JP2016176760A

JP2016176760A - 複合センサ装置

Info

Publication number: JP2016176760A
Application number: JP2015055996A
Authority: JP
Inventors: 慶博澤山; Yoshihiro Sawayama; 秀幸和泉; Hideyuki Izumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-10-06

Abstract

【課題】レーダにおいてクラッタ発生源がある領域とない領域で同じクラッタ抑圧処理段数としているが、クラッタ発生源がない領域では必要以上の抑圧段数を設定しており、レーダリソースを圧迫している。またクラッタ電力が大きいとレーダアンテナ装置の受信電力増幅器が飽和もしくは破壊される可能性がある。
【解決手段】Ｅ／Ｏ装置、Ｅ／Ｏ信号処理装置でクラッタを類別し、レーダで捜索もしくは追尾する際はクラッタのない領域では自動でクラッタ抑圧段数を下げ、クラッタ電力が大きくなる可能性があるものについては、レーダアンテナのアンテナ放射電力を低減するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は目標に対して、捜索もしくは追尾を行うＥ／Ｏ装置とレーダアンテナ装置の複合センサ装置に関する。

レーダにおいて受信したエコーの中には、目標以外にも地面や建造物などからの反射波も含まれており、これをクラッタと呼ぶ。クラッタには上記の地面など移動しないもの以外にも、海面や雲、雨などの低速で移動するクラッタも存在する。
移動しない目標に対してはＭＴＩ（ＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）、低速移動する目標に対してはＡＭＴＩ（ＡｄａｐｔｉｖｅＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）などのクラッタ抑圧処理が有効である（例えば、非特許文献１参照）。

吉田孝監修「改訂レーダ技術」社団法人電子情報通信学会編、平成８年１０月１日、ｐ６７−３

ＭＴＩやＡＭＴＩはクラッタ抑圧度に応じてヒット数が変化し、大きなクラッタに対してはより多くのヒット数が必要となる。従来、レーダにおいてＭＴＩやＡＭＴＩなどのクラッタ抑圧段数は空間領域ごとに手動で設定する、もしくは方位角や仰角に応じて固定値を設定していた。
しかしながら、方位角や仰角に応じてクラッタ抑圧段数に固定値を設定すると、クラッタ発生源がない領域に対しても一定のヒット数を費やしてしまうため、レーダリソースを圧迫する。クラッタ抑圧段数に固定値を使用せずにクラッタ発生源の位置情報を個々に設定する場合でも、従来手動で行っており非効率的である。
またクラッタ電力が大きい場合、レーダアンテナ装置の受信信号増幅器の耐入力電力を超えてしまい、受信信号増幅器が一時的に電力増幅できなくなる（飽和）、もしくは破壊される可能性がある。

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、効率的にレーダリソースを活用可能な複合センサ装置を提供することを目的とする。

この発明に係る複合センサ装置は、レーダアンテナ装置と、可視光または赤外光を受光し電気信号へ変換するＥ／Ｏ装置と、前記Ｅ／Ｏ装置が出力する撮像信号をもとに目標とクラッタ発生源を類別し、前記目標とクラッタ発生源毎のレーダビーム指向角を出力するＥ／Ｏ信号処理装置と、前記目標とクラッタ発生源毎のレーダビーム指向角を保持し、前記Ｅ／Ｏ装置に対し撮像方向を指定し、前記レーダアンテナ装置に対しレーダビーム指向角毎に送信パルス数を指定し、前記信号処理装置に対しレーダビーム指向角毎のクラッタ抑圧段数を指定するセンサ指示装置と、前記レーダアンテナ装置で受信した受信信号において、前記レーダビーム指向角毎のクラッタ抑圧段数を用いてクラッタ抑圧処理を行い目標を検出する信号処理装置とを備える。

この発明によれば、効率的にレーダリソースを活用可能となり、探知距離延伸や探知確率を向上させることができる。また、受信信号増幅器の飽和もしくは破壊が防げることで、目標捜索もしくは追尾の信頼性が向上する。

