CN107255798B - 信号处理装置及雷达图像显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种信号处理装置及雷达图像显示方法。信号处理装置中，输出选择部在接收信号的信号电平是选择阈值以上时，选择输出该接收数据，在接收信号的信号电平小于选择阈值时，选择输出圆周扫描相关处理完成数据。圆周扫描相关处理部具备存储之前的圆周扫描相关处理完成数据的之前存储器，无论在所述输出选择部输出接收数据的情况下还是输出圆周扫描相关处理完成数据的情况下，在之前存储器中都存储之前的圆周扫描相关处理完成数据。圆周扫描相关处理部基于接收数据和之前的圆周扫描相关处理完成数据，求出新的圆周扫描相关处理完成数据。

Description

信号处理装置及雷达图像显示方法
本申请是2010年11月2日提交的，中国专利申请号为201010534337.2，发明名称为“雷达信号处理装置、雷达信号处理程序及方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种目标物探知装置。尤其涉及一种抑制包含在雷达装置、扫描型超声波探知器(Scanning Sonar)等接收到的信号中的无用信号的构成。
背景技术
在现有的雷达装置中，通过CFAR(Constant False Alarm Rate：恒虚警率)处理或“圆周扫描相关处理”来抑制杂波(无用信号)的信号电平(dB)。
杂波的信号电平随机变动，但来自同一目标物(Target)的回波信号的信号电平比起杂波的信号电平在时间上能够相对稳定地被探知。因此，通过抑制随机变动的信号的处理(圆周扫描相关处理)，一边抑制杂波，一边保留来自目标的回波。进行“圆周扫描相关处理”的雷达装置，例如在专利文献1～3中记载。
专利文献1公开了一种构成，其具备分别独立存储移动目标物的相关处理用存储器，对每个相关处理用存储器进行“面相关处理”(圆周扫描相关处理)。据此，既能够消除海面反射等的杂波，又能准确地识别移动的目标物。
专利文献2公开了一种构成，其具备递归式数字滤波器，根据回波信号的变化实时地变更设定滤波器特性。据此，能够一边抑制杂波信号，一边防止来自目标物的回波被抑制。
专利文献1：日本特开2003-315439号公报
专利文献2：日本特开平8-136641号公报
专利文献3：日本特开2002-139562号公报
但是，专利文献1的构成由于必须对每个移动目标物都准备存储器，所以存在着如果想要对多个目标物进行“圆周扫描相关处理”则所需的存储器容量就会变得庞大并且计算负荷也会增大的问题。
另外，专利文献2的构成必须进行下述的复杂处理：判定信号的上升沿或者下降沿并且判定信号使目标物还是杂波，并基于该判定结果变更递归式数字滤波器的系数。
另外，专利文献3的构成在进行圆周扫描相关处理之前，必须预先根据ARPA(Automatic Radar Plotting Aids：自动雷达标绘仪)等对各移动目标物进行追踪。
因此，专利文献1～3中的任何一个都存在构成复杂的技术问题。而且，在“圆周扫描相关处理”中，来自高速移动的目标物的回波被抑制。因此，一进行“圆周扫描相关处理”，高速移动目标物的回波被抑制，很难检测到该高速移动目标物。
发明内容
本发明鉴于以上技术问题，其主要目的在于提供一种以简单的构成既能抑制无用信号又能检测高速移动目标物的信号处理装置。
本发明的信号处理装置的一例具备：接收数据输出部，输出接收数据，该接收数据表示输入的接收信号的信号电平；圆周扫描相关处理部，用所述接收数据、以及表示在接收所述接收信号之前接收过的接收信号的信号电平的之前接收数据，进行圆周扫描相关处理，输出圆周扫描相关处理完成数据；阈值设定部，基于所述接收数据求出该接收数据的杂波电平；以及输出选择部，基于被设定成比所述接收数据的杂波电平大的值的选择阈值，选择所述接收数据和所述圆周扫描相关处理完成数据中的一个进行输出；所述输出选择部在所述接收信号的信号电平是所述选择阈值以上时，选择输出该接收数据，在所述接收信号的信号电平小于所述选择阈值时，选择输出所述圆周扫描相关处理完成数据，所述圆周扫描相关处理部具备存储之前的圆周扫描相关处理完成数据的之前存储器，无论在所述输出选择部输出所述接收数据的情况下还是输出所述圆周扫描相关处理完成数据的情况下，在所述之前存储器中都存储之前的圆周扫描相关处理完成数据，所述圆周扫描相关处理部基于所述接收数据和所述之前的圆周扫描相关处理完成数据，求出新的圆周扫描相关处理完成数据。
