特許第6051575号(P6051575)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6051575
(24)【登録日】2016年12月9日
(45)【発行日】2016年12月27日
(54)【発明の名称】目標検出方法および目標検出装置
(51)【国際特許分類】
   G01S 7/292 20060101AFI20161219BHJP
   G01S 7/295 20060101ALI20161219BHJP
   G01S 13/28 20060101ALI20161219BHJP
【FI】
   G01S7/292
   G01S7/295
   G01S13/28
【請求項の数】4
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2012-95439(P2012-95439)
(22)【出願日】2012年4月19日
(65)【公開番号】特開2013-221916(P2013-221916A)
(43)【公開日】2013年10月28日
【審査請求日】2015年1月28日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112210
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100108431
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 加奈子
(74)【代理人】
【識別番号】100153176
【弁理士】
【氏名又は名称】松井 重明
(74)【代理人】
【識別番号】100109612
【弁理士】
【氏名又は名称】倉谷 泰孝
(72)【発明者】
【氏名】梅田 真太郎
(72)【発明者】
【氏名】草場 克也
【審査官】 請園 信博
(56)【参考文献】
【文献】 特開2000−065925(JP,A)
【文献】 特開平10−148500(JP,A)
【文献】 特開2004−301718(JP,A)
【文献】 特開2010−256079(JP,A)
【文献】 特開2011−220824(JP,A)
【文献】 特開平08−122431(JP,A)
【文献】 実開平04−049886(JP,U)
【文献】 特開平05−005778(JP,A)
【文献】 米国特許第05304940(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01S 7/00 − 7/42
13/00 − 13/95
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の目標に向けて電波を照射し、前記目標で反射された反射波を受信して生成された受信信号にDBS処理及びディジタルパルス圧縮処理を実施することにより得られた、距離方向およびドップラ方向の各セルに付された値からなる信号処理結果において、
前記複数の目標に対応した、距離方向に広がりがあるセル列を抽出し、
抽出した前記セル列において、距離方向に広がりを有するセルの開始セルと終了セルを検出し、
前記開始セルと前記終了セルに基づきその中心となる中心セルを求め、
前記距離方向に広がりがあるセル列で前記開始セルと前記終了セルの間の各セルにおいてドップラー方向の広がりの有無を調べ、ドップラ方向に広がりがある前記セルのうち前記中心セルに最も近いセルを真の目標と判定する、
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項2】
複数の目標に向けて電波を照射し、前記目標で反射された反射波を受信して生成された受信信号にDBS処理及びディジタルパルス圧縮処理を実施することにより得られた、距離方向およびドップラ方向の各セルに付された値からなる信号処理結果に対して、
前記複数の目標に対応した、距離方向に広がりがあるセル列を抽出し、
抽出した前記セル列において、距離方向に広がりを有するセルの開始セルと終了セルを検出し、
前記開始セルと前記終了セルに基づきその中心となる中心セルを求め、
前記距離方向に広がりがあるセル列の中で前記開始セルと前記終了セルの間の各セルにおいてドップラー方向の広がりの有無を調べ、ドップラ方向に広がりがある前記セルのうち前記中心セルに最も近いセルを真の目標と判定する、
アルゴリズムを備えた目標検出部を備えることを特徴とする目標検出装置。
【請求項3】
複数の目標に向けて電波を照射し、前記目標で反射された反射波を受信して生成された受信信号にDBS処理及びディジタルパルス圧縮処理を実施することにより得られた、距離方向およびドップラ方向の各セルに付された値からなる信号処理結果において、
前記複数の目標に対応した、距離方向に広がりがあるセル列を抽出し、
抽出した前記セル列において、距離方向に広がりを有するセルの開始セルと終了セルを検出し、
前記開始セルと前記終了セルに基づきその中心となる中心セルを求め、
前記セル列で前記中心セルの近傍にあるセルのうち最も電力レベルの高いセルを真の目標と判定する、
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項4】
