(57)【要約】【課題】  探査地域における降水の強度を算出し、探査地域における目標の確認を容易にするレーダ信号処理装置およびレーダ装置を得る。【解決手段】探査地域を分割するメッシュ毎のレーダ反射電波の受信電力から閾値超過メッシュを検出する検出部と、隣接する閾値超過メッシュ同士をまとめた検出プロットを作成する検出プロット作成部と、検出プロットの面積を予め決められた下限値及び上限値と比較し、目標プロットであるか降水プロットであるかを判別するクラッタ判別部と、探査地域に設定された区画において、降水プロットの合計面積が占める割合を誤検出頻度として算出し、降水反射電波の受信電力の確率分布関数から、受信電力が電力閾値を超過する確率が誤検出頻度になる降水反射電波の推定平均受信電力を求める反射強度推定部と、推定平均受信電力とレーダ方程式により算出したレーダ反射因子から降水強度を推定する降水強度推定部とを備える。【選択図】    図２
2016153728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダアンテナが受信したレーダ電波の探査地域からの反射であるレーダ反射電波の、前記探査地域を分割するメッシュ毎の受信電力を、予め決められた電力閾値と比較し、前記レーダ反射電波の受信電力が前記電力閾値を超える前記メッシュである閾値超過メッシュを検出する検出部と、
隣接する前記閾値超過メッシュ同士をまとめた前記メッシュのまとまりである検出プロットを作成する検出プロット作成部と、
前記検出プロットの面積を予め決められた下限値及び上限値と比較し、前記検出プロットの面積が前記下限値以上かつ前記上限値以下である場合は、前記検出プロットは前記目標物に反射された目標反射電波が検出された目標プロットであり、前記検出プロットの面積が前記下限値未満かまたは前記上限値を越える場合は、前記検出プロットは降水に反射された降水反射電波が検出された降水プロットであると判別するクラッタ判別部と、
前記探査地域に設定された、前記レーダアンテナから決められた距離の範囲および決められた方位の範囲の複数の前記メッシュをまとめた区画において、この区画に含まれる前記降水プロットの合計面積がこの区画の面積に対して占める割合を誤検出頻度として算出し、前記降水反射電波についての平均受信電力により決まる受信電力の確率分布関数から、前記降水反射電波の受信電力が前記電力閾値を超過する確率が前記誤検出頻度になる平均受信電力を前記降水反射電波の推定平均受信電力とする反射強度推定部と、
前記区画についての前記レーダアンテナとの間の距離と前記推定平均受信電力とレーダ方程式により、降水が前記レーダ電波を反射する強度を表すレーダ反射因子を算出し、前記レーダ反射因子と降水強度との間の予め求められた関係により降水強度を推定する降水強度推定部と
を備えたレーダ信号処理装置。
【請求項２】
前記反射強度推定部は、複数の前記区画においてそれぞれ推定平均受信電力を算出し、
前記降水強度推定部は、それぞれの前記区画についての前記レーダアンテナとの間の距離と前記推定平均受信電力とレーダ方程式により算出した値を平均化した前記レーダ反射因子を算出し、前記レーダ反射因子と降水強度との間の予め求められた関係により降水強度を推定する
請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
【請求項３】
前記降水強度推定部が推定する降水強度に基づき、前記電力閾値を変更するパラメータ設定部を更に備えた
請求項１または２に記載のレーダ信号処理装置。
【請求項４】
探査地域に向けてレーダ電波を送信し、反射されたレーダ反射電波を受信するレーダアンテナと、
前記反射電波の前記探査地域を分割するメッシュ毎の受信電力を、予め決められた電力閾値と比較し、前記レーダ反射電波の受信電力が前記電力閾値を超える前記メッシュである閾値超過メッシュを検出する検出部、
隣接する前記閾値超過メッシュ同士をまとめた前記メッシュのまとまりである検出プロットを作成する検出プロット作成部、
前記検出プロットの面積を予め決められた下限値及び上限値と比較し、前記検出プロットの面積が前記下限値以上かつ前記上限値以下である場合は、前記検出プロットは前記目標物に反射された目標反射電波が検出された目標プロットであり、前記検出プロットの面積が前記下限値未満かまたは前記上限値を越える場合は、前記検出プロットは降水に反射された降水反射電波が検出された降水プロットであると判別するクラッタ判別部、
