(57)【要約】【課題】誤検出の発生を抑制することができるレーダ装置を提供することである。【解決手段】実施形態のレーダ装置は、送受信部と、検出部と、記憶部と、判定部とを持つ。送受信部は、電波を送受信する。検出部は、前記送受信部によって受信された電波に基づいて、検出対象の位置を検出する。記憶部は、物体の位置と高さに関する空間情報を記憶する。判定部は、前記検出対象の位置と、前記空間情報とに基づいて、検出結果の妥当性を判定する。【選択図】図２
2016017790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送受信する送受信部と、
前記送受信部によって受信された電波に基づいて、検出対象の位置を検出する検出部と、
物体の位置と高さに関する空間情報を記憶する記憶部と、
前記検出対象の位置と、前記空間情報とに基づいて、検出結果の妥当性を判定する判定部と、
を備えるレーダ装置。
【請求項２】
前記空間情報及び自装置の位置に基づいて、前記検出結果の妥当性を判断するための見通し領域情報を算出する算出部をさらに備え、
前記判定部は、前記見通し領域情報と前記検出対象の位置とに基づいて、検出結果の妥当性を判定する、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記検出範囲のうち自装置の見通し外である見通し外領域を示す情報を前記見通し領域情報として算出し、
前記判定部は、前記検出対象の位置が前記見通し外領域内であるとき、前記検出対象の位置を無効な検出結果として判定し、前記検出対象の位置が前記見通し外領域外であるとき、前記検出対象の位置を有効な検出結果として判定する、
請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
電波を送受信する送受信部と、
物体の位置と高さに関する空間情報を記憶する記憶部と、
前記空間情報及び自装置の位置に基づいて、前記検出範囲のうち自装置の見通し内である見通し内領域を示す情報を見通し領域情報として算出する算出部と、
前記送受信部によって受信された電波と、前記見通し領域情報とに基づいて、前記見通し内領域に位置する前記検出対象の位置を検出する検出部と、
を備えるレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波を放射し、放射された電波の反射波を受信することによって対象を検出するレーダ装置では、放射した電波が海面や雨などの周辺環境に反射されて発生するクラッタや自装置におけるノイズの影響によって検出対象を誤検出する場合がある。従来のレーダ装置では、十分に誤検出の発生を抑制することができない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７７８５８号公報
【特許文献２】特開２００１−３４３４５５号公報
【特許文献３】特開２００３−４３１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、レーダ装置の誤検出の発生を抑制することができるレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のレーダ装置は、送受信部と、検出部と、記憶部と、判定部とを持つ。送受信部は、電波を送受信する。検出部は、前記送受信部によって受信された電波に基づいて、検出対象の位置を検出する。記憶部は、物体の位置と高さに関する空間情報を記憶する。判定部は、前記検出対象の位置と、前記空間情報とに基づいて、検出結果の妥当性を判定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態のレーダ装置１の利用形態の具体例を示す図。
【図２】第１の実施形態のレーダ装置１の機能構成を示す機能ブロック図。
【図３】レーダ装置１と遮蔽物５との位置関係の具体例を示す図。
【図４】見通し情報の具体例を示す図。
【図５】見通し外領域情報の具体例を示す図。
【図６】第１の実施形態における位置検出処理の概要を示す概略図。
【図７】第１の実施形態のレーダ装置１が検出範囲内の対象を検出する処理の流れを示すフローチャート。
【図８】第２の実施形態のレーダ装置１ａの機能構成を示す機能ブロック図。
【図９】第２の実施形態のレーダ装置１ａが検出範囲内の対象を検出する処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】第２の実施形態における位置検出処理の概要を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態のレーダ装置を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のレーダ装置１の利用形態の具体例を示す図である。
