JP2014194398A - Radar data processing device, radar data processing method and program - Google Patents

Radar data processing device, radar data processing method and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure a Doppler speed of an observation object.SOLUTION: A hypothesis creation section 108 creates a new hypothesis on the basis of an existing hypothesis. The hypothesis is formed from a plurality of peak trajectories, and a new peak trajectory can be obtained by connecting an observation value of the present time or a prediction value to an existing peak trajectory in a time-sequential manner. The prediction value is calculated by applying a predetermined change model to the existing peak trajectory. A hypothesis evaluation section 109 calculates likelihood of the change model on the basis of the prediction value and the observation value, calculates hypothesis reliability that is reliability of the hypothesis on the basis of the likelihood of the change model applied to the peak trajectories forming the hypothesis, and selects a best hypothesis that is a most satisfactory hypothesis. A primary scattering estimation section 110 determines a peak trajectory corresponding to primary scattering of Bragg scattering on the basis of sources of the peak trajectory from among the peak trajectories included in the best hypothesis and calculates a Doppler speed of an observation object.

Description

本発明は、レーダデータ処理装置、レーダデータ処理方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to a radar data processing device, a radar data processing method, and a program.

海洋レーダシステムは、海洋の表層流の流速を観測するシステムである。海洋レーダシステムは、海洋レーダから海面に照射した電波が後方へ散乱した電波を受信し、受信波からブラッグ散乱の1次散乱を検出することによって、表層流の流速に対応するドップラー速度、すなわち、視線方向流速を測定する。ブラッグ散乱の1次散乱は、ドップラースペクトルにおいて受信強度が最大となるピークとして検出される。   The marine radar system is a system for observing the velocity of the ocean surface current. The ocean radar system receives a radio wave scattered backward from the radio wave irradiated to the sea surface from the ocean radar, and detects the primary scattering of the Bragg scattering from the received wave, so that the Doppler velocity corresponding to the surface flow velocity, that is, Measure the gaze direction flow velocity. The first-order scattering of the Bragg scattering is detected as a peak having the maximum received intensity in the Doppler spectrum.

例えば、船舶、航空機などに起因する不要波、干渉波などの外乱による受信強度がドップラースペクトルにおいて最大となった場合など、受信波から検出されたピークがブラッグ散乱の1次散乱に対応しないことがある。その結果、受信波への外乱の影響によって、海洋の表層流の流速を誤って測定し、海洋レーダシステムの観測品質を劣化させることがある。   For example, the peak detected from the received wave may not correspond to the primary scattering of the Bragg scattering, such as when the received intensity due to disturbances such as unnecessary waves and interference waves caused by ships, aircraft, etc. becomes maximum in the Doppler spectrum. is there. As a result, due to the influence of disturbance on the received waves, the surface velocity of the ocean surface may be measured incorrectly, degrading the observation quality of the ocean radar system.

例えば特許文献1には、ドップラー速度を測定する際に不要波の影響を除去できる海洋レーダが開示されている。この海洋レーダは、電波の照射方向に並ぶ複数のレンジ分における速度推定データを、メディアンフィルタに供給して、海流の速度成分の代表値を抽出し、この代表値から所定の閾値を超えた速度推定データを除去する。   For example, Patent Document 1 discloses a marine radar that can remove the influence of unnecessary waves when measuring the Doppler velocity. This ocean radar supplies the median filter with velocity estimation data for multiple ranges aligned in the direction of radio wave extraction, extracts the representative value of the ocean current velocity component, and the velocity that exceeds a predetermined threshold from this representative value. Remove estimation data.

特開2002−323558号公報JP 2002-323558 A

特許文献1に記載の海洋レーダによれば、不要信号の影響を受けた観測点におけるドップラー速度が、その周囲の観測点におけるドップラー速度とは著しく異なる場合には、不要信号の影響を取り除くことができる。   According to the marine radar described in Patent Document 1, if the Doppler velocity at the observation point affected by the unnecessary signal is significantly different from the Doppler velocity at the surrounding observation points, the influence of the unnecessary signal can be removed. it can.

しかしながら、ドップラースペクトルにおけるピークのドップラー周波数が、不要信号によるものと、ブラッグ散乱による1次散乱に対応するものとで近い場合、特許文献1に記載の海洋レーダでは、両者の区別が困難になることがある。   However, when the Doppler spectrum has a peak Doppler frequency that is close to that due to an unnecessary signal and that corresponding to primary scattering due to Bragg scattering, the marine radar described in Patent Document 1 makes it difficult to distinguish between the two. There is.

また、観測範囲内外で発生した地震などにより、ある観測点において周囲の観測点とは異なる急激な変化が生じた場合、特許文献1に記載の海洋レーダでは、その変化は不要信号によるものであるとして、速度推定データから除外されてしまうおそれもある。   Further, when an abrupt change that differs from the surrounding observation points occurs due to an earthquake that occurs inside or outside the observation range, the change is due to an unnecessary signal in the marine radar described in Patent Document 1. As a result, there is a risk of being excluded from the speed estimation data.

本発明は、上述の事情を鑑みてなされたもので、観測対象のドップラー速度を正確に測定することが可能なレーダデータ処理装置などを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a radar data processing apparatus and the like that can accurately measure the Doppler velocity of an observation target.

上記目的を達成するため、本発明に係るレーダデータ処理装置は、観測点毎のドップラースペクトルを示すデータを取得し、このドップラースペクトルにおけるピークに対応する周波数である観測値を含むピーク情報を抽出するピーク情報抽出部と、過去の観測時のピークを時系列に連結したピーク軌跡に予め定めた変化モデルを適用することによって予測されるピーク位置である予測値と、観測値との相関関係の有無を判定する相関判定部と、ピーク軌跡の組み合わせにより作成される仮説を示す仮説情報を記憶している仮説メモリと、仮説情報が示す仮説に含まれるピーク軌跡に今回の観測値または予測値を時系列に連結することによって得られるピーク軌跡の矛盾しない組み合わせを含み、かつ、相関判定部により相関があると判定された予測値と相関があると判定された観測値をこの予測値に対応するピーク軌跡に時系列に連結したピーク軌跡を含む仮説を作成する仮説作成部と、予測値と観測値とに基づいて変化モデルの尤度を算出し、仮説作成部により作成された仮説に含まれるピーク軌跡に適用される変化モデルの尤度に基づいて、仮説の信頼度である仮説信頼度を算出し、この仮設信頼度が最も良好な値を示す最良仮説を選択する仮説評価部と、最良仮説に含まれるピーク軌跡の中から、このピーク軌跡の諸元に基づいてブラッグ散乱の1次散乱に対応するピーク軌跡を決定し、観測対象のドップラー速度を算出する1次散乱推定部とを備えることを特徴とする。   To achieve the above object, a radar data processing apparatus according to the present invention acquires data indicating a Doppler spectrum for each observation point, and extracts peak information including an observation value that is a frequency corresponding to a peak in the Doppler spectrum. Whether there is a correlation between the observed value and the predicted value, which is the peak position predicted by applying a predetermined change model to the peak information extraction unit and the peak trajectory that connects the peaks of past observations in time series A hypothesis memory that stores hypothesis information indicating a hypothesis created by a combination of peak trajectories, and the current observed value or predicted value in the peak trajectory included in the hypothesis indicated by the hypothesis information. It includes a consistent combination of peak trajectories obtained by connecting to a series, and the correlation determination unit determines that there is a correlation. A hypothesis generator that creates a hypothesis that includes a peak trajectory that is connected to the peak trajectory corresponding to the predicted value in time series with the observed value determined to be correlated with the predicted value, and based on the predicted value and the observed value The likelihood of the change model is calculated, and the hypothesis reliability, which is the reliability of the hypothesis, is calculated based on the likelihood of the change model applied to the peak locus included in the hypothesis created by the hypothesis creation unit. A hypothesis evaluation unit that selects the best hypothesis having the best reliability and a peak locus corresponding to the primary scattering of Bragg scattering based on the specifications of the peak locus from the peak locus included in the best hypothesis. And a primary scattering estimator for calculating the Doppler velocity of the observation target.

本発明によれば、観測対象のドップラー速度を正確に測定することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to accurately measure the Doppler velocity of an observation target.

本発明の実施の形態1に係るレーダデータ処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar data processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 仮説メモリが記憶している仮説情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hypothesis information which the hypothesis memory has memorize | stored. 相関判断部による判定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the determination result by a correlation determination part. 図2に示す仮説情報に含まれる仮説を親仮説として作成される子仮説の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a child hypothesis created using a hypothesis included in the hypothesis information illustrated in FIG. 2 as a parent hypothesis. 実施の形態1に係るレーダデータ処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of radar data processing according to the first embodiment. 仮説信頼度算出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of hypothesis reliability calculation processing. 仮説信頼度算出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of hypothesis reliability calculation processing. 海洋レーダのドップラースペクトルではS/Nがよい観測点のスペクトルが正の周波数領域と負の周波数領域とで対称に表れることを利用して、信頼度が高/中/低のそれぞれに分類される観測点における観測例を示す図である。The Doppler spectrum of ocean radar is classified into high / medium / low reliability using the fact that the spectrum of the observation point with good S / N appears symmetrically in the positive frequency region and the negative frequency region. It is a figure which shows the example of an observation in an observation point. 本発明の実施の形態2に係るレーダデータ処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar data processing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るレーダデータ処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar data processing apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。全図を通じて同一の要素には同一の符号を付す。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings.

実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係るレーダデータ処理装置100は、海洋の表層流の流速を観測する海洋レーダシステムに備えられる装置であって、ブラッグ散乱によるスペクトルデータであるドップラースペクトルに基づいて、各観測点の表層流のドップラー速度を継続的に算出するものである。
Embodiment 1 FIG.
A radar data processing apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is an apparatus provided in an ocean radar system that observes the flow velocity of a surface current in the ocean, and is based on a Doppler spectrum that is spectral data by Bragg scattering. The Doppler velocity of the surface flow at the observation point is calculated continuously.

本実施の形態に係るレーダデータ処理装置100は、図1に示すように、受信器101に接続された信号処理器102と、表示器103とに接続されている。レーダデータ処理装置100は、機能的には、同図に示すように、変化モデルメモリ104と、仮説メモリ105と、ピーク情報抽出部106と、相関判定部107と、仮説作成部108と、仮説評価部109と、1次散乱推定部110とを備える。   As shown in FIG. 1, the radar data processing apparatus 100 according to the present embodiment is connected to a signal processor 102 connected to a receiver 101 and a display 103. The radar data processing apparatus 100 functionally includes a change model memory 104, a hypothesis memory 105, a peak information extraction unit 106, a correlation determination unit 107, a hypothesis creation unit 108, a hypothesis, as shown in FIG. An evaluation unit 109 and a primary scattering estimation unit 110 are provided.

受信器101は、例えばアンテナなどから構成され、図示しない送信器から海面へ送信した電波の反射波などの電波を受信すると、位相検波した後に、IQ(In-phase Quadrature)信号(デジタル信号)に変換して出力する。   The receiver 101 is composed of, for example, an antenna. When receiving a radio wave such as a reflected wave of a radio wave transmitted from a transmitter (not shown) to the sea surface, the receiver 101 detects an IQ (In-phase Quadrature) signal (digital signal) after phase detection. Convert and output.

