JP2014025914A - 物標探知装置および物標探知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】他船からの送信波による干渉の影響を低減させる。
【解決手段】所定の時間内の信号について、各スイープのサンプリングポイント毎に振幅値が予め定めた閾値を越えるかどうか判定する閾値判定部１１０と、干渉除去に使用できるパラメータを予め複数保存するパラメータ設定部１２０と、パラメータ設定部１２０に保存されたパラメータの中から、閾値判定部１１０から出力されるサンプリングポイントの数が最小になるようなパラメータを選択するパラメータ選択部１３０と、パラメータ選択部１３０が選択したパラメータに応じて、パルス波を出力させるタイミングを送信部３及び受信部４に指示する制御信号を送信するタイミングコントローラ１４０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、物標探知装置および方法に関するに関する。

物標探知装置のなかで、例えばレーダ装置は一般に、電波を発射しその反射波をとらえることによって物標（海上の他船、ブイなど）を検出し、検出した物標をディスプレイ上に表示している。

しかしながら、レーダ装置の周囲に存在する他のレーダ装置から電波が発射された場合には、物標はレーダ装置側で正確に表示できない場合がある。これは、物標からの反射波と他のレーダ装置からの電波が重畳し、反射波に干渉波が現れるからである。そのため、従来のレーダ装置は、送信パルスにジッタを加え、干渉波形を時間方向に拡散させることによって、干渉波を除去する構成が知られている（例えば、特許文献１）。このようなジッタは、レーダで使用されるパルス繰り返し周波数（Pulse Repetition Frequency：ＰＲＦ）や送信パルス幅等に基づいて予め決められる。

特開２００９−６８８９６号公報

レーダで使用されるＰＲＦや送信パルス幅は、メーカやレーダの機種、動作モードなどによって異なる。したがって、他の全てのレーダと比較して、有効なパルス送信方法を予め決定することは非常に困難である。特に、従来のマグネトロンレーダに比べ、固体化レーダは、パルス幅が大幅に広くなるので、ジッタを加えても干渉の影響を完全に防ぎきれない場合が多い。

そこで、本発明は、固体化レーダのようなパルス幅の広い送信信号を用いる物標探知装置においても、干渉波による影響を低減させ、本来探知されるべき物標を適切に捉えられる装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の物標探知装置は、送信部、受信部、閾値判定部、パラメータ設定部、パラメータ選択部、および制御部を備える。送信部は、送信パルスの送信のタイミングを決めるパラメータにより設定された送信タイミングで送信パルスを繰り返し送信する。受信部は、送信タイミングにより設定される受信タイミングで受信信号を受信する。閾値判定部は、受信信号に対しサンプリングポイント毎に、振幅値が予め定めた閾値を越えるか否かを判定し、閾値を超えたサンプリングポイントの数をカウントする。パラメータ設定部は、送信タイミングを制御するパラメータを予め設定する。パラメータ選択部は、パラメータ設定部により設定された、互いに異なる複数のパラメータの中から、閾値判定部によりカウントされたサンプリングポイントの数を最小とするパラメータを選択する。制御部は、パラメータ選択部により選択されたパラメータに基づいて、送信パルスを送信するタイミングを制御する。

本発明の物標探知装置は、送信パルスを送信し物標での反射信号を受信して物標探知する装置に広く適用可能であり、受信信号の評価に基づきより干渉波による影響が少なくなる送信パルスの送信タイミングを調整する。

より具体的には、送信信号の送信パターンを決定するパラメータを複数用意しておく。パラメータとしては、ＰＲＦ、ジッタ量、ジッタパターン等の１または複数の物理量が想定される。送信されるパルスの幅は探知する距離によって、幅が狭い短パルス、幅が広い長パルス幅、その間の幅の中パルスなど複数異なる幅の送信パルスが送信される。これらの互いに異なる幅のパルスが送信される順序を決めたパターンを上記パラメータに加えても良い。

これら候補パラメータの中から２またはそれ以上のパラメータにより送信信号のタイミングを決めて探知を行う。複数のサンプリングポイントにおける受信信号のレベルを評価して所定の閾値を超えるサンプリングポイントの数をカウントし、カウント数がより小さくなる候補パラメータを選択する。

本発明の物標探知装置は、送信パルスの送信から反射信号の受信までの１スイープにおける所定の時間内の信号について、サンプリングポイント毎に振幅値が予め定めた閾値を越えるかどうか判定する閾値判定部を備えている。閾値判定部では、上記判定を各スィープに対して行い、それぞれ閾値を超えたサンプリングポイントの数をカウントする。本発明の物標探知装置は、さらにパラメータ設定部と、パラメータ選択部と、タイミングコントローラと、を備える。パラメータ設定部は、送信タイミングを調整するパラメータを予め複数保存する。

パラメータ選択部は、パラメータ設定部に保存されたパラメータの中から、閾値判定部によりカウントされたサンプリングポイントの数を最小とするパラメータを選択する。タイミングコントローラは、パラメータ選択部により選択されたパラメータに応じて、送信パルスを送信するタイミングと、物標からの反射波を受信するタイミングを制御する。