同図において、符号１はレーダ装置を表す。境界線２−１及び境界線２−２は、レーダ装置１の検出範囲の境界を表す。すなわち、レーダ装置１の検出範囲は、境界線２−１と境界線２−２との間の領域である。検出対象３−１及び３−２は、レーダ装置１によって検出される対象を表す。レーダ装置１は、検出対象を検出するために検出範囲に向けて電波を放射する。反射波４は、レーダ装置１が放射した電波のうち、検出対象３−１によって反射された電波を表す。レーダ装置１は、反射波４を受信することによって検出対象３−１を検出する。
【０００９】
同図において、遮蔽物５は、レーダ装置１の検出範囲に存在し、レーダ装置１から放射される電波を遮る物体を表す。遮蔽物５は、例えば、山やビルなどである。レーダ装置１から放射された電波は遮蔽物５によって遮られるため、レーダ装置１は、検出範囲のうち符号６によって示される領域に存在する検出対象３−２を検出することができない。このように、検出範囲のうち遮蔽物５によって対象の検出が不可となる領域を見通し外領域と呼ぶ。また、検出範囲のうち見通し外領域６以外の領域を見通し内領域と呼ぶ。
【００１０】
図２は、第１の実施形態のレーダ装置１の機能構成を示す機能ブロック図である。
レーダ装置１は、例えば、記憶部１１、電波送受信部１２、位置検出部１３、見通し外領域算出部１４、誤検出判定部１５及びデータ処理部１６を備える。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等の記憶装置である。レーダ装置１の各機能部は、例えば、記憶部１１とバスによって接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部１１に格納されたプログラムを実行することによって、以下に説明する機能を実現する。なお、レーダ装置１の各機能部の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）や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。プログラムは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体等に格納されたものであってもよいし、電気通信回線を介して他のコンピュータから送信されたものであってもよい。
【００１１】
記憶部１１は、自装置の検出範囲を含む領域の見通しに関する情報（以下、「見通し情報」という。）を予め記憶している。見通し情報とは、具体的には、遮蔽物の位置と、遮蔽物の幅や高さなどの大きさを表す情報と、を含む空間情報である。また、記憶部１１は、自装置の位置情報を記憶する。例えば、レーダ装置１が、所定の場所に固定して設置される場合、位置情報は静的な情報として予め記憶部１１に記憶されてもよい。また、例えば、レーダ装置１が移動体に設置される場合、位置情報はＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いて取得されてもよい。
【００１２】
電波送受信部１２は、アンテナや送信機、受信機、送受切換器など機器を用いて構成される。アンテナには、例えば、アンテナ素子がマトリックス状に配置されたアレイアンテナが用いられてもよい。レーダ装置１は、アレイアンテナ自体を回転させるか、複数のアレイアンテナの送信波の位相を制御することによって、指向性を変化させるように構成されてもよい。また、レーダ装置１は、回転可能なパラボラアンテナを備えてもよい。レーダ装置１は、例えば、モノパルス方式による処理により検出対象の方位を認識する。
【００１３】
アンテナは、対象を検出するための電波を自装置の検出範囲に向けて放射する。また、アンテナは、検出範囲に放射した電波が検出対象によって反射された電波を含む、自装置に向かう電波を受信する。送信機は、電波としてアンテナから放出される電気信号（以下、「送信信号」という。）を生成し、生成した電気信号に変調や増幅などの処理を行う。受信機は、アンテナから出力された受信電波の電気信号（以下、「受信信号」という。）について、ノイズの除去や増幅などの処理を行う。送受切換器は、送信機からアンテナへの電気信号の出力と、アンテナから受信機への電気信号の入力とを切り換える。電波送受信部１２は、受信電波の電気信号を位置検出部１３に出力する。
【００１４】
