CN102540147A - 信号处理装置、雷达装置、信号处理方法及信号处理程序 - Google Patents

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Abstract

提供一种通过信号处理来应对缺失的信号处理装置、雷达装置、信号处理方法及信号处理程序。检测距离扫掠间的电平变化(例如差分值)，与基准模式进行对照并输出电平变化模式。分类为：相对于距离扫掠数据x(n)，距离扫掠数据x(n+1)增大的模式(模式P)；相对于距离扫掠数据x(n)，距离扫掠数据x(n+1)减小的模式(模式N)；除此以外的模式(模式Z)。缺失判定部(153)基于电平变化模式中的至少两个电平变化模式，判定缺失。例如，在关注距离扫掠数据x(n)相对于前一个距离扫掠数据x(n-1)的变化模式为模式N、并且与后一个距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式P的情况下，判定为是缺失。

Description

信号处理装置、雷达装置、信号处理方法及信号处理程序
技术领域
本发明涉及对回波信号进行各种处理的信号处理装置。
背景技术
雷达装置的电磁波发射源(磁控管)偶尔发生无法发射具有希望的能量的脉冲的缺失(missing)现象(参照专利文献1)。
目前，通过磁控管的改良等、主要通过硬件的改良，抑制缺失发生频度。
专利文献1：日本特开2003-87099号公报
但是，通过硬件的改良，也不能使缺失发生概率为0％。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种通过信号处理应对缺失的信号处理装置。
本发明的信号处理装置具备回波信号输入部、回波信号电平检测部、电平变化检测部、模式输出部以及缺失判定部。回波信号输入部被输入从天线发射的电磁波被物标反射而产生的回波信号。回波信号电平检测部与相对于天线的距离和方位对应地检测上述回波信号各自的电平。电平变化检测部检测回波信号中的从相对于天线的距离大致相等且方位不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号之间的电平变化(例如差分值)。
然后，模式输出部将电平变化与分别预先决定的基准模式对照，输出电平变化模式。例如，分类为：相对于某距离扫掠的数据x(n)，下一距离扫掠的数据x(n+1)变小的模式(第一模式N)；相对于某距离扫掠的数据x(n)，下一距离扫掠的数据x(n+1)变大的模式(第二模式P)；除此以外的模式(第三模式Z)等。
缺失判定部基于电平变化模式中的至少两个电平变化模式，判定缺失。例如，在关注距离扫掠的数据x(n)与前一个距离扫掠数据x(n-1)的变化模式为模式N、并且关注距离扫掠的数据x(n)与后一个距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式P的情况下，判定为是缺失。此外，虽然概率非常低，但有时多个缺失在方位方向上连续，因此也可以是如下方式：在关注距离扫掠的数据x(n)与前一个距离扫掠数据x(n-1)的变化模式为模式N、并且关注距离扫掠的数据x(n)与后一个距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为Z的情况情况下，或在关注距离扫掠的数据x(n)与前一个距离扫掠数据x(n-1)的变化模式为模式Z、并且关注距离扫掠的数据x(n)与后一个距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式P的情况下，也判定为缺失。
由此，能够提取在方位方向上急剧下降此后急剧上升的、缺失所特有的电平变化模式。在判定为是缺失的情况下，例如用方位方向的前后的数据对关注样本进行插补。由此，能够通过信号处理去除缺失。
