JP2009103515A - レーダ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示部に表示された内容によって目標検出性能に関するクラッタの影響を的確に把握できるとともに、低価格化および小型化とリアルタイム性とを両立させることができ、しかも表示部の低価格化および小型化を実現できるレーダ装置を提供する。
【解決手段】受信機4から送られてくる受信信号の強度の時間方向の平均値である平均信号強度を距離および方向毎に算出してクラッタマップを生成するクラッタマップ部5と、クラッタマップ部で生成されたクラッタマップを複数のエリアに分割し、該分割した複数のエリアの各々に含まれる複数の平均信号強度に基づいて、エリア毎の統計量を算出するクラッタマップ分析部8と、クラッタマップ分析部で算出されたエリア毎の統計量を表示する表示部7aを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、クラッタマップを用いてクラッタによる誤警報を抑圧するレーダ装置に関し、特にクラッタマップを表示する技術に関する。
クラッタマップは、受信信号の強度(振幅)の時間方向の平均値である平均信号強度を距離および方向毎に算出してマップ化したものであり、クラッタに起因する誤警報を防止するために用いられる。このようなクラッタマップを用いたレーダ装置として、特許文献1は、クラッタマップ部を小型化し、クラッタによる誤警報を抑圧するレーダ装置を開示している。
図9は、従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、送信機1、サーキュレータ2、アンテナ3、受信機4、クラッタマップ部5、目標検出部6および表示部7を備えている。
アンテナ3は、送信機1からサーキュレータ2を経由して送られてくる送信信号を電波に変換し、送信波として指定方向の空間に送信するとともに、送信波の反射波を受信して電気信号に変換し、受信信号としてサーキュレータ2を経由して受信機4に送る。
受信機4は、アンテナ3からサーキュレータ2を経由して送られてくる受信信号をディジタル信号に変換し、クラッタマップ部5および目標検出部6に送る。
クラッタマップ部5は、受信機4から送られてくる受信信号からクラッタマップを生成し、目標検出部6および表示部7に送る。クラッタマップ部5の詳細は、後述する。クラッタマップ部5から表示部7へのデータの伝送路は、例えばケーブルで構成されており、クラッタマップ部5は、クラッタマップをビデオ信号として、ケーブルを介して表示部7に送る。
目標検出部6は、クラッタマップ部5から送られてくるクラッタマップに基づきスレッショルドを決定し、受信機4から送られてくる受信信号を、スレッショルドと比較することにより目標を検出する。目標検出部6で検出された目標は、検出情報として表示部7に送られる。
表示部7は、目標検出部6から送られてくる検出情報によって示される目標とクラッタマップ部5から送られてくるクラッタマップを表示する。
次に、クラッタマップ部5の詳細を説明する。図10は、クラッタマップ部5の詳細な構成を示すブロック図である。クラッタマップ部5は、乗算器101A、乗算器101B、加算器102およびメモリ103から構成される。
乗算器101Aは、受信機4から送られてくる受信信号を入力信号とし、入力信号にウェイトを乗算し、その結果を加算器102に送る。また、乗算器101Bは、前回の観測によりメモリ103に記憶された信号にウェイトを乗算し、その結果を加算器102に送る。加算器102は、乗算器101Aから送られてくる信号と乗算器101Bから送られてくる信号を加算して、その結果をメモリ103に送るとともに、出力信号として目標検出部6および表示部7に送る。メモリ103は、加算器102から送られてくる信号(距離iおよび方向jの情報を含む)を記憶する。
クラッタマップ部5は、上述した構成によって、距離および送受信方向の情報を含む入力信号とメモリ104に蓄えられた信号との間で、平均化処理を実施し、結果を、再びメモリ103に蓄える。平均化処理は、以下の式で表される。
ここで、
x ;k回目の観測により得られた入力信号
y(k) ;k回目の観測により、新たにメモリに蓄えられる信号
y(k−1);(k−1)回目の観測により、メモリに蓄えられた信号
w1 ;入力信号に対するウェイト
w2 ;メモリに蓄えられた信号に対するウェイト