上記の課題を解決するために、物標探知装置は、上述した構成に加えて、アンテナと、タイミングコントローラの制御により上記タイミングに合わせて、送信パルスの信号を前記アンテナに送信する送信部と、タイミングコントローラの制御により反射波を受信するタイミングに合わせて、反射波の信号をアンテナから受信する受信部とを備えている。さらに、受信部の出力信号から干渉信号を除去する干渉除去部と、物標に関する振幅のデータを得る検波部と、振幅のデータを画像に表示する表示部と、を備える。

上記の課題を解決するために、本発明の物標探知方法は、送信パルスの送信タイミングを調整するパラメータを複数保存する。所定の時間内の信号について、各スイープのサンプリングポイント毎に振幅値が予め定めた閾値を越えるかどうか判定し、閾値を超えたサンプリングポイントの数をカウントする。パラメータ設定部に保存されたパラメータの中から、閾値判定部によりカウントされたサンプリングポイントの数を最小とするパラメータを選択する。選択されたパラメータに応じて、前記送信パルスを送信するタイミングと、物標からの反射波を受信するタイミングを制御する。

本発明は、自船周辺の干渉波による影響を低減し、物標を適切に探知することができる。

本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図 サンプリングポイントを説明するための図 本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の送信パルス、受信波の一例を示す図 パルス幅の異なる送信パルスの送信順序の組合せの一例を示す図 本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の動作を表すフローチャート 隣接する３スィープ上の受信信号の状態の一例を示す図 隣接する３スィープ上の受信信号の状態の別の一例を示す図 干渉波除去処理を行う構成を示すブロック図 干渉波除去処理を示すフローチャート

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る物標探知装置を、図面を参照して説明する。

本発明の物標探知装置は、送信パルスを送信し、物標からの反射信号を受信して物標探知する装置には広く適用できる。ここでは、電磁波の送受信によって物標探知するレーダ装置を例に挙げて説明する。超音波の送受信により水中で物標探知するソナーなどにも適用しうる。

本実施形態に係るレーダ装置は、例えば船舶などに設けられ、海上の他船やブイ、鳥などの物標を検出するための船舶用レーダ装置である。

本実施形態に係るレーダ装置１０００の構成について、図１を参照して説明する。図１は、レーダ装置の概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、このレーダ装置１０００は、アンテナ１、送受切替部２、送信部３、受信部４、干渉除去部５、マッチドフィルタ６、検波部７、表示部８、及び、パラメータ調整部１００を備える。パラメータ調整部１００は、閾値判定部１１０、パラメータ設定部１２０、パラメータ選択部１３０、及び、タイミングコントローラ１４０を備える。以下、レーダ装置１０００を構成する各要素について詳細に説明する。

レーダ装置１０００において、アンテナ１は、鋭い指向性を持ったパルス状電波（レーダ送信信号）のビームを送信するとともに、その周囲にある物標からの反射波を受信する。ビーム幅は、例えば２度である。アンテナ１は、水平面内で回転しながら、上記の送信と受信を繰り返す。回転の周期は、例えば２.５ｓｅｃである。以下では、レーダ送信信号を送信してから次のレーダ送信信号を送信する直前までの期間における送信と受信の動作をスイープとよぶ。１スイープの時間、すなわち送信周期は、例えば１ｍｓである。

アンテナ１は、レーダ送信信号を、ある方向へ集中して発射することで、物標からの反射波（物標信号）を含むレーダ受信信号を受信する。レーダ受信信号は、物標信号成分のほか、他のレーダ装置からの電波干渉波（干渉信号）や受信機雑音などの成分を含む場合もあり得る。

レーダ装置１０００から物標までの距離は、その物標信号を含むレーダ受信信号の受信時間と、当該レーダ受信信号に対応するレーダ送信信号の送信時間との時間差から求められる。物標の方位は、対応するレーダ送信信号を送信するときのアンテナ１の方位から求められる。

送受切替部２は、アンテナ１と接続可能に構成されている。送受切替部２は、アンテナ１と、送信部３或いは受信部４との間の信号の切り換えを行う。すなわち、この送受切替部２は、送信時にはレーダ送信信号が受信部４に回り込まないようにし、受信時にはレーダ受信信号が送信部３に回り込まないようにする。送受切替部２としては、例えば、送信部から入力された送信パルスはアンテナ１に出力し、アンテナ１から入力された受信信号は受信部４に出力するサーキュレータ（Circulator）等の電子部品が用いられる。

送信部３は、後述するタイミングコントローラ１４０からの制御信号をもとに、送信間隔を変更しながら、パルス波であるレーダ送信信号を生成し、送受切替部２へ出力する。送信部３によって生成されるパルスの帯域幅またはパルス幅は、表示部８において設定されるレーダ映像の表示距離などに応じて変更することが可能である。

受信部４は、後述するタイミングコントローラ１４０からの制御信号をもとに受信タイミングに合わせて、アンテナ１から出力されるレーダ受信信号を、送受切替部２を介して取り込む。受信部４は、レーダ受信信号を、必要に応じて増幅やＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換等を行い、後段の干渉除去部５へ出力する。図１の受信部４では、増幅器、Ａ／Ｄ変換器等の図示を省略している。