位置検出部１３は、受信信号に対して信号処理を行い検出範囲に位置する対象を検出し、検出対象の３次元位置を取得する位置検出処理を行う。具体的には、位置検出部１３は、受信信号からクラッタなどの不要な信号を除去する。位置検出部１３は、送信信号が放射されてから受信信号として受信されるまでの時間に基づいて、自装置から検出対象までの距離を算出する。位置検出部１３は、受信信号の強度と距離とに基づいて電波を放射した方向に分布する受信電波強度を取得する。位置検出部１３は、受信電波強度の距離方向における変化の度合いや、閾値となる電波強度の分布などに基づいて検出対象を検出する。これは、受信信号からクラッタやノイズなどの不要な信号を完全に除去することは難しく、受信電波強度はクラッタやノイズの影響をある程度含むからである。位置検出部１３は、自装置から検出対象までの距離及び電波を放射した方向に基づいて検出対象の３次元位置を算出する。位置検出部１３は、算出した検出対象の３次元位置を表す情報を検出位置情報として誤検出判定部１５に出力する。
【００１５】
見通し外領域算出部１４は、記憶部１１に記憶される見通し情報と自装置の位置情報とに基づいて、レーダ装置１の検出範囲において見通し外領域となる領域を算出する。見通し外領域算出部１４は、算出した見通し外領域を表す情報を見通し外領域情報として誤検出判定部１５に出力する。なお、レーダ装置１が所定の場所に固定して設置され、見通し情報に変化がない場合は、予め算出された見通し外領域情報を記憶部１１に記憶させてもよい。この場合、誤検出判定部１５が見通し外領域情報を記憶部１１から取得することによって、レーダ装置１は、見通し外領域算出部１４を備えない装置として構成されてもよい。
【００１６】
誤検出判定部１５は、見通し外領域情報に基づいて、検出位置情報が示す検出位置が見通し外領域に位置するか否かを判定する。誤検出判定部１５は、検出位置が見通し外領域に位置することが判定された場合、検出結果は無効であると判断し検出結果を棄却する。一方、検出位置が見通し外領域に位置しないことが判定された場合、誤検出判定部１５は、検出結果をデータ処理部１６に出力する。
【００１７】
データ処理部１６は、検出結果を用いてレーダ装置１の用途に応じた各種処理を行う機能部である。レーダ装置１の用途に応じた処理には、例えば、検出された対象を追跡する処理や、検出された対象を識別する処理などが挙げられる。また、データ処理部１６は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイなどの表示装置に接続され、検出結果や各種処理を行った結果を出力するように構成されてもよい。また、データ処理部１６は、マウスやキーボードなどの入力装置に接続され、各種処理に必要な情報の入力を受け付け、データ処理部１６に入力するように構成されてもよい。
【００１８】
図３は、レーダ装置１と遮蔽物５との位置関係の具体例を示す図である。
同図は、図１のレーダ装置１及び遮蔽物５を上から俯瞰した図である。同図においてｘ軸及びｙ軸で表される平面は地上面を表す。すなわち、紙面の裏面から表面に垂直な方向は、地上からの高さ方向を表す。同図の位置関係にあるレーダ装置１及び遮蔽物５を有する空間の見通し情報は、例えば、図４のように表すことができる。
【００１９】
図４は、見通し情報の具体例を示す図である。
同図においてｘ軸及びｙ軸で表される平面は、図３における地上面に対応する。同図において破線で区切られた各領域は、地上面が所定距離を単位として分割された単位領域を表している。各単位領域に記載されている領域は、単位領域に存在する遮蔽物の高さを表している。すなわち、同図において「０」と記載されている単位領域は、その領域に遮蔽物がないことを表している。
【００２０】
同図において符号７が示す単位領域は、図３における遮蔽物５の位置に対応する。すなわち、単位領域７は、その領域に高さが「５０」である遮蔽物が存在することを表している。なお、同図では、説明を簡単にするために、地上面は、遮蔽物５が対応する１つの単位領域に含まれるように分割されているが、実際には、地上面はレーダ装置１の処理能力や分解能などに基づいて利用シーンに応じた単位で分割されるとよい。
【００２１】
また、同図では、説明を簡単にするために、見通し情報は２次元の情報として表されているが、見通し情報は３次元の情報として表されてもよい。見通し情報が３次元の情報として表される場合、見通し情報は、例えば、各単位領域に遮蔽物が存在するか否かを示す２値で表される情報となる。
【００２２】
図５は、見通し外領域情報の具体例を示す図である。
同図においてｘ軸及びｙ軸で表される平面は、図３における地上面に対応する。見通し外領域情報は、図４の見通し情報と同様に単位領域に分割された情報である。同図において「０」と記載されている単位領域は、その領域が見通し内領域であることを表している。また、同図において「１」と記載されている単位領域は、その領域が見通し外領域であることを表している。同図に示された見通し外領域情報は、図４の見通し情報と、図３におけるレーダ装置１の位置情報と、レーダ装置１が電波を放射する向きに基づいて、レーダ装置１から見た遮蔽物５の裏側の領域を見通し外領域とすることによって算出される。
