特許 6774085 アクティブセンサーの信号処理システム、信号処理方法及び信号処理プログラム

(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】6774085

(24)【登録日】2020年10月6日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】アクティブセンサーの信号処理システム、信号処理方法及び信号処理プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/295 20060101AFI20201012BHJP

   G01S 7/292 20060101ALI20201012BHJP

   G01S 13/06 20060101ALI20201012BHJP

   G01S 15/06 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/295 220

   G01S7/292 202

   G01S13/06

   G01S15/06

【請求項の数】10

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2017-240509(P2017-240509)

(22)【出願日】2017年12月15日

(65)【公開番号】特開2019-109064(P2019-109064A)

(43)【公開日】2019年7月4日

【審査請求日】2019年4月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】599161890

【氏名又は名称】ＮＥＣネットワーク・センサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077838

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 憲保

(74)【代理人】

【識別番号】100129023

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 敬

(72)【発明者】

【氏名】島津 定生

【審査官】 渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２４１９２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−０７５８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２６９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９８０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０６１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０３２４６７２６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０５２５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３００８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２６４０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 丸山晃佐 松崎貴史 亀田洋志，状態推定を用いたスキャン間積分による低ＳＮＲ移動目標の探知技術，電子情報通信学会技術研究報告，日本，社団法人電子情報通信学会，２００９年 ５月２２日，第109巻 第69号，Pages 13-18，ISSN 0913-5685

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００ − ７／６４

１３／００ − １７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体に搭載されたアクティブセンサーから放射波を放射して、移動する物体で反射した前記放射波を受信して、受信信号により前記移動する物体を検出する前記アクティブセンサーの前記受信信号を処理するための信号処理システムであって、
前記アクティブセンサーは、予め定められた時間間隔毎に走査を行い、
前記信号処理システムは、
前記アクティブセンサーによる一回の前記走査によって得られる前記受信信号の分布であって、前記アクティブセンサーの位置を基準として定められる相対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である、相対座標受信信号分布を、絶対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である絶対座標受信信号分布に変換するための絶対位置座標変換処理手段と、
ひとつの前記走査である第０の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第０の絶対座標受信信号分布と、前記第０の走査の直前に行われた走査である第１の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第１の絶対座標受信信号分布と、前記第１の走査の直前に行われた走査である第２の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第２の絶対座標受信信号分布と、…、第Ｎ−１の走査の直前に行われた走査である第Ｎの走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第Ｎの絶対座標受信信号分布（Ｎは２以上の自然数）とを格納するための記憶手段と、
前記第０の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である起点座標の受信信号と、前記第１の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第１の座標の受信信号と、前記第２の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第２の座標の受信信号と、…、前記第Ｎの絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第Ｎの座標の受信信号とに基づいて積分処理を行い、前記積分処理の結果に基づいて、前記起点座標と、前記第１〜第Ｎの座標とからなる軌跡を辿って前記移動する物体の有無を検出するための推定軌跡積分処理手段と、
を備える、信号処理システム。

【請求項2】

Ｘを１からＮの任意の整数とするとき、
前記第Ｘの座標は、前記第Ｘの絶対座標受信信号分布において、前記起点座標に対応する座標から予め定められた距離内にある座標からなる候補座標群から選択された座標であり、
前記距離は、前記第０の走査から前記第Ｘの走査までの時間に関連して定められる、
請求項１に記載の信号処理システム。

【請求項3】

前記移動する物体と前記アクティブセンサーの距離の２乗に比例して前記受信信号が減衰したことを前提として、前記減衰を打ち消すための処理を、前記アクティブセンサーが受信した受信信号に対して行うための受信信号正規化処理手段を更に備える、請求項１または請求項２に記載の信号処理システム。

【請求項4】

前記積分処理によってある軌跡を辿って前記移動する物体を検出すると、その軌跡の始点と終点との間の直線距離と、始点から終点までの所要時間とに基づいて、前記移動する物体が前記始点から前記終点まで移動する速さを計算するための針路速度計算処理手段を更に備える、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の信号処理システム。

【請求項5】

前記計算により得られた、前記移動する物体が前記始点から前記終点まで移動する速さと、検出対象とする物体、或いは、検出対象とはしない物体の速さに関する特徴とを比較して、前記検出対象とする物体に関する出力の抽出、及び、前記検出対象とはしない物体に関する出力の除外のうち、少なくとも一方を行う、請求項４に記載の信号処理システム。

【請求項6】

前記信号処理システムは、前記アクティブセンサーの絶対座標系における座標を測定するための測位手段と、前記アクティブセンサーの姿勢情報を取得するための姿勢情報取得手段とを更に備え、
絶対座標系における座標が予め分かっている基準目標に基づいて、前記姿勢情報取得手段の基準方位を補正するため、
前記アクティブセンサーの出力と、前記姿勢情報取得手段の出力とに基づいて、前記相対座標系における前記基準目標の方位である基準目標検出方位を求め、
予め分かっている絶対座標系における前記基準目標の座標と、前記測位手段を用いて測定した、絶対座標系における前記アクティブセンサーの座標とに基づいて、前記基準目標の方位である基準目標絶対方位を求め、
前記基準目標検出方位と前記基準目標絶対方位との差分に基づいて、前記基準方位を補正する、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の信号処理システム。

【請求項7】

移動体に搭載されたアクティブセンサーから放射波を放射して、移動する物体で反射した前記放射波を受信して、受信信号により前記移動する物体を検出する前記アクティブセンサーの前記受信信号を処理するための信号処理方法であって、
前記アクティブセンサーは、予め定められた時間間隔毎に走査を行い、
前記アクティブセンサーによる一回の前記走査によって得られる前記受信信号の分布であって、前記アクティブセンサーの位置を基準として定められる相対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である、相対座標受信信号分布を、絶対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である絶対座標受信信号分布に変換する絶対位置座標変換処理段階と、
ひとつの前記走査である第０の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第０の絶対座標受信信号分布と、前記第０の走査の直前に行われた走査である第１の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第１の絶対座標受信信号分布と、前記第１の走査の直前に行われた走査である第２の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第２の絶対座標受信信号分布と、…、第Ｎ−１の走査の直前に行われた走査である第Ｎの走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第Ｎの絶対座標受信信号分布（Ｎは２以上の自然数）とを格納する記憶段階と、
前記第０の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である起点座標の受信信号と、前記第１の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第１の座標の受信信号と、前記第２の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第２の座標の受信信号と、…、前記第Ｎの絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第Ｎの座標の受信信号とに基づいて積分処理を行い、前記積分処理の結果に基づいて、前記起点座標と、前記第１〜第Ｎの座標とからなる軌跡を辿って前記移動する物体の有無を検出する推定軌跡積分処理段階と、
を含む、信号処理方法。

【請求項8】

Ｘを１からＮの任意の整数とするとき、
前記第Ｘの座標は、前記第Ｘの絶対座標受信信号分布において、前記起点座標に対応する座標から予め定められた距離内にある座標からなる候補座標群から選択された座標であり、
前記距離は、前記第０の走査から前記第Ｘの走査までの時間に関連して定められる、
請求項７に記載の信号処理方法。

【請求項9】

移動体に搭載されたアクティブセンサーから放射波を放射して、移動する物体で反射した前記放射波を受信して、受信信号により前記移動する物体を検出する前記アクティブセンサーの前記受信信号を処理するための信号処理プログラムであって、
前記アクティブセンサーは、予め定められた時間間隔毎に走査を行い、
コンピュータを、
前記アクティブセンサーによる一回の前記走査によって得られる前記受信信号の分布であって、前記アクティブセンサーの位置を基準として定められる相対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である、相対座標受信信号分布を、絶対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である絶対座標受信信号分布に変換するための絶対位置座標変換処理手段と、
ひとつの前記走査である第０の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第０の絶対座標受信信号分布と、前記第０の走査の直前に行われた走査である第１の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第１の絶対座標受信信号分布と、前記第１の走査の直前に行われた走査である第２の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第２の絶対座標受信信号分布と、…、第Ｎ−１の走査の直前に行われた走査である第Ｎの走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第Ｎの絶対座標受信信号分布（Ｎは２以上の自然数）とを格納するための記憶手段と、
前記第０の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である起点座標の受信信号と、前記第１の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第１の座標の受信信号と、前記第２の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第２の座標の受信信号と、…、前記第Ｎの絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第Ｎの座標の受信信号とに基づいて積分処理を行い、前記積分処理の結果に基づいて、前記起点座標と、前記第１〜第Ｎの座標とからなる軌跡を辿って前記移動する物体の有無を検出するための推定軌跡積分処理手段と、
として機能させるための信号処理プログラム。

【請求項10】

Ｘを１からＮの任意の整数とするとき、
前記第Ｘの座標は、前記第Ｘの絶対座標受信信号分布において、前記起点座標に対応する座標から予め定められた距離内にある座標からなる候補座標群から選択された座標であり、
前記距離は、前記第０の走査から前記第Ｘの走査までの時間に関連して定められる、
請求項９に記載の信号処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射波を送信し、その反射波を受信して物体の存在を検出するセンサーであるアクティブセンサーに関し、特に、アクティブセンサーの信号処理に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、レーダーにはアクティブ方式とパッシブ方式がある。アクティブ方式のレーダーは、アンテナから電波を放射し、空中、地上、水上等の物体にて反射した電波を受信することにより、物体の方位と距離を検出する。パッシブ方式のレーダーは、空中、地上、水上等の物体が放射する電波をアンテナで受信して物体の方位を検出する。

【0003】

また、一般に、ソナーにもアクティブ方式とパッシブ方式がある。アクティブ方式のソナーは、ハイドロフォンから音波を放射し、水中の物体にて反射した音波を受信することにより、物体の方位と距離を検出する。パッシブ方式のソナーは、水中の物体が放射する音波をハイドロフォンで受信して物体の方位を検出する。

【0004】

アクティブ方式のレーダーやソナーは、レーダー波や音波を放射し、その反射波に基づいて周囲の物体を検出する。以下、このように電磁波、音波等の波を放射し、その反射波に基づいて周囲の物体を検出するタイプのセンサーを総称してアクティブセンサーと呼ぶ。また、アクティブセンサーが放射する波を放射波と呼び、放射波が周囲の物体で反射した波を反射波と呼ぶものとする。アクティブセンサーによる検出を回避するため、近年はステルス技術の開発が進んでいる。ステルス技術は電波や音波をアクティブセンサーの方向に反射する反射率を低減する技術である。

【0005】

ステルス技術を採用した航空機はＲＣＳ（Ｒａｄａｒ Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ）が小さいため、レーダーで探知することが難しい。近年では小型無人航空機、ドローンの普及が進んでいる。これら小型の飛行物体もＲＣＳが小さいためレーダーでの検出は難しい。

【0006】

一方、水中では、ＴＳ（Ｔａｒｇｅｔ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が小さい対象物をアクティブソナーで検出するのは困難である。例えば、小型の水中航走体（魚雷等）、小型の水中危険物（機雷等）、潜水夫（ダイバー等）はＴＳが小さく、アクティブソナーでの検出が難しい。

【0007】

このように検出困難な対象物をアクティブセンサーで検出する手法としては、放射波の出力レベルを大きくすることが考えられる。この手法をアクティブセンサーに適用すると、電気回路の電流容量の増加、消費電力の増加、発熱量の増加を招く。このためこの手法を適用したアクティブセンサーは大型化しやすい。こうした手法は、特に、積載量に制限がある船舶、航空機、水中航走体、車両等に搭載するアクティブセンサーには向いていない。

