JP2004157012A

JP2004157012A - レーダ装置及びレーダ識別方法

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Publication number: JP2004157012A
Application number: JP2002322833A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Shimura; 誠一志村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: JP3745726B2

Abstract

【課題】反射エコーからＩＳＡＲ画像を生成して目標の識別を行うレーダ装置に関し、識別確度の向上を図ったレーダ装置を提供する。
【解決手段】受信信号からビデオ信号を生成するビデオ信号生成手段４と、ビデオ信号について合成開口処理を行うことでＩＳＡＲ画像を生成する画像生成手段９と、ＩＳＡＲ画像におけるレンジ方向に対するドップラ方向の広がりを検出する画像広がり検出手段３１と、検出された画像広がりに基づいて目標の識別を行う画像識別手段３２により構成される。画像広がりの検出は、ＩＳＡＲ画像における画素ごとの輝度レベルに基づいて行われ、検出された広がりの時間変化から目標の動揺周期が検出される。
【選択図】図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置及びレーダ識別方法に係り、反射エコーからレーダ画像を生成して目標の識別を行うレーダ装置及びレーダ識別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常のレーダ装置は、船舶、航空機または車両等の目標を検出し、その方位、距離及び速度を測定するためのものである。従って、通常のレーダ装置は目標を検出できるが、その目標が何であるのかを識別することはできない。例えば、目標が船舶であるとき、それが大型船であるか、あるいは小型船であるか、更にその機種が何であるかについて知ることはできない。このような目標の識別が必要とされる場合には、識別機能を備えたレーダ装置が従来から用いられている。
【０００３】
この種のレーダ装置としては、目標からの反射エコーからレーダ画像を生成し、そのレーダ画像に基づいて目標の識別を行っている。特に、ＩＳＡＲ（ＩｎｖｅｒｓｅＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒ：逆合成開口レーダ）は、高分解能のレーダ画像が得られるため、高精度の目標識別を行うことができる。
【０００４】
図１３は、従来のレーダ装置の構成例を示したブロック図である。このレーダ装置５００は、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）信号を送信し、目標からの反射エコーを受信して目標の識別を行うものであり、送信機１と、サーキュレータ２と、アンテナ３と、受信機４と、信号処理器５と、操作表示器６と、アンテナ制御器７により構成されている。
【０００５】
送信機１は、受信機４から出力される送信種信号を増幅してＲＦ信号を生成している。このＲＦ信号は、サーキュレータ２を介してアンテナ３から送出される。この様にして送出された送信波の一部は目標で反射され、反射エコーとしてアンテナ３により再び受信される。
【０００６】
サーキュレータ２は、送受信信号を分離するための循環回路である。すなわち、サーキュレータ２は、送信機１からのＲＦ信号をアンテナ３へ供給するとともに、アンテナ３での受信信号を受信機４へ供給する。
【０００７】
受信機４は、サーキュレータ２からの受信信号に基づいてレーダビデオ信号を生成するビデオ信号生成手段である。受信機４は、所定の送信周期で送信種信号を生成して送信機１へ出力するとともに、この送信種信号に基づいて受信信号から反射エコーを判別し、レーダビデオ信号を生成している。
【０００８】
サーキュレータ２から受信信号が出力されると、受信機４は、受信信号についてパルス圧縮を行う。パルス圧縮することにより、レンジ方向（アンテナ３からの距離方向）の分解能を向上させることができる。そして、パルス圧縮後の信号についてＡ／Ｄ変換を行うことにより、デジタルのレーダビデオ信号が生成される。このレーダビデオ信号は、アンテナ３からの距離に対応して区分されたレンジセルに量子化されている。この様にして生成されたレーダビデオ信号は、信号処理器５へ出力される。
【０００９】
