JP2012112672A - 信号処理装置、レーダ装置、信号処理方法、および信号処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】信号処理によるミッシング対策を実現した信号処理装置を提供する。
【解決手段】スイープ間のレベル変化（例えば差分値）を検出し、基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力する。スイープデータｘ（ｎ）に対して、スイープデータｘ（ｎ＋１）が大きくなるパターン（パターンＰ）、スイープデータｘ（ｎ）に対して、スイープデータｘ（ｎ＋１）が小さくなるパターン（パターンＮ）、それ以外のパターン（パターンＺ）に分類する。ミッシング判定部１５３は、レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する。例えば、注目スイープデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＮであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＰである場合、ミッシングであると判定する。
【選択図】図３

Description

この発明は、エコー信号に種々の処理を行う信号処理装置に関するものである。

レーダ装置の電磁波発射源（マグネトロン）は、稀に所望のエネルギを持つパルスを発射できないミッシング現象が発生する（特許文献１を参照）。

現状では、マグネトロンの改良等、主にハードウェアの改良によりミッシング発生頻度を抑えることが行われている。

特開２００３−８７０９９号公報

しかし、ハードウェアの改良でも、ミッシング発生確率を０％にすることはできない。

そこで、この発明は、信号処理によるミッシング対策を実現した信号処理装置を提供することを目的とする。

本発明の信号処理装置は、エコー信号入力部と、エコー信号レベル検出部と、レベル変化検出部と、パターン出力部と、ミッシング判定部と、を備えている。エコー信号入力部は、アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力される。エコー信号レベル検出部は、アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出する。レベル変化検出部は、エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化（例えば差分値）を検出する。

そして、パターン出力部は、レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力する。例えば、あるスイープのデータｘ（ｎ）に対して、次のスイープのデータｘ（ｎ＋１）が小さくなるパターン（第１のパターンＮ）、あるスイープのデータｘ（ｎ）に対して、次のスイープのデータｘ（ｎ＋１）が大きくなるパターン（第２のパターンＰ）、それ以外のパターン（第３のパターンＺ）、等に分類する。

ミッシング判定部は、レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいてミッシングを判定する。例えば、注目スイープのデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＮであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＰである場合、ミッシングであると判定する。また、確率的には非常に低いが、ミッシングは、方位方向に複数連続する場合もあるため、注目スイープのデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＮであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＺである場合や、注目スイープのデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＺであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＰである場合についてもミッシングと判定する態様でもよい。

これにより、方位方向に急峻に立ち下がり、その後急峻に立ち上がるミッシングに特有のレベル変化パターンを抽出することができる。ミッシングであると判定した場合、例えば方位方向の前後のデータで注目サンプルを補間する。これにより、信号処理によるミッシングを除去を実現することができる。

さらに、注目スイープと前後スイープの３点だけでなく、より多数のスイープのデータを用いてもよい。例えば、注目スイープのデータｘ（ｎ）の２つ前のスイープデータｘ（ｎ−２）から１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）への変化パターンがパターンＮであり、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＺである場合、ミッシングと判定する。また、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）への変化パターンがパターンＰである場合も、ミッシングと判定してもよい。これにより、仮に方位方向に連続してミッシングが発生したとしても、この連続したミッシングの検出を行うことができる。

さらに、方位方向に連続する複数のレベル変化のパターンが、連続してパターンＮである場合もミッシング成分と判定する態様でもよい。例えば、スイープデータｘ（ｎ−２）からスイープデータｘ（ｎ−１）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＮである場合や、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮである場合等である。また、方位方向に連続する複数のレベル変化のパターンが、連続してパターンＰである場合もミッシングと判定する態様でもよい。例えば、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＰである場合や、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）への変化パターンがパターンＰである場合等である。
この場合、完全に出力が停止した場合や、出力は停止していないが所望のエネルギが得られない場合、あるいはノイズレベルの変動がある場合等、方位方向に異なる信号レベルを有する連続したミッシングであっても、的確に検出することができる。