干渉除去部５に入力された受信信号は干渉除去処理がされる。干渉除去処理をされた受信信号はマッチドフィルタ６によりパルス圧縮処理がされ、検波部７に出力されて検波される。
干渉除去部５は、受信部４の出力信号から干渉信号を除去して、マッチドフィルタ６へ出力する。干渉信号の除去処理については、例えば、特開平５−２７０１１号公報に開示されている技術など、既存技術・公知技術を利用した処理も適用することができる。

マッチドフィルタ６は、レーダ受信信号の復調時においてパルス圧縮処理を行う。具体的には、マッチドフィルタ６は、干渉除去部５の出力信号を取り込み、取り込まれた受信信号のパルス幅を圧縮する。パルス幅の圧縮によって、表示部８において表示されるレーダ映像の解像度が高くなる。マッチドフィルタの処理についても、例えば、特開２００２−３１１１２６号公報に開示されている技術など、既存技術・公知技術を利用した処理とすることができる。

検波部７は、マッチドフィルタ６の出力を検波し、物標に関する信号の振幅を得る。検波部７は、検波により得られた振幅のデータＳ'を表示部８へ出力する。表示部８は、図示しないＣＰＵ、メモリおよび入力装置などのデバイスを備える。この表示部８では、各スイープで得られた振幅のデータＳ'を画像表示用のメモリに記憶するとともに、記憶したデータを所定の順序でこのメモリから読み出し、映像としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などに表示する。

検波部７からの出力は、閾値判定部１１０にも出力される。パラメータ調整部１００は、検波部７からの出力をもとに、干渉波が最も少なくなるようなパラメータを設定し、そのパラメータに合わせて、送信パルス間隔等を調整する。パラメータとしては、ＰＲＦ、ジッタ量、ジッタパターンがあげられる。より具体的には、送信信号の送信パターンを決定するパラメータを複数用意しておく。パラメータとしては、ＰＲＦ、ジッタ量、ジッタパターン等の１または複数の物理量が想定される。

固体化レーダでは送信されるパルス波の電力が小さいことから、探知する距離によって、幅が狭い短パルス、幅が広い長パルス幅、その間の幅の中パルスなど複数の異なる幅の送信パルスが送信されるのが一般的である。これらの互いに異なる幅のパルスが送信される順序を決めたパターンを上記パラメータに加えても良い。

閾値判定部１１０は、検波部７から出力される所定の時間内の信号、例えば、アンテナ１回転分の信号について、各スイープのサンプリングポイント毎に振幅値が予め定めた閾値を越えるかどうか判定する。ここで、サンプリングポイントとは、方位ごとにスィープ上にあって、レーダからの各距離における受信信号の採取点を意味し、図２の黒丸で表された位置を指す。

図２において、Ｄ_ｓはスイープ間隔、Ｄ_Ｌは距離分解能を表す。振幅値が閾値を超えたサンプリングポイントの信号は、物標、干渉波、サイドローブや偽像などを含んだものである。閾値判定部１１０は、閾値を越えたサンプリングポイントの数をカウントし、カウントされたサンプリングポイントの数を、パラメータ選択部１３０に出力する。

パラメータ設定部１２０には、干渉除去に使用できるパラメータとして、ＰＲＦ、ジッタ量、ジッタパターンが予め複数保存されている。ここに保存されたパラメータのうちの１つ、もしくはパラメータの１つの組が、後述するパラメータ選択部１３０によって選択され、送信パルスの送信タイミングの決定に使用される。

ここで、パラメータ設定部１２０が保存するパラメータについて、図３を利用して詳細に説明する。図３は、送信パルス、受信波の一例を表す。一般的なレーダ装置は、送信パルスを等しい時間間隔（図ではＴと表している）ごとに発射する。このＴの逆数ｆ_ｒがパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）と呼ばれる。本実施形態によるレーダ装置は、干渉波を除去するために、時間間隔をＴから少し変化させる。この時間間隔の変化量がジッタ量と呼ばれる。

図３では、左から２番目のパルス波はジッタ量Δｔ_０が０のパルス波を示している。図中のΔｔ_１、Δｔ_２は、それぞれ左から３番目、４番目のパルス波のジッタ量を示している。レーダ装置が、このジッタ量を、一定のパルス波数ｎごとに周期的に変化させる場合、ｎ個のパルス波のジッタ量の組み合わせをジッタパターンという。ジッタパターンは、例えば、（Δｔ_０，Δｔ_１，…，Δｔ_ｋ―１）のように表される。ジッタパターンにより決められるジッタ量は上記ではすべて異なるように記されているが、１スキャン内で周期性を持っていても良い。このようなジッタ量もしくはジッタパターンがパラメータ設定部１２０に複数保存されている。

上述したように、送信されるパルスの幅は探知する距離によって、複数の異なる幅の送信パルスが送信される場合に、これらの互いに異なる幅のパルスが送信される順序を決めたパターンを上記パラメータに加えても良い。例えば、図４（Ａ）に示すように、短パルス、中パルス、長パルス、短パルス、中パルス、長パルスの基本的な順序の送信パターンのほかに、（Ｂ）に示すような、短パルス、長パルス、中パルス、短パルス、長パルス、中パルス、（Ｃ）に示すような、短パルス、長パルス、短パルス、中パルス、長パルス、短パルスという順序が異なるパターンをパラメータとして加えることもできる。これらの送信パターンに加え、上述したＰＲＦ、ジッタ量、ジッタパターン等の１または複数の物理量を重畳的に適用して送信タイミングを設定することも可能である。