信号処理器102は、受信器101から出力される信号にFFT(Fast Fourier Transform)、DBF(Digital Beam Forming)などの処理を施すことによって、観測点ごとのドップラースペクトルを示すドップラースペクトルデータを出力する。   The signal processor 102 performs processing such as FFT (Fast Fourier Transform) and DBF (Digital Beam Forming) on the signal output from the receiver 101, thereby outputting Doppler spectrum data indicating the Doppler spectrum for each observation point. .

受信器101が受信する電場が外乱の影響を受けていない通常の場合、ドップラースペクトルでは、ブラッグ散乱の共鳴条件を満たした反射波、すなわち、1次散乱反射波の周波数に対応する電力(受信強度)が、ピークを形成する。外乱は、航行する船舶、航空機などに起因する不要波、干渉波などである。   In a normal case where the electric field received by the receiver 101 is not affected by disturbance, in the Doppler spectrum, the reflected wave satisfying the Bragg scattering resonance condition, that is, the power corresponding to the frequency of the primary scattered reflected wave (reception intensity) ) Form a peak. The disturbance is an unnecessary wave, an interference wave, or the like caused by a navigating ship or aircraft.

表示器103は、レーダデータ処理装置100から出力データを取得し、この出力データに応じた画像を表示する機器であって、例えば、液晶ディスプレイなどである。   The display device 103 is a device that acquires output data from the radar data processing device 100 and displays an image corresponding to the output data, and is, for example, a liquid crystal display.

変化モデルメモリ104は、変化モデル情報を予め記憶している。変化モデル情報は、1つまたは複数の変化モデルを含む。本実施の形態に係る変化モデル情報では、観測点ごとに1つまたは複数の変化モデルが関連付けられている。   The change model memory 104 stores change model information in advance. The change model information includes one or more change models. In the change model information according to the present embodiment, one or more change models are associated with each observation point.

変化モデルは、ドップラー速度の時間変化に関するモデルであり、ドップラースペクトルにおけるピークに対応する周波数(ピーク位置)の運動モデルに対応することになる。   The change model is a model related to the temporal change of the Doppler velocity, and corresponds to a motion model of a frequency (peak position) corresponding to a peak in the Doppler spectrum.

仮説メモリ105は、表層流に関する仮説を示す仮説情報を記憶している。仮説情報は、観測が行われる度に更新される。仮説メモリ105は、さらに、変化モデルごとの事後信頼度(詳細後述)を示す信頼度情報を記憶している。   The hypothesis memory 105 stores hypothesis information indicating a hypothesis regarding the surface flow. Hypothesis information is updated each time an observation is made. The hypothesis memory 105 further stores reliability information indicating the posterior reliability (details will be described later) for each change model.

仮説は、複数のピーク軌跡から構成される。ピーク軌跡は、過去の各観測時に観測または予測されたピーク位置を時系列に連結することによって得られる軌跡である。ピーク軌跡は、例えば、観測されたピーク位置(観測値)と予測されたピーク位置(予測値)とのいずれかを過去の観測点毎に選択し、選択したピーク位置を追尾フィルタで平滑化して時間方向に連結することにより作成される。追尾フィルタには、例えば、カルマンフィルタが採用されるとよい。また、変化モデルの非線形性が強い場合、追尾フィルタには、拡張カルマンフィルタなどの非線形カルマンフィルタが採用されるとよい。   The hypothesis is composed of a plurality of peak trajectories. The peak trajectory is a trajectory obtained by linking time-series peak positions observed or predicted at each past observation. For the peak locus, for example, either the observed peak position (observed value) or the predicted peak position (predicted value) is selected for each past observation point, and the selected peak position is smoothed by the tracking filter. Created by concatenating in the time direction. For example, a Kalman filter may be employed as the tracking filter. When the nonlinearity of the change model is strong, a nonlinear Kalman filter such as an extended Kalman filter may be employed as the tracking filter.

ここで、図2を参照して、時刻t2の観測時に更新された仮説情報が示す仮説の一例を説明する。同図は、過去の観測時(時刻t1)に、ピーク位置Zt1_1およびZt1_2が観測または予測され、直近の観測時(時刻t2)に、ピーク位置Zt2_1およびZt2_2が観測または予測された例を示す。ピーク位置Zt1_1およびZt2_2は、観測対象である表層流によるピークに対応し、ピーク位置Zt1_2およびZt2_1は、船舶、航空機の航行などによって生じた不要信号によるピークに対応するものであるとする。 Here, an example of a hypothesis indicated by the hypothesis information updated at the time of observation at time t2 will be described with reference to FIG. This figure, the previous observation time (time t1), observed or expected peak position Z point arrives and Z T1_2 is, during the most recent observation (time t2), the peak position Z point arrives and Z T2_2 were observed or predicted An example is shown. Peak position Z point arrives and Z T2_2 correspond to the peak due to surface current is the observation target, the peak position Z T1_2 and Z point arrives are vessels, and corresponds to the peak due to unwanted signals caused by such navigation of aircraft To do.

例えば、時刻t2に、ピーク軌跡として、PT1(t2)={Zt1_2, Zt2_1}、PT2(t2)={Zt1_1, Zt2_1}、PT3(t2)={Zt1_2, Zt2_2}、PT4(t2)={Zt1_1, Zt2_2}が作成され、仮説として、H1(t2)={PT1(t2), PT4(t2)}、H2(t2)={PT2(t2), PT3(t2)} が作成される。ここで、ピーク軌跡での{}内は、各観測で採用したピーク位置の集合を示し、仮説での{}内は、仮説を構成するピーク軌跡の集合を示す。 For example, at time t2, the peak trajectories are PT1 (t2) = {Z t1_2 , Z t2_1 }, PT2 (t2) = {Z t1_1 , Z t2_1 }, PT3 (t2) = {Z t1_2 , Z t2_2 }, PT4 (t2) = {Z t1_1 , Z t2_2 } is created, and hypotheses are H1 (t2) = {PT1 (t2), PT4 (t2)}, H2 (t2) = {PT2 (t2), PT3 (t2) } Is created. Here, {} in the peak trajectory indicates a set of peak positions adopted in each observation, and {} in the hypothesis indicates a set of peak trajectories constituting the hypothesis.

ピーク情報抽出部106は、信号処理器102から受信する各観測点のドップラースペクトルについて、ノイズレベルを算出し、ノイズより一定値以上大きな電力に対応するドップラー周波数をピーク位置として抽出する。また、ピーク情報抽出部106は、抽出したピーク位置の電力をS/N(signal/noise)に変換して算出する。ピーク情報抽出部106は、抽出したピーク位置と算出したS/Nとを含むピーク情報を出力する。   The peak information extraction unit 106 calculates a noise level for the Doppler spectrum at each observation point received from the signal processor 102, and extracts the Doppler frequency corresponding to the power greater than the noise by a certain value or more as the peak position. Further, the peak information extraction unit 106 calculates the power at the extracted peak position by converting it into S / N (signal / noise). The peak information extraction unit 106 outputs peak information including the extracted peak position and the calculated S / N.

相関判定部107は、仮説メモリ105に記憶されている仮説情報に含まれるピーク軌跡と今回の観測値(例えば、時刻t2より後の時刻t3)との相関関係の有無を判定する。相関判定部107は、判定の結果を含む相関判定情報を出力する。   Correlation determining section 107 determines whether or not there is a correlation between the peak locus included in the hypothesis information stored in hypothesis memory 105 and the current observed value (for example, time t3 after time t2). The correlation determination unit 107 outputs correlation determination information including the determination result.

詳細には、相関判定部107は、変化モデルメモリ104に記憶されている変化モデル情報と、仮説メモリ105に記憶されている仮説情報とを読み出す。相関判定部107は、仮説情報に含まれる各ピーク軌跡に、変化モデル情報に含まれる変化モデルの各々を適用することによって、今回の観測時における予測値を算出する。相関判定部107は、算出した予測値と今回の観測値とに基づいて、ピーク軌跡と今回の観測値との相関関係の有無を判定する。   Specifically, the correlation determination unit 107 reads the change model information stored in the change model memory 104 and the hypothesis information stored in the hypothesis memory 105. The correlation determination unit 107 calculates a predicted value at the time of the current observation by applying each of the change models included in the change model information to each peak locus included in the hypothesis information. The correlation determination unit 107 determines whether or not there is a correlation between the peak locus and the current observation value based on the calculated predicted value and the current observation value.

ここで、ピーク軌跡と観測値との相関関係の有無は、ピーク軌跡と観測値との相関の度合いを示す値(相関度)を算出し、この相関度と閾値とを比較することによって判定される。   Here, whether or not there is a correlation between the peak locus and the observed value is determined by calculating a value (degree of correlation) indicating the degree of correlation between the peak locus and the observed value, and comparing the degree of correlation with a threshold value. The

相関度には、例えば、式(1)で示す演算によって得られるマハラノビス距離が採用されるとよい。例えば、マハラノビス距離が予め定められる閾値dより小さい場合、相関判定部107は、「相関有り」と判定するとよい。また、マハラノビス距離が閾値d以上である場合、相関判定部107は、「相関無し」と判断するとよい。   For the correlation degree, for example, the Mahalanobis distance obtained by the calculation represented by the equation (1) may be employed. For example, when the Mahalanobis distance is smaller than a predetermined threshold value d, the correlation determination unit 107 may determine that “there is correlation”. When the Mahalanobis distance is equal to or greater than the threshold value d, the correlation determination unit 107 may determine “no correlation”.

Figure 2014194398

・・・(1)
Figure 2014194398

... (1)

ここで、zは、今回の観測値である。xk,a(-)は、変化モデル毎の予測値(個別予測値)である。Saは、変化モデル毎の残差共分散行列(個別残差共分散行列)である。Haは、変化モデル毎の観測行列である。 Here, z is the observed value this time. x k, a (−) is a predicted value (individual predicted value) for each change model. S a is a residual covariance matrix (individual residual covariance matrix) for each change model. H a is an observation matrix for each change model.

このような相関判定処理を実行することによって、相関判定部107は、例えば図3に示す判定の結果を含む相関判定情報を出力する。   By executing such correlation determination processing, the correlation determination unit 107 outputs correlation determination information including, for example, the determination result shown in FIG.

ここで、図3は、今回の観測値Zt3_1について、ピーク軌跡PT1(t2)およびPT4(t2)とは相関が無く、ピーク軌跡PT2(t2)およびPT3(t2)とは相関が有ると判定されたことを示す。また、同図は、今回の観測値Zt3_2について、ピーク軌跡PT1(t2)、PT2(t2)およびPT3(t2)とは相関が無く、ピーク軌跡PT4(t2)とは相関が有ると判定したことを示す。 Here, FIG. 3 shows that the current observed value Z t3_1 has no correlation with the peak trajectories PT1 (t2) and PT4 (t2) and has a correlation with the peak trajectories PT2 (t2) and PT3 (t2). Indicates that In addition, the figure shows that the observed value Z t3_2 has no correlation with the peak trajectory PT1 (t2), PT2 (t2) and PT3 (t2), and has a correlation with the peak trajectory PT4 (t2). It shows that.