本发明的雷达图像显示方法的一例包括：回波信号接收步骤，用天线放射电磁波并接收回波信号；圆周扫描相关处理步骤，用表示所述回波信号的信号电平的接收数据、以及表示在接收所述回波信号之前接收过的回波信号的信号电平的之前接收数据，进行圆周扫描相关处理，输出圆周扫描相关处理完成数据；阈值设定步骤，基于所述接收数据求出该接收数据的杂波电平；输出选择步骤，基于被设定成比所述接收数据的杂波电平大的值的选择阈值，选择所述接收数据和所述圆周扫描相关处理完成数据中的一个进行输出；以及图像显示步骤，显示基于所述输出选择步骤输出的数据生成的雷达图像；所述输出选择步骤在所述回波信号的信号电平是所述选择阈值以上时，选择输出该接收数据，在所述回波信号的信号电平小于所述选择阈值时，选择输出所述圆周扫描相关处理完成数据，无论在输出所述接收数据的情况下还是输出所述圆周扫描相关处理完成数据的情况下，都在之前存储器中存储之前的圆周扫描相关处理完成数据，在所述圆周扫描相关处理步骤中，基于所述接收数据和所述之前的圆周扫描相关处理完成数据，求出新的圆周扫描相关处理完成数据。
其中，本发明的信号处理装置可以具有接收数据输出部、圆周扫描相关处理部、输出选择部。
接收数据输出部接收表示天线接收到的信号的信号电平的接收数据。在雷达装置中，用磁控管等电磁波生成部生成电磁波，该电磁波经由波导管传播到天线后，从天线向外部放射，天线接收反射后的回波信号。信号处理装置基于回波信号的接收时间、到来方向以及信号电平探知目标物的方位和距离。
圆周扫描相关处理部输出对所述接收数据实施圆周扫描相关处理后的圆周扫描相关处理完成数据。
输出选择部在接收数据的信号电平是选择阈值以上时，选择该接收数据进行输出；在接收数据的信号电平小于选择阈值时，选择圆周扫描相关处理完成数据进行输出。
本发明的雷达装置可以具有上述信号处理装置、天线、图像显示部。该天线放射电磁波，并接收目标物反射的回波信号，输入至信号处理装置；该图像显示部将从信号处理装置的输出选择部输出的接收数据或圆周扫描相关处理完成数据作为雷达图像进行显示。
还可以具有回波余迹生成处理部，其进行追踪雷达捕捉到的船舶等移动体的轨迹(余迹)的回波余迹生成处理。同样，也可以具有追踪移动体目标物的追踪处理部。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的雷达装置的框图。
图2是例示自船周围情况的图。
图3是表示各数据的波形图，其中(A)部分例示接收数据，(B)部分例示圆周扫描相关处理完成数据，(C)部分例示杂波抑制完成数据。
图4是杂波抑制部的框图。
图5是本发明的第2实施方式所涉及的雷达装置的框图。
附图标记说明：
1 天线
4 径向扫描存储器(接收数据输出部)
5 杂波抑制部
10 雷达装置
11 圆周扫描相关处理部
12 输出选择部
13 阈值设定部
14 二维存储器
21 信号处理部
具体实施方式
参照附图，对本发明的目标物探知信号的信号处理装置、雷达装置、以及其程序、方法的实施方式进行说明。
图1是本实施方式所涉及的雷达装置10的框图。本实施方式的雷达装置10是渔船、商船等船舶所装备的船舶用雷达，主要用于探知其他船等目标物。另外，本发明的信号处理装置能够广泛适用于根据电磁波探知目标物的雷达装置、或者根据超声波探知目标物的扫描型超声波探知器(Scanning Sonar)。在此，以雷达装置为例加以说明。
如图1所示，本实施方式的雷达装置10具备天线单元20和信号处理部(信号处理装置)21。天线单元20具备：天线1、检波器2和A/D转换部3。信号处理部21既可以独立地构成，也可以作为雷达装置的一部分。
信号处理部21具备：径向扫描存储器4、杂波抑制部5、二值化处理部6和追踪处理部7。杂波抑制部5具备：圆周扫描相关处理部11、输出选择部12以及阈值设定部13。来自径向扫描存储器4的输出一方面被圆周扫描相关处理部11进行“圆周扫描相关处理”后输入至输出选择部12；另一方面被原样输出并输入至输出选择部12。另外，来自径向扫描存储器4的输出被输入至阈值设定部13，据此能够设定阈值。
输出选择部12基于阈值，选择来自圆周扫描相关处理部11的数据和直接来自径向扫描存储器4的数据之中的一个，并输出给二值化处理部6。二值化处理部6根据规定的二值化阈值，对输出选择部5输出的数据，进行1、0的二值化处理。
