特許第6231267号(P6231267)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】6231267
(24)【登録日】2017年10月27日
(45)【発行日】2017年11月15日
(54)【発明の名称】レーダ受信装置
(51)【国際特許分類】
   G01S 7/12 20060101AFI20171106BHJP
   G01S 7/32 20060101ALI20171106BHJP
【FI】
   G01S7/12 200
   G01S7/32 250
【請求項の数】3
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2012-243095(P2012-243095)
(22)【出願日】2012年11月2日
(65)【公開番号】特開2014-92457(P2014-92457A)
(43)【公開日】2014年5月19日
【審査請求日】2015年10月26日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004330
【氏名又は名称】日本無線株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(72)【発明者】
【氏名】原 元昭
【審査官】 中村 説志
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−095215(JP,A)
【文献】 特開2012−103197(JP,A)
【文献】 特開平11−094931(JP,A)
【文献】 特開平11−064486(JP,A)
【文献】 特開昭54−132191(JP,A)
【文献】 特開2002−062349(JP,A)
【文献】 特開2002−139562(JP,A)
【文献】 特開平08−136641(JP,A)
【文献】 特開2011−242253(JP,A)
【文献】 高山卓也、外2名,“移動目標対応型スキャン間相関処理”,電子情報通信学会技術研究報告,2010年12月10日,Vol.110,No.348,p.1-6
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01S 7/00− 7/42
G01S13/00−13/95
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
反射レーダ信号を受信する反射レーダ信号受信部と、
前記反射レーダ信号受信部が受信した前記反射レーダ信号に基づいて、スキャン画像を生成するスキャン画像生成部と、
前記スキャン画像生成部が生成した過去のスキャン画像に基づいて、物標の移動ベクトルを算出し前記物標の現在位置を推定する移動ベクトル算出部と、
前記スキャン画像生成部が生成した前記過去のスキャン画像において、前記過去のスキャン画像における前記物標の表示位置を、前記移動ベクトル算出部が推定した前記物標の現在位置に補正する物標表示位置補正部と、
前記スキャン画像生成部が生成した現在のスキャン画像及び前記物標表示位置補正部が前記物標の表示位置を補正した複数の前記過去のスキャン画像について、スキャン相関処理を実行することにより、スキャン相関画像を生成するスキャン相関画像生成部と、
前記物標の移動ベクトルの表す運動が加速運動又は曲線運動であることによって物標の軌跡が薄く残る又は物標の表示が消滅する場合に、前記スキャン画像生成部が生成した前記現在のスキャン画像及び前記スキャン相関画像生成部が生成した前記スキャン相関画像を重畳して表示するスキャン画像重畳表示部と、
を備えることを特徴とするレーダ受信装置。
【請求項2】
前記スキャン画像生成部は、生成した前記現在のスキャン画像において、クラッタ成分を抑圧し、
前記スキャン画像重畳表示部は、前記スキャン画像生成部がクラッタ成分を抑圧した前記現在のスキャン画像及び前記スキャン相関画像生成部が生成した前記スキャン相関画像を重畳して表示することを特徴とする請求項1に記載のレーダ受信装置。
【請求項3】
前記スキャン画像重畳表示部は、事前設定された距離閾値を記憶しており、
自装置からの距離が前記距離閾値より短い近距離領域については、前記スキャン画像生成部が生成した前記現在のスキャン画像及び前記スキャン相関画像生成部が生成した前記スキャン相関画像を重畳して表示し、
自装置からの距離が前記距離閾値より長い遠距離領域については、前記スキャン画像生成部がクラッタ成分を抑圧した前記現在のスキャン画像又は前記スキャン画像生成部が生成した前記現在のスキャン画像を表示する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のレーダ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物標移動を感度良く検出することができるレーダ受信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
レーダ計測技術では、遠くの物標や小さな物標等、反射強度の低い物標を検出するため、アンテナの大型化や送信出力の増加を図ることができるほか、以下に説明のスキャン相関技術(例えば、特許文献1)を用いることができる。
