特許第6385448号(P6385448)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6385448物標探知装置、レーダ装置および物標探知方法
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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】6385448
(24)【登録日】2018年8月17日
(45)【発行日】2018年9月5日
(54)【発明の名称】物標探知装置、レーダ装置および物標探知方法
(51)【国際特許分類】
   G01S 7/292 20060101AFI20180827BHJP
   G01S 7/36 20060101ALI20180827BHJP
【FI】
   G01S7/292 200
   G01S7/36
【請求項の数】4
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2016-547773(P2016-547773)
(86)(22)【出願日】2015年8月4日
(86)【国際出願番号】JP2015072024
(87)【国際公開番号】WO2016039043
(87)【国際公開日】20160317
【審査請求日】2017年5月25日
(31)【優先権主張番号】特願2014-181865(P2014-181865)
(32)【優先日】2014年9月8日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000166247
【氏名又は名称】古野電気株式会社
(72)【発明者】
【氏名】淺田 泰暢
(72)【発明者】
【氏名】箕輪 昌裕
【審査官】 山下 雅人
(56)【参考文献】
【文献】 特開2014−002085(JP,A)
【文献】 特開2011−033561(JP,A)
【文献】 特開2011−191141(JP,A)
【文献】 特開平08−015415(JP,A)
【文献】 特開2012−225650(JP,A)
【文献】 特開平01−307683(JP,A)
【文献】 特開2012−181042(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01S 1/00−17/95
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
距離方向および方位方向に配列される探知データおよび補間データに基づいて、干渉の影響が抑圧された物標データを生成する物標探知装置であって、
前記干渉が発生している位置を前記探知データから検出する干渉検出部と、
前記干渉が検出された位置の方位とは異なる方位における探知データに基づいて、前記補間データを生成する補間データ生成部と、
前記干渉が検出された位置の前記探知データを前記補間データで置換することにより、前記物標データを生成する物標データ生成部とを備え
前記補間データ生成部はデータ置換部とフィルタとを有し、
前記データ置換部は、前記干渉が検出された位置の前記探知データを前記干渉発生前の探知データで置換することにより、第1中間データを生成し、
前記フィルタは、距離が一定である領域の前記第1中間データの高周波成分を抑圧することにより、第2中間データを出力し、
前記物標データ生成部は、前記干渉が検出された位置の前記第1中間データを第2中間データに置換して前記補間データとする、物標探知装置
【請求項2】
請求項に記載の物標探知装置であって、
前記フィルタはローパスフィルタである、物標探知装置。
【請求項3】
探知信号を送信する送信部と、
前記探知信号に対するエコー信号を受信して、前記探知データを生成する受信部と、
請求項1または2のいずれかの物標探知装置とを備える、レーダ装置。
【請求項4】
距離方向および方位方向に配列される探知データおよび補間データに基づいて、干渉の影響が抑圧された物標データを生成する物標探知方法であって、
前記干渉が発生している位置を前記探知データから検出する工程と、
前記干渉が検出された位置の方位とは異なる方位における探知データに基づいて、前記補間データを生成する工程と、
前記干渉が検出された位置の前記探知データを前記補間データで置換することにより、前記物標データを生成する工程とを備え
前記補間データを生成する工程はデータ置換工程とフィルタ工程とを有し、
前記データ置換工程では、前記干渉が検出された位置の前記探知データを前記干渉発生前の探知データで置換することにより、第1中間データを生成し、
前記フィルタ工程では、距離が一定である領域の前記第1中間データの高周波成分を抑圧することにより、第2中間データを出力し、
前記物標データを生成する工程は、前記干渉が検出された位置の前記第1中間データを第2中間データに置換して前記補間データとする工程を備える、物標探知方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、干渉の影響を抑圧する物標探知装置およびそれを備えるレーダ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