天线1放射强指向性的脉冲状电磁波，并且接收来自目标物的回波(反射波)。通过测定自发送脉冲状电磁波后至接收到回波的时间间隔，能够算出天线1到目标物的距离r。另外，天线1构成为可在水平面内全方位(360°)旋转，一边改变脉冲状电磁波的发射方向(天线角度θ)，一边反复地进行电波的收发(放射、接收)。采用以上构成，能够一边全方位(360°)地确认目标物的方位，一边探知在自船周围的水平面上的目标物。
此外，在以下说明中，将自放射脉冲状电磁波之后至放射下一脉冲状电磁波的动作称之为“径向扫描(Radial Sweep，径向扫掠)”。另外，将一边进行电磁波的收发(放射、接收)一边让天线全方位(360°)旋转的动作称之为“圆周扫描(Circular Scan，扫描)”。
在上述的信号处理装置中的“圆周扫描相关处理”是指：用在某个时刻通过圆周扫描得到的接收数据，与在比该时刻早的时刻通过圆周扫描得到的接收数据、或已经生成的圆周扫描相关处理完成数据(圆周扫描相关数据)取相关的处理。
通常，分析两数据间的相关关系，来自同一位置(同一方位和距离)处的回波信号的信号电平连续在规定电平以上时，判定为在该位置处存在目标物的可能性高。另外，在圆周扫描相关处理中，信号电平随机变动的接收数据的信号电平被抑制。即，从两数据中都没有检测到规定电平以上的信号电平，或只从两数据中的一方检测到规定电平以上的电平的情况下，判定为海面反射等的杂波或噪音的可能性高。在该情况下，将其作为无用信号从雷达图像显示中除去。据此，能够抑制杂波或噪音等。
信号处理装置21的圆周扫描相关处理部11优选具备存储了已经经由圆周扫描相关处理而生成的圆周扫描相关处理完成数据的圆周扫描相关存储器(省略图示)。圆周扫描相关处理部11基于天线接收到的接收信号的接收数据、以及在此之前取得的接收数据或已经生成的圆周扫描相关处理完成数据，求算新的圆周扫描相关处理完成数据。据此，能够适当地进行圆周扫描相关处理。
检波部2对天线1接收到的信号进行检波，将接收信号输出到A/D转换部3。A/D转换部3对该接收信号进行采样，将其转换为由多个比特组成的数字数据(接收数据)。该接收数据的值表示天线1接收到的信号的强度(信号电平)。A/D转换部3将接收数据输出到径向扫描存储器4。
径向扫描存储器4(接收数据输出部)即时存储1个径向扫描期间的接收数据，并将该接收数据向后级的圆周扫描相关处理部11、输出选择部12或阈值设定部13输出。
1个径向扫描期间的采样后的接收数据从径向扫描存储器4的首地址顺次存储到径向扫描存储器4中。因此，基于从径向扫描存储器4读出的接收数据的地址，能够求出到对应于该接收数据的回波源的距离r。
另一方面，从天线1输出表示该天线1当前朝向哪个方向(天线角度θ)的数据(省略图示)。采用以上构成，在从径向扫描存储器4读出接收数据时，能够取得在极坐标(r，θ)下表示对应于该接收数据的回波源的位置。
具体而言，以如图2所示的状况为例说明自船周围的情况。
假定在搭载了雷达装置的自船周围，有位于近距离的高速移动的船舶(高速移动目标物)和位于远方的低速移动的船舶(低速移动目标物)。凭借雷达装置放射的电磁波能够探知两目标物(高速移动目标物、低速移动目标物)。另一方面，雷达装置也能够探知自船周围的海浪杂波。所谓海浪杂波是指来自海面的反射波，对于探知目标物而言是无用的反射波。
图3中(A)部分例示接收数据，(B)部分例示圆周扫描相关处理完成数据，(C)部分例示杂波抑制完成数据。
在图2的状况下，天线角度为θ1时，从径向扫描存储器4读出的接收数据序列如图3中(A)部分所示。图的纵轴表示接收数据的信号电平，横轴表示来自径向扫描存储器4的读出地址(即，从自船至回波源的距离r)。而且，图3所描绘出的是连续的模拟波形，但这是张概念图，实际上，从径向扫描存储器4读出的接收数据是呈离散的数字数据。
在图3中(A)部分的例子中，来自高速移动目标物的回波和来自低速移动目标物的回波都是用信号电平的峰值来表示的。另外，在图3中(A)部分的波形中，除了来自目标物的回波以外，还检测出小于规定电平(杂波电平)的峰值，这些是杂波或噪音等对雷达图像显示无用的信号。