前記探査地域に設定された、前記レーダアンテナから決められた距離の範囲および決められた方位の範囲の複数の前記メッシュをまとめた区画において、この区画に含まれる前記降水プロットの合計面積がこの区画の面積に対して占める割合を誤検出頻度として算出し、前記降水反射電波についての平均受信電力により決まる受信電力の確率分布関数から、前記降水反射電波の受信電力が前記電力閾値を超過する確率が前記誤検出頻度になる平均受信電力を前記降水反射電波の推定平均受信電力とする反射強度推定部、
前記区画についての前記レーダアンテナとの間の距離と前記推定平均受信電力とレーダ方程式により、降水が前記レーダ電波を反射する強度を表すレーダ反射因子を算出し、前記レーダ反射因子と降水強度との間の予め求められた関係により降水強度を推定する降水強度推定部を有するレーダ信号処理装置と
を備えたレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダ電波の反射電波から、探査地域に存在する目標物を検出するレーダ信号処理装置及びレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
探査地域内の目標検出を行うレーダ装置は、レーダ電波を探査地域に照射し、探査地域から反射された反射電波を受信し、受信した反射電波から車両、航空機、船舶等の目標物を検出する。探査地域では、レーダ装置が検出対象とする目標物の他に、雪や雨などの降水もレーダ電波を反射する。レーダ装置は、降水による反射についても、目標物からの反射と同様に検出してしまい、検出した結果は、クラッタと呼ばれる誤目標となる。このため、雪や雨によるレーダ電波の反射が甚だしいときは、レーダ装置の検出対象とする目標は、クラッタに埋もれてしまい、レーダ表示画面上で目標を確認することが困難になる。
【０００３】
レーダ装置において、誤目標の発生を抑えるためには、例えば、受信部の増幅器の入出力特性を制御して反射信号の増幅率を抑える方法が有効であるが、この方法は反面、目標の検出も抑圧してしまう。このため、目標検出の抑圧を必要最小限にするよう、降水の強度を検出し、検出した降水の強度にあわせてレーダ装置の各種特性を制御することが必要となる。
【０００４】
降水の強度にあわせて誤目標の抑圧を行なう従来のレーダ装置としては、検出した目標を追尾して誤目標を判定し、誤目標と判定された数をもとに、レーダ装置の増幅器の入出力特性を、調整する構成としたものがある（例えば、特許文献１参照）。この構成のレーダ装置は、降水によりランダムに反射される反射波が誤目標として検出される頻度をもとに、土砂降り、小降りなどの雨の降り方の違いを検出し、降水の状態にあわせてレーダ装置の制御を行い、誤目標の発生を抑圧する。
【０００５】
また、レーダ装置により降水の状態を求める従来の技術としては、降水により反射されるレーダ電波の受信電力を測定し、受信電力からレーダ方程式により算出される反射因子と降水の強度との関係から降水の強度を算出するものがある（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１４２３２９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】吉田孝  監修、「改訂  レーダ技術」、社団法人電子情報通信学会、平成８年１０月１日、Ｐ２３８−２５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の様に構成されたレーダ信号処理装置やレーダ装置では、降水による誤目標の発生頻度は、降水により反射されるレーダ反射電波の受信電力に影響されるため、降水の状態の他に、レーダアンテナからの距離にも左右される。例えば、降水の状態が同様であっても、レーダアンテナからの距離の近い場所とレーダアンテナからの距離の遠い場所では、誤目標の検出数は異なるものとなる。このため、探査地域がある程度の広さを持ち、探査地域中のそれぞれの地点でレーダアンテナからの距離が大きく異なる場合、反射波が誤目標として検出される頻度のみからは、降水の状態を正しく判定できないという課題があった。