JP2011214892A

JP2011214892A - 目標類別装置

Info

Publication number: JP2011214892A
Application number: JP2010081126A
Authority: JP
Inventors: Yoshitake Ichikawa; 芳岳市川; Hitoshi Nishikawa; 斉西川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】類別するクラス（トラック、戦車、小型機等）が増えるに従って類別処理が複雑化するため類別確率（類別結果が正しい確率）が低下する。
【解決手段】目標が存在する地形の種類毎に当該地形に存在する目標の目標データを予め格納した参照データベースとを備える。目標の存在する地形に応じて、この参照データベース内の目標データを変更することで類別を行う。これにより、クラス（戦車、トラック、小型船等）が増えても類別処理が複雑化することを避け、類別確率の低下を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、レーダの分野に関し、特に検出した目標を類別することが可能なレーダ装置に関するものである。

航空機に搭載したレーダ装置では、上空から電波を送受信することによって地表面や海面付近の観測を行い、地表面や海面付近に存在する目標の検出を行う。この種のレーダ装置で地表面や海面付近を観測すると、一般に地表面や海面からの強いエコーが受信される。それぞれ「グラウンドクラッタ」や、「シークラッタ」と呼ぶ。ここでは、グラウンドクラッタやシークラッタのように背景からのエコーを、総称して単に「クラッタ」と呼ぶ。従って、目標類別を行うためにはクラッタの中から目標のエコーを検出し、類別処理を行う必要がある。なお、目標からのエコーを「目標信号」と呼ぶ。

目標類別を行うレーダ装置に関する技術として、高分解能なレンジプロフィールや偏波特性を用いて類別を行うレーダ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、移動目標に対して目標を追尾することによって、目標の運動状態から目標を類別するレーダ装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
これらの類別方法では、目標の信号と目標の運動状態のみに注目して類別が行われている。

特開２００２−２５７９３１号公報（第３頁、第１図）特開２００２−３４１０２２号公報（第５頁、第１図）

しかしながら従来のレーダ装置では、以下のような課題があった。（１）類別するクラス（トラック、戦車、小型船等）が増えるに従って類別処理が複雑化し、類別確率（類別結果が正しい確率）が低下する。（２）目標信号を全ての参照データと比較する必要があるため処理量が多い。（３）目標が存在する地形に対して、存在する可能性が低いものが類別結果として出力される可能性がある。例えば、水上に存在する目標に対してトラックが表示される。

この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、目標の存在する地形に応じて、類別を行う際に使用する参照データベースを使い分けることで、目標類別を行う際に類別処理が複雑化することや処理量の増加を抑え、目標の類別確率が高い目標類別装置を提供する。

この発明の目標類別装置は、目標に電波を送信し前記目標からの反射波を用いて前記目標を類別する目標類別装置であって、前記反射波において前記目標が存在する目標領域を指定し当該目標領域の目標信号を目標類別部に出力し、また、前記反射波において前記目標の周辺領域を指定し当該周辺領域のクラッタ信号を地形判別部に出力する目標検出部と、前記目標信号を用いて前記目標を類別する目標類別部と、前記クラッタ信号を用いて前記目標が存在する地形の種類を判別する地形判別部と、前記目標が存在する地形の種類毎に当該地形に存在する目標の目標データを予め格納した参照データベースとを備え、前記目標類別部は、前記参照データベースから、前記地形判別部が判別した前記地形の種類に格納された目標データを抽出し、当該目標データと前記目標信号とに基づき前記目標を類別する。