仮説作成部108は、今回の観測値と仮説メモリ105に記憶されている仮説情報が示す仮説(親仮説)との全ての組み合わせに基づいて、仮説(子仮説)を作成する。仮説作成部108は、作成した子仮説を示す仮説情報を仮説メモリ105に記憶させ、これによって、仮説メモリ105の仮説情報を更新する。   The hypothesis creation unit 108 creates a hypothesis (child hypothesis) based on all combinations of the current observation value and the hypothesis (parent hypothesis) indicated by the hypothesis information stored in the hypothesis memory 105. The hypothesis creation unit 108 stores hypothesis information indicating the created child hypothesis in the hypothesis memory 105, and thereby updates the hypothesis information in the hypothesis memory 105.

詳細には、仮説作成部108は、今回の観測値と親仮説とのすべての組み合わせのうち、今回の観測値と互いに矛盾しない親仮説と今回の観測値との組み合わせを子仮説とする。ここで、「矛盾しない」とは、同一のピーク位置を含むピーク軌跡が一つの仮説内に含まれていないこと、換言すれば、一つの仮説に含まれるピーク軌跡が、過去および現在の同一のピークを共有しないことを意味する。例えば、時刻t2のピーク軌跡の組み合わせには、{PT1(t2), PT2(t2)}、{PT1(t2), PT3(t2)}、{PT1(t2), PT4(t2)}、{PT2(t2), PT3(t2)}、{PT2(t2), PT4(t2)}、{PT3(t2), PT4(t2)}の6通りがある。{PT1(t2), PT2(t2)}はZt2_1を共有する点で、{PT1(t2), PT3(t2)}はZt1_2を共有する点で、{PT2(t2), PT4(t2)}はZt1_1を共有する点で、{PT3(t2), PT4(t2)}はZt2_2を共有する点で、それぞれ、矛盾する組み合わせである。そのため、時刻t2では、上述のように、H1(t2)={PT1(t2), PT4(t2)}とH2(t2)={PT2(t2), PT3(t2)}とが、仮説として作成される。 Specifically, the hypothesis creating unit 108 sets a combination of a parent hypothesis and a current observation value that are not inconsistent with the current observation value among all combinations of the current observation value and the parent hypothesis as a child hypothesis. Here, “no contradiction” means that a peak trajectory including the same peak position is not included in one hypothesis, in other words, a peak trajectory included in one hypothesis is the same in the past and present. It means not sharing the peak. For example, the combinations of peak trajectories at time t2 include {PT1 (t2), PT2 (t2)}, {PT1 (t2), PT3 (t2)}, {PT1 (t2), PT4 (t2)}, {PT2 There are six types (t2), PT3 (t2)}, {PT2 (t2), PT4 (t2)}, and {PT3 (t2), PT4 (t2)}. {PT1 (t2), PT2 (t2)} share Z t2_1 and {PT1 (t2), PT3 (t2)} share Z t1_2 . {PT2 (t2), PT4 (t2) } Is a point that shares Z t1_1 , and {PT3 (t2), PT4 (t2)} are points that share Z t2_2 , which are contradictory combinations. Therefore, at time t2, as described above, H1 (t2) = {PT1 (t2), PT4 (t2)} and H2 (t2) = {PT2 (t2), PT3 (t2)} are created as hypotheses. Is done.

また、仮説作成部108は、相関判定部107により相関有りと判定されたピーク軌跡と今回の観測値とを時間方向に連結して作成されたピーク軌跡を少なくとも1つ含む子仮説を作成する。言い換えると、相関判定部107によって全ての変化モデルについて相関が無いと判定されたピーク軌跡と今回の観測値との組み合わせは、仮説から除外される。これによって、仮説の数が増大することを抑制することができる。   Further, the hypothesis creating unit 108 creates a child hypothesis including at least one peak locus created by connecting the peak locus determined to be correlated by the correlation determining unit 107 and the current observation value in the time direction. In other words, the combination of the peak trajectory determined by the correlation determination unit 107 as having no correlation for all the change models and the current observation value is excluded from the hypothesis. As a result, an increase in the number of hypotheses can be suppressed.

ここで、図2を参照して説明した親仮説およびピーク軌跡が仮説メモリ105に記憶されている場合に、仮説作成部108が今回の観測値Zt3_1およびZt3_2と、図3に示す相関関係の判定結果と基づいて作成する子仮説の例を、図4を参照して説明する。 Here, when the parent hypothesis and the peak trajectory described with reference to FIG. 2 are stored in the hypothesis memory 105, the hypothesis creation unit 108 compares the present observation values Z t3_1 and Z t3_2 with the correlation shown in FIG. An example of a child hypothesis created based on the determination result will be described with reference to FIG.

親仮説H1(t2)={PT1(t2), PT4(t2)}と、ピーク軌跡PT4(t2)および観測値Zt3_2で相関が有るとの判定結果とに基づいて、子仮説H1(t3)={PT1(t3), PT4(t3)}が作成される。親仮説H2(t2)={PT2(t2), PT3(t2)}と、ピーク軌跡PT2(t2)および観測値Zt3_1で相関が有るとの判定結果とに基づいて、子仮説H2(t3)={PT2(t3), PT3(t3)}が作成される。親仮説H2(t2)={PT2(t2), PT3(t2)}と、ピーク軌跡PT3(t2)および観測値Zt3_1で相関が有るとの判定結果とに基づいて、子仮説H2_1(t3)={PT2_1(t3), PT3_1(t3)}が作成される。 Based on the parent hypothesis H1 (t2) = {PT1 (t2), PT4 (t2)}, the peak trajectory PT4 (t2) and the judgment result that there is a correlation between the observed value Z t3_2 , the child hypothesis H1 (t3) = {PT1 (t3), PT4 (t3)} is created. Based on the parent hypothesis H2 (t2) = {PT2 (t2), PT3 (t2)} and the determination result that there is a correlation between the peak trajectory PT2 (t2) and the observed value Z t3_1 , the child hypothesis H2 (t3) = {PT2 (t3), PT3 (t3)} is created. Based on the parent hypothesis H2 (t2) = {PT2 (t2), PT3 (t2)}, the peak trajectory PT3 (t2) and the determination result that the observation value Z t3_1 is correlated, the child hypothesis H2_1 (t3) = {PT2_1 (t3), PT3_1 (t3)} is created.

ここで、時刻t3の各ピーク軌跡は、PT1(t3)={Zt1_2,Zt2_1,φ}、PT2(t3)={Zt1_1,Zt2_1,Zt3_1}、PT3(t3)={Zt1_2,Zt2_2,φ}、PT4(t2)={Zt1_1,Zt2_2,Zt3_2}、PT2_1(t3)={Zt1_1,Zt2_1,φ}、PT3_1(t3)={Zt1_2,Zt2_2,Zt3_1}であるとする。 Here, the peak trajectories at time t3 are PT1 (t3) = {Z t1_2 , Z t2_1 , φ}, PT2 (t3) = {Z t1_1 , Z t2_1 , Z t3_1 }, PT3 (t3) = {Z t1_2 , Z t2_2 , φ}, PT4 (t2) = {Z t1_1 , Z t2_2 , Z t3_2 }, PT2_1 (t3) = {Z t1_1 , Z t2_1 , φ}, PT3_1 (t3) = {Z t1_2 , Z t2_2 , Z t3_1 }.

仮説評価部109は、仮説作成部108にて作成した各仮説について、仮説メモリ105が記憶している信頼度情報に基づいて、仮説の信頼性を示す値である仮説信頼度を算出する。仮説評価部109は、算出した仮説信頼度に基づいて最も信頼性が高い仮説である最良仮説を決定する。仮説評価部109は、決定した最良仮説とその仮説信頼度とを含む最良仮説情報を出力する。   The hypothesis evaluation unit 109 calculates, for each hypothesis created by the hypothesis creation unit 108, a hypothesis reliability that is a value indicating the reliability of the hypothesis based on the reliability information stored in the hypothesis memory 105. The hypothesis evaluation unit 109 determines the best hypothesis that is the most reliable hypothesis based on the calculated hypothesis reliability. The hypothesis evaluation unit 109 outputs best hypothesis information including the determined best hypothesis and its hypothesis reliability.

1次散乱推定部110は、最良仮説情報を取得すると、各観測点における最良仮説を構成するピーク軌跡の中から、1次散乱に対応するピーク軌跡をピーク軌跡の諸元に基づいて決定する。1次散乱に対応するピーク軌跡の決定では、例えば、ピーク軌跡の存在期間が最も長く、かつ、その存在期間が予め定めた期間以上であるピーク軌跡が、一次散乱に対応するものとして決定されるとよい。   When the primary scattering estimation unit 110 acquires the best hypothesis information, the primary scattering estimation unit 110 determines the peak locus corresponding to the primary scattering from the peak locus constituting the best hypothesis at each observation point based on the specifications of the peak locus. In the determination of the peak locus corresponding to the primary scattering, for example, the peak locus having the longest existence period of the peak locus and the existence period being equal to or longer than the predetermined period is determined as corresponding to the primary scattering. Good.

1次散乱推定部110は、各観測点での1次散乱のピーク位置に対応するドップラー周波数を視線方向速度であるドップラー速度に変換する。1次散乱推定部110は、変換により得られたドップラー速度と、最良仮説の仮説信頼度とを含む出力データを表示器103へ出力する。   The first-order scattering estimation unit 110 converts the Doppler frequency corresponding to the peak position of the first-order scattering at each observation point into a Doppler velocity that is a visual line direction velocity. The first-order scattering estimation unit 110 outputs output data including the Doppler velocity obtained by the conversion and the hypothesis reliability of the best hypothesis to the display 103.

一般に、観測点付近の船舶、航空機など不要信号の原因となる物体が移動している場合は、概ね一定の方向に移動することが多い。そのため、1つの観測点に対応する範囲に留まり続けることはほとんどない。したがって、存在期間が最も長く、所定の期間以上のピーク軌跡は、不要信号ではなく、1次散乱に対応するものである可能性が高い。このようなピーク軌跡を一次散乱に対応すると決定し、その結果に基づいてドップラー速度を算出することによって、表層流のドップラー速度を正確に測定することが可能になる。   In general, when an object that causes an unnecessary signal, such as a ship or an aircraft near an observation point, is moving, it often moves in a substantially constant direction. For this reason, it rarely remains within the range corresponding to one observation point. Therefore, the peak locus having the longest existence period and not less than a predetermined period is likely not to be an unnecessary signal but to correspond to primary scattering. It is possible to accurately measure the Doppler velocity of the surface layer flow by determining that such a peak locus corresponds to the first-order scattering and calculating the Doppler velocity based on the result.

これまで、本発明の実施の形態1に係るレーダデータ処理装置100の構成について説明した。ここから、レーダデータ処理装置100の動作について、図を参照して説明する。   So far, the configuration of the radar data processing apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention has been described. From here, operation | movement of the radar data processing apparatus 100 is demonstrated with reference to figures.

信号処理器102からドップラースペクトルデータを取得すると、レーダデータ処理装置100は、図5に示すレーダデータ処理を実行する。   When Doppler spectrum data is acquired from the signal processor 102, the radar data processing device 100 executes radar data processing shown in FIG.