また、非特許文献１の様に構成されたレーダ信号処理装置やレーダ装置では、降雨によるレーダ電波の反射波の受信電力を正確に測定するために、広いダイナミックレンジが要求される他、測定値の校正を行なう手段等も必要になる。さらに、降雨によるレーダ電波の反射波の受信電力はレイリー散乱等により分布するが、分布する反射波の受信電力の平均値を正確に測定するため、長時間の観測と、観測データの積分も要する。このため、主として移動する目標物の検出を目的とした、短い周期で目標を観測するレーダ信号処理装置やレーダ装置に、非特許文献１と同様な機能を加えることは、レーダ信号処理装置やレーダ装置の規模の増大や性能の劣化をもたらすため、困難であるという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためのものであって、探査地域における降水の強度を算出し、探査地域における目標の確認を容易にするレーダ信号処理装置およびレーダ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るレーダ信号処理装置は、レーダアンテナが受信したレーダ電波の探査地域からの反射であるレーダ反射電波の、前記探査地域を分割するメッシュ毎の受信電力を、予め決められた電力閾値と比較し、前記レーダ反射電波の受信電力が前記電力閾値を超える前記メッシュである閾値超過メッシュを検出する検出部と、隣接する前記閾値超過メッシュ同士をまとめた前記メッシュのまとまりである検出プロットを作成する検出プロット作成部と、前記検出プロットの面積を予め決められた下限値及び上限値と比較し、前記検出プロットの面積が前記下限値以上かつ前記上限値以下である場合は、前記検出プロットは前記目標物に反射された目標反射電波が検出された目標プロットであり、前記検出プロットの面積が前記下限値未満かまたは前記上限値を越える場合は、前記検出プロットは降水に反射された降水反射電波が検出された降水プロットであると判別するクラッタ判別部と、前記探査地域に設定された、前記レーダアンテナから決められた距離の範囲および決められた方位の範囲の複数の前記メッシュをまとめた区画において、この区画に含まれる前記降水プロットの合計面積がこの区画の面積に対して占める割合を誤検出頻度として算出し、前記降水反射電波についての平均受信電力により決まる受信電力の確率分布関数から、前記降水反射電波の受信電力が前記電力閾値を超過する確率が前記誤検出頻度になる平均受信電力を前記降水反射電波の推定平均受信電力とする反射強度推定部と、前記区画についての前記レーダアンテナとの間の距離と前記推定平均受信電力とレーダ方程式により、降水が前記レーダ電波を反射する強度を表すレーダ反射因子を算出し、前記レーダ反射因子と降水強度との間の予め求められた関係により降水強度を推定する降水強度推定部とを備えるものである。
【００１１】
この発明に係るレーダ装置は、探査地域に向けてレーダ電波を送信し、反射されたレーダ反射電波を受信するレーダアンテナと、前記反射電波の前記探査地域を分割するメッシュ毎の受信電力を、予め決められた電力閾値と比較し、前記レーダ反射電波の受信電力が前記電力閾値を超える前記メッシュである閾値超過メッシュを検出する検出部、隣接する前記閾値超過メッシュ同士をまとめた前記メッシュのまとまりである検出プロットを作成する検出プロット作成部、前記検出プロットの面積を予め決められた下限値及び上限値と比較し、前記検出プロットの面積が前記下限値以上かつ前記上限値以下である場合は、前記検出プロットは前記目標物に反射された目標反射電波が検出された目標プロットであり、前記検出プロットの面積が前記下限値未満かまたは前記上限値を越える場合は、前記検出プロットは降水に反射された降水反射電波が検出された降水プロットであると判別するクラッタ判別部、前記探査地域に設定された、前記レーダアンテナから決められた距離の範囲および決められた方位の範囲の複数の前記メッシュをまとめた区画において、この区画に含まれる前記降水プロットの合計面積がこの区画の面積に対して占める割合を誤検出頻度として算出し、前記降水反射電波についての平均受信電力により決まる受信電力の確率分布関数から、前記降水反射電波の受信電力が前記電力閾値を超過する確率が前記誤検出頻度になる