クラッタマップ部5における平均化処理は、上記(1)式では省略されているが、入力信号の距離および方向毎に実施され、これが観測毎に実施されることにより、距離および方向毎に、受信信号の強度の時間方向の平均値である平均信号強度が得られる。
図11は、上記のように構成された従来のレーダ装置において、表示部7に表示されるクラッタマップの例を示す。この例では、平均信号強度が大きい部分(クラッタが強い部分)は白で表され、平均信号強度が小さい部分(クラッタが弱い部分)は黒で表され、これらの間は、平均信号強度に応じた濃淡で表されている。
特開2007−33398号公報
上述した従来のレーダ装置において、クラッタマップをリアルタイムで表示部7に表示しようとする場合、クラッタマップ情報は、距離および方向毎の平均信号強度を表すデータであるので、クラッタマップ部5と表示部7との間のデータの伝送路として、受信信号を伝送する場合と同等の大きな伝送容量を有する伝送路が必要であり、伝送機能に係る部分の高価格化および大型化が避けられない。
逆に、クラッタマップ部5と表示部7との間の伝送路として、伝送容量が小さい伝送路を用いる場合は、伝送機能に係る部分の高価格化および大型化を避けることはできるが、データの伝送に多くの時間を要し、リアルタイム性を確保できない。このように、従来のレーダ装置では、クラッタマップの表示に関して、低価格化および小型化とリアルタイム性とを両立させることができないという問題がある。
また、表示部7において大容量のデータを表示するためには、メモリの大容量化や表示能力の向上等が必要であり、表示部7の表示機能に係る部分の高価格化および大型化が避けられない。
さらに、上述した従来のレーダ装置において、クラッタマップを表示部7に表示したとしても、クラッタマップは、単なる距離および方向毎の平均信号強度を表すデータであるので、目標検出性能に関するクラッタの影響を的確に把握することは難しいという問題がある。
本発明の課題は、表示部に表示された内容によって目標検出性能に関するクラッタの影響を的確に把握することができるとともに、低価格化および小型化とリアルタイム性とを両立させることができ、しかも表示部の低価格化および小型化を実現できるレーダ装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、第1の発明は、受信機から送られてくる受信信号の強度の時間方向の平均値である平均信号強度を距離および方向毎に算出してクラッタマップを生成するクラッタマップ部と、クラッタマップ部で生成されたクラッタマップを複数のエリアに分割し、該分割した複数のエリアの各々に含まれる複数の平均信号強度に基づいて、エリア毎の統計量を算出するクラッタマップ分析部と、クラッタマップ分析部で算出されたエリア毎の統計量を表示する表示部を備えたことを特徴とする。
また、第2の発明は、第1の発明において、クラッタマップ分析部は、さらに、算出したエリア毎の統計量に基づいて、クラッタマップのエリア毎の影響度の分類、または、クラッタマップのエリア毎の影響度の順位のうちの少なくとも1つを算出することを特徴とする。
また、第3の発明は、第2の発明において、表示部は、クラッタマップ分析部で算出されたクラッタマップのエリア毎の影響度の分類、または、クラッタマップのエリア毎の影響度の順位のうちの少なくとも1つを表示することを特徴とする。
また、第4の発明は、第2または第3の発明において、クラッタマップ分析部は、算出したクラッタマップのエリア毎の統計量、影響度の分類または影響度の順位のうちの少なくとも1つに基づいて、クラッタマップの表示すべきエリアを選択し、クラッタマップ部は、クラッタマップ分析部で選択されたエリアの平均信号強度を表示部に送って表示させることを特徴とする。
また、第5の発明は、第1乃至第3のいずれか1記載の発明において、クラッタマップの表示すべきエリアを選択する操作部を備え、クラッタマップ部は、操作部で選択されたエリアの平均信号強度を表示部に送って表示させることを特徴とする。
また、第6の発明は、第1乃至第5のいずれか1記載の発明において、クラッタマップ分析部は、クラッタマップ部の側に配設されていることを特徴とする。
