JP2013224883A - レーダ受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】受信したレーダエコーからレインクラッタを効果的に除去し、物標を容易に捕捉可能なレーダ映像を表示させることのできるレーダ受信機を提供する。
【解決手段】レーダエコーを受信する送受信部１４と、陸地情報を記憶する陸地情報記憶部２８と、レーダ装置１０の現在位置を検出する位置検出部２６と、検出された現在位置に基づき、陸地情報記憶部２８から陸地情報を抽出し、陸地情報に基づく陸地領域に対応するレーダエコーを、グランドクラッタとして除去するグランドクラッタ除去部３０と、グランドクラッタが除去されたレーダエコーに基づき、レーダ映像の連続領域の面積を算出し、面積が閾値面積以上となる連続領域に対応するレーダエコーを、レインクラッタとして除去するレインクラッタ除去部３２と、グランドクラッタ及びレインクラッタが除去されたレーダエコーに基づくレーダ映像を表示する表示部２４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダエコーを受信し、前記レーダエコーからレインクラッタを除去したレーダ映像を表示するレーダ受信機に関する。

レーダ装置は、レーダ信号（探知信号）を無線送信し、船舶や航空機等の物標によって反射されたレーダエコーを受信してレーダ映像を表示させ、物標の方位、距離、航跡等を監視する装置である。

レーダエコーには、物標からのエコー（物標エコー）だけでなく、陸地反射によるエコー（グランドクラッタ）、海面反射によるエコー（シークラッタ）、雨、雪等の反射によるエコー（レインクラッタ）、レーダ干渉等の不要なエコーが含まれている。従って、物標を正しく捕捉するためには、物標エコー以外のエコーを除去し、又は、抑圧したレーダ映像を表示させる必要がある。

従来から、不要なレーダエコーを抑圧するため、熟練したオペレータが表示部の輝度を調整し、物標エコー以外のレーダエコーによる映像の視認性を低下させる操作を行っていた。しかしながら、この方法には、物標を的確に捕捉するために相当な経験を要するという欠点がある。

そこで、例えば、特許文献１には、受信したレーダエコーから低周波成分を抽出し、レインクラッタを低減させる係数を掛けてレーダエコーから差し引くことにより、レインクラッタの抑圧されたレーダ映像を表示可能とする装置が開示されている。

特開平９−２６４９４４号公報

しかしながら、レインクラッタには、低周波成分のレーダエコー以外の成分も含まれており、特許文献１に記載された装置構成では、レインクラッタを十分に抑圧することはできない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、受信したレーダエコーからレインクラッタを効果的に除去し、物標を容易に捕捉可能なレーダ映像を表示させることのできるレーダ受信機を提供することを目的とする。

本発明に係るレーダ受信機は、レーダエコーを受信し、前記レーダエコーからレインクラッタを除去したレーダ映像を表示するレーダ受信機において、前記レーダエコーを受信する受信部と、陸地情報を記憶する陸地情報記憶部と、前記レーダ受信機の現在位置を検出する位置検出部と、検出された前記現在位置に基づき、前記陸地情報記憶部から前記陸地情報を抽出し、前記陸地情報に基づく陸地領域に対応する前記レーダエコーを、グランドクラッタとして除去するグランドクラッタ除去部と、前記グランドクラッタが除去された前記レーダエコーに基づき、レーダ映像の連続領域の面積を算出し、前記面積が閾値面積以上となる前記連続領域に対応する前記レーダエコーを、レインクラッタとして除去するレインクラッタ除去部と、前記グランドクラッタ及び前記レインクラッタが除去された前記レーダエコーに基づく前記レーダ映像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

前記レーダ受信機において、前記レインクラッタ除去部は、信号強度が閾値強度以上である前記レーダエコーを、レインクラッタとして除去することを特徴とする。

前記レーダ受信機において、前記受信部により受信した極座標形式の前記レーダエコーを、直交座標形式のレーダエコーに変換する座標変換部を備え、前記レインクラッタ除去部は、前記直交座標形式に変換された前記レーダエコーに基づいて前記連続領域の面積を算出することを特徴とする。