また、本発明の信号処理装置は、距離方向のレベル変化を考慮する態様であってもよい。例えば、レベル変化検出部は、各方位のレベル変化を距離方向の信号を用いて平均化する。この場合、パターン出力部は、平均化した後の前記レベル変化を照合する。あるいは、隣接する距離方向のレベル変化をさらに検出し、所定の距離範囲内のレベル変化パターンのうち、最も多いレベル変化パターンを、各方位および各距離のレベル変化パターンとして出力態様等であってもよい。

この発明のエコー信号処理装置によれば、ハードウェア対策ではなく、信号処理によるミッシング対策を実現することができる。

本実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。 スイープ間のレベル変化のパターンを示す図である。 ミッシングであると判定するパターンを示す図である。 レベル低減処理の態様を示す図である。 エコー画像を示す図である。 ミッシング除去および干渉除去を行う場合のバッファのイメージ図である。 方位方向に連続する５つのスイープデータを用いてミッシング判定を行う場合の変化パターンを示す図である。 方位方向に連続する５つのスイープデータを用いてミッシング判定を行う場合の変化パターンを示す図である。 距離方向のサンプルを考慮した変化パターンの分類を示す図である。 レーダ装置の動作を示すフローチャートである。

図１（Ａ）は、本発明の信号処理装置を内蔵したレーダ装置の構成を示すブロック図である。レーダ装置は、例えば船舶に設置され、自船の周囲に電磁波を送受信し、他船等の物標を探知する装置である。

図１（Ａ）において、レーダ装置は、マグネトロン１０、アンテナ１１、受信部１２、Ａ／Ｄ変換器１３、スイープメモリ１４、ミッシング処理部１５、画像変換部１６、直交座標メモリ１７、および表示器１８を備えている。

レーダ装置は、マグネトロン１０から出力された電磁波をサーキュレータ（不図示）を介してアンテナ１１に導き、自船の周囲の各方位に発射する。外部からのエコー信号は、アンテナ１１で受信され、サーキュレータを介して受信部１２に導かれる。

受信部１２は、機能的にエコー信号入力部１２１とエコー信号レベル検出部１２２を備えている。エコー信号入力部１２１は、エコー信号を入力し、エコー信号レベル検出部１２２に出力する。エコー信号レベル検出部１２２は、アンテナ１１で受信したエコー信号のレベルに応じた値をＡ／Ｄ変換器１３に出力する。Ａ／Ｄ変換器１３は、入力されたアナログ値のエコー信号をデジタル変換し、測定データとしてスイープメモリ１４に出力する。

スイープメモリ１４は、測定１周期分（自船の周り３６０度分）の測定データを記憶する。各測定データは、極座標系の方位および距離と対応付けられたサンプルデータ（スイープデータ）として記憶される。

画像変換部１６は、スイープメモリ１４からスイープデータを入力し、自船の位置を原点とした直交座標系に変換して、各スイープデータのレベルに応じた階調の画素輝度値として出力する。この直交座標系の画素輝度値が直交座標データとして直交座標メモリ１７に記憶される。

表示器１８は、直交座標メモリ１７に記憶されている直交座標データを読み出し、図５に示すようなレーダ画像（エコー画像）を表示する。なお、本実施形態では、背景色が黒で、画素輝度値が高い画素ほど白く表示される例を示すが、逆に、背景色が白で、画素輝度値が高い画素ほど黒く表示されるようにしてもよい。また、カラー画像として表示される態様であってもよい。

マグネトロン１０は、稀に何らかの原因により所望のエネルギを持つパルスを発射できないミッシング現象が発生する。この場合、電磁波が発射されない、あるいは低いレベルでしか発射されないため、本来電磁波が発射されるべき方位に物標が存在したとしても、受信信号のレベルが非常に低く、主にノイズ成分だけが含まれることになる。したがって、ある方位だけ距離方向にエコー画像が欠落した表示となってしまう。

ここで、本実施形態のレーダ装置は、ミッシング処理部１５でミッシングを検出してレベル制御処理（補間）を行い、スイープメモリ１４のスイープデータの内容を更新する。その結果、画像変換部１６には、ミッシング発生方位に対してデータの補間がなされた後のスイープデータが入力され、表示器１８にはエコー画像が欠落しない状態で表示される。