信号処理器５は、目標を追尾しながら開口面についてレーダビデオ信号を合成し、高分解能のレーダ画像を生成することによって目標識別を行っている。この信号処理器５は、追尾処理部８と、ＩＳＡＲ処理部９と、画像処理部１０と、表示処理部１１と、ビーム制御部１２からなる。
【００１０】
追尾処理部８は、目標の追尾処理を行って目標方位を算出する。すなわち、追尾処理部８は、受信機４からのレーダビデオ信号に基づいて目標を検出し、追尾フィルタを用いて追尾演算処理を行って目標方位を算出している。この目標方位は、水平面内の方位であるＡＺ（ａｚｉｍｕｔｈ：方位角）及び垂直面内の方位であるＥＬ（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ：仰角）からなり、ビーム制御部１２へ出力される。また、レーダビデオ信号は、追尾処理部８からＩＳＡＲ処理部９へ出力される。
【００１１】
ビーム制御部１２は、アンテナ３のビーム制御を行っている。ビーム制御とは、アンテナ３による電波の送受信方位を制御するアンテナ角度の制御である。ビーム制御部１２は、追尾処理部８で求められた目標方位と、アンテナ３から出力される角度信号とに基づいて、アンテナ３の角度制御信号を生成し、アンテナ制御器７へ出力している。
【００１２】
アンテナ制御器７は、アンテナ３を駆動するアンテナ駆動手段である。アンテナ制御器７は、ビーム制御部１２からの角度制御信号と、アンテナ３から出力される角度信号とに基づいて、アンテナ駆動信号を生成し、このアンテナ駆動信号によってアンテナが駆動される。すなわち、垂直面内及び水平面内におけるビーム角の調整が行われる。
【００１３】
ＩＳＡＲ処理部９は、レーダビデオ信号から高分解能のレーダ画像（ＩＳＡＲ画像）を生成する画像生成手段である。ＩＳＡＲ処理部９では、追尾処理部８からのレーダビデオ信号がレーダ開口面について合成され、クロスレンジ方向（レンジ方向に直交する方向）について高分解能化が図られる。このＩＳＡＲ処理によるクロスレンジ方向についての高分解能化と、前述のパルス圧縮によるレンジ方向についての高分解能化とによって、分解能の高いレーダ画像が生成される。この様にして生成されたＩＳＡＲ画像は、画像処理部１０へ出力される。
【００１４】
画像処理部１０は、ＩＳＡＲ画像をデータベースに照合して目標を識別する目標識別手段である。画像処理部１０では、ＩＳＡＲ処理部９から出力されたＩＳＡＲ画像のうち、オペレータが指定したフリーズ画像（静止画像）に対して識別処理が行われ、ＩＳＡＲ画像及び識別結果は、画像信号として表示処理部１１へ出力される。
【００１５】
この識別処理は、フリーズ画像の画素ごとの輝度レベルに基づくパターンマッチング処理（相関処理）であり、マッチング対象には、図示しないデータベースに予め記憶された識別用画像データが用いられる。また、このパターンマッチングは、目標の特徴量に基づいて行われる。すなわち、フリーズ画像から目標の特徴量を検出し、データベースに記録されている識別用の特徴量と比較することにより目標識別が行われる。目標の特徴量としては、目標のレンジ方向における長さ情報、例えば、全長や、特徴的な構造物の位置から端部までの長さが用いられる。
【００１６】
表示処理部１１は、画像信号を操作表示器６に表示させるための変換処理を行っている。画像処理部１０から出力された画像信号は、表示処理部１１において、操作表示器６の解像度及び表示輝度ダイナミックレンジに合致する表示信号に変換され、あるいは、操作表示器６の操作状況等に合致する表示信号に変換される。そして、表示信号が操作表示器６へ出力される。
【００１７】
操作表示器６は、目標の高解像度画像を表示するとともに、オペレータによる入力操作が行われる。操作表示器６は、表示処理部１１からの表示信号に基づいて、ＩＳＡＲ画像のフリーズ画像や、画像処理部で識別されたデータベース上の識別用画像データを表示する。また、この表示はオペレータの操作によって切り替えることができる。
【００１８】
図１４は、従来のレーダ装置５００におけるフリーズ画像及び識別用画像データ（参照画像）を示した説明図である。画像処理部１０では、フリーズ画像及び識別用画像データ（参照画像）について、レンジ方向の長さに関するマッチング処理が行われ、目標の識別が行われている。すなわち、画像処理部１０において、ＩＳＡＲ画像のフリーズ画像から目標のレンジ方向に関する長さ情報が検出され、データベース上の参照画像におけるレンジ方向に関する長さ情報との照合が行われる。
【００１９】