本発明のレーダ受信機では、陸地情報に基づき、受信したレーダエコーから陸地領域のグランドクラッタを除去し、次いで、閾値面積以上となる連続領域に対応するレーダエコーをレインクラッタとして除去する。これにより、広い雨雪の領域によるレインクラッタが効果的且つ効率的に除去されたレーダ映像を表示させることができ、表示されたレーダ映像から、物標を容易に捕捉することが可能となる。

また、レインクラッタの信号強度は、物標からのレーダエコーの信号強度よりも大きいことを利用し、信号強度が閾値強度以上となるレーダエコーを除去することにより、狭い雨雪の領域によるレインクラッタを除去したレーダ映像を表示させることができる。これにより、物標を一層容易に捕捉することが可能となる。

本発明のレーダ受信機が適用される実施形態であるレーダ装置の構成ブロック図である。 図１に示すレーダ装置の処理フローチャートである。 図１のレーダエコー記憶部２０に記憶されたレーダエコーの説明図である。 グランドクラッタが除去されたレーダエコーの説明図である。 広い雨雪領域のレインクラッタが除去されたレーダエコーの説明図である。 狭い雨雪領域のレインクラッタが除去されたレーダエコーの説明図である。 陸地画像が重畳されたレーダ映像の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

＜構成の説明＞
図１は、本発明のレーダ受信機が適用される実施形態のレーダ装置１０の構成ブロック図である。

レーダ装置１０は、レーダ信号（探知信号）を送信し、そのレーダエコーを受信してレーダ映像を表示させ、物標である船舶等の方向や距離を捕捉する装置である。レーダ装置１０は、アンテナ１２、送受信部１４、Ａ／Ｄ変換部１６、座標変換部１８、レーダエコー記憶部２０、表示制御部２２、表示部２４、位置検出部２６、陸地情報記憶部２８、グランドクラッタ除去部３０、レインクラッタ除去部３２及び閾値記憶部３４を備える。

アンテナ１２は、レーダ信号を無線送信する一方、レーダエコーを受信する。送受信部１４（受信部）は、レーダ信号の送信処理及びレーダエコーの受信処理を行う。Ａ／Ｄ変換部１６は、受信したレーダエコーをデジタル信号に変換する。座標変換部１８は、デジタル信号に変換された極座標形式のレーダエコーを直交座標形式のレーダエコーに変換する。

レーダエコー記憶部２０には、アンテナ１２によって受信され、直交座標形式に変換されたレーダエコーが描画される。また、レーダエコー記憶部２０には、グランドクラッタ除去部３０によってグランドクラッタが除去されたレーダエコーと、レインクラッタ除去部３２によりレインクラッタの除去されたレーダエコーと、レーダエコーに陸地地図が重畳された映像データとが描画される。表示制御部２２は、レーダエコー記憶部２０に描画された映像データを表示部２４に表示する制御を行う。

位置検出部２６は、レーダ装置１０の現在位置を検出するものであり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から取得した位置情報を利用したＧＰＳセンサである。陸地情報記憶部２８には、位置検出部２６により検出される現在位置を含む陸地情報が記憶される。

グランドクラッタ除去部３０は、レーダエコー記憶部２０に描画されたレーダエコーから、陸地情報に基づく陸地領域に対応するレーダエコーをグランドクラッタとして除去する処理を行う。グランドクラッタは、陸地反射によるエコーである。

レインクラッタ除去部３２は、グランドクラッタが除去されたレーダエコーに基づき、レーダ映像の連続領域の面積Ｘを算出し、閾値面積Ｓ以上となる連続領域に対応する前記レーダエコーをレインクラッタとして除去する処理を行う。閾値面積Ｓは、物標である船舶等の大きさよりも広い面積に設定される。また、レインクラッタ除去部３２は、信号強度Ｙが閾値強度Ａ以上であるレーダエコーをレインクラッタとして除去する処理を行う。閾値強度Ａは、船舶等により反射されたレーダエコーの信号強度よりも大きい強度に設定される。レインクラッタは、雨雪等の反射によるエコーである。閾値記憶部３４には、閾値面積Ｓ及び閾値強度Ａが記憶される。

