(57)【要約】【課題】目標類別処理時の目標レンジプロフィールの切出しにおいて、複数の観測点情報を利用して、切出し精度を向上する方式が提案されている。しかし、どの程度の観測点数が必要か、操作員に分からないという問題がある。【解決手段】  目標を検出した際の目標信号強度とクラッタ信号強度から、切出し精度向上に必要な移動距離を算出し操作員に表示する。本発明によれば、最適な観測点数で切出し処理を行うことができ、目標類別精度と目標観測の効率化が実現できる。【選択図】  図１
2013185955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測位置を移動し、移動中の複数の観測位置において目標に電波を照射し、受信した複数のレーダ信号を用いて目標を抽出するレーダ装置であって、
目標抽出の精度に関して、所定の目標抽出精度を満たすために更に観測位置の移動が必要となる移動距離を表示する表示器を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
目標抽出の精度を評価する精度評価部を備え、
前記精度評価部は、観測位置間の距離に対する目標信号とクラッタ信号の強度比（ＳＣＲ）の関係を表すデータを有し、前記レーダ信号から得たＳＣＲ値と観測位置を移動した移動距離から、前記観測位置の移動が必要となる移動距離を算出して前記表示器に送ることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記表示器は、現時点の観測位置から更に移動する移動距離に対して改善される目標抽出の精度を表示することを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
観測位置を移動し、移動中の複数の観測位置において目標に電波を照射し、受信した複数のレーダ信号を用いて目標を抽出するレーダ装置であって、
目標抽出の精度に関して、所定の目標抽出精度を満たすために更に必要となる観測点数を表示する表示器を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
移動体に搭載され、目標に電波を照射し反射波を受信する送受信アンテナと、
送受信を切り替える送受切替器と、
送信波を生成し前記送受切替器を介して前記送受信アンテナに送る送信機と、
前記送受信アンテナ及び前記送受切替器を介して送られたレーダ信号を復調する受信機と、
前記受信機で復調した信号から目標を検出する目標検出部と、
目標観測時における目標観測点の位置を標定する自己位置標定器と、
複数の目標観測点で測定し受信機で復調した信号を記録するデータ保存部と、
前記データ保存部に保存した信号から、目標の存在する領域を切出す目標レンジ切出し処理部と
観測点間の距離と目標の信号強度とクラッタ信号の強度の強度比の関係を表すデータを有し、前記目標検出部で検出した目標の信号強度とクラッタ信号の強度の強度比から目標レンジの切出し精度を評価する切出し精度評価部と、
目標を類別する際に使用する参照情報が格納された参照データベースと、
前記目標レンジ切出し処理部で切出した目標レンジを前記参照データベースの情報を利用して類別を行う目標類別部と、
前記目標類別部の目標類別結果と前記切出し精度評価部の精度評価結果を表示する表示器を備えることを特徴とする目標類別装置。
【請求項６】
観測位置を移動し、移動中の複数の観測位置において目標に電波を照射し、受信した複数のレーダ信号を用いて抽出した目標の抽出精度に関し、所定の抽出精度を満たすために更に移動が必要となる移動距離を算出する目標精度の評価方法であって、
観測位置間の距離に対する目標信号とクラッタ信号の強度比（ＳＣＲ）の関係を表すデータと、前記レーダ信号から得た前記ＳＣＲと、初期の観測位置から移動した移動距離から、更に観測位置の移動が必要となる移動距離を算出することを特徴とする目標精度の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダの分野に関し、特に検出した目標を類別することが可能なレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機に搭載したレーダ装置では、上空から電波を送受信することによって地表面や海面付近の観測を行い、地表面や海面付近に存在する目標の検出を行う。この種のレーダ装置で地表面や海面付近を観測すると、一般に地表面や海面からの強いエコーが受信される。それぞれ「グラウンドクラッタ」や、「シークラッタ」と呼ぶ。ここでは、グラウンドクラッタやシークラッタのように背景からのエコーを、総称して単に「クラッタ」と呼ぶ。従って、目標類別を行うためにはクラッタの中から目標のエコーを検出し、類別処理を行う必要がある。なお、目標からのエコーを「目標信号」と呼ぶ。
【０００３】
目標類別を行うレーダ装置に関する技術として、高分解能なレンジプロフィールや偏波特性を用いて類別を行うレーダ装置が開示されている（例えば特許文献１）。また、移動目標に対して目標を追尾することによって、目標の運動状態から目標を類別するレーダ装置が開示されている（例えば特許文献２）。
【０００４】
目標のレンジプロフィールを用いて類別を行う場合、受信したレーダ信号の中から目標が存在するレンジプロフィールの領域を切出す必要がある。この際に航空機から地上を観測するレーダ装置では、クラッタ信号の影響を受けるため目標領域の抽出が困難となる。