この発明によれば、類別処理が複雑化することや処理量の増加を抑え、高い確率で目標を類別できる。

実施の形態１に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る目標検出部が目標を検出する際の処理内容を説明するための図である。実施の形態１に係る参照データベースの一例である。この発明の実施の形態２に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の目標類別装置及び目標類別方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る目標類別装置について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この発明の実施の形態１に係る目標類別装置は、航空機などに搭載され、目標に電波を照射し反射波を受信する送受信アンテナ１と、送受信を切り替える送受切替器２と、送信波を生成し送受切替器２を介して送受信アンテナ１に送る送信機３と、送受信アンテナ１及び送受切替器２を介して送られてきたレーダ信号を復調する受信機４と、受信機４で復調した信号から目標を検出する目標検出部５と、目標の存在するレンジ付近のレーダ信号から目標が存在する地形を判別する地形判別部６と、目標の判別結果に従って参照データベースを選択し、選択した参照データベースと目標信号から目標を類別する目標類別部７と、地形に応じた目標情報が格納された参照データベース８と、目標類別部７の目標類別結果を表示する表示器９と、が設けられている。

参照データベース８は、予め取得した目標に関するデータが格納された複数のデータファイル８（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｘ）から構成される。
図３は参照データベース８の一例である。図３において、参照データベース８は、陸用データベース８（１）、海用データベース８（２）、空用データベース８(３)から構成される。
陸用データベース８（１）はクラッタ領域が陸である場合に抽出される目標に関するデータを収納したデータベースであり、例えば、目標が装輪車、装軌車等の場合の各目標に関するデータが格納されている。目標に関するデータとして、例えば各目標ごとのレンジプロフィールが格納されており、これらのレンジプロフィールは装輪車や装軌車等の目標ごとにその特徴部分が異なっており、区別が可能である。
海用データベース８（２）はクラッタ領域が海である場合に抽出される目標に関するデータを収納したデータベースであり、例えば、目標が小型船舶、中型船舶等の場合の各目標に関するデータが格納されている。目標に関するデータとして、例えば各目標ごとのレンジプロフィールが格納されている。陸用の場合と同様に、これらのレンジプロフィールは小型船舶や中型船舶等の目標ごとにその特徴部分が異なっており、区別が可能である。
空用データベース８(３)はクラッタ領域が空である場合に抽出される目標に関するデータを収納したデータベースであり、例えば、目標が大型航空機、小型航空機等の場合の各目標に関するデータが格納されている。目標に関するデータとして、例えば各目標ごとのレンジプロフィールが格納されている。陸用や海用の場合と同様に、これらのレンジプロフィールは大型航空機や小型航空機等の目標ごとにその特徴部分が異なっており、区別が可能である。
このようにクラッタ領域ごとに陸用データベース８（１）〜空用データベース８（３）を作成し、各クラッタ領域で抽出される目標をデータとして格納するようにした。このようにクラッタ領域ごとに目標のデータを格納する根拠は、例えば、クラッタ領域が海の場合に目標として車両が抽出されることはないとの考えによる。

なお、図３は参照データベース８の一例であり、陸、海、空とは異なる区分けが成されていても構わない。また、更に詳細な区分けがされて、例えば陸のなかでも山岳地帯や平野部、砂漠地帯というような区分けがされて、各々の区分で抽出される目標のデータを格納するようにしてもよい。

次に、この実施の形態１に係る目標類別装置の動作について図１〜図３を参照しながら説明する。
まず、送信器３にて生成した送信波を、送受切替器２を介して送受信アンテナ１より目標（図示せず）に対して電波を照射する。目標及び周辺部からの散乱波を送受信アンテナ１から送受切替器２を介して受信機４へ伝送する。

目標検出部５は、受信器４で復調された信号の強度比から目標の検出を行い、目標の存在するレンジ領域を指定する。また、目標の存在する領域周辺のクラッタ領域を指定する。
図３は目標の存在する領域と、クラッタ領域の概念図である。目標検出部５は目標の存在するレンジ領域の信号を目標類別部７へ、また、クラッタ領域の信号を地形判別部６へ伝送する。