複数の目標に向けて電波を照射し、前記目標で反射された反射波を受信して生成された受信信号にDBS処理及びディジタルパルス圧縮処理を実施することにより得られた、距離方向およびドップラ方向の各セルに付された値からなる信号処理結果に対して、
前記複数の目標に対応した、距離方向に広がりがあるセル列を抽出し、
抽出した前記セル列において、距離方向に広がりを有するセルの開始セルと終了セルを検出し、
前記開始セルと前記終了セルに基づきその中心となる中心セルを求め、
前記セル列で前記中心セルの近傍にあるセルのうち最も電力レベルの高いセルを真の目標と判定する、
アルゴリズムを備えた目標検出部を備えることを特徴とする目標検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、目標に対して距離、ドップラ(角度)方向に広がりがあり、かつ複数目標の同時観測を行う場合、各広がり上のクロス点をすべて目標として検出せず、広がりの中心に存在するクロス点のみを目標推定値とすることにより検出精度を向上する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、レーダ装置において、上空から電波を送受信して地表面や海上面を観測する際には、目標信号(目標からの反射波)の他に、地表面や海面上のグランドクラッタまたはシークラッタ(以下、単に「クラッタ」という)からの不要な反射波が観測される場合がある。
【0003】
クラッタ抑圧のための一方法として、DBS(Doppler Beam Sharpening)処理などのドップラ高分解能化とパルス圧縮処理等の距離分機能向上アルゴリズムを組み合わせ、クラッタ等の背景情報の反射面積を小さくしその受信レベルを小さくすることで抑圧する方法が知られている。このような処理により観測される、距離とドップラ起因の角度の二次元情報にて目標を検出するには、例えば特許文献に示すような目標の先見情報を用いる方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2011−220824号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、目標に対して距離、ドップラ(角度)方向に広がりがあり、かつ複数目標の同時観測を行う場合、各広がり上のクロス点をすべて目標として検出し、誤検出してしまうという課題がある(図11を参照)。
【0006】
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、目標に対して距離、ドップラ(角度)方向に広がりがあり、かつ複数目標の同時観測を行う場合であっても誤検出を防止して目標検出精度の向上が可能となる目標検出方法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】
この発明に係る目標検出方法は、複数の目標に向けて電波を照射し、前記目標で反射された反射波を受信して生成された受信信号にDBS処理及びディジタルパルス圧縮処理を実施することにより得られた、距離方向およびドップラ方向の各セルに付された値からなる信号処理結果において、前記複数の目標に対応した、距離方向に広がりがあるセル列を抽出し、抽出した前記セル列において、距離方向に広がりを有するセルの開始セルと終了セルを検出し、前記開始セルと前記終了セルに基づきその中心となる中心セルを求め、前記距離方向に広がりがあるセル列で前記開始セルと前記終了セルの間の各セルにおいてドップラー方向の広がりの有無を調べ、ドップラ方向に広がりがある前記セルのうち前記中心セルに最も近いセルを真の目標と判定する。
【発明の効果】
【0008】
この発明に係る目標検出方法によれば、距離、ドップラ(角度)方向の広がりの特徴量を用いて偽像を判別することができ、目標からの反射波の検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】この発明の実施の形態1に係る目標検出方法の構成、処理イメージを示す図である。
図2】この発明の実施の形態1〜4に係る目標検出方法のDBS処理後の画像イメージの例である。
図3】この発明の実施の形態1〜4に係る目標検出方法のCFAR処理後の検出目標イメージの例である。
図4】この発明の実施の形態1に係る目標検出方法の具体的処理フローの例である。
図5】この発明の実施の形態2に係る目標検出方法の構成、処理イメージを示す図である。
図6】この発明の実施の形態2に係る目標検出方法の具体的処理フローの例である。
図7】この発明の実施の形態3に係る目標検出方法の構成、処理イメージを示す図である。
図8】この発明の実施の形態3に係る目標検出方法の具体的処理フローの例である。
図9】この発明の実施の形態4に係る目標検出方法の構成、処理イメージを示す図である。
図10】この発明の実施の形態4に係る目標検出方法の具体的処理フローの例である。
図11】従来の目標検出方法の構成、処理イメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施の形態1.