【０００５】
この問題を解決する方式として電波の入射角による信号の変化が、クラッタ信号と目標信号で異なることを利用する方式が提案されている（例えば特許文献３）。
【０００６】
ここで、図５は、特許文献３に記載されたレーダ装置と目標との関係を図式的に示した図の例である。図５において、航空機に搭載されたレーダ装置は、十分なレンジビン分解能を有するものの、アジマス分解能が低いものとし、アジマス方向（分解能セル１００ａの幅方向）に移動しながら複数回の観測を行い、受信信号を得るものとする。図６に示した反射信号Ｗｔ、Ｗｃのように、目標ＴとクラッタＣとについて、レーダ装置１００から放射された電波が、目標ＴおよびクラッタＣで再放射される場合のビームパターンとして考えれば分かりやすい。図６において、反射信号Ｗｃは、クラッタＣから再放射される際の仮想的なビームパターンを示し、反射信号Ｗｔは、目標Ｔから再放射される際の仮想的なビームパターンを示している。
【０００７】
レーダ装置１００におけるビームパターンは、電波が放射される開口面が大きいほど先鋭化することが知られている。
クラッタＣには、アジマス方向に広がった電波がそのまま照射されるので、クラッタＣから再放射される電波（反射信号Ｗｃ）の仮想的な開口面は、アジマス分解能と等価である。
【０００８】
一方、目標Ｔの照射面は、目標Ｔの大きさによって決定する。一般的に、目標サイズは、アジマス分解能（分解能セル１００ａの幅方向）に比べて十分小さいので、目標Ｔの仮想的な開口面は、クラッタＣの開口面に比べて小さくなる。
したがって、図６に示すように、クラッタＣで再放射される電波（反射信号Ｗｃ）と目標Ｔで再照射される電波（反射信号Ｗｔ）との各ビームパターンを比べれば、目標Ｔの反射信号ＷｔよりもクラッタＣの反射信号Ｗｃの方が先鋭化されている。
【０００９】
反射信号Ｗｃのように先鋭化されたビームパターンは、アジマス角が変化すると、観測される信号が大きく変化する。
一方、反射信号Ｗｔのようにビームパターンが先鋭化されていない場合には、わずかなアジマス角の変化による信号の変化は小さい。
【００１０】
このように、異なるアジマス角で観測した信号間では、目標Ｔの反射信号Ｗｔに比べてクラッタＣの反射信号Ｗｃの相関が低い性質を利用し、異なるアジマス角で観測した複数の観測信号を処理することにより、クラッタＣの反射信号Ｗｃを抑圧することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２５７９３１号公報（第１図）。
【特許文献２】特開２００２−３４１０２２号公報（第１図）。
【特許文献３】特開２０１１−２２０８２４号公報（第１２図）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら従来のレーダ装置では、クラッタ信号の強度を十分に抑圧し、目標の存在する領域を精度よく切出すことができているかを、操作員が判断することができないため、どの程度アジマス角の異なる点から観測を行えばよいか不明であった。このため、アジマス方向の観測点が足りず、十分なクラッタ信号の抑圧性能が得られない可能性がある。また、クラッタ信号の弱い環境では、必要以上に観測点数を増やしてしまい、観測の効率が低下する可能性がある。
【００１３】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、目標を探知した際に目標からの信号強度と目標の周辺領域のクラッタ信号強度を算出し、目標の存在する領域を切出すのに必要な、アジマス方向の観測点数を操作員に表示する。この発明により、最適な観測点数で目標を観測することが可能になり、クラッタ信号を抑圧し目標の存在する領域の切出し精度と観測の効率化を実現するレーダ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るレーダ装置は、観測位置を移動し、移動中の複数の観測位置において目標に電波を照射し、受信した複数のレーダ信号を用いて目標を抽出するレーダ装置であって、目標抽出の精度に関して、所定の目標抽出精度を満たすために更に観測位置の移動が必要となる移動距離を表示する表示器を備える。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の目標類別装置によれば、目標に対して最適なアジマス観測点数によって観測を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る目標類別装置における観測点間の距離とＳＣＲの関係を示した図である。
【図３】実施の形態３に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態４に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。
【図５】レーダ装置と目標との関係を図式的に示す図である。
【図６】目標ＴおよびクラッタＣで再放射される場合のビームパターンの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の目標類別装置及び目標類別方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１８】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るレーダの目標類別装置について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１９】