进而，不仅可以使用关注距离扫掠和前后距离扫掠这3个点，也可以使用更多的距离扫掠的数据。例如，在从关注距离扫掠的数据x(n)的两个之前的距离扫掠数据x(n-2)向前一个距离扫掠数据x(n-1)的变化模式为模式N、从距离扫掠数据x(n-1)向距离扫掠数据x(n)的变化模式为模式Z、并且从距离扫掠数据x(n)向距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式Z的情况下，判定为缺失。此外，在从距离扫掠数据x(n-1)向距离扫掠数据x(n)的变化模式为模式Z、从距离扫掠数据x(n)向距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式Z、并且从距离扫掠数据x(n+1)向距离扫掠数据x(n+2)的变化模式为模式P的情况下，也可以判定为缺失。由此，即使在方位方向上连续发生缺失，也能够进行该连续的缺失的检测。
进而，也可以是以下方式：在方位方向上连续的多个电平变化的模式连续为模式N的情况下，也判定为缺失成分。例如是，从距离扫掠数据x(n-2)向距离扫掠数据x(n-1)的变化模式为模式N、并且从距离扫掠数据x(n-1)向距离扫掠数据x(n)的变化模式为模式N的情况，或者从距离扫掠数据x(n-1)向距离扫掠数据x(n)的变化模式为模式N、并且从距离扫掠数据x(n)向距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式N的情况等。此外，也可以是以下方式：在方位方向上连续的多个电平变化的模式连续为模式P的情况下，也判定为缺失。例如是，从距离扫掠数据x(n-1)向距离扫掠数据x(n)的变化模式为模式P、并且从距离扫掠数据x(n)向距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式P的情况，或者从距离扫掠数据x(n)向距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式P、并且从距离扫掠数据x(n+1)向距离扫掠数据x(n+2)的变化模式为模式P的情况等。
在该情况下，在输出完全停止的情况、输出未停止但不能得到希望的能量的情况、或者存在噪声电平的变动的情况等，即使是在方位方向上具有不同的信号电平的连续的缺失，也能够可靠地检测出。
此外，本发明的信号处理装置也可以是考虑距离方向的电平变化的方式。例如，电平变化检测部利用距离方向的信号对各方位的电平变化进行平均化。在该情况下，模式输出部对照平均化后的上述电平变化。或者，也可以是以下方式：还检测相邻的距离方向的电平变化，将规定的距离范围内的电平变化模式中最多的电平变化模式作为各方位以及各距离的电平变化模式来输出。
如上所述，本发明涉及一种信号处理装置，其特征在于，具备：回波信号输入部，被输入从天线发射的电磁波被物标反射而产生的回波信号；回波信号电平检测部，与相对于上述天线的距离和方位对应地检测上述回波信号各自的电平；电平变化检测部，从上述回波信号之中检测从相对于天线的距离大致相等且方位不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；模式输出部，将上述电平变化与分别预先决定的基准模式进行对照，输出电平变化模式；以及缺失判定部，基于上述电平变化模式中的至少两个电平变化模式，判定缺失。
在该信号处理装置中，也可以是：为了输出上述至少两个电平变化模式而使用的上述回波信号的地点相邻。
在该信号处理装置中，也可以是：上述模式输出部分类为：电平变化小于第一阈值的第一模式；电平变化超过第二阈值的第二模式；以及不符合上述第一模式和上述第二模式中的任一个的第三模式。
在该信号处理装置中，也可以是：上述缺失判定部在电平变化的模式从上述第一模式向上述第二模式变化的情况下，判定为是缺失。
在该信号处理装置中，也可以是：上述缺失判定部在电平变化的模式从上述第一模式向上述第三模式变化的情况下，判定为是缺失。
在该信号处理装置中，也可以是：上述缺失判定部在电平变化的模式从上述第三模式向上述第二模式变化的情况下，判定为是缺失。
在该信号处理装置中，也可以是：上述电平变化是在方位方向上相邻的回波信号的电平的差分值。
在该信号处理装置中，也可以是：上述缺失判定部在至少两个连续的上述第三模式所成的组后续于上述第一模式的情况下，判定为是缺失。
在该信号处理装置中，也可以是：上述缺失判定部在上述第二模式后续于至少两个上述第三模式所成的组的情况下，判定为是缺失。
在该信号处理装置中，也可以是：上述缺失判定部在存在至少两个上述第一模式的组的情况下，判定为是缺失。
在该信号处理装置中，也可以是：上述缺失判定部在存在至少两个上述第二模式的组的情况下，判定为是缺失。