一般的に、海洋レーダシステムは、その動作中、継続的にレーダを海面へ照射するので、ドップラースペクトルデータは、信号処理器102から継続的に出力される。その間、レーダデータ処理は、繰り返し実行される。   In general, since the marine radar system continuously irradiates the surface of the radar with the radar during operation, Doppler spectrum data is continuously output from the signal processor 102. Meanwhile, radar data processing is repeatedly executed.

同図に示すように、ピーク情報抽出部106は、信号処理器102から信号を取得すると、その信号に含まれる各観測点のドップラースペクトルに基づいて、ピーク位置およびそれに対応するS/Nを含むピーク情報を生成する(ステップS101)。ピーク情報抽出部106は、生成したピーク情報を出力する。この観測時刻が時刻t3であるとする。   As shown in the figure, when the peak information extraction unit 106 acquires a signal from the signal processor 102, the peak information extraction unit 106 includes a peak position and an S / N corresponding thereto based on the Doppler spectrum of each observation point included in the signal. Peak information is generated (step S101). The peak information extraction unit 106 outputs the generated peak information. Assume that this observation time is time t3.

相関判定部107は、仮説メモリ105に記憶されている仮説情報を取得する。相関判定部107は、取得した仮説情報に含まれるピーク軌跡と今回の観測値(時刻t3)との相関関係の有無を判定する(ステップS102)。相関判定部107は、判定の結果を含む相関判定情報を出力する。   The correlation determination unit 107 acquires hypothesis information stored in the hypothesis memory 105. The correlation determination unit 107 determines whether or not there is a correlation between the peak locus included in the acquired hypothesis information and the current observation value (time t3) (step S102). The correlation determination unit 107 outputs correlation determination information including the determination result.

仮説作成部108は、仮説メモリ105に記憶されている仮説情報を取得する。仮説作成部108は、仮説情報が示す仮説(親仮説)と今回の観測値との全ての組み合わせに基づいて、仮説(子仮説)を作成する(ステップS103)。仮説作成部108は、作成した子仮説を示す仮説情報により仮説メモリ105の仮説情報を更新する(ステップS104)。   The hypothesis creation unit 108 acquires hypothesis information stored in the hypothesis memory 105. The hypothesis creating unit 108 creates a hypothesis (child hypothesis) based on all combinations of the hypothesis (parent hypothesis) indicated by the hypothesis information and the current observation value (step S103). The hypothesis creating unit 108 updates the hypothesis information in the hypothesis memory 105 with the hypothesis information indicating the created child hypothesis (step S104).

仮説評価部109は、仮説作成部108にて作成した各仮説について、仮説メモリ105が記憶している信頼度情報に基づいて、仮説信頼度を算出する(ステップS105)。   The hypothesis evaluation unit 109 calculates a hypothesis reliability for each hypothesis created by the hypothesis creation unit 108 based on the reliability information stored in the hypothesis memory 105 (step S105).

ここで、図6Aおよび図6Bを参照し、仮説信頼度算出処理(ステップS105)の流れを説明する。   Here, the flow of hypothesis reliability calculation processing (step S105) will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.

同図に示すように、仮説評価部109は、すべての観測点について、以下のステップS202〜ステップS209を繰り返す(ステップS201;ループA)。ループA(ステップS201)において、仮説評価部109は、すべての仮説について、以下のステップ203〜ステップS209を繰り返す(ステップS202;ループB)。ループB(ステップS202)において、仮説評価部109は、すべてのピーク軌跡について、以下のステップS204〜ステップS208を繰り返す(ステップS203;ループC)。   As shown in the figure, the hypothesis evaluation unit 109 repeats the following steps S202 to S209 for all observation points (step S201; loop A). In loop A (step S201), the hypothesis evaluation unit 109 repeats the following steps 203 to S209 for all hypotheses (step S202; loop B). In the loop B (step S202), the hypothesis evaluation unit 109 repeats the following steps S204 to S208 for all peak trajectories (step S203; loop C).

ループC(ステップS203)において、仮説評価部109は、仮説メモリ105の信頼度情報が示す事後信頼度μk-1,b(+)に基づいて、今回の観測における各変化モデルの事前信頼度μk,a(-)を算出する(ステップS204)。事前信頼度μk,a(-)は、例えば、以下の式(2)に示すように、各変化モデルの前回の観測における事後信頼度と遷移確率の積をすべての変化モデルについて、足し合わせることによって算出される。 In the loop C (step S203), the hypothesis evaluation unit 109 uses the posterior reliability μ k-1, b (+) indicated by the reliability information in the hypothesis memory 105, and the prior reliability of each change model in the current observation. μ k, a (−) is calculated (step S204). Prior reliability μ k, a (-) is the sum of the product of posterior reliability and transition probability in the previous observation of each change model for all change models, as shown in the following formula (2), for example. Is calculated by

Figure 2014194398
Figure 2014194398

ここで、mは、使用している変化モデルの数である。πbaは、事前に設定している変化モデルbからaへの遷移確率である。 Here, m is the number of change models used. π ba is a transition probability from the change model b to a set in advance.

仮説評価部109は、全てのピーク軌跡について、事前信頼度μk,a(-)に基づいて各変化モデルの事後信頼度μk,a(+)を算出し(ステップS205)、仮説メモリ22へ保存する。事後信頼度μk,a(+)は、例えば、以下の式(3)により算出される。 The hypothesis evaluation unit 109 calculates the posterior reliability μ k, a (+) of each change model based on the prior reliability μ k, a (−) for all peak trajectories (step S205), and the hypothesis memory 22. Save to The posterior reliability μ k, a (+) is calculated by the following equation (3), for example.

Figure 2014194398
Figure 2014194398

ここで、変化モデル毎の尤度νk,aは、変化モデル毎の予測値xk,a(-)を中心とした残差共分散行列Saとの多変量正規分布に従うとした場合、以下の式(4)により算出される。 Here, the likelihood ν k, a for each change model follows a multivariate normal distribution with a residual covariance matrix S a centered on the predicted value x k, a (−) for each change model, It is calculated by the following formula (4).

Figure 2014194398
・・・(4)
Figure 2014194398
... (4)

仮説評価部109は、全てのピーク軌跡について、各変化モデルの予測値とピーク位置との平滑値を算出し(ステップS206)、次回観測時の予測に使用するため、仮説メモリ22へ保存する。   The hypothesis evaluation unit 109 calculates a smooth value between the predicted value and peak position of each change model for all peak trajectories (step S206), and stores it in the hypothesis memory 22 for use in prediction at the next observation.

仮説評価部109は、事前信頼度μk,a(-)に基づいて、全てのピーク軌跡について統合した予測値である統合予測値xk(-)を算出する(ステップS207)。また、仮説評価部109は、事前信頼度μk,a(-)に基づいて、全てのピーク軌跡について統合した予測誤差共分散行列である統合予測誤差共分散行列Pk(-)を算出する(ステップS208)。 The hypothesis evaluation unit 109 calculates an integrated prediction value x k (−) that is a prediction value integrated for all peak loci based on the prior reliability μ k, a (−) (step S207). Further, the hypothesis evaluation unit 109 calculates an integrated prediction error covariance matrix P k (−) that is a prediction error covariance matrix integrated for all peak trajectories based on the prior reliability μ k, a (−). (Step S208).

ここで、統合予測値xk(-)は例えば、以下の式(5)により算出され、統合予測誤差共分散行列Pk(-)は例えば、以下の式(6)により算出される。 Here, the integrated prediction value x k (−) is calculated by the following equation (5), for example, and the integrated prediction error covariance matrix P k (−) is calculated by the following equation (6), for example.

Figure 2014194398
Figure 2014194398

Figure 2014194398
・・・(6)
Figure 2014194398
... (6)

すべてのピーク軌跡についてステップS204〜ステップS208を実行すると(ステップS203;ループC)、仮説評価部109は、観測点毎に正規化された仮説信頼度βiを算出する(ステップS209)。この仮説信頼度βiは、前回の観測にて算出された親説の信頼度βp(i)、ステップS207にて算出された統合予測値xk(-)に対するピーク位置の尤度gfeなどに基づいて、例えば、以下の式(7)および式(8)により算出される。 When Steps S204 to S208 are executed for all peak trajectories (Step S203; Loop C), the hypothesis evaluation unit 109 calculates the hypothesis reliability β i normalized for each observation point (Step S209). The hypothesis reliability β i is the likelihood of the peak position g fe for the parent prediction reliability β p (i) calculated in the previous observation and the integrated prediction value x k (−) calculated in step S207. Based on the above, for example, it is calculated by the following equations (7) and (8).

Figure 2014194398
Figure 2014194398

Figure 2014194398
Figure 2014194398

ここで、γiは、ある観測点での正規化前の仮説信頼度である。Lは、今回の観測における全仮説数である。Npkは、親仮説内の既存ピーク軌跡と相関した現観測におけるピーク位置数である。NPTは、親仮説内の既存ピーク軌跡数である。gf,sは、ピーク位置がスペクトルのピークに対応していることの確からしさを表す値である。gfeは、既存ピーク軌跡に対するピーク位置の尤度である。PGは、捕捉確率(パラメータ)である。 Here, γ i is the hypothesis reliability before normalization at a certain observation point. L is the number of all hypotheses in this observation. N pk is the number of peak positions in the current observation correlated with the existing peak trajectory in the parent hypothesis. N PT is the number of existing peak trajectories in the parent hypothesis. g f, s is a value representing the probability that the peak position corresponds to the peak of the spectrum. g fe is the likelihood of the peak position with respect to the existing peak trajectory. P G is a capture probability (parameter).

gf,sは、例えば、スワーリングケースなどの理論式による確率密度関数とし、S/Nを入力として算出されるべき値である。gfeは、式(4)と同じ前提に基づき、統合予測値xk(-)と統合予測誤差共分散行列Pk(-)から算出される統合残差共分散行列Sから算出される。 g f, s is, for example, a probability density function based on a theoretical formula such as a swirling case, and is a value to be calculated with S / N as an input. g fe is calculated from the integrated residual covariance matrix S calculated from the integrated prediction value x k (−) and the integrated prediction error covariance matrix P k (−) based on the same premise as Expression (4).

なお、仮説評価部109は、ピーク軌跡との相関が全くないピーク位置については、過去の観測に遡って、新たにピーク軌跡を生成するとともに、そのピーク軌跡を含む仮説を作成してもよい。詳細には、例えば、仮説評価部109は、ピーク軌跡との相関が全くないピーク位置については、過去の観測に遡り、上述と同様の処理によって事前に設定したある範囲内にピーク軌跡と相関がないピーク位置が一定期間以上存在するか否かを判定する。ピーク軌跡と相関がないピーク位置が一定期間以上存在すると判定した場合、仮説評価部109は、それらのピーク位置に基づくピーク軌跡を生成し、そのピーク軌跡を含む仮説とともに仮説情報として仮説メモリ105へ記憶させる。   Note that the hypothesis evaluation unit 109 may generate a new peak locus for a peak position that has no correlation with the peak locus, and create a hypothesis including the peak locus, following the past observation. Specifically, for example, the hypothesis evaluation unit 109, for a peak position that has no correlation with the peak trajectory, goes back to the past observation, and the correlation with the peak trajectory is within a certain range set in advance by the same processing as described above. It is determined whether or not there are no peak positions for a certain period. When it is determined that there are peak positions that have no correlation with the peak locus for a certain period or longer, the hypothesis evaluation unit 109 generates a peak locus based on these peak positions, and stores the hypothesis including the peak locus as hypothesis information to the hypothesis memory 105. Remember me.