图3中(B)部分表示对图3中(A)部分所示的接收信号进行圆周扫描相关处理后的信号。如图所示，进行圆周扫描相关处理后，来自高速移动目标物的回波被抑制。这是因为，来自高速移动目标物的回波被探知的位置时刻变化，来自该高速移动目标物的回波在每次圆周扫描中被探知的位置都不相同，即，来自同一位置处的信号不连续。因此，进行圆周扫描相关处理后，来自高速移动目标物的回波被抑制。因此，很难探知高速移动目标物。综上，二值化处理部6不能基于圆周扫描相关处理完成数据探知高速移动目标物。
可是，能够在强海浪杂波的海(暴风雨天气的海)上高速航行的船舶大多是大型(RCS大：雷达反射截面积大)的船舶。通常，来自该大型船舶的回波的信号电平比杂波电平高。所以即使在杂波强的情况下，大多数的高速移动目标物(大型船舶)即使不进行圆周扫描相关处理也能够明确地与杂波相区别。
另一方面，在不是暴风雨天气的情况下，小型(RCS小：雷达反射截面积小)的船舶也能够高速移动。此时，因为海浪杂波的信号电平小，比高速移动的小型船舶的回波的信号电平低，所以容易对来自船舶的回波与杂波进行区分。因此，即使不进行圆周扫描相关处理，也能够检测出大多数的高速移动目标物。
图3中(C)部分表示杂波抑制部5处理图3中(A)部分所示的接收信号后的结果(杂波抑制完成数据)。图3中(C)部分的纵轴表示杂波抑制完成数据的信号电平。如图3中(C)部分所示，本实施方式的杂波抑制部5保持来自目标物的回波的信号电平，同时只抑制杂波的信号电平。
返回图1，杂波抑制部5从径向扫描存储器4读出接收数据，对该接收数据进行抑制所述杂波的处理。关于杂波抑制部5的详细构成和动作后述。经杂波抑制部5抑制后的数据(杂波抑制完成数据)可以被输出给二值化处理部6。
二值化处理部6通过对杂波抑制完成数据的信号电平与规定的二值化阈值进行比较来执行二值化。具体地说，在杂波抑制完成数据的信号电平在二值化阈值以上的情况下，二值化处理部6输出表示“有目标物”的数据(例如1)。另一方面，在杂波抑制完成数据的信号电平小于二值化阈值的情况下，输出表示“无目标物”的数据(例如0)。另外，二值化处理部6的处理结果(二值化处理完成数据)可以被输入至后述的追踪处理部7。
输出选择部12基于选择阈值选择接收数据和圆周扫描相关处理完成数据中的一个进行输出，该选择阈值设定成能够判断在接收数据中是否含有目标物的值。另一方面，通过二值化阈值能够判断在圆周扫描相关处理后的数据中是否有目标物。另外，该二值化阈值通常设定成小于选择阈值的值。
优选的，信号处理装置21具备无用信号电平设定部，该无用信号电平设定部基于接收数据求该接收信号的无用信号电平。基于无用信号电平设定部求出的无用信号电平决定选择阈值。据此，能够适当地决定选择阈值，所以即使因外部原因(比如天气状况等)发生电平变动，也能够探知目标物和抑制无用信号。
优选的，信号处理装置21具备追踪处理部7，该追踪处理部7基于从二值化处理部6输入的二值化处理完成数据追踪目标物。据此，能够切实地追踪高速移动目标物。
二值化处理完成数据被输入至追踪处理部7后，追踪处理部7顺次取得目标物回波的位置，对各目标物进行追踪处理。以下对追踪处理简单地加以说明。追踪处理部7检测由二值化处理部6输入的二值化处理完成数据的连续性。连续检测到在同一位置处的信号电平是规定的电平以上(具有连续性)时，判断该位置“有目标物”，并提取对应于该位置的数据，基于该数据算出该位置(代表点)的坐标。当来自与该代表点邻近的区域的回波的信号电平、和来自该代表点的回波的信号电平接近时，即信号电平在空间上连续、信号电平具有空间连续性的情况下，可判断来自代表点和与该代表点邻近的区域的回波是来自同一目标物的回波。另外，该代表点的坐标表示该目标物的位置。
追踪处理部7通过将该代表点的坐标输入到追踪滤波器来进行追踪处理。追踪滤波器可以使用α·β滤波器或卡尔曼滤波器等。通过以上处理，追踪处理部7能取得各目标物的位置、移动方向、移动速度等的信息。
下面，参照图4对杂波抑制部5的构成进行详细说明。
杂波抑制部5通过由CPU、RAM及ROM(省略图示)等组成的硬件、以及由ROM所存储的信号处理程序构成。
信号处理程序是用于使用杂波抑制部5所具备的硬件来实现本发明所涉及的信号处理方法的程序。具体地说，该信号处理程序包括圆周扫描相关处理步骤、输出选择步骤、杂波电平设定步骤。
杂波抑制部5基于信号处理程序进行动作，实现本实施方式的圆周扫描相关处理部11、输出选择部12、阈值设定部13的功能。以下，参照图1进行详细说明。
