JP6415288B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、海面の波の速度や、上空の風の速度を推定するレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus that estimates, for example, the speed of waves on the sea surface and the speed of wind in the sky.
レーダ装置である海洋レーダは、海の流れを面的に効率よく観測できる装置として知られており、短波帯の電波を海に向かって照射すると、視線方向に伝搬する波の成分の中で、電波の１／２となる波長と海面波の波長の成分が一致して共鳴することで、電波が後方に強く散乱する現象が生じる。この現象はブラッグ共鳴散乱と呼ばれている。
海面に反射された電波の反射波を受信し、その受信データを周波数解析することで、レンジビン（距離分解能）毎にドップラー（周波数）スペクトルを抽出し、最も強いピークとなる１次散乱のドップラーシフトを測定すれば、海面の波のレーダ視線方向の速度（以下、「流速」と称する）を推定することができる。
Marine radar, which is a radar device, is known as a device that can efficiently observe the flow of the sea, and when radiating shortwave radio waves toward the sea, among the components of the wave that propagates in the line of sight, A phenomenon that the radio wave is strongly scattered backward occurs when the components of the wavelength that is ½ of the radio wave and the wavelength of the sea surface wave coincide with each other and resonate. This phenomenon is called Bragg resonance scattering.
By receiving the reflected wave of the radio wave reflected on the sea surface and analyzing the frequency of the received data, a Doppler (frequency) spectrum is extracted for each range bin (distance resolution), and the Doppler shift of the first-order scattering that gives the strongest peak Can be used to estimate the velocity of the sea surface wave in the radar line-of-sight direction (hereinafter referred to as “flow velocity”).
しかし、或るレンジビンに、船等の観測対象以外の物体が存在する場合、海流からの反射波よりも強い反射波（クラッタ、外部ノイズ等の呼び方が存在するが、ここでは不要波で統一する）を受信するため、観測対象以外の物体からの不要波のピーク周波数を誤って抽出して、正しい流速を推定できないことがある。
以下の特許文献１には、船等の観測対象以外の物体が存在する場合でも、正確な流速を推定することができるようにしているレーダ装置が開示されている。
However, when an object other than the observation target such as a ship exists in a certain range bin, there is a reflected wave stronger than the reflected wave from the ocean current (clutter, external noise, etc.), but here it is unified with unnecessary waves In some cases, it is impossible to estimate the correct flow velocity by erroneously extracting the peak frequency of unnecessary waves from objects other than the observation target.
The following
特許文献１に開示されているレーダ装置では海流の空間分布特性を利用しており、このレーダ装置は、流れが同時観測されたビーム上の空間に対しては滑らかな分布条件が成立するため、レンジ方向の観測範囲を複数のブロックに分割して、ブロック毎に、流れの回帰曲線とのズレから不要波を検出し、２つのスペクトルピーク、前後の正常な流速の平均値や回帰曲線から求めた流速を使って補正することで、正常な流速を推定するようにしている。
この不要波の検出は、流れの回帰曲線からのズレが、標準偏差に対して経験的に決められた定数を掛けた値より大きいか否かにより判定している。しかしながら、多数の不要波がレンジ方向に分布する場合には、標準偏差に対して掛ける適正な定数を決定することが困難であり、流速の推定精度が劣化してしまうことがある。
The radar device disclosed in
The detection of the unnecessary wave is determined by whether or not the deviation from the flow regression curve is larger than a value obtained by multiplying the standard deviation by an empirically determined constant. However, when a large number of unnecessary waves are distributed in the range direction, it is difficult to determine an appropriate constant to be multiplied with respect to the standard deviation, and the estimation accuracy of the flow velocity may be deteriorated.
以下の特許文献２には、多数の不要波がレンジ方向に分布する場合でも、正確な流速を推定することができるようにするために、同一ビームの複数のレンジビンの流速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る流速を不要波として除去したのち、流速を再検出することで流速を推定しているレーダ装置が開示されている。
実際に、メディアンフィルタを用いて不要波を除去するには、入り込む不要波の数の最大値Ｍを予測し、（２Ｍ＋１）のレンジビンを必要とする。
In Patent Document 2 below, the flow velocity of a plurality of range bins of the same beam is supplied to a median filter so that an accurate flow velocity can be estimated even when many unnecessary waves are distributed in the range direction. A radar device is disclosed in which a representative value of a velocity component of an ocean current is extracted, a flow velocity exceeding a predetermined threshold is removed from the representative value as an unnecessary wave, and then the velocity is estimated by redetecting the flow velocity. .
Actually, in order to remove unnecessary waves using the median filter, the maximum value M of the number of unnecessary waves that enter is predicted, and (2M + 1) range bins are required.
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、特許文献２の場合、多数の不要波がレンジ方向に分布する場合でも、正確な流速を推定することができるが、入り込む不要波の数を予測する必要があり、その予測数よりも多数の不要波が入り込む状況下では、誤って不要波を抽出してしまって、流速の推定精度が劣化してしまうことがある課題があった。 Since the conventional radar apparatus is configured as described above, in the case of Patent Document 2, the accurate flow velocity can be estimated even when a large number of unnecessary waves are distributed in the range direction. In a situation where a larger number of unnecessary waves enter than the predicted number, unnecessary waves are erroneously extracted, and the estimation accuracy of the flow velocity may be deteriorated.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、入り込む不要波の数を予測することなく、観測対象の速度を高精度に推定することができるレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a radar apparatus capable of estimating the speed of an observation target with high accuracy without predicting the number of unnecessary waves that enter. To do.
この発明に係るレーダ装置は、観測対象に反射されたビームの反射波を周波数解析することで、レンジビン毎にドップラースペクトルを算出するスペクトル算出手段と、スペクトル算出手段により算出されたドップラースペクトルのスペクトル値をレンジ方向に繰り返し加算し、加算処理後のドップラースペクトルのスペクトル値から観測対象の速度を推定する速度推定手段とを備え、その速度推定手段が、スペクトル算出手段により算出されたドップラースペクトルを構成する各々の周波数ビンを注目セルとして、当該注目セルのレンジビンより１レンジビン前のドップラースペクトルの中に、レンジ方向の１次散乱ピークのばらつき分に相当する幅を有する探索領域を設定し、その探索領域内の複数の周波数ビンの中で、スペクトル値が最も大きい周波数ビンを、加算対象の周波数ビンとして選択して、加算対象の周波数ビンにおけるスペクトル値の累積加算値であるスコア値を、注目セルとしている周波数ビンのスペクトル値に加算し、その加算結果を注目セルとしている周波数ビンのスコア値とするスペクトル値加算手段を備えるようにしたものである。 The radar apparatus according to the present invention includes: a spectrum calculating unit that calculates a Doppler spectrum for each range bin by performing frequency analysis on a reflected wave of a beam reflected by an observation target; and a spectrum value of the Doppler spectrum calculated by the spectrum calculating unit. Are repeatedly added in the range direction, and a speed estimation means for estimating the speed of the observation target from the spectrum value of the Doppler spectrum after the addition processing is included, and the speed estimation means constitutes the Doppler spectrum calculated by the spectrum calculation means Using each frequency bin as a target cell, a search region having a width corresponding to the variation of the primary scattering peak in the range direction is set in the Doppler spectrum one range bin before the range bin of the target cell. among the plurality of frequency bins of the inner, spectral values Even greater frequency bins, is selected as the frequency bins of the addition target, the score value is the cumulative sum of spectral values in the frequency bins of the addition target is added to the spectral value of the frequency bins that are the subject cell, and the addition result Is provided with a spectral value adding means for setting the score value of the frequency bin as the target cell.
この発明によれば、スペクトル算出手段により算出されたドップラースペクトルを構成する各々の周波数ビンを注目セルとして、当該注目セルのレンジビンより１レンジビン前のドップラースペクトルの中に、レンジ方向の１次散乱ピークのばらつき分に相当する幅を有する探索領域を設定し、その探索領域内の複数の周波数ビンの中で、スペクトル値が最も大きい周波数ビンを、加算対象の周波数ビンとして選択して、加算対象の周波数ビンにおけるスペクトル値の累積加算値であるスコア値を、注目セルとしている周波数ビンのスペクトル値に加算し、その加算結果を注目セルとしている周波数ビンのスコア値とするスペクトル値加算手段を備えるように構成したので、入り込む不要波の数を予測することなく、観測対象の速度を高精度に推定することができる効果がある。 According to the present invention, each frequency bin constituting the Doppler spectrum calculated by the spectrum calculation unit is set as the target cell, and the primary scattering peak in the range direction is included in the Doppler spectrum one range bin before the range bin of the target cell. A search region having a width corresponding to the variation of the frequency is set, and the frequency bin having the largest spectral value is selected as the frequency bin to be added from among the plurality of frequency bins in the search region, the score value is the cumulative sum of spectral values in the frequency bins, then added to the spectral value of the frequency bins that are the subject cell, so with a spectral value addition means for the score value of the frequency bins that are the result of the addition target cells The speed of the observation target is highly accurate without predicting the number of unwanted waves that enter. There is an effect that can be estimated.
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
この実施の形態１では、海面の波の速度である流速を推定する海洋レーダを例にして説明するが、海洋レーダに限るものではなく、例えば、上空の風のように空間的な広がりを持ち、高度方向に相関を持つ場合にも適用可能である。また、レンジ方向だけでなくビーム方向へ相関持つ場合にも適用が可能である。
1 is a block diagram showing a radar apparatus according to
In this first embodiment, an explanation will be given by taking an example of an ocean radar that estimates the flow velocity that is the speed of waves on the sea surface. However, the present invention is not limited to an ocean radar. For example, the ocean radar has a spatial spread like a wind in the sky. It is also applicable when there is a correlation in the altitude direction. Further, the present invention can be applied not only to the range direction but also to the correlation in the beam direction.
図１において、ビーム送受信系１はレーダビームを海面（観測対象）に放射する一方、海面に反射されたレーダビームの反射波を受信する。
ビーム送受信系１は、例えば、フェーズドアレーアンテナと、レーダビームを生成して、そのレーダビームをフェーズドアレーアンテナに出力することで、そのレーダビームを海面に放射する送信機と、海面に反射されたレーダビームの反射波がフェーズドアレーアンテナに入射されると、その反射波を受信して、その受信信号に対する所定の信号受信処理（例えば、受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理、ベースバンド信号に変換する周波数変換処理など）を実施した後の受信信号であるデジタル受信データを出力する受信機とから構成されている。
In FIG. 1, a beam transmitting / receiving
The beam transmission /
信号処理部２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、ビーム送受信系１からデジタル受信データを受けると、そのデジタル受信データに対するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）処理等を実施することで、そのデジタル受信データの周波数を解析して、レンジビン（距離分解能）毎にドップラースペクトルを算出する処理を実施する。なお、信号処理部２はスペクトル算出手段を構成している。
The signal processing unit 2 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted or a one-chip microcomputer. When digital reception data is received from the beam transmission /
２次元ピーク検出処理部３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号処理部２により算出されたドップラースペクトルのスペクトル値をレンジ方向に繰り返し加算し、加算処理後のドップラースペクトルのスペクトル値から海面の波のレーダ視線方向の速度である流速を推定する処理を実施する。なお、２次元ピーク検出処理部３は速度推定手段を構成している。
出力データ保存部４は例えばＲＡＭやハードディスクなどの記憶媒体から構成されており、２次元ピーク検出処理部３によりビーム毎に推定された流速を保存する。
The two-dimensional peak
The output data storage unit 4 is composed of a storage medium such as a RAM or a hard disk, and stores the flow velocity estimated for each beam by the two-dimensional peak
図１の例では、レーダ装置の構成要素である信号処理部２、２次元ピーク検出処理部３及び出力データ保存部４のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、信号処理部２、２次元ピーク検出処理部３及び出力データ保存部４がコンピュータで構成されていてもよい。
信号処理部２、２次元ピーク検出処理部３及び出力データ保存部４をコンピュータで構成する場合、出力データ保存部４をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、信号処理部２及び２次元ピーク検出処理部３の処理内容を記述しているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 1, it is assumed that each of the signal processing unit 2, the two-dimensional peak
When the signal processing unit 2, the two-dimensional peak
図２はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の２次元ピーク検出処理部３を示す構成図である。
図２において、ＴＢＤ（Ｔｒａｃｋ Ｂｅｆｏｒｅ Ｄｅｔｅｃｔ）処理部１１は信号処理部２により算出されたドップラースペクトルを構成する各周波数ビンを注目セルとして、当該注目セルのレンジビンより１レンジビン前のドップラースペクトルの中に、レンジ方向の１次散乱ピークのばらつき分に相当する幅を有する探索領域を設定し、その探索領域内の複数の周波数ビンの中から、加算対象の周波数ビン（例えば、スペクトル値である振幅値が最大の周波数ビン）を選択して、加算対象の周波数ビンにおけるスペクトル値の累積加算値であるスコア値を注目セルのスペクトル値に加算し、その加算結果を注目セルのスコア値とする処理を実施する。なお、ＴＢＤ処理部１１はスペクトル値加算手段を構成している。以下、スコア値を「スコア」と表記する。
ＴＢＤ履歴結果保存部１２はＴＢＤ処理部１１により選択された加算対象の周波数ビンを示す周波数ビン番号を保存するとともに、加算処理後の注目セルのスペクトル値を保存する。
FIG. 2 is a block diagram showing the two-dimensional peak
In FIG. 2, a TBD (Track Before Detect) processing unit 11 uses each frequency bin constituting the Doppler spectrum calculated by the signal processing unit 2 as a target cell, and enters the Doppler spectrum one range bin before the range bin of the target cell. A search region having a width corresponding to the variation of the primary scattering peak in the range direction is set, and a frequency bin to be added (for example, an amplitude value which is a spectrum value) is selected from a plurality of frequency bins in the search region. Is added to the spectrum value of the cell of interest, and the result of the addition is used as the score value of the cell of interest. carry out. The TBD processing unit 11 constitutes a spectral value adding unit. Hereinafter, the score value is expressed as “score”.
