JP2017003386A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自装置の周囲を探知するためのレーダ装置に関する。詳細には、レーダ装置において、変針している他の物標を検知する構成に関する。 The present invention relates to a radar apparatus for detecting the surroundings of its own apparatus. More specifically, the present invention relates to a configuration for detecting another target that has changed needles in a radar apparatus.
従来から、レーダアンテナを水平面内で回転させながら電波の送受信を行うことにより、自装置の周囲を探知するレーダ装置が知られている。特許文献１及び２は、この種のレーダ装置を開示する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a radar device that detects the surroundings of its own device by transmitting and receiving radio waves while rotating a radar antenna in a horizontal plane is known.
特許文献１のレーダ装置は、ドップラ速度を用いて、他の物標（例えば、他船）が近づいているか遠ざかっているかの情報を得ることができる構成となっている。
The radar apparatus disclosed in
特許文献２及び３のレーダ装置は、１つの物標（例えば、他船）を追尾することにより、レーダアンテナが１回転する１スキャンの間に取得した物標のドップラ速度と、以前の１スキャンの間に取得した物標のドップラ速度と、の変化率を算出して、物標が変針しているか否かを判断する構成となっている。
The radar apparatus disclosed in
また、特許文献４のレーダ装置も、前フレーム（前回の１スキャンに相当）と現フレーム（今回の１スキャンに相当）とのドップラ速度の変化率を算出して、物標が変針しているか否かを判断する構成となっている。
Further, the radar apparatus of
しかし、特許文献１のレーダ装置では、変針している物標を検出することはできなかった。また、上記特許文献２〜４の構成では、物標が変針しているか否かを検出することは可能であるものの、変針しているか否かを判断するために、少なくともレーダアンテナが１回転する１スキャンに相当する時間が掛かっていた。また、時間をおいて物標の１つの点についてのドップラ速度を検出する場合、当該１つの点から得られた探知情報を、周囲にある他の多くの点から得られた探知情報の中から判別して抽出することは技術的に困難であった。
However, the radar device disclosed in
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、物標が変針しているか否かを短い時間で判断することができるレーダ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a radar apparatus capable of determining in a short time whether or not a target has changed.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.
本発明の観点によれば、以下の構成のレーダ装置が提供される。即ち、このレーダ装置は、レーダアンテナを水平面内で回転させながら電波の送受信を行うことにより、自装置の周囲を探知する。このレーダ装置は、１つの物標の複数の点から得られた探知情報から、当該複数の点のそれぞれでの前記物標の前記自装置に対するドップラ速度を算出するドップラ速度算出部を備える。そして、前記レーダ装置は、前記１つの物標の複数の点のそれぞれで算出されたドップラ速度を用いて、前記物標が変針しているか否かを判断する。 According to an aspect of the present invention, a radar apparatus having the following configuration is provided. That is, this radar apparatus detects the surroundings of its own apparatus by transmitting and receiving radio waves while rotating the radar antenna in a horizontal plane. The radar apparatus includes a Doppler velocity calculation unit that calculates Doppler velocity of the target with respect to the own device at each of the plurality of points from detection information obtained from the plurality of points of one target. Then, the radar apparatus determines whether or not the target has changed using the Doppler velocity calculated at each of the plurality of points of the one target.
これにより、１つの物標の複数の点で検出されたドップラ速度を用いて、物標が変針しているか否かを短い時間で判断することができる。それにより、物標との衝突を防止するためのユーザに役立つ情報を提供できる。 Accordingly, it is possible to determine in a short time whether or not the target is changing its needle, using the Doppler velocities detected at a plurality of points of one target. Thereby, the information useful for the user for preventing the collision with the target can be provided.
前記のレーダ装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このレーダ装置は、向き判定部と、変針判断部と、を更に備える。前記向き判定部は、前記ドップラ速度から、前記１つの物標の複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルを算出し、当該それぞれでの実速度ベクトルの向きが略同じであるか否かを判定する。前記変針判断部は、前記それぞれの実速度ベクトルの向きが異なっていれば前記物標が変針していると判断する。 The radar device preferably has the following configuration. That is, the radar apparatus further includes a direction determination unit and a needle change determination unit. The direction determination unit calculates an actual velocity vector at each of a plurality of points of the one target from the Doppler velocity, and determines whether or not the directions of the actual velocity vectors at the respective points are substantially the same. To do. The needle change determination unit determines that the target has changed if the directions of the respective actual velocity vectors are different.
これにより、実速度ベクトルの向きという変針に関わる直接的な指標を用いて、物標が変針しているか否かを容易に判断することができる。 Thereby, it is possible to easily determine whether or not the target has changed using a direct indicator related to the change of the actual speed vector.