【0008】

レーダー等で検出困難な対象物を検出するための他の手法としては、反射波に基づいて生成される受信信号を積分することにより、ＳＮ比を改善する手法が考えられる。しかし、アクティブセンサーにこうした手法を適用するのは次のような理由により難しい。

【0009】

検出対象が移動する移動物体の場合、その移動物体の方位及び距離は一定ではなく時間的に変化する。このため、反射波からの受信信号をそのまま積分してもＳＮ比を改善することができない。

【0010】

また、アクティブセンサーは船舶、航空機、水中航走体、車両等の移動体に搭載されることが多い。これらの移動体にアクティブセンサーが搭載されている場合には、検出対象が停止している場合であっても、移動体の移動に伴って受信信号の方位及び距離が変化する。このため、検出対象が移動する場合と同様に、反射波からの受信信号をそのまま積分してもＳＮ比を改善することができない。

【0011】

本発明に関連して、特許文献１には、ソナーの受波信号を緯度経度の絶対位置座標毎に積分することにより、ＳＮ比を改善して、海底に鎮座した水中航走体を発見することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１３−１１４７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

特許文献１は海底に鎮座した水中航走体の検出を想定した技術である。このため、検出対象が移動物体である場合、ＳＮ比を改善する効果を得ることができない。

【0014】

本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、アクティブセンサーにおいて、放射波に対する反射率が低い物体、特に、移動物体の検出能力を向上することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上述の課題を解決するため、本発明は、その一態様として、移動体に搭載されたアクティブセンサーから放射波を放射して、移動する物体で反射した前記放射波を受信して、受信信号により前記移動する物体を検出する前記アクティブセンサーの前記受信信号を処理するための信号処理システムであって、前記アクティブセンサーは、予め定められた時間間隔毎に走査を行い、前記信号処理システムは、前記アクティブセンサーによる一回の前記走査によって得られる前記受信信号の分布であって、前記アクティブセンサーの位置を基準として定められる相対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である、相対座標受信信号分布を、絶対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である絶対座標受信信号分布に変換するための絶対位置座標変換処理手段と、ひとつの前記走査である第０の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第０の絶対座標受信信号分布と、前記第０の走査の直前に行われた走査である第１の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第１の絶対座標受信信号分布と、前記第１の走査の直前に行われた走査である第２の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第２の絶対座標受信信号分布と、…、第Ｎ−１の走査の直前に行われた走査である第Ｎの走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第Ｎの絶対座標受信信号分布（Ｎは２以上の自然数）とを格納するための記憶手段と、前記第０の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である起点座標の受信信号と、前記第１の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第１の座標の受信信号と、前記第２の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第２の座標の受信信号と、…、前記第Ｎの絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第Ｎの座標の受信信号とに基づいて積分処理を行い、前記積分処理の結果に基づいて、前記起点座標と、前記第１〜第Ｎの座標とからなる軌跡を辿って前記移動する物体の有無を検出するための推定軌跡積分処理手段と、を備える、信号処理システムを提供する。

【0016】

また、本発明は、他の一態様として、移動体に搭載されたアクティブセンサーから放射波を放射して、移動する物体で反射した前記放射波を受信して、受信信号を生成する前記アクティブセンサーの前記受信信号を処理するための信号処理方法であって、前記アクティブセンサーは、予め定められた時間間隔毎に走査を行い、前記アクティブセンサーによる一回の前記走査によって得られる前記受信信号の分布であって、前記アクティブセンサーの位置を基準として定められる相対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である、相対座標受信信号分布を、絶対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である絶対座標受信信号分布に変換する絶対位置座標変換処理段階と、ひとつの前記走査である第０の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第０の絶対座標受信信号分布と、前記第０の走査の直前に行われた走査である第１の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第１の絶対座標受信信号分布と、前記第１の走査の直前に行われた走査である第２の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第２の絶対座標受信信号分布と、…、第Ｎ−１の走査の直前に行われた走査である第Ｎの走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第Ｎの絶対座標受信信号分布（Ｎは２以上の自然数）とを格納する記憶段階と、前記第０の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である起点座標の受信信号と、前記第１の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第１の座標の受信信号と、前記第２の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第２の座標の受信信号と、…、前記第Ｎの絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第Ｎの座標の受信信号とに基づいて積分処理を行い、前記積分処理の結果に基づいて、前記起点座標と、前記第１〜第Ｎの座標とからなる軌跡を辿って前記移動する物体の有無を検出する推定軌跡積分処理段階と、を含む、信号処理方法を提供する。

【0017】

また、本発明は、他の一態様として、移動体に搭載されたアクティブセンサーから放射波を放射して、移動する物体で反射した前記放射波を受信して、受信信号を生成する前記アクティブセンサーの前記受信信号を処理するための信号処理プログラムであって、前記アクティブセンサーは、予め定められた時間間隔毎に走査を行い、コンピュータを、前記アクティブセンサーによる一回の前記走査によって得られる前記受信信号の分布であって、前記アクティブセンサーの位置を基準として定められる相対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である、相対座標受信信号分布を、絶対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である絶対座標受信信号分布に変換するための絶対位置座標変換処理手段と、ひとつの前記走査である第０の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第０の絶対座標受信信号分布と、前記第０の走査の直前に行われた走査である第１の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第１の絶対座標受信信号分布と、前記第１の走査の直前に行われた走査である第２の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第２の絶対座標受信信号分布と、…、第Ｎ−１の走査の直前に行われた走査である第Ｎの走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第Ｎの絶対座標受信信号分布（Ｎは２以上の自然数）とを格納するための記憶手段と、前記第０の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である起点座標の受信信号と、前記第１の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第１の座標の受信信号と、前記第２の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第２の座標の受信信号と、…、前記第Ｎの絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第Ｎの座標の受信信号とに基づいて積分処理を行い、前記積分処理の結果に基づいて、前記起点座標と、前記第１〜第Ｎの座標とからなる軌跡を辿って前記移動する物体の有無を検出するための推定軌跡積分処理手段と、して機能させるための信号処理プログラムを提供する。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、アクティブセンサーの放射波に対する反射率が低い物体の検出能力を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】アクティブセンサーによる検出方式について説明するための模式図である。

【図2】パッシブセンサーで用いられている、受信信号を積分することにより受信信号のＳＮ比を改善する手法の効果について説明するためのグラフである。

【図3】パッシブセンサーに用いられている、受信信号を積分することにより受信信号のＳＮ比を改善する手法を、アクティブセンサーに適用したときの課題について説明するための模式図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態であるアクティブセンサーの信号処理方式について説明するための図であり、一回の走査によって得られた方位及び距離毎の受信信号を示す模式図と、その方位及び距離毎の受信信号を絶対座標に変換する手順について説明するための模式図である。

【図5】絶対位置座標毎受信信号レベル分布メモリ１２に格納されるデータについて説明するための模式図である。絶対位置座標毎受信信号レベル分布メモリ１２は、一回の走査により得られる絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１を、直近過去Ｎ＋1回の走査について格納する。

【図6】推定軌跡積分処理部２０の動作を説明するための図である。絶対位置座標データ（０）〜（２）はそれぞれ絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１に対応する。

【図7】本発明の一実施の形態であるアクティブセンサーシステム１００のブロック図である。

【図8】１回の走査を開始してから終了するまでの間のアクティブセンサー２の絶対位置座標の更新について説明するための模式図である。

【図9】第３の実施の形態において絶対位置座標変換処理部１９が行う、３次元の相対座標系から３次元の絶対座標系への変換について説明するための模式図である。

【図10】第３の実施の形態において行う、地球の丸さを考慮した補正について説明するための図である。

【図11】３次元座標系において推定軌跡積分処理部２０が行う処理について説明するための図である。

【図12】第３の実施の形態において、航法装置１８で測定する基準方位の補正について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１に示すように、アクティブ方式のレーダーやソナーであるアクティブセンサー２は、放射波３を放射する。アクティブセンサー２の周囲に物体１が存在すると、放射波３は物体１で反射し、反射波４としてアクティブセンサー２に戻る。アクティブセンサー２は、反射波４を受信して受信信号を生成し、図７に示す信号処理装置１０１に出力する。受信信号に基づいて、信号処理装置１０１は、アクティブセンサー２について予め定められた基準方位９を基準とする方位である検出方位５、アクティブセンサー２から物体１までの距離である検出距離６を算出する。近年では、ステルス技術の発達により、検出対象となる船舶、航空機、水中航走体等における電波や音波の反射率が低減している。このため、ステルス技術を適用した船舶、航空機、水中航走体等を物体１として検出するのが難しくなっている。

【0021】

パッシブ方式のレーダーやソナーでは、受信信号を積分することにより受信信号のＳＮ比を改善する方式が採用されている。一般に受信信号をＮ回積分（Ｎは自然数）すると、次式に示すようなＳＮ比の改善効果が得られる。この効果は加算利得とも呼ばれている。
ＳＮ比＝√（N）…（式１）

【0022】

ＳＮ比の改善効果を図２に示す。例えば、受信信号を９回積分すると、ＳＮ比は３倍に改善する。１６回の積分ではＳＮ比が４倍に改善する。しかし、アクティブセンサーに対して、受信信号を積分してＳＮ比を改善する手法をそのまま適用することはできなかった。

【0023】

その理由について説明する。移動する船舶、航空機、水中航走体、車両等（これらのアクティブセンサーを搭載する移動体を搭載移動体と記す）に装備されたアクティブセンサー２は、搭載移動体の移動に伴って受信信号の方位及び距離が変化する。

【0024】

搭載移動体だけではなく、検出対象である物体１も移動する場合、搭載移動体から見て物体１は不規則に移動する。特に、物体１が船舶、航空機、水中航走体、車両等の高速で移動する移動体の場合、アクティブセンサー２の位置を基準とする受信信号を積分することは難しい。

【0025】

例えば、図３に示すように、物体１とアクティブセンサー２と位置関係が、当初、図３左側の配置にあるとする。時間経過に伴って、物体１とアクティブセンサー２と位置関係が、図３右側の配置に変化する。この時間経過では、物体１とアクティブセンサー２が両方とも移動している。これらを比較すると分かるように、物体１とアクティブセンサー２の動きはどちらも単純で小さい。しかし、アクティブセンサー２から見た物体１の検出方位５、検出距離６は、時間経過に伴って大きく変化している。このため、検出方位５、検出距離６をそのまま積分しても所望の効果を得ることができない。

【0026】

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態であるアクティブセンサーシステムについて説明する。本アクティブセンサーシステムは次のような信号処理を行う。

【0027】

（ステップ１）図４に示すように、アクティブセンサーの１回の走査によって、アクティブセンサーの位置を基準とする相対座標系で位置を表した受信信号が得られる。この受信信号の座標系を絶対座標系（経緯度等）に変換する。

【0028】

（ステップ２）ステップ１のようにして、最新の走査と、過去Ｎ回の走査により得られた絶対座標系で表した受信信号（絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１）を、図５に示すように記憶装置（絶対位置座標毎受信信号レベル分布メモリ１２）に予め格納する。