上述した以外に、パルス波の性質を表すパラメータとして、送信周波数ｆ_０、パルス幅τ、パルス振幅Ａ等がある。しかし、これらのパラメータは、物標を測定する範囲、必要とする距離分解能に応じて定められるべきものであるので、基本的に干渉除去に使用されない。よって、これらのパラメータは、本実施例のパラメータ設定部１２０には保存される必ずしも必要ない。

パラメータ選択部１３０は、パラメータ設定部１２０に保存されたパラメータ（もしくは、パラメータの組）の中から、閾値判定部１１０から出力されるサンプリングポイントの数が最小になるようなパラメータ、またはパラメータの組を選択する。パラメータ選択部１３０は、例えば、パラメータ設定部１２０に保存されたパラメータを逐次的に適用して、当該サンプリングポイントの数を最小とするパラメータを選択するのでもよい。あるいは、パラメータ選択部１３０は、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）などを用いて、パラメータを＋方向、−方向に少しずつ変化させた結果、当該サンプリングポイントの数がどのように変化するかによって、サンプリングポイントの数が最小となるようなパラメータの近似解を求めるのでもよい。

タイミングコントローラ１４０は、パラメータ選択部１３０により選択されたパラメータに応じて、送信パルスを送信するタイミングと、物標からの反射波を受信するタイミングを制御する。このために、タイミングコントローラ１４０は、パラメータ選択部１３０により選択されたパラメータに応じて、パルス波を出力させるタイミングを指示する制御信号を送信部３に送信する。タイミングコントローラ１４０は、パラメータ選択部１３０により選択されたパラメータに従って、パルス波を受信するタイミングを指示する制御信号を受信部４に送信する。

次に、本実施形態のレーダ装置１０００の動作を、図５を用いて説明する。図５は、レーダ装置１０００の動作を示すフローチャートである。

図５において、まず、パラメータ選択部１３０は、パラメータ設定部１２０に保存されたパラメータから適当なパラメータを１つ選択する（ステップＳ１００）。ここで選択されるのは、パラメータ１つであってもパラメータ１組であってもよい。

つぎに、タイミングコントローラ１４０は、選択されたパラメータに関する制御信号を送信部３及び受信部４に送信する。送信部３は、選択されたパラメータに従って、レーダ送信信号を送信し、受信部４は、レーダ送信信号が送信されない間、レーダ受信信号を受信する（ステップＳ２００）。

次いで、閾値判定部１１０が、干渉除去部５から出力されるアンテナ１回転分の信号について、振幅値が予め定めた閾値を越えたサンプリングポイントの数をカウントし、カウントされたサンプリングポイントの数（以下、これを「カウント数」という。）を、パラメータ選択部１３０に出力する（ステップＳ３００）。パラメータ選択部１３０は、カウントされたサンプリングポイントの数が最小となるパラメータを選択可能か判定する（ステップＳ４００）。

具体的には、パラメータ選択部１３０がパラメータ設定部１２０に保存されたパラメータを逐次的に適用して、当該サンプリングポイントの数を最小とするパラメータを選択する場合、パラメータ設定部１２０に保存された全てのパラメータについて、振幅値が閾値を越えたサンプリングポイントの数をカウントし終わったか否かを判定する。パラメータ選択部１３０がＧＡなどを利用してパラメータを摂動法によって求める場合、パラメータを＋方向もしくは−方向いずれに変化させたとしてもサンプリングポイントの数が増加するようになった、言い換えれば、収束したか否かを判定する。

カウントされたサンプリングポイントの数が最小となるパラメータが選択可能でない場合（ステップＳ４００でＮＯ）、パラメータ選択部１３０は別のパラメータを選択し（ステップＳ５００）、ステップＳ２００〜ステップ４００の処理が繰り返される。なお、ステップＳ５００で選択されるのは、パラメータ１つであってもパラメータ１組であってもよい。

カウント数が最小となるパラメータが選択可能となった場合（ステップＳ４００でＹＥＳ）、パラメータ選択部１３０は、カウント数が最小となるパラメータを選択する（ステップＳ６００）。パラメータ選択部１３０がＧＡなどを利用してパラメータを摂動法によって求める場合、パラメータ選択部１３０は、収束された際のパラメータを、カウントされたサンプリングポイントの数が最小となるパラメータとして選択する。ステップＳ５００で選択されるのは、パラメータ１つであってもパラメータ１組であってもよい。

次に、上述の構成によって干渉波を除去する動作と仕組みについて説明する。干渉波除去の基本的な考え方は、複数の隣接するスィープにおいて同じ距離にあるデータが連続しているか不連続であるかによって識別しようとするものである。すなわち、隣接するスィープの同じ距離にあるデータが連続して高いレベルを維持していれば、それはその位置にある大きさを持つ物標が存在していることを示している。他方、そのデータが不連続であれば、極めて短い時間に物標が存在したりしなくなったりすることはないので、そのデータは干渉波によるものと判断することができる。