前記のレーダ装置においては、前記変針判断部は、前記それぞれの実速度ベクトルの向きが略同じであれば前記物標が直進していると判断することが好ましい。 In the radar apparatus, it is preferable that the needle change determination unit determines that the target is traveling straight if the directions of the actual speed vectors are substantially the same.
これにより、実速度ベクトルの向きという変針に関わる直接的な指標を用いて、物標が直進しているか否かを容易に判断することができる。 Thereby, it is possible to easily determine whether or not the target is moving straight, using a direct index related to the change in the direction of the actual speed vector.
前記のレーダ装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記向き判定部は、前記１つの物標の複数の点のうち１つの点である第１点と、前記第１点以外の複数の点である第２点と、を考えたときに、前記物標が変針していないと仮定した上で、前記第２点のそれぞれについて、前記第１点と前記自装置とを結ぶ線分に対して当該第１点の実速度ベクトルがなす角度を、当該第１点におけるドップラ速度と、前記第２点におけるドップラ速度と、に基づいて算出する。前記向き判定部は、複数の前記角度の間のバラツキを評価する。 The radar device preferably has the following configuration. That is, when the direction determination unit considers a first point that is one point among a plurality of points of the one target and a second point that is a plurality of points other than the first point. Assuming that the target has not changed, an angle formed by an actual velocity vector of the first point with respect to a line segment connecting the first point and the own device for each of the second points. Is calculated based on the Doppler speed at the first point and the Doppler speed at the second point. The orientation determination unit evaluates variations between the plurality of angles.
即ち、１つの物標の複数の点で得られたドップラ速度同士を直接比較しても、物標が変針しているか否かを判断するのは困難である。この点、上記の構成によれば、１つの物標の複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルの向きという指標（より厳密には、前記第１点と自装置とを結ぶ線分と、当該第１点における実速度ベクトルと、がなす角度という指標）を用いて、直接的にかつ簡単に、物標が変針しているか否かを判断することができる。 That is, even if the Doppler velocities obtained at a plurality of points of one target are directly compared, it is difficult to determine whether or not the target has changed. In this regard, according to the above-described configuration, an indicator of the direction of the actual velocity vector at each of a plurality of points of one target (more precisely, a line segment connecting the first point and the device itself, It is possible to determine whether or not the target has changed the needle directly and simply using the actual velocity vector at the first point and the index formed by the angle.
前記のレーダ装置においては、前記レーダアンテナが１回転する１スキャンの間に、前記１つの物標の複数の点のそれぞれでのドップラ速度を算出して、前記物標が変針しているか否かを判断することが好ましい。 In the radar apparatus, the Doppler velocity at each of a plurality of points of the one target is calculated during one scan in which the radar antenna makes one rotation, and whether or not the target has changed its needle. Is preferably determined.
これにより、従来では、複数スキャンにわたって物標を追尾してドップラ速度の変化を検出することにより、当該物標が変針しているか否かを判断していたところ、本構成では、１スキャンのみで物標が変針しているか否かを知ることができ、より迅速な変針の検出が可能となる。 Thus, in the past, it was determined whether or not the target has changed by tracking the target over a plurality of scans to detect a change in Doppler speed. In this configuration, only one scan is performed. It is possible to know whether or not the target has changed its needle, and it is possible to detect the changing of the needle more quickly.
前記のレーダ装置においては、前記１つの物標の複数の点は、３点以上であることが好ましい。 In the radar apparatus, it is preferable that the plurality of points of the one target is three points or more.
これにより、１つの物標の３点以上の点でのドップラ速度を総合的に考慮することで、変針を精度よく検出することができる。 Accordingly, the needle change can be detected with high accuracy by comprehensively considering the Doppler speeds at three or more points of one target.
前記のレーダ装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このレーダ装置は、前記自装置の周囲を探知した結果をレーダ映像として表示する表示部を更に備える。前記表示部は、前記物標が変針していないと判断されたときには、前記レーダ映像の対応する箇所に当該物標を表す表示を所定の態様で示す。一方、前記物標が変針していると判断されたときには、前記レーダ映像の対応する箇所に当該物標を表す表示を前記所定の態様とは異なる態様で示す。 The radar device preferably has the following configuration. That is, the radar apparatus further includes a display unit that displays a result of detecting the surroundings of the radar apparatus as a radar image. When it is determined that the target has not changed, the display unit displays a display representing the target in a predetermined manner at a corresponding portion of the radar image. On the other hand, when it is determined that the target has changed, a display indicating the target is displayed in a different form from the predetermined form at a corresponding portion of the radar image.