【0003】
通常のスキャン相関技術では、過去の複数のスキャン画像及び現在のスキャン画像を重み付け加算平均する。よって、スキャン画像間で相関の高い物標の信号レベルが高くなる一方で、スキャン画像間で相関の低いクラッタ成分は抑圧される。つまり、信号対雑音比(以下SN(Signal to Noise)比)が向上する。しかし、静止している物標については、相関が高く物標の信号レベルが高くなり、物標をはっきり視認することができるが、移動する物標については、相関が低く物標の信号レベルが低下し、物標の移動した軌跡が薄く残るか又は消えてしまう。
【0004】
移動物標対応型のスキャン相関技術では、過去のスキャン画像に基づいて物標の現在位置を推定し、過去のスキャン画像において物標の表示位置を物標の現在位置に補正し、物標の表示位置を補正した過去の複数のスキャン画像及び現在のスキャン画像を重み付け加算平均する。よって、静止する物標についても、移動する物標についても、物標のSN比が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2012−103197号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来の移動物標対応型のスキャン相関技術では、等速直線運動を行う物標については、物標の現在位置の推定精度が高いため、物標のSN比が向上するが、加速運動や曲線運動を行う物標については、物標の現在位置の推定精度が低いため、物標のSN比の向上が望めず、物標の軌跡が薄く残ったり物標の表示が消滅したりすることがあった。
【0007】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、スキャン相関を用いたレーダ計測技術において、等速直線運動以外の運動を行う物標についても、物標のSN比を劣化させないことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、従来の移動物標対応型のスキャン相関技術を用いて生成したスキャン相関画像と、通常のスキャン相関技術及び移動物標対応型のスキャン相関技術を用いず生成した現在のスキャン画像を、重畳して表示することとした。
【0009】
具体的には、本発明は、反射レーダ信号を受信する反射レーダ信号受信部と、前記反射レーダ信号受信部が受信した前記反射レーダ信号に基づいて、スキャン画像を生成するスキャン画像生成部と、前記スキャン画像生成部が生成した過去のスキャン画像に基づいて、物標の移動ベクトルを算出し前記物標の現在位置を推定する移動ベクトル算出部と、前記スキャン画像生成部が生成した前記過去のスキャン画像において、前記過去のスキャン画像における前記物標の表示位置を、前記移動ベクトル算出部が推定した前記物標の現在位置に補正する物標表示位置補正部と、前記スキャン画像生成部が生成した現在のスキャン画像及び前記物標表示位置補正部が前記物標の表示位置を補正した前記過去のスキャン画像について、スキャン相関処理を実行することにより、スキャン相関画像を生成するスキャン相関画像生成部と、前記スキャン画像生成部が生成した前記現在のスキャン画像及び前記スキャン相関画像生成部が生成した前記スキャン相関画像を重畳して表示するスキャン画像重畳表示部と、を備えることを特徴とするレーダ受信装置である。
【0010】
この構成によれば、スキャン相関画像では、物標の軌跡が薄く残ったり物標の表示が消滅したりしても、スキャン重畳画像では、物標の信号レベルを劣化させないことができる。
【0011】
また、本発明は、前記スキャン画像生成部は、生成した前記現在のスキャン画像において、クラッタ成分を抑圧し、前記スキャン画像重畳表示部は、前記スキャン画像生成部がクラッタ成分を抑圧した前記現在のスキャン画像及び前記スキャン相関画像生成部が生成した前記スキャン相関画像を重畳して表示することを特徴とするレーダ受信装置である。
【0012】
この構成によれば、スキャン重畳画像において、物標の信号レベルを劣化させずに(SN比改善)、クラッタ成分を抑圧することができる。
【0013】
また、本発明は、前記スキャン画像重畳表示部は、事前設定された距離閾値を記憶しており、自装置からの距離が前記距離閾値より短い近距離領域については、前記スキャン画像生成部が生成した前記現在のスキャン画像及び前記スキャン相関画像生成部が生成した前記スキャン相関画像を重畳して表示し、自装置からの距離が前記距離閾値より長い遠距離領域については、前記スキャン画像生成部がクラッタ成分を抑圧した前記現在のスキャン画像又は前記スキャン画像生成部が生成した前記現在のスキャン画像を表示することを特徴とするレーダ受信装置である。
【0014】
この構成によれば、物標の速度が見かけ上遅い遠距離領域では、移動物標対応型スキャン相関処理を実行することなく、スキャン画像全体において、処理負担を低減することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明は、スキャン相関を用いたレーダ計測技術において、等速直線運動以外の運動を行う物標についても、物標のSN比を劣化させないことができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明のレーダ受信装置の構成を示す図である。