例えば、フリーズ画像の特徴量として、レンジ方向に関する目標の全長Ｌ１及び目標の特徴的な構造物の位置からの目標の端点までの長さＬ２が検出される。そして、これらの特徴量が、データベース上の参照画像における同様の特徴量、すなわち、レンジ方向の全長Ｌ１１及び構造物の位置からの端点までの長さＬ１２と照合される。
【００２０】
この様にして識別処理が行われた後、フリーズ画像と、識別処理により識別された参照画像は、ともに操作表示器６に表示される。このため、オペレータは識別結果の確認を行うことができる。
【００２１】
図１５は、従来のレーダ装置と目標との位置関係を示した説明図であり、上述したレーダ装置５００におけるアンテナ３と目標との位置関係の時間変化の例が示されている。レーダ装置５００が測定を開始したとき（時刻ｔ＝０）におけるアンテナ３と目標との距離はＲ_０であり、それから時間Ｅだけ経過したとき（時刻ｔ＝Ｅ）におけるアンテナ３と目標物との距離はＲ_Ｅとなっている。
【００２２】
船舶等の目標がレーダ装置５００に接近している場合、すなわち、Ｒ_０＞Ｒ_Ｅの場合であれば、レーダの近レンジ（ｎｅａｒレンジ）が目標の船首側となり、遠レンジ（ｆａｒレンジ）が船尾側となる。逆に、船舶等の目標がレーダ装置５００から離れていく場合、すなわち、Ｒ_０＜Ｒ_Ｅの場合であれば、目標の船首側と船尾側が逆になる。
【００２３】
図１６は、従来のレーダ装置におけるＩＳＡＲ画像を示した説明図であり、図１４のフリーズ画像の形態についての詳細を表している。レンジプロファイルが二次元表示される場合には、レーダビデオ信号のレンジ情報を横方向にとり、強度情報を縦方向にとって表示される。一方、ＩＳＡＲ画像が二次元表示される場合には、レーダビデオ信号のレンジ情報を横方向にとり、ドップラ情報を縦方向にとって表される。
【００２４】
図１７のステップＳ１０１〜Ｓ１０６は、従来のレーダ装置におけるＩＳＡＲ画像生成の動作を示したフローチャートであり、上述したレーダ装置５００のＩＳＡＲ処理部９における合成開口処理の手順の例を表している。まず、ＩＳＡＲ処理部９は、追尾処理部８からレーダビデオ信号が入力されると（ステップＳ１０１）、このレーダビデオ信号についてレンジ方向の距離が補償される（ステップＳ１０２）。
【００２５】
目標が移動することによって、複数のレーダビデオ信号における目標のレンジ方向の距離（レンジ距離）にずれが生じる。ステップＳ１０２の距離補償処理は、レーダビデオ信号間で生ずるこの様なレンジ距離のずれを検出し、このずれをレンジセル単位で補償する処理である。この様なレンジ距離の補償処理を行うことにより、複数のレーダビデオ信号における目標のレンジ距離を一致させることができ、目標があたかも静止しているかのように扱うことができる。
【００２６】
すなわち、レーダビデオ信号におけるレンジ距離に対する振幅について、時間軸上での変化を検出し、この変化に基づいて、目標を追尾するとともに、パルスヒットごとにレンジセル単位の目標移動量を算出する。この目標移動量を補償量として、当該パルスヒットにより得られたレーダビデオ信号についてレンジ距離を補償すれば、レーダビデオ信号間でレンジ距離を補償することができる。
【００２７】
次に、距離補償後のレーダビデオ信号について、ＩＳＡＲ処理部９は、ドップラシフトによる位相のずれを補償する位相の補償処理を行う（ステップＳ１０３）。この位相の補償処理は、以下のように行われる。まず、レーダビデオ信号に基づき周波数軸上において時間に対する周波数の変化によって目標がフォーカシングされ、追尾速度からドップラ周波数が算出される。そして、算出されたドップラ周波数を積分することで位相のずれが判別される。この位相のずれを位相の補償量として目標の移動によるドップラシフトを複素乗算することで、ドップラシフトによる位相のずれが補償される。
【００２８】
位相補償後のレーダビデオ信号について、ＩＳＡＲ処理部９は、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）処理を行って、目標の動揺成分（ロール、ピッチ及びヨーの周波数）を判別する（ステップＳ１０４）。そして、ＩＳＡＲ処理部９は、この動揺成分に基づいて信号振幅の検出を行い（ステップＳ１０５）、ＩＳＡＲ画像として画像処理部１０に出力する（ステップＳ１０６）。
【００２９】
このような従来のレーダ装置では、フリーズ画像を識別用画像データと照合する際、レンジ方向の長さ情報のみに基づいてマッチングを行っている。このため、目標の識別確度が低く、レンジ方向の長さ情報が類似する目標の識別は極めて困難であるという問題があった。
【００３０】