これにより、変針している物標を、変針していない物標とは異なる態様でレーダ映像に表示することにより、表示部のレーダ映像を見ているユーザが変針している物標に注目し易くなり、ユーザの周囲の物標に対しての監視負担を軽減することができる。 As a result, by displaying the target that has changed the needle on the radar image in a different manner from the target that has not changed the needle, the user viewing the radar image on the display unit pays attention to the target that has changed. It becomes easy and the monitoring burden with respect to the target around a user can be reduced.
前記のレーダ装置においては、変針していると判断された前記物標に対しては、追尾処理を行うことが好ましい。 In the radar apparatus, it is preferable that a tracking process is performed on the target that has been determined to have changed.
これにより、変針している物標を追尾して、その後の動きに注目することにより、物標との衝突を防ぐことができる。 Thereby, it is possible to prevent a collision with the target by tracking the target that has been changed and paying attention to the subsequent movement.
前記のレーダ装置においては、前記物標が変針しているか否かの判断を用いて、当該物標のその後の進路を予測することが好ましい。 In the radar apparatus, it is preferable to predict the course of the target after using the determination as to whether or not the target has changed.
これにより、物標が変針しているか否かの判断を用いて、当該物標のその後の進路を予測することができ、物標との衝突を確実に防ぐことができる。 Thereby, the subsequent course of the target can be predicted using the determination as to whether or not the target has changed, and a collision with the target can be reliably prevented.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置１１の全体的な構成を示すブロック図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a
図１に示す本実施形態のレーダ装置１１は、漁船等の船舶に備えられる船舶レーダであり、主として他船等の物標の探知に用いられる。レーダ装置１１について概略的に説明すると、当該レーダ装置１１は、レーダアンテナ１を水平面内で回転させながら電波の送受信を行うことにより、自装置（自船）の周囲を探知するものである。
A
図１に示すように、本実施形態のレーダ装置１１は、アンテナユニット２１と、信号処理部２２と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
アンテナユニット２１は、自船において所定の位置に取り付けられている。このアンテナユニット２１は、レーダアンテナ１と、検波部２と、Ａ／Ｄ変換部３と、を備えている。
The
レーダアンテナ１は、鋭い指向性を持った信号（パルス状電波）を放射可能であるとともに、自装置の周囲にある物標からのエコー（反射信号）を受信するように構成されている。レーダアンテナ１は水平面内で３６０°回転可能に構成され、パルス状電波の送信方向を変えながら（レーダアンテナ１の角度を変化させながら）電波の送受信を繰返し行うように構成されている。この構成により、自装置（自船）の周囲の物標を３６０°にわたり探知することができる。なお、以下の説明では、パルス状電波を送信してから次のパルス状電波を送信するまでの動作を「スイープ」と呼び、電波の送受信を行いながらレーダアンテナ１を３６０°回転させる動作を「スキャン」と呼ぶことがある。
The
検波部２は、レーダアンテナ１が受信した信号を検波して増幅し、Ａ／Ｄ変換部３に受信信号を出力する。
The
Ａ／Ｄ変換部３は、検波部２から入力されたアナログ形式の受信信号をサンプリングし、複数ビットからなるデジタルデータ（以下、「受信データ」と呼ぶことがある）に変換する。
The A /
信号処理部２２は、スイープメモリ４と、二値化処理部５と、物標相対座標推定部６１と、パルスドップラ処理部１７と、ドップラ速度算出部１８と、向き判定部６３と、変針判断部６４と、画像メモリ７と、画像処理部８と、表示器９と、を備えている。
The
スイープメモリ４は、受信データを１スイープ分リアルタイムで記憶することができるバッファメモリである。スイープメモリ４には、１スイープの間にサンプリングされた受信データが、時系列順で記憶されている。従って、スイープメモリ４から受信データを読み出すときの読出しアドレスに基づいて、当該受信データに対応するエコー源までの距離ｒを求めることができる。また、図示を省略するが、レーダアンテナ１からは、当該レーダアンテナ１が船首に対して現在どの方向を向いているか（アンテナ角度）を示すデータが出力されている。従って、スイープメモリ４から受信データを読み出す際は、当該受信データに対応するエコー源の位置を、極座標で得ることができる。
The
二値化処理部５は、スイープメモリ４の信号レベルと、所定の二値化閾値と、を比較することにより二値化を行う。具体的には、二値化処理部５は、信号レベルが二値化閾値以上の場合は「物標がある」ことを示すデータ（例えば、「１」）を出力する。一方、信号レベルが二値化閾値未満の場合は、「物標がない」ことを示すデータ（例えば、「０」）を出力する。
The
物標相対座標推定部６１は、二値化処理部５から入力された二値化処理済データの平面上の連続性を評価し、空間的にまとまって「物標がある」と判断されているデータを抽出した上で、１つの物標の中で複数の点の座標を得る。即ち、空間的にまとまっているデータは１つの物標からのエコーを示すものと考えられるので、物標相対座標推定部６１は、「物標がある」と判断された連続領域を１つの物標とみなす。物標相対座標推定部６１は、得られた連続領域の中から適宜の条件で複数の点を抽出し、当該点の座標をパルスドップラ処理部１７に出力する。これらの点が、物標の変針を検出するための注目点として用いられる。なお、変針を確実に検出する観点からは、抽出する複数の点は１つの物標のうちのある程度離れた点（例えば、物標の両端を含む複数の点）とすることが好ましい。