次に地形判別部６は、目標検出部５から伝送されてきたクラッタ領域の情報から、目標が存在する地形の種類（例えば海、陸地、空等）を判別し判別結果を目標類別部７へ出力する。
一例として、参照データベース８として図３で説明した参照データベースを用いる場合を挙げると、地形判別部６は目標検出部５から伝送されてきたクラッタ領域の情報に基づき、目標が存在する地形の種類を陸、海、空で判別する。そして、その判別結果を目標類別部７へ出力する。
目標が存在する地形の種類を判別する基準として、受信機４が受信した目標及び周辺部からの後方散乱係数の強度を用いることができる。一般に陸地は海よりも電波の後方散乱係数が大きい。予め設定した値（設定値ａ）よりも受信機４が受信した目標及び周辺部からの後方散乱係数が大きい場合に、目標が存在する地形の種類を陸地と判断する。また、空の場合は後方散乱係数が海の場合よりも小さくなることから、予め設定した値（設定値ｂ）よりも受信機４が受信した周辺部からの後方散乱係数が小さい場合に、目標が存在する地形の種類を空と判断する。このようにして、地形判別部６は目標検出部５から伝送されてきたクラッタ領域の情報に基づき、目標が存在する地形の種類を陸、海、空で判別して、その結果を目標類別部７へ出力する。

なお、後方散乱係数の強度に基づく地形の判別は一例であり、その他の方法で判別するようにしてもよく、例えば、陸と海の判別には海からの反射波の時間変動を利用する方法を用いても良い。これは、海の表面が時間的に変化するため、反射波も時間的に変化することを利用した方法であり、この方法により地形を判別するようにしてもよい。
また、複数の偏波を利用するレーダでは、クラッタの偏波特性に注目する方法もあり、クラッタから反射された電波の偏波特性を利用して地形を判別するようにしてもよい。

次に、目標類別部７では地形の判別結果に応じたデータベースを参照データベース８より選択する。
例えば、地形の判別結果が陸であれば、図３の参照データベース８から、陸用データベース８（１）を選択する。
目標類別部７は、選択したデータベース（上記の例では陸用データベース８（１））と、目標検出部５から伝送された目標の存在するレンジ領域の信号を用いて、目標の類別を行う。

目標の類別としては、例えば、目標信号から得られるレンジプロフィールを参照データベースに保存した各目標のレンジプロフィールと比較することで目標の類別を行う。なお、目標に向けて複数の偏波の電波を送信して偏波ごとのレンジプロフィールから目標の類別を行う形態であれば、偏波ごとのレンジプロフィールを、参照データベースに予め保存した各目標のレンジプロフィールと比較することにより目標の類別を行う。
このようにして目標類別部７は目標を類別することができ、例えば陸であれば目標が装輪車である、あるいは装軌車である等の目標の類別情報を取得することができる。

目標類別部７は、選択したデータベースと、目標検出部５から伝送された目標の存在するレンジ領域の信号を用いて類別した目標の類別結果を、表示器９に出力し結果を表示する。

上述したように、本実施の形態１によれば、目標の類別を目標が存在する地形ごとに行うことができるため、目標を類別したいクラスが増加した場合でも類別対象の範囲を絞ることが可能となる。これにより、類別処理が複雑化し類別確率が低下することを防止することができる。
より詳しくは、目標が存在する地形によって目標の種類を予め絞り込むことが可能となるため、目標類別を行う際に類別処理が複雑化することや処理量の増加を抑えて、目標の類別確率が高い目標類別装置を提供することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、受信器４で復調された信号の強度比から目標の検出を行い、目標の存在するレンジ領域及び目標の存在する領域周辺のクラッタ領域を指定した（図２参照）。しかしながら図２で示した例のように、目標の存在するレンジ領域と目標の存在する領域周辺のクラッタ領域との強度比が大きくなく、その領域境界が明確とならない場合も発生する。実施の形態２では、クラッタ領域を指定する地形取得条件入力器を備えるようにした。

図４は、この発明の実施の形態２に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。図４において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。
実施の形態２では、実施の形態１で説明した目標類別装置の構成に、新たに地形取得条件入力器１０を設けた。

次に、実施の形態２に係る目標類別装置の動作について説明する。
実施の形態２では、地形取得条件入力器１０により、まず、地形の判別を行う際に利用するクラッタ領域を取得する条件を入力する。
一例として、受信機４が受信した目標及び周辺部からの散乱波において、目標領域からどの程度距離をとった（離れた）地点の信号をクラッタ領域として利用するか、すなわち、地形取得条件入力器１０によりどの領域をクラッタ領域として選択するかを指定する。地形取得条件入力器１０で設定した条件に従って目標検出部５でクラッタ領域を取得する。以下は実施の形態１と同様な処理によって目標検出を行う。