＜処理の説明＞
次に、以上のように構成されるレーダ装置１０の処理について説明する。図２は、図１に示すレーダ装置１０の処理フローチャートである。

送受信部１４で生成されたレーダ信号は、水平方向に回転するアンテナ１２から無線送信される（ステップＳ１）。船舶等の物標、雨雪、陸地等のクラッタにより反射されたレーダエコーは、アンテナ１２を介して送受信部１４により受信される（ステップＳ２）。

受信されたレーダエコーは、送受信部１４によって受信処理された後、Ａ／Ｄ変換部１６に供給され、デジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたレーダエコーは、座標変換部１８において、極座標形式であるレーダエコーから直交座標形式のレーダエコーに変換される（ステップＳ３）。直交座標形式に変換されたレーダエコーは、レーダエコー記憶部２０に描画される（ステップＳ４）。

図３は、レーダエコー記憶部２０に記憶されたレーダエコー３６の説明図である。レーダエコー３６には、陸地領域のグランドクラッタ３８と、広い雨雪領域のレインクラッタ４０ａ、４０ｂと、局所的な狭い雨雪領域のレインクラッタ４０ｃと、所望の物標のレーダエコー４２とが含まれる。

そこで、位置検出部２６は、レーダ装置１０の現在位置を検出し（ステップＳ５）、検出した現在位置を陸地情報記憶部２８に供給する。グランドクラッタ除去部３０は、位置検出部２６により検出された現在位置に基づき、陸地情報記憶部２８から現在位置を含む陸地情報を抽出する（ステップＳ６）。グランドクラッタ除去部３０は、抽出された陸地情報に基づき、レーダエコー記憶部２０に描画されたレーダエコー３６から、陸地領域のグランドクラッタ３８を除去する（ステップＳ７）。グランドクラッタ３８が除去されたレーダエコーは、レーダエコー記憶部２０に描画される。図４は、図３に示す陸地領域のグランドクラッタ３８が除去されたレーダエコー４４の説明図である。

次に、レインクラッタ除去部３２は、レーダエコー４４（図４）から、広い雨雪領域のレインクラッタ４０ａ、４０ｂを除去する。

すなわち、レインクラッタ除去部３２は、図４に示すレーダエコー４４により形成される連続領域の面積Ｘを算出する。この場合、レーダエコー４４は、ステップＳ７において、グランドクラッタ３８が既に除去されている。そのため、レインクラッタ除去部３２は、グランドクラッタ３８の部分を除き、連続領域の面積Ｘを効率的に算出することができる。

レインクラッタ除去部３２は、算出した連続領域の面積Ｘが、閾値記憶部３４に記憶されている閾値面積Ｓ以上となる連続領域を抽出する。この場合、閾値面積Ｓは、物標である船舶等の大きさよりも広い面積に設定されている。Ｘ≧Ｓとなる連続領域のレーダエコーは、物標以外の雨雪等によるレーダエコーである可能性が高い。レインクラッタ除去部３２は、その連続領域のレーダエコーをレインクラッタ４０ａ、４０ｂとして除去する（ステップＳ８）。広い雨雪領域のレインクラッタ４０ａ、４０ｂが除去されたレーダエコーは、レーダエコー記憶部２０に描画される。図５は、図４に示す広い雨雪領域のレインクラッタ４０ａ、４０ｂが除去されたレーダエコー４６の説明図である。

また、レインクラッタ除去部３２は、レーダエコー４６（図５）から、狭い雨雪領域のレインクラッタ４０ｃを除去する。一般に、雨雪によるレーダエコーの信号強度Ｙは、船舶等の物標によるレーダエコーよりも大きいため、所定の閾値強度Ａ以上となるレーダエコーは、物標以外の雨雪による反射と見なすことができる。レインクラッタ除去部３２は、Ｙ≧Ａとなるレーダエコーを抽出し、そのレーダエコーをレインクラッタ４０ｃとして除去する（ステップＳ９）。レインクラッタ４０ｃが除去されたレーダエコーは、レーダエコー記憶部２０に描画される。図６は、図５に示す狭い雨領域のレインクラッタ４０ｃが除去された物標のみからなるレーダエコー４８の説明図である。