【0029】

これらＮ＋１セットの各セットから一座標ずつ抽出した、Ｎ＋１個の座標（起点座標１３、絶対位置座標１４、絶対位置座標１５）を、図６に示すようにひとつの軌跡（推定軌跡の例１６）とみなす。ひとつの軌跡をなす各座標の受信信号を用いて積分処理を行う。積分処理の結果に基づいて、その軌跡を辿って移動した物体を暫定的に検出する。積分処理により受信信号のＳＮ比が改善される。

【0030】

（ステップ３）ステップ２で暫定的に求めた、ある軌跡を辿って移動した物体について、その軌跡に基づいて、その物体の移動方向、移動速度を求める。この時点で、検出したい物体の移動速度の特徴と一致しない軌跡は、検出結果から除外する。たとえば、検出したい物体が固定翼の航空機である場合、時速２００Ｋｍ以下の軌跡は鳥などの検出対象以外の物体と判断することができる。このため、ステップ２で検出した物体であっても、移動速度が時速２００Ｋｍ以下の場合には検出結果から除外する。

【0031】

（ステップ４）ステップ１〜ステップ３による信号処理は、１回の走査に対応して行われる。このような信号処理を、連続して行った複数の走査それぞれについて行う。得られた複数の検出結果に含まれる軌跡それぞれについて、軌跡の連続性の有無を判定する。連続性がある場合、アクティブセンサーシステムは、その軌跡を辿って移動した物体が存在すると最終的に判定、検出し、例えば液晶表示装置等のディスプレイ装置に、その物体に関してステップ２で求めた軌跡、ステップ３で求めた移動方向、移動速度等を、画像情報として検出結果を出力する。検出結果の出力形態は画像に限定されるものではなく、音声として、或いは、音声と画像の組み合わせとして出力されてもよい。

【0032】

本実施の形態の信号処理方式によれば、搭載移動体（移動する船舶、航空機、水中航走体、車両等）に装備したアクティブセンサー（レーダーやソナー）を用いて、高速で移動する物体を検出する際であっても、有効な積分処理を行うことができる。

【0034】

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態であるアクティブセンサーシステム１００について説明する。アクティブセンサーシステム２は、船舶、航空機、水中航走体、車両等に搭載されるシステムである。以下、これらのアクティブセンサー２を搭載する移動体を搭載移動体と呼ぶものとする。アクティブセンサー２が放射波３を送信する。

【0035】

アクティブセンサー２は、レーダーやソナー等のように、放射波３を送信し、検出対象となる物体１で放射波３が反射した反射波４を受信し、受信信号を出力する。放射波３はアクティブセンサー２から放射した電波や音波である。反射波４は、放射波３が物体１により反射した電波や音波である。

【0036】

アクティブセンサー２は、方位毎にかつ距離毎に受信信号レベルを測定し、出力するセンサーである。例えば、図３に示すように、物体１についての受信信号レベルを、予め定められた基準方位９（例えば搭載移動体の正面の向き）を基準として定められる、検出方位５の向きに向かって、検出距離６の距離からの受信信号レベルとして出力する。つまり、アクティブセンサー２は、アクティブセンサー２の現在位置を基準とする相対座標系で表現した受信信号レベルを出力する。

【0037】

アクティブセンサー２は、移動する船舶、航空機、水中航走体、車両等に装備されているものとする。また、アクティブセンサー２の検出対象である物体１も移動しているものとする。このようなとき、図３に示すように、物体１の移動に加えて、アクティブセンサー２自身の移動の影響を受けて検出方位５、検出距離６が時間変化する。このように、物体１とアクティブセンサー２の両方が移動する場合、検出方位５、検出距離６は共に不規則に変化する。このため、積分処理を単純に適用することができない。

【0038】

アクティブセンサー２は、基準方位９を基準として定められる、所定の角度範囲の方位について、距離毎に受信信号レベルを測定する。この所定の角度範囲の全体において、方位毎かつ距離毎に受信信号レベルを一回ずつ測定することを、一回の走査と呼ぶものとする。尚、レーダーやソナー等のアクティブセンサー２が方位及び距離に対応した受信信号を出力する動作については当業者に周知であるため、詳しい説明を省略する。

【0039】

アクティブセンサーシステム１００では、受信信号に対して信号処理を行うことにより物体１を検出する。アクティブセンサーシステム１００は、アクティブセンサー２に加えて、受信信号正規化処理部１７、絶対位置座標変換処理部１９、絶対位置座標毎受信信号レベル分布メモリ１２、推定軌跡積分処理部２０、針路速度計算処理部２１、物体検出判定処理部２２を備える。

【0040】

受信信号正規化処理部１７は反射波４に基づく受信信号を正規化する。反射波４は、アクティブセンサー２と物体１の間の距離の２乗に反比例して減衰する。受信信号正規化処理部１７は、このような距離に起因する受信信号の減衰を相殺する処理を行う。

【0041】

航法装置１８は、アクティブセンサー２の絶対位置座標（経度及び緯度）、針路、速度等を測定するための装置である。つまり、航法装置１８は、アクティブセンサー２の位置を絶対座標系で測位すると共に、１回の走査中の時間経過毎のアクティブセンサー２の絶対位置及び基準方位９を取得するための装置である。

【0042】

航法装置１８はアクティブセンサーシステム１００を搭載した搭載移動体の航法装置を用いることとしてもよい。一般に航法装置には様々な種類のものが存在するが、必要な精度が得られるものであれば、測定の原理や方法は問わずに航法装置１８として用いることができる。本実施の形態では、航法装置１８は、アクティブセンサー２の位置を絶対座標系で測位するための手段としてＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備えるものとして説明する。また、本実施の形態では、航法装置１８は、１回の走査中の時間経過毎の基準方位９を取得する手段として、ジャイロスコープを備えるものとして説明する。

【0043】

絶対位置座標変換処理部１９は、受信信号レベル値の座標表現を相対座標系から絶対座標系に変換する。受信信号正規化処理部１７は、図４に示すような、アクティブセンサー２から見た基準方位９からの方位と、アクティブセンサー２からの距離に応じた受信信号レベル値を出力する。

【0044】

この受信信号レベル値の座標はアクティブセンサー２の現在位置を基準とする相対座標系で表現されている。この受信信号レベル値の座標を、絶対位置座標変換処理部１９は、航法装置１８にて測位した、アクティブセンサー２の絶対座標系における位置に基づいて、絶対座標系に変換する。

【0045】

図４において、基準方位９はアクティブセンサー２の走査の基準となる方位である。基準方位９はアクティブセンサー２の搭載移動体の姿勢により変化する。一般的には、基準方位９は、船舶、航空機、水中航走体、車両等の胴体の前方を表す水平方位である。検出方位５は基準方位９からの水平角である。方位及び距離毎の受信信号レベル値の分布１０は相対座標系で表された受信信号である。即ち、方位及び距離毎の受信信号レベル値の分布１０は、アクティブセンサー２の１回の走査により得られた、検出方位５及び検出距離６毎の受信信号レベル値の分布を示す。一方、絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１は、相対座標系で表された受信信号である。絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１は、アクティブセンサー２の１回の走査により得られた、検出方位５と検出距離６によって位置を表した受信信号レベル値を、緯度経度等の絶対位置座標によって位置を表した受信信号レベル値に変換する。

【0046】

絶対位置座標受信信号分布メモリ１２は、絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１を、直近の過去Ｎ＋１回（Ｎは予め定められた自然数）の走査結果に相当する分だけ格納する記憶装置である。つまり、絶対位置座標受信信号分布メモリ１２は、Ｎ＋１セットの絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１を格納する。アクティブセンサー２の走査に伴って、絶対位置座標変換処理部１９が新たな絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１を生成すると、絶対位置座標受信信号分布メモリ１２は、現に格納している絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１のうち最も古いものを消去して、その代わりに新たなものを格納する。回数Ｎ＋１は後述する推定軌跡積分処理部２０が行うひとつの軌跡当たりの積分の回数に対応する。

【0047】

推定軌跡積分処理部２０は、絶対位置座標受信信号分布メモリ１２に格納したＮ＋１セットの絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１に基づいて、時間経過と推定軌跡から受信信号レベル値の積分処理を行う。

【0048】

絶対位置座標受信信号分布メモリ１２には、最新の走査による絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１、１回前の走査による絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１、…、Ｎ回前の走査による絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１からなる、Ｎ＋１セットの絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１が格納される。推定軌跡積分処理部２０は、これらＮ＋１セットの絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１のそれぞれから、一座標ずつ選択した座標からなる軌跡を求める。

【0049】

まず、最新の走査による絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１から、いずれかの座標を起点座標１３として選択する。

【0050】

次に、Ｘを１からＮまでの任意の整数として、１〜Ｎ回前の走査による絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１から次のようにして一座標を選択する。Ｘ回前の走査による絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１において、起点座標１３に相当する座標を起点とし、所定の距離内にある座標を候補座標群として抽出する。そして、候補座標群の中からひとつの座標を選択する。ここでいう所定の距離は、最新の走査からＸ回前の走査までの経過時間と物体１の想定移動速度に関連して定められる。

【0051】

このようにして、Ｎ＋１セットの絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１のそれぞれから、一座標ずつ座標を選択すると、Ｎ＋１個の座標を得る。これをひとつの軌跡とする。

【0052】

推定軌跡積分処理部２０は、Ｎ回前の走査から最新の走査の間に、この軌跡を辿って移動した物体の有無を判定する。そのような物体が有る場合、推定軌跡積分処理部２０は、その軌跡を辿って移動した物体を検出する。

【0053】

物体の有無の判定は、軌跡をなす各座標の受信信号レベル値を積分し、所定の閾値と比較して行う。積分値が閾値以上であれば、推定軌跡積分処理部２０は、その軌跡を辿って移動した物体を検出する。閾値未満であれば、推定軌跡積分処理部２０は、その軌跡を辿って移動した物体を検出しない。

【0054】

針路速度計算処理部２１は、推定軌跡積分処理部２０が出力した物体１の推定軌跡に基づいて、物体１の起点及び終点を計算する。また、推定軌跡積分処理部２０は、計算した物体１の起点、終点と経過時間に基づいて、物体１の針路及び速度を計算する。針路速度計算処理部２１は、推定軌跡積分処理部２０が出力した物体１の絶対座標系における推定軌跡と、自身が計算した物体１の絶対座標系における針路、速度とを出力する。

【0055】

物体検出判定処理部２２は、針路速度計算処理部２１が出力した速度と、検出対象とする物体の速度に関する特徴とを比較して、針路速度計算処理部２１が出力した速度が、検出対象とする物体のものか否かを判定する。この判定結果に基づいて、物体検出判定処理部２２は、針路速度計算処理部２１からの出力のうち、特徴に合致するもののみを出力する。

【0056】

検出対象とする物体の速度範囲に適合する場合、物体検出判定処理部２２は、その物体についての針路速度計算処理部２１をそのまま出力する。一方、検出対象とする物体の速度範囲に適合しない場合、物体検出判定処理部２２は、その物体についての針路速度計算処理部２１を出力しないで破棄する。破棄する代わりに、速度範囲に適合しないことを示す情報と共に出力することとしてもよい。

