JP2017191074A - Ｃｆａｒ処理装置及びレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＦＡＲ処理装置の構成を簡素化する。【解決手段】探知領域内の各位置からのエコーデータであるサンプルデータに基づいて閾値設定用データを少なくとも３つ決定する閾値設定用データ決定部５１と、少なくとも３つの閾値設定用データの互いに対する大小関係に基づいて閾値を設定する閾値設定部５２と、閾値を用いてサンプルデータを処理するデータ処理部５３と、を備えたＣＦＡＲ処理装置５０を構成する。【選択図】図４

Description

本発明は、ＣＦＡＲ処理を行うＣＦＡＲ処理装置、及びこのＣＦＡＲ処理装置を備えたレーダ装置に関する。

従来から知られているレーダ装置等では、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate：一定誤警報確率）処理が行われているものがある（例えば特許文献１参照）。このＣＦＡＲ処理とは、物標を検出するために設定された閾値に基づいて受信信号からノイズを低減する手法である。この手法では、例えば一例として、多数のサンプルデータの平均値に基づいて上記閾値が設定される。

特開２００６−２９２５９７号公報

ところで、上述した手法によって閾値を設定しようとした場合、多数のサンプルデータに基づいて閾値を設定する必要があるため、ＣＦＡＲ処理を行うための回路の規模が大きくなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、ＣＦＡＲ処理装置の構成を簡素化することである。

（１）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係るＣＦＡＲ処理装置は、ＣＦＡＲ処理を行うＣＦＡＲ処理装置であって、探知領域内の各位置からのエコーデータであるサンプルデータに基づいて閾値設定用データを少なくとも３つ決定する閾値設定用データ決定部と、少なくとも３つの前記閾値設定用データの互いに対する大小関係に基づいて閾値を設定する閾値設定部と、前記閾値を用いて前記サンプルデータを処理するデータ処理部と、を備えている。

（２）好ましくは、前記閾値設定用データ決定部は、前記サンプルデータのエコー強度を前記閾値設定用データとして決定する。

（３）好ましくは、前記閾値設定用データ決定部は、複数の前記サンプルデータのエコー強度に基づいて前記閾値設定用データを決定する。

（４）更に好ましくは、前記閾値設定用データ決定部は、複数の前記サンプルデータのエコー強度の平均値に基づいて前記閾値設定用データを決定する。

（５）好ましくは、前記閾値設定部は、複数の前記サンプルデータ毎に前記閾値を設定する。

（６）好ましくは、前記閾値設定用データ決定部は、前記探知領域内における所定方向に連続する複数の前記サンプルデータに基づいて少なくとも３つの前記閾値設定用データを決定する。

（７）更に好ましくは、前記閾値設定用データ決定部は、３つの前記閾値設定用データを決定する。

（８）更に好ましくは、３つの前記閾値設定用データは、前記所定方向における最も一方側に位置する第１データと、前記所定方向における最も他方側に位置する第３データと、前記第１データと前記第３データとの間に位置する第２データと、で構成され、前記閾値設定部は、前記第１データ、前記第２データ、及び前記第３データのそれぞれに対応する前記閾値である第１閾値、第２閾値、及び第３閾値を、前記第１閾値、前記第２閾値、及び前記第３閾値、の順に設定する。

（９）更に好ましくは、前記閾値設定部は、前記第２データが、前記第１データ及び前記第３データ未満であり且つ前記第１閾値未満である場合、前記第２閾値を、前記第１データ、前記第２データ、及び前記第３データの平均値に基づいて設定する。

（１０）好ましくは、前記閾値設定部は、前記第２データが、前記第１データ及び前記第３データ未満であり且つ前記第１閾値以上である場合、前記第２閾値を、前記第１閾値と同じ値に設定する。

（１１）好ましくは、前記閾値設定部は、前記第２データが、前記第１データ以上であり且つ前記第３データ未満である場合、前記第１閾値に所定の定数としての第１定数を加算した第１定数加算値を前記第２閾値の候補値とする。