平均受信電力を前記降水反射電波の推定平均受信電力とする反射強度推定部、前記区画についての前記レーダアンテナとの間の距離と前記推定平均受信電力とレーダ方程式により、降水が前記レーダ電波を反射する強度を表すレーダ反射因子を算出し、前記レーダ反射因子と降水強度との間の予め求められた関係により降水強度を推定する降水強度推定部を有するレーダ信号処理装置とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、探査地域における降水の強度を算出し、探査地域における目標の確認を容易にするレーダ信号処理装置およびレーダ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置及びレーダ装置の信号処理の概念図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を表す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置の降水強度の推定に関する動作を表すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置の降水強度の推定に基づくパラメータ調整に関する処理の流れを表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置及びレーダ装置の信号処理の概念図である。図１において、探査地域１に存在する車両、航空機、船舶等の目標物を検出するため、レーダ装置は、Ａと記した位置に配置したレーダアンテナからレーダ電波を送信し、その反射であるレーダ反射電波を受信し、目標物を検出する。目標物の検出は、探査地域１を距離、方位等で分割するメッシュ２と呼ばれる小区間毎に、レーダアンテナが受信した、それぞれのメッシュ２に該当する場所から反射したレーダ反射電波の受信電力を、予め定めた電力閾値と比較することにより行なう。メッシュ２の大きさは、主として、レーダ装置の空間分解能をもとに定められる。レーダ装置の空間分解能は、レーダアンテナのビーム幅や、レーダ電波の送信パルス長などで決まる、尚、図１では、探査地域１を扇状の形状をした地域として図示したが、Ａの地点を中心とした全周の地域としても良い。
【００１５】
図１における３は、それぞれ、目標物が検出された、すなわちレーダ反射電波の受信電力が電力閾値を超過したメッシュ２（以後、閾値超過メッシュと呼ぶ）のうちの、隣接するものをまとめたもので、検出プロットと呼ばれるものである。検出された検出プロット３の位置は、レーダ反射電波５Ｂを反射する反射物の位置を表し、検出プロット３の大きさは、レーダ反射電波５Ｂを反射する反射物の大きさまたは、反射物の分布の広がりを表す。特に、検出プロット３を、レーダ反射電波５Ｂを反射した反射物により区別する場合は、検出プロット３の内の、車両、航空機、船舶等の目標物が検出された検出プロット３を目標プロット３Ａ、降水が検出された検出プロットを降水プロット３Ｂとする。目標プロット３Ａは、目標物の大きさに対応する面積を有する。これに対し、降水プロット３Ｂの面積は、目標プロット３Ａに比べて面積が広かったり、逆に狭かったりする。これは、降水などの現象は、目標物とは異なり広範囲に分布し、分布する範囲内でレーダ反射電波５Ｂを反射する反射の強度も上述した電力閾値より小さい値から大きい値まで変動するためである。
【００１６】
尚、車両、航空機、船舶等の目標物を検出するためのレーダ信号処理装置やレーダ装置においては、検出プロット３Ｂの様に、本来検出するべき対象でない降水などの現象を検出してしまった場合を、誤検出と呼ぶ。誤検出された降水プロット３Ｂは、クラッタとも呼ばれる。４は、降水強度を推定するために探査地域内に設定した、レーダアンテナから決められた距離範囲および決められた方位範囲にあるメッシュ２をまとめた区域であり、詳細については、後述する。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、レーダアンテナ６と、レーダ受信機７と、レーダ信号処理装置８と、レーダ表示器９とを備えている。レーダアンテナ６は、探査地域１にレーダ電波５Ａを送信し、探査地域１からのレーダ電波５Ａの反射波であるレーダ反射電波５Ｂを受信する。なお、レーダ反射電波５Ｂについて、反射物を区別する場合は、以後、目標物からの反射電波を目標反射電波と呼び、降水からの反射電波を降水反射電波と呼ぶ。レーダ受信機７は、レーダアンテナ６が受信したレーダ反射電波５Ｂを増幅する。レーダ信号処理装置８は、レーダ受信機７により増幅されたレーダ反射波５Ｂから目標を検出し、検出した目標の位置及び大きさを表す検出プロット３を作成する。レーダ表示器９は、信号処理装置８が作成した検出プロット３を表示画面上に表示する。