在该信号处理装置中，也可以是：上述电平变化检测部在距离方向上对上述电平变化进行平均化；上述模式输出部对照平均化后的上述电平变化。
在该信号处理装置中，也可以是：上述电平变化检测部还检测从相对于天线的方位大致相等且距离不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；上述模式输出部将规定的距离范围内的电平变化模式之中最多的电平变化模式作为各方位及各距离的电平变化模式来输出。
在该信号处理装置中，也可以是：上述电平变化检测部还检测从相对于天线的方位大致相等且距离不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；上述缺失判定部还基于在距离方向上接近的多个电平变化模式，判定缺失。
在该信号处理装置中，也可以是：具备回波信号电平控制单元，该回波信号电平控制单元控制由缺失引起的回波信号的电平。
在该信号处理装置中，也可以是：上述回波信号电平控制单元进行将由缺失引起的回波信号的电平置换为在方位方向上相邻的某一个回波信号的电平的处理。
在该信号处理装置中，也可以是：上述回波信号电平控制单元进行将由缺失引起的回波信号的电平置换为在方位方向上相邻的多个回波信号的电平的平均值的处理。
在该信号处理装置中，也可以是：上述回波信号电平控制单元根据在方位方向上相邻的多个回波信号的电平，对由缺失引起的回波信号的电平进行线性插补。
本发明还涉及一种雷达装置，具备：上述信号处理装置；以及天线，一边向每个方位发射电磁波并接收回波信号，一边进行旋转。
本发明还涉及一种信号处理方法，包括：回波信号输入步骤，被输入从天线发射的电磁波被物标反射而产生的回波信号；回波信号电平检测步骤，与相对于上述天线的距离和方位对应地检测上述回波信号各自的电平；电平变化检测步骤，从上述回波信号之中检测从相对于天线的距离大致相等且方位不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；模式输出步骤，将上述电平变化与分别预先决定的基准模式进行对照，输出电平变化模式；以及缺失判定步骤，基于上述电平变化模式中的至少两个电平变化模式，判定缺失。
本发明还涉及一种信号处理程序，使计算机执行：回波信号输入步骤，被输入从天线发射的电磁波被物标反射而产生的回波信号；回波信号电平检测步骤，与相对于上述天线的距离和方位对应地检测上述回波信号各自的电平；电平变化检测步骤，从上述回波信号之中检测从相对于天线的距离大致相等且方位不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；模式输出步骤，将上述电平变化与分别预先决定的基准模式进行对照，输出电平变化模式；以及缺失判定步骤，基于上述电平变化模式中的至少两个电平变化模式，判定缺失。
发明效果
根据本发明的回波信号处理装置，能够不通过硬件来应对缺失，而通过信号处理来应对缺失。
附图说明
图1A是表示本实施方式的雷达装置的结构的框图，图1B是表示图1A所示的缺失处理部的结构的框图。
图2A～图2D是表示距离扫掠间的电平变化的模式的图。
图3A～图3C是表示判定为是缺失的模式的图。
图4A～图4D是表示电平控制处理的方式的图。
图5A～图5C是表示回波图像的图。
图6A、图6B是进行缺失去除及干扰去除的情况下的缓冲器的示意图。
图7A～图7E是表示利用在方位方向上连续的5个距离扫掠数据来进行缺失判定的情况下的变化模式的图。
图8A～图8D是表示利用在方位方向上连续的5个距离扫掠数据来进行缺失判定的情况下的变化模式的图。
图9A、图9B是表示考虑距离方向的样本的变化模式的分类的图。
图10是表示考虑距离方向的样本的变化模式的分类的图。
图11是表示雷达装置的动作的流程图。
符号说明
11…天线
12…接收部
13…A/D变换器
14…距离扫掠存储器
15…缺失处理部
16…图像变换部
17…正交坐标存储器
18…显示器
具体实施方式
图1A是表示内置本发明的信号处理装置的雷达装置的结构的框图。雷达装置是例如设置于船舶上、在本船的周围收发电磁波、探测其他船等物标的装置。
在图1A中，雷达装置具备磁控管10、天线11、接收部12、A/D变换器13、距离扫掠(sweep)存储器14、缺失处理部15、图像变换部16、正交坐标存储器17以及显示器18。