第1の発明によれば、表示部には、単に、距離および方向毎の平均信号強度を表したクラッタマップが表示されるだけでなく、クラッタマップを複数のエリアに分割し、分割した複数のエリアの各々に含まれる複数の平均信号強度に基づいて、エリア毎に算出された統計量が表示されるので、ユーザは、目標検出性能に関するクラッタの影響を的確に把握することができる。また、表示部にはエリア毎に算出された統計量が表示されるので、表示部に伝送するデータの量を減らすことができる。その結果、伝送容量が小さい伝送路を用いることができ、伝送機能に係る部分の低価格化および小型化と、リアルタイム性とを両立させることができる。さらに、表示部で表示するデータは比較的小容量で済むので、メモリの大容量化や表示能力の向上等を図る必要がなく、表示部の低価格化および小型化を実現できる。
また、第2の発明によれば、算出されたエリア毎の統計量に基づいて、さらに、クラッタマップのエリア毎の影響度の分類、または、クラッタマップのエリア毎の影響度の順位のうちの少なくとも1つを算出するので、クラッタの特性の的確な把握が可能になる。
また、第3の発明によれば、算出されたエリア毎の統計量に基づいて、さらに、クラッタマップのエリア毎の影響度の分類、または、クラッタマップのエリア毎の影響度の順位のうちの少なくとも1つを表示するので、ユーザは、クラッタの特性を的確に把握することができ、その結果、目標検出性能に関するクラッタの影響を的確に把握することができる。
また、第4の発明によれば、算出されたクラッタマップのエリア毎の統計量、影響度の分類または影響度の順位のうちの少なくとも1つに基づいて、クラッタマップの表示すべきエリアが選択され、この選択されたエリアの平均信号強度が表示されるので、ユーザは、注目すべきエリアの平均信号強度を見ることができる。
また、第5の発明によれば、操作によって選択されたエリアの平均信号強度を表示させることができるので、ユーザは、所望のエリアの平均信号強度を見ることができる。
また、第6の発明によれば、クラッタマップ分析部は、クラッタマップ部の側に配設されているので、クラッタマップ部からクラッタマップ分析部へのデータの伝送路の低価格化および小型化を実現できる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した従来のレーダ装置の構成部分に相当する部分には、背景技術の欄で使用した符号と同じ符号を付して説明を省略または簡単化する。
図1は、本発明の実施例1に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、図9に示した従来のレーダ装置にクラッタマップ分析部8が追加されるとともに、従来のレーダ装置における表示部7が、新たな表示部7aに変更されて構成されている。クラッタマップ部5で生成されたクラッタマップは、目標検出部6および表示部7aに送られる他、クラッタマップ分析部8にも送られる。
ここで、クラッタマップは、受信信号の強度の距離および方向毎の時間方向の平均値を表す平均信号強度の集合により構成されている。図2は、クラッタマップを概念的に示す図である。すなわち、クラッタマップは、距離(Range)と方向(Azimuth)によって指定されるセル(Range,Azimuth)の各々について求められた、受信信号の強度の時間方向(Scan)の平均値、つまり平均信号強度を表す情報の集合から構成されている。なお、図2では、図面の複雑化を避けるために、方向として方位角(Azimuth)のみを用いた場合の例を示しているが、実際には、方向としては仰角(Elevation)も用いられて3次元のクラッタマップが使用される。
クラッタマップ分析部8は、クラッタマップ部5から送られてくるクラッタマップを複数のエリアに分割し、分割した複数のエリアの各々に含まれる複数の平均信号強度に基づいて、エリア毎の統計量を算出する。エリアは、隣接する複数のセルによって構成されている。図2に示す例では、セル(2、2)、(3、2)、(2、3)および(3、3)によって1つのエリアが形成されており、これら4つのセルの平均信号強度に基づき統計量が算出される。統計量としては、平均値、標準偏差(または分散)、最大値、最小値またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。このクラッタマップ分析部8で算出された統計量は、表示部7aに送られる。
表示部7aは、従来のレーダ装置における表示部7と同様に、目標検出部6から送られてくる検出情報によって示される目標とクラッタマップ部5から送られてくるクラッタマップを表示する他、クラッタマップ分析部8から送られてくるエリア毎の統計量を表示する。図3は、表示部7aに表示されるエリア毎の統計量の一例として、平均信号強度を濃淡表示した例を示す。なお、エリア毎の統計量の表示は、濃淡表示に限定されず、数値を色に対応させるカラーマップを用いて行うように構成することもできる。