The target relative coordinate
パルスドップラ処理部１７及びドップラ速度算出部１８では、パルスドップラ（パルスペア）法によってドップラ周波数を求め、このドップラ周波数に基づいて物標のドップラ速度を算出する。
The pulse
パルスドップラ処理部１７は、物標相対座標推定部６１により抽出した１つの物標の複数の点のそれぞれでのドップラ周波数を算出する。具体的には、複数の点のそれぞれでの、今回のスイープにおけるエコーの搬送波と、直前のスイープにおけるエコーの搬送波と、の間の位相変化を求める。そして、この位相変化により、複数の点のそれぞれでのドップラ周波数を算出する。パルスドップラ処理部１７は、ドップラ周波数を算出すると、当該ドップラ周波数をドップラ速度算出部１８へ出力する。
The pulse
ドップラ速度算出部１８は、ドップラ周波数と相対速度との関係式から、複数の点のそれぞれでの相対速度を算出する。ここで算出される相対速度は、自装置（自船）からの電波の放射方向成分における自装置と物標との相対速度（物標と自装置との間の直線距離方向の相対速度）、即ちドップラ速度である。ここで、ドップラ速度算出部１８で検出した物標の複数の点（注目点）のそれぞれでのドップラ速度は、向き判定部６３に出力される。
The Doppler
向き判定部６３は、実質的には、前記物標の複数の点のそれぞれでのドップラ速度に基づいて、当該物標の複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルを算出し、当該複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルの向きが同じであるか否かを判定する。具体的な処理としては、向き判定部６３は、まず、物標が変針せず直進しているという仮定（即ち、物標の複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルは同じ向きであり、かつ、同じ長さであるという仮定）の下で、前記物標の複数の点のそれぞれでのドップラ速度に基づいて、共通の指標（後述するαij）の値を求める演算を行い、それぞれのドップラ速度から求めた指標の値に閾値以上のバラツキがあるか否かを判断する。そして、バラツキが閾値未満である場合は、上記の仮定が正しかったことを意味するから、向き判定部６３は、実速度ベクトルの向きが略同じであると判定する。一方、バラツキが閾値以上である場合、上記の仮定が誤っていたことを意味するから、向き判定部６３は、実速度ベクトルの向きが同じではない（異なっている）と判定する。向き判定部６３は、こうして得られた判定結果を変針判断部６４に出力する。なお、向き判定部６３が行う演算及び処理の詳細については、後述する。
The
変針判断部６４は、前記物標が変針しているか否かを判断する。具体的には、変針判断部６４は、物標の複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルの向きが略同じであれば、物標が直進していると判断する。一方、物標の複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルの向きが異なっていれば、物標が変針していると判断する。変針判断部６４は、各物標が変針しているか否かの判断結果を画像処理部８に出力する。
The needle
画像メモリ７は、ラスタ形式の２次元画像を記憶できるように構成されている。この構成で、スイープメモリ４が出力する受信データは当該エコーを発した（反射した）物標の平面上の位置を示すようにアドレスが計算された上で、当該アドレスに出力される。これにより、２次元画像上に受信データがプロットされ、結果として、自装置の周囲の物標の様子を示すラスタ画像形式のレーダ映像が生成される。
The
画像処理部８は、画像メモリ７に記憶された受信データに基づいて表示用のレーダ映像を生成するとともに、推定した物標の運動情報をレーダ映像に重畳する。画像処理部８は、例えば、変針している物標を示すマークだけを点滅させたり、他の物標（変針していない物標）とは異なる色で表示させたりする。これにより、ユーザが、変針している（進路を変えつつある）物標のその後の動きに注目し易くなり、ユーザの周囲の物標に対する監視負担を軽減することができる。
The
表示部としての表示器９は、例えば公知のラスタスキャン式の表示装置として構成されており、自装置の周囲を探知した結果をレーダ映像として表示する。表示器９は、画像処理部８の処理結果を反映させた合成映像をレーダ映像として表示可能に構成されている。
The
次に、向き判定部６３が行う処理について、図２を参照して詳細に説明する。図２は、物標（他船）が直進していると仮定したときの、各点のドップラ速度と実速度ベクトルとの関係を示す説明図である。
Next, processing performed by the
上述したように、向き判定部６３は、前記物標の複数の点のそれぞれでのドップラ速度に基づいて共通の指標（αij）の値を求め、そのバラツキを評価する処理を行う。
As described above, the
なお、以下の説明では、自装置の位置を点Ｏとする（極座標（０，０））。また、ドップラ速度算出部１８においてドップラ速度を算出した、物標の複数の点のうちの１つを点ｉとし、当該複数の点のうちの他の１つを点ｊとする。線分ｉＯと線分ｊＯがなす角度をθijとする。
In the following description, the position of the own device is defined as point O (polar coordinates (0, 0)). In addition, one of the plurality of points of the target for which the Doppler
点ｉでの物標のドップラ速度はＶi dで表され、点ｊでの物標のドップラ速度はＶj dで表される。また、点ｉでの物標の実速度ベクトルはＶiで表され、点ｊでの物標の実速度ベクトルはＶjで表される。なお、ドップラ速度は、物標（他船）から自装置（自船）に近づく向きを正とする。 The Doppler velocity of the target at the point i is represented by V i d , and the Doppler velocity of the target at the point j is represented by V j d . Further, the actual velocity vector of the target at the point i is represented by V i , and the actual velocity vector of the target at the point j is represented by V j . Note that the Doppler speed is positive when approaching the own device (own ship) from the target (other ship).