【0057】

一例として、アクティブセンサーシステム１００の検出対象が固定翼航空機である場合の物体検出判定処理部２２の動作について説明する。ここでは、アクティブセンサー２はアクティブレーダーである。通常、固定翼航空機は、例えばマッハ３に相当する時速３６７５Ｋｍを上限とし、例えば失速速度である時速２５０Ｋｍを下限とする速度範囲を有する。アクティブセンサーシステム１００が固定翼航空機を検出対象として想定する場合には、この速度範囲に該当する推定軌跡を物体として検出する。上限を上回るか下限を下回る場合には、その物体は固定翼航空機ではないとみなす。この場合、物体検出判定処理部２２は、その物体についての針路速度計算処理部２１の出力を破棄するか、固定翼航空機以外のものであることを示す情報と共に出力する。

【0058】

別の例として、アクティブセンサーシステム１００の検出対象が回転翼航空機または小型無人航空機（ドローン）である場合の物体検出判定処理部２２の動作について説明する。ここでは、アクティブセンサー２はアクティブレーダーである。通常、回転翼航空機や小型無人航空機は、ホバリング状態の時速０Ｋｍを下限とし、例えば時速３００Ｋｍを上限とする速度範囲を有する。このため、物体検出判定処理部２２は、例えば時速０〜３００Ｋｍの速度範囲に合致する物体についての針路速度計算処理部２１の出力のみをそのまま出力する。合致しない物体については、物体検出判定処理部２２は、針路速度計算処理部２１の出力を破棄するか、回転翼航空機及び小型無人航空機以外のものであることを示す情報と共に出力する。

【0059】

別の例として、アクティブセンサーシステム１００の検出対象が水中航走体である場合の物体検出判定処理部２２の動作について説明する。ここでは、アクティブセンサー２はソナーである。例えば水中航走体は３０ノットから６０ノットの速度範囲を有すると考えられる。このため、物体検出判定処理部２２は、例えば３０〜６０ノットの速度範囲に当てはまる物体については、針路速度計算処理部２１の出力をそのまま出力する。一方、物体検出判定処理部２２は、例えば３０〜６０ノットの速度範囲に当てはまらない物体については、物体検出判定処理部２２は、針路速度計算処理部２１の出力を破棄するか、水中航走体以外のものであることを示す情報と共に出力する。

【0060】

別の例として、搭載移動体が船舶であり、アクティブセンサー２がソナーであって、アクティブセンサーシステム１００の検出対象が、搭載移動体である船舶が衝突を回避すべき危険な漂流物である場合の物体検出判定処理部２２の動作について説明する。危険な漂流物には例えば流木や機雷がある。危険な漂流物は自ら航行することはなく、潮流や海流に乗って移動する。このため、危険な漂流物は潮流や海流に相当する例えば５ノット以下の速度範囲を有する。このとき、物体検出判定処理部２２は、例えば５ノット以下の物体については、針路速度計算処理部２１の出力をそのまま出力する。一方、例えば５ノットを越える物体については、物体検出判定処理部２２は、針路速度計算処理部２１の出力を破棄するか、危険な漂流物以外のもの（何らかの航行手段を有するもの）であることを示す情報と共に出力する。

【0061】

次に、アクティブセンサーシステム１００の動作について説明する。アクティブセンサーシステム１００は移動体に搭載されていて、アクティブセンサー２は移動しているものとする。

【0062】

（ステップ１１）アクティブセンサー２は、物体１を検出するため、電波や音波等の放射波３を放射する。図１に示すようにアクティブセンサー２は放射波３を放射する。

【0063】

（ステップ１２）物体１が存在しているとき、物体１は放射波３を反射し、反射波４を放射する。図１に示すように、放射波３は検出対象である物体１で反射して反射波４となる。アクティブセンサー２は反射波４を受信する。この反射波４を最小化する技術が一般的なステルス技術と呼ばれる。もともと物体１のサイズが非常に小さい場合も反射波４は小さい。

【0064】

（ステップ１３）アクティブセンサー２は、１回の走査により所定の走査範囲内にある物体１からの反射波４を受信信号として受信すると、図１に示す検出方位５及び検出距離６の座標毎の受信信号を受信信号正規化処理部１７に出力する。

【0065】

（ステップ１４）受信信号正規化処理部１７は、物体１とアクティブセンサー２の距離の２乗に比例して反射波４の受信信号が減衰する効果を打ち消すための処理を行う。この処理を正規化処理と呼ぶものとする。

【0066】

受信信号正規化処理部１７が行う正規化処理は以下のようなものである。まず、アクティブセンサー２による１回の走査結果の受信信号に対し、同じ検出距離６の受信信号について全ての検出方位５の受信信号の平均値を算出する。次に、算出した平均値で検出方位５毎の受信信号を割り算する。次に、検出距離６毎の平均値で正規化する。最後に、このようにして正規化した受信信号を、絶対位置座標変換処理部１９に出力する。

【0067】

例えば、アクティブセンサー２が、方位分解能０．１ｄｅｇ、距離分解能５０ｍ、走査方位範囲±４５ｄｅｇであるとする。このとき、検出距離６が１０，０００ｍであるような受信信号は−４５．０〜＋４５．０の走査方位範囲の中に９００個存在する。これは、０．１ｄｅｇ刻みの方位−４５．０、−４４．９、−４４．８…＋４４．９、＋４５．０のそれぞれについて、検出距離６が１０，０００ｍであるような受信信号が存在するからである。これら９００個の受信信号の平均値を計算する。そして、これら９００個の受信信号を、それぞれその計算した平均値で割り算する。

【0068】

（ステップ１５）絶対位置座標変換処理部１９は、受信信号を表す座標系を、相対座標系から絶対座標系に変換する。即ち、絶対位置座標変換処理部１９は、航法装置１８から入力したアクティブセンサー２の絶対座標系における位置（緯度経度等）、基準方位及び速度の情報に基づいて、受信信号正規化処理部１７から入力したアクティブセンサー２の位置基準の検出方位５及び検出距離６毎の受信信号（相対座標系で表された受信信号）を、絶対位置座標毎の受信信号分布データ（絶対座標系で表された受信信号）に変換する。この処理を座標変換処理と呼ぶものとする。

【0069】

絶対位置座標変換処理部１９が行う座標変換処理は以下のようなものである。上述のように、航法装置１８は、アクティブセンサー２の絶対座標系（例えば経度及び緯度）における位置を取得するための手段としてＧＰＳ受信機を備える。また、航法装置１８は、１回の走査中の時間経過毎の絶対位置及び基準方位９を測定するための手段としてジャイロスコープを備える。絶対位置座標変換処理部１９は、ＧＰＳ受信機から絶対座標系における位置情報を取得する。また、ジャイロスコープから１回の走査中の時間経過毎の絶対位置及び基準方位９位置及び基準方位９を取得し、この絶対位置及び基準方位９に基づいて、検出距離６毎の検出方位５を決定する。

【0070】

ここで、１回の走査を開始してから終了するまでの間のアクティブセンサー２の絶対位置座標の更新について図８を参照して説明する。１回の走査を開始する時点では、アクティブセンサー２は絶対位置２３にいる。このときアクティブセンサー２の基準方位は２４である。航法装置１８はＧＰＳ受信機で絶対位置２３を測定する。また、航法装置１８はジャイロスコープ等の慣性航法装置で基準方位２４を測定する。この１回の走査を行う間にも、アクティブセンサー２（或いはアクティブセンサー２を搭載した搭載移動体）は、経路２５に沿って移動する。その１回の走査が終了する時点では、アクティブセンサー２は絶対位置２６に移動する。このときのアクティブセンサー２の基準方位は２７である。航法装置１８はＧＰＳ受信機で絶対位置２６を測定する。また、航法装置１８はジャイロスコープ等の慣性航法装置で基準方位２７を測定する。航法装置１８はジャイロスコープ等の慣性航法装置により経路２５におけるアクティブセンサー２の時間経過による絶対位置及び基準方位の変化を測定する。

【0071】

後のステップにおいて、推定軌跡積分処理部２０が絶対座標系における積分処理を行う。この積分処理を正しく機能させるためには、アクティブセンサー２の絶対位置座標、針路（基準方位）を時間経過毎に高精度に測定することが求められる。

【0072】

例えばソナーの場合、水中での音速を秒速１５００ｍ、検出距離６を３０００ｍと仮定して、音波が往復するための所要時間を考慮すると、１回の走査に４秒間かかる。この４秒間にソナーを装備した船舶や水中航走体は移動し、位置や基準方位が変化する。このため移動に伴う誤差を補正する必要がある。

【0073】

また、例えば航空機に搭載したレーダーの場合、アクティブセンサー２は時速１０００Ｋｍ以上のスピードで移動する。秒速３００ｍで移動するアクティブセンサー２において、絶対位置座標の精度が５０ｍとすると、±２５ｍの位置精度を得るために１２回／秒以上のレートでアクティブセンサー２の絶対位置座標及び針路（基準方位）を更新しなければならない。本発明による積分処理を効果的に実現するには、１秒間に２０回以上の更新レートにより緯度経度等の絶対位置座標、基準方位及び速度の情報を更新することが望ましい。

【0074】

なお、移動する船舶、航空機、水中航走体、車両等の姿勢と移動方向には微妙なずれが生じる。例えば船舶の針路について、波浪の影響を受けて進行方向と船首方向がずれることはよくある現象である。従って、絶対位置座標の変化から針路（基準方位）を決定せず、ジャイロスコープ等の慣性航法装置からの姿勢情報で針路（基準方位）を決定する必要がある。

【0075】

次に、１回の走査中の時間経過毎のアクティブセンサー２の絶対位置座標と針路（基準方位）が決定したら、図４に示すように時間経過毎に検出方位５及び検出距離６毎の受信信号データを絶対位置座標の受信信号データに変換する。

【0076】

方位及び距離毎の受信信号レベル値の分布１０では、受信信号データは、検出方位５及び検出距離６の属性も有する。このため、方位及び距離毎の受信信号レベル値の分布１０から絶対位置座標である緯度及び経度への変換は、次の計算式で表現される。
緯度ｙ１＝ｙ ＋ ＳＩＮ（Ａ−θ）×Ｌ÷Ｒ…（式２）
経度ｘ１＝ｘ ＋ ＣＯＳ（Ａ−θ）×Ｌ÷Ｒ×ＣＯＳ（ｙ）…（式３）
ただし、アクティブセンサー２に関する値を次のように定める。絶対座標の緯度をｙ（ｄｅｇ）とする。経度をｘ（ｄｅｇ）とする。検出方位５をＡ（ｄｅｇ）とする。検出距離６をＬ（ｍ）とする。基準方位をθとする。絶対位置座標に変換した緯度をｙ１（ｄｅｇ）とする。絶対位置座標に変換した経度をｘ１（ｄｅｇ）とする。また、地球の表面上で緯度１（ｄｅｇ）に相当する距離をＲ（ｍ）で表す。経度１ｄｅｇの距離は緯度により変化するので、式２ではＣＯＳ（緯度）による補正を行っている。

【0077】

このように、式１、式２を用いて、方位及び距離毎の受信信号のレベル分布１０の位置座標を、絶対位置座標である緯度経度で表現した（ｘ１，ｙ１）に変換する。変換した後、絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１上の絶対位置座標（ｘ２，ｙ２）に変換する。

【0078】

絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１上の絶対位置座標における緯度をｙ２（ｄｅｇ）とし、経度をｘ２（ｄｅｇ）とする。緯度ｙ１（ｄｅｇ）と緯度ｙ２（ｄｅｇ）の距離をＷ（ｄｅｇ）とする。Ｗ（ｄｅｇ）は次式により計算することができる。
Ｗ（ｄｅｇ）＝√［｛（ｘ１−ｘ２）×ＣＯＳ（ｙ１）｝＾２＋（ｙ１−ｙ２）＾２］…（式４）