図１において、この発明の実施の形態１に係る目標類別装置は、航空機などに搭載され、目標に電波を照射し反射波を受信する送受信アンテナ１と、送受信を切り替える送受切替器２と、送信波を生成し送受切替器２を介して送受信アンテナ１に送る送信機３と、送受信アンテナ１及び送受切替器２を介して送られてきたレーダ信号を復調する受信機４と、受信機４で復調した信号から目標を検出する目標検出部５と、目標検出部５で検出した目標の信号強度と、クラッタ信号の強度及び目標レンジ切出し処理部９の処理内容によって目標レンジの切出し精度を評価する切出し精度評価部６と、目標観測時の自己位置を標定する自己位置標定器７と、複数の観測点で測定し受信機４で復調した信号を記録するデータ保存部８と、データ保存部８に保存した信号から、目標の存在する領域を切出す目標レンジ切出し処理部９と、目標を類別する際に使用する参照情報が格納された参照データベース１０と、目標レンジ切出し処理部９で切出した目標レンジを参照データベース１０の情報を利用して類別を行う目標類別部１１と、目標類別部１１の目標類別結果と切出し精度評価部６の結果を表示する表示器１２と、が設けられている。
【００２０】
つぎに、この実施の形態１に係る目標類別装置の動作について説明する。
まず、送信器３にて生成した送信波を、送受切替器２を介して送受信アンテナ１より目標（図示せず）に対して電波を照射する。目標及び周辺部からの散乱波を送受信アンテナ１から送受切替器２を介して受信機４へ伝送する。
受信機４では、目標からの散乱波を復調する。
目標検出部５は、受信器４で復調された信号の強度比から目標の検出を行い、目標の存在する距離を指定する。
また、自己位置標定器７で目標観測時の自己位置を計測し、観測時の自己位置と受信信号をデータ保存部８に記録する。
同時に切出し精度評価部６は、目標検出部５での検出処理時の目標からの受信信号強度と、想定する目標の大きさより十分大きく目標が存在しないと考えられるクラッタ領域からの受信信号強度より、目標レンジの切出し精度を評価する。
このときの、目標とクラッタの信号強度の比（以下ＳＣＲと記す）を用いて、後に述べるように切出し精度を向上するために必要な、アジマス方向の移動距離を算出し、表示器１２に表示する。
操作員は表示に従い観測点を変更しながら観測を行う。上記の動作が１つの観測位置での目標情報の取得である。
【００２１】
次に観測位置を移動しながら、その移動途中における複数の観測位置で目標情報を取得する。
観測位置を移動しながら周期的に行う２回目以降の観測では、目標レンジ切出し処理部９は、目標の存在する距離、目標観測時の自己位置と、データ保存部７に保存した前回までの複数の観測情報とで目標の相関処理を行い、同一の目標を選定する。
目標レンジ切出し処理部９は同一の目標を選定すると、その観測位置における目標情報を取得する。
【００２２】
また、目標レンジ切出し処理部９は、各々の観測位置において選定された目標情報に対応する受信信号をデータ保存部８から抽出する。そして、目標レンジ切出し処理部９は、複数の観測位置における目標情報を利用し、例えば特許文献３に記載された目標領域の抽出技術を用いて目標レンジの切出し処理を行う。
目標レンジ切出し処理部９は、切出されたレンジ領域を目標類別部１１に伝送する。また、切出し処理を行った際に得られたＳＣＲや観測点の位置情報を切出し精度評価部６に伝送する。
【００２３】
このとき、切出し精度評価部６は、目標レンジ切出し処理部９から伝送されたＳＣＲと、切出し処理に使用した観測点の位置情報から、切出し処理の精度及び切出し精度向上に必要な移動距離を更新し、表示器１２に表示する。
【００２４】
目標レンジの切出しに必要となる観測点の移動距離は、目標の種類、距離、クラッタの種類（地面、植生、海など）等によって異なる。
図２に観測点間の距離とＳＣＲの関係の一例を示す。
図２における観測点間の距離とは、移動中における１回目の観測点とｎ回目の観測点までの移動距離を表す。ここで移動中は一定の間隔で観測を実施するものとし、移動距離が長くなると観測点数も多くなる。
切出し精度評価部６には、予め、目標レンジの切出精度を満たすＳＣＲと、観測点間の距離に対するＳＣＲの関係が保存されており、観測時のＳＣＲに基づき、必要となる移動距離を算出することができる。
観測点を移動しながら観測を繰り返す間も、必要な移動距離は更新される。
切出し精度評価部６は、このようにして更新された移動距離を表示器１２に伝送し、表示器１２はその結果を表示する。
ｎ回目の観測では、１回目の観測より必要な移動距離は小さくなる。既に必要なＳＣＲを満たしている場合は、必要な移動距離は０となる。
なお、観測点間の距離に対するＳＣＲの関係は、実測から得られたものであってもよいし、計算等から得られたものであってもよい。また、条件に応じて適切なものを選択するようにしてもよい。
【００２５】
目標類別部１１では、目標レンジ切出し処理部９から伝送された目標の存在するレンジ領域の信号を用いて、目標の類別を行う。
【００２６】
目標の類別は、例えば、複数の偏波を利用して偏波ごとのレンジプロフィールを、参照データベース１０に保存した各目標のレンジプロフィールと比較することで、目標の類別を行う。
【００２７】