以上説明したように、本発明の実施例1に係るレーダ装置によれば、表示部7aには、単に、距離および方向毎の平均信号強度を表したクラッタマップが表示されるだけでなく、クラッタマップを複数のエリアに分割し、分割した複数のエリアの各々に含まれる複数の平均信号強度に基づいて、エリア毎に算出された統計量が表示されるので、ユーザは、目標検出性能に関するクラッタの影響を的確に把握することができる。
また、表示部7aにはエリア毎の統計量が表示されるので、クラッタマップ分析部8から表示部7aに伝送するデータの量を減らすことができる。その結果、これらの間は伝送容量が小さい伝送路を用いることができるので、伝送機能に係る部分の低価格化および小型化と、リアルタイム性とを両立させることができる。
さらに、表示部7aで表示するデータは比較的小容量で済むので、メモリの大容量化や表示能力の向上等を図る必要がなく、表示部7aの表示機能に係る部分の低価格化および小型化を実現できる。
図4は、本発明の実施例2に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、図1に示した実施例1に係るレーダ装置のクラッタマップ分析部8が新たなクラッタマップ分析部8aに変更されるとともに、表示部7aが新たな表示部7bに変更されて構成されている。なお、この実施例2においては、統計量として平均値が使用されるものとして説明する。
すなわち、クラッタマップ分析部8aは、受信機雑音のみの平均値とクラッタマップのエリア毎の平均値(統計量)とに基づいて、以下の式により、クラッタマップのエリア毎の影響度を、「影響大」、「影響小」または「影響無し」といった3段階に分類する。
ここで、
ratio(l) :クラッタマップのl番目のエリアの比率
clutter(l):クラッタマップのl番目のエリアの平均値
noise(l) :クラッタマップのl番目のエリアの受信機雑音の平均値
threshold1およびthreshold2:影響度を判断するための閾値であり、threshold1<threshold2
なお、上述した例では、影響度を「影響大」、「影響小」および「影響無し」といった3段階に分類しているが、影響度の分類数は、任意である。
表示部7bは、従来のレーダ装置における表示部7と同様に、検出情報とクラッタマップ部からのクラッタマップ情報を表示する他、クラッタマップ分析部8aで算出されたクラッタマップのエリア毎の影響度の分類(「影響大」、「影響小」または「影響無し」)を表示する。この構成により、ユーザは、クラッタの特性を的確に把握することができ、その結果、目標検出性能に関するクラッタの影響を的確に把握することができる。
また、クラッタマップ分析部8aは、さらに、クラッタマップの各エリアの比率を用いて、影響度の分類がなされた各エリアに影響度の順位を付けるように構成することができる。この場合、表示部7bは、クラッタマップの各エリアに影響度の順位を表示する。なお、影響度の順位は、分類された影響度毎に付けるように構成することもできる。また、影響度の分類を行うことなく、各エリアに影響度の順位のみを付けるように構成することもできる。
図5は、表示部7bに表示されるエリア毎の影響度を濃淡表示した例を示す。なお、エリア毎の影響度の表示は、濃淡表示に限定されず、分類結果(影響大、影響小および影響無し)を色に対応させるカラーマップを用いて行うように構成することもできる。
以上説明したように、本発明の実施例2に係るレーダ装置によれば、クラッタマップ分析部8aで算出されたエリア毎の統計量に基づいて、さらに、クラッタマップのエリア毎の影響度の分類、または、クラッタマップのエリア毎の影響度の順位のうちの少なくとも1つを表示するので、ユーザは、クラッタの特性を的確に把握することができ、その結果、目標検出性能に関するクラッタの影響を的確に把握することができる。
次に、上述した実施例2に係るレーダ装置の変形例を説明する。図6は、実施例2の変形例に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、実施例2に係るレーダ装置のクラッタマップ部5が新たなクラッタマップ部5aに変更され、クラッタマップ分析部8aが新たなクラッタマップ分析部8bに変更されて構成されている。
クラッタマップ分析部8bは、算出したクラッタマップのエリア毎の統計量、影響度の分類または影響度の順位のうちの少なくとも1つ(以下、「統計量等」という)に基づいて、表示すべきクラッタマップのエリアを選択するための選択信号をクラッタマップ部5aに送る。
