(57)【要約】【課題】誤相関を低減することにより、目標を追尾するのに好適な目標追尾装置、目標追尾方法、及び、プログラムを提供する。【解決手段】電波を発生する電波発生部と、前記電波を放射し、目標から前記電波の反射波を受信する電波送受信部と、前記反射波を画像信号に変換する信号処理部と、前記画像信号から前記目標を検出する目標検出部と、前記画像信号に基づき、前記目標を表示する表示部と、前記目標検出部が検出した検出結果に基づいて、前記目標を追尾するゲートを発生するゲート発生部と、前記ゲート内に前記目標が存在する場合、前記ゲート外の前記画像信号を分離する信号分離部と、を備え、前記目標検出部は、前記信号分離部が分離した信号に基づき、前記目標を検出する。【選択図】図２
2009294126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を発生する電波発生部と、
前記電波を放射し、目標から前記電波の反射波を受信する電波送受信部と、
前記反射波を画像信号に変換する信号処理部と、
前記画像信号から前記目標を検出する目標検出部と、
前記画像信号に基づき、前記目標を表示する表示部と、
前記目標検出部が検出した検出結果に基づいて、前記目標を追尾するゲートを発生するゲート発生部と、
前記ゲート内に前記目標が存在する場合、前記ゲート外の前記画像信号を分離する信号分離部と、を備え、
前記目標検出部は、前記信号分離部が分離した信号に基づき、前記目標を検出する、
ことを特徴とする目標追尾装置。
【請求項２】
前記反射波をアナログからデジタルに変換するＡＤ変換部と、をさらに備え、
前記信号分離部は、前記分離した信号を前記ＡＤ変換部に渡す、
ことを特徴とする請求項１に記載の目標追尾装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記反射波にクラッタが含まれ、かつ、前記反射波から当該クラッタを分離できない場合、当該クラッタを含むことを明示して、前記目標を表示する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の目標追尾装置。
【請求項４】
電波発生部と、電波送受信部と、信号処理部と、目標検出部と、表示部と、ゲート発生部と、信号分離部と、を有する目標追尾装置にて実行される目標追尾方法であって、
前記電波発生部は、電波を発生する電波発生工程と、
前記電波送受信部は、前記電波を放射し、目標から前記電波の反射波を受信する電波送受信工程と、
前記信号処理部は、前記反射波を画像信号に変換する信号処理工程と、
前記目標検出部は、前記画像信号から前記目標を検出する目標検出工程と、
前記表示部は、前記画像信号に基づき、前記目標を表示する表示工程と、
前記ゲート発生部は、前記目標検出部が検出した検出結果に基づいて、前記目標を追尾するゲートを発生するゲート発生工程と、
前記信号分離部は、前記ゲート内に前記目標が存在する場合、前記ゲート外の前記画像信号を分離する信号分離工程と、を備え、
前記目標検出工程は、前記信号分離部が分離した信号に基づき、前記目標を検出する、
ことを特徴とする目標追尾方法。
【請求項５】
コンピュータを、
電波を発生する電波発生部と、
前記電波を放射し、目標から前記電波の反射波を受信する電波送受信部と、
前記反射波を画像信号に変換する信号処理部と、
前記画像信号から前記目標を検出する目標検出部と、
前記画像信号に基づき、前記目標を表示する表示部と、
前記目標検出部が検出した検出結果に基づいて、前記目標を追尾するゲートを発生するゲート発生部と、
前記ゲート内に前記目標が存在する場合、前記ゲート外の前記画像信号を分離する信号分離部と、として機能させ、
前記目標検出部は、前記信号分離部が分離した信号に基づき、前記目標を検出する、
ように機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標を追尾するのに好適な目標追尾装置、目標追尾方法、及び、これらをコンピュータにて実現するためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダなどのセンサの観測結果に基づき、目標を追尾する手法が知られている。観測結果である受信した信号に対して目標として検出するか否かの閾値が設定され、当該閾値を超えたすべての受信信号について、目標の位置が算出される。
【０００３】
関連する目標追尾装置のブロック図を図１に示す。関連する目標追尾装置では、入力された受信信号は、すべてＡ／Ｄ変換される。検出レベルを超えた当該変換された信号が受信ビデオ信号として出力されるため、目標以外の信号も含めて出力される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献２は、追尾領域（追尾ゲート）を設けて、目標が当該追尾領域外と判定された場合、当該目標を偽像目標として除去する技術を開示している。
【特許文献１】特開２００１−８３２４０号公報
