JP2013242255A - 干渉信号検出装置およびレーダ装置 - Google Patents

干渉信号検出装置およびレーダ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】干渉信号の見落としを防止することができる干渉信号検出装置およびレーダ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】受信信号のレベルの変化分を第1閾値と比較してレベル変化のパターンを求め、そのレベル変化のパターンを第1基準パターンに照合して、注目受信信号が干渉信号であるか否かを判定する第1判定部20と、受信信号のレベルの変化分を第1閾値よりも絶対値が大きい第2閾値と比較してレベル変化のパターンを求め、そのレベル変化のパターンを第2基準パターンに照合して、前記注目受信信号が干渉信号であるか否かを判定する第2判定部30と、第1判定部20および第2判定部30の少なくとも一方で注目受信信号が干渉信号であると判定された場合には注目受信信号が干渉信号であると決定する結果統合部40とを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、連続する複数の(例えば3回の)スイープに亘って干渉信号を受信した際に、それらの干渉信号のうちスイープ方向の中央に位置する干渉信号のレベルが前後に位置する干渉信号のレベルよりも低い場合であっても、その中央に位置する干渉信号が干渉信号であると検出できるようにした干渉信号検出装置およびレーダ装置に関する。
従来、注目受信信号のレベルと、該注目受信信号とスイープ方向に近接した受信信号のレベルの変化分を所与の閾値と比較してレベル変化のパターンを求め、求めたレベル変化のパターンを所与の基準パターンと照合して、注目受信信号が干渉信号であるか否かを判定するレーダ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−252822号公報
上記従来のレーダ装置では、スイープ方向に近接した3つの受信信号のうちの中央に位置する受信信号のレベルが前後に位置する受信信号のレベルよりも低い場合には、その中央に位置する受信信号が干渉信号であると判定できないケースがある。なお、かかる課題については、後述する実施例において具体的に説明する。
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであって、スイープ方向に近接した3つの受信信号のうちの中央に位置する受信信号のレベルが前後に位置する受信信号のレベルよりも低い場合でも、その中央に位置する受信信号が干渉信号であることを検出できるようにした干渉信号検出装置およびレーダ装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の干渉信号検出装置は、アンテナから発射された電磁波による物標からのエコーを受信した受信データが、前記アンテナを基準とする距離方向とスイープ方向とに対応付けて入力される信号入力部と、前記受信データの強度と、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度との差分値を第1閾値と比較した比較結果を、順次、スイープ方向に連続する複数の受信データから求めて得られる比較結果のパターンを、第1基準パターンに照合して、該複数の受信データに含まれる干渉信号を判定する第1判定部と、前記受信データの強度と、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度との差分値を、前記第1閾値よりも絶対値が大きい第2閾値と比較した比較結果を、順次、スイープ方向に連続する複数の受信データから求めて得られる比較結果のパターンを、第2基準パターンに照合して、該複数の受信データに含まれる干渉信号を判定する第2判定部と、前記第1判定部および前記第2判定部の少なくとも一方で干渉信号であると判定された受信データを干渉信号であると決定する結果統合部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の干渉信号検出装置は、上記発明の干渉信号検出装置において、前記第1判定部は、前記受信データの強度が、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度から前記第1閾値を超えて減少している場合に前記比較結果を「N」と判定し、前記受信データの強度が、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度から前記第1閾値を超えて増大