図1を元に発明を実施するための形態を説明する。
【0011】
図1に示すように、目標検出装置はアンテナ部21、送受信部22、ディジタルパルス圧縮処理23、DBS処理24と、例えばCFARなどの目標検出アルゴリズム11と、距離方向の広がりに基づいて目標であるか否かを選定する誤検出抑制アルゴリズム13とが設けられている。
【0012】
つぎに、この実施の形態1に係る目標検出方法について図1図4を参照しながら説明する。
【0013】
図1において、アンテナ部21から照射された電波が目標で反射し、アンテナ部21に到達する。送受信部22で生成された受信信号にディジタルパルス圧縮処理23、DBS処理24を実施し信号処理結果を出力する。
【0014】
図2はディジタルパルス圧縮処理及びDBS処理を実施した後の信号処理結果(画像イメージ)の一例である。信号処理実施時に誤差が含まれると、目標の検出情報が距離方向ならびにドップラ周波数方向への広がりが生じる。これにより、目標を検出することが難しく誤検出してしまう場合がある。
【0015】
次に、信号処理結果に対し、目標検出アルゴリズム11により目標検出を行う。
例えばCFARであれば、検出用のリファレンスセルに対して、これらの中心セルの電力レベルがしきい値以上である場合に、その中心セルに目標が存在すると判定し、検出処理を実施する。
【0016】
このような検出処理を行うとき、真の目標が複数あり、それぞれの真目標のセルに対して、距離、ドップラ(角度)方向に広がりがあるような場合、真目標が存在するセル以外にも、これらがクロスするセルをすべて目標として検出し、誤検出してしまう。
図3はCFAR処理後の検出目標のイメージである。このようにCFAR処理により検出された目標が表示されるが(図3の例では点A、B、Cの3点)、距離方向ならびにドップラ周波数方向の広がりに起因して、真の目標(点A、点B)のほか、誤った目標(点C)を検出してしまう問題がある。
【0017】
実施の形態1に係る目標検出方法においては、誤検出抑制アルゴリズム13により、距離方向の広がり量を求め、その中心近傍に真の目標が存在するものとし、広がり中心近傍にないものは目標が存在せず誤検出目標として判定する。
【0018】
図4は、実施の形態1における誤検出抑制アルゴリズム13の具体的処理フローを説明する図である。以下では、図4の処理フローに従いこの処理内容を説明する。
【0019】
(1)目標検出アルゴリズム11により検出した目標のうち、1つに着目する(S101)。
(2)検出した目標の距離方向の広がりを調べる。具体的には、距離方向の広がりの開始セルと終了セルを検出する(S102)。
(3)S102で検出した開始セルと終了セルに基づき、その中心となる中心セルを求める(S103)。
(4)次に、目標の位置が距離方向の広がりの中心セルの近傍であるか否かを判定する(S104)。ここで、中心セルの近傍である場合、検出した目標は真の目標であると判断し、S106へ移行する。
一方、中心セルの近傍でない場合は、検出した目標は誤った目標であると判断し、S105へ移行する。
(5)誤検出として検出した目標を削除する(S105)。
(6)検出した目標をすべて確認するまで、S101以降のフローを繰り返し実行する(S106)。
【0020】
このように実施の形態1に係る目標検出方法においては、広がり中心近傍ではないクロス点上の検出目標は誤検出として判断する。
これにより、目標の検出精度の向上を図ることができる。
【0021】
なお、この処理を実施するためにディジタルパルス圧縮処理23とDBS処理24の処理の順序は問わず、どちらを先に処理しても構わない。
【0022】
実施の形態2.