すべての仮説についてステップS203〜ステップ209を実行し(ステップS202;ループB)、すべての観測点についてステップS202〜ステップ209を実行すると(ステップS201;ループA)、仮説評価部109は、仮説信頼度算出処理(ステップS105)を終了する。   When steps S203 to 209 are executed for all hypotheses (step S202; loop B) and steps S202 to 209 are executed for all observation points (step S201; loop A), the hypothesis evaluation unit 109 determines the hypothesis reliability. The calculation process (step S105) ends.

図5に戻り、仮説評価部109は、算出した仮説信頼度に基づいて最も信頼性が高い仮説である最良仮説を仮説信頼度に基づいて観測点毎に決定する(ステップS106)。詳細には、仮説評価部109は、各観測点について、最大の仮説信頼度βiに対応する仮説を最良仮説として決定する。そして、仮説評価部109は、各観測点の最良仮説とその仮説信頼度とを含む最良仮説情報を出力する。 Returning to FIG. 5, the hypothesis evaluation unit 109 determines the best hypothesis that is the most reliable hypothesis for each observation point based on the hypothesis reliability based on the calculated hypothesis reliability (step S106). Specifically, the hypothesis evaluation unit 109 determines the hypothesis corresponding to the maximum hypothesis reliability β i as the best hypothesis for each observation point. Then, the hypothesis evaluation unit 109 outputs best hypothesis information including the best hypothesis at each observation point and its hypothesis reliability.

1次散乱推定部110は、最良仮説情報を仮説評価部109から取得する。1次散乱推定部110は、取得した最良仮説情報に基づいて、各観測点での1次散乱のピーク位置に対応するドップラー周波数を視線方向速度であるドップラー速度を算出する(ステップS107)。そして、1次散乱推定部110は、各観測点のドップラー速度と、最良仮説の仮説信頼度とを含む出力データを表示器103へ出力する。   The primary scattering estimation unit 110 acquires the best hypothesis information from the hypothesis evaluation unit 109. Based on the acquired best hypothesis information, the primary scattering estimation unit 110 calculates a Doppler velocity, which is a visual line direction velocity, of the Doppler frequency corresponding to the peak position of the primary scattering at each observation point (step S107). Then, the primary scattering estimation unit 110 outputs output data including the Doppler velocity at each observation point and the hypothesis reliability of the best hypothesis to the display 103.

表示器103は、1次散乱推定部110から出力データを取得すると、その出力データに基づいて、各観測点のドップラー速度および仮説信頼度を関連付けた画像を表示する(ステップS108)。   When the display 103 acquires the output data from the primary scattering estimation unit 110, the display 103 displays an image that associates the Doppler velocity and hypothesis reliability of each observation point based on the output data (step S108).

これまで説明したように、本実施の形態に係るレーダデータ処理装置100は、ある一定の期間、観測毎にすべての観測点について、ピーク軌跡の仮説を保持し、観測点毎の最良仮説を選択し、その中から1次散乱に対応するピーク軌跡を選択する。   As described above, the radar data processing apparatus 100 according to the present embodiment holds the peak locus hypothesis for all observation points for each observation for a certain period, and selects the best hypothesis for each observation point. Then, a peak locus corresponding to the primary scattering is selected from among them.

これによって、ドップラースペクトルにおいて不要信号に対応するピークが1次散乱に対応するピークと近い場合、1次散乱に対応するピークに急激な変化がある場合などであっても、1次散乱に対応するピークを適切に選択することができる。   Thus, in the Doppler spectrum, when the peak corresponding to the unwanted signal is close to the peak corresponding to the primary scattering, the peak corresponding to the primary scattering corresponds to the primary scattering even when there is a sudden change. Peaks can be selected appropriately.

そして、レーダデータ処理装置100は、選択したピーク軌跡に基づいて、全観測点のドップラー速度を算出することを繰り返す。したがって、不要信号が観測結果に与える影響を抑制し、表層流のドップラー速度を正しく測定することが可能になる。   The radar data processing apparatus 100 repeats calculating Doppler velocities at all observation points based on the selected peak locus. Therefore, it is possible to suppress the influence of the unnecessary signal on the observation result and correctly measure the Doppler velocity of the surface flow.

また、従来、1次散乱に対応するピーク位置が明確に判断できない場合などに、その観測点のデータを欠損として、隣接する観測点における観測結果を内外挿することで、覆域全体の観測結果を得ることがある。この場合、内外挿されたデータは、実際の観測により得られるデータよりも信頼性が劣ることになるが、そのことをユーザは把握することができない。本実施の形態では、表示器103がドップラー速度をその信頼性を示す値とともに表示する。これにより、ユーザは測定結果として得られたドップラー速度の信頼性を定量的に把握することが可能になる。   Conventionally, when the peak position corresponding to the first-order scattering cannot be clearly determined, the observation results of the entire coverage area are interpolated by interpolating the observation results at the adjacent observation points with the observation point data missing. You may get In this case, the extrapolated data is inferior in reliability to the data obtained by actual observation, but the user cannot grasp it. In the present embodiment, the display 103 displays the Doppler speed together with a value indicating its reliability. As a result, the user can quantitatively grasp the reliability of the Doppler speed obtained as a measurement result.

変化モデルメモリ104には、観測点と変化モデルを関連付けた変化モデルデータが記憶されているので、観測点毎に変化モデルを設定することができる。そのため、地形、環境、気象などの影響によって、基本となるドップラー速度の時間変化パターンが不特定な領域毎に異なる場合に、各領域に適した変化モデルを、各領域に属する各観測点に適用することが可能になる。   In the change model memory 104, change model data in which an observation point and a change model are associated with each other is stored, so that a change model can be set for each observation point. Therefore, when the basic temporal change pattern of Doppler velocity differs for each unspecified area due to the influence of topography, environment, weather, etc., a change model suitable for each area is applied to each observation point belonging to each area. It becomes possible to do.

以上、本発明の実施の形態1について説明したが、本実施の形態はこれに限られず、以下のように変形されてもよい。   As mentioned above, although Embodiment 1 of this invention was demonstrated, this Embodiment is not restricted to this, You may deform | transform as follows.

例えば、実施の形態1では、レーダデータ処理装置100が、表層流を観測対象とする海洋レーダシステムに備えられる例により説明したが、大気中の雨粒を観測対象とする気象レーダシステムに備えられてもよい。この場合、各観測点における雨粒のドップラー速度が、実施の形態1と同様に、ドップラースペクトルに基づいて継続的に算出される。また、気象レーダシステムに備えられる場合、典型的には、航空機などが不要信号の要因となる。   For example, in the first embodiment, the radar data processing apparatus 100 has been described as being provided in a marine radar system whose surface current is an observation target. However, the radar data processing apparatus 100 is provided in a weather radar system whose observation target is raindrops in the atmosphere. Also good. In this case, the Doppler velocity of raindrops at each observation point is continuously calculated based on the Doppler spectrum as in the first embodiment. Further, when equipped in a weather radar system, typically, an aircraft or the like is a factor of unnecessary signals.

変形例1.
1次散乱推定部110が、さらに、観測点毎に前回1次散乱として採用したピーク軌跡を記憶しておくことにより、今回の観測にて、1次散乱のピーク軌跡が別のピーク軌跡へ乗り移ることを検出してもよい。
Modification 1
The primary scattering estimation unit 110 further stores the peak trajectory adopted as the previous primary scattering for each observation point, whereby the primary scattering peak trajectory is transferred to another peak trajectory in the current observation. You may detect that.

例えば、過去に一次散乱としていたピーク軌跡が採用されていた各観測について、今回の観測にて1次散乱としたピーク軌跡が存在する最良仮説を再選出し、そのピーク軌跡を1次散乱として、観測結果を再算出する。同時に表示器103に表示することで、過去の観測結果に再算出があったことを警報する。   For example, for each observation in which the peak trajectory used as the primary scatter in the past was adopted, the best hypothesis that the peak trajectory as the primary scatter exists in this observation is selected again, and the peak trajectory is observed as the primary scatter. Recalculate the results. At the same time, it is displayed on the display device 103 to warn that the past observation result has been recalculated.

ある観測点でのブラッグ散乱の1次散乱によるピークは、現実には1つしか存在しない。そのため、過去に1次散乱としていたピーク軌跡が採用されていた観測結果を見直すことで、観測精度を向上させることができる。また、警告を表示することで、ユーザが観測の信頼性を把握することが可能になる。   There is actually only one peak due to the first-order scattering of Bragg scattering at a certain observation point. Therefore, it is possible to improve the observation accuracy by reviewing the observation result in which the peak locus that has been assumed to be the primary scattering in the past has been adopted. Further, by displaying a warning, the user can grasp the reliability of observation.

変形例2.
海洋レーダのドップラースペクトルでは、波は近づく波と遠ざかる波の両方で構成される。そのため、S/Nがよい観測点においては、ブラッグ散乱の1次散乱に対応するピークが正の周波数領域、および、負の周波数領域に対称に出現し、表層流のドップラーシフトは、近づく波と遠ざかる波に同じように作用する。これを1次散乱の特定に利用することによって、観測対象のドップラー速度を正確に測定することが可能になる。
Modification 2
In the Doppler spectrum of ocean radar, waves are composed of both approaching and moving away waves. For this reason, at an observation point with a good S / N, peaks corresponding to the first-order scattering of Bragg scattering appear symmetrically in the positive frequency region and the negative frequency region, and the Doppler shift of the surface flow is similar to the approaching wave. Acts the same for waves that move away. By utilizing this for the identification of the first-order scattering, it becomes possible to accurately measure the Doppler velocity of the observation target.

本変形例に係る1次散乱推定部は、まず、実施の形態1と同様に、1次散乱に対応するピーク軌跡を決定する。   The primary scattering estimation unit according to the present modification first determines a peak locus corresponding to the primary scattering as in the first embodiment.

本変形例に係る1次散乱推定部は、次に、決定したピーク軌跡と、その反対側の周波数領域に存在する全てのピーク軌跡との相関関係の有無を判定する。この相関関係の有無の判定においては、1次散乱推定部は、例えば以下の式(9)により、互いに反対側の周波数領域に存在するピーク軌跡同士の相関の度合いを示すピーク軌跡相関度として、ピーク軌跡同士のマハラノビス距離εを算出する。   Next, the primary scattering estimation unit according to this modification determines whether or not there is a correlation between the determined peak trajectory and all peak trajectories existing in the opposite frequency region. In the determination of the presence or absence of this correlation, the primary scattering estimation unit, for example, by using the following equation (9), as a peak trajectory correlation degree indicating the degree of correlation between peak trajectories existing in the frequency regions on the opposite side, A Mahalanobis distance ε between peak trajectories is calculated.

Figure 2014194398
Figure 2014194398

ここで、dは、ピーク軌跡同士の残差である。Dは、ピーク軌跡同士の残差共分散行列である。   Here, d is a residual between peak trajectories. D is a residual covariance matrix between peak trajectories.