ここで、反射エコーからＩＳＡＲ画像を生成して目標の識別を行う従来のレーダ装置の他の例としては、例えば、特許文献１または２に記載のものがある。しかし、特許文献１に記載のレーダ装置は、ＩＳＡＲ画像と識別用画像データとのマッチングにおいてＩＳＡＲ画像の伸縮を行えるようにしたものであり、目標の識別確度を向上させるものではない。
【００３１】
また、特許文献２に記載のレーダ装置は、異なる視点からの画像に基づいてマッチングを行うものであり、マッチングは目標の形状データに基づいて行われる。従って、このレーダ装置では、レンジ方向の長さ情報が類似する目標の識別は困難であると考えられる。
【００３２】
【特許文献１】
特開２００１−２６４４３５号公報
【特許文献２】
特開平９−２４３７４０号公報
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、識別確度を向上させたレーダ装置を提供することを目的としている。また、レンジ方向の長さ情報が類似する目標についても精度よく識別を行うことができるレーダ装置を提供することを目的としている。
【００３４】
さらに、目標の識別確度を向上させたレーダ識別方法を提供することを目的としている。また、レンジ方向の長さ情報が類似する目標についても精度よく識別を行うことができるレーダ識別方法を提供することを目的としている。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるレーダ装置は、受信信号からビデオ信号を生成するビデオ信号生成手段と、ビデオ信号について合成開口処理を行ってレーダ画像を生成する画像生成手段と、レーダ画像におけるレンジ方向に対するドップラ方向の広がりを検出する画像広がり検出手段と、検出された画像広がりに基づいて目標の識別を行う画像識別手段により構成される。
【００３６】
画像広がりの検出は、例えば、レーダ画像における画素ごとの輝度レベルに基づいて行うことができる。この様な構成によれば、検出された画像広がりに基づいて目標の識別を行うことができるので、目標の識別確度を向上させることができる。
【００３７】
本発明によるレーダ装置は、上記画像広がり検出手段により検出された画像広がりの時間変化から目標の動揺周期を検出する動揺周期検出手段を備え、上記画像識別手段が、検出された動揺周期に基づいて目標の識別を行うように構成される。この様な構成により、レンジ方向の長さ情報が類似する目標の識別が容易となり、目標の識別確度を向上させることができる。
【００３８】
本発明によるレーダ装置は、上記画像識別手段が、画像広がり検出手段により検出された広がりについてレンジごとにデータベース上の識別用データと比較を行うように構成される。この様な構成により、レンジ方向の長さ情報が類似する目標の識別が容易となり、目標の識別確度を向上させることができる。
【００３９】
本発明によるレーダ装置は、偏向の互いに異なる送信波を送信する送信手段が設けられ、上記画像識別手段が、偏向の異なる各送信波の反射エコーから生成されたレーダ画像に基づいて目標の識別を行うように構成される。この様な構成により、目標の識別確度をより向上させることができる。
【００４０】
本発明によるレーダ識別方法は、受信信号からビデオ信号を生成するビデオ信号生成ステップと、ビデオ信号について合成開口処理を行うことでレーダ画像を生成する画像生成ステップと、レーダ画像におけるレンジ方向に対するドップラ方向の広がりを検出する画像広がり検出ステップと、検出されたレーダ画像の広がりに基づいて目標の識別を行う画像識別ステップからなる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本実施の形態では、ＩＳＡＲ画像におけるドップラ方向の広がりの時間変化から目標の動揺周期を検出し、目標識別を行う場合について説明する。なお、目標が船舶などの場合であれば、ドップラ方向の広がりは、物理的には目標の高さに相当する。
【００４２】
図１は、本発明の実施の形態１によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置１００を図１３の従来のレーダ装置５００と比較すれば、画像処理部１０ａの構成が異なるが、その他の構成は従来のレーダ装置５００の場合と同様である。
【００４３】
図２は、図１の画像処理部１０ａの一構成例を示したブロック図である。この画像処理部１０ａは、画像広がり検出部２１と、画像データ蓄積部２２と、動揺周期検出部２３と、マッチング処理部２４と、識別用データ記憶部２５により構成される。
【００４４】