更に、点ｉでの物標の実速度ベクトルＶiに対して線分ｉＯがなす角度をαijとし、点ｊでの物標の実速度ベクトルＶjに対して線分ｊＯがなす角度をαjとする。なお、これらの角度αij，αjは、物標（他船）側の点を始点としたときの反時計回りの向きを正とし、−π≦α≦πとする。 Further, the angle formed by the line segment iO with respect to the actual velocity vector V i of the target at the point i is α ij, and the angle formed by the line segment jO with respect to the actual velocity vector V j of the target at the point j is Let α j . These angles α ij and α j are set to −π ≦ α ≦ π with the counterclockwise direction being positive when the point on the target (other ship) side is the starting point.
ここで、Ｖi d、Ｖj d、及びθijは、レーダ装置１１（いわゆるドップラレーダ）の通常の処理により取得できる一方、Ｖi、Ｖj、αij、及びαjは直接的には取得できず、以下に示す計算が必要になる。 Here, V i d , V j d , and θ ij can be acquired by normal processing of the radar apparatus 11 (so-called Doppler radar), while V i , V j , α ij , and α j are directly It cannot be obtained and the following calculation is required.
ここで、点ｉにおける実速度ベクトルＶiの大きさ｜Ｖi｜をＶi d及びαijを用いて表現すると、式（１）のようになる。
また、点ｊにおける実速度ベクトルＶjの大きさ｜Ｖj｜をＶj d及びαjを用いて表現すると、式（２）のようになる。
ここで、向き判定部６３は、物標が直進していると仮定して、その後の演算及び処理を行う。物標が直進していれば、物標の実速度ベクトルは物標上の何れの点においても同じになるため、点ｉでの物標の実速度ベクトルＶiの大きさと、点ｊでの物標の実速度ベクトルＶjの大きさと、が等しくなる。即ち、物標が直進していると仮定した場合、式（３）が成り立つ。
また、物標が直進していれば、物標の実速度ベクトルは物標上の何れの点においても同じになるため、点ｉでの物標の実速度ベクトルＶiの向きと、点ｊでの物標の実速度ベクトルＶjの向きと、が等しくなる。即ち、物標が直進していると仮定した場合、式（４）が成り立つ。
式（３）に、式（１）の｜Ｖi｜を表す式と、式（２）の｜Ｖj｜を表す式と、を代入し、そのうえで式（４）のαjを表す式を代入すると、式（５）のようになる。
上記の式（５）を、三角関数の加法定理の式（６）を用いて変形すると、式（７）のようになる。
上記は１つの点ｊについての計算であるが、本実施形態では、点ｊを物標上の任意の複数の点（ｎ個の点、ただしｎ≧２）として、それぞれの点ｊについて、点ｉでの物標の実速度ベクトルＶiに対して線分ｉＯがなす角度αijの値を求める。従って、この角度αijの値は、点ｊの数（ｎ個）だけ得ることができる（αi1，・・・，αij，・・・，αin）。また、実質的に考えれば、この角度αijは、点ｉでの実速度ベクトル及び点ｊでの実速度ベクトルに影響を受ける、複数の点ｊにおいて共通の指標であるということができる。 Although the above is the calculation for one point j, in this embodiment, the point j is an arbitrary plurality of points (n points, where n ≧ 2) on the target, and each point j The value of the angle α ij formed by the line segment iO with respect to the actual velocity vector V i of the target at i is obtained. Therefore, the value of the angle α ij can be obtained by the number (n) of points j (α i1 ,..., Α ij ,..., Α in ). Further, if considered substantially, the angle α ij can be said to be a common index at a plurality of points j affected by the actual velocity vector at the point i and the actual velocity vector at the point j.
