(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1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
1,i
2,i
3,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
1,i
2,i
3,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
1,i
2,i
3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
x=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
nのデータ構造を示す図である。
図2(B)は探知データX
nの各領域を説明する図である。
【
図4】探知データX
n−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
n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
n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
nの絶対値を示す図である。
【
図7】
図7(A)は探知データX
n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
n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
nの位相を示す図である。
【
図8】
図8(A)は探知データX
n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
n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
n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
n,X
n−1,X
n−2,…}を保存している。探知データX
nはn回目の探知データである。
図2(A)は探知データX
nのデータ構造を示す図である。
図2(B)は探知データX
nの各領域を説明する図である。探知データX
nは、
【数1】
と表される。ここで、n,i,j,N
d,N
sは整数である。x
n(i,j)は複素数である。x
n(i,j)の絶対値はエコー信号の振幅に相当し、x
n(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
n(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S
n,kは、
【数2】
と表される。等距離データS
n,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
nで干渉が発生している領域を領域D
nとして、干渉データI
nは、
【数3】
と表される。干渉データI
n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S
n,kに含まれる干渉データI
n,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
nを探知データX
n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
nの情報を出力する。領域D
n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S
n,k,S
n−m,kを取得し、中間データV
n,kを生成する。等距離データS
n−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V
n,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
nから等距離データS
n,kを取得する。また、データ置換部22は探知データX
n−mから等距離データS
n−m,kを取得する。
図3(A)は等距離データS
n,k,S
n−m,kを示す図である。
【0027】
探知データX
n−m,kは
図4のように取得される。
図4は探知データX
n−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D
n−m,kが空集合φである場合(S202)、等距離データS
n−m,kを取得する(S204)。領域D
n−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D
n,kと領域D
n−m,kとが重ならない場合、等距離データS
n−m,kを取得してもよい。
【0028】
中間データV
n,kは、
図3(B)のように、領域D
n,kの等距離データS
n−m,kで干渉データI
n,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V
n,kを生成する工程を示す図である。中間データV
n,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V
n,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W
n,kを出力する。
図3(C)は中間データW
n,kを生成する工程を示す図である。中間データW
n,kは本発明の第2中間データに相当する。中間データW
n,kは、
【数6】
と表される。ここで、w
n(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
n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V
n,kをローパスフィルタ23に通すことにより、中間データV
n,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I
n,kを補間データP
n,kで置換することにより、物標データY
n,kを生成する。
図3(D)は物標データY
n,kを生成する工程を示す図である。補間データP
n,kは、領域D
n,kの中間データW
n,kであり、
【数7】
と表される。物標データY
n,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Y
n,kに適用し、雑音、クラッタ等を除去する。
【0033】
等距離データS
n,k(k=1,…,N
d)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
n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S
n,k,S
n−m,kを取り出す(S101)。領域D
n,kの等距離データS
n−m,kで干渉データI
n,kを置換することにより、中間データV
n,kを生成する(S102)。中間データV
n,kをローパスフィルタ23に通すことにより、中間データW
n,kを生成する(S103)。領域D
n,kの中間データW
n,kを補間データP
n,kとする。補間データP
n,kで干渉データI
n,kを置換することにより、物標データY
n,kを生成する(S104)。
【0035】
図6(A)は探知データX
n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
n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
n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
n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
n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
n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
n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
n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
n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
n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P
n,kは、干渉発生前の等距離データS
n−m,kに基づいて生成される。すなわち、補間データP
n,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P
n,kを得ることができる。そして、干渉データI
n,kを補間データP
n,kで置換することにより、探知データX
n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
n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