している場合に前記比較結果を「P」と判定し、前記受信データの強度と、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度との差分値が前記第1閾値以下である場合に前記比較結果を「Z」と判定し、前記スイープ方向に連続する複数の受信データから求めた前記「P」、「N」及び「Z」の組み合わせパターンを前記第1基準パターンと比較し、前記第2判定部は、前記受信データの強度が、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度から前記第2閾値を超えて減少している場合に前記比較結果を「N」と判定し、前記受信データの強度が、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度から前記第2閾値を超えて増大している場合に前記比較結果を「P」と判定し、前記受信データの強度と、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度との差分値が前記第2閾値以下である場合に前記比較結果を「Z」と判定し、前記スイープ方向に連続する複数の受信データから求めた前記「P」、「N」及び「Z」の組み合わせパターンを前記第2基準パターンと比較することを特徴とする。
また、本発明の干渉信号検出装置は、上記発明の干渉信号検出装置において、前記第2基準パターンが前記第1基準パターンと同一であることを特徴とする。
また、本発明の干渉信号検出装置は、上記発明の干渉信号検出装置において、前記第2基準パターンが前記第1基準パターンと異なることを特徴とする。
また、本発明のレーダ装置は、上記発明の干渉信号検出装置を備えたことを特徴とする。
本発明に係る干渉信号検出装置およびレーダ装置によれば、第1閾値よりも大きい第2閾値を用いる第2判定部を設けたので、スイープ方向に近接した3つの受信信号のうちの中央に位置する受信信号のレベルが前後に位置する受信信号のレベルよりも低い場合に、その中央に位置する受信信号が干渉信号であると、第1判定部では判定できないことがあっても、第2判定部では判定できる。従って、従来よりも高精度に干渉信号を検出することができる。
図1は、本実施例に係るレーダ装置の受信系の構成を示すブロック図である。 図2は、第1判定部で得られたレベル変化のパターンを示す例示図である。 図3は、第2判定部で得られたレベル変化のパターンを示す例示図である。 図4は、基準パターンを示す例示図である。 図5は、第1判定部での検出結果と第2判定部での検出結果と結果統合部での決定結果を示す例示図である。
以下、添付図面を参照して、本発明に係る干渉信号検出装置およびレーダ装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、海上を航行する船舶の所在位置をPPI画面上に表示する船舶用レーダ装置に本発明を適用した場合を示すこととする。
図1は、実施例1に係るレーダ装置100の受信系の構成を示すブロック図である。このレーダ装置100は、電波を受信するアンテナ1と、受信した電波に基づく受信信号を出力する受信部2と、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D3と、受信信号のレベル(=受信強度)をその受信方位に対応するスイープ番号Cと距離番号Dとに対応付けてスイープデータx(C,L)として記憶するスイープメモリ4と、スイープデータx(C,L)から干渉信号に係る部分を検出する干渉信号検出部5と、スイープデータx(C,L)から干渉信号に係る部分を除去する干渉除去処理部6と、干渉信号に係る部分を除去したスイープデータX(C,L)を表示画像データP(x,y)に変換する画像変換部7と、表示画像データP(x,y)を記憶する画像メモリ8と、表示画像データP(x,y)に基づいてレーダ画像を表示する表示器9とを備えている。なお、干渉信号検出部5以外の構成要素は、従来技術として公知のものである。
ここで、干渉信号検出部5は、レベル変化検出部10と、第1判定部20と、第2判定部30と、結果統合部40とを有する。レベル変化検出部10は、注目受信信号のレベルと該注目受信信号のスイープ方向に近接した受信信号のレベルのレベル変化を検出する処理部である。
具体的には、このレベル変化検出部10は、注目するスイープデータをx(c,l)とするとき、(イ)x(c−2,l)からx(c−1,l)へのレベル変化を、x(c−1,l)−x(c−2,l)により求め、(ロ)x(c−1,l)からx(c,l)へのレベル変化を、x(c,l)−x(c−1,l)より求める。また、(ハ)x(c,l)からx(c+1,l)へのレベル変化を、x(c+1,l)−x(c,l)より求め、(ニ)x(c+1,l)からx(c+2,l)へのレベル変化を、x(c+2,l)−x(c+1,l)より求める。