ところが、自船と他船、あるいは所定領域にあるすべての船が一定周期で物標探知のための送信パルスの送信を繰り返すと、他船からの送信パルスが同じタイミングで取得されるので、物標からのエコー信号と干渉波との識別ができなくなってしまう。図６は、その様子を示している。図５において、レーダから互いに等しい距離にある複数のスィープ上のデータを示しており、Ｔはスィープ（n-１）上の信号から次のスィープ（ｎ）上の信号、スィープ（n）上の信号から次のスィープ（n+１）上の信号をそれぞれ受信するまでの時間を示している。

仮に自船と他船の送信パルスの送信繰り返し周波数が等しいとすると、自船で得られる受信信号の状態は図６のようになり、エコー信号も干渉波も隣接スィープ間で同じタイミングで受信されてしまう。したがって、干渉波もエコー信号のように判定され両者を識別することはできない。また自船が所定のジッタ量によるジッタ処理により送信パルスの送信タイミングを異なるように設定したとしても、これが他船のジッタ量と一致してしまった場合にも、干渉波を受信するタイミングも一致してしまい両者を識別することができなくなる。

図７は、本発明の物標探知装置を用いた場合のエコー信号と干渉波の状態を示した図である。本発明では送信タイミングをずらせ、これが他船の送信パルスを送信する際の繰り返しの時間と異なっている場合を示している。自船の送信パルスを送信するタイミングをずらせても受信の基準となるタイミングもずらせるので、図７に示されるように、エコー信号は同じ距離に相当するタイミングで受信される。例えば隣接する３本のスィープ上のレーダからの距離が同じ位置、すなわち方位方向に隣接する位置での受信信号のレベルをみると、（ａ）に示されるように、すべて高い。従って、物標からのエコー信号であると判別することができる。

他方、他船から送信された送信パルス、すなわち干渉波は各スィープ上でタイミングがずれて受信される。従って、図７（ｂ）に示される例では、スィープ（ｎ）上では高いが、両側のスィープ上の受信信号のレベルは低い。従って、これは物標ではなく干渉波であると判別することができる。

マグネトロンレーダにおける送信パルスは一般に長いパルスでも１μｍ程度である。これに対して、固体化レーダでは数μｍから数十μｍの長いパルスが使用される。従って、送信パルスの送信タイミングを変化させるだけでは干渉波による影響を除去することが困難な場合もある。そこで、本実施例では、送信パルスの送信タイミング送信周期など複数のパラメータを変化させる。そして、他船によってもたらされる干渉波が低減されるように、干渉による影響を評価し、この結果をフィードバックしてこれら複数のパラメータを設定する。

本実施例では設定すべきパラメータとして、送信パルスの送信周期、ジッタ量、ジッタパターン、送信パルス幅が複数ある場合のそれぞれのパルスの送信順序の４つを想定している。あらかじめこれら４つのパラメータに対して、適宜の組み合わせができるように図１のパラメータ設定部１２０に記憶しておく。パラメータの組合せはあらかじめ決めておいても良いし、独立に各パラメータの数値を記憶しておき、パラメータを設定または変更する際に、随時、適宜に組み合わせても良い。

各パターンのうちから一つないし複数の組合せが選択され、閃絡されたパターンにより送信パルスに対して各パラメータの数値が決定される。設定されたパラメータはタイミングコントローラ１４０に出力されて、ここで決定されるタイミングに従って送信部３からパルスが送信される。

各送信パルスによるエコー信号は受信部４で受信され干渉除去５により物標と干渉波が識別され、不要な信号は除去される。除去された受信信号はマッチドフィルタを介してパルス圧縮されて検波される。これとは別に、パラメータ調整部１００にある閾値判別部１１０にも入力される。ここでは、各サンプリングポイントにおける受信信号のレベルがあらかじめ設定された閾値を上回るか否かが判別される。ここで用いられる閾値は、すべてのサンプリングポイントに対して同じ値で設定しても良いが、レーダからの距離や方位ごとのクラッタ状態などに基づいて値を買えて設定しても良い。また、各サンプリングポイントにおける閾値はクラッタ状態の変化などに応じて変化させても良い。

対象となるサンプリングポイントに対して閾値を上回ったサンプリングポイントの数が、各設定パラメータのパターンごとにカウントされる。検出結果はパラメータ選択部１３０に出力され、検出されたカウント数に基づいて、干渉波が少なくなるパラメータのパターンが選択される。すでに説明したように、選択された新たなパターンに基づいて各パラメータが設定され、送信パルスの送信タイミングが設定される。

対象となるサンプリングポイントは、比較するパラメータ間でおおむね一致していればよく、全方位にあるすべてのサンプリングポイントを対象としても良い。複数の船舶から同時に干渉波による影響があると推測される場合や発生源が不明な場合には効果がある。逆に、特定の方位にある船舶等からの干渉波による影響を回避したい場合などは、所定方位内にあるスィープだけを対象としても良い。さらにそのうちレーダから所定の距離にあるサンプリングポイントだけを対象としても良い。

干渉波の影響を多く受ける条件で送信パルスが送信されるパターンでは、閾値を超えるサンプリングポイントのカウント数は増加する。ところが、本来探知される物標がある場合もカウント数は増加する。この場合にも、物標によるカウント数の増加はどのパターンにおいても共通して生じるので、パターン間の相対的な比較をすれば、どのパターンによる送信パルスの送信タイミング設定がよいかが選択できる。