続いて、向き判定部６３は、それぞれのドップラ速度から求めた指標の値αi1，・・・，αin同士を比較し、当該値に閾値以上のバラツキがあるか否かを判断する。そして、αi1，・・・，αinのバラツキが閾値未満である場合、上記の仮定が正しかったとして、実速度ベクトルの向きが略同じであると判定する。一方、αi1，・・・，αinのバラツキが閾値以上である場合、上記の仮定が間違っていたとして、実速度ベクトルの向きが同じではない（異なっている）と判定する。
Subsequently, the
なお、本実施形態では、向き判定部６３は、指標の値αi1，・・・，αinのバラツキが閾値以上の場合は実速度ベクトルの向きが略同じで、閾値未満の場合は実速度ベクトルの向きが異なっていると判定している。ただし、理論的には、実速度ベクトルの向きが同じで大きさだけ異なっている場合でも、指標の値αi1，・・・，αinのバラツキは生じ得る。しかしながら、１つの物標の複数の点で実速度ベクトルの向きが同じで大きさだけ異なるということは、物標がある方向に伸び縮みすることを意味するから、実際には考えにくい。従って、指標の値αi1，・・・，αinがバラついているときは、実速度ベクトルの向きが異なっていると評価しても実用上問題ないということができる。
In the present embodiment, the
このようにして、向き判定部６３は、実質的には、１つの物標（他船等）の複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルを算出し、当該複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルの向きが同じであるか否かを判定している。そして、変針判断部６４は、向き判定部６３により判定した結果を用いて、物標が変針しているか否かを判断する。
In this way, the
図２を見れば分かるように、１つの物標の複数の点のそれぞれで得られるドップラ速度は、向きも大きさも異なっていて、レーダ装置１１で検出した１つの物標の複数の点のそれぞれでのドップラ速度同士を直接比較しても、物標が変針しているか否かを判断するのは困難である。この点、本実施形態の向き判定部６３は、実質的には、１つの物標の複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルの向きという指標を用いて、直接的にかつ簡単に、物標が変針しているか否かを判断することができる。より厳密にいえば、本実施形態で向き判定部６３が行う演算及び処理では、１つの物標の複数の点のうち１つの点ｉ（第１点）と、当該物標の複数の点のうち点ｉ以外のｎ個の点である点ｊ（第２点）と、を考えたときに、当該物標が変針していないと仮定した上で、点ｊのそれぞれについて、点ｉと自装置とを結ぶ線分ｉＯに対して当該点ｉの実速度ベクトルＶiがなす角度αijを、点ｉのドップラ速度と、点ｊのドップラ速度と、に基づいて算出して、そのバラツキを評価することにより、物標が変針しているか否かを判断することができる。
As can be seen from FIG. 2, the Doppler velocities obtained at each of a plurality of points of one target have different directions and sizes, and each of the plurality of points of one target detected by the
以上に説明したように、本実施形態のレーダ装置１１は、レーダアンテナ１を水平面内で回転させながら電波の送受信を行うことにより、自装置（レーダ装置１１）の周囲を探知するものである。このレーダ装置１１は、１つの物標の複数の点から得られた探知情報（受信データ）から、当該複数の点のそれぞれでの前記物標の自装置（レーダ装置１１）に対するドップラ速度を検出するドップラ速度算出部１８を備える。そして、前記１つの物標の複数の点（ｉ，ｊ，・・・）のそれぞれで検出されたドップラ速度（Ｖi d，Ｖj d，・・・）を用いて、前記物標が変針しているか否かを判断する。
As described above, the
これにより、１つの物標の複数の点（ｉ，ｊ，・・・）で検出されたドップラ速度（Ｖi d，Ｖj d，・・・）を用いることにより、物標が変針しているか否かを簡単に判断することができる。その結果、ユーザに役立つ情報（例えば、大きな船が進路を変更している等の、危険な物標の存在を示す情報）を簡単に提供することができる。 As a result, the target is changed by using Doppler velocities (V i d , V j d ,...) Detected at a plurality of points (i, j,...) Of one target. It can be easily determined whether or not. As a result, information useful for the user (for example, information indicating the presence of a dangerous target such as a large ship changing its course) can be easily provided.