The TBD history
バックトラック処理部１３はＴＢＤ処理部１１による加算処理後のドップラースペクトルにおける各周波数ビンのスペクトル値を比較して、海面の波の流速に対応する周波数ビン（例えば、スペクトル値である振幅値が最大の周波数ビン）を特定し、その周波数ビンと予め設定された基準周波数から、海面の波の流速を算出する処理を実施する。
即ち、バックトラック処理部１３は加算処理後のドップラースペクトルのうち、加算処理の最終処理レンジビンにおけるドップラースペクトルの中で、例えば、スペクトル値である振幅値が最大の周波数ビンを特定したのち、ＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存されている周波数ビン番号を参照して、最大の周波数ビンに対応する加算対象の周波数ビン（ＴＢＤ処理部１１により選択された加算対象の周波数ビン）を最初の処理ビンまで辿りながら、各レンジビンにおける最大の周波数ビンを特定し、レンジビン毎に、最大の周波数ビンと予め設定された基準周波数から、海面の波の流速を算出する処理を実施する。
The
That is, the
平滑処理部１４はバックトラック処理部１３によりレンジビン毎に算出された流速を平滑化し、平滑化後の流速を出力データ保存部４に出力する処理を実施する。
なお、バックトラック処理部１３及び平滑処理部１４から速度算出手段が構成されている。
The smoothing
The
次に動作について説明する。
ビーム送受信系１は、例えば、海洋レーダ等で一般的に用いられるＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式や、ＦＭＩＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のレーダビームを海面に照射する。
ビーム送受信系１は、レーダビームを海面に照射したのち、海面に反射されたレーダビームの反射波を受信し、その受信信号に対する所定の信号受信処理を実施した後の受信信号であるデジタル受信データを信号処理部２に出力する。
Next, the operation will be described.
The beam transmission /
The beam transmission /
信号処理部２は、ビーム送受信系１からデジタル受信データを受けると、そのデジタル受信データに対するＦＦＴ処理等を実施することで、そのデジタル受信データの周波数を解析して、レンジビン毎にドップラースペクトルを算出する。
ここで、図３はレーダ装置によって観測されるドップラースペクトルを示す説明図である。
図３に示すように、レーダ装置のアンテナから放射されるレーダビームの方位（もしくは角度）方向であるビーム方向に照射されたレーダビーム毎に、距離方向（以下、「レンジ方向」と称する）について、レンジビン単位のドップラースペクトルが得られる。このとき、ドップラースペクトルが周波数分解能毎に一定に区切られているセルを周波数ビンと称する。
When the signal processing unit 2 receives the digital reception data from the beam transmission /
Here, FIG. 3 is an explanatory diagram showing a Doppler spectrum observed by the radar apparatus.
As shown in FIG. 3, for each radar beam irradiated in the beam direction which is the azimuth (or angle) direction of the radar beam radiated from the antenna of the radar apparatus, the distance direction (hereinafter referred to as “range direction”). A Doppler spectrum in units of range bins is obtained. At this time, a cell in which the Doppler spectrum is regularly divided for each frequency resolution is referred to as a frequency bin.
ドップラースペクトルは、図３に示すように、レーダ装置に近づいてくる波の成分と、レーダ装置から遠ざかる波の成分とを有しており、ドップラースペクトルのピーク周波数として、プラス周波数領域のｆｐと、マイナス周波数領域のｆｍとがあるため、２つの流れが存在している。
図３において、ｆ０は予めレーダ装置で設定される基準周波数であり、プラス周波数領域の基準周波数ではｆ０、マイナス周波数領域の基準周波数では−ｆ０となる。
２つの流れが同一の流れであれば、下記の式（１）が成立し、周波数ｆｐ，ｆｍから基準周波数ｆ０，−ｆ０をそれぞれ差し引けば、下記の式（２）のようになるため、ドップラーシフト分を計測することができ、流速の推定が可能になる。
In FIG. 3, f 0 is the reference frequency set in advance radar apparatus, the -f 0 is f 0, the reference frequency minus the frequency domain at the reference frequency plus a frequency domain.
If two streams are the same flow, the formula (1) is satisfied the following, the frequency f p, f m from the reference frequency f 0, by subtracting the -f 0 respectively, as the following equation (2) Therefore, the amount of Doppler shift can be measured, and the flow velocity can be estimated.
２次元ピーク検出処理部３のＴＢＤ処理部１１は、信号処理部２からレンジビン毎のドップラースペクトルを受けると、ドップラースペクトルのスペクトル値をレンジ方向に繰り返し加算する処理を実施する。
図４はＴＢＤ処理部１１により設定される探索領域と加算対象の周波数ビンの選択処理を示す説明図である。
以下、図４を参照しながら、ＴＢＤ処理部１１の処理内容を具体的に説明する。ここでは、ドップラースペクトルのスペクトル値として、ドップラースペクトルの振幅値を繰り返し加算する例を説明するが、ドップラースペクトルの振幅値に限るものではなく、例えば、ドップラースペクトルの尤度を繰り返し加算するものであってもよい。また、繰り返し加算する際に推移確率の概念を入れて加算するものであってもよい。
When receiving the Doppler spectrum for each range bin from the signal processing unit 2, the TBD processing unit 11 of the two-dimensional peak
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a selection process of the search area and the frequency bin to be added set by the TBD processing unit 11.
Hereinafter, the processing content of the TBD processing unit 11 will be described in detail with reference to FIG. Here, an example in which the amplitude value of the Doppler spectrum is repeatedly added as the spectrum value of the Doppler spectrum will be described, but the present invention is not limited to the amplitude value of the Doppler spectrum. For example, the likelihood of the Doppler spectrum is repeatedly added. May be. Moreover, when adding repeatedly, the concept of transition probability may be put and added.
この実施の形態１では、レンジビンの数がＮ個あるものとし、ｉ番目のレンジビンをレンジビンｉで表記する。ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、１レンジ側をニアレンジ側、Ｎレンジ側をファーレンジ側と称する。
また、１つのレンジビンにおけるドップラースペクトルは、Ｍ個の周波数ビンからなり、ｊ番目の周波数ビンを周波数ビンｊで表記する。ｊ＝１，２，・・・，Ｍである。
ＴＢＤ処理（振幅値の繰り返し加算処理）を実施する方向は、ニアレンジ側からファーレンジ側への方向でもよいし、ファーレンジ側からニアレンジ側への方向でもよいが、この実施の形態１では、ニアレンジ側からファーレンジ側への方向にＴＢＤ処理を実施するものとする。
In the first embodiment, it is assumed that the number of range bins is N, and the i-th range bin is represented by range bin i. i = 1, 2,..., N, and one range side is referred to as the near range side, and the N range side is referred to as the far range side.
The Doppler spectrum in one range bin is composed of M frequency bins, and the j-th frequency bin is represented by frequency bin j. j = 1, 2,...
The direction in which the TBD processing (repetitive addition processing of amplitude values) is performed may be the direction from the near-range side to the far-range side, or the direction from the far-range side to the near-range side. The TBD processing is performed in the direction from the side to the far range side.
ＴＢＤ処理部１１は、ニアレンジ側のレンジビンからＴＢＤ処理を実施する際、各レンジビンにおける全ての周波数ビンを順番に注目セルとして振幅値の加算処理を実施するが、ここでは、レンジビンｉにおけるドップラースペクトルのｊ番目の注目セル（ｉ，ｊ）に着目して説明する。
このとき、注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値をｘｊ（ｉ）で表記し、加算処理後のスコア（振幅値の累積加算値）をＳｊ（ｉ）で表記する。
When the TBD processing unit 11 performs the TBD processing from the range bin on the near range side, the amplitude value addition processing is performed with all the frequency bins in each range bin in turn as the target cell. Here, the Doppler spectrum of the range bin i Description will be made focusing on the j-th cell of interest (i, j).
At this time, the amplitude value of the cell of interest (i, j) is expressed as x j (i), and the score after addition processing (accumulated value of amplitude values) is expressed as S j (i).
ＴＢＤ処理部１１は、レンジビンｉにおけるドップラースペクトルのｊ番目の周波数ビンを注目セル（ｉ，ｊ）に設定すると、図４に示すように、レンジビンｉより１レンジビン前のレンジビン（ｉ−１）のドップラースペクトルの中に、レンジ方向の１次散乱ピークのばらつき分に相当する幅を有する探索領域を設定する。
図４の例では、５個の周波数ビンを含む探索領域（探索領域の範囲をΔの記号で表している）を設定しており、その探索領域の中心の周波数ビンは、注目セル（ｉ，ｊ）の周波数ビンと同じｊ番目の周波数ビンである。
なお、探索領域の範囲Δを広げすぎると、不要波を誤って抽出する可能性がある。一方、同時に観測される同一ビーム上では、１次散乱ピークはレンジ方向に連続的に分布し、２次散乱を含むブラッグ散乱スペクトルはレンジ方向に相関を持つことになる。そのため、探索領域の範囲Δは、レンジ方向の１次散乱ピークのばらつき分を想定して設定すればよく、必要以上に探索領域を広げる必要がない。
When the TBD processing unit 11 sets the j-th frequency bin of the Doppler spectrum in the range bin i to the cell of interest (i, j), as shown in FIG. 4, the range bin (i−1) of the range bin (i−1) one range bin before the range bin i. A search region having a width corresponding to the variation of the primary scattering peak in the range direction is set in the Doppler spectrum.
In the example of FIG. 4, a search region including five frequency bins (the range of the search region is represented by a symbol Δ) is set, and the frequency bin at the center of the search region is the cell of interest (i, It is the same j-th frequency bin as the frequency bin of j).
If the search area range Δ is too wide, unnecessary waves may be erroneously extracted. On the other hand, on the same beam observed simultaneously, the primary scattering peaks are continuously distributed in the range direction, and the Bragg scattering spectrum including the secondary scattering has a correlation in the range direction. Therefore, the range Δ of the search region may be set assuming the variation of the primary scattering peak in the range direction, and it is not necessary to expand the search region more than necessary.
ＴＢＤ処理部１１は、レンジビン（ｉ−１）のドップラースペクトルの中に探索領域を設定すると、その探索領域内の複数の周波数ビン（図４の例では、（ｉ−１，ｊ−２）、（ｉ−１，ｊ−１）、・・・（ｉ−１，ｊ＋２）の周波数ビン）の中から、加算対象の周波数ビンを選択する。例えば、振幅値が最大の周波数ビンを選択する。
ＴＢＤ処理部１１は、加算対象の周波数ビンを選択すると、下記の式（３）に示すように、加算対象の周波数ビンにおける振幅値の累積加算値であるスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）に加算することで、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）を算出する。
When the TBD processing unit 11 selects the frequency bin to be added, as shown in the following equation (3), the TBD processing unit 11 sets a score that is a cumulative addition value of the amplitude values in the frequency bin to be added to the cell of interest (i, j). By adding to the amplitude value x j (i), the score S j (i) of the cell of interest (i, j) is calculated.