クラッタマップ部5aは、クラッタマップ分析部8bから送られてくる選択信号によって選択されたエリアの平均信号強度を表示部7bに送って表示させる。この構成により、エリア毎の統計量等に基づいて選択されたクラッタマップのエリアの平均信号強度が表示されるので、ユーザは、注目すべきエリア(例えば影響度が大のエリア)の平均信号強度を見ることができ、目標検出性能に関するクラッタの影響を把握することができる。
この場合、クラッタマップのエリア毎の影響度の分類結果が「影響無し」または「影響小」であれば、そのエリアの平均信号強度を表示部7bへ伝送しないように構成することができる。この構成により、クラッタマップ部5aから表示部7bに送るデータの伝送量を低減させることができるので、クラッタマップ部5aと表示部7bの伝送機能に関する部分の低価格化および小型化が可能になる。
また、データの伝送量の低減に伴い、伝送容量の小さい伝送路を用いた場合であっても、リアルタイム性を確保することが容易になる。さらに、表示部7bにおいても、表示するデータは比較的小容量で済むので、メモリの大容量化や表示能力の向上等を図る必要がなく、表示部7bの低価格化および小型化を実現できる。
図7は、本発明の実施例3に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、図6に示した実施例2の変形例に係るレーダ装置に操作部9が追加されるとともに、クラッタマップ分析部8bが新たなクラッタマップ分析部8cに変更されて構成されている。以下では、実施例2の変形例に係るレーダ装置と異なる部分を中心に説明する。
操作部9は、エリア毎の統計量等の表示を指示し、また、クラッタマップの表示すべきエリアを選択するために使用される。この操作部9で指示された統計量表示の指示、および、選択されたエリアを表す選択信号は、クラッタマップ部5aおよびクラッタマップ分析部8cに送られる。なお、操作部9は、表示部7bと一体となった端末装置として実現することができる。
クラッタマップ分析部8cは、操作部9から統計量表示の指示が送られてきた場合は、実施例2に係るレーダ装置と同様に、クラッタマップ部5aに蓄積されているクラッタマップのエリア毎の平均信号強度に基づいて、エリア毎の統計量、影響度の分類または影響度の順位の少なくとも1つを算出し、表示部7bに送る。
クラッタマップ部5aは、操作部9から選択信号が送られてきていない場合は、内部に蓄積している平均信号強度を表示部7bに送らないが、操作部9から選択信号が送られてきた場合は、選択信号によって選択されたエリアの平均信号強度を表示部7bに送る。
次に、上記のように構成される実施例3に係るレーダ装置の動作を、操作手順に従って、図8に示すフローチャートを参照しながら説明する。
クラッタマップの平均信号強度を表示部7bへ表示させる場合、まず、統計量表示操作が行われる(ステップS11)。すなわち、ユーザは、操作部9を操作して、エリア毎の統計量等を表示するように指示する。操作部9は、ユーザの操作に応答して、統計量表示の指示をクラッタマップ分析部8cに送る。
次いで、統計量等が表示される(ステップS12)。すなわち、クラッタマップ分析部8cは、操作部9から統計量表示の指示を受け取ると、クラッタマップ部5aに蓄積されているクラッタマップのエリア毎の平均信号強度に基づいて、エリア毎の統計量等を算出し、表示部7bに送る。これにより、表示部7bにエリア毎の統計量等が表示される。
次いで、クラッタマップの表示すべきエリアが選択される(ステップS13)。すなわち、ユーザは、操作部9を操作することにより、表示部7bに表示されているエリア毎の統計量等の中から所望のエリアを選択する。操作部9は、ユーザの操作に応答して、選択信号をクラッタマップ部5aに送る。
次いで、クラッタマップの平均信号強度の表示が行われる(ステップS14)。すなわち、クラッタマップ部5aは、操作部9から送られてきた選択信号によって選択されたクラッタマップのエリアの平均信号強度を表示部7bに送る。これにより、表示部7bに、ユーザが選択したクラッタマップのエリアの平均信号強度が表示される。