この発明の実施の形態１による複合センサ装置の構成図である。この発明の実施形態１によるＥ／Ｏ装置で撮像した画像を説明する図である。この発明の実施形態１によるＥ／Ｏ装置の撮像図とレーダビームスポットを説明する図である。この発明の実施形態２によるＥ／Ｏ装置の撮像図とレーダビームスポットを説明する図である。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当する部分については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる複合センサ装置１００の構成図である。
図１において、複合センサ装置１００は、可視光または赤外光を受光し電気信号へ変換するＥ／Ｏ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ／Ｏｐｔｉｃａｌ）装置１と、Ｅ／Ｏ信号処理装置２と、レーダアンテナ装置３と、信号処理装置４と、センサ指示装置５と、操作制御装置６から構成される。
Ｅ／Ｏ装置１にはＥ／Ｏ信号処理装置２とセンサ指示装置５が接続され、Ｅ／Ｏ装置１が撮像した撮像信号をＥ／Ｏ信号処理装置２に出力し、Ｅ／Ｏ信号処理装置２はクラッタ角度情報をセンサ指示装置５に出力する。
Ｅ／Ｏ信号処理装置２にはＥ／Ｏ装置１とセンサ指示装置５と操作制御装置６が接続されており、Ｅ／Ｏ信号処理装置２は探知情報を操作制御装置６に出力し、操作制御装置６はセンサ指示装置５に対し、後述する角度情報毎のクラッタ抑圧処理を実行するか否かのモード指定を出力する。
励振受信装置を含むレーダアンテナ装置３には信号処理装置４とセンサ指示装置５が接続され、センサ指示装置５が送信パルス数をレーダアンテナ装置３に出力し、レーダアンテナ装置３が受信信号を信号処理装置４に出力する。
信号処理装置４にはレーダアンテナ装置３とセンサ指示装置５と操作制御装置６が接続され、レーダアンテナ装置３から受信信号を受信し、センサ指示装置５からクラッタ抑圧段数指定を受信し、信号処理装置４が目標情報を操作制御装置６に出力する。

次に本実施の形態に係る複合センサ装置１００の動作について説明する。
可視光もしくは赤外光を受光するＥ／Ｏ装置１は、撮像した画像の撮像信号をＥ／Ｏ信号処理装置２に送る。
Ｅ／Ｏ信号処理装置２では、撮像信号をもとに、撮像対象を目標、クラッタ発生源、それら以外の領域とに類別される。

図２はＥ／Ｏ装置１で撮像した画像の一例である。
Ｅ／Ｏ信号処理装置２は撮像信号より生成した撮像画像７から、目標８と空９と海１０と陸地１１と雲１２を類別する。類別は、例えばデータベースに格納された対象データとのパターン認識により行う。

撮像画像７は探知情報として操作制御装置６に出力され、操作制御装置６に設けられた画面に表示される。
また、Ｅ／Ｏ信号処理装置２は、類別した目標８、空９、海１０、陸地１１、雲１２の各領域についての角度情報をセンサ指示装置５に送る。例えば、クラッタ発生源となる雲１２や陸地１１の角度情報をクラッタ角度情報として、センサ指示装置５に出力する。

次に、センサ指示装置５は、操作制御装置６からのモード指定により角度情報毎のクラッタ抑圧処理を実行する場合、Ｅ／Ｏ信号処理装置２で角度情報が付された目標８、空９、海１０、陸地１１、雲１２の各領域に対して各領域毎のクラッタ抑圧段数を指定し、信号処理装置４に指示する。各領域のクラッタ抑圧段数は、例えば、空９等のクラッタ発生源の無い領域に対しては、雲１２や陸地１１等のクラッタ発生源の有る領域よりもクラッタ抑圧段数を低減するように、信号処理装置４に指示する。
また、センサ指示装置５はクラッタ抑圧段数に応じ、例えばクラッタ抑圧段数の低減に応じて送信パルス数を低減した送信パルス数をレーダアンテナ装置３に指示する。
また、センサ指示装置５はＥ／Ｏ装置１に対し、撮像方向を指定する。
なお、操作制御装置６からのモード指定により角度情報毎のクラッタ抑圧処理を実行しない場合は、上記動作は実行しない。

図３はＥ／Ｏ装置１で撮像した図２にレーダのビームスポットを重ね描いた説明図である。
空方向のビームスポット１３にレーダアンテナビームを指向した時（レーダビーム指向角が空方向のビームスポット１３の方向の時）は、雲方向のビームスポット１４に指向した時と比べて、送信パルス数を低減する。

レーダアンテナ装置３において受信した受信信号は、ビームスポットの方向（角度情報、レーダビーム指向角）と関連付けされ信号処理装置４に出力される。
信号処理装置４は、センサ指示装置５から入力した角度情報毎のクラッタ抑圧段数を、ＭＴＩあるいはＡＭＴＩのクラッタ抑圧段数に設定し、目標検出する。
ＭＴＩあるいはＡＭＴＩの処理を適用し得られた目標情報は操作制御装置６に送付され、画面に表示される。

このように、複合センサ装置１００は、Ｅ／Ｏ装置１と、Ｅ／Ｏ信号処理装置２と、レーダアンテナ装置３と、信号処理装置４と、センサ指示装置５と、操作制御装置６から構成され、Ｅ／Ｏ装置１で撮像した画像に基づき、Ｅ／Ｏ信号処理装置２は画像領域を目標か、クラッタ発生源か、それら以外の領域かに類別し、類別結果を角度情報と共にセンサ指示装置に出力するようにした。センサ指示装置５は類別結果と角度情報に基き、レーダアンテナ装置３に対して角度情報毎に送信パルス数を行うとともに、信号処理装置４に対して角度情報毎にクラッタ抑圧段数指定を行う。信号処理装置４は、レーダアンテナ装置３から受信した受信信号を角度情報毎に指定されたクラッタ抑圧段数指定を用いて、例えばＭＴＩやＡＭＴＩの処理によりクラッタを抑圧して目標検出を行い、得られた目標情報を操作制御装置６に出力した。