【特許文献２】特開平１−３５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２に開示されている構成では、追尾領域内にレーダの電波が海面や雨などによって反射されて発生する不要な電波（クラッタ）等の不要な信号が含まれるため、目標を追尾することが困難な場合があった。また、処理時間に制約がある場合、不要な信号まで処理した後に目標の位置が出力されているため、制約時間内に目標を追尾できない可能性がある。従って、目標を追尾するのに好適な新たな方法が求められている。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、目標を追尾するのに好適な目標追尾装置、目標追尾方法、及び、これらをコンピュータにて実現するためのプログラム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】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る目標追尾装置は、
電波を発生する電波発生部と、
前記電波を放射し、目標から前記電波の反射波を受信する電波送受信部と、
前記反射波を画像信号に変換する信号処理部と、
前記画像信号から前記目標を検出する目標検出部と、
前記画像信号に基づき、前記目標を表示する表示部と、
前記目標検出部が検出した検出結果に基づいて、前記目標を追尾するゲートを発生するゲート発生部と、
前記ゲート内に前記目標が存在する場合、前記ゲート外の前記画像信号を分離する信号分離部と、を備え、
前記目標検出部は、前記信号分離部が分離した信号に基づき、前記目標を検出する、
ことを特徴とする。
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る目標追尾方法は、
電波発生部と、電波送受信部と、信号処理部と、目標検出部と、表示部と、ゲート発生部と、信号分離部と、を有する目標追尾装置にて実行される目標追尾方法であって、
前記電波発生部は、電波を発生する電波発生工程と、
前記電波送受信部は、前記電波を放射し、目標から前記電波の反射波を受信する電波送受信工程と、
前記信号処理部は、前記反射波を画像信号に変換する信号処理工程と、
前記目標検出部は、前記画像信号から前記目標を検出する目標検出工程と、
前記表示部は、前記画像信号に基づき、前記目標を表示する表示工程と、
前記ゲート発生部は、前記目標検出部が検出した検出結果に基づいて、前記目標を追尾するゲートを発生するゲート発生工程と、
前記信号分離部は、前記ゲート内に前記目標が存在する場合、前記ゲート外の前記画像信号を分離する信号分離工程と、を備え、
前記目標検出工程は、前記信号分離部が分離した信号に基づき、前記目標を検出する、
ことを特徴とする。
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
電波を発生する電波発生部と、
前記電波を放射し、目標から前記電波の反射波を受信する電波送受信部と、
前記反射波を画像信号に変換する信号処理部と、
前記画像信号から前記目標を検出する目標検出部と、
前記画像信号に基づき、前記目標を表示する表示部と、
前記目標検出部が検出した検出結果に基づいて、前記目標を追尾するゲートを発生するゲート発生部と、
前記ゲート内に前記目標が存在する場合、前記ゲート外の前記画像信号を分離する信号分離部と、として機能させ、
前記目標検出部は、前記信号分離部が分離した信号に基づき、前記目標を検出する、
ように機能させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、目標を適切に追尾することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の目標追尾装置の実施形態の一つについて説明するが、当該実施形態は本発明の原理の理解を容易にするためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態に限られるものではなく、当業者が以下の実施形態の構成を適宜置換した他の実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る目標追尾装置について、図２を参照して説明する。本目標追尾装置１００は、目標追尾の予測位置に設定されるエリア追尾ゲートを利用し、エリア追尾ゲート外の信号を除外して、誤検出を低減する。
【００１３】
目標追尾装置１００は、レーダ送信機１と、電子走査式アンテナ２と、レーダ受信機３と、目標検出部４と、を備える。また、目標追尾装置１００に連接される機器として、レーダ表示部５と、中央処理部６と、がある。
【００１４】
レーダ送信機１は、目標を追尾するために、パルス繰り返し周波数の送信電波を発生する。当該送信電波は、後述する電子走査式アンテナ２から空間に放射される。
【００１５】
電子走査式アンテナ２は、レーダ電波（送信電波）を空間に放射し、また、送信電波が目標に到達して反射された受信電波を受信する。なお、電子走査式アンテナ２は、回転するアンテナにより電波（ビーム）を照射することもでき、また、ＰＡＲ（Precision Approach Radar）の固定式板状のアンテナ上にある無数のフェイズドアレイ素子から各々異方向にビームを照射することもできる。