圆周扫描相关处理部11进行用接收数据和在比接收该数据早的之前圆周扫描中取得的接收数据取相关的处理，作为圆周扫描相关处理。据此，信号电平随机地变动的接收数据在圆周扫描相关处理中被抑制。据此，能够抑制噪音或者杂波等。
圆周扫描相关处理部11还具有存储之前的圆周扫描相关处理完成数据的二维存储器14，该圆周扫描相关处理部11基于接收数据和之前的圆周扫描相关处理完成数据求圆周扫描相关处理完成数据。据此，在圆周扫描相关处理中能够更适当地抑制噪音或杂波等。
来自径向扫描存储器4的接收信号被输入至圆周扫描相关处理部11。圆周扫描相关处理部11基于之前的数据和最新的接收数据，抑制包含在接收数据中的杂波。圆周扫描相关处理部11的功能对应于信号处理程序的圆周扫描相关处理步骤。
来自目标物的回波是在时间上被稳定地检测出的信号，相对的，杂波则是随机变动的信号。在连续多次圆周扫描中，检测到来自同一位置(天线角度θ、距离r都相同)的回波的信号电平相同或相近时，来自该位置(r，θ)的信号在时间上是稳定的。
通过对来自某个位置(r，θ)的回波的接收数据实施低通数字滤波处理，从而既能在该位置(r，θ)保留在时间上稳定地检测出来的信号(来自目标物的回波等)，又能抑制随机变动的信号(杂波等无用信号)。作为该低通滤波的一个实现方法，通过对接收数据适用以下递归式数字滤波器的处理来抑制杂波。
Yr,θ(n)＝αXr,θ(n)+(1－α)Yr,θ(n－1)……(1)
以上为本实施方式中的圆周扫描相关处理。这里，Yr,θ(n)是圆周扫描相关处理完成数据，Xr,θ(n)是最新的接收数据，Yr,θ(n－1)是1次圆周扫描前的圆周扫描相关处理完成数据。另外，系数α的范围是0≤α≤1。
以上，关于用于实现以上的圆周扫描相关处理的圆周扫描相关处理部11的构成，参照图4进行了具体说明。
如图4所示，圆周扫描相关处理部11具备二维存储器(之前存储器)14。该二维存储器14将1次圆周扫描前的圆周扫描相关处理完成数据(上述Yr,θ(n－1))作为天线的1次旋转(1次圆周扫描)存储。
圆周扫描相关处理部11从径向扫描存储器4中读出新的接收数据Xr,θ(n)后，从二维存储器14中读出与该新的接收数据Xr,θ(n)相对应的1次圆周扫描前的圆周扫描相关处理完成数据Yr,θ(n－1)。然后，圆周扫描相关处理部11通过进行上述式(1)的运算，求出新的圆周扫描相关处理完成数据Yr,θ(n)。最后，根据该新的圆周扫描相关处理完成数据Yr,θ(n)，更新二维存储器14中所存储的1次圆周扫描前的圆周扫描相关处理完成数据Yr,θ(n－1)。而且，圆周扫描相关处理部11所求出的新的圆周扫描相关处理完成数据Yr,θ(n)被直接输出至输出选择部12，在被输入至输出选择部12之前，圆周扫描相关处理完成数据Yr,θ(n)不被进行其他处理，例如不被进行如果其信号电平小于规定阈值则输出0的处理。
图3中(B)部分示出对图3中(A)部分所示的接收数据进行上述圆周扫描相关处理后的结果(圆周扫描相关处理完成数据)。如图3(B)所示，通过圆周扫描相关处理，既能够保持来自低速移动目标物的回波的信号电平，又能够抑制杂波。由此，在二值化处理部6中，能够检测出低速移动目标物。
在现有的雷达装置中，由于在二值化处理之前没有进行圆周扫描相关处理，所以在来自目标物的回波被淹没在杂波中的情况下，用二值化处理不能检测到该回波。因此，在现有的构成中，在杂波电平强的情况下不能准确地追踪目标物。
在本发明的实施方式中，如上所述，在通过圆周扫描相关处理抑制了杂波后，进行了二值化处理。因此，即使在来自目标物的回波被淹没在杂波中的情况下，在二值化处理部6中也能够被检测到。据此，能够提高追踪处理部7的追踪精度。
立足以上各点，杂波抑制部5还具有作为输出选择部12及阈值设定部13的功能。
以下，返回图1对阈值设定部13进行说明。
来自径向扫描存储器4的接收数据被输入至阈值设定部13。阈值设定部13算出接收数据的杂波电平(杂波的强度)，输出给输出选择部12。阈值设定部13的功能与所述信号处理程序的杂波电平设定步骤相对应。
输出选择部12基于从阈值设定部13输入的接收数据的杂波电平，选择来自径向扫描存储器4的接收数据和来自圆周扫描相关处理部11的圆周扫描相关处理完成数据中的一个作为杂波抑制完成数据进行输出。该输出选择部12的功能与所述信号处理程序的输出选择步骤相对应。