これにより、クラッタ発生源がない領域に対しても一定のヒット数を費やしてしまうためレーダリソースを圧迫することを防止して、効率的にレーダリソースを活用することが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１ではクラッタ発生源がある領域とない領域で送信パルス数とクラッタ抑圧段数を変化させたが、クラッタ発生源のある角度が判明しているため、レーダビームを送信する前に、アンテナ放射電力を低減することでクラッタを抑圧することも可能である。
実施の形態２に係る複合センサ装置１０１の構成は図１で説明した実施の形態１の構成と同様であり、可視光または赤外光を受光し電気信号へ変換するＥ／Ｏ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ／Ｏｐｔｉｃａｌ）装置１と、Ｅ／Ｏ信号処理装置２と、レーダアンテナ装置３と、信号処理装置４と、センサ指示装置５ｂと、操作制御装置６から構成される。

図４は、実施の形態２において、Ｅ／Ｏ装置１で撮像した画像にレーダのビームスポットを重ね描いた図である。
図４において、クラッタ電力が大きくなる可能性がある陸地１１の角度方向に、レーダアンテナ装置３からビームを送信する場合（陸地方向のビームスポット１５）、センサ指示装置５はレーダアンテナの受信信号増幅器が飽和もしくは破壊される可能性があると判定し、レーダアンテナ装置３に対してアンテナ放射電力の低減を指示する。
そこで、本実施の形態に係るセンサ指示装置５ｂは、レーダアンテナ装置３に対し、クラッタ発生源か否かに応じて、レーダビーム指向角毎にアンテナ放射電力を指定する。
これにより、クラッタ電力が大きくなることを回避して、受信信号増幅器が飽和もしくは破壊されることを防止することができる。

このように、実施の形態２に係る複合センサ装置１００は、Ｅ／Ｏ装置１と、Ｅ／Ｏ信号処理装置２と、レーダアンテナ装置３と、信号処理装置４と、センサ指示装置５と、操作制御装置６から構成され、Ｅ／Ｏ装置１で撮像した画像に基づき、Ｅ／Ｏ信号処理装置２は画像領域を目標か、クラッタ発生源か、それら以外の領域かに類別し、類別結果を角度情報と共にセンサ指示装置に出力するようにした。センサ指示装置５は類別結果と角度情報に基き、レーダアンテナ装置３に対して角度情報毎にアンテナ放射電力を指定するようにした。

これにより、クラッタ電力が大きいことによる受信信号増幅器の飽和もしくは破壊が防止でき、目標捜索もしくは追尾の信頼性を向上させることができる。

１Ｅ／Ｏ装置、２Ｅ／Ｏ信号処理装置、３レーダアンテナ装置、４信号処理装置、５センサ指示装置、６操作制御装置、７撮像画像、８目標、９空、
１０海、１１雲、１２陸地、１３ビームスポット（空）、１４ビームスポット（雲）、１５ビームスポット（陸地）、１００、１０１複合センサ装置

Claims

レーダアンテナ装置と、
可視光または赤外光を受光し電気信号へ変換するＥ／Ｏ装置と、
前記Ｅ／Ｏ装置が出力する撮像信号をもとに目標とクラッタ発生源を類別し、前記目標とクラッタ発生源毎のレーダビーム指向角を出力するＥ／Ｏ信号処理装置と、
前記目標とクラッタ発生源毎のレーダビーム指向角を保持し、前記Ｅ／Ｏ装置に対し撮像方向を指定し、前記レーダアンテナ装置に対しレーダビーム指向角毎に送信パルス数を指定し、前記信号処理装置に対しレーダビーム指向角毎のクラッタ抑圧段数を指定するセンサ指示装置と、
前記レーダアンテナ装置で受信した受信信号において、前記レーダビーム指向角毎のクラッタ抑圧段数を用いてクラッタ抑圧処理を行い目標を検出する信号処理装置と、
を備えることを特徴とする複合センサ装置。
前記センサ指示装置は、前記レーダアンテナ装置に対し、レーダビーム指向角毎にアンテナ放射電力を指定することを特徴とする請求項１記載の複合センサ装置。
前記クラッタ抑圧処理はＭＴＩ（ＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）あるいはＡＭＴＩ（ＡｄａｐｔｉｖｅＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）であることを特徴とする請求項１、２いずれか記載の複合センサ装置。