雷达装置将从磁控管10输出的电磁波经由环形器(不图示)导向天线11，向本船的周围的各方位发射。来自外部的回波信号由天线11接收，经由环形器导向接收部12。
接收部12在功能上具备回波信号输入部121和回波信号电平检测部122。回波信号输入部121输入回波信号，输出给回波信号电平检测部122。回波信号电平检测部122将与天线11接收到的回波信号的电平相应的值输出给A/D变换器13。A/D变换器13对被输入的模拟值的回波信号进行数字变换，作为测量数据输出给距离扫掠存储器14。
距离扫掠存储器14存储测量1周期量(本船周围360度量)的测量数据。各测量数据被作为与极坐标系的方位及距离建立对应的样本数据(距离扫掠数据)存储。此时，各测位数据的方位信息从天线11的发送方位传感器(无图示)被输入。另外，各测位数据的距离信息与样本号码相对应。
图像变换部16从距离扫掠存储器14输入距离扫掠数据，变换为以本船的位置为原点的正交坐标系，作为与各距离扫掠数据的电平相应的灰度的像素亮度值来输出。该正交坐标系的像素亮度值作为正交坐标数据存储在正交坐标存储器17中。
显示器18读出存储在正交坐标存储器17中的正交坐标数据，显示如图5A～图5C所示的雷达图像(回波图像)。另外，在本实施方式中，示出了背景色为黑色、越是像素亮度值高的像素则显示得越白的例子，但相反，也可以为背景色为白色，越是像素亮度值高的像素则显示得越黑。此外，也可以是显示为彩色图像的方式。
磁控管10偶尔因某种原因而发生无法发射具有期望的能量的脉冲的缺失现象。在该情况下，不发射电磁波或仅以低电平发射，因此即使在本来应该发射电磁波的方位上存在物标，接收信号的电平也非常低，主要仅包含噪声成分。因此，显示为仅在某方位在距离方向上回波图像欠缺。
这里，本实施方式的雷达装置通过缺失处理部15检测缺失并进行电平控制处理(插补)，对距离扫掠存储器14的距离扫掠数据的内容进行更新。结果，图像变换部16中被输入对缺失发生方位进行数据的插补后的距离扫掠数据，在显示器18上以回波图像没有欠缺的状态显示。
以下，对照图11所示的流程图具体说明缺失处理部15的处理内容。首先，雷达装置对应于从磁控管10输出的发送信号，从天线11发射电磁波，由天线11接收回波信号(s11)。然后，接收部12输入由天线11接收到的回波信号(s12)，进行输出与回波信号的电平相应的值的电平检测处理(s13)。与该回波信号的电平相应的值由A/D变换器13进行数字变换，存储在距离扫掠存储器14中。然后，缺失处理部15通过图1B所示的功能部进行缺失检测以及电平控制处理。
图1B是表示缺失处理部15的结构的框图。缺失处理部15具备电平变化检测部151、模式输出部152、缺失判定部153以及插补处理部154。缺失处理部15通过这些结构部检测距离扫掠数据中包含的缺失，进行电平控制处理。
电平变化检测部151从距离扫掠存储器14读出距离扫掠数据，检测各距离的距离扫掠间的电平变化(s14)。若假设某距离扫掠的样本为x(n)、相同距离的下一距离扫掠的样本为x(n+1)，则电平变化检测部151对所有样本求出距离扫掠间的电平差x(n+1)-x(n)。
模式输出部152将由电平变化检测部151求出的距离扫掠间的电平变化分类为多个模式(s15)。图2A～图2D是表示距离扫掠间的电平变化的模式的图。如图2A～图2D所示，模式输出部152将距离扫掠间的电平变化分类为如以下的数式1所示的3个模式。
[式1]
Figure BDA0000106291060000081
即，模式输出部152如图2A所示，将相对于某距离扫掠的样本x(n)的电平、下一距离扫掠的样本x(n+1)的电平大规定值以上的模式(电平差比规定阈值thresholdP大的情况)设为模式P(Positive、正)(另外，在以下的说明中，将记为thresholdP处作为距离扫掠间的电平差为thresholdP以上的值而进行说明)。
此外，如图2B所示，将相对于距离扫掠数据x(n)的电平、距离扫掠数据x(n+1)的电平小规定值以上的模式(电平差比规定阈值thresholdN小的情况)设为模式N(Negative、负)(在以下的说明中，将记为thresholdN处作为距离扫掠间的电平差为thresholdN以下的值而进行说明)。如图2C及图2D所示，在不符合这些模式N和模式P的任一个的情况下、即距离扫掠间的电平变化少的情况下，设为模式Z。