次に、上述のパラメータを選択する構成と処理プロセスについて、図８、図９を参照して説明する。図８は、パラメータ調整部におけるパラメータ選択部の構成の一例を示すブロック図であり、図１におけるパラメータ調整部１００の中をより詳しく示している。図９は、パラメータ選択部によるパラメータ設定の処理プロセスの一例を示すフローチャートである。

図１における検波部７で検波された信号は、閾値判定部１１０に出力される。図７に示す実施例では、閾値判定部１１０は互いに異なるパラメータによる閾値判定が行われる閾値判定部２２１と２２２を備えている。閾値判定部（１）２２１は、現行の表示に用いられるパラメータ（１）による閾値判別を行い、閾値判定部（２）２２２は、パラメータ（１）とは異なるパラメータ（２）による閾値判別を行う。パラメータ（１）、（２）として設定される物理量としては、すでに説明したように、繰返し周期、ジッタ量、ジッタパターンなどがあげられるが、これらのうちの一つでもよい。複数の物理量を組み合わせることにより、一部の物理量が一致していても別の物理量を相違させることにより互いに異なるものとしても良い。

スイッチ２１０は、原則として１スキャンごとに受信信号の出力先を切り替える。いずれの閾値判定部２２１、２２２に出力された受信信号も、最初にスキャンの信号はパラメータ選択のために用いられ、表示には用いられない。

最初のスキャンで得られた受信信号は、閾値判定部（１）２２１に出力され、対象となるサンプリングポイントのそれぞれに対して、あらかじめ設定された閾値を超えるかどうかの判定が行われる。すべてのサンプリングポイントに対して判定を行い、閾値を超えたポイント数がカウンタ（１）２３１によりカウントされる。次のスキャンで得られる受信信号に対して、今度はスイッチ２１０により閾値判定部（２）２２２に切り替えられ出力される。ここでもカウンタ（２）２３２により同様のカウントがなされる。

閾値は、干渉波を受信したときにこれを判定できる値に設定しておけばよく、他船との距離やその他の条件で変わりうるので、適宜に判定可能なレベルに設定すればよい。

図９のフローチャートに示されるように、双方のカウント数は、比較器２４１で比較され、より少ないカウント数となるパラメータが選択される。閾値判定部（１）２２１の方が、カウント数が小さければこのパラメータによる方が干渉波による影響が少ないことになるので、このパラメータがタイミングコントローラ１４０に出力され、次のスキャンのための送信パルスの送信タイミングが設定される。

他方、カウンタ（２）２３２のカウント数の方が小さければ、こちらのパラメータによる方が干渉波による影響が少ないと言える。このときには、閾値判定部（１）で設定されたパラメータは、閾値判定部（２）２２２で設定されていたパラメータに置き換えられる。

さらに、閾値判定部（２）２２２には、パラメータ設定部１２０に記憶されたパラメータの中から両パラメータのいずれとも異なるパラメータが選択される。上述のプロセスにより、干渉波の影響をより少なくするようにパラメータの順次交換が行われる。パラメータは比較的短時間、あるいは自船の周囲にある他船の環境が変化しない限り、同じパラメータが適用されないように、各パラメータにはフラグがつけられている。すでに用いられたパラメータかどうかはフラグにより識別される。

但し、時間が経過し、周囲からの他船による干渉波の影響の状況も変化していると考えられる場合には、再度すでに用いられたパラメータを用いることに支障はない。したがって、上記フラグは初期化され、再度同じパラメータを適用可能なようにすればよい。

ここでは、閾値判定部（１）を現行表示に用いる送信タイミングを設定するように構成し、パラメータの変更を行う場合には、閾値判定部（１）２２１、（２）２２２双方を設定し直している。パラメータを変更する際に、閾値判定部（１）２２１、（２）２２２からのタイミングコントローラへの出力が順次入れ替わるようにしても良い。二つのパラメータのいずれかを選択する構成を説明したが、３つ以上の中から選択するようにしてもよい。但し、実際に画像処理に用いられるデータの頻度が低下するので、この点では２つの候補から選択する方が好ましい。

本発明によれば、自船または他船の一方、あるいは自船および他船双方が固体化レーダのような広いパルス幅のレーダ装置による探知を行っている場合でも、互いの干渉を低減させることができる。干渉波の発生は、自船と他船の送信パルスの送信タイミング等の条件に変化するが、本発明によれば適宜にこれを対応してその影響を低減することができる。

さらに、自船に他船が接近して来て、干渉波の影響が出始めたような場合でも、上記カウント数を監視することによりその影響の有無を迅速に知り、これを除去することができる。

以上説明したように、本実施形態のレーダ装置１０００は、アンテナ１回転分の信号について、振幅値が閾値を越えたサンプリングポイントの数を最小とするパラメータを自動で選択するものである。これにより、レーダ装置１０００は、自船の周辺状況に応じて最適なパラメータを自動で調整することができる。アンテナ１回転分の信号に基づいてパラメータを設定する構成について説明したが、所定の方位範囲ごとにパラメータを設定してもよい。

パラメータ選択部１３０がＧＡなどの摂動法によってパラメータを調整する場合、レーダ装置１０００は、パラメータをより効率的に調整することができるので、最適なパラメータでの計測を高速に行うことができる。