具体而言，首先，输出选择部12将比阈值设定部13设定的杂波电平还大的值预先决定为选择阈值。接收数据从径向扫描存储器4输入至输出选择部12后，输出选择部12将该接收数据的信号电平与选择阈值进行比较。
在接收数据的信号电平在选择阈值以上的情况下，因为该接收数据的信号电平比杂波电平大，所以能够可靠地判断出该接收数据表示来自目标物的回波(不是杂波)。在这种情况下，输出选择部12将来自径向扫描存储器4的接收数据(未经圆周扫描相关处理的接收数据)原样输出到二值化处理部6。
另一方面，在接收数据的信号电平小于选择阈值的情况下，不能可靠地判断该接收数据是表示来自目标物的回波还是表示杂波。即，存在来自目标物的回波被淹没在杂波中的可能性。在这种情况下，由于二值化处理部6为了检测目标物而需要圆周扫描相关处理完成数据，所以输出选择部12将圆周扫描相关处理完成数据输出到二值化处理部6。
杂波抑制部5所输出的数据(杂波抑制完成数据)例如图3中(C)部分所示，将来自高速移动目标物的回波重叠在圆周扫描相关处理部11所输出的圆周扫描相关处理完成数据中的对应于来自高速移动目标物的回波的位置上。
如上所述，来自高速移动的船舶的回波的信号电平一般来说都比杂波电平大。因此，对于大部分高速移动目标物，能够从杂波抑制部5输出信号电平未被抑制的接收数据(未经过圆周扫描相关处理的接收数据)。由此，如图3中(C)部分所示，能够得到来自高速移动目标物的回波和来自低速移动目标物的回波均未被抑制而仅抑制杂波的信号。因此，即便是高速移动目标物，也能够在后级的二值化处理部6中可靠地判定为“有目标物”。
如以上说明，本实施方式的雷达装置10具备天线1和信号处理部21。信号处理部21具备：径向扫描存储器4、圆周扫描相关处理部11和输出选择部12。输出选择部12在接收数据的信号电平在规定的选择阈值以上的情况下，输出该接收数据；在接收数据的信号电平小于选择阈值的情况下，输出圆周扫描相关处理完成数据。
由此，当来自目标物的回波的信号电平比杂波信号的电平大时(来自该目标物的回波未被淹没在无用信号中)，输出选择部12选择输出未被实施圆周扫描相关处理的接收数据。来自高速航行的船舶的回波信号电平一般来说都比杂波电平高，故来自高速航行的船舶的回波的信号电平也不被抑制。因此，既能够防止大部分的来自高速船舶的回波的信号电平被圆周扫描相关处理抑制，又能够通过该圆周扫描相关处理仅抑制无用信号。
本实施方式的信号处理部21具备阈值设定部13，该阈值设定部13基于接收数据求出该接收数据的杂波电平。选择阈值是基于阈值设定部13求出的杂波电平被确定的。由此，能够恰当地确定选择阈值，所以即便因天气状况等引起杂波电平变动，也能够恰当地进行目标物的检测和杂波的抑制。
本实施方式的信号处理部21具备追踪处理部7，该追踪处理部7基于由输出选择部12输出的数据追踪目标物。由此，能够可靠地追踪目标物，包括高速移动目标物。
下面，关于本发明的第2实施方式，参照图5进行说明。
图5是本实施方式所涉及的雷达装置100的框图。在以下的说明中，对于与上述第1实施方式相同或类似的构成，标注与第1实施方式相同的标记并省略说明。
优选的，本实施方式的雷达装置(雷达信号处理装置)100具备回波余迹(EchoTrail)生成处理部34，该回波余迹生成处理部34基于输出选择部12进行回波余迹生成处理。据此，能够保留高速移动目标物和低速移动目标物。
在本实施方式的雷达装置100所具备的信号处理部41中，来自杂波抑制部5的杂波抑制完成数据被输出到图像存储器31。该图像存储器31可存储光栅形式的二维图像。在将杂波抑制完成数据输出到图像存储器31时，指定该杂波抑制完成数据所对应的回波在水平面上的位置的地址。由此，在所述二维图像上绘制出杂波抑制完成数据，结果生成了表示自船周围目标物的光栅图像形式的雷达影像。
图像存储器31经由图像处理部32与显示器33连接。该显示器33是光栅扫描式的彩色显示装置，能够显示图像存储器31所存储的雷达影像。
显示器33将作为二维图像的雷达影像的各像素，按照与杂波抑制完成数据的信号电平相对应的颜色进行显示。例如，通过用深色显示信号电平高的杂波抑制完成数据，用浅色显示信号电平低的杂波抑制完成数据，从而能够显示自船周围目标物。在本实施方式的构成中，因此基于杂波抑制完成数据生成了雷达影像，所以既能够抑制杂波显示于该雷达影像上，又能够显示高速移动目标物的回波和低速移动目标物的回波双方。