缺失判定部153对于距离扫掠数据的各样本，基于模式输出部152所分类的模式进行缺失检测处理(s16)。图3A～图3C是表示判定为缺失的模式的图。缺失判定部153对于关注距离扫掠数据x(n)，基于在方位方向上连续的多个样本(在该例子中为包括关注样本及其前后2个样本的3个样本)的电平变化模式来判定缺失。例如，如图3A所示，从x(n-1)到x(n)的电平变化模式为模式N、并且从x(n)到x(n+1)的电平变化模式为模式P的情况下，判定为关注距离扫掠数据x(n)中发生了缺失(s17)。缺失具有在方位方向上急剧下降后急剧上升的特性。因此，缺失判定部153通过提取缺失特有的电平变化模式，能够可靠地仅提取缺失。
此外，还有多个缺失在方位方向上连续的情况，因此也可以是以下方式：如图3B所示从x(n-1)到x(n)的变化模式为模式Z、并且从x(n)到x(n+1)的变化模式为模式P的情况下，或如图3C所示从x(n-1)到x(n)的变化模式为模式N、并且从x(n)到x(n+1)的变化模式为模式Z的情况下，也判定为发生缺失。但是，1次的缺失发生概率非常低(小于0.1％)，因此图3B及图3C所示的判定并不是必须的。
然后，插补处理部154如图11的s18所示，进行由缺失判定部153判定为是缺失的距离扫掠数据的电平控制处理(相当于本发明的回波信号电平控制单元)。图4A是将电平控制处理前的各样本作为回波图像表示的图。电平控制处理例如如图4B所示，置换为在方位方向上相邻的前后某一方的数据。此时，也可以是置换为在方位方向上相邻的前后的数据的平均值的方式。此外，插补处理部154也可以如图4C所示进行置换为在距离方向上相邻的数据的处理。在该情况下，也可以是置换为在距离方向上相邻的前后的数据的平均值的方式。此外，也可以是如下方式：如图4D所示，置换为在方位方向上相邻的前后某一方的数据中的、进而在距离方向上相邻的前后某一方的数据。在该情况下，也可以是置换为多个数据(例如4个数据)的平均值的方式。
插补处理部154通过如以上的处理，对缺失发生位置进行数据的插补处理，更新距离扫掠数据。如图5A的图像(仿真图像)所示，若发生缺失，则显示对于某方位在距离方向上回波图像欠缺的图像，使显示品质恶化。此外，天线11接收的回波信号中除了由物标反射的电磁波以外，有时还包含作为干涉成分的从其他船等发射的电磁波。为了去除该干涉成分，例如有采用方位方向的多个数据(例如包括关注样本的前后5个样本)的最小值的方法等。但是，若进行这样的干涉去除处理，则如图5B所示，缺失在方位方向上被拉长，有可能连回波信号也去除。
另一方面，在本实施方式的雷达装置中，能够将在方位方向上急剧下降之后急剧上升的部分检测为缺失，进行插补处理去除缺失之后进行干涉去除处理，因此如图5C所示，能够可靠地仅提取缺失及干涉成分，去除来自物标的回波信号的可能性也减少。
此外，干涉去除处理和缺失去除处理既可以同时进行，也可以先进行某一方。若先进行缺失去除，则如上所述的在方位方向上缺失被拉长的可能性减少。此外，若先进行干涉去除处理，则如以下那样，误判定缺失和干涉的可能性减少。
即，在上述的缺失判定方法中，在关注样本的前后的数据是干涉的情况下、即在方位方向上：
(1)若发生干涉距离扫掠、通常距离扫掠(低电平)、干涉距离扫掠的数据的模式，则有时误判定为是缺失。此外，在关注样本的前后的数据是缺失的情况下，即在方位方向上：
(2)若发生缺失距离扫掠、通常距离扫掠(高电平)、缺失距离扫掠的模式，则有时误判定为是干涉。但是，由于如上述那样缺失的发生概率非常低，因此几乎不会发生上述(2)的状况。因此，若先进行干涉去除处理、在去除干涉之后判定缺失，则(1)的状况也几乎不会发生，几乎没有误判定干涉和缺失的可能性。
进而，若连续进行缺失去除处理和干涉去除处理，则如以下那样，还能降低距离扫掠数据的缓冲器所需容量。图6A、图6B是进行缺失去除及干涉去除的情况下的缓冲器的示意图。
在连续进行缺失去除和干涉去除的情况下，通常需要事先将各个处理中所需的样本进行缓冲(例如，缺失判定、去除处理事先需要缓冲3个样本，干涉判定、去除处理事先需要缓冲5个样本)。但是，如图6A所示，在缺失去除处理后进行干涉判定、去除处理的情况下，在干涉判定、去除处理中，只要输入缺失去除处理后的数据即可，因此只要从缺失去除处理中的关注样本(图6A中的阴影)开始保持5个样本、即以从缓冲器开头起第2个样本为开头的5个样本，就能够执行干涉判定、去除处理。因此，整体上所需的样本数为6个样本，除了干涉去除处理所需的样本数，仅再保持1个样本余量即可。