ＴＢＤ処理部１１は、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）を算出すると、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）をＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存するとともに、ＴＢＤ履歴結果として、注目セル（ｉ，ｊ）に対する加算対象の周波数ビンを示す周波数ビン番号ＳＰｊ（ｉ）をＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存する。
バックトラック処理部１３は、ＴＢＤ処理部１１のＴＢＤ処理が完了すると、最終処理レンジビンであるＮ番目のレンジビンのドップラースペクトルの中で、スコアが最大の周波数ビンを特定する。
ここで、図５はバックトラック処理部１３による最大の周波数ビンの特定処理を示す説明図である。
図５の例では、４番目の周波数ビンを最大の周波数ビンとして特定している。
When the TBD processing of the TBD processing unit 11 is completed, the
Here, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the identification processing of the maximum frequency bin by the
In the example of FIG. 5, the fourth frequency bin is specified as the maximum frequency bin.
バックトラック処理部１３は、最終処理レンジビンであるＮ番目のレンジビンのドップラースペクトルの中で、スコアが最大の周波数ビンを特定すると、図５に示すように、ＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存されている周波数ビン番号ＳＰｊ（ｉ）を参照して、ＴＢＤ処理の実施方向と逆方向にＴＢＤ履歴結果を辿ることで（図５の例では、ｉ＝Ｎ−１，Ｎ−２，・・・，１の順にＴＢＤ履歴結果を辿っている）、各レンジビンにおける最大の周波数ビンを特定する。
図５の例では、（Ｎ−１）番目のレンジビンでは、５番目の周波数ビンを最大の周波数ビンとして特定し、（Ｎ−２）番目のレンジビンでは、３番目の周波数ビンを最大の周波数ビンとして特定し、１番目のレンジビンでは、３番目の周波数ビンを最大の周波数ビンとして特定している。
When the
In the example of FIG. 5, in the (N−1) th range bin, the fifth frequency bin is specified as the maximum frequency bin, and in the (N−2) th range bin, the third frequency bin is the maximum frequency bin. In the first range bin, the third frequency bin is specified as the maximum frequency bin.
バックトラック処理部１３は、各レンジビンにおける最大の周波数ビンを特定すると、レンジビン毎に、最大の周波数ビンと予め設定された基準周波数ｆ０（あるいは、−ｆ０）から、海面の波の流速を算出する。
平滑処理部１４は、バックトラック処理部１３がレンジビン毎に流速を算出すると、その流速のばらつきをレンジ方向で平滑化し、平滑化後の流速を出力データ保存部４に出力する。
平滑処理部１４による流速の平滑化処理には、例えば、ローパスフィルタ等の平滑化フィルタが用いられる。
図６は平滑処理部１４による流速の平滑化処理を示す説明図である。
これにより、２次元ピーク検出処理部３からばらつきが抑えられた流速が出力データ保存部４に出力される。
When the
When the
For example, a smoothing filter such as a low-pass filter is used for the smoothing process of the flow velocity by the smoothing
FIG. 6 is an explanatory diagram showing flow velocity smoothing processing by the smoothing
As a result, the flow rate with reduced variation is output from the two-dimensional peak
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＴＢＤ処理部１１が、信号処理部２により算出されたドップラースペクトルを構成する各周波数ビンを注目セルとして、当該注目セルのレンジビンより１レンジビン前のドップラースペクトルの中に、レンジ方向の１次散乱ピークのばらつき分に相当する幅を有する探索領域を設定し、その探索領域内の複数の周波数ビンの中から、加算対象の周波数ビン（例えば、スペクトル値である振幅値が最大の周波数ビン）を選択して、加算対象の周波数ビンのスコアを注目セルの振幅値に加算し、その加算結果を注目セルのスコアとするように構成したので、入り込む不要波の数を予測することなく、海面の波の流速を高精度に推定することができる効果を奏する。 As is clear from the above, according to the first embodiment, the TBD processing unit 11 sets each frequency bin constituting the Doppler spectrum calculated by the signal processing unit 2 as a target cell, and sets the frequency bin to 1 from the range bin of the target cell. In the Doppler spectrum before the range bin, a search region having a width corresponding to the variation of the primary scattering peak in the range direction is set, and the frequency bins to be added (from the plurality of frequency bins in the search region ( For example, the frequency bin having the maximum amplitude value which is a spectrum value is selected, the score of the frequency bin to be added is added to the amplitude value of the target cell, and the addition result is used as the score of the target cell. Therefore, there is an effect that it is possible to estimate the flow velocity of the wave on the sea surface with high accuracy without predicting the number of unnecessary waves entering.
また、この実施の形態１によれば、バックトラック処理部１３が、加算処理後のドップラースペクトルのうち、加算処理の最終処理レンジビンにおけるドップラースペクトルの中で、例えば、振幅値が最大の周波数ビンを特定したのち、ＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存されている周波数ビン番号を参照して、最大の周波数ビンに対応する加算対象の周波数ビンを最初の処理ビンまで辿りながら、各レンジビンにおける最大の周波数ビンを特定するように構成したので、不要波の数に依存せずに、高精度に１次散乱ピーク（各レンジビンにおける最大の周波数ビン）を抽出することができる効果を奏する。
Further, according to the first embodiment, the
実施の形態２．
上記実施の形態１では、探索領域の中心の周波数ビンが、注目セル（ｉ，ｊ）の周波数ビンと同じｊ番目の周波数ビンである例を示したが、探索領域を広げることなく、津波のような大きな流速変化に追従できるようにするために、注目セル（ｉ，ｊ）の探索領域にオフセットを与えるようにしてもよい。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the example in which the frequency bin at the center of the search region is the jth frequency bin that is the same as the frequency bin of the cell of interest (i, j) has been shown. In order to be able to follow such a large change in flow velocity, an offset may be given to the search area of the cell of interest (i, j).
図７はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置の２次元ピーク検出処理部３を示す構成図であり、図７において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
相互相関処理部２１は信号処理部２により算出された各レンジビンのドップラースペクトルからレンジビン間の相互相関値を算出する処理を実施する。
オフセット量算出部２２は相互相関処理部２１により算出されたレンジビン間の相互相関値から相関ピークとなる周波数ビンを特定し、その周波数ビンを示す周波数ビン番号をオフセット量としてＴＢＤ処理部２３に出力する処理を実施する。
7 is a block diagram showing the two-dimensional peak
The
The offset
ＴＢＤ処理部２３は中心の周波数ビンが注目セル（ｉ，ｊ）の周波数ビンと同じである探索領域（図４に示す探索領域）をオフセット量算出部２２から出力されたオフセット量だけずらすことで（図９を参照）、探索領域に対応する周波数ビンの範囲を決定する処理を実施する。
また、ＴＢＤ処理部２３は信号処理部２により算出されたドップラースペクトルを構成する各周波数ビンを注目セル（ｉ，ｊ）として、オフセット量だけずらしている探索領域内の複数の周波数ビンの中から、加算対象の周波数ビン（例えば、振幅値が最大の周波数ビン）を選択して、加算対象の周波数ビンのスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値に加算し、その加算結果を注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）とする処理を実施する。なお、相互相関処理部２１、オフセット量算出部２２及びＴＢＤ処理部２３からスペクトル値加算手段が構成されている。
The
Further, the
次に動作について説明する。
ただし、相互相関処理部２１、オフセット量算出部２２及びＴＢＤ処理部２３以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、相互相関処理部２１、オフセット量算出部２２及びＴＢＤ処理部２３の処理内容だけを説明する。
Next, the operation will be described.
However, since the
２次元ピーク検出処理部３の相互相関処理部２１は、信号処理部２から各レンジビンのドップラースペクトルを受けると、下記の式（５）に示すように、各レンジビンのドップラースペクトルからレンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）を算出する。
また、ＦＦＴはＦＦＴ処理を示す記号、ＩＦＦＴはＩｎｖｅｒｓｅＦＦＴ（ＦＦＴの逆変換）処理を示す記号、ｃｏｎｊは複素共役を示す記号である。
なお、相互相関処理は、畳み込み演算によって算出することができるので、式（５）以外の公知の算出方法で、レンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）を算出するようにしてもよい。
When the
Further, FFT is a symbol indicating FFT processing, IFFT is a symbol indicating Inverse FFT (inverse transform of FFT) processing, and conj is a symbol indicating complex conjugate.
Since the cross-correlation process can be calculated by a convolution operation, the cross-correlation value COR j (i) between the range bins may be calculated by a known calculation method other than Expression (5).
オフセット量算出部２２は、相互相関処理部２１がレンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）を算出すると、その相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）から相関ピークとなる周波数ビンを特定し、その周波数ビンを示す周波数ビン番号をオフセット量としてＴＢＤ処理部２３に出力する。
ここで、図８はオフセット量算出部２２による相関ピークとなる周波数ビンの特定処理を示す説明図である。
図８の例では、複数個の相関ピークが得られているが、相関ピークのサーチ範囲を所定の範囲で設定しておけば、サーチ範囲内の最大の相互相関値を検出することで、相関ピークを抽出することができる。
When the
Here, FIG. 8 is an explanatory diagram showing a process of specifying a frequency bin that becomes a correlation peak by the offset
In the example of FIG. 8, a plurality of correlation peaks are obtained. If the correlation peak search range is set within a predetermined range, the correlation value is detected by detecting the maximum cross-correlation value within the search range. Peaks can be extracted.
具体的には、ｉ番目のレンジビンについて、相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）が下記の式（６）を満足するｊ番目の周波数ビン（相関ピークとなる周波数ビン）を選択し、その周波数ビンを示す周波数ビン番号をオフセット量ＯＳ（ｉ）としてＴＢＤ処理部２３に出力する。
また、Ｓは相関ピークのサーチ範囲、Ｍは周波数ビン数である。
Specifically, for the i-th range bin, the j-th frequency bin (frequency bin that becomes a correlation peak) whose cross-correlation value COR j (i) satisfies the following equation (6) is selected, and the frequency bin is The indicated frequency bin number is output to the
S is a search range of correlation peaks, and M is the number of frequency bins.
ＴＢＤ処理部２３は、オフセット量算出部２２からオフセット量ＯＳ（ｉ）を受けると、図４に示す探索領域（中心の周波数ビンが注目セル（ｉ，ｊ）の周波数ビンと同じである探索領域）を、そのオフセット量ＯＳ（ｉ）だけずらすことで、探索領域に対応する周波数ビンの範囲を決定する。
ここで、図９はＴＢＤ処理部２３により設定される探索領域を示す説明図である。
図９の例では、オフセット量が周波数ビンの７個分であり、探索領域を図中右方向に、周波数ビンの７個分だけずらしている。
これにより、探索領域はオフセット量だけずれるが、探索領域の範囲Δは、上記実施の形態１と同様に、レンジ方向の１次散乱ピークのばらつき分に相当する幅であり、図９の例では、探索領域が５個の周波数ビンを含んでいる。
When the
Here, FIG. 9 is an explanatory diagram showing a search region set by the
In the example of FIG. 9, the offset amount is 7 frequency bins, and the search area is shifted to the right in the figure by 7 frequency bins.
As a result, the search area is shifted by the offset amount, but the search area range Δ is a width corresponding to the variation of the primary scattering peak in the range direction, as in the first embodiment. In the example of FIG. The search area includes five frequency bins.