另外，来自杂波抑制部5的杂波抑制完成数据也被输入到回波余迹生成处理部34。回波余迹生成处理部34生成表示各目标物的余迹(轨迹)的余迹图像。对于余迹的生成只做简单说明，通过在回波通过的位置生成残留了“残像”的图像，来表示该回波的余迹。该余迹图像被输出到图像处理部32。
在现有的雷达装置中，基于包含杂波的接收数据生成余迹，因为该杂波的残像覆盖了余迹图像。因此，存在难以确认表示目标物的回波的余迹的问题。另一方面，为了抑制杂波而进行圆周扫描相关处理，甚至连高速移动目标物的回波也被抑制了，所以基于该圆周扫描相关处理完成数据生成余迹时，无法生成高速移动目标物的余迹。
在这点上，根据本实施方式的构成，不但能够抑制杂波，还能够生成低速移动目标物、高速移动目标物的余迹。
并且，在图像处理部32中，让余迹图像重叠在雷达影像上并输出给显示器33。据此，在显示器33上，能够显示含有余迹的雷达影像。雷达装置的操作人员通过确认显示于所述雷达影像上的余迹，能够推测目标物的移动方向或移动速度。
如以上说明，第2实施方式的信号处理部41具备回波余迹生成处理部(回波余迹生成部)34，该回波余迹生成处理部34基于输出选择部12输出的数据进行回波余迹生成处理。
由此，能够残留高速移动目标物和低速移动目标物双方的余迹。
以上虽然对本发明的实施方式方进行了说明，但上述的构成例如也可以如下变更。
本发明的构成不局限于船舶用雷达，也适用于其他用途的雷达装置。另外，也不局限于雷达装置，例如也适用于扫描型超声波探知器。
在上述实施方式中，说明了杂波抑制部5由CPU、RAM及ROM等组成的硬件、和由存储在该ROM中的信号处理程序组成的软件构成。也可以代替这个，用专用的硬件实现圆周扫描相关处理部11、输出选择部12、阈值设定部13的一部分或者全部。
作为选择阈值的确定方法，也可以代替前述的基于实际的接收数据来确定选择阈值，而把无用信号电平的理论值加上规定的补偿后的值作为选择阈值。
在上述实施方式中，将进行了二值化处理后的数据输入到追踪滤波器。但是，也能够变更为省略二值化处理，将多值图像输入到追踪滤波器。
圆周扫描相关处理除了上述递归式数字滤波器的处理之外，例如也能够使用FIR滤波器等来实现。

Claims (13)

1.一种信号处理装置，其特征在于，具备：
接收数据输出部，输出接收数据，该接收数据表示输入的接收信号的信号电平；
圆周扫描相关处理部，用所述接收数据、以及表示在接收所述接收信号之前接收过的接收信号的信号电平的之前接收数据，进行圆周扫描相关处理，输出新的圆周扫描相关处理完成数据；
阈值设定部，基于所述接收数据求出该接收数据的杂波电平；
输出选择部，基于被设定成比所述接收数据的杂波电平大的值的选择阈值，选择所述接收数据和所述新的圆周扫描相关处理完成数据中的一个进行输出；
无用信号电平设定部，基于所述接收数据求出该接收信号的无用信号电平；以及
二值化处理部，基于规定的二值化阈值，对从所述输出选择部输出的数据进行二值化处理；
所述输出选择部在所述接收信号的信号电平是所述选择阈值以上时，选择输出该接收数据，在所述接收信号的信号电平小于所述选择阈值时，选择输出所述新的圆周扫描相关处理完成数据，
所述圆周扫描相关处理部具备存储之前的圆周扫描相关处理完成数据的之前存储器，
无论在所述输出选择部输出所述接收数据的情况下还是输出所述新的圆周扫描相关处理完成数据的情况下，被向所述输出选择部输出以基于所述选择阈值而与所述接收数据进行选择输出的所述新的圆周扫描相关处理完成数据，被直接作为之前的圆周扫描相关处理完成数据而存储至所述之前存储器，以对所述之前存储器中存储的1次圆周扫描前的圆周扫描相关处理完成数据进行更新，
所述圆周扫描相关处理部基于所述接收数据和所述之前存储器中存储的所述之前的圆周扫描相关处理完成数据，求出新的圆周扫描相关处理完成数据，
所述选择阈值基于所述无用信号电平设定部中求出的所述无用信号电平而被决定，所述二值化阈值小于所述选择阈值。
2.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
所述接收信号是天线接收的来自目标物的回波信号。
3.如权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，
所述圆周扫描相关处理部具备低通滤波器，该低通滤波器只让与来自目标物的回波信号相关联的接收数据的低频成分通过。