【0079】

絶対位置座標変換処理部１９は、図４に示す、絶対座標毎受信信号レベルデータ１１の格子状の緯度及び経度毎に、方位及び距離毎の受信信号レベル値の分布１０の緯度及び経度との距離Ｗを計算する。距離Ｗが最短になる緯度ｙ１及び経度ｘ１を求めて、その方位及び距離毎の受信信号レベル値の分布１０の各受信信号レベル値を、緯度ｙ２及び経度ｘ２の絶対座標毎受信信号レベル値に代入して、絶対位置座標毎受信信号レベル分布メモリ１２に記憶する。

【0080】

ただし、距離Ｗ（ｄｅｇ）が絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１の格子の間隔である距離分解能（ｄｅｇ）よりも極端に大きい場合（例えばＷ（ｄｅｇ）＞距離分解能の２倍）は、緯度ｙ２、経度ｘ２の絶対座標毎受信信号レベル値をＮＵＬＬ（無効値）に設定する。

【0081】

例えば、絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１が、緯度１０ｄｅｇ四方であり、距離分解能が０．０００５ｄｅｇ（約５５ｍ）の場合を考える。このとき、ひとつの絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１に含まれる、受信信号レベル値の数は（１０÷０．０００５）＾２＝４億件となる。従って、緯度ｙ２及び経度ｘ２で表される絶対位置座標の数は４億件となる。

【0082】

例えば、アクティブセンサー２の検出範囲を次のように仮定する。方位範囲を±４５ｄｅｇとする。方位分解能を０．１ｄｅｇとする。最大距離を緯度１０ｄｅｇとする。距離分解能を０．０００５ｄｅｇ（約５５ｍ）とする。このとき、方位及び距離毎の緯度ｙ１及び経度ｘ１の受信信号レベル値の数は（９０÷０．１）×（１０÷０．０００５）＝１８００万件となる。前述の例において、距離Ｗ（ｄｅｇ）を計算する組み合わせは、計算回数を効率化しない場合に４億件×１８００万件＝７．２×１０＾１５になる。通常は緯度ｙ２、経度ｘ２の近傍の緯度ｙ１、経度ｘ１のみ距離Ｗ（ｄｅｇ）を計算する。

【0083】

（ステップ１６）推定軌跡積分処理部２０では、図５に示す、絶対位置座標毎受信信号レベル分布メモリ１２に記憶した、絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１について、図６に示す推定軌跡の組み合わせ毎の積分処理を行う。

【0084】

図５に示すように、絶対位置座標毎受信信号レベル分布メモリ１２には、最新の走査により得られた絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１と、積分回数Ｎに対応する、Ｎセットの絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１との合計Ｎ＋１セットの絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１が格納される。

【0085】

図６において、１３は、推定軌跡積分処理の起点座標（ｘ，ｙ，０）を示す。起点座標（ｘ，ｙ，０）は、アクティブセンサー２による最新の走査結果に基づく、絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１における、任意の絶対位置座標の受信信号レベルである。絶対位置座標データ（０）、（１）、（２）は、順に、最新の走査から数えて０回前、１回前、２回前の絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１を示す。１４は、１回前の走査結果による絶対位置座標（ｘ−１，ｙ＋１，１）を示す。１５は、２回前の走査結果による絶対位置座標（ｘ−２，ｙ＋２，２）を示す。１６は、３回の走査結果について、物体１が起点座標１３（ｘ，ｙ，０）から絶対位置座標１４（ｘ−１，ｙ＋１，１）を経由して絶対位置座標１５（ｘ−２，ｙ＋２，２）に至る推定軌跡の例を示す。

【0086】

今、起点座標１３を（ｘ，ｙ，０）とする。括弧（）内の０は、最新の走査から数えて０回前の走査、即ち、最新の走査に基づく絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１、図６の絶対位置座標データ（０）における座標であることを示す。（ｘ，ｙ，１）は１回前の走査に基づく絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１、即ち、図６の絶対位置座標データ（１）において、起点座標１３（ｘ，ｙ，０）に対応する座標を示す。（ｘ，ｙ，２）は２回前の走査に基づく絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１、即ち、図６の絶対位置座標データ（２）において、起点座標１３（ｘ，ｙ，０）に対応する座標を示す。以下、（ｘ，ｙ，３）、（ｘ，ｙ，４）、…（ｘ，ｙ，Ｎ）について同様である。Ｎは任意の自然数である。

【0087】

ここで、絶対位置座標毎受信信号レベル分布１１の格子の分解能は、物体１及びアクティブセンサー２が、１回の走査の所要時間の間に移動する距離よりも大きくなるよう分解能を決定する。このとき、アクティブセンサー２による１回前の走査に基づいて生成した、絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１において、物体１が移動した軌跡の範囲を（ｘ−１，ｙ−１，１）〜（ｘ＋１，ｙ＋１，１）と推定することができる。言い換えると、１回前の走査から最新の走査までの間に物体１が移動して、物体１が現在の座標である起点座標１３に存在することから推定すると、物体１は、１回前の走査の時点では、起点座標１３を中心とする一定の距離内にいたと推定することができる。この距離は、最新の走査、即ち、起点座標１３を含む絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１を生成する際の走査からの経過時間に関連して定められる。つまり、アクティブセンサー２が走査を行う時間間隔に関連して定められる。

【0088】

例えば、物体１の移動速度が最大時速３０００Ｋｍであり、アクティブセンサー２を装備した航空機の移動速度が最大時速３０００Ｋｍであり、１回の走査時間が０．０５秒であると仮定する。この場合、アクティブセンサー２を基準とした物体１の相対速度は最大時速６０００Ｋｍ（秒速約１６６７ｍ）である。また、アクティブセンサー２と物体１の間における、０．０５秒間の相対的な移動距離は最大約８３ｍである。アクティブセンサー２の移動については航法装置１８からの位置情報により補正することができる。このため、問題になるのは物体１の移動距離のみである。１回の走査時間である０．０５秒の間に、物体１が移動する距離は、最大約４２ｍである。このとき、絶対位置座標毎受信信号レベル分布１１の格子の分解能を例えば約５５ｍにすると、１回の走査時間における物体１の移動距離が絶対位置座標毎受信信号レベル分布１１の格子の１マス以内になる。

【0089】

つまり、起点座標１３である（ｘ，ｙ，０）に物体１が存在する場合、１回分の走査に要する時間を遡ると、物体１は、９個の座標（ｘ−１，ｙ−１，１）〜（ｘ＋１，ｙ＋１，１）のいずれかに存在していたと考えることができる。同様に、起点座標１３である（ｘ，ｙ，０）に物体１が存在する場合、２回分の走査に要する時間を遡ると、物体１は、２５個の座標（ｘ−２，ｙ−２，２）〜（ｘ＋２，ｙ＋２，２）のいずれかに存在していたと考えられる。更に同様にして、３回の走査中に物体１が移動した軌跡は、９×９＝８１通りとなる。このように、Ｎ回の走査により物体１が移動した軌跡の組み合わせは、９＾（Ｎ−１）で表される。例えば１６回の走査結果における１物体が移動した軌跡の組み合わせは、９＾１５＝２．０５９×１０＾１４とおりとなる。

【0090】

推定軌跡積分処理部２０は、これらの組み合わせにおいて、絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１を積分し、予め設定した閾値を越えた場合、その軌跡に物体１が存在していると判定し、検出する。

【0091】

ここで、Ｎ＝２としてこの検出方法について説明する。起点座標１３になんらかの移動体が存在すると仮定する。このとき、その移動体は、上述のように、１回前、２回前の走査の時点では、それぞれ、起点座標１３を中心とする９個、２５個の座標群のいずれかに存在したはずである。この座標群を候補座標群と呼ぶものとする。

【0092】

２回前の走査から最新の走査までの間に移動体が辿る軌跡は３つの座標の組み合わせからなる。最新の走査による絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１のひとつの座標（起点座標１３）、１回前の走査による絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１のひとつの座標、２回前の走査による絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１のひとつの座標の合計３つである。

【0093】

上述のように、２回前、１回前の走査による絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１の候補座標群は、それぞれ、９個、９個である。起点座標１３は１個である。従って、これら３つの座標の組み合わせからなる軌跡は、９×９×１＝８１通り存在する。

【0094】

図６の例では、これらの座標は、順に、起点座標１３（ｘ，ｙ，０）、絶対位置座標１４（ｘ−１，ｙ＋１，１）、絶対位置座標１５（ｘ−２，ｙ＋２，２）に対応する。推定軌跡積分処理部２０は、同一の軌跡を構成するＮ＋１個（この場合は３個）の座標の受信信号に基づいて積分処理を行う。図６の推定軌跡の例１６の場合であれば、起点座標１３（ｘ，ｙ，０）の受信信号、絶対位置座標１４（ｘ−１，ｙ＋１，１）の受信信号、絶対位置座標１５（ｘ−２，ｙ＋２，２）の受信信号の３つの受信信号に基づく積分処理を行う。推定軌跡積分処理部２０は、このような積分処理を、８１通りの軌跡すべてについて行い、軌跡毎に積分値を算出する。

【0095】

推定軌跡積分処理部２０は、算出した積分値を予め定められた閾値と比較する。積分値が閾値以上の場合、推定軌跡積分処理部２０は、その軌跡を辿って移動した物体が存在したと判定し、その物体を検出する。積分値が閾値未満の場合、推定軌跡積分処理部２０は、その軌跡を辿った物体は存在しないと判定し、その物体を検出しない。

【0096】

Ｎ回前の走査による絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１においてその軌跡を構成するものとして選択した座標を、その軌跡の始点とする。起点座標１３をその軌跡の終点とする。

【0097】

推定軌跡積分処理部２０は、以上のような処理を、最新の走査結果に基づく絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１の受信信号レベルそれぞれについて行う。上述の説明では、図６を参照しつつ、起点座標１３として座標（ｘ，ｙ）を選択し、２回前の走査からの軌跡を検出するものとして説明したが、同様の動作を、最新の走査結果に基づく絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１の座標それぞれについて行う。例えば、絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１が、ｘ、ｙは整数であり、０≦ｘ≦９９、０≦ｙ≦９９であるような格子点の受信信号からなる場合、１００×１００＝１００００個の格子点をそれぞれ起点座標１３として、上述の処理を行う。

【0098】

尚、Ｎ＝３、４、５…の場合、更に、３回前、４回前、５回前、…の走査による絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１の候補座標群のひとつの座標を軌跡に追加して同様の処理を行う。軌跡を構成する座標の数は、１回前からＮ回前の走査による絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１のそれぞれから抽出したひとつの座標、計Ｎ個の座標と、最新の走査による絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ１１の起点座標１３とを合わせたＮ＋１個になる。

【0099】

図２を参照して、推定軌跡積分処理部２０による、検出可能距離７とＳＮ比８の改善効果について説明する。

【0100】

ＳＮ比８は、受信信号の積分効果により改善されるＳＮをｄＢ単位で表したものである。受信信号の積分効果により、積分回数の平方根に比例してＳＮ比８が改善する。ＳＮ比８が改善すると同一物体からの反射波４をより遠距離から検出することが可能になり、検出可能距離７が延びる。