ＴＢＤ処理部２３は、レンジビン（ｉ−１）のドップラースペクトルの中に探索領域を設定すると、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、その探索領域内の複数の周波数ビンの中から、加算対象の周波数ビンを選択する。例えば、振幅値が最大の周波数ビンを選択する。
ＴＢＤ処理部２３は、加算対象の周波数ビンを選択すると、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、上記の式（３）を用いて、加算対象の周波数ビンのスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）に加算することで、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）を算出する。
ＴＢＤ処理部２３は、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）を算出すると、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）をＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存するとともに、ＴＢＤ履歴結果として、注目セル（ｉ，ｊ）に対する加算対象の周波数ビンを示す周波数ビン番号ＳＰｊ（ｉ）をＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存する。
バックトラック処理部１３及び平滑処理部１４の処理内容は、上記実施の形態１と同様である。
When the
When the
The processing contents of the
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、信号処理部２により算出された各レンジビンのドップラースペクトルからレンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）を算出する相互相関処理部２１と、相互相関処理部２１により算出されたレンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）から相関ピークとなる周波数ビンを特定し、その周波数ビンを示す周波数ビン番号をオフセット量ＯＳ（ｉ）として出力するオフセット量算出部２２とを設け、ＴＢＤ処理部２３が、オフセット量算出部２２から出力されたオフセット量ＯＳ（ｉ）だけ探索領域をずらして、その探索領域に対応する周波数ビンの範囲を決定するように構成したので、探索領域を広げることなく、津波のような大きな流速変化に追従できるようになり、その結果、不要波の数に依存せずに、流速変化が大きい津波等の流速を高精度に推定することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the second embodiment, the
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、予め、レンジ方向の１次散乱ピークのばらつき分に相当する幅を有する探索領域を設定するものを示したが、その探索領域の周波数位置及び範囲Δを自動的に算出するようにしてもよい。
In the first and second embodiments, the search area having a width corresponding to the variation of the primary scattering peak in the range direction is set in advance. The frequency position and the range Δ of the search area are automatically set. It may be calculated as follows.
図１０はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置の２次元ピーク検出処理部３を示す構成図であり、図１０において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
探索領域決定部３１は相互相関処理部２１により算出されたレンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）から、その相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）の相関値幅（最大値ＣＯＲｍａｘと最小値ＣＯＲｍｉｎの差分）を算出して、予め設定された係数ｒを当該相関値幅に乗算し、相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）が当該乗算結果より大きくなる周波数ビンの範囲を特定し、その周波数ビンの範囲を探索領域に決定する処理を実施する。
FIG. 10 is a block diagram showing a two-dimensional peak
Search
ＴＢＤ処理部３２は信号処理部２により算出されたドップラースペクトルを構成する各周波数ビンを注目セルとして、当該注目セルのレンジビンより１レンジビン前のドップラースペクトルの中に、探索領域決定部３１により決定された探索領域を設定し、その探索領域内の複数の周波数ビンの中から、加算対象の周波数ビン（例えば、振幅値が最大の周波数ビン）を選択して、加算対象の周波数ビンのスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値に加算し、その加算結果を注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）とする処理を実施する。
なお、相互相関処理部２１、探索領域決定部３１及びＴＢＤ処理部３２からスペクトル値加算手段が構成されている。
The
The
次に動作について説明する。
ただし、探索領域決定部３１及びＴＢＤ処理部３２以外は、上記実施の形態２と同様であるため、ここでは、探索領域決定部３１及びＴＢＤ処理部３２の処理内容だけを説明する。
図１１は探索領域決定部３１による探索領域の決定処理を示す説明図である。
Next, the operation will be described.
However, except for the search
FIG. 11 is an explanatory diagram showing search area determination processing by the search
探索領域決定部３１は、相互相関処理部２１がレンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）を算出すると、ｉ番目のレンジビンにおける注目セル（ｉ，ｊ）に対する探索領域を決定する際、その相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）の相関値幅（最大値ＣＯＲｍａｘと最小値ＣＯＲｍｉｎの差分）を算出し、予め設定された係数ｒを当該相関値幅に乗算する。
図１１では、この乗算結果をｒ（ＣＯＲｍａｘ−ＣＯＲｍｉｎ）で表記している。
When the
In FIG. 11, the multiplication result is expressed as r (COR max −COR min ).
そして、探索領域決定部３１は、相関ピークを中心にして、相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）が乗算結果ｒ（ＣＯＲｍａｘ−ＣＯＲｍｉｎ）より大きくなる周波数ビンの範囲を特定し、その周波数ビンの範囲を探索領域に決定する。
具体的には、相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）が下記の式（７）を満足する周波数ビンの範囲を探索領域に決定する。
Specifically, a frequency bin range in which the cross-correlation value COR j (i) satisfies the following equation (7) is determined as a search region.
ＴＢＤ処理部３２は、探索領域決定部３１が探索領域を決定すると、注目セル（ｉ，ｊ）のレンジビンより１レンジビン前のドップラースペクトルの中に、その探索領域を設定する。
ＴＢＤ処理部３２は、レンジビン（ｉ−１）のドップラースペクトルの中に探索領域を設定すると、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、その探索領域内の複数の周波数ビンの中から、加算対象の周波数ビンを選択する。例えば、振幅値が最大の周波数ビンを選択する。
ＴＢＤ処理部３２は、加算対象の周波数ビンを選択すると、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、上記の式（３）を用いて、加算対象の周波数ビンのスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）に加算することで、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）を算出する。
ＴＢＤ処理部３２は、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）を算出すると、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）をＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存するとともに、ＴＢＤ履歴結果として、注目セル（ｉ，ｊ）に対する加算対象の周波数ビンを示す周波数ビン番号ＳＰｊ（ｉ）をＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存する。
バックトラック処理部１３及び平滑処理部１４の処理内容は、上記実施の形態１と同様である。
When the search
When the
When the
The processing contents of the
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、探索領域決定部３１が、相互相関処理部２１により算出されたレンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）から、その相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）の相関値幅（最大値ＣＯＲｍａｘと最小値ＣＯＲｍｉｎの差分）を算出して、予め設定された係数ｒを当該相関値幅に乗算し、相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）が当該乗算結果ｒ（ＣＯＲｍａｘ−ＣＯＲｍｉｎ）より大きくなる周波数ビンの範囲を特定し、その周波数ビンの範囲を探索領域に決定するように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する他に、事前に探索領域を設定することなく、適正な探索領域を自動的に設定することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the third embodiment, the search
実施の形態４．
上記実施の形態３では、探索領域決定部３１を実装している２次元ピーク検出処理部３を示したが、２次元ピーク検出処理部３がオフセット量算出部２２及び探索領域決定部３１を実装しているものであってもよい。
図１２はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置の２次元ピーク検出処理部３を示す構成図であり、図１２において、図７及び図１０と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ＴＢＤ処理部３３は探索領域決定部３１により決定された探索領域（図１１に示す探索領域）をオフセット量算出部２２から出力されたオフセット量だけずらすことで、探索領域に対応する周波数ビンの範囲を決定する処理を実施する。
また、ＴＢＤ処理部３３は信号処理部２により算出されたドップラースペクトルを構成する各周波数ビンを注目セル（ｉ，ｊ）として、オフセット量だけずらしている探索領域内の複数の周波数ビンの中から、加算対象の周波数ビン（例えば、振幅値が最大の周波数ビン）を選択して、加算対象の周波数ビンのスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値に加算し、その加算結果を注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）とする処理を実施する。なお、相互相関処理部２１、オフセット量算出部２２、探索領域決定部３１及びＴＢＤ処理部３３からスペクトル値加算手段が構成されている。
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, the two-dimensional peak
FIG. 12 is a block diagram showing the two-dimensional peak
The
Further, the
この実施の形態４では、探索領域決定部３１を実装しているので、上記実施の形態３と同様に、事前に探索領域を設定することなく、適正な探索領域を自動的に設定することができる。
また、この実施の形態４では、図１０の２次元ピーク検出処理部３に対して、オフセット量算出部２２を付加しているので、上記実施の形態２と同様に、探索領域を広げることなく、津波のような大きな流速変化に追従することができる。
In the fourth embodiment, since the search
Further, in the fourth embodiment, since the offset
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５によるレーダ装置の２次元ピーク検出処理部３を示す構成図であり、図１３において、図１２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
異常時処理部４１は相互相関処理部２１により算出されたレンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）における相関ボトム（最小値ＣＯＲｍｉｎ）に対する相関ピーク（最大値ＣＯＲｍａｘ）の比（相関ピーク（最大値ＣＯＲｍａｘ）と相関ボトム（最小値ＣＯＲｍｉｎ）の比）を算出し、その比が予め設定された閾値ＣＯＲｔｈ（第１の閾値）より小さい場合、異常時の処理として、オフセット量算出部２２により算出されたオフセット量を補正する処理を実施する。
また、異常時処理部４１は相関対象である（ｉ＋１）番目のレンジビンのドップラースペクトルをオフセット量算出部２２により算出されたオフセット量だけずらし、そのオフセット量だけずらした（ｉ＋１）番目のレンジビンのドップラースペクトルと、相関元であるｉ番目のレンジビンのドップラースペクトルとの相関係数ＣＣ（ｉ）を算出し、その相関係数ＣＣ（ｉ）が予め設定された閾値ＣＣｔｈ（第２の閾値）より小さい場合、異常時の処理として、オフセット量算出部２２により算出されたオフセット量を補正する処理を実施する。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 13 is a block diagram showing a two-dimensional peak
The abnormal-
Further, the abnormal
さらに、異常時処理部４１は相関ピーク（最大値ＣＯＲｍａｘ）と相関ボトム（最小値ＣＯＲｍｉｎ）が閾値ＣＯＲｔｈより大きく、かつ、相関係数ＣＣ（ｉ）が閾値ＣＣｔｈより大きい場合、各レンジビンのオフセット量の絶対値と予め設定された閾値ＯＳｔｈ１（第３の閾値）を比較し、当該レンジビンのオフセット量の絶対値が閾値ＯＳｔｈ１より大きく、かつ、当該レンジビンと隣接しているレンジビンのオフセット量の絶対値が予め設定された閾値ＯＳｔｈ２（第４の閾値）より小さい場合、当該レンジビンのオフセット量を隣接しているレンジビンのオフセット量を用いて補正する処理を実施する。 Further, when the correlation peak (maximum value COR max ) and the correlation bottom (minimum value COR min ) are larger than the threshold value COR th and the correlation coefficient CC (i) is larger than the threshold value CC th , The absolute value of the offset amount of the range bin is compared with a preset threshold value OS th1 (third threshold value), and the absolute value of the offset amount of the range bin is larger than the threshold value OS th1 and is adjacent to the range bin. When the absolute value of the offset amount is smaller than a preset threshold value OS th2 (fourth threshold value), a process of correcting the offset amount of the range bin using the offset amount of the adjacent range bin is performed.
ＴＢＤ処理部４２は探索領域決定部３１により決定された探索領域（図１１に示す探索領域）をオフセット量算出部２２から出力されたオフセット量だけずらすことで、探索領域に対応する周波数ビンの範囲を決定する処理を実施する。ただし、異常時処理部４１によりオフセット量が補正された場合、補正後のオフセット量だけずらすようにする。
また、ＴＢＤ処理部４２は信号処理部２により算出されたドップラースペクトルを構成する各周波数ビンを注目セル（ｉ，ｊ）として、オフセット量だけずらしている探索領域内の複数の周波数ビンの中から、加算対象の周波数ビン（例えば、振幅値が最大の周波数ビン）を選択して、加算対象の周波数ビンのスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値に加算し、その加算結果を注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）とする処理を実施する。なお、相互相関処理部２１、オフセット量算出部２２、探索領域決定部３１、異常時処理部４１及びＴＢＤ処理部４２からスペクトル値加算手段が構成されている。
The
Further, the
次に動作について説明する。
ただし、異常時処理部４１及びＴＢＤ処理部４２以外は、上記実施の形態４と同様であるため、ここでは、異常時処理部４１及びＴＢＤ処理部４２の処理内容だけを説明する。
レンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）における相関ピーク（最大値ＣＯＲｍａｘ）から、１次散乱のピークのオフセット量を算出することができるが、ドップラースペクトルが多峰性となる場合や、１次散乱が他の散乱よりも弱くなる場合には、相関ピークが不正常になって、オフセット量が異常値になることがある。
そのため、上記実施の形態２，４では、オフセット量が異常値になることがあり、その結果として、流速の推定結果に誤差が含まれることがある。
この実施の形態５では、オフセット量が異常値となる場合には、そのオフセット量を補正して、正しい流速の推定結果を得ることができるようにしている。
具体的には、以下の通りである。
Next, the operation will be described.
However, since the components other than the abnormal
The offset amount of the primary scattering peak can be calculated from the correlation peak (maximum value COR max ) in the cross-correlation value COR j (i) between the range bins, but when the Doppler spectrum is multimodal, When the next scattering becomes weaker than the other scattering, the correlation peak is always incorrect, and the offset amount may become an abnormal value.
Therefore, in the second and fourth embodiments, the offset amount may become an abnormal value, and as a result, the estimation result of the flow velocity may include an error.