4.如权利要求1～3中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，
所述圆周扫描相关处理部具备进行如下处理的递归式数字滤波器：
Yr,θ(n)＝αXr,θ(n)+(1－α)Yr,θ(n－1)
其中，Yr,θ(n)是新的圆周扫描相关处理完成数据，Xr,θ(n)是最新的接收数据，Yr,θ(n－1)是1次圆周扫描前的圆周扫描相关处理完成数据，系数α的范围是0≤α≤1。
5.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
所述输出选择部基于所述接收数据的信号电平调整所述选择阈值。
6.如权利要求1～3中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，还具备：
径向扫描存储器，存储所述接收数据。
7.如权利要求6所述的信号处理装置，其特征在于，
所述之前存储器将1次圆周扫描前的圆周扫描相关处理完成数据与方位和距离相关联地进行存储，
所述圆周扫描相关处理部从所述径向扫描存储器读出新的接收数据，从所述之前存储器读出与该新的接收数据的方位和距离相关联的所述圆周扫描相关处理完成数据，用所述新的接收数据和所述圆周扫描相关处理完成数据进行圆周扫描相关处理，输出新的圆周扫描相关处理完成数据。
8.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
在从所述输出选择部输出的所述数据大于所述二值化阈值时，所述二值化处理部输出表示有目标物的信号。
9.如权利要求8所述的信号处理装置，其特征在于，还具备：
追踪处理部，基于所述二值化处理部的输出，对目标物进行追踪。
10.如权利要求9所述的信号处理装置，其特征在于，还具备：
回波余迹生成部，基于从所述输出选择部输出的所述数据，进行表示所述目标物的轨迹的回波余迹生成处理。
11.如权利要求4所述的信号处理装置，其特征在于，
所述圆周扫描相关处理部将在所述递归式数字滤波器中求出的圆周扫描相关处理完成数据，直接输出至所述输出选择部以基于所述选择阈值对其与所述接收数据进行选择输出，并且存储至所述之前存储器以对所述之前存储器中存储的1次圆周扫描前的圆周扫描相关处理完成数据进行更新。
12.如权利要求11所述的信号处理装置，其特征在于，
在所述圆周扫描相关处理完成数据向所述输出选择部输入之前，所述圆周扫描相关处理完成数据不被进行如果其信号电平小于规定阈值则输出0的处理。
13.一种雷达图像显示方法，其特征在于，包括：
回波信号接收步骤，用天线放射电磁波并接收回波信号；
圆周扫描相关处理步骤，用表示所述回波信号的信号电平的接收数据、以及表示在接收所述回波信号之前接收过的回波信号的信号电平的之前接收数据，进行圆周扫描相关处理，输出新的圆周扫描相关处理完成数据；
阈值设定步骤，基于所述接收数据求出该接收数据的杂波电平；
输出选择步骤，基于被设定成比所述接收数据的杂波电平大的值的选择阈值，选择所述接收数据和所述新的圆周扫描相关处理完成数据中的一个进行输出；
无用信号电平设定步骤，基于所述接收数据求出该接收信号的无用信号电平；
二值化处理步骤，基于规定的二值化阈值，对从所述输出选择步骤输出的数据进行二值化处理；以及
图像显示步骤，显示基于所述二值化处理步骤输出的数据生成的雷达图像；
所述输出选择步骤在所述回波信号的信号电平是所述选择阈值以上时，选择输出该接收数据，在所述回波信号的信号电平小于所述选择阈值时，选择输出所述新的圆周扫描相关处理完成数据，
无论在输出所述接收数据的情况下还是输出所述新的圆周扫描相关处理完成数据的情况下，在所述输出选择步骤中基于所述选择阈值而与所述接收数据进行选择输出的所述新的圆周扫描相关处理完成数据，被直接作为之前的圆周扫描相关处理完成数据而存储至之前存储器，以对所述之前存储器中存储的1次圆周扫描前的圆周扫描相关处理完成数据进行更新，
在所述圆周扫描相关处理步骤中，基于所述接收数据和所述之前存储器中存储的之前的圆周扫描相关处理完成数据，求出新的圆周扫描相关处理完成数据，
所述选择阈值基于所述无用信号电平设定步骤中求出的所述无用信号电平而被决定，所述二值化阈值小于所述选择阈值。
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