【００１８】
また、信号処理装置８は、検出部８１と、プロット作成部８２と、クラッタ判別部８３と、反射強度推定部８４と、降水強度推定部８５と、パラメータ設定部８６とを備えている。検出部８１および、プロット作成部８２は、レーダ表示器９に表示する検出プロット３を作成する部分であり、探査地域１における目標物を検出するレーダ装置が一般に備える。検出部８１は、レーダアンテナ６が受信し、受信機７により増幅されたレーダ反射電波５Ｂのそれぞれのメッシュ２ごとの受信電力を、予め決められた電力閾値と比較し、レーダ反射電波５Ｂの受信電力が電力閾値を超過する閾値超過メッシュを検出する。プロット作成部８２は、検出部８１が検出した閾値超過メッシュの隣接するもの同士のまとまりである検出プロット３を作成する。
【００１９】
クラッタ判別部８３、反射強度推定部８４、および降水強度推定部８５は、プロット作成部８２により作成された検出プロット３から降水の強度を推定する部分である。クラッタ判別部８３は、それぞれの検出プロット３について、検出プロットの面積（以下、領域サイズと言う）をもとに目標反射電波による目標プロット３Ａであるか、降水反射電波による降水プロット３Ｂであるかの判定を行なう。目標物からの電波反射であれば、検出プロット３の面積は、目標物の面積に対応した一定の下限値から一定の上限値値の間になるため、検出プロット３の面積を、一定の下限値及び一定の上限値と比較し、検出プロットの領域サイズがこの下限値以上かつ上限値以下である場合は、目標反射電波、下限値未満かまたは上限値を超過する場合は降水反射電波と判定するものである。
【００２０】
反射強度推定部８４は、クラッタ判別部８３で降水からの反射電波と判定された降水プロット３Ｂの面積の合計である合計面積を基に、降水反射電波の平均受信電力の推定値を算出する。降水強度推定部８５は、反射強度推定部８４が算出した降水反射電波の平均受信電力の推定値をもとに、降水の強度を推定する。
【００２１】
パラメータ設定部８６は、降水強度推定部８５が推定する降水強度をもとに、受信機７、検出部８１、レーダ表示器９のそれぞれのパラメータの設定を変更する。変更するパラメータは、検出部８１が降水反射電波を検出する誤検出確率を調整するためのパラメータとして、検出部８１の電力閾値およびレーダ受信機７の増幅率、レーダ表示器９上で降水反射電波を検出した検出プロット３Ｂの表示のされ方を調整し、視認性を改善するためのパラメータとして、レーダ表示器９の輝度、ブラインドレベルがある。
【００２２】
次に、図２に示した構成のレーダ信号処理装置およびレーダ装置において、降水の強度を推定する原理を説明する。レーダアンテナ６から探査地域１にレーダ電波５Ａを送信すると、探査地域１の目標物や、降水により探査地域１の上空の空気中に含まれる水滴により反射されたレーダ反射電波５Ｂがレーダアンテナ６に受信される。レーダ反射電波５Ｂが、降水により反射されたものである場合、受信される降水反射電波の受信電力の平均値（Ｅｒ）は、気象レーダのレーダ方程式により、式（１）のように表される。
【００２３】
【数１】
2016153728.tif 000003
【００２４】
ここで、ｒは探査地域１中のレーダ電波を反射した各部分（メッシュ２）のレーダアンテナ６からの距離、Ｃはレーダ装置により決まる定数、ＢＲβは、レーダ反射因子と呼ばれる、降水がレーダ電波３Ａを反射する強度を示す値であり、Ｒが降水の強度を表す。このため、受信された降水反射電波の平均受信電力（Ｅｒ）が求まれば、式（１）を、式（２）のように変形して、降水がレーダ電波３Ａを反射する強度を示すレーダ反射因子（ＢＲβ）を算出し、降水の強度を算出することが可能である。
【００２５】
【数２】
2016153728.tif 000004
【００２６】