第1判定部20は、レベル変化検出部10により検出されたレベルの変化分を第1閾値と比較してレベル変化のパターンを求め、求めたレベル変化のパターンを第1基準パターンに照合して、注目受信信号が干渉信号であるか否かを判定する処理部であり、第1パターン分類部21と、第1干渉検出部22とを有する。
第1パターン分類部21は、注目するスイープデータをx(c,l)とし、第1正閾値(正数)をthP1とし、第1負閾値(負数)をthN1とするとき、(イ)x(c−2,l)からx(c−1,l)へのレベル変化のパターンを、x(c−1,l)−x(c−2,l)<thN1ならレベル変化「N」とし、x(c−1,l)−x(c−2,l)>thP1ならレベル変化「P」とし、thN1≦x(c−1,l)−x(c−2,l)≦thP1ならレベル変化「Z」とする。
また、(ロ)x(c−1,l)からx(c,l)へのレベル変化のパターンを、x(c,l)−x(c−1,l)<thN1ならレベル変化「N」とし、x(c,l)−x(c−1,l)>thP1ならレベル変化「P」とし、thN1≦x(c,l)−x(c−1,l)≦thP1ならレベル変化「Z」とする。
さらに、(ハ)x(c,l)からx(c+1,l)へのレベル変化のパターンを、x(c+1,l)−x(c,l)<thN1ならレベル変化「N」とし、x(c+1,l)−x(c,l)>thP1ならレベル変化「P」とし、thN1≦x(c+1,l)−x(c,l)≦thP1ならレベル変化「Z」とする。
また、(ニ)x(c+1,l)からx(c+2,l)へのレベル変化のパターンを、x(c+2,l)−x(c+1,l)<thN1ならレベル変化「N」とし、x(c+2,l)−x(c+1,l)>thP1ならレベル変化「P」とし、thN1≦x(c+2,l)−x(c+1,l)≦thP1ならレベル変化「Z」とする。
例えば、図2におけるレベル線の1目盛り分を|thN1|および|thP1|とするとき、c=3とするなら、x(1,l)からx(2,l)へのレベル変化は「Z」となり、x(2,l)からx(3,l)へのレベル変化は「N」となり、x(3,l)からx(4,l)へのレベル変化は「P」となり、x(4,l)からx(5,l)へのレベル変化は「P」となる。
第1干渉検出部22は、図4に示す第1基準パターン22aに照合して、注目するスイープデータx(c,l)が干渉信号(=妨害信号)か否かを判定する。なお、図4に示す図表の空欄は、任意の値でよいことを示している。
例えば、図2において、c=3とするなら、x(2,l)からx(3,l)へのレベル変化のパターンが「N」であり、x(3,l)からx(4,l)へのレベル変化のパターンが「P」であるが、図4には「c−1→c」のレベル変化のパターンが「N」であり、「c→c+1」のレベル変化のパターンが「P」のものは無いから、注目するスイープデータx(3,l)は「正常(=干渉信号ではない)」と判定する(図5参照)。
また、図2において、c=6とするなら、x(5,l)からx(6,l)へのレベル変化のパターンが「N」であり、x(6,l)からx(7,l)へのレベル変化のパターンが「P」であるが、図4には「c−1→c」のレベル変化のパターンが「N」であり、「c→c+1」のレベル変化のパターンが「P」のものは無いから、注目するスイープデータx(6,l)は「正常」と判定する(図5参照)。
第2判定部30は、レベル変化検出部10により検出されたレベルの変化分を第1閾値よりも絶対値が大きい第2閾値と比較してレベル変化のパターンを求め、そのレベル変化のパターンを第2基準パターンに照合して、注目受信信号が干渉信号であるか否かを判定する処理部であり、第2パターン分類部31と、第2干渉検出部32とを有する。
第2パターン分類部31は、注目するスイープデータをx(c,l)とし、第1正閾値thP1より大きい第2正閾値(正数)をthP2とし、第1負閾値thN1より絶対値が大きい第2負閾値(負数)をthN2とするとき、(イ)x(c−2,l)からx(c−1,l)へのレベル変化のパターンを、x(c−1,l)−x(c−2,l)<thN2ならレベル変化「N」とし、x(c−1,l)−x(c−2,l)>thP2ならレベル変化「P」とし、thN2≦x(c−1,l)−x(c−2,l)≦thP2ならレベル変化「Z」とする。
また、(ロ)x(c−1,l)からx(c,l)へのレベル変化のパターンを、x(c,l)−x(c−1,l)<thN2ならレベル変化「N」とし、x(c,l)−x(c−1,l)>thP2ならレベル変化「P」とし、thN2≦x(c,l)−x(c−1,l)≦thP2ならレベル変化「Z」とする。