In the fifth embodiment, when the offset amount becomes an abnormal value, the offset amount is corrected so that a correct flow velocity estimation result can be obtained.
Specifically, it is as follows.
異常時処理部４１は、相互相関処理部２１がレンジビン間の相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）を算出すると、その相互相関値ＣＯＲｊ（ｉ）における相関ボトム（最小値ＣＯＲｍｉｎ）に対する相関ピーク（最大値ＣＯＲｍａｘ）の比（ＣＯＲｍａｘ／ＣＯＲｍｉｎ）を算出する。
異常時処理部４１は、相関ボトムに対する相関ピークの比（ＣＯＲｍａｘ／ＣＯＲｍｉｎ）を算出すると、下記の式（８）に示すように、相関ボトムに対する相関ピークの比（ＣＯＲｍａｘ／ＣＯＲｍｉｎ）と予め設定された閾値ＣＯＲｔｈを比較し、相関ボトムに対する相関ピークの比（ＣＯＲｍａｘ／ＣＯＲｍｉｎ）が閾値ＣＯＲｔｈより小さい場合、オフセット量算出部２２により算出されたオフセット量は異常値であると判定する。
また、異常時処理部４１は、相関ボトムに対する相関ピークの比（ＣＯＲｍａｘ／ＣＯＲｍｉｎ）が閾値ＣＯＲｔｈより大きい場合、相関対象である（ｉ＋１）番目のレンジビンのドップラースペクトルをオフセット量算出部２２から出力されたオフセット量だけずらし、下記の式（９）に示すように、そのオフセット量だけずらした（ｉ＋１）番目のレンジビンのドップラースペクトルと、相関元であるｉ番目のレンジビンのドップラースペクトルとの相関係数ＣＣ（ｉ）を算出する。
また、ｘ（ｉ）バー（明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字の上に“−”の記号を付することができないので、ｘ（ｉ）バーのように表記している）はｉ番目のレンジビンにおけるドップラースペクトルの振幅平均値、ｘ（ｉ＋１）バーは（ｉ＋１）番目のレンジビンにおけるドップラースペクトルの振幅平均値である。
Further, when the ratio of the correlation peak to the correlation bottom (COR max / COR min ) is larger than the threshold value COR th , the abnormality
In addition, x (i) bar (in the text of the description, the symbol “-” cannot be added on the letter because of the electronic application, so it is represented as x (i) bar. ) Is the amplitude average value of the Doppler spectrum in the i-th range bin, and x (i + 1) bar is the amplitude average value of the Doppler spectrum in the (i + 1) -th range bin.
異常時処理部４１は、相関係数ＣＣ（ｉ）を算出すると、下記の式（１０）に示すように、その相関係数ＣＣ（ｉ）と予め設定された閾値ＣＣｔｈを比較し、その相関係数ＣＣ（ｉ）が閾値ＣＣｔｈより小さい場合、オフセット量算出部２２により算出されたオフセット量は異常値であると判定する。
異常時処理部４１は、相関ボトムに対する相関ピークの比（ＣＯＲｍａｘ／ＣＯＲｍｉｎ）が閾値ＣＯＲｔｈより小さいために、オフセット量算出部２２により算出されたオフセット量が異常値であると判定した場合、あるいは、相関係数ＣＣ（ｉ）が閾値ＣＣｔｈより小さいために、オフセット量算出部２２により算出されたオフセット量が異常値であると判定した場合、そのオフセット量を零に補正（あるいは、事前に設定された値に補正）し、補正後のオフセット量をＴＢＤ処理部４２に出力する。
When the abnormality
異常時処理部４１は、レンジビン毎に、上記の異常判定を行っても、オフセット量算出部２２により算出されたオフセット量が異常値であることが認められない場合（相関ボトムに対する相関ピークの比（ＣＯＲｍａｘ／ＣＯＲｍｉｎ）が閾値ＣＯＲｔｈ大きく、かつ、相関係数ＣＣ（ｉ）が閾値ＣＣｔｈより大きい場合）、全相関レンジビン処理後のオフセット量から異常値の判定を行う。
即ち、異常時処理部４１は、下記の式（１１）が成立するか否かを判定し、式（１１）が成立する場合、ｉ番目のオフセット量ＯＳ（ｉ）を異常値候補として検出する。
That is, the abnormal
異常時処理部４１は、異常値候補を検出すると、その異常値候補のレンジビンと隣接しているレンジビンのオフセット量が正常値であるか否かを判定し、隣接しているレンジビンのオフセット量が正常値であれば、その異常値候補は異常値であると判定する。
隣接しているレンジビンのオフセット量は、下記の式（１２）が成立すれば、正常値であると判定する。
The offset amount of the adjacent range bin is determined to be a normal value if the following expression (12) is satisfied.
異常時処理部４１は、異常値候補が異常値であると判定すると、その異常値候補と隣接しているレンジビンのオフセット量を用いて補正する。
例えば、異常値候補のレンジビンと隣接しているレンジビンのオフセット量の平均値を算出し、その異常値候補のオフセット量を当該平均値に置き換える補正を行う。
なお、異常時処理部４１は、各レンジビンのオフセット量が正常値であれば、そのオフセット量をＴＢＤ処理部４２に出力し、各レンジビンのオフセット量が異常値であって、そのオフセット量を補正していれば、補正後のオフセット量をＴＢＤ処理部４２に出力する。
When the abnormal-
For example, the average value of the offset amount of the range bin adjacent to the abnormal value candidate range bin is calculated, and the offset value of the abnormal value candidate is replaced with the average value.
If the offset amount of each range bin is a normal value, the abnormal
ここで、図１４は異常値の検出処理を示す説明図であり、図１５は補正後のオフセット量を示す説明図である。
異常値の検出は、図１４に示すように、異常値候補検出用の閾値ＯＳｔｈ１を超えるオフセット量を異常値候補として検出し、隣接している複数個のレンジビンのオフセット量が正常値であれば、異常値候補を異常値と判定している。
異常値であるオフセット量の補正は、図１５に示すように、異常値と判定されたオフセット量と隣接している複数個のレンジビンのオフセット量が正常値であれば、隣接しているレンジビンの複数個のオフセット量を用いて行う。
図１５の例では、異常値の前後２個のオフセット量の平均値を異常値のオフセット量に置き換える補正を行っている。
ここでは、異常値の前後２個のオフセット量を用いているが、これは一例に過ぎず、例えば、異常値の前後１個のオフセット量を用いてもよい。また、異常値の前後２個のオフセット量の平均値ではなく、前後の正常値に置き換える補正を行ってもよい。
Here, FIG. 14 is an explanatory diagram showing an abnormal value detection process, and FIG. 15 is an explanatory diagram showing an offset amount after correction.
As shown in FIG. 14, the abnormal value is detected by detecting an offset amount exceeding the threshold value OS th1 for detecting an abnormal value candidate as an abnormal value candidate, and if the offset amounts of a plurality of adjacent range bins are normal values. In this case, the abnormal value candidate is determined as an abnormal value.
As shown in FIG. 15, the offset amount that is an abnormal value is corrected if the offset amounts of a plurality of adjacent range bins that are determined to be abnormal values are normal values. This is performed using a plurality of offset amounts.
In the example of FIG. 15, correction is performed by replacing the average value of the two offset amounts before and after the abnormal value with the offset amount of the abnormal value.
Here, two offset amounts before and after the abnormal value are used, but this is only an example, and for example, one offset amount before and after the abnormal value may be used. Moreover, you may perform the correction which replaces with the normal value before and behind instead of the average value of two offset amount before and behind an abnormal value.
ＴＢＤ処理部４２は、異常時処理部４１から各レンジビンのオフセット量を受けると、探索領域決定部３１により決定された探索領域（図１１に示す探索領域）を、そのオフセット量だけずらすことで、探索領域に対応する周波数ビンの範囲を決定する。ただし、例えば、そのオフセット量が零に補正されていれば、探索領域はずらさない。
ＴＢＤ処理部４２は、レンジビン（ｉ−１）のドップラースペクトルの中に探索領域を設定すると、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、その探索領域内の複数の周波数ビンの中から、加算対象の周波数ビンを選択する。例えば、振幅値が最大の周波数ビンを選択する。
ＴＢＤ処理部４２は、加算対象の周波数ビンを選択すると、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、上記の式（３）を用いて、加算対象の周波数ビンのスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）に加算することで、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）を算出する。
ＴＢＤ処理部４２は、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）を算出すると、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）をＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存するとともに、ＴＢＤ履歴結果として、注目セル（ｉ，ｊ）に対する加算対象の周波数ビンを示す周波数ビン番号ＳＰｊ（ｉ）をＴＢＤ履歴結果保存部１２に保存する。
バックトラック処理部１３及び平滑処理部１４の処理内容は、上記実施の形態１と同様である。
When the
When the
When the
The processing contents of the
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、オフセット量算出部２２により算出されたオフセット量が異常値であると判定すれば、そのオフセット量を補正するように構成したので、ドップラースペクトルが多峰性となる場合や、１次散乱が他の散乱よりも弱くなる場合でも、正しい流速の推定結果を得ることができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the fifth embodiment, since the offset amount calculated by the offset
実施の形態６．
図１６はこの発明の実施の形態６によるレーダ装置を示す構成図であり、図１６において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
波形推定処理部５１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、２次元ピーク検出処理部３により推定された流速である観測値から、その流速のトレンドを把握することで、その流速の予測値を算出する処理を実施する。
流速偏差抽出部５２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、２次元ピーク検出処理部３により推定された流速である観測値と波形推定処理部５１により算出された予測値との差分値を算出する処理を実施する。
なお、波形推定処理部５１及び流速偏差抽出部５２から速度偏差算出手段が構成されている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 16 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 16, the same reference numerals as those in FIG.
The waveform
The flow velocity
The waveform
異常ピーク判定部５３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、各レーダビームのレンジビン毎に、流速偏差抽出部５２により算出された差分値と予め設定された第５の閾値を比較して、その差分値が第５の閾値より大きいレンジビンを異常ピーク候補として検出し、その異常ピーク候補を有するレーダビームと隣接しているレーダビームが有する異常ピーク候補の数が予め設定された第６の閾値より少なければ、第５の閾値より大きい差分値の算出元の観測値は異常値であると判定する処理を実施する。なお、異常ピーク判定部５３は正否判定手段を構成している。
The abnormal
図１６の例では、レーダ装置の構成要素である信号処理部２、２次元ピーク検出処理部３、出力データ保存部４、波形推定処理部５１、流速偏差抽出部５２及び異常ピーク判定部５３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、信号処理部２、２次元ピーク検出処理部３、出力データ保存部４、波形推定処理部５１、流速偏差抽出部５２及び異常ピーク判定部５３がコンピュータで構成されていてもよい。
信号処理部２、２次元ピーク検出処理部３、出力データ保存部４、波形推定処理部５１、流速偏差抽出部５２及び異常ピーク判定部５３をコンピュータで構成する場合、出力データ保存部４をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、信号処理部２、２次元ピーク検出処理部３、波形推定処理部５１、流速偏差抽出部５２及び異常ピーク判定部５３の処理内容を記述しているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 16, the signal processing unit 2, the two-dimensional peak
When the signal processing unit 2, the two-dimensional peak
図１７はこの発明の実施の形態６によるレーダ装置の異常ピーク判定部５３を示す構成図である。
図１７において、異常ピーク候補検出部６１は各レーダビームのレンジビン毎に、流速偏差抽出部５２により算出された差分値と予め設定された第５の閾値を比較して、その差分値が第５の閾値より大きいレンジビンを異常ピーク候補として検出する処理を実施する。
異常ピーク判定処理部６２は異常ピーク候補検出部６１により検出された異常ピーク候補を有するレーダビームと隣接しているレーダビームが有する異常ピーク候補の数が予め設定された第６の閾値より少なければ、第５の閾値より大きい差分値の算出元の観測値は異常値であると判定し、その判定結果を出力データ保存部４に格納する処理を実施する。
FIG. 17 is a block diagram showing an abnormal
In FIG. 17, the abnormal peak
The abnormal peak
次に動作について説明する。
ただし、波形推定処理部５１、流速偏差抽出部５２及び異常ピーク判定部５３以外は、上記実施の形態１〜５と同様であるため、ここでは、波形推定処理部５１、流速偏差抽出部５２及び異常ピーク判定部５３の処理内容だけを説明する。
Next, the operation will be described.
