（図１５参照）。なお、エコー信号検出部２６は、実施形態１，２と同様に、偽像信号とした信号の信号レベルをノイズレベルに変換するようにしてもよい。
【００８３】
次に、信号処理部１３３の処理動作について詳述する。図１６は、信号処理部１３３で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【００８４】
信号処理部１３３は、受信データ記憶部１３２に受信データが記憶されたか否かを判定する（Ｓ３１）。受信データが記憶されていない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、信号処理部１３３は、本処理を終了する。受信データが記憶された場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、信号処理部１３３は、受信データ記憶部１３２から受信データを随時取得して受信信号の信号レベルを検出する（Ｓ３２）。そして、信号処理部１３３は、信号の立ち上がりを検出する（Ｓ３３）。信号処理部１３３は、受信信号から探知画像を生成する範囲を検出する（Ｓ３４）。
【００８５】
次に、信号処理部１３３は、Ｓ３４で検出した探知画像を生成する範囲における信号を平滑化し（Ｓ３５）、平滑化後の信号波形の傾きを算出する（Ｓ３６）。そして、信号処理部１３３は、算出した傾きが正から負となる位置を物標の最後縁部である距離Ｒ２とし、距離Ｒ１からＲ２間の信号をエコー信号として検出する（Ｓ３７）。その後、信号処理部１３３は、本処理を終了する。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態に係るレーダ装置１は、実施形態１，２と同様に、複雑な演算処理を必要とせず、また、処理に必要なデータを予め記憶していなくても、探知画像からレーダ偽像を除去することができ、その結果、精度のよい物標探知が行える。  以上、本発明の好適な実施形態について、具体的に説明したが、各構成及び動作等は適宜変更可能であって、上述の実施形態に限定されることはない。例えば、上述の実施の形態では、本発明に係る信号処理装置を備えたレーダ装置１として説明したが、スキャニングソナー、又は自船の真下に超音波パルス、及びそのエコー信号を送受信する魚群探知装置であってもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１−レーダ装置、１０−送信部、１２−アンテナ、１３−受信処理部、２１−信号レベル検出部、２２−立ち上がり検出部、２３−画像範囲検出部、２４−最大値特定部、２５−閾値決定部、２６−エコー信号検出部（特定部、補正部）、１３０−増幅部、１３１−Ａ/Ｄ変換部、１３２−受信データ記憶部、１３３−信号処理部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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