次いで、位置検出部２６から取得した現在位置に基づき、陸地情報記憶部２８より陸地情報が読み出され、陸地地図がレーダエコー４８に重畳され、映像データとしてレーダエコー記憶部２０に描画される（ステップＳ１０）。

次に、表示制御部２２は、グランドクラッタ３８及びレインクラッタ４０ａ〜４０ｃが除去され、陸地地図が重畳された映像データをレーダエコー記憶部２０から読み出し、表示部２４に表示させる（ステップＳ１１）。

図７は、図６に示すレーダエコー４８に陸地地図５０が重畳され、表示部２４に表示されたレーダ映像５２の説明図である。図７に示すレーダ映像５２には、図３のレーダエコー３６からグランドクラッタ３８及びレインクラッタ４０ａ〜４０ｃが除去され、物標のレーダエコー４２及び陸地地図５０のみが表示されている。従って、オペレータは、陸地や雨雪によるレーダエコーが除去されたレーダ映像５２に基づき、物標の位置を容易に把握することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。

例えば、レーダ映像５２には、海図情報、物標の情報等、その他の必要な情報を表示させるようにしてもよい。

また、レーダエコー記憶部２０には、レーダエコー３６、４４、４６、４８、及び、レーダ映像５２の映像データが描画されている。従って、オペレータは、これらのレーダエコー３６、４４、４６、４８、又は、レーダ映像５２の映像データを適宜選択して表示部２４に表示させ、クラッタの除去前後の映像を比較することもできる。

１０…レーダ装置
１２…アンテナ
１４…送受信部
１６…Ａ／Ｄ変換部
１８…座標変換部
２０…レーダエコー記憶部
２２…表示制御部
２４…表示部
２６…位置検出部
２８…陸地情報記憶部
３０…グランドクラッタ除去部
３２…レインクラッタ除去部
３４…閾値記憶部
３６、４２、４４、４６、４８…レーダエコー
３８…グランドクラッタ
４０ａ〜４０ｃ…レインクラッタ
５０…陸地地図
５２…レーダ映像

Claims (3)

1. レーダエコーを受信し、前記レーダエコーからレインクラッタを除去したレーダ映像を表示するレーダ受信機において、
   前記レーダエコーを受信する受信部と、
   陸地情報を記憶する陸地情報記憶部と、
   前記レーダ受信機の現在位置を検出する位置検出部と、
   検出された前記現在位置に基づき、前記陸地情報記憶部から前記陸地情報を抽出し、前記陸地情報に基づく陸地領域に対応する前記レーダエコーを、グランドクラッタとして除去するグランドクラッタ除去部と、
   前記グランドクラッタが除去された前記レーダエコーに基づき、レーダ映像の連続領域の面積を算出し、前記面積が閾値面積以上となる前記連続領域に対応する前記レーダエコーを、レインクラッタとして除去するレインクラッタ除去部と、
   前記グランドクラッタ及び前記レインクラッタが除去された前記レーダエコーに基づく前記レーダ映像を表示する表示部と、
   を備えることを特徴とするレーダ受信機。
2. 請求項１記載のレーダ受信機において、
   前記レインクラッタ除去部は、信号強度が閾値強度以上である前記レーダエコーを、レインクラッタとして除去することを特徴とするレーダ受信機。
3. 請求項１又は２記載のレーダ受信機において、
   前記受信部により受信した極座標形式の前記レーダエコーを、直交座標形式のレーダエコーに変換する座標変換部を備え、
   前記レインクラッタ除去部は、前記直交座標形式に変換された前記レーダエコーに基づいて前記連続領域の面積を算出することを特徴とするレーダ受信機。