However, since the waveform
ドップラースペクトルが多峰性となる場合や、１次散乱が他の散乱よりも弱くなる場合、特に２つ山のスペクトルがある距離の範囲で連続して存在する（以下、「異常ピーク」と称する）場合には、１次散乱ピークを精度良く抽出することができず、不正常な流速の推定となる。
このため、上記実施の形態２，４，５のように、津波のような大きな流速を検出することが可能なレーダ装置では、異常ピークによる流速と津波による流速を識別することができない。
即ち、上記実施の形態２，４，５では、同一ビームのドップラースペクトルから各レンジの流速を推定しているので、異常ピークによる流速であるのか、津波による流速であるのかを識別することができないが、この実施の形態６では、複数のビームのドップラースペクトルから異常ピークを判定することで、異常ピークによる流速であるのか、津波による流速であるのかを識別することができるようにしている。
When the Doppler spectrum is multimodal or when the first-order scattering is weaker than the other scattering, two peaks are present continuously in a certain distance range (hereinafter referred to as “abnormal peak”). ), The primary scattering peak cannot be extracted with high accuracy, and an abnormal flow velocity is estimated.
For this reason, as in the second, fourth, and fifth embodiments, a radar device that can detect a large flow velocity such as a tsunami cannot distinguish between a flow velocity caused by an abnormal peak and a flow velocity caused by a tsunami.
That is, in the second, fourth, and fifth embodiments, since the flow velocity in each range is estimated from the Doppler spectrum of the same beam, it cannot be identified whether the flow velocity is due to an abnormal peak or a tsunami. However, in the sixth embodiment, by determining an abnormal peak from the Doppler spectra of a plurality of beams, it is possible to identify whether it is a flow velocity due to an abnormal peak or a flow velocity due to a tsunami.
波形推定処理部５１は、２次元ピーク検出処理部３により推定された流速である観測値
から、その流速のトレンドを把握することで、その流速の予測値を算出する。
例えば、ローパスフィルタやカルマンフィルタ等を用いて、流速の観測値をフィルタリングすることで、その流速の予測値を算出する。
ローパスフィルタを用いる場合には、ローパスフィルタの通過帯域を設定する必要がある。カルマンフィルタを用いる場合、観測値から流速と流速変化率を推定することができるため、次時刻の流速の予測値の算出が可能になる。
図１８は波形推定処理部５１による流速の予測値を示す説明図である。
図１８において、ビームとレンジ毎に区切られているセルはレンジセルと呼ばれ、レンジセル毎に予測値が算出される。
The waveform
For example, the predicted value of the flow velocity is calculated by filtering the observed value of the flow velocity using a low-pass filter, a Kalman filter, or the like.
When using a low pass filter, it is necessary to set the pass band of the low pass filter. When the Kalman filter is used, the flow velocity and the flow velocity change rate can be estimated from the observed values, so that the predicted value of the flow velocity at the next time can be calculated.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the predicted value of the flow velocity by the waveform
In FIG. 18, a cell divided for each beam and range is called a range cell, and a predicted value is calculated for each range cell.
流速偏差抽出部５２は、波形推定処理部５１が流速の予測値を算出すると、レンジセル毎に、その予測値と２次元ピーク検出処理部３から出力された流速の観測値との差分値を算出し、その差分値である流速偏差を異常ピーク判定部５３に出力する。
ここで、図１９は流速偏差抽出部５２により算出される流速偏差（観測値と予測値の差分値）を示す説明図である。
異常ピークによる流速と津波による流速は、平時（通常時）の流速よりも大きな流速となる。
図２０は異常ピークによる流速と津波による流速が混在している場合の推定波形を示す説明図である。
また、図２１は異常ピークによる流速と津波による流速が混在している場合の流速偏差を示す説明図である。
異常ピークによる流速と津波による流速が混在している観測値から予測値が算出され、その予測値と観測値から算出された図２１に示すような流速偏差だけでは、異常ピークによる成分であるのか、津波による成分であるのかは不明である。
When the waveform
Here, FIG. 19 is an explanatory diagram showing the flow velocity deviation (difference value between the observed value and the predicted value) calculated by the flow velocity
The flow rate due to the abnormal peak and the flow rate due to the tsunami are larger than the normal flow rate.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing an estimated waveform in the case where the flow velocity due to the abnormal peak and the flow velocity due to the tsunami are mixed.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing the flow velocity deviation when the flow velocity due to the abnormal peak and the flow velocity due to the tsunami are mixed.
The predicted value is calculated from the observed value in which the flow velocity due to the abnormal peak and the flow velocity due to the tsunami are mixed, and whether the flow velocity deviation as shown in FIG. 21 calculated from the predicted value and the observed value alone is a component due to the abnormal peak. It is unclear whether it is a component caused by a tsunami.
異常ピーク判定部５３の異常ピーク候補検出部６１は、流速偏差抽出部５２がレンジセル毎に流速偏差を算出すると、レンジセル毎に、当該レンジセルの流速偏差と予め設定された第５の閾値を比較し、その流速偏差が第５の閾値より大きければ、当該レンジセルを異常ピーク候補として検出する。
ここで、図２２は異常ピークによる流速が観測値に含まれている場合の異常ピーク候補の検出例を示す説明図であり、図２３は津波による流速が観測値に含まれている場合の異常ピーク候補の検出例を示す説明図である。
図２２及び図２３において、レンジ方向とビーム方向で区切られているセルがレンジセルであり、黒色のセルは異常ピーク候補が検出されたセルであることを示している。
The abnormal peak
Here, FIG. 22 is an explanatory diagram showing an example of detecting an abnormal peak candidate when the observed flow rate includes an abnormal peak, and FIG. 23 illustrates an abnormal case when the observed flow rate includes a tsunami. It is explanatory drawing which shows the example of detection of a peak candidate.
22 and 23, the cells divided by the range direction and the beam direction are range cells, and the black cells indicate cells in which abnormal peak candidates are detected.
異常ピークが発生している状況下では、図２２に示すように、注目ビームに隣接しているビームには、異常ピーク候補の数が少ない。
一方、津波が発生している状況下では、図２３に示すように、流速偏差が閾値を超えるレンジセルが空間的に広がるため、注目ビームに隣接しているビームには、多くの数の異常ピーク候補が検出される。
したがって、津波が発生している状況下では、ビーム方向の相関が大きく、異常ピークが発生している状況下では、ビーム方向の相関が小さくなる。
In a situation where an abnormal peak has occurred, as shown in FIG. 22, the number of abnormal peak candidates is small in the beam adjacent to the beam of interest.
On the other hand, in the situation where a tsunami has occurred, as shown in FIG. 23, since the range cell whose flow velocity deviation exceeds the threshold is spatially spread, a large number of abnormal peaks are present in the beam adjacent to the beam of interest. Candidates are detected.
Therefore, the correlation in the beam direction is large under the situation where the tsunami is generated, and the correlation in the beam direction is small under the situation where the abnormal peak is generated.
異常ピーク判定部５３の異常ピーク判定処理部６２は、異常ピーク候補検出部６１が異常ピーク候補を検出すると、異常ピーク候補を有する注目のレーダビームと隣接しているレーダビームが有する異常ピーク候補の数を計数し、隣接しているレーダビームが有する異常ピーク候補の数が予め設定された第６の閾値より少なければ、注目のレーダビームが有する異常ピーク候補に係る流速偏差の算出元の観測値は異常値であると判定する。
例えば、異常ピークによる流速が観測値に含まれているため、図２２のように異常ピーク候補が検出されている場合、仮に、ｋ番目のレーダビームを注目ビームとすると、注目ビームｋは、３個の異常ピーク候補を有している。
しかし、注目ビームｋの隣接ビームｋ−１，ｋ＋１では、注目ビームｋが有する３個の異常ピーク候補と同一のレンジビンにおいて、異常ピーク候補が１個も検出されていない。
したがって、隣接ビームｋ−１，ｋ＋１が有している異常ピーク候補の数は０個であり、例えば、第６の閾値が“１”であるとすれば、注目ビームｋが有する異常ピーク候補に係る流速偏差の算出元の観測値は異常値であると判定される。
When the abnormal peak
For example, since the flow rate due to the abnormal peak is included in the observed value, and the abnormal peak candidate is detected as shown in FIG. 22, if the k-th radar beam is the target beam, the target beam k is 3 There are abnormal peak candidates.
However, in the adjacent beams k−1 and k + 1 of the target beam k, no abnormal peak candidate is detected in the same range bin as the three abnormal peak candidates of the target beam k.
Accordingly, the number of abnormal peak candidates that the adjacent beams k−1 and k + 1 have is zero. For example, if the sixth threshold is “1”, the abnormal peak candidate that the beam of interest k has is The observed value from which the flow velocity deviation is calculated is determined to be an abnormal value.
また、津波による流速が観測値に含まれているため、図２３のように異常ピーク候補が検出されている場合、仮に、ｋ番目のレーダビームを注目ビームとすると、注目ビームｋは、３個の異常ピーク候補を有している。
このとき、注目ビームｋの隣接ビームｋ−１，ｋ＋１は、注目ビームｋが有する３個の異常ピーク候補と同一のレンジビンにおいて、６個の異常ピーク候補が検出されている。
したがって、隣接ビームｋ−１，ｋ＋１が有している異常ピーク候補の数は６個であり、例えば、第６の閾値が“１”であるとすれば、注目ビームｋが有する異常ピーク候補に係る流速偏差の算出元の観測値は異常値でないと判定される。
Further, since the observed velocity includes the flow velocity due to the tsunami, if an abnormal peak candidate is detected as shown in FIG. 23, assuming that the kth radar beam is an attention beam, there are three attention beams k. Have abnormal peak candidates.
At this time, for the adjacent beams k−1 and k + 1 of the beam of interest k, 6 abnormal peak candidates are detected in the same range bin as the 3 abnormal peak candidates of the beam of interest k.
Accordingly, the number of abnormal peak candidates that the adjacent beams k−1 and k + 1 have is six. For example, if the sixth threshold is “1”, the abnormal peak candidate that the beam of interest k has is It is determined that the observed value from which the flow velocity deviation is calculated is not an abnormal value.
この実施の形態６では、隣接ビームｋ−１，ｋ＋１が有している異常ピーク候補の数を第６の閾値と比較している例を示しているが、隣接ビームの対象を増やし、例えば、隣接ビームｋ−２，ｋ−１，ｋ＋１，ｋ＋２が有している異常ピーク候補の数を第６の閾値と比較するようにしてもよい。
また、隣接ビームｋ−１，ｋ＋１を除外し、例えば、隣接ビームｋ−２，ｋ＋２が有している異常ピーク候補の数を第６の閾値と比較するようにしてもよい。
In this Embodiment 6, although the example which compares the number of abnormal peak candidates which adjacent beam k-1 and k + 1 have with the 6th threshold is shown, the object of an adjacent beam is increased, for example, The number of abnormal peak candidates that the adjacent beams k-2, k-1, k + 1, and k + 2 have may be compared with a sixth threshold value.
Further, the adjacent beams k−1 and k + 1 may be excluded, and for example, the number of abnormal peak candidates that the adjacent beams k−2 and k + 2 have may be compared with a sixth threshold value.
以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、異常ピーク判定部５３が、流速偏差抽出部５２により算出されたレンジセル毎の流速偏差と第５の閾値を比較して、その流速偏差が第５の閾値より大きいレンジセルを異常ピーク候補として検出し、その異常ピーク候補を有するレーダビームと隣接しているレーダビームが有する異常ピーク候補の数が第６の閾値より少なければ、第５の閾値より大きい流速偏差の算出元の観測値は異常値であると判定するように構成したので、異常ピークによる流速であるのか、津波による流速であるのかを識別することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the sixth embodiment, the abnormal
実施の形態７．
海域によっては、船等による不要波の振幅値が１次散乱の振幅値よりも非常に大きくなることがある。このような場合、上記実施の形態１のように、振幅値が最大の周波数ビンを加算対象の周波数ビンとして、注目セルのスペクトル値に加算するようにすると、不要波の周波数ビンを誤って抽出してしまって、海面の波の流速推定に誤差が生じることがある。
Embodiment 7 FIG.
Depending on the sea area, the amplitude value of the unwanted wave by a ship or the like may be much larger than the amplitude value of the primary scattering. In such a case, if the frequency bin with the maximum amplitude value is added to the spectrum value of the cell of interest as in the first embodiment, the frequency bin of the unnecessary wave is erroneously extracted. As a result, an error may occur in the estimation of the sea surface wave velocity.