さらに、(ハ)x(c,l)からx(c+1,l)へのレベル変化のパターンを、x(c+1,l)−x(c,l)<thN2ならレベル変化「N」とし、x(c+1,l)−x(c,l)>thP2ならレベル変化「P」とし、thN2≦x(c+1,l)−x(c,l)≦thP2ならレベル変化「Z」とする。
また、(ニ)x(c+1,l)からx(c+2,l)へのレベル変化のパターンを、x(c+2,l)−x(c+1,l)<thN2ならレベル変化「N」とし、x(c+2,l)−x(c+1,l)>thP2ならレベル変化「P」とし、thN2≦x(c+2,l)−x(c+1,l)≦thP2ならレベル変化「Z」とする。
例えば、図3におけるレベル線の2目盛り分を|thN2|および|thP2|とするとき、c=3とするなら、x(1,l)からx(2,l)へのレベル変化は「Z」となり、x(2,l)からx(3,l)へのレベル変化は「Z」となり、x(3,l)からx(4,l)へのレベル変化は「Z」となり、x(4,l)からx(5,l)へのレベル変化は「Z」となる。
第2干渉検出部32は、図4に示す第2基準パターン32aに照合して、注目するスイープデータx(c,l)が干渉信号(=妨害信号)か否かを判定する。なお、本実施例では、第2基準パターン32aは、第1基準パターン22aと同一であるものとする。
例えば、図3において、c=3とするなら、x(1,l)からx(2,l)へのレベル変化のパターンが「Z」であり、x(2,l)からx(3,l)へのレベル変化のパターンが「Z」であり、x(3,l)からx(4,l)へのレベル変化のパターンが「Z」であり、x(4,l)からx(5,l)へのレベル変化のパターンが「Z」であるが、図4には「c−2→c−1」のレベル変化のパターンが「Z」であり、「c−1→c」のレベル変化のパターンが「Z」であり、「c→c+1」のレベル変化のパターンが「Z」であり、「c+1→c+2」のレベル変化のパターンが「Z」のものは無いから、注目するスイープデータx(3,l)は「正常」と判定する(図5参照)。
また、図3において、c=6とするなら、x(5,l)からx(6,l)へのレベル変化のパターンが「Z」であり、x(6,l)からx(7,l)へのレベル変化のパターンが「Z」であり、x(7,l)からx(8,l)へのレベル変化のパターンが「N」であるが、図4には「c−1→c」のレベル変化のパターンが「Z」であり、「c→c+1」のレベル変化のパターンが「Z」であり、「c+1→c+2」のレベル変化のパターンが「N」であのものが有るから、注目するスイープデータx(6,l)は「干渉」と判定する(図5参照)。
結果統合部40は、第1判定部20および第2判定部30の判定結果に基づいて、注目受信信号が干渉信号であるか否かを決定する処理部である。具体的には、図5に示すように、第1判定部20および第2判定部30の少なくとも一方でスイープデータx(c,l)が「干渉」と判定された場合には、スイープデータx(c,l)が干渉信号であると決定する。
干渉除去処理部6は、結果統合部40の決定に応じて干渉除去処理を行う処理部である。具体的には、例えば「干渉」と決定されたスイープデータx(c,l)にスイープ方向が最も近いスイープデータであって、かつ、「正常」と判定されたスイープデータによりスイープデータx(c,l)を置き換えるか、零置換する等の干渉除去処理を行うことになる。
上述してきたように、本実施例に係るレーダ装置100によれば、第1判定部20だけでは検出できなかった図2におけるスイープデータx(6,l)のような干渉信号を、第2判定部30で検出して除去することができる。また、第1基準パターン22aと第2基準パターン32aが同一であるから、構成を簡単化することができる。
なお、第2判定部30だけでは、図3におけるスイープデータx(4,l)のような干渉信号を検出できなくなる。また、図4の第1基準パターン22aに、「c−1→c」のレベル変化のパターンが「N」であり、「c→c+1」のレベル変化のパターンが「P」のものを加えると、図2におけるスイープデータx(6,l)を干渉信号として検出できるが、図2におけるスイープデータx(3,l)のような正常信号を干渉信号と誤判定してしまう。
ところで、上記実施例では、第1基準パターン22aと第2基準パターン32aの内容が同一である場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1基準パターン22aと第2基準パターン32aの内容を異ならせることもできる。この場合は、上記実施例よりも構成は複雑になるが、判定基準の自由度を増やすことが可能となる。