以上説明したように、本発明の実施例3に係るレーダ装置によれば、操作部9からクラッタマップ部5aに対し、伝送すべきクラッタマップのエリアを指定しない限り、クラッタマップの平均信号強度が、表示部7bへ伝送されることはないため、クラッタマップ部5aおよび表示部7bの伝送機能に関する部分に伝送容量が小さい伝送路を用いることができる。また、表示されるクラッタマップのエリアを少なくすることにより表示部7bで表示するデータ量を低減できるため、表示部7bの表示機能に係る部分の低価格化および小型化が可能になる。
なお、上述した各実施例において、クラッタマップ分析部8、8a、8bまたは8cは、クラッタマップ部5または5aの側に配設するように構成できる。この構成によれば、クラッタマップ分析部8、8a、8bまたは8cとクラッタマップ部5または5aとの間のデータの伝送路の低価格化および小型化を実現できる。
本発明は、レーダ装置やソナー装置などに利用可能である。
本発明の実施例1に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例1に係るレーダ装置において使用されるクラッタマップ情報を概念的に示す図である。 本発明の実施例1に係るレーダ装置において表示されるクラッタマップ情報の例を示す図である。 本発明の実施例2に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例2に係るレーダ装置において表示されるクラッタマップ情報の例を示す図である。 本発明の実施例2の変形例に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例3に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例3に係るレーダ装置の動作を、操作手順に従って示すフローチャートである。 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。 従来のレーダ装置のクラッタマップ部の詳細な構成を示すブロック図である。 従来のレーダ装置において表示部に表示されるクラッタマップ情報の例を示す図である。
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、5a クラッタマップ部
6 目標検出部
7a、7b 表示部
8、8a、8b、8c クラッタマップ分析部
9 操作部

Claims (6)

  1. 受信機から送られてくる受信信号の強度の時間方向の平均値である平均信号強度を距離および方向毎に算出してクラッタマップを生成するクラッタマップ部と、
    前記クラッタマップ部で生成されたクラッタマップを複数のエリアに分割し、該分割した複数のエリアの各々に含まれる複数の平均信号強度に基づいて、エリア毎の統計量を算出するクラッタマップ分析部と、
    前記クラッタマップ分析部で算出されたエリア毎の統計量を表示する表示部と、
    を備えたことを特徴とするレーダ装置。
  2. 前記クラッタマップ分析部は、さらに、算出したエリア毎の統計量に基づいて、クラッタマップのエリア毎の影響度の分類、または、クラッタマップのエリア毎の影響度の順位のうちの少なくとも1つを算出することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
  3. 前記表示部は、前記クラッタマップ分析部で算出されたクラッタマップのエリア毎の影響度の分類、または、クラッタマップのエリア毎の影響度の順位のうちの少なくとも1つを表示することを特徴とする請求項2記載のレーダ装置。
  4. 前記クラッタマップ分析部は、算出したクラッタマップのエリア毎の統計量、影響度の分類または影響度の順位のうちの少なくとも1つに基づいて、クラッタマップの表示すべきエリアを選択し、
    前記クラッタマップ部は、前記クラッタマップ分析部で選択されたエリアの平均信号強度を前記表示部に送って表示させることを特徴とする請求項2または請求項3記載のレーダ装置。
  5. クラッタマップの表示すべきエリアを選択する操作部を備え、
    前記クラッタマップ部は、前記操作部で選択されたエリアの平均信号強度を前記表示部に送って表示させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のレーダ装置。
  6. 前記クラッタマップ分析部は、前記クラッタマップ部の側に配設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載のレーダ装置。
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