（１２）更に好ましくは、前記閾値設定部は、前記第１定数加算値が前記第２データ以下である場合、該第１定数加算値を第２閾値として設定し、該第１定数加算値が前記第２データを超える場合、前記第２閾値を前記第２データと同じ値に設定する。

（１３）好ましくは、前記閾値設定部は、前記第２データが前記第３データ以上である場合、前記第１閾値に所定の定数としての第２定数を加算した第２定数加算値を前記第２閾値の候補値とする。

（１４）更に好ましくは、前記閾値設定部は、前記第２定数加算値が前記第２データ以下である場合、該第２定数加算値を第２閾値として設定し、該第２定数加算値が前記第２データを超える場合、前記第２閾値を前記第２データと同じ値に設定する。

（１５）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係るレーダ装置は、上述したいずれかのＣＦＡＲ処理装置を備えている。

本発明によれば、ＣＦＡＲ処理装置の構成を簡素化できる。

本発明の実施形態に係るＣＦＡＲ処理装置を備えたレーダ装置のブロック図である。 図１に示すデータ改善部のブロック図である。 図２に示す改善度算出部の動作を示すフローチャートである。 図２に示すＣＦＡＲ部の構成を示すブロック図である。 閾値設定部の動作を示すフローチャートである。 ＣＦＡＲ部に入力される受信信号を構成する複数のサンプルデータであって距離方向に沿ってレンジ番号順に並ぶ複数のサンプルデータ（塗りつぶしの丸印で図示）と、ＣＦＡＲ部によってサンプルデータ毎に算出された閾値（白抜きの丸印で図示）とを、模式的に示すグラフである。 雨信号及び陸信号を含む受信信号（実線で図示）とＣＦＡＲ部によって算出された閾値（破線で図示）との一例を示すグラフである。 式（１）に基づいて算出された閾値ｙ（ｎ）と、第１から第３データｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と、１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）との大小関係を説明するための図である。 式（２）に基づいて算出された閾値ｙ（ｎ）と、第１から第３データｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と、１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）との大小関係を説明するための図である。 式（３）に基づいて算出された閾値ｙ（ｎ）と、第２及び第３データｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と、１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ）との大小関係を説明するための図であって、（Ａ）は、式（３）における最小値がｙ（ｎ−１）＋α_１である場合の図、（Ｂ）は、式（３）における最小値がｘ（ｎ）である場合の図、である。 式（４）に基づいて算出された閾値ｙ（ｎ）と、第２及び第３データｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と、１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ）との大小関係を説明するための図である。 変形例に係るレーダ装置のＣＦＡＲ部の構成を示すブロック図である。 図１２に示す閾値設定用データ決定部によって決定される閾値設定用データの決定方法を模式的に示す図である。 変形例に係るレーダ装置のＣＦＡＲ部の構成を示すブロック図である。

図１は、本発明の実施形態に係るレーダ装置１の構成を示すブロック図である。レーダ装置１は、例えばパルス圧縮レーダであり、パルス幅の長い電波を送信波として送波するとともに、その送信波の反射波（受信波）から得られた受信信号を解析することで、物標の位置や速度を検出することができる。なお、本発明は、パルス圧縮レーダに限られず、その他のレーダ（例えばマグネトロンレーダ）に適用することもできる。以下、本実施形態のレーダ装置１の構成について説明する。

図１に示すように、レーダ装置１は、アンテナ２と、送受信装置３と、信号処理装置１０と、表示装置４と、を備える。

アンテナ２は、送信波としてのマイクロ波を送波するとともに、その送信波が物標で反射して帰来する反射波を、受信波として受波するように構成されている。アンテナ２は、平面内を所定周期で回転しながら送受信を繰り返している。これにより、レーダ装置１は自船周囲の全方位の物標を検出できるようになっている。