【0101】

図２の例では、ＳＮ比８が１の場合に物体１を検出できるアクティブセンサー２を仮定した。このようなアクティブセンサー２による受信信号に積分効果を作用させると、検出可能距離７、ＳＮ比８の両方を改善することができる。例えば１６回の走査結果を積分することにより、検出可能距離７が２倍になり、ＳＮ比８が６ｄＢ（４倍）改善する。

【0102】

１６回の走査結果における物体１が移動した軌跡の組み合わせの受信信号レベルを全て計算すると、計算量が膨大になり実現が難しい。このため、推定軌跡積分処理の積分すべてを一度に行う代わりに、積分回数の全体を複数の段階に分割し、ある段階の積分を行った後で受信信号レベルが大きい座標についてのみ、その次の段階の積分を行うこととしてもよい。

【0103】

例えば最初の４回の走査結果における物体１が移動した軌跡の組み合わせの受信信号レベルを計算した段階で、まず、雑音成分が１／√（４）＝１／２になった効果の有無を予め設定した閾値により判別する。次に、雑音低減後に信号の成分に起因する受信信号レベルが大きいデータについてのみ、次の４回の走査結果における推定軌跡積分処理を行う。このように推定軌跡積分処理を段階的に行うこととすれば、無駄な計算を削減することができる。

【0104】

（ステップ１７）推定軌跡積分処理部２０がある軌跡を辿った物体を検出した場合、針路速度計算処理部２１は、その軌跡の始点から終点への方位、始点から終点までの直線距離、始点から終点までの経過時間を算出する。例えば、図６の推定軌跡の例１６の場合、始点は絶対位置座標１５、即ち、（ｘ−２，ｙ＋２）である。終点は起点座標１３、即ち、（ｘ，ｙ）である。始点から終点への方位は（ｘ，ｙ）−（ｘ−２，ｙ＋２）＝（２，−２）である。始点から終点までの直線距離は√［｛ｘ−（ｘ−２）｝＾２＋｛ｙ−（ｙ＋２）｝＾２］＝√８である。始点から終点までの経過時間は、例えば、アクティブセンサー２が走査を行う周期をＴ秒としたときＮ×Ｔ秒で求める。

【0105】

次に、針路速度計算処理部２１は、始点から終点までの直線距離とその経過時間に基づいて、その物体の始点から終点までの速度を求める。図６の推定軌跡の例１６の場合、（√８）／ＮＴ秒である。これにより、針路速度計算処理部２１は、図６の推定軌跡の例１６として検出した物体は、始点から終点への方位（２，−２）に向かって、速度（√８）／ＮＴ秒で移動していると判定する。

【0106】

針路速度計算処理部２１は、上述の結果をそのまま後述する物体検出情報出力部２２に渡してもよいが、検出対象とする物体の速度の特性に基づいてフィルタリングを行い、検出対象とする物体についての出力を抽出することとしてもよい。また、検出対象以外の物体の速度に関する特性に基づいてフィルタリングを行い、検出対象ではない物体についての出力を除外することとしてもよい。更に、これら抽出及び除外のフィルタリングを組み合わせて用いることとしてもよい。

【0107】

例えば、一般に、固定翼の航空機は、空中をある程度の速度で移動しなければ翼に揚力を発生させて飛行することができない。また、固定翼の航空機は鳥類等の生物よりも高速で移動する。よって、アクティブセンサー２がアクティブレーダーであり、アクティブセンサーシステム１００が固定翼の航空機を検出対象とする場合、推定軌跡積分処理部２０の出力のうち、ある程度よりも低速の物体に関するものを、針路速度計算処理部２１は除外することとしてもよい。

【0108】

また、水中や水上を漂う危険な漂流物、例えば機雷や流木等では、移動速度はゼロに近い。このため、アクティブセンサーシステム１００が、船舶、水中航走体等に搭載され、アクティブセンサー２がソナーであって、特に危険な漂流物の検出を目的とする場合、推定軌跡積分処理部２０の出力のうち、ある程度よりも低速の物体に関するもののみを、針路速度計算処理部２１は抽出することとしてもよい。

【0109】

更に、こうした速度の高低に基づくフィルタリングだけではなく、速度の持続時間に基づくフィルタリングを行うこととしてもよい。例えば、渡り鳥等の一部の例外を除き、ほとんどの飛行生物は高速飛行を持続可能な時間が短時間に限定される。このため、例えばドローンを一般的な飛行生物と区別して検出するために、上述の速度の高低に基づくフィルタリングを行うと共に、一定以上の速度を持続した時間を測定することとしてもよい。この場合、針路速度計算処理部２１は、その一定以上の速度の持続時間を予め設定した持続時間の閾値と比較する。そして、推定軌跡積分処理部２０の出力のうち、持続時間の閾値を超えたもののみを物体検出情報出力処理部２２に出力する。

【0110】

検出対象とする物体の速度の特性に基づくフィルタリングを行う場合、検出対象とする物体の速度に関する設定情報（速度の範囲を示す閾値、持続時間の閾値等）を、例えば針路速度計算処理部２１として動作する情報処理装置の記憶装置に予め格納しておく。この設定に基づいて、針路速度計算処理部２１は、推定軌跡積分処理部２０の出力からフィルタリングを行う。針路速度計算処理部２１は、検出対象とする物体の速度特性に適合するものを抽出し、或いは、検出対象としない物体の速度特性に適合するものを除外する。

【0111】

（ステップ１８）物体検出情報出力処理部２２は、針路速度計算処理部２１により算出した物体１の推定軌跡（最新位置を含む）、針路及び速度をコンピュータディスプレイ等の画面に表現した地図上に表示する。

【0112】

アクティブセンサーシステム１００の動作（ステップ１１〜ステップ１８）についての説明は以上である。

【0113】

上述の説明では、受信信号正規化処理部１７、航法装置１８、絶対位置座標変換処理部１９、絶対位置座標毎受信信号レベル分布メモリ１２、推定軌跡積分処理部２０、針路速度計算処理部２１は、アクティブセンサー２における１回の走査毎に上述の動作を実行し、その結果を、物体検出情報出力処理部２２にて出力した。つまり、アクティブセンサー２による１回の走査と、物体検出情報出力処理部２２による１回の出力が対応していた。

【0114】

これに代わって、アクティブセンサー２による複数回の走査と、物体検出情報出力処理部２２による１回の出力を対応させることとしてもよい。このとき、針路速度計算処理部２１は、アクティブセンサー２による１回の走査に対して、上述の信号処理を行い、ある軌跡を辿って移動した物体を一乃至複数検出するが、この時点では物体検出情報出力処理部２２に出力しない。

【0115】

その代わりに、針路速度計算処理部２１は、検出結果を例えばそのときの最新の走査を行った時刻と対応させて記憶装置に格納する。つまり、１回の走査に対して１セットの検出結果を記憶装置に格納する。これを連続する複数回の走査について行った後、連続して行った走査による検出結果に含まれる軌跡が、互いに連続しているか否かを針路速度計算処理部２１は評価する。連続性の有無の評価は、単に、互いの針路、速度、軌跡が近似しているか否かで評価してもよい。

【0116】

例えば、連続した３回の走査による検出結果において、軌跡が互いに連続している場合、針路速度計算処理部２１は、その３回の検出結果を物体検出情報出力処理部２２に出力する。このようにすることにより、アクティブセンサーシステム１００は、検出結果の信頼性を高めることができる。

【0117】

尚、アクティブセンサーシステム１００が有効に動作するためには、以下の条件を満足することが好ましい。
・アクティブセンサー２による受信信号の方位及び距離の測定精度が高いこと。
・航法装置１８から入力する姿勢情報及び位置情報の測定精度が高いこと。
・膨大な組み合わせの推定軌跡積分処理を行う計算能力を有すること。

【0118】

本実施の形態によれば、次のような効果を奏する。

【0119】

第１の効果として、レーダーやソナー等のアクティブセンサーによる物体検出において、今までは検出困難であった微弱な信号を検出することができる。レーダーの場合は、RCS（Radar Cross Section）が小さいステルス性を有する物体を、今までよりも遠距離から検出することができる。ソナーの場合はTS（Target Strength）が小さい小型水中航走体やダイバー等を今までよりも遠距離から検出することができる。

【0120】

第２の効果として、レーダーやソナー等のアクティブセンサーによる物体検出において、物体の針路（移動方向）及び速度を検出条件に含めて、期待する速度の物体を選択的に検出することができる。

【0121】

ドップラー効果を利用して受信信号の周波数変化を検出する手法では、速度の遅い物体や、速度は速いが相対距離が変化しにくい針路を移動する物体については、物体からの反射波と雑音を分離することが難しい。本実施の形態によれば、ドップラー効果に関係なくアクティブセンサーの物体検出能力を向上することができる。

【0122】

（第３の実施の形態）
第２の実施の形態では、２次元の捜索を行うレーダーやソナー等のアクティブセンサーに本発明を適用した形態について説明した。本実施の形態では、３次元の捜索を行うアクティブセンサーに適用した形態について説明する。

【0123】

本実施の形態でも、基本的な構成は図７のアクティブセンサーシステム１００と同じなので、これをそのまま用いて説明する。ただし、本実施の形態のアクティブセンサーシステム１００では、受信信号の位置は３次元座標で表される。アクティブセンサー２の出力は、方位、距離に加えて、俯仰角の要素を有する。アクティブセンサーシステム１００の他のブロックも３次元の座標情報を取り扱う。

【0124】

３次元座標で表された受信信号を処理するため、本実施の形態では、図１０に示すように、地球の丸さを考慮した以下の補正計算を行う。

【0125】

まず図１０の各部について説明する。Ａはアクティブセンサー２の位置を示す。Ｂは物体１の位置を示す。ＡＢ間の距離は検出距離６に相当する。角度θ１（ｄｅｇ）はアクティブセンサー２から物体１までの俯仰角を示す。ＡＥ間の距離は、アクティブセンサー２の高度（海面からの距離）を示す。ＥＣ間の距離は地球が丸いことを無視した場合における、アクティブセンサー２から物体１までの水平距離に相当する。ＢＣ間の距離は地球が丸いことを無視した場合における、物体１の高度に相当する。Ｄは物体１について地球上の緯度経度で表現される位置を示す。Ｅはアクティブセンサー２について地球上の緯度経度で表現される位置を示す。Ｇは地球の中心を示す。ＤＧ間の距離及びＥＧ間の距離は地球の半径である約６３７８Ｋｍに相当する。角度θ２（ｄｅｇ）は、アクティブセンサー２と物体１の位置関係を地球上の座標系として緯度で表現した角度を示す。実際にはＡとＢは緯度と経度で表現されるが、地球表面上で経度に相当する距離は緯度によって変化するので、緯度に換算する。ＢＤ間の距離は、地球が丸いことを考慮した場合における、物体１の高度（海面からの距離）を示す。

【0126】

図１０の位置関係から、アクティブセンサー２により検出した物体１までの距離（ＡＢ）及び俯仰角θ１並びにアクティブセンサー２の高度（ＡＥ）から、緯度経度で表現される座標系におけるアクティブセンサー２から物体１までの距離（θ２）及び物体１の高度（ＢＤ）を計算する必要がある。