【００２３】
図６は、第１の実施形態における位置検出処理の概要を示す概略図である。
同図において、横軸は距離を表す。縦軸は反射波の強度を表す。符号８は、位置検出部１３が受信信号に基づいて取得した受信電波強度の分布を表す。位置検出部１３は、受信した電波ごとに、電波を放出してから受信するまでの時間に基づいて、電波が反射された位置（自装置からの距離）を算出する。位置検出部１３は、受信電波強度と電波が反射された位置とを対応づけてプロットすることにより、同図のような受信電波強度の分布を取得する。
【００２４】
位置検出部１３は、受信電波強度の分布において、所定の閾値を超える強度の電波を検出することによって対象を検出し、自装置から検出対象までの距離を取得する。同図では、符号８−１が示す受信電波強度が検出され、検出された受信電波強度に対応する距離Ｄ１が自装置から検出対象までの距離として取得される。
【００２５】
上記の位置検出処理は、取得された受信電波強度が分布する距離軸が、レーダ装置１の分解能や処理性能に基づいて離散化されたセルと呼ばれる距離単位ごとに行われる。同図では、距離軸は距離ｄのセルに離散化されている。
【００２６】
図７は、第１の実施形態のレーダ装置１が検出範囲内の対象を検出する処理の流れを示すフローチャートである。
まず、レーダ装置１の電波送受信部１２は、自装置から放射された電波のうち自装置の方向に反射された電波を受信する（ステップＳ１０１）。電波送受信部１２は、受信信号についてノイズの除去や増幅などの処理を行って位置検出部１３に出力する。
位置検出部１３は、受信信号に対して位置検出処理を行い、検出範囲内の検出対象を検出する（ステップＳ１０２）。位置検出部１３は、位置検出処理において検出対象が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。検出対象が検出されなかった場合（ステップＳ１０３−ＮＯ）、レーダ装置１は処理を終了する。一方、検出対象が検出された場合（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）、位置検出部１３は、検出対象の３次元位置を取得する（ステップＳ１０４）。位置検出部１３は、取得した検出対象の３次元位置を表す情報を誤検出判定部１５に出力する。
【００２７】
誤検出判定部１５は、位置検出部１３から出力された検出対象の３次元位置を表す情報を取得する。また、誤検出判定部１５は、見通し外領域算出部１４から出力される見通し外領域情報を取得する。誤検出判定部１５は、見通し外領域情報が示す見通し外領域に検出対象の３次元位置が含まれるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。検出対象の３次元位置が見通し外領域に含まれない場合（ステップＳ１０５−ＮＯ）、誤検出判定部１５は、検出結果が有効であると判断し、検出結果をデータ処理部１６に出力する（ステップＳ１０６）。一方、検出対象の３次元位置が見通し外領域に含まれる場合（ステップＳ１０５−ＹＥＳ）、誤検出判定部１５は、検出結果が無効であると判断し、検出結果を棄却する（ステップＳ１０７）。
【００２８】
このように構成された第１の実施形態のレーダ装置１は、検出された検出対象の３次元位置が見通し外領域に含まれるか否かを判定する機能を持つ。この機能を持つことにより、レーダ装置１は、見通し外領域において検出された検出対象は本来検出されるはずのない対象であることを判断し、検出結果を棄却する。そのため、第１の実施形態のレーダ装置１は、誤検出の発生を抑制することが可能となる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態のレーダ装置１ａの機能構成を示す機能ブロック図である。
レーダ装置１ａは、位置検出部１３に代えて位置検出部１３ａを備える点、見通し外領域算出部１４に代えて見通し内領域算出部１７を備える点、誤検出判定部１５を備えない点で第１の実施形態のレーダ装置１と異なる。
【００３０】
位置検出部１３ａは、見通し内領域算出部１７から出力される見通し内領域情報に基づいて位置検出処理を行う。具体的には、位置検出部１３ａは、受信信号に基づいて取得した受信電波強度の分布のうち、見通し内領域情報が示す見通し内領域に含まれるセルについて位置検出処理を行う。レーダ装置１ａでは、位置検出部１３ａが、見通し内領域に含まれるセルについて位置検出処理を行うことによって、レーダ装置１の誤検出判定部１５を必要としない。
【００３１】