【００１６】
レーダ受信機３は、レーダ受信機３は、ＲＦ（Radio Frequency）増幅部７と、受信部８と、信号処理部９と、を備える。レーダ受信機３は、電子走査式アンテナ２を介してレーダ電波を受信し、当該受信信号をデジタルビデオ受信信号へと変換する。
【００１７】
ＲＦ増幅部７は、ＲＦ  ＳＴＣ（Sensitivity Time Control）１２と、低雑音増幅器１３と、を備える。ＲＦ増幅部７は、サーキュレータを介して入力される受信信号を増幅し、当該信号を受信部に渡す。
【００１８】
ＲＦ  ＳＴＣ１２は、近距離での海面反射（波浪からの反射抑制）を抑制する。また、ＲＦ  ＳＴＣ１２は、雨雪からの反射信号を抑制することもできる。低雑音増幅器１３は、入力された信号を選択して、増幅する
【００１９】
受信部８は、ＲＦ変換器１４と、位相検波器１５と、を備える。受信部８は、ＲＦ増幅部７からの信号を受信し、当該信号を信号処理部９に出力する。
【００２０】
ＲＦ変換器１４は、ＲＦ帯の信号をＩＦ（Intermediate Frequency）帯の信号に周波数変換する。位相検波器１５は、雑音に埋もれた信号や極微少レベルの信号を検出する。
【００２１】
信号処理部９は、Ａ／Ｄ変換器１６と、フィルタ１７と、ＳＴＣゲート発生器１８と、トリガ発生器１９と、データ分離器２０と、を備える。信号処理部９は、受信部８から受信した信号を目標検出部４に渡す。また、信号処理部９は、後述する追尾処理部１１からのエリアＳＴＣ処理に基づき、ＳＴＣゲートを設定する。
ここで、エリアＳＴＣ処理とは、領域ごとに信号を減衰させる処理のことであり、クラッタ等により信号が重畳されて、その領域の信号レベルが高い場合に、所定のレベルまでその領域の信号を減衰させて、誤警報等の発生を抑えるための処理である。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器１６は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。フィルタ１７は、例えば、ＭＴＩ（Moving Target Indicator）により、信号からクラッタを除去する。
【００２３】
ＳＴＣゲート発生器１８は、目標検出部４において検出された信号に対して、近距離になるほどスレッショルドが高くなるＳＴＣスレッショルド（エリアＳＴＣ）を発生し、このＳＴＣスレッショルドを超える信号だけを目標として検出する。エリアＳＴＣは、追尾処理部１１からの予測位置に対して、信号処理部９において追尾ゲートが作成されるため、当該ゲート外の受信信号は除外される。
ここで、追尾ゲートは、各目標に相関し得る観測値を限定するために、各目標の予測位置を中心として設定される所定の空間領域である。この追尾ゲート内に入った観測値のみが、その目標に対応する観測値の候補とされる。誤相関を低減することにより、目標が追尾される。
【００２４】
トリガ発生器１９は、レーダ送信機１とレーダ表示部５との動作を同期させるための同期信号としてトリガパルスを発生する。
【００２５】
データ分離器２０は、ＳＴＣゲート発生器１８が生成したゲートに基づき、信号を分離する。このため、データ分離器２０は、エリア追尾ゲート外は信号処理を行わないことができる。
【００２６】
目標検出部４は、測角処理部１０と、追尾処理部１１と、を備える。目標検出部４は、受信ビデオ信号から目標の位置を検出して、当該目標を追尾する処理を行う。
【００２７】
測角処理部１０は、信号に基づき目標までの距離、仰角及び方位角等を算出する。
追尾処理部１１は、レーダなどのセンサの観測結果に基づき、航空機等の移動体の位置、速度及び加速度等を算出する。また、追尾処理部１１は、当該観測結果を座標系の位置データに変換することもできる。
【００２８】
レーダ表示部５は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルとドライバ回路等から構成され、目標検出部４から出力される目標情報等の任意の画像を表示する。また、レーダ表示部５は、観測結果にクラッタが含まれる場合、クラッタを含む信号に基づいて、当該目標が表示されていることを明示する。
【００２９】
中央処理部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、目標追尾の初期予測位置となるＡＳＲ／ＳＩＦ（Airport Surveillance Radar/Selective Identification Feature）データを出力する。
【００３０】
次に、本実施形態に係る目標追尾装置１００の動作について、図３を参照して説明する。目標追尾装置１００は、データレートが３Ｓ周期で覆域内の目標を捜索し、データレートが０．５Ｓで目標追尾を行う。本発明では、目標追尾にのみ適用するため、捜索目標の処理についての説明は省略する。