相反，如图6B所示，在干涉去除处理后进行缺失判定、去除处理的情况下也能够减小缓冲器所需容量。在该例子的情况下，干涉去除处理中需要5个样本，缺失去除处理中需要3个样本，因此相对于干涉去除处理所需要的样本数，应保持的样本数不增加。
另外，对于干涉，也如本实施方式的缺失判定处理中所示的那样，能够基于方位方向的多个距离扫掠数据间的电平变化来检测。例如，关注距离扫掠数据x(n)相对于前一个距离扫掠数据x(n-1)的变化模式为模式P、并且相对于后一个距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式N的情况下，判定为是干涉。
另外，用于缺失判定的距离扫掠数据数不限于3个，也可以是4个以上。例如，也可以采用以下方式：如图7A～图7E或图8A～图8D所示，利用在方位方向上连续的5个距离扫掠数据进行缺失判定。首先，对照图7A～图7E说明利用5个距离扫掠数据判定为是缺失的电平变化模式。
缺失判定部153如图7A所示，在关注距离扫掠的前后的电平变化为从模式N到模式P的情况下，不管其他的部分(从距离扫掠n-2到距离扫掠n-1，从距离扫掠n+1到距离扫掠n+2)的电平变化如何，与3个距离扫掠数据的情况同样判定为是缺失。同样，如图7B所示，在关注距离扫掠的前后的电平变化为从模式Z到模式P的情况下，不管其他的部分的电平变化如何，与3个距离扫掠数据的情况同样判定为是缺失，如图7C所示，在关注距离扫掠的前后的电平变化为从模式N到模式Z的情况下，不管其他的部分的电平变化如何，都与3个距离扫掠数据的情况同样判定为是缺失。
此外，缺失判定部153如图7D所示，在关注距离扫掠的前后的变化模式都是模式Z、并且从距离扫掠数据x(n-2)到距离扫掠数据x(n-1)的变化模式为模式N的情况下，也判定为是缺失。同样，如图7E所示，在关注距离扫掠的前后的变化模式都是模式Z、并且从距离扫掠数据x(n+1)到距离扫掠数据x(n+2)的变化模式为模式P的情况下，也判定为是缺失。由此，能够还检测在方位方向上相同程度的电平连续的情况下的缺失。
进而，也可以如以下这样，在方位方向上连续成为模式P或模式N的变化模式的情况下也判定为是缺失。即，缺失判定部153如图8A所示，在从距离扫掠数据x(n-2)到距离扫掠数据x(n-1)的变化模式为模式N、并且从距离扫掠数据x(n-1)到距离扫掠数据x(n)的变化模式为模式N的情况下，或如图8B所示，在从距离扫掠数据x(n-1)到距离扫掠数据x(n)的变化模式为模式N、并且从距离扫掠数据x(n)到距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式N的情况下，也判定为是缺失。此外，如图8C所示，在从距离扫掠数据x(n-1)到距离扫掠数据x(n)的变化模式为模式P、并且从距离扫掠数据x(n)到距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式P的情况下，或如图8D所示，在从距离扫掠数据x(n)到距离扫掠数据x(n+1)的变化模式为模式为P、并且从距离扫掠数据x(n+1)到距离扫掠数据x(n+2)的变化模式为模式P的情况下，也判定为是缺失。在该情况下，能够检测在方位方向上具有不同的信号电平的缺失。
另外，也可以是按照缺失的发生频度，变更利用3个距离扫掠数据进行判定的情况与利用5个距离扫掠数据进行判定的情况的方式。例如，通常利用3个距离扫掠数据进行判定，在判定为在方位方向上多个样本连续缺失的时刻，切换为5个距离扫掠数据的判定等，由此利用非缺失的距离扫掠数据和有可能缺失的距离扫掠数据来进行判定，能够提高判定精度。
在上述的实施方式中，仅考虑了方位方向的电平变化，但也可以考虑距离方向的电平变化来进行判定。在该情况下，例如，如以下的数式2所示，利用在距离方向上取平均后的样本计算变化模式。
[式2]
缺失具有在方位方向上急剧下降之后急剧上升的特性，但在距离方向上大多为多个样本成为低电平的信号。因此，电平变化检测部151利用距离方向的信号对各样本的电平变化进行平均化，模式输出部152将平均化后的电平变化分类为多个模式，如数式2所示，利用对距离方向的多个样本进行平均化而得到的样本来计算变化模式，由此能够防止将在距离方向上短的低电平信号误检测为缺失。