【0127】

上記の計算方法を説明するため、図１０においてＡＧ方向をＹ軸、Ｙ軸に直交する方向をＸ軸とすると、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇの各位置は次の計算式で表現することができる。
Ａ＝（０，ＥＧ＋ＡＥ）…（式５）
Ｂ＝（ｃｏｓθ１×ＡＢ，ｓｉｎθ１×ＡＢ＋ＥＧ＋ＡＥ）…（式６）
Ｃ＝（ｃｏｓθ１×ＡＢ，ＥＧ＋ＡＥ）…（式７）
Ｄ＝（ｓｉｎθ２×ＥＧ，ｃｏｓθ２×ＥＧ）…（式８）
θ２＝ａｔａｎ｛（ｃｏｓθ１×ＡＢ）÷（ｓｉｎθ１×ＡＢ＋ＥＧ＋ＡＥ）｝…（式９）
ＢＧ＝√｛（ＥＧ＋ＡＥ＋ｓｉｎθ１×ＡＢ）＾２＋（ｃｏｓθ１×ＡＢ）＾２｝…（式１０）
ＢＤ＝ＢＧ−ＥＧ…（式１１）

【0128】

上記の計算式により、既知の情報としてアクティブセンサー２の高度（ＡＥ）、物体１の俯仰角（θ１）、物体までの距離（ＡＢ）、地球の半径（ＥＧ）から、物体１までの水平距離（θ２）及び高度（ＢＤ）を算出することができる。

【0129】

また、３次元座標系において推定軌跡積分処理部２０が行う処理について、図１１を用いて説明する。

【0130】

図１１の各部について説明する。起点座標２８（ｘ，ｙ，ｚ，０）は、絶対位置座標毎受信信号分布メモリ１２における任意の位置の最新の絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１を示す。絶対位置座標２９（ｘ−１，ｙ−１，ｚ＋１，１）は、アクティブセンサー２による１回前の絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１において、物体１が移動した軌跡の範囲を（ｘ−１，ｙ−１，ｚ−１，１）〜（ｘ＋１，ｙ＋１，ｚ＋１，１）と推定した場合の（ｘ−１，ｙ−１，ｚ＋１，１）に相当する位置を示す。Ｘ軸３０は、絶対位置座標毎受信信号分布メモリ１２において東西方向を表現したＸ軸を示す。Ｙ軸３１は、絶対位置座標毎受信信号分布メモリ１２において南北方向を表現したＹ軸を示す。Ｚ軸３２は、絶対位置座標毎受信信号分布メモリ１２において上下方向を表現したＺ軸を示す。絶対位置座標３３（ｘ＋１，ｙ＋１，ｚ＋１，１）は、アクティブセンサー２による１回前の絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１において、物体１が移動した軌跡の範囲を（ｘ−１，ｙ−１，ｚ−１，１）〜（ｘ＋１，ｙ＋１，ｚ＋１，１）と推定した場合の（ｘ＋１，ｙ＋１，ｚ＋１，１）に相当する位置を示す。絶対位置座標３４（ｘ−１，ｙ−１，ｚ−１，１）は、アクティブセンサー２による１回前の絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１において、物体１が移動した軌跡の範囲を（ｘ−１，ｙ−１，ｚ−１，１）〜（ｘ＋１，ｙ＋１，ｚ＋１，１）と推定した場合の（ｘ−１，ｙ−１，ｚ−１，１）に相当する位置を示す。

【0131】

アクティブセンサー２による最新の走査結果として、起点座標２８（ｘ，ｙ，ｚ，０）に物体１が存在する場合、１回分の走査に要する時間を遡ると、物体１は座標（ｘ−１，ｙ−１，ｚ−１，１）〜（ｘ＋１，ｙ＋１，ｚ＋１，１）の２７通りの範囲内に存在していたと考えることができる。

【0132】

例えば１回分の走査に要する時間を遡った座標（ｘ−１，ｙ−１，ｚ−１，１）に着目し、２回の走査に要する時間を遡ると、物体１は座標（ｘ−２，ｙ−２，ｚ−２，２）〜（ｘ，ｙ，ｚ，２）の２７通りの範囲内に存在していたと考えられる。従って、３回の走査中に物体１が移動した軌跡は、２７×２７＝７２９通りとなる。

【0133】

これまで説明してきたように、Ｎ回の走査により物体１が３次元の空間を移動した軌跡の組み合わせは、２７＾（Ｎ−１）通りとなる。例えば１６回の走査結果における物体１が移動した軌跡の組み合わせは、２７＾１５＝２．９５４×１０＾２１通りとなる。

【0134】

これらの組み合わせにおいて、絶対座標毎受信信号レベル分布データ１１を積分し、予め設定した閾値を越えた軌跡に物体１が存在していると判定し、検出する。例えば１６回の走査結果を積分することにより、ＳＮ比が４倍になり、検出可能距離が２倍になる。

【0135】

本実施の形態では、特に、航法装置１８が出力する基準方位９の精度が重要である。ジャイロスコープ等による姿勢情報の誤差が大きいと、絶対位置座標変換処理部１９による変換処理の精度が大きく低下する。そのため、推定軌跡積分処理部２０によるＳＮ比の改善効果を得ることが難しくなる恐れがある。

【0136】

そこで、本実施の形態では、航法装置１８にて測定した基準方位９を次のようにして補正する。図１２を参照して説明する。

【0137】

基準目標３６は絶対座標系における自身の位置を測定する測定手段を備える設備である。測定手段は例えばＧＰＳ受信機である。また、基準目標３６は無線通信手段を備える。無線通信手段により、上記の測定手段による測定値をアクティブセンサーシステム１００に送信する。

【0138】

この測定値を受信するため、アクティブセンサーシステム１００は、図７に図示した各部に追加して、基準目標３６の無線通信手段と無線通信可能な無線通信手段を備える。基準目標３６、アクティブセンサーシステム１００の無線通信手段は、どのような周波数で通信するものであってもよいし、どのような通信方式で通信するものであってもよい。

【0139】

基準目標３６は、無線通信手段を用いて、測定値を定期的に送信することとしてもよいし、アクティブセンサーシステム１００からの要求に応じて測定値を送信することとしてもよい。

【0140】

アクティブセンサー２を装備した搭載移動体は、基準目標３６がアクティブセンサー２の走査範囲に入るように飛行または航行する。絶対位置座標変換処理部１９は、アクティブセンサー２の出力と、航法装置１８の姿勢情報取得装置（例えばジャイロスコープ）の出力とに基づいて、基準目標３６の相対座標系における方位を取得する。この方位を基準目標検出方位３７とする。

【0141】

他方、アクティブセンサーシステム１００の無線通信手段が基準目標３６から測定値及び測定時刻を受信すると、絶対位置座標変換処理部１９は、基準目標３６から受信した測定値（基準目標絶対位置３８）と、航法装置１８の測位手段（例えばＧＰＳ受信機）にて測定した、絶対座標系におけるアクティブセンサー２の座標とに基づいて、基準目標絶対位置３８の方位を算出する。この算出した方位を基準目標絶対方位３９とする。

【0142】

絶対位置座標変換処理部１９は、基準目標検出方位３７と基準目標絶対方位３９の差分を求め、この差分に基づいて、航法装置１８のジャイロスコープで測定したジャイロ基準方位３５を補正し、補正した基準方位４０を算出する。以後、絶対位置座標変換処理部１９は、補正した基準方位４０に基づいて、相対座標系から絶対座標系への座標変換を行う。このように、絶対位置座標変換処理部１９は、航法装置１８のジャイロスコープの姿勢情報に含まれる誤差を補正した上で、高精度の座標変換を行うことができる。

【0143】

具体的には、絶対位置座標変換処理部１９は次の補正計算を行う。

【0144】

アクティブセンサー２の緯度と経度による位置座標を（ｘ０，ｙ０）とする。アクティブセンサーにより検出した基準目標３６の位置を緯度と経度で表現した位置座標を（ｘ１，ｙ１）とする。ジャイロ基準方位３５をθ０、基準目標検出方位３７がθ３とすると、θ３は次の式で計算することができる。
θ３＝ａｔａｎ［（ｙ１−ｙ０）÷｛（ｘ１−ｘ０）×ｃｏｓ（ｙ０）｝］−θ０…（式１２）

【0145】

基準目標３６が連絡してきた基準目標絶対位置３８の緯度と経度による位置座標を（ｘ２，ｙ２）とする。基準目標絶対方位３９をθ４とすると、θ４は次の式で計算することができる。
θ４＝ａｔａｎ［（ｙ２−ｙ０）÷｛（ｘ２−ｘ０）×ｃｏｓ（ｙ０）｝］−θ０…（式１３）

【0146】

θ３とθ４の差分がジャイロ基準方位３５の誤差である。補正した基準方位４０、即ちθ５は、次の式で計算することができる。
θ５＝（θ４−θ３）−θ０…（式１４）

【0147】

補正した基準方位４０を基に絶対位置座標変換処理部１９を実行することにより、航法装置１８の姿勢検出ジャイロの誤差を補正することができる。これにより、絶対位置座標変換処理部１９の計算精度を確保することが可能となる。その結果、推定軌跡積分処理部２０による積分の効果を得ることができる。

【0148】

図１２では、水平方位のジャイロ基準方位の補正方法について説明したが、垂直方向のジャイロ基準方向の補正も同様にして行うことができる。

【0149】

アクティブセンサー２が航空機に搭載されたレーダーの場合、基準目標３６は、ＧＰＳ受信機と無線通信機を搭載した航空機が望ましい。この航空機は無人機でも有人機でもよい。

【0151】

アクティブセンサー２が船舶に搭載されたレーダーの場合の基準目標３６は、ＧＰＳ受信機と無線通信機を搭載した有人または無人の船舶が望ましい。

【0152】

アクティブセンサー２が水上船舶に搭載したソナーの場合の基準目標３６は、ＧＰＳ受信機と無線通信機を搭載した有人または無人の水上船舶が望ましい。

【0153】

上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

【0154】

（付記１）
移動体に搭載されたアクティブセンサーから放射波を放射して、移動する物体で反射した前記放射波を受信して、受信信号を生成する前記アクティブセンサーの前記受信信号を処理するための信号処理システムであって、
前記アクティブセンサーは、予め定められた時間間隔毎に走査を行い、
前記信号処理システムは、
前記アクティブセンサーによる１回の前記走査によって得られる前記受信信号の分布であって、前記アクティブセンサーの位置を基準として定められる相対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である、相対座標受信信号分布を、絶対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である絶対座標受信信号分布に変換するための絶対位置座標変換処理手段と、
ひとつの前記走査である第０の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第０の絶対座標受信信号分布と、前記第０の走査の直前に行われた走査である第１の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第１の絶対座標受信信号分布と、前記第１の走査の直前に行われた走査である第２の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第２の絶対座標受信信号分布と、…、第Ｎ−１の走査の直前に行われた走査である第Ｎの走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第Ｎの絶対座標受信信号分布（Ｎは２以上の自然数）とを格納するための記憶手段と、
前記第０の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である起点座標の受信信号と、前記第１の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第１の座標の受信信号と、前記第２の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第２の座標の受信信号と、…、前記第Ｎの絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第Ｎの座標の受信信号とに基づいて積分処理を行い、前記積分処理の結果に基づいて、前記起点座標と、前記第１〜第Ｎの座標とからなる軌跡を辿って前記移動する物体の有無を検出するための推定軌跡積分処理手段と、
を備える、信号処理システム。