また、降水反射電波は、空気中に分布する多数の水滴からのランダムな反射が重畳されたものである。降水反射電波の受信電力の分布は、レイリー分布で近似が可能である。具体的には、降水反射電波の受信電力が、決められた電力閾値（χ２）を超過する確率分布関数（Ｐｄ）は、式（３）で表される。式（３）で表される降水反射電波の受信電力の分布は、降水反射電波の受信電力の平均値である平均受信電力（Ｅｒ）に対して決まるものである。なお、目標物を検出するレーダ信号処理装置やレーダ装置においては、このように、本来は検出対象でない降雨反射電波が検出されることを、誤検出と呼び、確率（Ｐｄ）を誤検出確率と呼ぶ。
【００２７】
【数３】
2016153728.tif 000005
【００２８】
上記の（３）式を逆に解いて式（４）のようにすると、誤検出確率（Ｐｄ）と電力閾値（χ２）とをもとに、誤検出確率（降雨反射電波の受信電力が決められた電力閾値（χ２）を超過する確率（Ｐｄ））が、ある与えられた値になる降水反射電波の平均受信電力（Ｅｒ）を算出することができる。
【００２９】
【数４】
2016153728.tif 000006
【００３０】
このため、降水反射電波の誤検出確率が求まれば、式（４）および式（２）により、降水の強さに対応したレーダ反射因子（ＢＲβ）を算出することができる。なお、レーダ反射因子（ＢＲβ）と降水強度Ｒとの関係は、非特許文献１等にも記載されている通り、これまでに多くの観測結果等から明らかにされている。具体的には、種々の観測結果よりＢおよびβの値は求められているため、レーダ反射因子（ＢＲβ）が求まれば、降水強度Ｒも算出することができる。
【００３１】
ここで、降雨反射電波の誤検出確率（Ｐｄ）は、図１に示した区画４に含まれるメッシュ２で受信される降水反射電波が誤検出された（降水反射電波の受信電力が電力閾値を超過した）誤検出頻度により以下のように推定することができる。
【００３２】
区画４は、降水反射電波の誤検出頻度を算出するために設定されたものであり、レーダアンテナ６から決められた距離の範囲および決められた方位の範囲にあるメッシュ２をまとめたものである。区画４における降水反射電波の誤検出頻度は、後述のように、誤検出確率（Ｐｄ）の推定値として使用される。区画４は、探査地域１全体を一定の距離範囲と一定の方位範囲により区切って設定しても良いし、探査地域１の一部の決められた部分のみに、決められた距離の範囲および決められた方位の範囲にあるメッシュ２をまとめて設定しても良い。また、区画４は、探査地域１内で山や建造物などによるグランドクラッタの発生が多い場所を避けて、グランドクラッタの少ないメッシュ２をまとめて設定しても良い。また、区画４は、レーダアンテナ６からの距離が決められた距離範囲内にある、決められた方位範囲のメッシュ２を集めても良いし、レーダアンテナ６からの距離が決められた距離範囲内にある、全ての方位範囲のメッシュを集めても良い。さらに、区画４は複数設定され、複数の区画４で推定された結果を集めて降水の状況が推定されることが望ましいが、区画４が探査地域１内に１つのみ設定され、１つの区画４のみによって推定された結果によって降水の状況が推定されても良い。
【００３３】
区画４内のそれぞれのメッシュ２では、レーダアンテナ６からの距離がほぼ同じであるため、（１）式より、受信電力は、同じ平均受信電力の周りに分布している。このため、区画４内では、同じ電力閾値（χ２）を超過する確率（Ｐｄ）もそれぞれのメッシュ２で等しい。この様な場合、区画４内のメッシュ２の数が十分大きければ、誤検出確率（Ｐｄ）の推定値は、区画４内の全てのメッシュ２の合計面積に占める、区画４内の降雨反射電波が検出されたメッシュ２の合計面積の割合である誤検出頻度とほぼ一致する。
【００３４】