此外，模式输出部152对于各样本，参照多个(例如前后3个)的方位方向的变化模式，进行将最多的变化模式置换为关注样本方位方向的变化模式的处理。例如，如图9A所示，对于某关注样本，即使相对于前一个距离扫掠的变化模式为模式N，相对于后一个距离扫掠的变化模式为模式P，也如图9B所示，进行置换为作为距离方向前后3个方位方向的变化模式中的最多的变化模式即模式N→模式Z的处理。结果，即使仅通过方位方向的判定而被误判定为是缺失的关注样本(模式N→模式P)，也能够判定为不是缺失。
进而言之，如图10所示，可通过考虑距离方向的电平变化进行缺失的判定。在此，电平变化检测部151检测方位方向上彼此相邻的样本之间的电平变化。模式输出部152将方位方向的电平变化分类为多个模式(模式P、N、Z)。此外，相对于方位方向上各样本，电平变化检测部151还检测距离方向上彼此相邻的样本之间的电平变化。此外，模式输出部152将距离方向的电平变化分类为多个模式(模式P、N、Z)。
进而，也可以是既进行方位方向的电平变化的判定，也进行距离方向的电平变化的判定的方式。例如是如下方式：将在方位方向上模式N→模式P、模式N→模式Z、或者模式Z→模式P变化且在距离方向上模式Z→模式Z变化的情况的样本判定为是缺失。
或者，关注样本不仅可以是1点，也可以将方位方向及距离方向的多个样本作为关注样本，根据变化模式的二维排列方式来判定是否是缺失。在该情况下，将判定为是缺失的变化模式的排列方式(参照)事先存储在存储器(不图示)中，根据与参照的匹配来判定是否是缺失。此时，也可以利用模糊推理或神经网络等的模式匹配方法。
另外，在本实施方式中，将电平变化的阈值(thresholdP及thresholdN)作为固定值进行了说明，但也可以是使其适应性地变化的方式。例如，在距离扫掠之间回波信号的增益变更的情况下，对应于距离扫掠间的增益差变更阈值(设为考虑增益比的阈值)。
此外，以上检测了在方位方向或距离方向上相邻的距离扫掠数据的电平变化，但也可以是例如每隔一个距离扫掠忽视(间隔剔除)数据等、检测接近的距离扫掠数据间的电平变化的方式。

Claims (21)

1.一种信号处理装置，其特征在于，具备：
回波信号输入部，被输入从天线发射的电磁波被物标反射而产生的回波信号；
回波信号电平检测部，与相对于上述天线的距离和方位对应地检测上述回波信号各自的电平；
电平变化检测部，从上述回波信号之中检测从相对于天线的距离大致相等且方位不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；
模式输出部，将上述电平变化与分别预先决定的基准模式进行对照，输出电平变化模式；以及
缺失判定部，基于上述电平变化模式中的至少两个电平变化模式，判定缺失。
2.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
为了输出上述至少两个电平变化模式而使用的上述回波信号的地点相邻。
3.如权利要求1或2所述的信号处理装置，其特征在于，
上述模式输出部分类为：电平变化小于第一阈值的第一模式；电平变化超过第二阈值的第二模式；以及不符合上述第一模式和上述第二模式中的任一个的第三模式。
4.如权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于，
上述缺失判定部在电平变化的模式从上述第一模式向上述第二模式变化的情况下，判定为是缺失。
5.如权利要求3或4所述的信号处理装置，其特征在于，
上述缺失判定部在电平变化的模式从上述第一模式向上述第三模式变化的情况下，判定为是缺失。
6.如权利要求3～5中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述缺失判定部在电平变化的模式从上述第三模式向上述第二模式变化的情况下，判定为是缺失。
7.如权利要求1～6中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述电平变化是在方位方向上相邻的回波信号的电平的差分值。
8.如权利要求3～7中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述缺失判定部在至少两个连续的上述第三模式所成的组后续于上述第一模式的情况下，判定为是缺失。