レーダ装置は、送信信号を放射し、物標から反射されたエコー信号を受信することにより、物標の存否を検出する。しかし、レーダ装置が受信する信号は、このエコー信号の他に人工的な干渉波を含む。レーダ装置に用いられる物標探知装置は干渉波による影響を抑圧する。干渉を抑圧する方法として、例えば、図9に示すものがある。
【0003】
図9(A)は、最小値を選択することにより干渉を抑圧する方法を示す図である。ここで、探知データa,i,bは、物標から反射されたエコー信号の振幅を表している。探知データa,i,bに係る物標は方位方向にこの順で並んでいる。探知データa,bはa<bの関係を有する。探知データiは干渉の影響を受けている。最小値を選択する方法では、探知データiを探知データaで置換する。すなわち、干渉の影響を受けている探知データを周囲の探知データのうちで最小の探知データで置換する。
【0004】
図9(B)は、線形補間により干渉を抑圧する方法を示す図である(特許文献1参照)。探知データc,i,i,i,dは、物標から反射されたエコー信号の振幅を表している。探知データc,i,i,i,dに係る物標は方位方向にこの順で並んでいる。探知データi,i,iは干渉の影響を受けている。線形補間を行う方法では、Δ=(d−c)/4として、i=c+Δx(x=1,2,3)と置換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2011−191141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、最小値を選択する方法では、干渉以外の部分まで除去するおそれがある。また、データ配列を変更するため、後段の信号処理でエコー信号の位相情報を利用することができない。線形補間を行う方法では、後段の処理に悪影響を与えないような十分な精度で、干渉を抑圧することができない。
【0007】
本発明の目的は、干渉を精度良く抑圧する物標探知装置およびそれを備えるレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の物標探知装置は、探知データおよび補間データに基づいて、干渉の影響が抑圧された物標データを生成する。本発明の物標探知装置は、干渉検出部、補間データ生成部および物標データ生成部を備える。干渉検出部は、干渉が発生している位置を探知データから検出する。補間データ生成部は、干渉が検出された位置における干渉発生前の探知データに基づいて、補間データを生成する。物標データ生成部は、干渉が検出された位置の探知データを補間データで置換することにより、物標データを生成する。
【0009】
この構成では、補間データは干渉発生前の物標情報に基づいて生成される。このため、精度が良い補間データを得ることができる。そして、干渉が発生している探知データを補間データで置換することにより、探知データの干渉を精度良く抑圧することができる。
【0010】
また、本発明の物標探知装置では、補間データ生成部はデータ置換部とフィルタとを有する。データ置換部は、干渉が検出された位置の探知データを干渉発生前の探知データで置換することにより、第1中間データを生成する。フィルタは、第1中間データの高周波成分を抑圧することにより、第2中間データを出力する。物標データ生成部は、干渉が検出された位置の第2中間データを補間データとする。
【0011】
この構成では、補間データ生成部の具体的な例を示している。
【0012】
また、本発明の物標探知装置では、探知データは距離方向および方位方向に配列される。距離が一定である領域の第1中間データが、フィルタに入力される。
【0013】
この構成では、第1中間データは方位方向に配列される。一方、干渉が検出される位置は、距離方向に細長く延び、方位方向に延びない。このため、第1中間データをフィルタに通すことにより、第1中間データの高周波成分を抑圧することができる。
【0014】
また、本発明の物標探知装置では、フィルタはローパスフィルタである。
【0015】
また、本発明のレーダ装置は、送信部、受信部および本発明の物標探知装置を備える。送信部は探知信号を送信する。受信部は、探知信号に対するエコー信号を受信して、探知データを生成する。
【0016】
また、本発明の物標探知方法は、探知データおよび補間データに基づいて、干渉の影響が抑圧された物標データを生成する。本発明の物標探知方法は以下の工程を備える。干渉が発生している位置を探知データから検出する。干渉が検出された位置における干渉発生前の探知データに基づいて、補間データを生成する。干渉が検出された位置の探知データを補間データで置換することにより、物標データを生成する。
【発明の効果】
【0017】
本発明によると、干渉を精度良く抑圧する物標探知装置およびそれを備えるレーダ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1図1(A)は第1の実施形態に係るレーダ装置を示すブロック図である。図1(B)は第1の実施形態に係る物標探知装置を示すブロック図である。
図2図2(A)は探知データXのデータ構造を示す図である。図2(B)は探知データXの各領域を説明する図である。
図3】干渉を抑圧する工程を示す図である。
図4】探知データXn−m,kの取得フローを示すフローチャートである。