図5、6をもとに、実施の形態2に係る目標検出方法について説明する。
【0023】
図5に示すように、目標検出装置はアンテナ部21、送受信部22、ディジタルパルス圧縮処理23、DBS処理24と目標検出方法として距離方向の広がりの特徴量に基づいた検出処理を実施する距離広がり中心による目標検出アルゴリズム14とが設けられている。なお、以下の実施の形態の説明では同じ構成要素には同一番号を付する。
【0024】
実施の形態2に係る目標検出方法においては、距離方向の広がりが、パルス圧縮用の符号のサイドローブ符号長に起因するなどのようにその広がり量が予測できれば、距離方向の広がりの中心に存在する目標が真の目標からの反射と考えられるため、その広がり範囲を基準に検出処理を行い、広がりの中心セルを検出目標とする。
【0025】
また、不連続な広がりに対しても同様の処理を実施することでクロス点に存在する偽像からの誤検出を排除可能となる。
【0026】
図6は、実施の形態2に係る目標検出アルゴリズム14の具体的処理フローを説明する図である。以下では、図6の処理フローに従いこの処理内容を説明する。
【0027】
(1)距離方向のセル列に着目する(S201)。
(2)次に、距離方向に広がりがあるか否かを判定する(S202)。ここで、距離方向に広がりがない場合、S206に移行する。
距離方向に広がりがある場合、次のS203に移る。
(3)S203においては、距離方向の広がりを調べる。具体的には、距離方向の広がりの開始セルと終了セルを検出する(S203)。
(4)S203で検出した開始セルと終了セルに基づき、その中心となる中心セルを求める(S204)。
(5)中心セルを、真の目標と判断する(S205)。
(6)距離方向のセル列すべて確認するまでドップラ方向にずらしながら繰り返し実行する(S206)。
【0028】
このように、実施の形態1の目標検出方法では、従来からの方式により目標検出をした結果から誤検出を抑制し、検出精度の向上を図っていたが、実施の形態2に係る目標検出方法では距離広がり中心セルを目標とする目標検出を行うことで検出精度の向上が可能となる。
【0029】
なお、この処理を実施するのにディジタルパルス圧縮処理23、DBS処理24の処理の順序は問わない。
【0030】
また、不連続な広がりに対処するため、予測広がり量に範囲を設け、これを基準に上記の処理を行うことも可能である。
【0031】
実施の形態3.
図7、8をもとに、実施の形態3に係る目標検出方法について説明する。
【0032】
図7に示すように、目標検出装置はアンテナ部21、送受信部22、ディジタルパルス圧縮処理23、DBS処理24と目標検出方法として距離方向の広がりの特徴量に基づいた検出処理を実施する距離広がり中心による目標検出アルゴリズム14と、距離広がり中心近傍の電力レベルに基づいた検出処理を実施する電力レベルによる目標検出アルゴリズム15とが設けられている。
【0033】
実施の形態3に係る目標検出方法は、実施の形態2では距離方向の広がり中心セルを目標として検出したが、さらにその中心セル近傍において、最も電力レベルの高いセルを真の目標として検出する。
【0034】
図8は、実施の形態3に係る目標検出アルゴリズム14と、電力レベルによる目標検出アルゴリズム15の具体的処理フローを説明する図である。以下では、図8の処理フローに従いこの処理内容を説明する。
【0035】
(1)距離方向のセル列に着目する(S301)。
(2)次に、距離方向に広がりがあるか否かを判定する(S302)。ここで、距離方向に広がりがない場合、S306に移行する。距離方向に広がりがある場合はS303に移行する。
(3)S303においては、距離方向の広がりを調べる。具体的には、距離方向の広がりの開始セルと終了セルを検出する(S303)。
(4)S303で検出した開始セルと終了セルに基づき、その中心となる中心セルを求める(S304)。
(5)中心セル近傍の最も電力レベルの高いセルを、真の目標と判断する(S305)。
(6)距離方向のセル列すべて確認するまでドップラ方向にずらしながら繰り返し実行する(S306)。
【0036】
不連続な広がりがある場合には、予測していた距離広がりの端が欠落することなどが考えられ、実施の形態2の目標検出方法のように距離方向の広がりの中心セルを目標として検出すると数セル分の誤差が含まれてしまうが、中心セル近傍の電力レベルの高いセルを目標として検出することで、本来の目標が存在するセルを選択でき、検出精度の向上が可能である。
【0037】
なお、この処理を実施するのにディジタルパルス圧縮処理23、DBS処理の処理24の順序は問わない。
【0038】
また、不連続な広がりに対処するため、予測広がり量に範囲を設け、これを基準に上記の処理を行うことも可能である。
【0039】
実施の形態4.