本変形例に係る1次散乱推定部は、算出したピーク軌跡相関度と予め定められた閾値Eとを比較する。1次散乱推定部は、比較の結果と、決定された1次散乱に対応するピーク軌跡とに基づいて、各観測点の信頼度を信頼度の高いものから順に、例えば高信頼度観測点、中信頼度観測点および低信頼度観測点に分類する。   The primary scattering estimation unit according to the present modification compares the calculated peak locus correlation with a predetermined threshold E. Based on the comparison result and the peak trajectory corresponding to the determined primary scattering, the primary scattering estimation unit sets the reliability of each observation point in descending order of reliability, for example, a high reliability observation point, Classify into medium and low reliability stations.

ここで、各信頼度の観測例を示す図7を参照して、本変形例に係る1次散乱推定部による信頼度の分類処理について説明する。同図では、ある観測点における、今回の観測でのドップラースペクトルを上段に、今回の観測までのピーク軌跡の時間変化を下段に示す。また、左から順に、高信頼度観測点、中信頼度観測点、低信頼度観測点それぞれのドップラースペクトルおよびピーク軌跡の時間変化を示す。   Here, with reference to FIG. 7 showing an example of observation of each reliability, the reliability classification processing by the primary scattering estimation unit according to the present modification will be described. In the figure, the Doppler spectrum at this observation point is shown in the upper row, and the time change of the peak trajectory until this observation is shown in the lower row. In addition, in order from the left, the Doppler spectrum and the peak trajectory of the high reliability observation point, the medium reliability observation point, and the low reliability observation point are shown.

同図の左上に示すドップラースペクトルを参照すると、f0は、海面のブラッグ散乱周波数であり、この観測点では、S/Nがよいため、正の周波数領域、および、負の周波数領域のそれぞれに概ね対称にピークが出現している。ここに、海面の流れ、即ち、表層流によるドップラーシフトfdがf0からの差分として、発生している。これに対応する今回の観測までのピーク軌跡PT1、PT2の時間変化は、同図の左下に示すように、同じような軌跡を辿る。そのため、ピーク軌跡PT1、PT2のマハラノビス距離εは、閾値Eより大きくなる。その結果、正の周波数領域と負の周波数領域とのピーク軌跡に互いに相関が有ると判定され、この観測点は、決定された1次散乱の信頼性が高いという意味において、高信頼度観測点と分類される。   Referring to the Doppler spectrum shown in the upper left of the figure, f0 is the Bragg scattering frequency of the sea surface, and since this observation point has a good S / N, it is roughly in each of the positive frequency region and the negative frequency region. A peak appears symmetrically. Here, the flow of the sea surface, that is, the Doppler shift fd due to the surface current is generated as a difference from f0. Corresponding changes in time of the peak trajectories PT1 and PT2 up to the present observation follow the same trajectory as shown in the lower left of the figure. Therefore, the Mahalanobis distance ε of the peak trajectories PT1 and PT2 is larger than the threshold value E. As a result, it is determined that there is a correlation between the peak trajectories of the positive frequency region and the negative frequency region, and this observation point is a highly reliable observation point in the sense that the reliability of the determined primary scattering is high. Classified.

同図の上段真ん中に示すドップラースペクトルを参照すると、正の周波数領域、および、負の周波数領域のそれぞれにピークが出現しているが、それらは対称には出現していない。これに対応する今回の観測までのピーク軌跡PT3、PT4の時間変化は、同図の下段真ん中に示すように、軌跡に類似していない。同じような軌跡を辿る。そのため、ピーク軌跡PT1、PT2のマハラノビス距離εは、閾値E以下となる。その結果、正の周波数領域と負の周波数領域とのピーク軌跡に互いに相関がないと判定され、この観測点は、1次散乱が決定されているもののその信頼性が高くないという意味において、中信頼度観測点と分類される。   Referring to the Doppler spectrum shown in the upper middle of the figure, peaks appear in each of the positive frequency region and the negative frequency region, but they do not appear symmetrically. Corresponding changes over time in the peak trajectories PT3 and PT4 up to the present observation are not similar to the trajectories as shown in the lower middle of the figure. Follow a similar trajectory. Therefore, the Mahalanobis distance ε of the peak trajectories PT1 and PT2 is equal to or less than the threshold value E. As a result, it is determined that there is no correlation between the peak trajectories of the positive frequency region and the negative frequency region, and this observation point is a medium in the sense that the primary scattering is determined but the reliability is not high. Classified as a reliability observation point.

同図の右上に示すドップラースペクトルを参照すると、一方の周波数領域(同図では負の周波数領域)のみにピークが出現しており、他方の周波数領域ピークが出現していない。これに対応する今回の観測までのピーク軌跡PT5は、同図の右下に示すように、存在期間が短い。したがって、この観測点は、1次散乱の対象となるピーク軌跡が存在しないため、低信頼度観測点に分類される。   Referring to the Doppler spectrum shown in the upper right of the figure, the peak appears only in one frequency region (negative frequency region in the figure), and the other frequency region peak does not appear. The peak locus PT5 up to this observation corresponding to this has a short existence period as shown in the lower right of the figure. Therefore, this observation point is classified as a low-reliability observation point because there is no peak locus that is the target of primary scattering.

このように判定された各観測点の信頼度の分類を表示器103にて表示することにより、ユーザは測定結果として得られたドップラー速度に関する、例えば海洋レーダにて受信信号の状況を含めた信頼性を把握することが可能になる。   By displaying the classification of reliability of each observation point determined in this way on the display 103, the user relates to the Doppler velocity obtained as a measurement result, for example, the reliability including the status of the received signal by the marine radar. It becomes possible to grasp the sex.

さらに、ピーク軌跡が多数存在するような、悪環境にある観測点については、正の周波数領域のピーク航跡と負の周波数領域のピーク軌跡について、すべての組合せを考慮した仮説が検討されるとよい。最良仮説であるピーク軌跡のペアが一定観測期間以上変化しない場合は、これを1次散乱として選択することができる。不要信号が正の周波数領域と負の周波数領域において、ピーク軌跡として同様の振る舞いを示すことは考えにくいことから、不要信号に対してさらに耐性の高いシステムとなる。その結果、観測対象のドップラー速度を正確に測定することが可能になる。   Furthermore, for observation points in a bad environment where there are many peak trajectories, it is recommended that hypotheses that consider all combinations are considered for the peak track in the positive frequency domain and the peak trajectory in the negative frequency domain. . If the pair of peak trajectories, which is the best hypothesis, does not change over a certain observation period, this can be selected as primary scattering. Since it is unlikely that the unnecessary signal exhibits the same behavior as the peak locus in the positive frequency region and the negative frequency region, the system is more resistant to the unnecessary signal. As a result, it is possible to accurately measure the Doppler velocity of the observation target.

実施の形態2.
本実施の形態に係るレーダ処理装置は、実施の形態1に係るレーダデータ処理装置100とは異なり、不要信号の原因となる航空機、船舶などに関する不要信号情報を参照する。これにより、不要信号のピーク軌跡と相関があるピーク軌跡を1次散乱に対応するピーク軌跡の候補から除外する。その結果、不要波に対して堅牢なレーダ処理装置などを提供することが可能になる。
Embodiment 2. FIG.
Unlike the radar data processing apparatus 100 according to the first embodiment, the radar processing apparatus according to the present embodiment refers to unnecessary signal information regarding an aircraft, a ship, or the like that causes an unnecessary signal. As a result, the peak trajectory correlated with the peak trajectory of the unnecessary signal is excluded from the peak trajectory candidates corresponding to the primary scattering. As a result, it is possible to provide a radar processing apparatus that is robust against unwanted waves.

本発明の実施の形態2に係るレーダデータ処理装置200は、実施の形態1に係るレーダデータ処理装置100が備える構成に加えて、図8に示すように、外部監視システム211に接続されており、機能的に、不要信号ピーク軌跡生成部212を備える。また、レーダデータ処理装置200は、1次散乱推定部110に代わる、1次散乱推定部210を備える。   The radar data processing device 200 according to the second embodiment of the present invention is connected to an external monitoring system 211 as shown in FIG. 8 in addition to the configuration provided in the radar data processing device 100 according to the first embodiment. Functionally, an unnecessary signal peak locus generation unit 212 is provided. The radar data processing apparatus 200 includes a primary scattering estimation unit 210 that replaces the primary scattering estimation unit 110.

外部監視システム211は、不要信号の原因となる航空機、船舶などの位置、速度情報の1つまたは複数を含む不要信号情報をレーダデータ処理装置200に出力する。なお、不要信号情報は、検出したセンサーの諸元から決まる誤差情報などを含んでもよい。   The external monitoring system 211 outputs unnecessary signal information including one or more of the position and speed information of the aircraft, ship, etc. that cause the unnecessary signal to the radar data processing device 200. The unnecessary signal information may include error information determined based on the detected sensor specifications.

不要信号ピーク軌跡生成部212は、不要信号情報を外部監視システム211から取得すると、その不要信号情報を各観測点における不要信号のピーク軌跡(不要信号ピーク軌跡)に変換する。不要信号ピーク軌跡生成部212は、変換により得られた不要信号ピーク軌跡を含む不要信号ピーク軌跡情報を生成する。   When the unnecessary signal peak trajectory generating unit 212 acquires the unnecessary signal information from the external monitoring system 211, the unnecessary signal peak trajectory generating unit 212 converts the unnecessary signal information into a peak trajectory (unnecessary signal peak trajectory) of the unnecessary signal at each observation point. The unnecessary signal peak locus generation unit 212 generates unnecessary signal peak locus information including unnecessary signal peak locus obtained by the conversion.

この変換処理において、不要信号ピーク軌跡生成部212は、不要信号の影響があると想定される範囲を大きめに見積もり、その範囲の中に存在する観測点について、不要信号ピーク軌跡を生成するとよい。   In this conversion process, the unnecessary signal peak trajectory generation unit 212 may estimate a range that is assumed to be affected by the unnecessary signal to a large extent, and generate an unnecessary signal peak trajectory for observation points that exist within the range.

一般的に、不要信号の元となるターゲットの大きさ、および、形状によっては、サイドローブの影響などにより、不要信号位置を含む観測点だけではなく、隣接する観測点についても不要信号として、ドップラースペクトル上に出現する可能性がある。不要信号の影響があると想定される範囲を大きめに見積もることによって、レーダデータ処理装置200の不要信号に対する堅牢性を向上させることができる。   In general, depending on the size and shape of the target that is the source of the unwanted signal, due to the influence of the side lobe, etc., not only the observation point that includes the unwanted signal position, but also the neighboring observation points are considered as unwanted signals as Doppler. It may appear on the spectrum. By estimating a range that is assumed to be affected by unnecessary signals to a large extent, it is possible to improve the robustness of the radar data processing apparatus 200 against unnecessary signals.

また、予めRCS(Radar Cross Section)が推定可能である場合は、不要信号ピーク軌跡生成部212は、レーダ方程式から、反射波がピークとなることが想定される範囲について、不要信号ピーク軌跡を生成してもよい。また、目標までの距離や目標の大きさの区分により、影響範囲を考慮してもよい。これらによっても、レーダデータ処理装置200の不要信号に対する堅牢性を向上させることができる。   In addition, when the RCS (Radar Cross Section) can be estimated in advance, the unnecessary signal peak trajectory generation unit 212 generates an unnecessary signal peak trajectory for a range in which the reflected wave is assumed to be a peak from the radar equation. May be. In addition, the range of influence may be taken into account depending on the distance to the target and the size of the target. These also can improve the robustness of the radar data processing apparatus 200 against unnecessary signals.