以下、ミッシング処理部１５の処理内容について図１０に示すフローチャートを参照しながら具体的に説明する。まず、レーダ装置は、送信部１０から出力された送信信号に応じてアンテナ１１から電磁波を発射し、エコー信号をアンテナ１１で受信する（ｓ１１）。そして、受信部１２は、アンテナ１１で受信したエコー信号を入力し（ｓ１２）、エコー信号のレベルに応じた値を出力するレベル検出処理を行う（ｓ１３）。このエコー信号のレベルに応じた値は、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル変換され、スイープメモリ１４に記憶される。そして、ミッシング処理部１５は、図１（Ｂ）に示す機能部により、ミッシング検出およびレベル制御処理を行う。

図１（Ｂ）は、ミッシング処理部１５の構成を示すブロック図である。ミッシング処理部１５は、レベル変化検出部１５１、パターン出力部１５２、ミッシング判定部１５３、および補間処理部１５４を備えている。ミッシング処理部１５は、これら構成部により、スイープデータに含まれるミッシングを検出し、レベル制御処理を行う。

レベル変化検出部１５１は、スイープメモリ１４からスイープデータを読み出し、各距離のスイープ間のレベル変化を検出する（ｓ１４）。あるスイープのサンプルをｘ（ｎ）、同じ距離の次のスイープのサンプルをｘ（ｎ＋１）とすると、レベル変化検出部１５１は、スイープ間のレベル差ｘ（ｎ＋１）−ｘ（ｎ）を全サンプルについて求める。

パターン出力部１５２は、レベル変化検出部１５１で求めたスイープ間のレベル変化を複数のパターンに分類する（ｓ１５）。図２は、スイープ間のレベル変化のパターンを示す図である。図２に示すように、パターン出力部１５２は、スイープ間のレベル変化を以下の数式１に示すような３つのパターンに分類する。

すなわち、パターン出力部１５２は、図２（Ａ）に示すように、あるスイープのサンプルｘ（ｎ）のレベルに対し、次のスイープのサンプルｘ（ｎ＋１）のレベルが所定値以上大きくなるパターン（レベル差が所定のしきい値thresholdＰよりも大きい場合）をパターンＰ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）とする（なお、以下の図中において、thresholdＰと記載している箇所は、スイープ間のレベル差がthresholdＰ以上の値であったとして説明する）。

また、図２（Ｂ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ）のレベルに対し、スイープデータｘ（ｎ＋１）のレベルが所定値以上小さくなるパターン（レベル差が所定のしきい値thresholdＮよりも小さい場合）をパターンＮ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）とする（ただし、thresholdＰ＞thresholdＮとし、以下の図中において、thresholdＮと記載している箇所は、スイープ間のレベル差がthresholdＮ以下の値であったとして説明する）。図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、これらパターンＮにもパターンＰにもあてはまらない場合、つまり、スイープ間でのレベル変化が少ない場合は、パターンＺとされる。

ミッシング判定部１５３は、スイープデータの各サンプルについて、パターン出力部１５２が分類したパターンに基づいてミッシング検出処理を行う（ｓ１６）。図３は、ミッシングと判定するパターンを示す図である。ミッシング判定部１５３は、注目スイープデータｘ（ｎ）について、方位方向に連続する複数のサンプル（この例では前後２つのサンプルを含む３つのサンプル）のレベル変化パターンに基づいてミッシングを判定する。例えば、図３（Ａ）に示すように、ｘ（ｎ−１）からｘ（ｎ）のレベル変化パターンがパターンＮであり、ｘ（ｎ）からｘ（ｎ＋１）のレベル変化パターンがパターンＰとなる場合、注目スイープデータｘ（ｎ）においてミッシングが発生していると判定する（ｓ１７）。ミッシングは、方位方向に急峻に立ち下がった後に急峻に立ち上がる特性を有する。したがって、ミッシング判定部１５３は、ミッシングに特有のレベル変化パターンを抽出することで、ミッシングだけを的確に抽出することができる。

また、ミッシングは、方位方向に複数連続する場合もあるため、図３（Ｂ）に示すように、ｘ（ｎ−１）からｘ（ｎ）の変化パターンがパターンＺであり、かつｘ（ｎ）からｘ（ｎ＋１）の変化パターンがパターンＰである場合や、図３（Ｃ）に示すように、ｘ（ｎ−１）からｘ（ｎ）の変化パターンがパターンＮであり、ｘ（ｎ）からｘ（ｎ＋１）の変化パターンがパターンＺである場合についてもミッシング発生と判定する態様でもよい。ただし、１回のミッシング発生確率は非常に低い（０．１％未満である）ため、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示す判定は必須ではない。