上述した実施形態に係るレーダ装置１０００は、パラメータの調整を常時行うように記載されているが、レーダ装置１０００は、一旦パラメータを調整すると、一定時間はパラメータの調整を行わず、その後再度パラメータを調整してもよい。また、レーダ装置１０００は、一旦パラメータを調整すると、振幅値が閾値を越えたサンプリングポイントの数が一定数以上増加した場合、再度パラメータを調整してもよい。また、レーダ装置１０００は、マッチドフィルタ６を含まないものであってもよい。

さらに、振幅値が高いサンプリングポイントの中には、サイドローブの影響により生じたものもある。したがって、サイドローブの悪影響を低減し、干渉波により振幅値が高くなったサンプリングポイントを効果的に除去することも可能である。この場合には、パラメータ選択部１３０は、特定の方位、距離で限定された領域について、閾値を越えたサンプリングポイントの数が最小となるようなパラメータを選択してもよい。これによって、局所的に存在する、高振幅値を持つサンプリングポイントによる悪影響を低減することができる。ここでは、あらかじめパラメータを決めておき、パラメータ設定部１２０にこれらの値を保存しておく構成を用いている。これに代えて、パラメータ設定部を設け、カウント処理の結果に基づいて都度設定するようにしてもよい。

上記実施形態では、本発明のレーダ装置の一例として船舶用レーダ装置を適用した場合について説明した。レーダ装置の他の例として、パルス電波を利用可能なレーダ装置であればよく、例えば、気象レーダ、港湾監視レーダ等の用途に適用されるレーダ装置でもよい。さらに、送信パルスにより物標を探知するものであって、他の探知装置による送信パルスの影響を受ける可能性のあるものであれば、例えば超音波により水中の物標を探知するソナーなどにも適用することができる。

＜実装例＞
上述した各実施形態に係る全て又は一部の機能ブロックは、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能なプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現される。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。記録媒体は、ＲＯＭやＲＡＭやフラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクメモリ、及びメモリカード等をいう。記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。

また、上述した各実施形態に係る全て又は一部の機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩ（集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、又はウルトラＬＳＩ等と称される）として実現される。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

１ アンテナ
２ 送受切替部
３ 送信部
４ 受信部
５ 干渉除去部
６ マッチドフィルタ
７ 検波部
８ 表示部
１００ パラメータ調整部
１１０ 閾値判定部
１２０ パラメータ設定部
１３０ パラメータ選択部
１４０ タイミングコントローラ
２２１ 閾値判定部
２２２ 閾値判定部
２３１ カウンタ
２３２ カウンタ
２４１ 比較器
１０００ レーダ装置

Claims (20)