図5】干渉抑圧フローを示すフローチャートである。
図6図6(A)は探知データXの絶対値を示す図である。図6(B)は整合フィルタのみで信号処理された探知データXの絶対値を示す図である。図6(C)は、干渉補間部20および整合フィルタで信号処理された探知データXの絶対値を示す図である。
図7図7(A)は探知データXの位相を示す図である。図7(B)は整合フィルタのみで信号処理された探知データXの位相を示す図である。図7(C)は、干渉補間部20および整合フィルタで信号処理された探知データXの位相を示す図である。
図8図8(A)は探知データXの絶対値を示す図である。図8(B)は、陸地除去の処理のみが行われた探知データXの絶対値を示す図である。図8(C)は、干渉補間部20で信号処理された後、陸地除去の処理が行われた探知データXの絶対値を示す図である。
図9図9(A)は、最小値を選択することにより干渉を抑圧する方法を示す図である。図9(B)は、線形補間により干渉を抑圧する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の第1の実施形態に係る物標探知装置およびそれを備えるレーダ装置について説明する。図1(A)はレーダ装置10を示すブロック図である。レーダ装置10は、アンテナ11、送受信切換部12、送信部13、受信部14、信号処理部15および表示部16を備える。信号処理部15は本発明の物標探知装置に相当する。
【0020】
送信部13から出力された探知信号は、送受信切換部12を通り、アンテナ11から放射される。探知信号は、物標に当たり、エコー信号として再放射される。エコー信号は、アンテナ11により受信され、送受信切換部12を通り、受信部14に入力される。エコー信号は受信部14により探知データに変換される。探知データは、信号処理部15により信号処理され、所定の形式で表示部16に表示される。アンテナ11を所定の回転数で回転させながら、これらの工程を繰り返す。これにより、レーダ装置10はアンテナの周囲の物標の存否を検出する。
【0021】
図1(B)は信号処理部15(物標探知装置)を示すブロック図である。信号処理部15は、記憶部18、干渉検出部19、干渉補間部20およびフィルタ処理部25を有する。干渉補間部20は補間データ生成部21および物標データ生成部24を有する。補間データ生成部21はデータ置換部22およびローパスフィルタ23を有する。
【0022】
記憶部18は探知データ{X,Xn−1,Xn−2,…}を保存している。探知データXはn回目の探知データである。図2(A)は探知データXのデータ構造を示す図である。図2(B)は探知データXの各領域を説明する図である。探知データXは、
【数1】
と表される。ここで、n,i,j,N,Nは整数である。x(i,j)は複素数である。x(i,j)の絶対値はエコー信号の振幅に相当し、x(i,j)の位相はエコー信号の位相に相当する。このエコー信号は、距離iΔr、方位角jΔθに位置する物標により反射されている。ΔθおよびΔrはスケールファクタである。ただし、x(i,j)の値は、干渉、雑音、マルチパス等の影響を受けている。
【0023】
また、等距離データSn,kは、
【数2】
と表される。等距離データSn,kは、距離kΔrに位置する物標の存否を示す。また、探知データXで干渉が発生している領域を領域Dとして、干渉データIは、
【数3】
と表される。干渉データIは、干渉が発生している探知データである。また、等距離データSn,kに含まれる干渉データIn,kは、
【数4】
と表される。
【0024】
干渉検出部19は、干渉が発生している領域Dを探知データXから検出する。そして、干渉検出部19はデータ置換部22および物標データ生成部24に領域Dの情報を出力する。領域Dの検出方法として、ルールベース方式、振幅偏差比較方式、STFT方式等が用いられる。
【0025】
データ置換部22は、等距離データSn,k,Sn−m,kを取得し、中間データVn,kを生成する。等距離データSn−m,kは本発明の「干渉発生前の探知データ」に相当する。中間データVn,kは本発明の第1中間データに相当する。
【0026】
データ置換部22は、図3(A)のように、探知データXから等距離データSn,kを取得する。また、データ置換部22は探知データXn−mから等距離データSn−m,kを取得する。図3(A)は等距離データSn,k,Sn−m,kを示す図である。
【0027】
探知データXn−m,k図4のように取得される。図4は探知データXn−m,kの取得フローを示すフローチャートである。まず、m=1とする(S201)。領域Dn−m,kが空集合φである場合(S202)、等距離データSn−m,kを取得する(S204)。領域Dn−m,kが空集合φでない場合(S202)、mをm+1として、ステップS202に戻る(S203)。なお、領域Dn,kと領域Dn−m,kとが重ならない場合、等距離データSn−m,kを取得してもよい。
【0028】
中間データVn,kは、図3(B)のように、領域Dn,kの等距離データSn−m,kで干渉データIn,kを置換することにより生成される。図3(B)は中間データVn,kを生成する工程を示す図である。中間データVn,kは、
【数5】
と表される。
【0029】