なお、以下の説明では、マイクロ波を送波してから次のマイクロ波を送波するまでの動作を「スイープ」という。また、マイクロ波の送受波を行いながらアンテナを３６０°回転させる動作を「スキャン」と呼ぶ。

送受信装置３は、送信信号発生器５と、局部発振器６と、送信機７と、送受切替器８と、周波数変換器９と、を備える。

送信信号発生器５は、アンテナ２から送波される所定の波形のマイクロ波の基となる送信信号を発生させる。局部発振器６は、送信信号発生器５が発生した送信信号を所定の帯域に変換するための局発信号を生成する。送信機７は、局発信号によって送信信号の周波数帯域を変換し、周波数帯域が変換された送信信号を送受切替器８へ出力する。

送受切替器８は、アンテナ２に対する信号の送信と受信とを切り替えるためのものである。具体的には、送受切替器８は、送信信号をアンテナ２へ送信するときは、送信機７が出力する送信信号をアンテナ２へ出力する。一方、送受切替器８は、受信信号をアンテナから受信するときは、アンテナ２が受信した受信信号を周波数変換器９へ出力する。

周波数変換器９は、局部発振器６が生成した局発信号を用いて、受信信号をベースバンド（基底帯域）に変換する。周波数変換器９が変換した受信信号は、信号処理装置１０へ出力される。

信号処理装置１０は、Ａ／Ｄ変換器１１と、直交検波部１２と、パルス圧縮部１３と、データ改善部２０と、閾値処理部１４と、表示処理部１５と、を備えている。

Ａ／Ｄ変換器１１は、受信信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。Ａ／Ｄ変換器１１によってデジタル信号へ変換された受信信号は、直交検波部１２によって２つに分岐され、一方の信号の位相が９０°ずらされる。これにより、直交検波部１２は、１つの受信信号からＩ信号とＱ信号との２つの信号を生成している。

パルス圧縮部１３は、このＩＱ信号を取り込み、パルス幅を圧縮する。これにより、出力が弱いマイクロ波であっても、マグネトロンレーダと同程度の強度の受信信号を得ることができる。

データ改善部２０は、パルス圧縮部１３から出力された受信信号のノイズを除去して物標が明瞭に表示されるように信号処理を行う。なお、データ改善部２０が行う信号処理の詳細については後述する。

閾値処理部１４は、データ改善部２０が出力する信号に対して、物標のみを検出するための適切な閾値を設定する。そして、設定された閾値よりも振幅が大きい部分の信号を表示処理部１５へ出力する。

表示処理部１５は、閾値処理部１４が出力する信号に基づいて、レーダ映像を生成する。表示処理部１５によって生成されたレーダ映像は、液晶ディスプレイ等を備えた表示装置４に表示される。

［データ改善部について］
図２は、図１に示すデータ改善部２０の構成を示すブロック図である。データ改善部２０は、図２に示すように、スイープバッファ２１と、絶対値出力部２２と、対数値出力部２３と、ノンコヒーレント積分部２４と、基準合わせ部２５と、ドップラ処理部４０と、基準合わせ部２６と、改善度算出部２７と、移動平均処理部２８と、足切り処理部２９と、信号合成部３０と、を備える。

スイープバッファ２１は、パルス圧縮部１３から出力された信号について、特定の方位（処理対象とする方位）を中心とする所定数のスイープ（例えば１６スイープ）の複素データ系列を記憶する。

絶対値出力部２２は、複素データの絶対値（振幅）を出力する。対数値出力部２３は、この振幅を対数値に変換する。本実施形態では、振幅値の常用対数に２０を乗じることで対数値へ変換する。以下では、この対数値を「振幅レベル」と称する。なお、絶対値出力部２２及び対数値出力部２３の処理は、所定数のスイープに対してそれぞれ行われる。