そして、補間処理部１５４は、図１０のｓ１８に示すように、ミッシング判定部１５３でミッシングであると判定されたスイープデータのレベル制御処理を行う（本発明のエコー信号レベル制御手段に相当する）。図４（Ａ）は、レベル制御処理前の各サンプルをエコー画像として示した図である。レベル制御処理は、例えば、図４（Ｂ）に示すように、方位方向に隣接する前後いずれかのデータに置換する。このとき、方位方向に隣接する前後のデータの平均値に置換する態様であってもよい。また、補間処理部１５４は、図４（Ｃ）に示すように、距離方向に隣接するデータに置換する処理を行ってもよい。この場合においても、距離方向に隣接する前後のデータの平均値に置換する態様であってもよい。また、図４（Ｄ）に示すように、方位方向に隣接する前後いずれかのデータのうち、さらに距離方向に隣接する前後いずれかのデータに置換する態様であってもよい。この場合においても、複数のデータ（例えば４つのデータ）の平均値に置換する態様であってもよい。

補間処理部１５４は、以上のような処理により、ミッシング発生箇所に対してデータの補間処理を行い、スイープデータを更新する。図５（Ａ）の画像（シミュレーション画像）に示すように、ミッシングが発生すると、ある方位について距離方向にエコー画像が欠けた様な画像が表示され、表示品質を劣化させてしまう。また、アンテナ１１が受信するエコー信号には、物標で反射した電磁波以外にも、他船等から発射された電磁波が干渉成分として含まれている場合がある。この干渉成分を除去するためには、例えば方位方向の複数のデータ（例えば注目サンプルを含む前後５サンプル）の最小値を採用する手法等がある。しかし、この様な干渉除去処理を行うと、同図（Ｂ）に示すように、方位方向にミッシングが引き延ばされ、エコー信号まで除去してしまうおそれがある。

一方、本実施形態のレーダ装置では、方位方向に急峻に立ち下がった後に急峻に立ち上がる部分をミッシングとして検出し、補間処理を行ってミッシングを除去した後に干渉除去処理を行うことができるため、図５（Ｃ）に示すように、ミッシングおよび干渉部分だけを的確に抽出することができ、物標からのエコー信号を除去するおそれも少ない。

また、干渉除去処理とミッシング除去処理は同時に行ってもよいし、どちらかを先に行ってもよい。先にミッシング除去を行うと、上述のような方位方向にミッシングが引き延ばされるおそれが少なくなる。また、干渉検出処理を先に行うと、以下の様に、ミッシングと干渉との誤判定のおそれが少なくなる。

すなわち、上述のミッシングの判定の手法では、注目サンプルの前後のデータが干渉であった場合、すなわち、方位方向に、
（１）干渉スイープ、通常スイープ（低レベル）、干渉スイープのデータ
のパターンが発生すると、ミッシングであると誤判定する場合がある。また、注目サンプルの前後のデータがミッシングであった場合、すなわち、方位方向に
（２）ミッシングスイープ、通常スイープ（高レベル）、ミッシングスイープ
のパターンが発生すると、干渉であると誤判定してしまう場合がある。ただし、上述したようにミッシングの発生確率は非常に低いため、上記（２）の状況が発生することはほとんどない。したがって、干渉除去処理を先に行い、干渉を除去した後にミッシングを判定すれば、（１）の状況もほとんど発生せず、干渉とミッシングを誤判定するおそれはほとんどない。

さらに、ミッシング除去処理と干渉除去処理を連続して行うと、以下の様に、スイープデータのバッファサイズを低減することも可能である。図６は、ミッシング除去および干渉除去を行う場合のバッファのイメージ図である。