画像広がり検出部２１は、ＩＳＡＲ処理部９からのＩＳＡＲ画像について、レンジ方向に対するドップラ方向の広がりの検出を行う。すなわち、ＩＳＡＲ処理部９から所定の更新周期でＩＳＡＲ画像が出力されると、このＩＳＡＲ画像のフリーズ画像について画素ごとの輝度レベルに基づいて、目標のレンジ方向に対するドップラ方向の広がりが検出される。
【００４５】
この広がりの検出は、例えば、画素ごとの輝度レベルを所定の閾値と比較することによって輝度レベルを２値化し、ドップラ方向の広がりを検出する。そして、更新周期ごとに検出されたフリーズ画像の広がりは、画像広がりデータとして画像データ蓄積部２２に記録される。また、画像広がり検出部２１は、画像データ蓄積部２２に複数の更新周期にわたって蓄積された複数の画像広がりデータを動揺周期検出部２３へ出力する。
【００４６】
動揺周期検出部２３は、画像広がり検出部２１からの画像広がりデータに基づいて、目標の動揺周期を検出する。この動揺周期の検出は、更新周期ごとに記録された画像広がりデータにおける広がりの時間変化に基づいて行われる。より詳しくは、ＩＳＡＲ画像におけるドップラ方向の広がりについて、更新周期ごとの時間変化を正弦波運動に置き換えることにより目標の動揺周期が推定される。この検出結果は動揺周期データとしてマッチング処理部２４へ出力される。なお、ここで検出される動揺周期は、主に、船舶などの目標における横揺れの様な比較的ゆっくりとした動揺の周期である。
【００４７】
マッチング処理部２４は、動揺周期検出部２３からの動揺周期データに基づいてマッチング処理を行う。このマッチング処理は、検出された動揺周期データを、データベースとしての識別用データ記憶部２５に記憶された識別用データと照合することにより行われる。識別用データ記憶部２５には、照合に必要な動揺周期に関するデータが予め記憶されているものとする。
【００４８】
また、マッチング処理部２４は、従来のレーダ装置において行われていたＩＳＡＲ画像のレンジ方向の長さ情報に基づくマッチング処理も行う。これらのマッチング処理により目標の識別が行われ、識別結果等の画像データは画像信号として表示処理部１１へ出力される。
【００４９】
なお、操作表示器６は、更新周期ごとに変化するＩＳＡＲ画像における動画を画面の中央に配置して表示する表示形態と、フリーズ画像及び参照画像を画面の左右に分けて表示する表示形態とがオペレータの操作で選択できるようになっている。また、画面上には目標の識別候補の名称も参照画像と共に表示されるようになっている。
【００５０】
図３は、図２の信号処理部１０ａにおけるＩＳＡＲ画像の広がりの時間変化の一例を示した説明図である。動揺周期検出部２３において、更新周期Ｔ１ごとに変化するＩＳＡＲ画像２６におけるドップラ方向の広がりに基づいて、目標の動揺周期Ｔ２（＞Ｔ１）が検出される。
【００５１】
すなわち、ＩＳＡＲ画像２６におけるレンジ方向に対するドップラ方向の広がりの時間変化を、横軸を経過時間とし、縦軸をドップラ方向の動揺角度とする正弦曲線２７で近似する。この正弦曲線２７の周期から目標の動揺周期Ｔ２が推定される。
【００５２】
図４は、図２の信号処理部１０ａにおける識別用データを示した説明図であり、識別用データ記憶部２５に記憶された識別用データからなるテーブルの一例を表している。このテーブル２８は、動揺周期ごとに目標の識別候補により構成される。このテーブル２８における各動揺周期が、マッチング処理部２４によって目標の動揺周期データと比較され、目標識別が行われる。
【００５３】
図５のステップＳ１１〜Ｓ１６は、図２の信号処理部１０ａにおける動作を示したフローチャートであり、図２の画像処理部１０ａにおけるＩＳＡＲ画像についての目標識別の処理手順の一例を表している。まず、画像広がり検出部２１は、ＩＳＡＲ処理部９からＩＳＡＲ画像が入力されると（ステップＳ１１）、ＩＳＡＲ画像における画素ごとの輝度レベルに基づいて、ドップラ方向の広がりを検出する（ステップＳ１２）。そして、検出されたドップラ方向の広がりは、画像広がり検出部２１によって画像広がりデータとして画像データ蓄積部２２に蓄積される。
【００５４】
次に、画像広がり検出部２１は、所定の蓄積期間（＞Ｔ１）が経過するまで、ステップＳ１１〜Ｓ１２の処理手順を繰り返し、上記蓄積期間が経過すると、画像データ蓄積部２２に蓄積された画像広がりデータを動揺周期検出部２３に出力する（ステップＳ１３）。このとき、当該蓄積期間内において複数の更新周期Ｔ１にわたって蓄積された画像広がりデータが出力される。
【００５５】
動揺周期検出部２３は、画像広がり検出部２１からの画像広がりデータに基づいて目標の動揺周期Ｔ２を検出する（ステップＳ１４）。検出された動揺周期Ｔ２はマッチング処理部２４に出力される。
【００５６】