この様に、本発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置及びレーダ装置は、降雨反射電波の平均受信電力を直接測定するのではなく、降雨反射電波の誤検出頻度をもとに降雨反射電波の平均受信電力を算出する。このようにすることで、受信電力を精密に測定するための特別な受信機、信号処理装置や、校正のための特別な設備を備える必要が無く、目標物を検出するレーダ装置の通常の受信機、信号処理装置の構成により、降水反射電波の平均受信電力を簡単に求めることができる。また、本発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置及びレーダ装置は、誤検出確率（Ｐｄ）の推定値である誤検出頻度を、区画４内の全てのメッシュ２の合計面積に占める、区画４内の降雨反射電波が検出されたメッシュ２の合計面積の割合として算出する。この様にすることで、多数のメッシュ２で降水反射電波の受信電力と電力閾値との比較を行なった結果を短時間で集めることが可能であり、長時間の観測も不要になる。このため、例えば、レーダアンテナ６を１回スキャンさせた分などの短時間のデータにより降水の強度を推定できる。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置における、降水強度の算出に関する処理の流れを表すフローチャートである。図３は、上記の原理に基づき、クラッタ判別部８３、反射強度推定部８４、および降水強度推定部８５が、検出された目標の検出プロットから降水の強度を推定する処理の流れを示す。図３において、クラッタ判定部８３に、プロット作成部８２が作成した検出プロットが入力される（ＳＴ−１）と、クラッタ判定部８３は、それぞれの検出プロットに含まれるメッシュ２について、検出プロットの面積（領域サイズ）をもとに、検出されたレーダ反射電波５Ｂが、目標反射電波であるか、降水反射電波であるかの判定を行なう。判定方法は、検出プロット３の領域サイズが目標プロット３Ａについて決められた下限値から上限値の範囲内であれば、目標プロット３Ａ、そうで無ければ降水プロット３Ｂと判定する（ＳＴ−２）。
【００３６】
次に、反射強度推定部８４が、それぞれの区画４について、区画４内の降水反射電波が検出された閾値超過メッシュの面積を合計し、合計面積を算出する（ＳＴ−３）。更に、反射強度推定部８４は、それぞれの区画４について、ＳＴ−３で算出した閾値超過メッシュの面積の合計面積がそれぞれの区画４に占める割合を算出する。この算出した割合が誤検出頻度であり、降雨反射電波の受信電力が電力閾値（χ２）を超過する確率（Ｐｄ）の推定値である（ＳＴ−４）。降水強度推定部８４は、算出した誤検出頻度を、式（４）の誤検出確率（Ｐｄ）に当てはめて、それぞれの区画４について、降水反射電波の受信電力が電力閾値を超過する確率（Ｐｄ）が算出した誤検出頻度になる、平均受信電力（Ｅｒ）の推定値を算出する（ＳＴ−５）。
【００３７】
降雨強度推定部８５は、それぞれの区画４について、反射強度推定部８４が算出した、の平均受信電力（Ｅｒ）の推定値をもとに、式（２）により、降水がレーダ電波５Ａを反射する強度を表すレーダ反射因子（ＢＲβ）を算出する（ＳＴ−６）。次に、降雨強度推定部８５は、複数の区画４について、レーダ反射因子（ＢＲβ）の特異な値を除いた上で、平均値を算出する（ＳＴ−７）。レーダ反射因子（ＢＲβ）は、レーダアンテナ６からの距離によらない値であるため、降雨強度推定部８５は、レーダアンテナ６からの距離が同じか異なるかに関わらず、それぞれの区画４について算出したレーダ反射因子（ＢＲβ）を平均することにより、降水以外の原因によるレーダ反射電波の影響や、観測のばらつきにより生じる誤差を低減する。更に、Ｂおよびβについての一般に知られている値や、実測をもとに解析した値をもとに、レーダ反射因子（ＢＲβ）の平均値より、降水強度（Ｒ）の値を算出する（ＳＴ−８）。
【００３８】
図４は、本発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置８における、降水強度の推定に基づくパラメータ調整に関する処理の流れを表すフローチャートである。このフローチャートにおける降雨強度の算出（ＳＴ−１４）は、図３に示した、クラッタ判別部８３、反射強度推定部８４、および降水強度推定部８５が、検出された目標のプロットから降水の強度を推定する処理の流れ（ＳＴ−１〜ＳＴ−８）を表す。パラメータ設定部８６は、降水強度推定部８５が推定する降水強度をもとに、受信機７、検出部８１、レーダ表示器９のそれぞれのパラメータの設定を変更する。これらのパラメータの内の、特に受信機７や検出部８１のパラメータを変更する場合、検出部８１において閾値超過メッシュを検出する際の検出条件を変更することになる。その結果、降雨強度の推定結果が不安定になる可能性がある。このため、図４に示すように、降雨強度の推定は一定時間毎に、受信機７、検出部８１のパラメータを同じ条件に初期化して実施する。