とりわけ、１つの物標の複数の点（ｉ，ｊ，・・・）のそれぞれでのドップラ速度は、レーダアンテナ１を１回転する１スキャンの間に検出することができる。そして、この１スキャンの間に検出した複数の点（ｉ，ｊ，・・・）でのドップラ速度を用いて、物標が変針しているか否かを判断することができる。
In particular, the Doppler velocity at each of a plurality of points (i, j,...) Of one target can be detected during one scan in which the
これにより、従来では、複数スキャンにわたって物標を追尾してドップラ速度の変化を検出することにより、当該物標が変針しているか否かを判断していたところ、本実施形態のような構成とすることで、１スキャンのみで物標が変針しているか否かを知ることができ、より迅速な変針の検出が可能となる。 Thus, conventionally, by tracking a target over a plurality of scans and detecting a change in Doppler speed, it has been determined whether or not the target has changed needles. By doing so, it is possible to know whether or not the target has changed the needle by only one scan, and it becomes possible to detect the changing of the needle more quickly.
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.
上記実施形態では、１つの物標の複数の点（変針を検出するために用いられる注目点）には少なくとも３点が含まれているものとしたが、注目点の数は任意で良い。即ち、注目点の数は３点以上であることが好ましく、また変針の検出精度を高める観点からは４点以上であることが好ましい。 In the above embodiment, it is assumed that at least three points are included in a plurality of points (attention points used for detecting a change of needle) of one target, but the number of attention points may be arbitrary. That is, the number of points of interest is preferably 3 or more, and is preferably 4 or more from the viewpoint of improving the detection accuracy of the changing needle.
上記実施形態では、変針が検出された物標を通常とは異なる態様で（例えば、異なる色で）表示する構成としたが、これに代えて、物標の変針が検出されたことを契機として自動的に当該物標を追尾処理の対象とし、当該物標が通常時とは異なる態様で表示されるように構成しても良い。追尾処理としては、例えば公知のターゲットトラッキング（ＴＴ）を用いるものとして良いが、これに限定されない。このように、変針している物標を検出して自動的に追尾の対象とすることで、ユーザがその後の動きに注目し易くなり、自船が当該物標（他船）に衝突することを防ぐことができる。 In the above embodiment, the target in which the needle change is detected is configured to be displayed in a different form (for example, in a different color), but instead, it is triggered by the detection of the target needle change. The target may be automatically set as a target of the tracking process, and the target may be displayed in a mode different from the normal time. As the tracking process, for example, known target tracking (TT) may be used, but is not limited thereto. In this way, by detecting a target that has changed its course and automatically tracking it, it becomes easier for the user to focus on subsequent movements, and the ship's own ship collides with the target (other ship). Can be prevented.
上記実施形態に代えて、物標が変針している程度を用いて、物標のその後の進路を予測するものとしても良い。その場合、例えば、変針している程度を用いて算出したその後の進路をレーダ画像上に表示する構成とすることができる。あるいはこれに加えて、物標が変針していない場合には、当該物標がその後も直進し続けると予測して、式（１）を用いて当該物標の速度を算出して物標の予測進路を取得し、レーダ映像上にこの予測進路を表示することとしても良い。 Instead of the above embodiment, the subsequent course of the target may be predicted using the degree to which the target has changed. In that case, for example, it is possible to adopt a configuration in which the subsequent course calculated using the degree of change of the needle is displayed on the radar image. Alternatively, in addition to this, if the target has not changed, it is predicted that the target will continue to travel straight thereafter, and the speed of the target is calculated using equation (1). The predicted course may be acquired and displayed on the radar image.
上記実施形態では、パルスドップラ法によってドップラ周波数を求め、このドップラ周波数に基づいて物標のドップラ速度を算出するものとした。しかしながら、ドップラ速度の算出方法はこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、ドップラ周波数を算出せずに１スイープで得られたエコーのみにより直接的にドップラ速度を算出することとしても良い。 In the above embodiment, the Doppler frequency is obtained by the pulse Doppler method, and the Doppler velocity of the target is calculated based on the Doppler frequency. However, the method of calculating the Doppler velocity is not limited to this. For example, instead of calculating the Doppler velocity, the Doppler velocity may be directly calculated only by echoes obtained in one sweep without calculating the Doppler frequency.
上記実施形態のレーダ装置は、漁船等の船舶に備えられる船舶用のレーダ装置であるものとしたが、本発明のレーダ装置は船舶用のものに限るものではなく、例えばこれに代えて航空機用のレーダ装置に適用することもできる。 Although the radar apparatus of the above embodiment is a ship radar apparatus provided in a ship such as a fishing boat, the radar apparatus of the present invention is not limited to a ship, and for example, instead of this, for an aircraft The present invention can also be applied to other radar devices.