9.如权利要求3～8中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述缺失判定部在上述第二模式后续于至少两个上述第三模式所成的组的情况下，判定为是缺失。
10.如权利要求3～9任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述缺失判定部在存在至少两个上述第一模式的组的情况下，判定为是缺失。
11.如权利要求3～10任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述缺失判定部在存在至少两个上述第二模式的组的情况下，判定为是缺失。
12.如权利要求1～11任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述电平变化检测部在距离方向上对上述电平变化进行平均化；
上述模式输出部对照平均化后的上述电平变化。
13.如权利要求1～11任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述电平变化检测部还检测从相对于天线的方位大致相等且距离不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；
上述模式输出部将规定的距离范围内的电平变化模式之中最多的电平变化模式作为各方位及各距离的电平变化模式来输出。
14.如权利要求1～11任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
上述电平变化检测部还检测从相对于天线的方位大致相等且距离不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；
上述缺失判定部还基于在距离方向上接近的多个电平变化模式，判定缺失。
15.如权利要求1～14任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
具备回波信号电平控制单元，该回波信号电平控制单元控制由缺失引起的回波信号的电平。
16.如权利要求15所述的信号处理装置，其特征在于，
上述回波信号电平控制单元进行将由缺失引起的回波信号的电平置换为在方位方向上相邻的某一个回波信号的电平的处理。
17.如权利要求15所述的信号处理装置，其特征在于，
上述回波信号电平控制单元进行将由缺失引起的回波信号的电平置换为在方位方向上相邻的多个回波信号的电平的平均值的处理。
18.如权利要求15所述的信号处理装置，其特征在于，
上述回波信号电平控制单元根据在方位方向上相邻的多个回波信号的电平，对由缺失引起的回波信号的电平进行线性插补。
19.一种雷达装置，具备：
如权利要求1～18中任一项所述的信号处理装置；以及
天线，一边向每个方位发射电磁波并接收回波信号，一边进行旋转。
20.一种信号处理方法，包括：
回波信号输入步骤，被输入从天线发射的电磁波被物标反射而产生的回波信号；
回波信号电平检测步骤，与相对于上述天线的距离和方位对应地检测上述回波信号各自的电平；
电平变化检测步骤，从上述回波信号之中检测从相对于天线的距离大致相等且方位不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；
模式输出步骤，将上述电平变化与分别预先决定的基准模式进行对照，输出电平变化模式；以及
缺失判定步骤，基于上述电平变化模式中的至少两个电平变化模式，判定缺失。
21.一种信号处理程序，使计算机执行：
回波信号输入步骤，被输入从天线发射的电磁波被物标反射而产生的回波信号；
回波信号电平检测步骤，与相对于上述天线的距离和方位对应地检测上述回波信号各自的电平；
电平变化检测步骤，从上述回波信号之中检测从相对于天线的距离大致相等且方位不同的、相互接近的地点而来的上述回波信号间的电平变化；
模式输出步骤，将上述电平变化与分别预先决定的基准模式进行对照，输出电平变化模式；以及
缺失判定步骤，基于上述电平变化模式中的至少两个电平变化模式，判定缺失。
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