マッチング処理部２４は、動揺周期検出部２３から出力された動揺周期Ｔ２に基づいてマッチング処理を行う（ステップＳ１５）。このマッチング処理において、識別用データ記憶部２５に記憶された識別用データであるテーブル２８が参照され、目標の識別が行われる。そして、識別結果等の画像データが画像信号として表示処理部１１に出力されると（ステップＳ１６）、画像処理は終了する。
【００５７】
本実施の形態によれば、ＩＳＡＲ画像におけるドップラ方向の広がりの時間変化から目標の動揺周期を推定することができ、レンジ方向の長さ情報とともに、目標の動揺周期に基づく識別を行うことができる。このため、目標についての情報量が増えるので、目標の識別確度が向上する。特に、レンジ方向の長さ情報が類似する目標を識別することが容易となる。
【００５８】
実施の形態２．
本実施の形態では、ＩＳＡＲ画像におけるドップラ方向の広がりについてレンジ距離ごとに識別用データと比較し、目標識別を行う場合について説明する。
【００５９】
図６は、本発明の実施の形態２によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置２００を図１のレーダ装置１００（実施の形態１）と比較すれば、画像処理部１０ｂの構成が異なるが、その他の構成はレーダ装置１００の場合と同様である。
【００６０】
図７は、図６の画像処理部１０ｂの一構成例を示したブロック図である。この画像処理部１０ｂは、画像広がり検出部３１と、マッチング処理部３２と、識別用データ記憶部３３により構成される。
【００６１】
画像広がり検出部３１は、ＩＳＡＲ処理部９からのＩＳＡＲ画像について、レンジ方向に対するドップラ方向の広がりの検出を行う。このドップラ方向の広がりの検出は、レンジセルごとに行われる。例えば、ＩＳＡＲ画像において、目標の特徴的な構造物は、レンジ方向における位置（目標端点からの距離）及びその位置でのドップラ方向の広がりの二次元情報が検出される。検出された広がりは、画像広がりデータとしてマッチング処理部３２へ出力される。
【００６２】
マッチング処理部３２は、画像広がり検出部３１からの画像広がりデータに基づいてマッチング処理を行う。ここでのマッチング処理は、ＩＳＡＲ画像から得られた目標についての上記二次元情報に基づいて行われる。すなわち、当該二次元情報と、識別用データ記憶部３３に記憶された識別用データとを照合することによりマッチングが行われる。識別用データ記憶部３３には、照合に必要な二次元情報に関するデータが予め記憶されているものとする。
【００６３】
図８は、図７の画像処理部１０ｂにおけるフリーズ画像及び参照画像を比較して示した説明図である。画像広がり検出部３１において、ＩＳＡＲ画像のフリーズ画像３４について各レンジに対するドップラ方向の広がりが検出される。例えば、目標の特徴的な構造物Ａ_１及びＡ_２までのレンジ方向における目標端点からのそれぞれの距離Ｌ２１及びＬ２２に対するドップラ方向の広がりＨ２１及びＨ２２が検出される。
【００６４】
これらの検出量が、マッチング処理部３２によって参照画像３５における二次元情報、すなわち、特徴的な構造物Ａ_１１及びＡ_１２までのレンジ方向における端点からの位置Ｌ３１及びＬ３２に対するドップラ方向の広がりＨ３１及びＨ３２と照合される。
【００６５】
図９は、図７の画像処理部１０ｂにおける識別用データを示した説明図であり、識別用データ記憶部３３に記憶された識別用データとしてのテーブルの一例を表している。このテーブル３６は、目標候補における構造物の位置ごとに各候補のドップラ方向の広がりデータにより構成される。このテーブル３６における各構造物の位置及びそのドップラ広がりが、マッチング処理部３２によって目標のレンジごとのドップラ広がりと比較され、識別が行われる。
【００６６】
図１０のステップＳ２１〜Ｓ２４は、図７の画像処理部１０ｂの動作を示したフローチャートであり、図７の画像処理部１０ｂにおける目標識別の処理手順の一例を表している。画像広がり検出部３１は、ＩＳＡＲ処理部９からＩＳＡＲ画像が入力されると（ステップＳ２１）、ＩＳＡＲ画像における画素ごとの輝度レベルに基づいて、ドップラ方向の広がりを検出する（ステップＳ２２）。そして、画像広がり検出部３１によって、目標の特徴的な構造物についてレンジ方向の位置ごとにドップラ方向の広がりが計測される。
【００６７】
計測された目標のドップラ方向の広がりは、画像広がりデータとしてマッチング処理部３２に出力され、この画像広がりデータに基づいてマッチング処理が行われる（ステップＳ２３）。マッチング処理部３２では、画像広がりデータと、識別用データ記憶部３３に記憶された識別用データであるテーブル３６とを照合し、目標の識別を行う。