ミッシング除去と干渉除去を連続して行う場合、通常、それぞれの処理に必要なサンプルをバッファしておく必要がある（例えば、ミッシング判定、除去処理に３サンプル、干渉判定、除去処理に５サンプルをバッファしておく必要がある）。しかし、同図（Ａ）に示すように、ミッシング除去処理後に干渉判定、除去処理を行う場合、干渉判定、除去処理では、ミッシング除去処理後のデータが入力されればよいため、ミッシング除去処理における注目サンプル（同図中のハッチング印）から５サンプル、つまりバッファ先頭より２サンプル目を先頭として５サンプルを保持すれば干渉判定、除去処理を実行することができる。したがって、全体で必要なサンプル数は６サンプルとなり、干渉除去処理に必要なサンプル数に加え、１サンプル余分に保持するだけで済むことになる。

逆に、同図（Ｂ）に示すように、干渉除去処理後にミッシング判定、除去処理を行う場合もバッファサイズを低減することができる。この例の場合、干渉除去処理に５サンプル、ミッシング除去処理に３サンプル必要であるため、干渉除去処理に必要なサンプル数に対して、保持すべきサンプル数が増えることはない。

なお、干渉についても、本実施形態のミッシング判定処理に示したように、方位方向の複数のスイープデータ間のレベル変化に基づいて検出することも可能である。例えば、注目スイープデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＰであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＮである場合、干渉であると判定する。

なお、ミッシング判定に用いるスイープデータ数は３つに限らず、４つ以上であってもよい。例えば、図７や図８に示す様に、方位方向に連続する５つのスイープデータを用いてミッシング判定を行う態様も可能である。まず、図７を参照して５つのスイープデータを用いてミッシングであると判定するレベル変化パターンについて説明する。

ミッシング判定部１５３は、図７（Ａ）に示すように、注目スイープの前後のレベル変化が、パターンＮからパターンＰである場合、他の部分（スイープｎ−２からスイープｎ−１、スイープｎ＋１からスイープｎ＋２）のレベル変化に関わらず、３つのスイープデータと同様にミッシングであると判定する。同様に、図７（Ｂ）に示すように、注目スイープの前後のレベル変化が、パターンＺからパターンＰである場合、他の部分のレベル変化に関わらず、３つのスイープデータと同様にミッシングであると判定し、図７（Ｃ）に示すように、注目スイープの前後のレベル変化が、パターンＮからパターンＺである場合、他の部分のレベル変化に関わらず、３つのスイープデータと同様にミッシングであると判定する。

また、ミッシング判定部１５３は、図７（Ｄ）に示すように、注目スイープの前後の変化パターンが、いずれもパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ−２）からスイープデータｘ（ｎ−１）の変化パターンがパターンＮである場合もミッシングであると判定する。同様に、図７（Ｅ）に示すように、注目スイープの前後の変化パターンが、いずれもパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）の変化パターンがパターンＰである場合もミッシングであると判定する。これにより、方位方向に同程度のレベルが連続している場合のミッシングも検出することができる。

さらに、以下のようにして、方位方向に連続してパターンＰやパターンＮの変化パターンとなる場合もミッシングであると判定してもよい。すなわち、ミッシング判定部１５３は、図８（Ａ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ−２）からスイープデータｘ（ｎ−１）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＮである場合や、図８（Ｂ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮである場合もミッシングであると判定する。また、図８（Ｃ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＰである場合や、図８（Ｄ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）への変化パターンがパターンＰである場合もミッシングであると判定する。この場合、方位方向に異なる信号レベルを有するミッシングを検出することができる。

なお、ミッシングの発生頻度に応じて３本のスイープデータで判定を行う場合と、５本のスイープデータで判定を行う場合と、を変化させる態様も可能である。例えば、通常時は５本のスイープデータで判定を行い、方位方向に複数サンプル連続してミッシングであると判定した時点で３本のスイープデータの判定に切り換える、等である。

上述の実施形態では、方位方向のレベル変化だけを考慮しているが、距離方向のレベルを考慮して判定を行ってもよい。この場合、例えば、以下の数式２に示すようにして距離方向に平均化したサンプルを用いて変化パターンを算出する。

ミッシングは、方位方向には急峻に立ち下がった後に急峻に立ち上がる特性を有するが、距離方向に広いサンプルに渡って低レベルの信号となることが多い。したがって、レベル変化検出部１５１は、各サンプルのレベル変化を距離方向の信号を用いて平均化し、パターン出力部１５２は、平均化した後のレベル変化を複数のパターンに分類し、数式２のように、距離方向の複数サンプルで平均化したサンプルを用いた変化パターンを算出することにより、距離方向に短い低レベル信号をミッシングとして誤検出することを防止することができる。