【0155】

（付記２）
Ｘを１からＮの任意の整数とするとき、
前記第Ｘの座標は、前記第Ｘの絶対座標受信信号分布において、前記起点座標に対応する座標から予め定められた距離内にある座標からなる候補座標群から選択された座標であり、
前記距離は、前記第０の走査から前記第Ｘの走査までの時間に関連して定められる、
付記１に記載の信号処理システム。

【0156】

（付記３）
前記移動する物体と前記アクティブセンサーの距離の２乗に比例して前記受信信号が減衰したことを前提として、前記減衰を打ち消すための処理を、前記アクティブセンサーが受信した受信信号に対して行うため受信信号正規化処理手段を更に備える、付記１または付記２に記載の信号処理システム。

【0157】

（付記４）
前記積分処理によってある軌跡を辿って前記移動する物体を検出すると、その軌跡の始点と終点との間の直線距離と、始点から終点までの所要時間とに基づいて、前記移動する物体が前記始点から前記終点まで移動する速さを計算するための針路速度計算処理手段を更に備える、付記１乃至付記３のいずれかに記載の信号処理システム。

【0158】

（付記５）
前記計算により得られた、前記移動する物体が前記始点から前記終点まで移動する速さと、検出対象とする物体、或いは、検出対象とはしない物体の速さに関する特徴とを比較して、前記検出対象とする物体に関する出力の抽出、及び、前記検出対象とはしない物体に関する出力の除外のうち、少なくとも一方を行う、付記４に記載の信号処理システム。

【0159】

（付記６）
前記信号処理システムは、前記アクティブセンサーの絶対座標系における座標を測定するための測位手段と、前記アクティブセンサーの姿勢情報を取得するため姿勢情報取得手段とを更に備え、
絶対座標系における座標が予め分かっている基準目標に基づいて、前記姿勢情報取得手段の基準方位を補正するため、
前記アクティブセンサーの出力と、前記姿勢情報取得手段の出力とに基づいて、前記相対座標系における前記基準目標の方位である基準目標検出方位を求め、
予め分かっている絶対座標系における前記基準目標の座標と、前記測位手段を用いて測定した、絶対座標系における前記アクティブセンサーの座標とに基づいて、前記基準目標の方位である基準目標絶対方位を求め、
前記基準目標検出方位と前記基準目標絶対方位との差分に基づいて、前記基準方位を補正する、
付記１乃至付記５のいずれかに記載の信号処理システム。

【0160】

（付記７）
移動体に搭載されたアクティブセンサーから放射波を放射して、移動する物体で反射した前記放射波を受信して、受信信号を生成する前記アクティブセンサーの前記受信信号を処理するための信号処理方法であって、
前記アクティブセンサーは、予め定められた時間間隔毎に走査を行い、
前記アクティブセンサーによる一回の前記走査によって得られる前記受信信号の分布であって、前記アクティブセンサーの位置を基準として定められる相対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である、相対座標受信信号分布を、絶対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である絶対座標受信信号分布に変換する絶対位置座標変換処理段階と、
ひとつの前記走査である第０の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第０の絶対座標受信信号分布と、前記第０の走査の直前に行われた走査である第１の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第１の絶対座標受信信号分布と、前記第１の走査の直前に行われた走査である第２の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第２の絶対座標受信信号分布と、…、第Ｎ−１の走査の直前に行われた走査である第Ｎの走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第Ｎの絶対座標受信信号分布（Ｎは２以上の自然数）とを格納する記憶段階と、
前記第０の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である起点座標の受信信号と、前記第１の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第１の座標の受信信号と、前記第２の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第２の座標の受信信号と、…、前記第Ｎの絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第Ｎの座標の受信信号とに基づいて積分処理を行い、前記積分処理の結果に基づいて、前記起点座標と、前記第１〜第Ｎの座標とからなる軌跡を辿って前記移動する物体の有無を検出する推定軌跡積分処理段階と、
を含む、信号処理方法。

【0161】

（付記８）
Ｘを１からＮの任意の整数とするとき、
前記第Ｘの座標は、前記第Ｘの絶対座標受信信号分布において、前記起点座標に対応する座標から予め定められた距離内にある座標からなる候補座標群から選択された座標であり、
前記距離は、前記第０の走査から前記第Ｘの走査までの時間に関連して定められる、
付記７に記載の信号処理方法。

【0162】

（付記９）
前記移動する物体と前記アクティブセンサーの距離の２乗に比例して前記受信信号が減衰したことを前提として、前記減衰を打ち消すための処理を、前記アクティブセンサーが受信した受信信号に対して行う受信信号正規化処理段階を更に含む、付記７または付記８に記載の信号処理方法。

【0163】

（付記１０）
前記積分処理によってある軌跡を辿って前記移動する物体を検出すると、その軌跡の始点と終点との間の直線距離と、始点から終点までの所要時間とに基づいて、前記移動する物体が前記始点から前記終点まで移動する速さを計算する針路速度計算処理段階を更に含む、付記７乃至付記９のいずれかに記載の信号処理方法。

【0164】

（付記１１）
前記計算により得られた、前記移動する物体が前記始点から前記終点まで移動する速さと、検出対象とする物体、或いは、検出対象とはしない物体の速さに関する特徴とを比較して、前記検出対象とする物体に関する出力の抽出、及び、前記検出対象とはしない物体に関する出力の除外のうち、少なくとも一方を更に行う、付記１０に記載の信号処理方法。

【0165】

（付記１２）
絶対座標系における座標が予め分かっている基準目標に基づいて、前記アクティブセンサーの姿勢情報を取得する際の基準方位を補正するため、
前記アクティブセンサーの出力と、前記アクティブセンサーの姿勢情報とに基づいて、前記相対座標系における前記基準目標の方位である基準目標検出方位を求め、
予め分かっている絶対座標系における前記基準目標の座標と、絶対座標系における前記アクティブセンサーの既知の座標とに基づいて、前記基準目標の方位である基準目標絶対方位を求め、
前記基準目標検出方位と前記基準目標絶対方位との差分に基づいて、前記基準方位を補正する、
付記７乃至付記１１のいずれかに記載の信号処理方法。

【0166】

（付記１３）
移動体に搭載されたアクティブセンサーから放射波を放射して、移動する物体で反射した前記放射波を受信して、受信信号を生成する前記アクティブセンサーの前記受信信号を処理するための信号処理プログラムであって、
前記アクティブセンサーは、予め定められた時間間隔毎に走査を行い、
コンピュータを、
前記アクティブセンサーによる１回の前記走査によって得られる前記受信信号の分布であって、前記アクティブセンサーの位置を基準として定められる相対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である、相対座標受信信号分布を、絶対座標で位置を表現した前記受信信号の分布である絶対座標受信信号分布に変換するための絶対位置座標変換処理手段と、
ひとつの前記走査である第０の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第０の絶対座標受信信号分布と、前記第０の走査の直前に行われた走査である第１の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第１の絶対座標受信信号分布と、前記第１の走査の直前に行われた走査である第２の走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第２の絶対座標受信信号分布と、…、第Ｎ−１の走査の直前に行われた走査である第Ｎの走査により生成された前記絶対座標受信信号分布である第Ｎの絶対座標受信信号分布（Ｎは２以上の自然数）とを格納するための記憶手段と、
前記第０の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である起点座標の受信信号と、前記第１の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第１の座標の受信信号と、前記第２の絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第２の座標の受信信号と、…、前記第Ｎの絶対座標受信信号分布に含まれるひとつの座標である第Ｎの座標の受信信号とに基づいて積分処理を行い、前記積分処理の結果に基づいて、前記起点座標と、前記第１〜第Ｎの座標とからなる軌跡を辿って移動した物体の有無を検出するための推定軌跡積分処理手段と、
として機能させるための信号処理プログラム。

【0167】

（付記１４）
Ｘを１からＮの任意の整数とするとき、
前記第Ｘの座標は、前記第Ｘの絶対座標受信信号分布において、前記起点座標に対応する座標から予め定められた距離内にある座標からなる候補座標群から選択された座標であり、
前記距離は、前記第０の走査から前記第Ｘの走査までの時間に関連して定められる、
付記１３に記載の信号処理プログラム。

【0168】

（付記１５）
前記移動する物体と前記アクティブセンサーの距離の２乗に比例して前記受信信号が減衰したことを前提として、前記減衰を打ち消すための処理を、前記アクティブセンサーが受信した受信信号に対して行うための受信信号正規化処理手段としてコンピュータを更に機能させる、付記１３または付記１４に記載の信号処理プログラム。

【0169】

（付記１６）
前記積分処理によってある軌跡を辿って前記移動する物体を検出すると、その軌跡の始点と終点との間の直線距離と、始点から終点までの所要時間とに基づいて、前記移動する物体が前記始点から前記終点まで移動する速さを計算するための針路速度計算処理手段としてコンピュータを更に機能させる、付記１３乃至付記１５のいずれかに記載の信号処理プログラム。

【0170】

（付記１７）
前記計算により得られた、前記移動する物体が前記始点から前記終点まで移動する速さと、検出対象とする物体、或いは、検出対象とはしない物体の速さに関する特徴とを比較して、前記検出対象とする物体に関する出力の抽出、及び、前記検出対象とはしない物体に関する出力の除外のうち、少なくとも一方を行う手段としてコンピュータを更に機能させる、付記１６に記載の信号処理プログラム。

【0171】

（付記１８）
絶対座標系における座標が予め分かっている基準目標に基づいて、前記アクティブセンサーの姿勢情報を取得するための姿勢情報取得手段の基準方位を補正するため、
前記アクティブセンサーの出力と、前記姿勢情報取得手段の出力とに基づいて、前記相対座標系における前記基準目標の方位である基準目標検出方位を求める手段と、
予め分かっている絶対座標系における前記基準目標の座標と、前記測位手段を用いて測定した、絶対座標系における前記アクティブセンサーの座標とに基づいて、前記基準目標の方位である基準目標絶対方位を求める手段と、
前記基準目標検出方位と前記基準目標絶対方位との差分に基づいて、前記基準方位を補正する手段としてコンピュータを更に機能させる、付記１３乃至付記１７のいずれかに記載の信号処理プログラム。

【符号の説明】

【0172】

１ 物体
２ アクティブセンサー
３ 放射波
４ 反射波
５ 検出方位
６ 検出距離
７ 検出可能距離
８ ＳＮ比
９ 基準方位
１０ 方位及び距離毎の受信信号レベル値の分布
１１ 絶対位置座標毎受信信号レベル分布データ
１２ 絶対位置座標毎受信信号レベル分布メモリ
１３、２８ 起点座標
１４、１５、２９、３３、３４ 絶対位置座標
１６ 推定軌跡の例
１７ 受信信号正規化処理部
１８ 航法装置
１９ 絶対位置座標変換処理部
２０ 推定軌跡積分処理部
２１ 針路速度計算処理部
２２ 物体検出情報出力処理部
２３ アクティブセンサー２の走査開始位置
２４ 走査開始時の基準方位
２５ 走査中の位置変化
２６ アクティブセンサー２の走査終了位置
２７ 走査終了時の基準方位
３０ Ｘ軸
３１ Ｙ軸
３２ Ｚ軸
３５ ジャイロ基準方位
３６ 基準目標（検出位置）
３７ 基準目標検出方位
３８ 基準目標絶対位置
３９ 基準目標絶対方位
４０ 補正した基準方位
１００ アクティブセンサーシステム
１０１ 信号処理システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】