1. 送信パルスの送信のタイミングを決めるパラメータにより設定された送信タイミングで前記送信パルスを繰り返し送信する送信部と、
   前記送信タイミングにより設定される受信タイミングで受信信号を受信する受信部と、
   前記受信信号に対しサンプリングポイント毎に、振幅値が予め定めた閾値を越えるか否かを判定し、閾値を超えたサンプリングポイントの数をカウントする閾値判定部と、
   前記送信タイミングを制御するパラメータを予め設定するパラメータ設定部と、
   前記パラメータ設定部により設定された、互いに異なる複数のパラメータの中から、前記閾値判定部によりカウントされたサンプリングポイントの数を最小とするパラメータを選択するパラメータ選択部と、
   前記パラメータ選択部により選択されたパラメータに基づいて、前記送信パルスを送信するタイミングを制御するタイミング制御部と、
   を備える物標探知装置。
2. 請求項１記載の物標探知装置であって、
   前記パラメータは、前記送信パルスの繰り返し送信の送信タイミングを決める１又は２以上の種類の物理量を含む、
   ことを特徴とする物標探知装置。
3. 請求項２記載の物標探知装置であって、
   前記１又は２以上の種類の物理量は、前記送信パルスの繰り返し周波数を決める繰り返し周波数と、ジッタ量と、前記ジッタ量の組み合わせを定めるジッタパターンのうち少なくとも２つを含む、
   ことを特徴とする物標探知装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の物標探知装置であって、
   前記送信パルスは、互いに異なる複数の幅の送信パルスを含み、
   前記パラメータは、前記互いに異なる複数の幅の送信パルスの送信順序を決定する
   ことを特徴とする物標探知装置。
5. 請求項１乃至請求項４記載のいずれかの請求項に記載物標探知装置であって、
   前記閾値判定部は、前記複数のパラメータから第１のパラメータと第２のパラメータを選び、
   前記パラメータ選択部は、前記第１のパラメータにより得られた前記カウント数と前記第２のパラメータにより得られたカウント数を比較してより小さいカウント数のパラメータを選択する、
   ことを特徴とする物標探知装置。
6. 請求項５の物標探知装置であって、
   前記閾値判定部は、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータのうち選択されたパラメータとは異なるパラメータを、前記前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータのいずれとも異なるパラメータに置き換える、
   ことを特徴とする物標探知装置。
7. 請求項６の物標探知装置であって、
   前記パラメータ設定部は、あらかじめ定められた複数のパラメータを記憶するパラメータ記憶部を有し、
   前記閾値設定部は、前記パラメータ記憶部に記憶された前記複数のパラメータから第１のパラメータと前記第２のパラメータを選んで前記パラメータを設定する。
   ことを特徴とする物標探知装置。
8. 請求項４の物標探知装置であって、さらに、
   前記閾値判定部は、前記第１のパラメータにより閾値判定を行う第１の閾値判定部と、前記第２のパラメータにより閾値判定を行う第２の閾値判定部と含み、
   前記物標探知装置はさらに、
   前記受信信号を所定の周期ごとに、第１の閾値判定部と第２の閾値判定部に切り替えて出力するスイッチを備え、
   前記第１の閾値判定部による閾値判定と、前記第２の閾値判定部による閾値判定を所定周期で交互に行う
   ことを特徴とする物標探知装置。
9. 請求項８の物標探知装置であって、
   前記閾値判定の結果、前記第１のパラメータが選択された場合には前記第１のパラメータを前記タイミング制御部に出力し、
   前記第２のパラメータが選択された場合には、前記第１の閾値判定部のパラメータを前記第２のパラメータに置き換えるとともに、前記第２の閾値判定部のパラメータを前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータのいずれとも異なる第３のパラメータに置き換える
   ことを特徴とする物標探知装置。
10. 請求項８の物標探知装置であって、
    前記パラメータ設定部は、前記第３のパラメータとして新たに選ばれるパラメータはすでに置き換えられたいずれのパラメータとも異なるパラメータを選ぶ
    ことを特徴とする物標探知装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれかの請求項に記載の物標探知装置であって、
    前記送信パルスは電磁波パルスであり、
    前記送信部は、所定周期で前記送信パルスが送信される方位を変化させる回転部を含む、ことを特徴とする物標探知装置。
12. 請求項１乃至請求項１０のいずれかの請求項に記載の物標探知装置であって、
    前記送信パルスは、電磁波であり、
    前記送信部は、所定周期で全周に前記送信パルスが送信する回転部を含む、
    ことを特徴とする物標探知装置。
13. 請求項１２記載の物標探知装置であって、
    前記サンプリングポイントは、所定範囲の方位にある、
    ことを特徴とする物標探知装置。
14. 請求項１２記載の物標探知装置であって、
    前記サンプリングポイントは、前記送信部から所定範囲の距離にある
    ことを特徴とする物標探知装置。
15. 請求項１４記載の物標探知装置であって、
    前記あらかじめ設定された領域は、前記送信パルスのタイミングに基づいて時間により設定され、
    前記送信パルスの送信方位が一回転するのに要する時間である、
    ことを特徴とする物標探知装置。
16. 請求項１２記載の物標探知装置であって、
    前記パラメータ判定部は、互いに異なる３以上のパラメータが設定され、
    前記パラメータ選択部は、前記３つ以上のパラメータの中から前記カウント数を最小にするパラメータを選択する
    ことを特徴とする物標探知装置。
17. 請求項１乃至請求項１６のいずれかの請求項に記載の物標探知装置であって、
    前記パラメータ選択部は、あらかじめ定められた回数ごとに前記パラメータの選択を行う
    ことを特徴とする物標探知装置。
18. 請求項１乃至請求項１６のいずれかの請求項に記載の物標探知装置であって、
    前記パラメータ選択部は、選択されたパラメータに対する前記カウント数に対して、一定数以上増加した場合に改めて、該選択されたパラメータとそれ以外のパラメータのそれぞれによる前記カウント数の比較を行ってパラメータを選択する
    ことを特徴とする物標探知装置。
19. 送信パルスを繰り返し送信し物標からの受信信号を受信して物標の探知を行う物標探知装置に備えられ、前記送信パルスの送信タイミングを制御する送信パルス制御デバイスであって、
    前記受信信号に対しサンプリングポイント毎に、振幅値が予め定めた閾値を越えるか否かを判定し、閾値を超えたサンプリングポイントの数をカウントする閾値判定部と、
    前記送信タイミングを制御するパラメータを予め設定するパラメータ設定部と、
    前記パラメータ設定部により設定された、互いに異なる複数のパラメータの中から、前記閾値判定部によりカウントされたサンプリングポイントの数を最小とするパラメータを選択するパラメータ選択部と、
    前記パラメータ選択部により選択されたパラメータに基づいて、前記送信パルスを送信するタイミングと、物標からの反射波を受信するタイミングを制御するタイミングコントローラと、
    を備える送信パルス制御デバイス。
20. 送信パルスを繰り返し送信し物標からの受信信号を受信して物標の探知を行う物標探知方法であって、
    送信パルスの送信のタイミングを決めるパラメータにより設定された送信タイミングで前記送信パルスを繰り返し送信し、
    前記送信タイミングにより設定される受信タイミングで受信信号を受信し、
    前記送信タイミングを制御するパラメータであって、互いに異なる複数のパラメータを設定し、
    前記各パラメータに基づいてそれぞれ、前記受信信号に対しサンプリングポイント毎に、振幅値が予め定めた閾値を越えるか否かを判定し、閾値を超えたサンプリングポイントの数をカウントし、
    前記パラメータ設定部により設定された、互いに異なる複数のパラメータの中から、前記閾値判定部によりカウントされたサンプリングポイントの数を最小とするパラメータを選択し、
    前記パラメータ選択部により選択されたパラメータに基づいて、前記送信パルスを送信するタイミングと、物標からの反射波を受信するタイミングを制御する、
    物標探知方法。

Images