また、図９に示すような距離方向のレベル変化を考慮して判定を行う態様も可能である。この例では、レベル変化検出部１５１は、まず図９（Ａ）に示すように、隣接する方位方向のレベル変化を検出する。パターン出力部１５２は、方位方向のレベル変化を複数のパターン（パターンＰ，Ｎ，Ｚ）に分類する。さらに、レベル変化検出部１５１は、同図（Ｂ）に示すように、各方位のサンプルについて、隣接する距離方向のレベル変化をさらに検出する。そして、パターン出力部１５２は、距離方向のレベル変化を複数のパターン（パターンＰ，Ｎ，Ｚ）に分類する。

また、パターン出力部１５２は、各サンプルについて、複数（例えば前後３つ）の距離方向の変化パターンを参照し、最も多い変化パターンを方位方向の変化パターンとして分類する処理を行う。例えば、図９（Ａ）に示すように、ある注目サンプルについて、１つ前のスイープからの変化パターンがパターンＰであったとしても、同図（Ｂ）に示すように、距離方向の前後３つの変化パターンのうち、最も多い変化パターンであるパターンＺに置き換える処理を行う。その結果、方位方向の判定だけでは、ミッシングであると誤判定される注目サンプル（パターンＮ→パターンＺ）であったとしても、ミッシングではないと判定することができる。

さらには、方位方向のレベル変化の判定に加えて、距離方向のレベル変化の判定を行う態様も可能である。例えば、方位方向にパターンＮ→パターンＰ、パターンＮ→パターンＺ、またはパターンＺ→パターンＰと変化する場合で、かつ距離方向にパターンＺ→パターンＺと変化する場合のサンプルをミッシングであると判定する態様である。

あるいは、注目サンプルは１点だけでなく、方位方向および距離方向の複数のサンプルを注目サンプルとして、変化パターンの２次元配列態様からミッシングであるか否かを判定してもよい。この場合、ミッシングであると判定する変化パターンの配列態様（リファレンス）をメモリ（不図示）に記憶しおておき、リファレンスとのマッチングによってミッシングであるか否かを判定する。このとき、ファジィ推論やニューラルネットワーク等のパターンマッチング手法を用いるようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、レベル変化のしきい値（thresholdＰおよびthresholdＮ）を固定値であるとして説明したが、適応的に変化させるようにする態様も可能である。例えば、スイープ間でエコー信号のゲインが変更される場合、スイープ間のゲイン差に応じてしきい値を変更する（ゲイン比を考慮したしきい値とする）。

また、方位方向や距離方向に隣接するスイープデータのレベル変化を検出したが、例えば１スイープ毎にデータを無視する（間引く）等して、近接したスイープデータ間のレベル変化を検出する態様であってもよい。

１１…アンテナ
１２…受信部
１３…Ａ／Ｄ変換器
１４…スイープメモリ
１５…ミッシング処理部
１６…画像変換部
１７…直交座標メモリ
１８…表示器

Claims (21)

1. アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力されるエコー信号入力部と、
   前記アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出するエコー信号レベル検出部と、
   前記エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化を検出するレベル変化検出部と、
   前記レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力するパターン出力部と、
   前記レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいてミッシングを判定するミッシング判定部と、
   を備えていることを特徴とする信号処理装置。
2. 請求項１に記載の信号処理装置において、
   前記少なくとも２つのレベル変化パターンを出力するために用いる前記エコー信号の地点は、互いに隣接するものであることを特徴とする信号処理装置。
3. 請求項１または２に記載の信号処理装置において、
   前記パターン出力部は、レベル変化が第１のしきい値未満である第１のパターンと、レベル変化が第２のしきい値を超える第２のパターンと、前記第１のパターンにも前記第２のパターンにも当てはまらない第３のパターンと、に分類することを特徴とする信号処理装置。
4. 請求項３に記載の信号処理装置において、
   前記ミッシング判定部は、レベル変化のパターンが、前記第１のパターンから前記第２のパターンに変化する場合、ミッシングであると判定することを特徴とする信号処理装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の信号処理装置において、
   前記ミッシング判定部は、レベル変化のパターンが、前記第１のパターンから前記第３のパターンに変化する場合、ミッシングであると判定することを特徴とする信号処理装置。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の信号処理装置において、
   前記ミッシング判定部は、レベル変化のパターンが、前記第３のパターンから前記第２のパターンに変化する場合、ミッシングであると判定することを特徴とする信号処理装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の信号処理装置において、
   前記レベル変化は、方位方向に隣接するエコー信号のレベルの差分値であることを特徴とする信号処理装置。
8. 請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の信号処理装置において、
   前記ミッシング判定部は、前記第１のパターンに続く前記第３のパターンと、少なくとも２つの前記第３のパターンの群と、が存在する場合にミッシングであると判定することを特徴とする信号処理装置。
9. 請求項３乃至請求項８のいずれかに記載の信号処理装置において、
   前記ミッシング判定部は、少なくとも２つの前記第３のパターンの群と、前記第３のパターンに続く前記第２のパターンと、が存在する場合にミッシングであると判定することを特徴とする信号処理装置。
10. 請求項３乃至請求項９のいずれかに記載の信号処理装置において、
    前記ミッシング判定部は、少なくとも２つの前記第１のパターンの群が存在する場合に、ミッシングであると判定することを特徴とする信号処理装置。
11. 請求項３乃至請求項１０のいずれかに記載の信号処理装置において、
    前記ミッシング判定部は、少なくとも２つの前記第２のパターンの群が存在する場合に、ミッシングであると判定することを特徴とする信号処理装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置において、
    前記レベル変化検出部は、前記レベル変化を距離方向に平均化し、
    前記パターン出力部は、平均化した後の前記レベル変化を照合することを特徴とする信号処理装置。
13. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置において、
    前記レベル変化検出部は、アンテナからの方位が略等しく距離が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化をさらに検出し、
    前記パターン出力部は、所定の距離範囲内のレベル変化パターンのうち、最も多いレベル変化パターンを、各方位および各距離のレベル変化パターンとして出力することを特徴とする信号処理装置。
14. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置において、
    前記レベル変化検出部は、アンテナからの方位が略等しく距離が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化をさらに検出し、
    前記ミッシング判定部は、さらに、距離方向に近接する複数のレベル変化パターンに基づいてミッシングを判定することを特徴とする信号処理装置。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の信号処理装置において、
    ミッシングに起因するエコー信号のレベルを制御するエコー信号レベル制御手段を備えたことを特徴とする信号処理装置。
16. 請求項１５に記載の信号処理装置において、
    前記エコー信号レベル制御手段は、ミッシングに起因するエコー信号のレベルを、方位方向に隣接するいずれかのエコー信号のレベルに置き換える処理を行うことを特徴とする信号処理装置。
17. 請求項１５に記載の信号処理装置において、
    前記エコー信号レベル制御手段は、ミッシングに起因するエコー信号のレベルを、方位方向に隣接する複数のエコー信号のレベルの平均値に置き換える処理を行うことを特徴とする信号処理装置。
18. 請求項１５に記載の信号処理装置において、
    前記エコー信号レベル制御手段は、ミッシングに起因するエコー信号のレベルを、方位方向に隣接する複数のエコー信号のレベルに応じて線形補間することを特徴とする信号処理装置。
19. 請求項１乃至請求項１８のいずれかに記載の信号処理装置と、
    方位毎に電磁波を発射し、エコー信号を受信しながら回転するアンテナと、を備えたレーダ装置。
20. アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力されるエコー信号入力ステップと、
    前記アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出するエコー信号レベル検出ステップと、
    前記エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化を検出するレベル変化検出ステップと、
    前記レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力するパターン出力ステップと、
    前記レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいてミッシングを判定するミッシング判定ステップと、
    を備えた信号処理方法。
21. アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力されるエコー信号入力ステップと、
    前記アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出するエコー信号レベル検出ステップと、
    前記エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化を検出するレベル変化検出ステップと、
    前記レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力するパターン出力ステップと、
    前記レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいてミッシングを判定するミッシング判定ステップと、
    をコンピュータに実行させる信号処理プログラム。