【００６８】
本実施の形態によれば、レンジセルごとのドップラ広がりを検出し、レンジ方向の位置及びドップラ広がりからなる二次元情報に基づいて目標の識別を行っている。このため、目標についての情報量が増え、識別確度が向上するとともに、識別を迅速に行うことができる。
【００６９】
実施の形態３．
本実施の形態では、パルスごとに送受信偏波を切り替え、垂直偏波及び水平偏波による各ＩＳＡＲ画像から目標の動揺周期を検出し、目標識別を行う場合について説明する。
【００７０】
図１１は、本発明の実施の形態３によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置３００を図１のレーダ装置（実施の形態１）と比較すれば、偏波切替器４１が設けられる点で異なっている。
【００７１】
偏波切替器４１は、アンテナ３から送信されるＲＦ信号の偏向を切り替える送信波偏向切替手段である。この偏向の切り替えは、例えば、送信波において電界の振動面としての偏向面が垂直である垂直偏波及び偏向面が水平である水平偏波の２つの偏波について行われる。偏波切替器４１が、パルスごとに送信波の偏向を切り替えることによって、偏向の互いに異なる送信波に対応する受信信号から生成されたＩＳＡＲ画像に基づいて、目標の識別が行われる。
【００７２】
つまり、偏向の互いに異なる送信波に対応してＩＳＡＲ画像がそれぞれ生成され、この偏向の異なるＩＳＡＲ画像についてドップラ方向の広がりの検出が行われる。そして、画像処理部１０ａにおいて、その広がりの時間変化から目標の動揺周期が偏向ごとに推定され、識別が行われる。ここで、識別用データ記憶部２５には、照合に必要な各偏向に対応する動揺周期に関するデータが記憶されているものとする。
【００７３】
本実施形態によれば、偏向の異なる送信波を用いて得られたＩＳＡＲ画像に基づいて目標の識別が行われるので、目標についての情報量がさらに増え、識別確度がより向上する。
【００７４】
実施の形態４．
本実施の形態では、パルスごとに送受信偏波を切り替え、垂直偏波及び水平偏波による各ＩＳＡＲ画像におけるドップラ方向の広がりについてレンジ距離ごとに識別用データと比較し、目標識別を行う場合について説明する。
【００７５】
図１２は、本発明の実施の形態４によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置４００を図１１のレーダ装置２００（実施の形態２）と比較すれば、偏波切替器４１が設けられる点で異なっている。
【００７６】
このレーダ装置４００は、偏向が互いに異なる送信波に対応する受信信号から生成されたＩＳＡＲ画像に基づいて目標の識別を行う。すなわち、偏向の異なるＩＳＡＲ画像についてレンジごとのドップラ方向の広がりがそれぞれ検出され、画像処理部１０ｂにおいて、偏向ごとに識別が行われる。ここで、識別用データ記憶部３３には、照合に必要な各偏向に対応する二次元情報に関するデータが記憶されているものとする。
【００７７】
本実施形態によれば、偏向の異なる送信波を用いて得られたＩＳＡＲ画像に基づいて目標の識別が行われるので、目標についての情報量がさらに増え、識別確度がより向上するとともに、識別を迅速に行うことができる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明のレーダ装置及びレーダ識別方法によれば、レーダ画像におけるドップラ方向の広がりに基づいて目標の識別を行っているため、目標の識別確度を向上させることができる。
【００７９】
また、本発明のレーダ装置及びレーダ識別方法によれば、ドップラ方向の広がりの変化から目標の動揺周期を検出し、動揺周期に基づいて目標の識別を行っているので、レンジ方向の長さ情報が類似する目標の識別を行うことができる。
【００８０】
また、本発明のレーダ装置及びレーダ識別方法によれば、偏向の互いに異なる送信波を送信し、レーダ画像におけるドップラ方向の広がり、または、その変化から目標の動揺周期を検出して目標の識別を行っているため、目標の識別確度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の画像処理部１０ａの一構成例を示したブロック図である。。
【図３】図２のレーダ装置におけるＩＳＡＲ画像の広がりの時間変化の一例を示した説明図である。
【図４】図２のレーダ装置における識別用データの一例を示した説明図である。
【図５】図２のレーダ装置における画像処理の動作の一例を示したフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図７】図６の画像処理部１０ｂの一構成例を示したブロック図である。。