見通し内領域算出部１７は、記憶部１１に記憶される見通し情報と自装置の位置情報とに基づいて、レーダ装置１ａの検出範囲において見通し内領域となる領域を算出する。見通し内領域算出部１７は、算出した見通し内領域を表す情報を見通し内領域情報として位置検出部１３ａに出力する。なお、レーダ装置１ａが所定の場所に固定して設置され、見通し情報に変化がない場合は、予め算出された見通し内領域情報を記憶部１１に記憶させてもよい。この場合、位置検出部１３ａが見通し内領域情報を記憶部１１から取得することによって、レーダ装置１ａは、見通し内領域算出部１７を備えない装置として構成されてもよい。
【００３２】
図９は、第２の実施形態のレーダ装置１ａが検出範囲内の対象を検出する処理の流れを示すフローチャートである。
同図において、図７と同様の処理については図７と同じ符号を付すことによって説明を省略する。
まず、レーダ装置１ａの電波送受信部１２が、自装置から放射された電波のうち自装置の方向に反射された電波を受信する（ステップＳ１０１）。位置検出部１３ａは、見通し内領域算出部１７から出力される見通し内領域情報を取得する。位置検出部１３ａは、受信信号について見通し内領域情報が示す見通し内領域に含まれるセルについて位置検出処理を行い、検出範囲内の検出対象を検出する（ステップＳ２０１）。
【００３３】
位置検出部１３ａは、位置検出処理において検出対象が検出されなかった場合（ステップＳ１０３−ＮＯ）、レーダ装置１ａは処理を終了する。一方、検出対象が検出された場合（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）、位置検出部１３ａは、検出対象の３次元位置を取得し、取得した検出対象の３次元位置を表す情報をデータ処理部１６に出力する（ステップＳ１０６）。
【００３４】
図１０は、第２の実施形態における位置検出処理の概要を示す概略図である。
同図において、Ｄ２は距離軸上に存在する遮蔽物の位置を表す。同図の例の場合、レーダ装置１ａは、自装置の位置とＤ２との間のセルについて位置検出処理を行う。そのため、レーダ装置１ａは、位置検出処理においてＤ２以降のセルについての計算量を削減することができる。よって、同図のように、受信電波強度８のＤ１の位置において誤検出が発生する場合であっても、レーダ装置１ａは、位置検出処理を行うことなく誤検出の発生を抑制することができる。
【００３５】
このように構成された第２の実施形態のレーダ装置１ａは、見通し内領域に含まれるセルについて位置検出処理を行う機能を持つ。この機能を持つことにより、レーダ装置１ａは、検出範囲において対象を検出する可能性がある領域について位置検出処理を行う。そのため、第２の実施形態のレーダ装置１ａは、位置検出処理における計算量を削減することが可能となり、検出性能を向上することが可能となる。
【００３６】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、受信された電波に基づいて検出対象の位置を検出し、検出対象の位置と、物体の位置及び高さに関する空間情報とに基づいて検出結果の妥当性を判定する機能を持つことにより、レーダ装置における誤検出の発生を抑制することができる。
【００３７】
レーダ装置１における誤検出の発生は、本来検出すべき対象を検出できないことや、対象の検出が遅れることを意味する。そして、誤検出の発生によって、レーダ装置１は本来実行する必要のない処理を行う場合があり、レーダ装置１のシステムリソースの利用効率が低下する可能性があった。実施形態のレーダ装置１では、上記の機能によって誤検出の発生が抑制され、システムリソースの利用効率の低下が抑制される。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３９】
１、１ａ…レーダ装置，１１…記憶部，１２…電波送受信部，１３、１３ａ…位置検出部，１４…見通し外領域算出部，１５…誤検出判定部，１６…データ処理部，１７…見通し内領域算出部，２−１、２−２…境界線，３−１、３−２…検出対象，４…反射波，５…遮蔽物，６…見通し外領域，７…遮蔽物位置，８、８−１…受信電波強度分布
【図１】
2016017790.tif 000003
【図２】
2016017790.tif 000004
【図３】
2016017790.tif 000005
【図４】
2016017790.tif 000006
【図５】
2016017790.tif 000007
【図６】
2016017790.tif 000008
【図７】
2016017790.tif 000009
【図８】
2016017790.tif 000010
【図９】
2016017790.tif 000011
【図１０】
2016017790.tif 000012