図２４は不要波の振幅値が１次散乱の加算値よりも大きいことによる不要波の検出例を示す説明図である。
図２４に示すように、不要波の周波数ビンが２レンジビンに連続して存在する場合、１次散乱を加算した最終レンジビンのセルのスコアよりも、不要波の周波数ビンを加算した最終レンジビンのセルのスコアの方が大きいと、バックトラックで抽出される周波数ビンとして、不要波のセルを加算した経路を抽出することになる。
バックトラックで抽出される周波数ビンとして、不要波のセルを加算した経路を抽出する状況は、特に１次散乱を複数回加算したスコアよりも不要波のセルの振幅値の方が大きい場合に生じる。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing an example of detecting an unnecessary wave due to the amplitude value of the unnecessary wave being larger than the added value of the primary scattering.
As shown in FIG. 24, when the frequency bins of unnecessary waves are continuously present in two range bins, the cells of the final range bins added with the frequency bins of unnecessary waves are added to the scores of the cells of the final range bins added with the primary scattering. If the score of is larger, a path obtained by adding unnecessary wave cells is extracted as a frequency bin extracted by backtracking.
The situation where a path obtained by adding unnecessary wave cells is extracted as a frequency bin extracted by backtracking occurs particularly when the amplitude value of the unnecessary wave cell is larger than the score obtained by adding the primary scattering multiple times. .
上記のような状況を回避するには、注目セルの振幅値が不要波である否かを判定する必要がある。
図２５は１次散乱と不要波の振幅の確率密度分布を示す説明図であるが、上記のような状況を回避する方法として、図２５に示すような確率密度分布において、例えば、分布の９９．７％となる値を閾値に設定し、その閾値を超える振幅値を有する信号を不要波として判定する方法が考えられる。
ただし、この方法を用いる場合、海域によって１次散乱の振幅が変わるため、海域毎に１次散乱の振幅の確率密度分布を抽出する必要がある。
In order to avoid the above situation, it is necessary to determine whether or not the amplitude value of the cell of interest is an unnecessary wave.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing the probability density distribution of the first-order scattering and the unnecessary wave amplitude. As a method for avoiding the above situation, in the probability density distribution as shown in FIG. A method is conceivable in which a value that is 0.7% is set as a threshold and a signal having an amplitude value exceeding the threshold is determined as an unnecessary wave.
However, when this method is used, since the amplitude of the primary scattering varies depending on the sea area, it is necessary to extract a probability density distribution of the primary scattering amplitude for each sea area.
上記実施の形態１〜６のレーダ装置では、注目セルの振幅値が不要波であるか否かを判定する処理を実施しないため、非常に大きな振幅を有する不要波を加算することがあり、その結果、バックトラックで不要波のセルを加算した経路を誤って抽出してしまって、不正常な流速推定となることがある。
そこで、この実施の形態７では、１レンジビン前の探索範囲内で最大のスコアとなるセルの振幅値に対する注目セルの振幅値の比を算出し、その比が予め設定された不要波判定用の閾値より大きければ、注目セルの振幅値が不要波であると判定するようにする。また、注目セルの振幅値が不要波であると判定すると、１レンジビン前の探索範囲内で最大のスコアを注目セルの振幅値に加算せずに、注目セルの加算処理後のスコアとして、注目セルの１レンジビン前のスコアを用いるようにすることで、正常な流速推定を行えるようにする。
In the radar devices of the first to sixth embodiments, since the process of determining whether the amplitude value of the target cell is an unnecessary wave is not performed, an unnecessary wave having a very large amplitude may be added. As a result, a path obtained by adding unnecessary wave cells in the backtrack may be erroneously extracted, resulting in an abnormal flow velocity estimation.
Therefore, in the seventh embodiment, the ratio of the amplitude value of the cell of interest to the amplitude value of the cell having the maximum score within the search range one range bin before is calculated, and the ratio is used for unnecessary wave determination for which the ratio is set in advance. If it is larger than the threshold value, it is determined that the amplitude value of the target cell is an unnecessary wave. If it is determined that the amplitude value of the cell of interest is an unnecessary wave, the maximum score within the search range before one range bin is not added to the amplitude value of the cell of interest, but as the score after the addition processing of the cell of interest By using the score one cell before the range bin, normal flow velocity estimation can be performed.
図２６はこの発明の実施の形態７によるレーダ装置の２次元ピーク検出処理部３を示す構成図であり、図２６において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
不要波判定用閾値設定部７１は隣接レンジビンの１次散乱の振幅値の比の確率密度分布から、不要波判定用の閾値（第７の閾値）を設定する処理を実施する。不要波判定用閾値設定部７１は閾値設定手段を構成している。
なお、１次散乱はレンジ方向に連続的に変化しており、ある海域の１次散乱の振幅値の比の確率密度分布は他の海域でも同等であるため、海域毎に確率密度分布を抽出する必要がない。
FIG. 26 is a block diagram showing the two-dimensional peak
The unnecessary wave determination
In addition, the primary scattering is continuously changing in the range direction, and the probability density distribution of the ratio of the amplitude of primary scattering in a certain sea area is the same in other sea areas, so a probability density distribution is extracted for each sea area. There is no need to do.
ＴＢＤ処理部７２は信号処理部２により算出されたドップラースペクトルを構成する各周波数ビンを注目セルとして、加算対象の周波数ビンのスペクトル値である振幅値（１レンジビン前の探索範囲内で最大のスコアとなるセルの振幅値）に対する当該注目セルの振幅値の比（注目セルの振幅値と加算対象の周波数ビンの振幅値との比）を算出し、その比が不要波判定用閾値設定部７１により設定された不要波判定用の閾値より大きければ、当該注目セルの振幅値が不要波であると判定する処理を実施する。
また、ＴＢＤ処理部７２は注目セルの振幅値が不要波でないと判定すれば、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、ドップラースペクトルのスペクトル値をレンジ方向に繰り返し加算し、加算後の最終処理レンジビンにおける最大のスコアとなる周波数ビン番号をバックトラック処理部１３へ出力し、また、１レンジビン前から選択した最大のスコアとなる周波数ビン番号をＴＢＤ履歴結果保存部１２へ出力する。
一方、注目セルの振幅値が不要波であると判定すれば、加算対象の周波数ビンの振幅値を当該注目セルの振幅値に加算せずに、注目セルの加算処理後のスコアとして、注目セルの１レンジビン前のスコアを用いるようにする。なお、ＴＢＤ処理部７２はスペクトル値加算手段を構成している。
The
If the
On the other hand, if it is determined that the amplitude value of the target cell is an unnecessary wave, the target cell is not added to the amplitude value of the target cell as the score after the addition process of the target cell. The score of 1 range bin before is used. The
次に動作について説明する。
ただし、不要波判定用閾値設定部７１及びＴＢＤ処理部７２以外は、上記実施の形態１〜６と同様であるため、ここでは、不要波判定用閾値設定部７１及びＴＢＤ処理部７２の処理内容だけを説明する。また、ＴＢＤ処理部７２がドップラースペクトルのスペクトル値をレンジ方向に繰り返し加算する処理については、図２のＴＢＤ処理部１１と同様であるため説明を省略する。
Next, the operation will be described.
However, except for the unnecessary wave determination threshold
不要波判定用閾値設定部７１は、隣接レンジビンの１次散乱の振幅値の比の確率密度分布から、不要波判定用の閾値ηｔｈを設定する。
即ち、不要波判定用閾値設定部７１は、事前に海域データのレンジビン毎のドップラースペクトルを取得し、レンジビン毎のドップラースペクトルから１次散乱の周波数ビンの振幅値を抽出する。
そして、不要波判定用閾値設定部７１は、（ｉ−1）番目のレンジビンの１次散乱の振幅値に対するｉ番目のレンジビンの１次散乱の振幅値の比を示す確率密度分布を求め、その確率密度分布において、例えば、分布の９９．７％となる値を不要波判定用の閾値ηｔｈに設定する。
The unnecessary wave determination threshold
That is, the unnecessary wave determination
Then, the unnecessary wave determination
ここで、図２７は１次散乱の振幅特性を示す説明図である。
１次散乱の振幅特性は、図２７に示すように、レンジ方向に連続的に変化しており、隣接レンジの信号は同等の振幅を有している。このため、振幅値の比の確率密度分布とすることで、ある海域の１次散乱の振幅比の分布は他の海域でも同等になり、海域毎に確率密度分布を抽出する必要がない。また、ここでは振幅比として説明したが、振幅差として計算するようにしてもよい。
Here, FIG. 27 is an explanatory view showing the amplitude characteristic of the primary scattering.
As shown in FIG. 27, the amplitude characteristic of the first-order scattering continuously changes in the range direction, and signals in adjacent ranges have the same amplitude. For this reason, by setting the probability density distribution of the ratio of amplitude values, the distribution of the primary scattering amplitude ratio in a certain sea area becomes the same in other sea areas, and it is not necessary to extract the probability density distribution for each sea area. Although the amplitude ratio has been described here, it may be calculated as an amplitude difference.
ＴＢＤ処理部７２は、１レンジビン前の探索範囲内で最大のスコアを注目セルの振幅値に加算する前に、その注目セルの振幅値が不要波であるか否かを判定し、その注目セルの振幅値が不要波であれば、加算処理を行わず、その注目セルの加算処理後のスコアとして、その注目セルの１レンジビン前のスコアを用いるようにする。
図２８はこの発明の実施の形態７のＴＢＤ処理部７２による不要波の判定処理を示す説明図である。
以下、ＴＢＤ処理部７２による不要波の判定処理を具体的に説明する。
The
FIG. 28 is an explanatory diagram showing unnecessary wave determination processing by the
The unnecessary wave determination process by the
ＴＢＤ処理部７２による不要波の判定処理では、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）の算出をする前に、下記の式（１３）に示すように、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前の最大のスコアとなるセルの振幅値ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−１）に対する注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）の比ηｊ（ｉ）を算出する。
ＴＢＤ処理部７２は、振幅値の比ηｊ（ｉ）を算出すると、その比ηｊ（ｉ）と不要波判定用閾値設定部７１により設定された不要波判定用の閾値ηｔｈを比較し、下記の式（１５）に示すように、その比ηｊ（ｉ）が不要波判定用の閾値ηｔｈより大きければ、注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値が不要波であると判定する。
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、ＴＢＤ処理部７２が、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前の最大のスコアとなるセルの振幅値ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−１）に対する注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）の比ηｊ（ｉ）を算出して、その比ηｊ（ｉ）が不要波判定用の閾値ηｔｈより大きければ、注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値が不要波であると判定し、注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値が不要波であると判定すれば、１レンジビン前の最大のスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）に加算せずに、注目セル（ｉ，ｊ）の加算処理後のスコアＳｊ（ｉ）として、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前のスコアＳｊ（ｉ−１）を用いるように構成したので、船等による不要波の振幅値が１次散乱の振幅値よりも非常に大きい場合でも、海面の波の流速を高精度に推定することができる効果を奏する。
また、１次散乱の振幅はレンジ方向に連続的に変化しているので、ある海域の１次散乱の振幅比の確率密度分布から不要波判定用の閾値ηｔｈを設定することで、他の海域でも、その閾値ηｔｈを用いることができる。
As is apparent from the above, according to the seventh embodiment, the
Further, since the amplitude of the primary scattering continuously changes in the range direction, by setting the threshold η th for unnecessary wave determination from the probability density distribution of the amplitude ratio of the primary scattering in a certain sea area, The threshold η th can also be used in the sea area.
実施の形態８．
上記実施の形態７では、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前の最大のスコアとなるセルの振幅値ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−１）に対する注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）の比ηｊ（ｉ）を算出して、その比ηｊ（ｉ）と不要波判定用の閾値ηｔｈを比較するものを示したが、注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）は遠距離であるほど、ランダム的なノイズによって揺らいでいるため、１次散乱の振幅比の確率密度分布が広くなる。このため、振幅値の小さな不要波を判定することができずに、その不要波の周波数ビンを誤って抽出してしまって、海面の波の流速推定に誤差が生じることがある。
Embodiment 8 FIG.