また、スイープ番号Cが同一であり、かつ、距離番号Lが近接したスイープデータ間のレベル変化に基づいて干渉信号であるか否かを判定することもできる。さらに、スイープ番号Cおよび距離番号Lの両方が近接したスイープデータ間のレベル変化に基づいて干渉信号であるか否かを判定することもできる。
以上のように、本発明の干渉信号検出装置は、船舶用レーダ装置や、航空機用レーダ装置に利用する場合に適している。
5 干渉信号検出部
10 レベル変化検出部
20 第1判定部
21 第1パターン分類部
22 第1干渉検出部
30 第2判定部
31 第2パターン分類部
32 第2干渉検出部
40 結果統合部
100 レーダ装置
thN1 第1負閾値
thP1 第1正閾値
thN2 第2負閾値
thP2 第2正閾値

Claims (5)

  1. アンテナから発射された電磁波による物標からのエコーを受信した受信データが、前記アンテナを基準とする距離方向とスイープ方向とに対応付けて入力される信号入力部と、
    前記受信データの強度と、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度との差分値を第1閾値と比較した比較結果を、順次、スイープ方向に連続する複数の受信データから求めて得られる比較結果のパターンを、第1基準パターンに照合して、該複数の受信データに含まれる干渉信号を判定する第1判定部と、
    前記受信データの強度と、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度との差分値を、前記第1閾値よりも絶対値が大きい第2閾値と比較した比較結果を、順次、スイープ方向に連続する複数の受信データから求めて得られる比較結果のパターンを、第2基準パターンに照合して、該複数の受信データに含まれる干渉信号を判定する第2判定部と、
    前記第1判定部および前記第2判定部の少なくとも一方で干渉信号であると判定された受信データを干渉信号であると決定する結果統合部と
    を備えたことを特徴とする干渉信号検出装置。
  2. 前記第1判定部は、
    前記受信データの強度が、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度から前記第1閾値を超えて減少している場合に前記比較結果を「N」と判定し、前記受信データの強度が、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度から前記第1閾値を超えて増大している場合に前記比較結果を「P」と判定し、前記受信データの強度と、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度との差分値が前記第1閾値以下である場合に前記比較結果を「Z」と判定し、前記スイープ方向に連続する複数の受信データから求めた前記「P」、「N」及び「Z」の組み合わせパターンを前記第1基準パターンと比較し、
    前記第2判定部は、
    前記受信データの強度が、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度から前記第2閾値を超えて減少している場合に前記比較結果を「N」と判定し、前記受信データの強度が、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度から前記第2閾値を超えて増大している場合に前記比較結果を「P」と判定し、前記受信データの強度と、該受信データとアンテナからの距離が略同じでスイープ方向に隣接する受信データの強度との差分値が前記第2閾値以下である場合に前記比較結果を「Z」と判定し、前記スイープ方向に連続する複数の受信データから求めた前記「P」、「N」及び「Z」の組み合わせパターンを前記第2基準パターンと比較する
    ことを特徴とする請求項1に記載の干渉信号検出装置。
  3. 前記第2基準パターンが前記第1基準パターンと同一である
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の干渉信号検出装置。
  4. 前記第2基準パターンが前記第1基準パターンと異なる
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の干渉信号検出装置。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の干渉信号検出装置を備えた
    ことを特徴とするレーダ装置。
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