ローパスフィルタ23は、図3(C)のように、中間データVn,kの高周波成分を抑圧することにより、データの値が滑らかに変化する中間データWn,kを出力する。図3(C)は中間データWn,kを生成する工程を示す図である。中間データWn,kは本発明の第2中間データに相当する。中間データWn,kは、
【数6】
と表される。ここで、w(i,j)はローパスフィルタ23の出力である。
【0030】
干渉データIは、距離方向に細長く延び、方位方向に延びていない。このため、方位方向に連続する中間データVn,kをローパスフィルタ23に通すことにより、中間データVn,kの高周波成分を抑圧することができる。
【0031】
物標データ生成部24は、図3(D)のように、干渉データIn,kを補間データPn,kで置換することにより、物標データYn,kを生成する。図3(D)は物標データYn,kを生成する工程を示す図である。補間データPn,kは、領域Dn,kの中間データWn,kであり、
【数7】
と表される。物標データYn,kは、
【数8】
と表される。
【0032】
フィルタ処理部25は、整合フィルタ(MatchedFilter)等を物標データYn,kに適用し、雑音、クラッタ等を除去する。
【0033】
等距離データSn,k(k=1,…,N)に対して以上の信号処理を行うことにより、探知データXに発生した干渉を抑圧することができる。
【0034】
次に、干渉を抑圧する工程を説明する。図5は干渉抑圧フローを示すフローチャートである。まず、等距離データSn,k,Sn−m,kを取り出す(S101)。領域Dn,kの等距離データSn−m,kで干渉データIn,kを置換することにより、中間データVn,kを生成する(S102)。中間データVn,kをローパスフィルタ23に通すことにより、中間データWn,kを生成する(S103)。領域Dn,kの中間データWn,kを補間データPn,kとする。補間データPn,kで干渉データIn,kを置換することにより、物標データYn,kを生成する(S104)。
【0035】
図6(A)は探知データXの絶対値を示す図である。図6(B)は整合フィルタのみで信号処理された探知データXの絶対値を示す図である。図6(C)は、干渉補間部20および整合フィルタで信号処理された探知データXの絶対値を示す図である。ここで、絶対値が一定値以上である領域を表示している。
【0036】
信号処理が行われていない場合、距離方向に延びる直線が干渉の影響により現れている。整合フィルタのみで信号処理された場合、物標が干渉とともに除去されたため、物標の一部が表示されていない。一方、干渉補間部20および整合フィルタで信号処理された場合、干渉のみが抑圧されたため、物標が正確に表示されている。
【0037】
図7(A)は探知データXの位相を示す図である。図7(B)は整合フィルタのみで信号処理された探知データXの位相を示す図である。図7(C)は、干渉補間部20および整合フィルタで信号処理された探知データXの位相を示す図である。ここで、位相が一定の範囲内の値である領域を表示している。
【0038】
信号処理が行われていない場合、図6(A)と同様に、距離方向に延びる直線が干渉の影響により現れている。干渉補間部20および整合フィルタで信号処理された場合、整合フィルタのみで信号処理された場合に比べて、干渉が精度良く抑圧されているため、位相の変化が滑らかになっている。
【0039】
図8(A)は探知データXの絶対値を示す図である。図8(B)は、陸地除去の処理のみが行われた探知データXの絶対値を示す図である。図8(C)は、干渉補間部20で信号処理された後、陸地除去の処理が行われた探知データXの絶対値を示す図である。ここで、図6と同様に、絶対値が一定値以上である領域を表示している。
【0040】
陸地除去では探知データXの低周波成分を抑圧する。陸地除去の処理のみが行われた場合、位相のばらつきがあるため、陸地が十分に除去されていない。一方、干渉補間部20で信号処理された後、陸地除去の処理が行われた場合、位相の変化が滑らかになっているため、陸地が精度良く除去されている。
【0041】
第1の実施形態によると、補間データPn,kは、干渉発生前の等距離データSn−m,kに基づいて生成される。すなわち、補間データPn,kは干渉発生前の物標情報に基づいて生成される。このため、精度が良い補間データPn,kを得ることができる。そして、干渉データIn,kを補間データPn,kで置換することにより、探知データXの干渉を精度良く抑圧することができる。
【0042】
また、探知データXの絶対値だけでなく位相についても、干渉発生前の物標情報に基づいて干渉を抑圧する。これにより、エコー信号の振幅情報および位相情報を失うことなく、干渉を抑圧することができる。このため、後段の信号処理で、エコー信号の振幅情報および位相情報を利用することができる。
【符号の説明】
【0043】
10…レーダ装置
11…アンテナ
12…送受信切換部
13…送信部
14…受信部
15…信号処理部
16…表示部
18…記憶部
19…干渉検出部
20…干渉補間部
21…補間データ生成部
22…データ置換部
23…ローパスフィルタ
24…物標データ生成部
25…フィルタ処理部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9