1次散乱推定部210は、観測毎に、ピーク軌跡と不要信号ピーク軌跡との相関の度合いを示す値(ピーク軌跡−不要信号ピーク軌跡相関度)を算出する。算出したピーク軌跡−不要信号ピーク軌跡相関度が、予め定めた閾値よりも相関が大きいことを示す場合、1次散乱推定部210は、そのピーク軌跡を、1次散乱に対応するピーク軌跡として決定しない。なお、不要信号ピーク軌跡と相関がある場合であっても、不要信号ピーク軌跡が存在する前から存在しているピーク軌跡は、例外として1次散乱に対応するピーク軌跡に決定されてもよい。   The primary scattering estimation unit 210 calculates a value indicating the degree of correlation between the peak locus and the unnecessary signal peak locus (peak locus−unnecessary signal peak locus correlation) for each observation. When the calculated peak locus-unnecessary signal peak locus correlation degree indicates that the correlation is larger than a predetermined threshold, the primary scattering estimation unit 210 determines the peak locus as a peak locus corresponding to the primary scattering. do not do. Even if there is a correlation with the unnecessary signal peak locus, the peak locus existing before the unnecessary signal peak locus may be determined as a peak locus corresponding to the primary scattering as an exception.

このように、不要信号情報に基づいて得られる不要信号ピーク軌跡を用いて、1次散乱のピーク軌跡の候補から除外することができる。これによって、レーダデータ処理装置200の、不要波に対して堅牢性を向上させることが可能になる。   In this way, the unnecessary signal peak locus obtained based on the unnecessary signal information can be used to exclude the primary scattering peak locus from the candidates. This makes it possible to improve the robustness of the radar data processing device 200 against unwanted waves.

実施の形態3.
本実施の形態では、観測対象の任意の領域における観測対象の運動の急激な変化を検出し、それをユーザに通知する。
Embodiment 3 FIG.
In the present embodiment, an abrupt change in the motion of the observation target in an arbitrary region of the observation target is detected and notified to the user.

本発明の実施の形態3に係るレーザデータ処理装置300は、機能的に、図9に示すように、実施の形態1に係るレーダデータ処理装置100が備える構成に加えて、変化モデル信頼度メモリ313と、変化モデル遷移検出部314とを備える。   As shown in FIG. 9, the laser data processing apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention functionally has a change model reliability memory in addition to the configuration included in the radar data processing apparatus 100 according to the first embodiment. 313 and a change model transition detection unit 314.

変化モデル信頼度メモリ313は、各観測点における1次散乱に採用されたピーク軌跡の変化モデルの信頼度を示す変化モデル信頼度情報を記憶している。この変化モデル信頼度情報は、1次散乱推定部110により変化モデル信頼度メモリ313へ格納される。   The change model reliability memory 313 stores change model reliability information indicating the reliability of the change model of the peak locus adopted for the primary scattering at each observation point. The change model reliability information is stored in the change model reliability memory 313 by the primary scattering estimation unit 110.

変化モデル遷移検出部314は、変化モデル信頼度メモリ313が記憶している変化モデル信頼度情報を随時参照する。変化モデル遷移検出部314は、各観測点の信頼度を変化モデル毎に監視する。   The change model transition detection unit 314 refers to the change model reliability information stored in the change model reliability memory 313 as needed. The change model transition detection unit 314 monitors the reliability of each observation point for each change model.

変化モデル遷移検出部314は、観測対象の所定の領域に属する観測点のうち、予め定められた時間内に変化モデルが遷移した割合を算出する。変化モデル遷移検出部314は、算出した割合が予め定めた閾値以上である場合に、観測対象の所定の領域にて急激な運動の変化が生じたと判定する。これにより、変化モデル遷移検出部314は、観測対象の所定の領域の急激な運動の変化を検出することができる。   The change model transition detection unit 314 calculates a rate at which the change model has transitioned within a predetermined time among observation points belonging to a predetermined region to be observed. The change model transition detection unit 314 determines that a sudden movement change has occurred in a predetermined region to be observed when the calculated ratio is equal to or greater than a predetermined threshold. Thereby, the change model transition detection unit 314 can detect a sudden change in motion of a predetermined region to be observed.

変化モデル遷移検出部314は、急激な運動の変化を検出すると、そのことを示す警告情報を表示器103へ出力する。   When the change model transition detection unit 314 detects a sudden movement change, the change model transition detection unit 314 outputs warning information indicating the change to the display 103.

表示器103は、急激な運動の変化が検出されたことを示す警告情報を変化モデル遷移検出部314から取得すると、そのことを表示する。   When the warning information indicating that a sudden movement change has been detected is acquired from the change model transition detection unit 314, the display device 103 displays this.

このようにして、変化モデルの信頼度の時間変化を監視することにより、観測対象の任意領域の運動の変化を検出することができる。また、そのことをユーザに通知することができる。その結果、ユーザが観測の信頼性を把握することが可能になる。   In this way, by monitoring the temporal change in the reliability of the change model, it is possible to detect a change in motion in an arbitrary region to be observed. In addition, this can be notified to the user. As a result, the user can grasp the observation reliability.

変形例3.
観測対象に及ぼす地震、台風などに関する外乱情報が外部システムなどから入手できる場合、レーダデータ処理装置100、200または300は、さらに、外乱情報を外部システムから取得する外乱情報取得部を備えてもよい。レーダデータ処理装置100、200または300の各処理部は、外乱情報に基づいて、予測値の算出などに適用する変化モデルを変更してもよく、上述の式(2)における変化モデル間の遷移確率の設定(適用する変化モデルに関連する設定値)を変更してもよい。
Modification 3
When disturbance information regarding earthquakes, typhoons, and the like affecting the observation target can be obtained from an external system or the like, the radar data processing apparatus 100, 200, or 300 may further include a disturbance information acquisition unit that acquires disturbance information from the external system. . Each processing unit of the radar data processing device 100, 200, or 300 may change the change model applied to the calculation of the predicted value based on the disturbance information, and the transition between the change models in the above equation (2). The probability setting (setting value related to the applied change model) may be changed.

変化モデルまたは遷移確率の設定を変更することによって、観測結果と変化モデルとの適合度を向上させることが可能になる。   By changing the setting of the change model or the transition probability, it is possible to improve the degree of matching between the observation result and the change model.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態および変形例を適宜組み合わせた形態、それに種々の変更を加えた形態を含み、さらにそれらの形態と均等な技術的範囲をも含む。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to each embodiment, The form which combined each embodiment and modification suitably, and the form which added the various change to it In addition, the technical scope equivalent to these forms is also included.

本発明に係るレーダデータ処理装置100、200または300は、例えば、1つまたは複数のプロセッサ、プロセッサの作業領域となるRAM(Random Access Memory)、不揮発性の記憶媒体などにより実現されるROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)などから構成されるとよい。この場合、レーダデータ処理装置100、200または300が備える機能の全部又は一部は、例えば、プロセッサが予めインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより又はプロセッサ自体の機能として、実現されるとよい。   The radar data processing apparatus 100, 200 or 300 according to the present invention includes, for example, one or a plurality of processors, a RAM (Random Access Memory) serving as a work area of the processor, a ROM (Read It may be composed of only memory) and HDD (hard disk drive). In this case, all or part of the functions of the radar data processing apparatus 100, 200, or 300 may be realized by, for example, executing a computer program in which the processor is installed in advance or as a function of the processor itself.

また、本発明は、汎用のコンピュータにインストールされることによって、各実施の形態などで説明した処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであってもよい。このコンピュータプログラムは、各種記憶媒体に格納されて配布されてもよく、インターネットなどの通信回線を介して配布されてもよい。   Further, the present invention may be a computer program that causes a computer to execute the processing described in each embodiment and the like by being installed in a general-purpose computer. This computer program may be stored and distributed in various storage media, or may be distributed via a communication line such as the Internet.

100,200,300 レーダデータ処理装置、101 受信器、102 信号処理器、103 表示器、104 変化モデルメモリ、105 仮説メモリ、106 ピーク情報抽出部、107 相関判定部、108 仮説作成部、109 仮説評価部、110,210 1次散乱推定部、211 外部監視システム、212 不要信号ピーク軌跡生成部、313 変化モデル信頼度メモリ、314 変化モデル遷移検出部。   100, 200, 300 Radar data processing device, 101 receiver, 102 signal processor, 103 display, 104 change model memory, 105 hypothesis memory, 106 peak information extraction unit, 107 correlation determination unit, 108 hypothesis creation unit, 109 hypothesis Evaluation unit, 110, 210 Primary scattering estimation unit, 211 External monitoring system, 212 Unnecessary signal peak locus generation unit, 313 Change model reliability memory, 314 Change model transition detection unit.

Claims (10)