目標類別部１１は、データベース１０と、目標レンジ切出し処理部９から伝送された目標の存在するレンジ領域の信号を用いて類別した目標の類別結果を、表示器９に出力し結果を表示する。
【００２８】
上述したように、本実施の形態１によれば、目標に対して必要な移動距離を操作員に提供することができ、最適な観測点数で目標を観測することが可能となって、切出し精度と観測の効率化を実現することができる。この結果、目標のレンジプロフィールの切出し精度を確保することができるため、目標類別確率を確保することが可能である。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態１では、予め切出し精度評価部６に切出し精度を満たすＳＣＲが保存されており、条件を満たすＳＣＲとなる移動距離を表示器１２に表示していた。実施の形態２では、精度評価部６に観測点を移動する条件を設定保存しておき、観測点を移動したときに、どの程度の切出し精度が得られるかを表示器１２に表示する。
【００３０】
この発明の実施の形態２に係る目標類別装置の構成は、実施の形態１と同様であり、切出し精度評価部６の機能のみ異なる。
【００３１】
次に、実施の形態２に係る目標類別装置の動作について説明する。
実施の形態２では、実施の形態１と同様に目標の観測を行った後に、予め保存された観測点の移動条件と照らし合わせて、移動を行った際に改善するＳＣＲを表示する。２回目以降の観測では、逐次改善するＳＣＲを更新する。 
【００３２】
このように、本実施の形態２によれば、移動できる観測点に制限がある場合でも、改善可能なＳＣＲを操作員に表示することで、効率良く捜索を行うことが可能である。この結果、観測点に制限がある場合でも、ＳＣＲを向上させることで目標のレンジプロフィールの切出し精度を確保することができるため、目標類別確率を確保することが可能である。  
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態１では、予め切出し精度評価部６に切出し精度を満たすＳＣＲが保存されていた。しかしながら、切出し精度を満たすＳＣＲは、目標のレンジプロファイルによって様々であり、特に目標の種類が著しく異なる場合（海上目標、地上目標、低空を飛しょうする航空機 など）は、精度を満たすＳＣＲも異なると考えられる。実施の形態３では、切出し精度を満たすＳＣＲを設定することで、切出し精度を向上する。
【００３４】
図３は、この発明の実施の形態３に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。
実施の形態３では、新たに、条件入力器１３を備える。
なお、図３において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。
【００３５】
次に、実施の形態３に係る目標類別装置の動作について説明する。
実施の形態３では、捜索を行いたい目標にしたがって、切出し精度を満たすＳＣＲを条件入力器１３によって設定する。捜索した目標に対して、設定したＳＣＲにしたがって、必要な移動距離を算出する。
以下は、実施の形態１と同様な処理を行う。
【００３６】
このように、本実施の形態３によれば、目標の種類が大きく異なる（海上目標、地上目標、低空を飛しょうする航空機 など）場合においても、切出しの精度を確保することが可能となる。このため、目標類別確率を高めることが可能である。
【００３７】
実施の形態４．
実施の形態３では、手動によってＳＣＲの条件を入力していた。実施の形態４では、観測位置と目標の位置から、目標の存在する条件を取得し、自動でＳＣＲの条件を設定できるようにした。
【００３８】
図４は、この発明の実施の形態４に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。図４において、図３に示す実施の形態３と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。
実施の形態３では、条件入力器１３を排除し、新たに条件判定器１４、デジタルマップ１５と条件テーブル１６を備える。
【００３９】
次に、実施の形態３に係る目標類別装置の動作について説明する。
実施の形態３では、捜索を行った際に、目標の存在する位置を自己位置評定器７とデジタルマップ１５の情報を基に、条件判定器１４によって判定する。判定結果に従って、条件テーブルより、ＳＣＲの設定条件を選択し、目標レンジ切出し処理部９に条件を設定する。
以下は、実施の形態１と同様な処理を行う。
【００４０】
このように、本実施の形態４によれば、目標の存在する地形に応じて、条件を自動で設定できるため、切出しの精度を確保することが可能となる。このため、目標類別確率を高めることが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 送受信アンテナ、２ 送受切替器、３ 送信機、４ 受信機、５ 目標検出部、６ 切出し精度評価部、７自己位置標定器、８ データ保存部、９ 目標レンジ切出処理部、１０ 参照データベース、１１ 目標類別部、１２表示器、１３ 条件入力器、 １４ 条件判定器、１５ デジタルマップ、１６ 条件テーブル。
【図１】
2013185955.tif 000003
【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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