なお、目標追尾装置１００のすべての動作は、トリガ発生器１９を動作開始の基準としている。トリガ発生器１９は、レーダ送信機１とレーダ表示部５との動作を同期させるための同期信号としてトリガパルスを発生するが、この同期信号の周波数がパルス繰り返し周波数となる。
【００３１】
まず、中央処理部６から目標検出部４に入力されるＡＳＲ／ＳＩＦデータにより、追尾処理部１１は、追尾する目標の最初の予測位置を算出する（ステップＳ１１）。
【００３２】
次に、追尾処理部１１は、算出した予測位置を移相データとして電子走査式アンテナ２へ出力し、追尾ビームを形成させる（ステップＳ１２）。
【００３３】
レーダ送信機１から出力されたＲＦ信号は、電子走査式アンテナ２を介して追尾ビームとして空間に発射される（ステップＳ１３）。また、当該追尾ビームによる反射信号は、受信信号として電子走査式アンテナ２を経由して、レーダ受信機３に入力される（ステップＳ１３）。
なお、レーダ送信機１、電子走査式アンテナ２及びレーダ受信機３の間の信号の切り替えはサーキュレータを介して行われる。
【００３４】
レーダ受信機３に入力された当該受信信号は、ＲＦ増幅部７のＲＦ  ＳＴＣ１２において信号処理部９のＳＴＣゲート発生器１８から出力されたＳＴＣゲートによりレベル調整がなされ、さらに低雑音増幅器１３により増幅され、受信部８に出力される（ステップＳ１４）。
【００３５】
受信部８に入力された当該受信信号は、ＲＦ変換器１４でＩＦ信号に変換された後、位相検波器１５で検波され、信号処理部９に出力される（ステップＳ１５）。
【００３６】
信号処理部９に入力された当該受信信号は、データ分離器２０に入力される。データ分離器２０は、当該受信信号に目標を追尾するために不要な信号が含まれるか否かを判定する（ステップＳ１６）。つまり、得られた複数の観測値（信号）は、各追尾目標の信号と不要信号とに弁別される。受信部８から入力された当該受信信号が、Ａ／Ｄ変換器においてＡ／Ｄ変換される前に、当該受信信号から不要な信号が除外される。
【００３７】
当該受信信号に不要な信号が含まれる場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、データ分離器２０は、追尾処理部１１から入力されるエリアＳＴＣ信号に基づいて、ＳＴＣゲート発生器１８で発生されたエリア追尾ゲートによりゲート外の不要信号を除外して（ステップＳ１７）、当該受信信号をＡ／Ｄ変換器１６に出力する。
【００３８】
一方、当該受信信号に不要な信号が含まれない場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、データ分離器２０に入力された当該受信信号は、そのままＡ／Ｄ変換器１６に出力される。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換器１６でＡ／Ｄ変換された当該受信信号は、フィルタ１７においてＭＴＩ等のフィルタ処理がなされ、受信ビデオ信号として目標検出部４に出力される。ここで、受信ビデオ信号は、反射してきた電波の受信レベルを表すものである。
また、目標検出部４に入力された当該受信ビデオ信号は、測角処理部１０で目標検出された後に、追尾処理部１１で追尾目標と相関がとれた目標検出データを目標追尾データとして出力され、レーダ表示部５で表示される（ステップＳ１７）。
【００４０】
追尾処理部１１は、追尾する目標の次の予測位置を算出し、目標追尾が終了するまで当該処理を繰り返す（ステップＳ１１に戻る）。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、追尾の予測位置を中心とした追尾ゲート内のみの信号を処理することにより、目標追尾の目標検出及び測角処理の処理負荷を低減することができる。
また、目標が接近した場合であっても、各追尾ビームで受信される追尾対象外の受信信号の影響を低減できる。
さらに、クラッタに埋もれた目標の信号について、予測処理がなされるため、目標位置を出力し、レーダ上に目標を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】関連する目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図３】目標追尾装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１００  目標追尾装置
１      レーダ送信機
２      電子走査式アンテナ
３      レーダ受信機
４      目標検出部
５      レーダ表示部
６      中央処理部
７      ＲＦ増幅部
８      受信部
９      信号処理部
１０    測角処理部
１１    追尾処理部
１２    ＲＦ  ＳＴＣ
１３    低雑音増幅器
１４    ＲＦ変換器
１５    位相検波器
１６    Ａ／Ｄ変換器
１７    フィルタ
１８    ＳＴＣゲート発生器
１９    トリガ発生器
２０    データ分離器
【図１】
2009294126.tif 000003
【図２】
2009294126.tif 000004
【図３】
2009294126.tif 000005