【図８】図７の画像処理部１０ｂにおけるフリーズ画像及び参照画像の一例を比較して示した説明図である。
【図９】図７の画像処理部１０ｂにおける識別用データの一例を示した説明図である。
【図１０】図７の画像処理部１０ｂにおける画像処理の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図１３】従来のレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図１４】図１３のレーダ装置における画像データの例を示した説明図である。
【図１５】図１３のレーダ装置と目標との位置関係の例を示した説明図である。
【図１６】図１３のレーダ装置におけるＩＳＡＲ画像の例を示した説明図である。
【図１７】図１３のレーダ装置におけるＩＳＡＲ画像生成の動作の例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１送信機、２サーキュレータ、３アンテナ、４受信機、
５信号処理器、６操作表示器、７アンテナ制御器、８追尾処理部、
９ＩＳＡＲ処理部、１０，１０ａ，１０ｂ画像処理部、１１表示処理部、
１２ビーム制御部、２１，３１画像広がり検出部、
２２画像データ蓄積部、２３動揺周期検出部、
２４，３２マッチング処理部、２５，３３識別用データ記憶部、
２６ＩＳＡＲ画像、２７正弦曲線、２８，３６テーブル、
３４フリーズ画像、３５参照画像、４１偏波切替器、
１００，２００，３００，４００レーダ装置

Claims

受信信号からレーダビデオ信号を生成するビデオ信号生成手段と、レーダビデオ信号について合成開口処理を行ってレーダ画像を生成する画像生成手段と、レーダ画像におけるレンジ方向に対するドップラ方向の広がりを検出する画像広がり検出手段と、検出された画像広がりに基づいて目標の識別を行う画像識別手段を備えたことを特徴とするレーダ装置。
上記画像広がり検出手段が、レーダ画像における画素ごとの輝度レベルに基づいて画像広がりの検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
上記画像広がり検出手段により検出された画像広がりの時間変化から目標の動揺周期を検出する動揺周期検出手段が設けられ、上記画像識別手段が検出された動揺周期に基づいて目標の識別を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
上記画像識別手段が、画像広がり検出手段により検出されたレーダ画像広がりをレンジごとにデータベース上の識別用データと比較することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
偏向の互いに異なる送信波を切り替えて送信する偏波切替手段を備え、
上記画像識別手段が、偏向の異なる各送信波の反射エコーから生成されたレーダ画像に基づいて目標の識別を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
レーダの垂直面内及び水平面内におけるビーム角を制御するビーム角制御手段と、上記レーダ画像に基づいて垂直面内及び水平面内における目標の方位を検出し、レーダの追尾制御を行う追尾制御手段とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
受信信号からレーダビデオ信号を生成するビデオ信号生成ステップと、レーダビデオ信号について合成開口処理を行ってレーダ画像を生成する画像生成ステップと、レーダ画像におけるレンジ方向に対するドップラ方向の広がりを検出する画像広がり検出ステップと、検出された画像広がりに基づいて目標の識別を行う画像識別ステップを備えを特徴とするレーダ識別方法。
上記画像広がり検出ステップにおいて検出された画像広がりの時間変化に基づいて目標の動揺周期を検出する動揺周期検出ステップを備え、
上記画像識別ステップが、この動揺周期に基づいて目標の識別が行われることを特徴とする請求項７に記載のレーダ識別方法。
上記画像識別ステップが、画像広がり検出手段により検出されたレーダ画像広がりをレンジごとにデータベース上の識別用データと比較することを特徴とする請求項７に記載のレーダ識別方法。
偏向の異なる送信波を切り替えて送信する偏波切替ステップを備え、
上記画像識別ステップにおいて、偏向の異なる各送信波の反射エコーから生成されたレーダ画像に基づいて目標の識別が行われることを特徴とする請求項７に記載のレーダ識別方法。