In the seventh embodiment, the amplitude value x j of the cell of interest (i, j) with respect to the amplitude value x j′max (i−1) of the cell that is the maximum score one range bin before the cell of interest (i, j). Although the ratio η j (i) of (i) is calculated and the ratio η j (i) is compared with the threshold η th for unnecessary wave determination, the amplitude value of the cell of interest (i, j) is shown. Since x j (i) is fluctuated by random noise as the distance is longer, the probability density distribution of the amplitude ratio of the first-order scattering becomes wider. For this reason, an unnecessary wave with a small amplitude value cannot be determined, and the frequency bin of the unnecessary wave is erroneously extracted, and an error may occur in the estimation of the wave velocity of the sea surface.
そこで、この実施の形態８では、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前から事前に設定されたＬレンジビン前までの最大のスコアとなるセルの振幅値ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−１）〜ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−Ｌ）の平均値を算出して、その平均値に対する注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）の比ηｊ（ｉ）を算出し、その比ηｊ（ｉ）が不要波判定用の閾値ηｔｈより大きければ、１レンジビン前の最大のスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）に加算せずに、注目セル（ｉ，ｊ）の加算処理後のスコアＳｊ（ｉ）として、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前のスコアＳｊ（ｉ−１）を用いるようにすることで、正常な流速推定を行えるようにする。 Thus, in the eighth embodiment, the cell amplitude value x j′max (i−1) to be the maximum score from the range bin before the target cell (i, j) to the range before the L range bin set in advance. An average value of x j′max (i−L) is calculated, and a ratio η j (i) of the amplitude value x j (i) of the cell of interest (i, j) with respect to the average value is calculated, and the ratio η If j (i) is larger than the unnecessary wave determination threshold η th , the maximum score one range bin before is not added to the amplitude value x j (i) of the target cell (i, j), and the target cell (i , J) is used as the score S j (i) after the addition processing, the normal flow velocity estimation can be performed by using the score S j (i−1) one range bin before the target cell (i, j). Like that.
図２９はこの発明の実施の形態８によるレーダ装置の２次元ピーク検出処理部３を示す構成図であり、図２９において、図２６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ＴＢＤ処理部８１は信号処理部２により算出されたドップラースペクトルを構成する各周波数ビンを注目セル（ｉ，ｊ）として、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前から事前に設定されたＬレンジビン前までの最大のスコアとなるセルの振幅値ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−１）〜ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−Ｌ）の平均値を算出して、その平均値に対する注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）の比ηｊ（ｉ）（注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）と当該平均値の比）を算出し、その比ηｊ（ｉ）が不要波判定用閾値設定部７１により設定された不要波判定用の閾値ηｔｈより大きければ、注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）が不要波であると判定する処理を実施する。
FIG. 29 is a block diagram showing the two-dimensional peak
The
また、ＴＢＤ処理部８１は注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）が不要波でないと判定すれば、図２のＴＢＤ処理部１１と同様に、ドップラースペクトルのスペクトル値をレンジ方向に繰り返し加算し、加算後の最終処理レンジビンにおける最大のスコアとなる周波数ビン番号をバックトラック処理部１３へ出力し、また、１レンジビン前から選択した最大のスコアとなる周波数ビン番号をＴＢＤ履歴結果保存部１２へ出力する。
一方、注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）が不要波であると判定すれば、１レンジビン前の最大のスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）に加算せずに、注目セル（ｉ，ｊ）の加算処理後のスコアＳｊ（ｉ）として、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前のスコアＳｊ（ｉ−１）を用いるようにする。なお、ＴＢＤ処理部８１はスペクトル値加算手段を構成している。
If the
On the other hand, if it is determined amplitude value x j of the target cell (i, j) (i) it is to be unnecessary wave, the amplitude value x j of 1 range bin before the maximum score cell of interest (i, j) (i) The score S j (i−1) before the one-range bin of the cell of interest (i, j) is used as the score S j (i) after the addition processing of the cell of interest (i, j). To do. The
次に動作について説明する。
ただし、ＴＢＤ処理部８１以外は、上記実施の形態７と同様であるため、ここでは、ＴＢＤ処理部８１の処理内容だけを説明する。また、ＴＢＤ処理部８１がドップラースペクトルのスペクトル値をレンジ方向に繰り返し加算する処理については、図２のＴＢＤ処理部１１と同様であるため説明を省略する。
Next, the operation will be described.
However, since the components other than the
図３０はこの発明の実施の形態８のＴＢＤ処理部８１による不要波の判定処理を示す説明図である。
ＴＢＤ処理部８１による不要波の判定処理では、注目セル（ｉ，ｊ）のスコアＳｊ（ｉ）の算出をする前に、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前から事前に設定されたＬレンジビン前までの最大のスコアとなるセルの振幅値ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−１）〜ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−Ｌ）の平均値ｘｊ’ａｖｅを算出して、その平均値ｘｊ’ａｖｅに対する注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）の比ηｊ（ｉ）を算出する。
In the unnecessary wave determination processing by the
ＴＢＤ処理部８１は、振幅値の比ηｊ（ｉ）を算出すると、図２６のＴＢＤ処理部７２と同様に、その比ηｊ（ｉ）と不要波判定用閾値設定部７１により設定された不要波判定用の閾値ηｔｈを比較し、その比ηｊ（ｉ）が不要波判定用の閾値ηｔｈより大きければ、注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値が不要波であると判定する。
ＴＢＤ処理部８１は、注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値が不要波であると判定すると、図２６のＴＢＤ処理部７２と同様に、１レンジビン前の最大のスコアを注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）に加算せず、注目セル（ｉ，ｊ）の加算処理後のスコアＳｊ（ｉ）として、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前のスコアＳｊ（ｉ−１）を用いるようにする。
After calculating the amplitude value ratio η j (i), the
If the
ここで、図３１は平均化による１次散乱の振幅比の確率密度分布を示す説明図である。
注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前からＬレンジビン前までの最大のスコアとなるセルの振幅値ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−１）〜ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−Ｌ）を平均化することで、１次散乱の確率密度分布と不要波の確率密度分布が分離することができるため、不要波の検出を減らすことができる。
１次散乱の確率密度分布を平均化していない場合、図３１（ａ）のように、１次散乱の確率密度分布と不要波の確率密度分布が一部重なっているため、両者を分離することができないが、１次散乱の確率密度分布を平均化している場合、図３１（ｂ）のように、１次散乱の確率密度分布と不要波の確率密度分布が重なっていないため、両者を分離することができる。
Here, FIG. 31 is an explanatory diagram showing the probability density distribution of the amplitude ratio of the primary scattering by averaging.
Averaging the cell amplitude values x j′max (i−1) to x j′max (i−L), which is the maximum score from one bin before the range bin of the target cell (i, j) Therefore, since the probability density distribution of primary scattering and the probability density distribution of unnecessary waves can be separated, detection of unnecessary waves can be reduced.
When the probability density distribution of primary scattering is not averaged, the probability density distribution of primary scattering and the probability density distribution of unnecessary waves partially overlap as shown in FIG. However, when the probability density distribution of primary scattering is averaged, the probability density distribution of primary scattering and the probability density distribution of unnecessary waves do not overlap as shown in FIG. can do.
以上で明らかなように、この実施の形態８によれば、ＴＢＤ処理部８１が、注目セル（ｉ，ｊ）の１レンジビン前から事前に設定されたＬレンジビン前までの最大のスコアとなるセルの振幅値ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−１）〜ｘｊ’ｍａｘ（ｉ−Ｌ）の平均値を算出して、その平均値に対する注目セル（ｉ，ｊ）の振幅値ｘｊ（ｉ）の比ηｊ（ｉ）を算出するように構成したので、振幅値の小さな不要波が含まれている場合でも、海面の波の流速を高精度に推定することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the eighth embodiment, the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
１ ビーム送受信系、２ 信号処理部（スペクトル算出手段）、３ ２次元ピーク検出処理部（速度推定手段）、４ 出力データ保存部、１１ ＴＢＤ処理部（スペクトル値加算手段）、１２ ＴＢＤ履歴結果保存部、１３ バックトラック処理部（速度算出手段）、１４ 平滑処理部（速度算出手段）、２１ 相互相関処理部（スペクトル値加算手段）、２２ オフセット量算出部（スペクトル値加算手段）、２３ ＴＢＤ処理部（スペクトル値加算手段）、３１ 探索領域決定部（スペクトル値加算手段）、３２，３３ ＴＢＤ処理部（スペクトル値加算手段）、４１ 異常時処理部（スペクトル値加算手段）、４２ ＴＢＤ処理部（スペクトル値加算手段）、５１ 波形推定処理部（速度偏差算出手段）、５２ 流速偏差抽出部（速度偏差算出手段）、５３ 異常ピーク判定部（正否判定手段）、６１ 異常ピーク候補検出部、６２ 異常ピーク判定処理部、７１ 不要波判定用閾値設定部（閾値設定手段）、７２ ＴＢＤ処理部（スペクトル値加算手段）、８１ ＴＢＤ処理部（スペクトル値加算手段）。 1 beam transmission / reception system, 2 signal processing unit (spectrum calculation unit), 3 two-dimensional peak detection processing unit (speed estimation unit), 4 output data storage unit, 11 TBD processing unit (spectral value addition unit), 12 TBD history result storage , 13 Backtrack processing unit (speed calculation means), 14 Smoothing processing part (speed calculation means), 21 Cross-correlation processing part (spectral value addition means), 22 Offset amount calculation part (spectral value addition means), 23 TBD processing Part (spectral value addition means), 31 search region determination part (spectral value addition means), 32, 33 TBD processing part (spectral value addition means), 41 abnormal time processing part (spectral value addition means), 42 TBD processing part ( Spectrum value adding means), 51 waveform estimation processing section (speed deviation calculating means), 52 flow velocity deviation extracting section (speed deviation calculating means) ), 53 abnormal peak determination unit (correction determination unit), 61 abnormal peak candidate detection unit, 62 abnormal peak determination processing unit, 71 unnecessary wave determination threshold setting unit (threshold setting unit), 72 TBD processing unit (spectral value addition unit) ), 81 TBD processing section (spectrum value adding means).
Claims (13)
前記スペクトル算出手段により算出されたドップラースペクトルのスペクトル値をレンジ方向に繰り返し加算し、加算処理後のドップラースペクトルのスペクトル値から前記観測対象の速度を推定する速度推定手段とを備えたレーダ装置において、
前記速度推定手段は、前記スペクトル算出手段により算出されたドップラースペクトルを構成する各々の周波数ビンを注目セルとして、当該注目セルのレンジビンより１レンジビン前のドップラースペクトルの中に、レンジ方向の１次散乱ピークのばらつき分に相当する幅を有する探索領域を設定し、前記探索領域内の複数の周波数ビンの中で、スペクトル値が最も大きい周波数ビンを、加算対象の周波数ビンとして選択して、前記加算対象の周波数ビンにおけるスペクトル値の累積加算値であるスコア値を、前記注目セルとしている周波数ビンのスペクトル値に加算し、その加算結果を前記注目セルとしている周波数ビンのスコア値とするスペクトル値加算手段を備えたことを特徴とするレーダ装置。 A spectrum calculation means for calculating a Doppler spectrum for each range bin by performing frequency analysis on the reflected wave of the beam reflected by the observation target;
In a radar apparatus comprising: a speed estimation unit that repeatedly adds the spectrum value of the Doppler spectrum calculated by the spectrum calculation unit in a range direction, and estimates the speed of the observation target from the spectrum value of the Doppler spectrum after the addition process;
The velocity estimation means uses each frequency bin constituting the Doppler spectrum calculated by the spectrum calculation means as a target cell, and includes primary scattering in the range direction in the Doppler spectrum one range bin before the range bin of the target cell. set the search area having a width corresponding to the variation amount of the peak, among the plurality of frequency bins of the search region, the highest frequency bin spectral values, is selected as the frequency bins of the addition target, the addition the score value is the cumulative sum of spectral values in the frequency bins of interest, it is added to the spectrum value of the frequency bin that is to the target cell, the spectral value adding to the score of the frequency bins that are the result of the addition with the target cell A radar apparatus comprising means.
前記速度偏差算出手段により算出された差分値から前記観測値の正否を判定する正否判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。 A speed deviation calculating means for calculating a predicted value of the speed from an observed value that is a speed estimated by the speed estimating means, and calculating a difference value between the observed value and the predicted value;
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising: a correct / incorrect determination unit that determines whether the observation value is correct or not from the difference value calculated by the speed deviation calculation unit. .
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