図2】第1のスキャン画像重畳表示方法を示す図である。
図3】第2のスキャン画像重畳表示方法を示す図である。
図4】第3のスキャン画像重畳表示方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。
【0018】
(レーダ受信装置)
まず、レーダ受信装置の構成について説明する。本発明のレーダ受信装置の構成を図1に示す。レーダ受信装置Rは、反射レーダ信号受信部1、スキャン画像生成部2、スキャン画像格納部3、移動ベクトル算出部4、物標表示位置補正部5、スキャン相関画像生成部6、スキャン画像重畳表示部7及びクラッタ成分抑圧部8から構成される。
【0019】
反射レーダ信号受信部1は、反射レーダ信号を受信する。スキャン画像生成部2は、反射レーダ信号受信部1が受信した反射レーダ信号に基づいて、スキャン画像を生成する。スキャン画像格納部3は、スキャン画像生成部2が生成したスキャン画像を格納する。
【0020】
移動ベクトル算出部4は、スキャン画像生成部2が生成しスキャン画像格納部3が格納する過去のスキャン画像に基づいて、物標の移動ベクトルを算出し物標の現在位置を推定する。例えば、移動ベクトル算出部4は、3次元フーリエ変換を用いて、2次元の空間座標及び1次元の時間座標からなる3次元座標空間における、物標の直線の軌跡を算出する。物標表示位置補正部5は、スキャン画像生成部2が生成しスキャン画像格納部3が格納する過去のスキャン画像において、過去のスキャン画像における物標の表示位置を、移動ベクトル算出部4が推定した物標の現在位置に補正する。
【0021】
スキャン相関画像生成部6は、スキャン画像生成部2が生成した現在のスキャン画像及び物標表示位置補正部5が物標の表示位置を補正した過去のスキャン画像について、スキャン相関処理を実行することにより、スキャン相関画像を生成する。例えば、スキャン相関画像生成部6は、現在のスキャン画像及び過去の複数のスキャン画像を重み付け加算平均する。
【0022】
クラッタ成分抑圧部8は、反射レーダ信号受信部1が受信した反射レーダ信号において、クラッタ成分を抑圧する。例えば、クラッタ成分抑圧部8は、STC(Sensitivity Time Control)を用いて、クラッタ成分を抑圧する。
【0023】
スキャン画像重畳表示部7は、第1のスキャン画像重畳表示方法として、スキャン画像生成部2が生成した現在のスキャン画像及びスキャン相関画像生成部6が生成したスキャン相関画像を重畳して表示する。詳細については、図2を用いて後述する。
【0024】
スキャン画像重畳表示部7は、第2のスキャン画像重畳表示方法として、クラッタ成分抑圧部8がクラッタ成分を抑圧した現在のスキャン画像及びスキャン相関画像生成部6が生成したスキャン相関画像を重畳して表示してもよい。詳細については、図3を用いて後述する。
【0025】
スキャン画像重畳表示部7は、第3のスキャン画像重畳表示方法として、事前設定された距離閾値を記憶しており、自装置からの距離が距離閾値より短い近距離領域と、自装置からの距離が距離閾値より長い近距離領域で、スキャン画像重畳表示方法を相違させてもよい。詳細については、以下及び図4で後述する。
【0026】
つまり、自装置からの距離が距離閾値より短い近距離領域については、第1又は第2のスキャン画像重畳表示方法を適用する。そして、自装置からの距離が距離閾値より長い遠距離領域については、クラッタ成分抑圧部8がクラッタ成分を抑圧した現在のスキャン画像又はスキャン画像生成部2が生成した現在のスキャン画像を表示する。
【0027】
ところで、従来の移動物標対応型のスキャン相関技術では、物標の軌跡が薄く残ったり物標の表示が消滅したりすることがあった。そこで、第1から第3のスキャン画像重畳表示方法では、従来の移動物標対応型のスキャン相関技術を用いて生成したスキャン相関画像と、通常のスキャン相関技術及び移動物標対応型のスキャン相関技術を用いず生成した現在のスキャン画像を、重畳して表示する。
【0028】
ここで、第1から第3のスキャン画像重畳表示方法は、従来の移動物標対応型のスキャン相関技術において、物標の軌跡が薄く残ったり物標の表示が消滅したりするかどうかに関わらず、適用してもよいし、従来の移動物標対応型のスキャン相関技術において、物標の軌跡が薄く残ったり物標の表示が消滅したりするときにのみ、適用してもよい。
【0029】
(第1のスキャン画像重畳表示方法)
第1のスキャン画像重畳表示方法を図2に示す。スキャン画像生成部2は、過去のスキャン画像SPにおいて、過去の物標位置TP及び過去のクラッタ成分CPを算出する。移動ベクトル算出部4は、過去のスキャン画像SPにおいて、過去の航跡Pに基づいて移動ベクトルVを算出し、過去の物標位置TP及び移動ベクトルVに基づいて、現在の物標位置を推定する。物標表示位置補正部5は、物標表示位置補正後の過去のスキャン画像SCにおいて、物標の位置を過去の物標位置TPから補正後の物標位置TCへと補正する。
【0030】