図9、10をもとに、実施の形態4に係る目標検出方法について説明する。
【0040】
図9に示すように、目標検出装置はアンテナ部21、送受信部22、ディジタルパルス圧縮処理23、DBS処理24と目標検出方法として距離方向の広がりの特徴量に基づいた検出処理を実施する距離広がり中心による目標検出アルゴリズム14と、距離広がり中心近傍のドップラ広がりに基づいた検出処理を実施するドップラ広がりによる目標検出アルゴリズム16とが設けられている。
【0041】
実施の形態4に係る目標検出方法は、実施の形態3の目標検出方法では検出した距離方向の広がり中心セルの近傍にある電力レベル最大セルを目標として検出していたが、距離方向の広がり中心のセル近傍にてドップラ方向にも広がりのあるセルを探索し、このクロス点のセルを真の目標として検出する。
【0042】
図10は、実施の形態4に係る距離広がり中心による目標検出アルゴリズム14と、ドップラ広がりによる目標検出アルゴリズム16の具体的処理フローを説明する図である。以下では、図10の処理フローに従いこの処理内容を説明する。
【0043】
(1)距離方向のセル列に着目する(S401)。
(2)次に、距離方向に広がりがあるか否かを判定する(S402)。ここで、距離方向に広がりがない場合、S407に移行する。距離方向に広がりがある場合、S403に移る。
(3)S403においては、距離方向の広がりを調べる。具体的には、距離方向の広がりの開始セルと終了セルを検出する(S403)。
(4)S403で検出した開始セルと終了セルに基づき、その中心となる中心セルを求める(S404)。
(5)距離方向の広がり上にあるドップラ方向の広がりを調べる(S405)。
(6)次に、中心セルの最も近いクロス点セルを検出目標とする(S406)。
(7)距離方向のセル列すべて確認するまでドップラ方向にずらしながら繰り返し実行する(S407)。
【0044】
DBS処理等の誤差に起因してドップラ方向にも広がりが発生してしまうような場合には、実施例2のように距離方向の広がりの中心セルを目標として検出するよりも、距離方向広がりの中心セル近傍でドップラ方向の広がりとクロスするセルを用いることで検出精度の向上が可能である。
【0045】
また、実施の形態3における電力レベルによる目標検出アルゴリズム15との組合せにより、さらに精度の向上も可能である。
【0046】
なお、この処理を実施するのにディジタルパルス圧縮処理23、DBS処理の処理24の順序は問わない。
【0047】
また、不連続な広がりに対処するため、予測広がり量に範囲を設け、これを基準に上記の処理を行うことも可能である。
【符号の説明】
【0048】
11 目標検出アルゴリズム、13 誤検出抑制アルゴリズム、14 距離広がり中心による目標検出アルゴリズム、15 電力レベルによる目標検出アルゴリズム、16 ドップラ広がりによる目標検出アルゴリズム、21 アンテナ部、22 送受信部、23 ディジタルパルス圧縮処理、24 DBS処理。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11