ノンコヒーレント積分部２４は、振幅レベルで表される受信信号について、レンジ毎に（自船からの所定の距離毎に）スイープ方向の複素データ系列における振幅レベルの平均値を求め、基準合わせ部２５及び信号合成部３０へ出力する。

基準合わせ部２５は、ノンコヒーレント積分部２４から入力された受信信号について、レンジ毎に閾値を算出し、入力された受信信号から閾値を減算する。ここで算出される閾値は、詳しくは後述する所定のＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行う際に、算出される。基準合わせ部２５による信号処理が行われた受信信号は、改善度算出部２７へ出力される。

一方、スイープバッファ２１が記憶するスイープは、ドップラ処理部４０に対しても出力される。以下、ドップラ処理部４０で行われる処理について説明する。

ドップラ処理部４０は、ドップラフィルタバンク４１と、絶対値出力部４２と、対数値出力部４３と、ＣＦＡＲ部５０と、最大値選択部４４と、を備える。

ドップラフィルタバンク４１は、レンジ毎に、スイープ方向の複素データ系列に離散フーリエ変換を施す。これにより、受信信号をドップラ周波数に応じて（自船に対する相対速度に応じて）、複数（例えば３２）の信号に分離することができる。

絶対値出力部４２及び対数値出力部４３は、分離した信号のそれぞれについて、前述の絶対値出力部２２及び対数値出力部２３と同等の処理を行う。

ＣＦＡＲ部５０は、分離した信号のそれぞれについて、ＣＦＡＲ処理を行う。ＣＦＡＲ処理が行われたデータは、最大値選択部４４に出力される。ＣＦＡＲ部５０で行われる処理については、詳しくは後述する。

最大値選択部４４は、ＣＦＡＲ部５０から出力されたＣＦＡＲ処理後のデータに対して、レンジ毎に、分離した信号から振幅レベルが最も大きい受信信号を選択して、基準合わせ部２６へ出力する。なお、本実施形態では、最大値選択部４４が出力する信号を「ドップラ処理信号」と称する。

本実施形態のレーダ装置１は、基準合わせ部２５による信号処理が行われた受信信号、及びドップラ処理信号の両方を利用することにより、必要なエコーが抑圧されることを防止することができる。以下、具体的に説明する。

ドップラ処理信号が入力される基準合わせ部２６は、前述の基準合わせ部２５と同様の処理を行う。これにより、ノンコヒーレント積分部２４を通過した受信信号と、ドップラ処理信号と、のノイズフロアを合わせて、両信号を正確に比較することができる。

図３は、改善度算出部２７の動作を示すフローチャートである。改善度算出部２７には、受信信号とドップラ処理信号の両方が入力される。改善度算出部２７は、これらの信号に対して、図３のフローチャートに示す処理を行う。なお、以下の説明及び図３においては、受信信号の振幅レベルを「Ｎ」で表し、ドップラ処理信号の振幅レベルを「Ｄ」で表すものとする。

改善度算出部２７は、入力された受信信号とドップラ処理信号とをレンジ毎に比較する（ステップＳ１）。そして、改善度算出部２７は、「Ｄ＞ＮかつＮ＞０」である部分のレンジについては「Ｄ−Ｎ」を出力する（ステップＳ２）。

ここで、Ｄ＞Ｎである場合とは、ドップラ処理を行うことにより振幅レベルが高くなった（即ち物標のエコーが強調された）ことを示すため、Ｄ−Ｎを出力する。なお、改善度算出部２７の出力には、信号合成部３０において受信信号が加算される（Ｄ−ＮにＮが加算される）。従って、このレンジにおいてはドップラ処理信号に基づいてレーダ映像が作成される。なお、Ｎ＞０を条件に入れたのは、ノイズの谷の影響を考慮したためである。