このように、本実施の形態２によれば、クラッタ領域の条件を指定することができるため、複数の地形が入り組んでいる場合には、目標に近く狭い領域を使用し、入り組んでいない場合には、目標からある程度距離をとった地点の情報を利用することができる。
この結果、地形の判別の正確性が低下することを防ぐことができるため、目標類別確率を確保することが可能である。

実施の形態３．
実施の形態１では、受信器４で復調された信号の強度比から目標の検出を行い、目標の存在するレンジ領域及び目標の存在する領域周辺のクラッタ領域を指定した（図２参照）。実施の形態３では自己位置標定器と電子地図を備え、電子地図の情報からクラッタ領域の地形判別を行うようにした。

図５は、この発明の実施の形態３に係る目標類別装置の構成を示すブロック図である。図５において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。
実施の形態３では、新たに、観測点の位置を測定可能な自己位置標定器１１と、観測地点及び観測者周辺の電子地図１２と、電子地図１２と自己位置標定器１１と目標検出部５の出力から目標が存在する領域の地形を判定する地形判定部１３を備える。

次に、実施の形態３に係る目標類別装置の動作について説明する。
実施の形態３では、目標の存在する領域の地形を決定する際に、目標類別装置が備える自己位置標定器１１で求めた自己位置に基づき、電子地図１２上での観測点を求める。
次に、目標検出部５で検出した目標の位置より電子地図１２上での目標の存在する位置を求める。なお、目標の方向及び目標までの距離は、受信機４が受信した目標及び周辺部からの散乱波から概算することができる。
地形判定部１３は、電子地図１２を用いて目標の存在する位置から地形の種類を判定する。このようにして、実施の形態３の目標類別装置は、クラッタ領域の地形の種類を判定することができる。
なお、レーダ装置で測定できるのは、目標の存在する方向と距離であるため、自己位置標定器を用いて観測点の情報を求める必要がある。
以下は、実施の形態１と同様な処理によって目標検出を行う。

このように、本実施の形態３によれば、目標の存在する位置を地図情報を利用して求めるため精度よく目標の存在する地形の種類を判定し、目標類別確率を高めることが可能である。

１送受信アンテナ、２送受切替器、３送信機、４受信機、５目標検出部、６地形判別部、７目標類別部、８参照データベース、９表示器、１０地形取得条件入力器、１１自己位置標定器、１２地図データ、１３地形判定部１３。

Claims

目標に電波を送信し前記目標からの反射波を用いて前記目標を類別する目標類別装置であって、
前記反射波において前記目標が存在する目標領域を指定し当該目標領域の目標信号を目標類別部に出力し、また、前記反射波において前記目標の周辺領域を指定し当該周辺領域のクラッタ信号を地形判別部に出力する目標検出部と、
前記目標信号を用いて前記目標を類別する目標類別部と、
前記クラッタ信号を用いて前記目標が存在する地形の種類を判別する地形判別部と、
前記目標が存在する地形の種類毎に当該地形に存在する目標の目標データを予め格納した参照データベースとを備え、
前記目標類別部は、前記参照データベースから、前記地形判別部が判別した前記地形の種類に格納された目標データを抽出し、当該目標データと前記目標信号とに基づき前記目標を類別することを特徴とする目標類別装置。
前記参照データベースには、少なくとも陸地、海、空のいずれかの地形の種類に存在する目標の目標データが格納されていることを特徴とする請求項１記載の目標類別装置。
自己位置を標定可能な自己位置標定器と、地形の情報を含む電子地図とを備え、
前記地形判別部は、前記自己位置と前記反射波とから前記目標位置を算出し、前記電子地図から当該目標位置の前記地形の情報を抽出して、前記目標が存在する地形の種類を判別することを特徴とする請求項１、２のいずれか記載の目標類別装置。