スキャン画像生成部2は、現在のスキャン画像SLにおいて、現在の物標位置TL及び現在のクラッタ成分CLを算出する。物標表示位置補正後の過去のスキャン画像SC及び現在のスキャン画像SLでは、過去のクラッタ成分CP及び現在のクラッタ成分CLは相関がなく、加速運動や曲線運動を行う物標については、現在の物標位置の推定精度が低いため、補正後の物標位置TC及び現在の物標位置TLは互いに異なる。
【0031】
スキャン相関画像生成部6は、物標表示位置補正後の過去のスキャン画像SC及び現在のスキャン画像SLについて、スキャン相関処理を実行する。スキャン相関画像SAでは、クラッタ成分が抑圧され、物標の軌跡が薄く残ったり物標の表示が消滅したりする。
【0032】
スキャン画像重畳表示部7は、スキャン相関画像SA及び現在のスキャン画像SLを重畳して表示する。スキャン相関重畳画像SSでは、物標の表示が現在の物標位置TLとしてSN比を向上させる一方で、現在のクラッタ成分CLが残る。
【0033】
このように、第1のスキャン画像重畳表示方法では、スキャン相関画像SAでは、物標の軌跡が薄く残ったり物標の表示が消滅したりしても、スキャン相関重畳画像SSでは、物標の表示が現在の物標位置TLとして信号レベルを改善させることができる。
【0034】
(第2のスキャン画像重畳表示方法)
第2のスキャン画像重畳表示方法を図3に示す。第2のスキャン画像重畳表示方法を第1のスキャン画像重畳表示方法と比較すると、過去のスキャン画像SP、物標表示位置補正後の過去のスキャン画像SC、現在のスキャン画像SL及びスキャン相関画像SAは同様であるが、クラッタ成分抑圧後の現在のスキャン画像SR及びスキャン相関重畳画像SSは異なっている。以下では、相違部分について説明する。
【0035】
クラッタ成分抑圧部8は、クラッタ成分抑圧後の現在のスキャン画像SRにおいて、現在のクラッタ成分CLを抑圧し、現在の物標位置TLを抽出する。
【0036】
スキャン画像重畳表示部7は、スキャン相関画像SA及びクラッタ成分抑圧後の現在のスキャン画像SRを重畳して表示する。スキャン相関重畳画像SSでは、物標の表示が現在の物標位置TLとしてSN比を向上させるとともに、現在のクラッタ成分CLが消える。
【0037】
このように、第2のスキャン画像重畳表示方法では、スキャン相関重畳画像SSにおいて、物標の表示が現在の物標位置TLとして信号レベルを改善させることができるとともに、現在のクラッタ成分CLを抑圧することができる。
【0038】
(第3のスキャン画像重畳表示方法)
第3のスキャン画像重畳表示方法を図4に示す。距離領域境界THの内側を近距離領域と呼び、距離領域境界THの外側を遠距離領域と呼ぶ。第3のスキャン画像重畳表示方法を第1、2のスキャン画像重畳表示方法と比較すると、近距離領域の処理方法は同様であるが、遠距離領域の処理方法は異なっている。以下では、相違部分について説明する。
【0039】
スキャン画像生成部2は、現在のスキャン画像SLのうち、近距離領域において、近距離領域の物標位置TN及び現在のクラッタ成分CLを算出し、遠距離領域において、遠距離領域の物標位置TF及び現在のクラッタ成分CLを算出する。近距離領域においては、第1、2のスキャン画像重畳表示方法と同様な処理を実行する。
【0040】
遠距離領域においては、スキャン相関処理を実行しない。スキャン画像重畳表示部7は、遠距離領域においては、スキャン画像生成部2が生成した現在のスキャン画像を、遠距離領域における現在のスキャン画像SF1として表示してもよい。スキャン画像重畳表示部7は、遠距離領域においては、クラッタ成分抑圧部8がクラッタ成分を抑圧した現在のスキャン画像を、遠距離領域における現在のスキャン画像SF2として表示してもよい。
【0041】
このように、第3のスキャン画像重畳表示方法では、物標の速度が見かけ上遅い遠距離領域では、スキャン相関処理を実行することなく、近距離領域及び遠距離領域を合わせたスキャン画像全体において、処理負担を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【0042】
本発明に係るレーダ受信装置は、船舶レーダや航空レーダ等、静止している物標のみならず移動する物標を検出する目的で、特に適用することができる。
【符号の説明】
【0043】
R:レーダ受信装置
1:反射レーダ信号受信部
2:スキャン画像生成部
3:スキャン画像格納部
4:移動ベクトル算出部
5:物標表示位置補正部
6:スキャン相関画像生成部
7:スキャン画像重畳表示部
8:クラッタ成分抑圧部
SP:過去のスキャン画像
SL:現在のスキャン画像
SC:物標表示位置補正後の過去のスキャン画像
SA:スキャン相関画像
SS:スキャン相関重畳画像
SR:クラッタ成分抑圧後の現在のスキャン画像
SF1:遠距離領域における現在のスキャン画像
SF2:遠距離領域におけるクラッタ成分抑圧後の現在のスキャン画像
TP:過去の物標位置
TL:現在の物標位置
TC:補正後の物標位置
TF:遠距離領域の物標位置
TN:近距離領域の物標位置
CP:過去のクラッタ成分
CL:現在のクラッタ成分
TH:距離領域境界
P:過去の航跡
V:移動ベクトル
図1
図2
図3
図4