１ レーダアンテナ
６ 物標運動推定部
１１ レーダ装置
６２ ドップラ速度算出部
６３ 向き判定部
６４ 変針判断部
Ｖi d 点ｉでの物標のドップラ速度
Ｖj d 点ｊでの物標のドップラ速度
θij 線分ｉＯと線分ｊＯがなす角度
Ｖi 点ｉでの物標の実速度ベクトル
Ｖj 点ｊでの物標の実速度ベクトル
αij 線分ｉＯとＶiがなす角度
αj 線分ｊＯとＶjがなす角度
Doppler velocity of a target in one radar antenna 6
Claims (9)
１つの物標の複数の点から得られた探知情報から、当該複数の点のそれぞれでの前記物標の前記自装置に対するドップラ速度を算出するドップラ速度算出部を備え、
前記１つの物標の複数の点のそれぞれで算出されたドップラ速度を用いて、前記物標が変針しているか否かを判断することを特徴とするレーダ装置。 In a radar device that detects the surroundings of its own device by transmitting and receiving radio waves while rotating the radar antenna in a horizontal plane,
From the detection information obtained from a plurality of points of one target, comprising a Doppler speed calculation unit that calculates a Doppler speed of the target with respect to the device at each of the plurality of points,
A radar apparatus, wherein a Doppler velocity calculated at each of a plurality of points of the one target is used to determine whether or not the target has changed.
前記ドップラ速度から、前記１つの物標の複数の点のそれぞれでの実速度ベクトルを算出し、当該それぞれでの実速度ベクトルの向きが略同じであるか否かを判定する向き判定部と、
前記それぞれの実速度ベクトルの向きが異なっていれば前記物標が変針していると判断する変針判断部と、
を更に備えることを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to claim 1,
A direction determining unit that calculates an actual velocity vector at each of a plurality of points of the one target from the Doppler velocity, and determines whether or not the directions of the actual velocity vectors are substantially the same;
A needle change determination unit that determines that the target has changed if the direction of each actual velocity vector is different,
A radar apparatus, further comprising:
前記変針判断部は、前記それぞれの実速度ベクトルの向きが略同じであれば前記物標が直進していると判断することを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to claim 2,
The radar change determining unit determines that the target is moving straight if the directions of the respective actual velocity vectors are substantially the same.
前記向き判定部は、
前記１つの物標の複数の点のうち１つの点である第１点と、前記第１点以外の複数の点である第２点と、を考えたときに、
前記物標が変針していないと仮定した上で、前記第２点のそれぞれについて、前記第１点と前記自装置とを結ぶ線分に対して当該第１点の実速度ベクトルがなす角度を、当該第１点におけるドップラ速度と、前記第２点におけるドップラ速度と、に基づいて算出し、
前記向き判定部は、複数の前記角度の間のバラツキを評価することを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to claim 2 or 3,
The orientation determination unit
When considering a first point that is one point among a plurality of points of the one target and a second point that is a plurality of points other than the first point,
Assuming that the target has not changed, for each of the second points, an angle formed by the actual velocity vector of the first point with respect to a line segment connecting the first point and the own device. , Based on the Doppler velocity at the first point and the Doppler velocity at the second point,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the orientation determination unit evaluates variations between the plurality of angles.
前記レーダアンテナが１回転する１スキャンの間に、前記１つの物標の複数の点のそれぞれでのドップラ速度を算出して、前記物標が変針しているか否かを判断することを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
The Doppler velocity at each of a plurality of points of the one target is calculated during one scan in which the radar antenna makes one rotation, and it is determined whether or not the target has changed. Radar device.
前記１つの物標の複数の点は、３点以上であることを特徴とするレーダ装置。 A radar device according to any one of claims 1 to 5,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the plurality of points of the one target is three or more points.
前記自装置の周囲を探知した結果をレーダ映像として表示する表示部を更に備え、
前記表示部は、
前記物標が変針していないと判断されたときには、前記レーダ映像の対応する箇所に当該物標を表す表示を所定の態様で示し、
前記物標が変針していると判断されたときには、前記レーダ映像の対応する箇所に当該物標を表す表示を前記所定の態様とは異なる態様で示すことを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A display unit for displaying a result of detecting the surroundings of the device as a radar image;
The display unit
When it is determined that the target has not changed, a display representing the target is displayed in a predetermined manner at a corresponding position in the radar image,
A radar apparatus, wherein when it is determined that the target has changed, a display representing the target is displayed in a different form from the predetermined form at a corresponding portion of the radar image.
変針していると判断された前記物標に対しては、追尾処理を行うことを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A radar apparatus characterized in that a tracking process is performed on the target that is determined to have changed needles.
前記物標が変針しているか否かの判断を用いて、当該物標のその後の進路を予測することを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A radar apparatus characterized by predicting a subsequent course of the target using a determination as to whether or not the target has changed.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2019200154A (en) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | 株式会社デンソーテン | Target detector and target detection method |
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2015
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