【００３９】
図４において、レーダ信号処理装置８は、起動されると、受信機７、検出部８１、レーダ表示器９のパラメータを初期化する（ＳＴ−１１）。初期化されるパラメータは、検出部８１の電力閾値およびレーダ受信機７の増幅率、レーダ表示器９の輝度、ブラインドレベル等である。パラメータが初期化されると、検出部８１は、受信機７から入力されるレーダ反射電波５Ｂの受信電力を、ぞれぞれのメッシュ２毎に予め決められた電力閾値と比較し、レーダ反射電波の受信電力が電力閾値を超過する閾値超過メッシュを検出する（ＳＴ−１２）。プロット作成部８２は、検出部８１が検出した閾値超過メッシュの隣接するもの同士のまとまりである検出プロット３Ａ、３Ｂを作成する（ＳＴ−１３）。
【００４０】
プロット作成部により検出プロットが作成されると、クラッタ判定部８３、反射強度推定部８４、および降水強度推定部８５は、降水強度の推定値を算出する（ＳＴ−１４）。降水強度の推定値を算出する処理の詳細は、図３のＳＴ−１〜ＳＴ−８の通りである。
【００４１】
降水強度の推定値が算出されると、パラメータ設定部８６は、降水強度の推定値に従い、誤目標の発生を抑えるよう、受信機７、検出部８１、レーダ表示器９のパラメータを設定する（ＳＴ−１５）。パラメータ設定部８６は、例えば、降水強度の値に対して適した受信機７、検出部８１、レーダ表示器９のパラメータを実験的に求めて記憶しておき、記憶されているパラメータから、降水強度の推定値の値に該当するパラメータを選択し、設定する。パラメータの設定を行なうと、パラメータ設定部８６は、次に降水強度の推定値の算出、パラメータの設定を行なうまでの時間を設定したタイマを開始させる（ＳＴ−１６）。以後、タイマに設定した時間まで経過するまでの間（ＳＴ−１７でＮｏである間）は、レーダ信号処理装置８は、通常の目標検出を運用しており、パラメータ設定部８６が設定したパラメータにより、レーダ反射電波から目標の検出を行なう（ＳＴ−１８）。ＳＴ−１８で実施する目標の検出は、検出部の閾値超過メッシュの検出（ＳＴ−１２）、プロット作成部８２による検出プロットの作成（ＳＴ−１３）と、処理に使用されるパラメータの設定が異なる以外は、全く同様である。タイマに設定した時間が経過（ＳＴ−１７でＹｅｓ）すると、レーダ信号処理装置８は、受信機７、検出部８１、レーダ表示器９のパラメータを初期化して降水強度の推定を実施する（ＳＴ−１１〜ＳＴ−１５）。
【００４２】
図４において、ＳＴ−１１〜ＳＴ−１５は、降水強度を推定し、降水強度の推定値に従い、誤目標の発生を抑えるよう、受信機７、検出部８１、レーダ表示器９のパラメータを設定する処理である。また、（ＳＴ−１８）は、レーダ信号処理装置８が、目標物の検出を行なう処理である。図４の様に、レーダ信号処理装置８は、通常の目標検出処理（ＳＴ−１８）の間に、定期的に降水強度の推定とパラメータの変更（ＳＴ−１１〜ＳＴ−１５）を実施するようにすることで、常に、気象の変化に合わせて、誤目標の発生を抑えることができる。
【００４３】
また、降水強度を推定するにあたり、降水反射電波の受信電力を精密に測定するのではなく、降水反射電波の受信電力が検出された検出プロットの面積により降水の強度を推定するため、長時間の測定や積分も不要であり、また、精密な測定のための設備を要することなく、従来のレーダ装置の有する構成そのままで実施することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  探査地域
２  メッシュ
３  検出プロット
３Ａ  目標プロット
３Ｂ  降水プロット
４  区域
５Ａ  レーダ電波
５Ｂ  レーダ反射電波
６  レーダアンテナ
７  レーダ受信機
８  レーダ信号処理装置
９  レーダ表示器
８１  検出部
８２  プロット作成部
８３  クラッタ判別部
８４  反射強度推定部
８５  降水強度推定部
８６  パラメータ設定部
【図１】
2016153728.tif 000007
【図２】
2016153728.tif 000008
【図３】
2016153728.tif 000009
【図４】
2016153728.tif 000010