観測点毎のドップラースペクトルを示すデータを取得し、前記ドップラースペクトルにおけるピークに対応する周波数である観測値を含むピーク情報を抽出するピーク情報抽出部と、
過去の観測時のピークを時系列に連結したピーク軌跡に予め定めた変化モデルを適用することによって予測されるピーク位置である予測値と、前記観測値との相関関係の有無を判定する相関判定部と、
前記ピーク軌跡の組み合わせにより作成される仮説を示す仮説情報を記憶している仮説メモリと、
前記仮説情報が示す仮説に含まれるピーク軌跡に今回の観測値または予測値を時系列に連結することによって得られるピーク軌跡の矛盾しない組み合わせを含み、かつ、前記相関判定部により相関があると判定された前記予測値と相関があると判定された前記観測値を当該予測値に対応する前記ピーク軌跡に時系列に連結したピーク軌跡を含む仮説を作成する仮説作成部と、
前記予測値と前記観測値とに基づいて前記変化モデルの尤度を算出し、前記仮説作成部により作成された仮説に含まれるピーク軌跡に適用される前記変化モデルの尤度に基づいて、前記仮説の信頼度である仮説信頼度を算出し、当該仮設信頼度が最も良好な値を示す最良仮説を選択する仮説評価部と、
前記最良仮説に含まれるピーク軌跡の中から、当該ピーク軌跡の諸元に基づいてブラッグ散乱の1次散乱に対応するピーク軌跡を決定し、観測対象のドップラー速度を算出する1次散乱推定部とを備える
ことを特徴とするレーダデータ処理装置。
A peak information extraction unit that acquires data indicating a Doppler spectrum for each observation point and extracts peak information including an observation value that is a frequency corresponding to a peak in the Doppler spectrum;
Correlation determination that determines whether or not there is a correlation between a predicted value that is a predicted peak position by applying a predetermined change model to a peak trajectory obtained by connecting the peaks of past observations in time series, and the observed value And
A hypothesis memory storing hypothesis information indicating a hypothesis created by a combination of the peak trajectories;
The peak trajectory included in the hypothesis indicated by the hypothesis information includes a consistent combination of peak trajectories obtained by connecting the current observed value or predicted value in time series, and the correlation determination unit determines that there is a correlation. A hypothesis creation unit that creates a hypothesis including a peak locus in which the observed value determined to have a correlation with the predicted value is connected to the peak locus corresponding to the prediction value in time series;
The likelihood of the change model is calculated based on the predicted value and the observed value, and based on the likelihood of the change model applied to a peak locus included in a hypothesis created by the hypothesis creating unit, A hypothesis evaluation unit that calculates a hypothesis reliability that is a reliability of the hypothesis, and selects a best hypothesis showing the best value of the temporary reliability;
A primary scattering estimator for determining a peak trajectory corresponding to the primary scattering of Bragg scattering from the peak trajectories included in the best hypothesis based on the specifications of the peak trajectory, and calculating a Doppler velocity of an observation target; A radar data processing apparatus comprising:
前記1次散乱推定部は、さらに、前記1次散乱に対応するピーク軌跡として決定した前記最良仮説の前記信頼度を、前記各観測点での信頼度として出力する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダデータ処理装置。
The primary scattering estimation unit further outputs the reliability of the best hypothesis determined as a peak locus corresponding to the primary scattering as reliability at each observation point. The radar data processing device described in 1.
前記1次散乱推定部は、1次散乱に対応するピーク軌跡と反対側の周波数領域に出現するピーク軌跡との相関の度合いを示すピーク軌跡相関度を算出し、当該ピーク軌跡相関度に基づいて観測点におけるドップラー速度の信頼度を分類し、当該分類した結果を前記各観測点での信頼度として出力する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダデータ処理装置。
The primary scattering estimation unit calculates a peak locus correlation indicating a degree of correlation between a peak locus corresponding to the primary scattering and a peak locus appearing in the opposite frequency region, and based on the peak locus correlation. The radar data processing apparatus according to claim 1, wherein the reliability of the Doppler velocity at the observation point is classified, and the classified result is output as the reliability at each observation point.
前記1次散乱推定部は、1次散乱に対応すると決定されたピーク軌跡が存在し、かつ、前記ピーク軌跡相関度が予め定めた閾値以上である観測点を、信頼度が高い観測点に分類し、1次散乱に対応すると決定されたピーク軌跡が存在し、かつ、前記ピーク軌跡相関度が前記閾値未満である観測点を、信頼度が中程度である観測点に分類し、1次散乱に対応すると決定されたピーク軌跡が存在しない観測点を、信頼度が低い観測点に分類する
ことを特徴とする請求項3に記載のレーダデータ処理装置。
The first-order scattering estimation unit classifies observation points that have a peak locus determined to correspond to the first-order scattering and whose peak locus correlation is equal to or higher than a predetermined threshold as observation points with high reliability. An observation point having a peak locus determined to correspond to the first-order scattering and having a peak locus correlation less than the threshold is classified as an observation point having a medium reliability, and the first-order scattering is performed. The radar data processing apparatus according to claim 3, wherein observation points that do not have a peak locus determined to correspond to are classified into observation points with low reliability.
前記1次散乱推定部は、過去に一次散乱に対応するものとされたピーク軌跡に採用された各観測について、今回の観測にて1次散乱に対応するものとされたたピーク軌跡を含む最良仮説を再選出し、そのピーク軌跡を1次散乱として、観測結果を再算出する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のレーダデータ処理装置。
The primary scattering estimator includes, for each observation adopted in the peak trajectory previously assumed to correspond to the primary scattering, the best including the peak trajectory corresponding to the primary scattering in the current observation. The radar data processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a hypothesis is re-selected, and the observation result is recalculated using the peak locus as primary scattering.
不要信号に関する不要信号情報を外部から取得すると、当該不要信号情報に基づいて不要信号ピーク軌跡を示す不要信号ピーク軌跡情報を生成する不要信号ピーク軌跡生成部をさらに備え、
前記1次散乱推定部は、前記不要信号ピーク軌跡情報が示す不要信号ピーク軌跡と予め定めた閾値以上の相関度を示すピーク軌跡を、ブラッグ散乱の1次散乱に対応するピーク軌跡の候補から除外する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のレーダデータ処理装置。
When unnecessary signal information related to unnecessary signals is acquired from the outside, an unnecessary signal peak locus generating unit that generates unnecessary signal peak locus information indicating unnecessary signal peak locus based on the unnecessary signal information is further provided,
The primary scattering estimation unit excludes, from the peak trajectory candidates corresponding to the primary scattering of Bragg scattering, the unnecessary signal peak trajectory indicated by the unnecessary signal peak trajectory information and the peak trajectory indicating a degree of correlation equal to or higher than a predetermined threshold. The radar data processing device according to claim 1, wherein the radar data processing device is a radar data processing device.
観測毎に各観測点における1次散乱に採用されたピーク軌跡の変化モデルの信頼度を示す変化モデル信頼度情報を記憶している変化モデル信頼度メモリと、
前記変化モデル信頼度情報に基づいて、観測対象の所定の領域に属する観測点のうち、予め定められた時間内に変化モデルが遷移した割合を算出することによって、前記所定の領域にて急激な運動の変化が生じたか否かを検出する変化モデル遷移検出部とをさらに備える
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のレーダデータ処理装置。
A change model reliability memory storing change model reliability information indicating the reliability of the change model of the peak trajectory adopted for the first-order scattering at each observation point for each observation;
Based on the change model reliability information, by calculating the proportion of observation points belonging to the predetermined area to be observed and the change model changing within a predetermined time, The radar data processing apparatus according to claim 1, further comprising: a change model transition detection unit that detects whether or not a change in motion has occurred.
観測対象に影響を及ぼす要素に関する外乱情報を外部システムから取得する外乱情報取得部と、
前記外乱情報に基づいて、前記適用する変化モデルまたは前記適用する変化モデルに関連する設定値を変更する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のレーダデータ処理装置。
A disturbance information acquisition unit for acquiring disturbance information about an element affecting the observation target from an external system;
The radar data processing apparatus according to claim 1, wherein a change value to be applied or a setting value related to the change model to be applied is changed based on the disturbance information.
観測点毎のドップラースペクトルを示すデータを取得し、
前記ドップラースペクトルにおけるピークに対応する周波数である観測値を含むピーク情報を抽出し、
過去の観測時のピークを時系列に連結したピーク軌跡に予め定めた変化モデルを適用することによって予測されるピーク位置である予測値と、前記観測値との相関関係の有無を判定し、
前記ピーク軌跡の組み合わせにより作成される仮説を示す仮説情報が示す仮説に含まれるピーク軌跡に今回の観測値または予測値を時系列に連結することによって得られるピーク軌跡の矛盾しない組み合わせを含み、かつ、前記相関関係の有無の判定により相関があると判定された前記予測値と相関があると判定された前記観測値を当該予測値に対応する前記ピーク軌跡に時系列に連結したピーク軌跡を含む仮説を作成し、
前記予測値と前記観測値とに基づいて前記変化モデルの尤度を算出し、
前記作成された仮説に含まれるピーク軌跡に適用される前記変化モデルの尤度に基づいて、前記仮説の信頼度である仮説信頼度を算出し、
前記仮設信頼度が最も良好な値を示す最良仮説を選択し、
前記最良仮説に含まれるピーク軌跡の中から、当該ピーク軌跡の諸元に基づいてブラッグ散乱の1次散乱に対応するピーク軌跡を決定し、観測対象のドップラー速度を算出する
ことを特徴とするレーダデータ処理方法。
Obtain data showing the Doppler spectrum for each observation point,
Extracting peak information including an observed value that is a frequency corresponding to a peak in the Doppler spectrum;
Determine the presence or absence of a correlation between the predicted value, which is a predicted peak position by applying a predetermined change model to the peak trajectory that connects the peaks of past observations in time series, and the observed value,
Including a consistent combination of peak trajectories obtained by concatenating the current observed value or predicted value in time series to the peak trajectory included in the hypothesis indicated by the hypothesis information indicating the hypothesis created by the combination of the peak trajectories, and A peak locus obtained by connecting the observed value determined to be correlated with the predicted value determined to be correlated by the determination of the presence or absence of the correlation in time series to the peak locus corresponding to the predicted value. Create a hypothesis,
Calculating the likelihood of the change model based on the predicted value and the observed value;
Based on the likelihood of the change model applied to the peak trajectory included in the created hypothesis, calculate a hypothesis reliability that is the reliability of the hypothesis,
Selecting the best hypothesis showing the best value for the temporary reliability,
A radar which determines a Doppler velocity of an observation object by determining a peak locus corresponding to the primary scattering of Bragg scattering from the peak locus included in the best hypothesis based on the specifications of the peak locus. Data processing method.
コンピュータに、
観測点毎のドップラースペクトルを示すデータを取得し、
前記ドップラースペクトルにおけるピークに対応する周波数である観測値を含むピーク情報を抽出し、
過去の観測時のピークを時系列に連結したピーク軌跡に予め定めた変化モデルを適用することによって予測されるピーク位置である予測値と、前記観測値との相関関係の有無を判定し、
前記ピーク軌跡の組み合わせにより作成される仮説を示す仮説情報が示す仮説に含まれるピーク軌跡に今回の観測値または予測値を時系列に連結することによって得られるピーク軌跡の矛盾しない組み合わせを含み、かつ、前記相関関係の有無の判定により相関があると判定された前記予測値と相関があると判定された前記観測値を当該予測値に対応する前記ピーク軌跡に時系列に連結したピーク軌跡を含む仮説を作成し、
前記予測値と前記観測値とに基づいて前記変化モデルの尤度を算出し、
前記作成された仮説に含まれるピーク軌跡に適用される前記変化モデルの尤度に基づいて、前記仮説の信頼度である仮説信頼度を算出し、
前記仮設信頼度が最も良好な値を示す最良仮説を選択し、
前記最良仮説に含まれるピーク軌跡の中から、当該ピーク軌跡の諸元に基づいてブラッグ散乱の1次散乱に対応するピーク軌跡を決定し、観測対象のドップラー速度を算出する
ことを実行させるためのプログラム。
On the computer,
Obtain data showing the Doppler spectrum for each observation point,
Extracting peak information including an observed value that is a frequency corresponding to a peak in the Doppler spectrum;
Determine the presence or absence of a correlation between the predicted value, which is a predicted peak position by applying a predetermined change model to the peak trajectory that connects the peaks of past observations in time series, and the observed value,
Including a consistent combination of peak trajectories obtained by concatenating the current observed value or predicted value in time series to the peak trajectory included in the hypothesis indicated by the hypothesis information indicating the hypothesis created by the combination of the peak trajectories, and A peak locus obtained by connecting the observed value determined to be correlated with the predicted value determined to be correlated by the determination of the presence or absence of the correlation in time series to the peak locus corresponding to the predicted value. Create a hypothesis,
Calculating the likelihood of the change model based on the predicted value and the observed value;
Based on the likelihood of the change model applied to the peak trajectory included in the created hypothesis, calculate a hypothesis reliability that is the reliability of the hypothesis,
Selecting the best hypothesis showing the best value for the temporary reliability,
For determining the peak trajectory corresponding to the first-order scattering of Bragg scattering from the peak trajectories included in the best hypothesis and calculating the Doppler velocity of the observation target program.
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