一方、それ以外の場合は、ドップラ処理を行うことにより振幅レベルが低くなった（即ち物標のエコーが抑圧された）ことを示すため、０を出力する（ステップＳ３）。従って、このレンジにおいては、受信信号に基づいてレーダ映像が作成される。改善度算出部２７は、以上の処理を全てのレンジについて行う。なお、改善度算出部２７の出力する値は、ドップラ処理によって受信信号からどれだけ振幅レベルが向上したかを示すため、この値を信号改善度と称することがある。

移動平均処理部２８は、改善度算出部２７が出力した信号について、距離方向の複数点（例えば５点）の移動平均を求める。これにより、改善度算出部２７の出力した信号の不連続な変化を緩和することができる。

足切り処理部２９は、移動平均処理部２８が出力した信号について、振幅レベルの足切りを行う閾値（例えば３ｄＢ）を設定し、閾値よりも低い振幅レベルを示す箇所（レンジ）については０を出力し、それ以外の箇所（レンジ）については振幅レベルを変えずに出力する。

信号合成部３０は、足切り処理部２９から入力された信号と、ノンコヒーレント積分部２４から入力された信号と、を足し合わせる。以上により、受信信号とドップラ処理信号のうち振幅レベルが高い方を利用した信号を生成することができる。この信号は、クラッタとの速度差の有無にかかわらず船の振幅レベルが低下せず、また、陸地の振幅レベルも低下しない。従って、不要な信号のみを抑圧することができる。

［ＣＦＡＲ処理について］
上述した基準合わせ部２５，２６及びＣＦＡＲ部５０によって行われるＣＦＡＲ処理について説明する。なお、以下では、ＣＦＡＲ部５０によって行われるＣＦＡＲ処理について説明するが、基準合わせ部２５，２６においてもＣＦＡＲ部５０と同様のＣＦＡＲ処理が行われるため、基準合わせ部２５，２６で行われるＣＦＡＲ処理については、説明を省略する。

図４は、ＣＦＡＲ部５０の構成を示すブロック図である。ＣＦＡＲ部５０は、対数値出力部４３から出力される分離した信号（３２の信号）のそれぞれについて、ＣＦＡＲ処理を行う。

ＣＦＡＲ部５０は、図４に示すように、閾値設定用データ決定部５１と、閾値設定部５２と、減算処理部５３（データ処理部）とを有している。

閾値設定用データ決定部５１は、レーダ装置１を基準とした距離方向（レンジ方向）に並ぶ複数のサンプルデータから、距離方向に連続する３つのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）を抽出する。そして、閾値設定用データ決定部５１は、その３つのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）のエコー強度を、サンプルデータｘ（ｎ）に対応して決定される閾値ｙ（ｎ）を設定するための閾値設定用データとして決定する。なお、ｎは、１以上の自然数であって、その数値の大きさがレーダ装置１を基準としたサンプルデータの距離に対応したレンジ番号である。

図５は、閾値設定部５２の動作を示すフローチャートである。閾値設定部５２は、３つの閾値設定用データ（すなわち、３つのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１））のエコー強度の大小関係に応じて、これら３つのサンプルデータのうちの真ん中のサンプルデータｘ（ｎ）の閾値ｙ（ｎ）を設定する。なお、以下では、これら３つのデータを、第１データｘ（ｎ−１）、第２データｘ（ｎ）、第３データｘ（ｎ＋１）と称する。また、第２データｘ（ｎ）については、注目データｘ（ｎ）と称する場合もある。

まず、閾値設定部５２は、３つのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）の最小値が注目データｘ（ｎ）であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。注目データｘ（ｎ）が最小値であった場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）、ステップＳ１１に進み、注目データｘ（ｎ）が最小値でなかった場合（ステップＳ１０のＮｏ）、ステップＳ１２に進む。

閾値設定部５２は、ステップＳ１１では、注目データｘ（ｎ）が前回設定された閾値ｙ（ｎ−１）（すなわち、第１データｘ（ｎ−１）の閾値ｙ（ｎ−１））よりも小さい値であるか否かを判定する。注目データｘ（ｎ）が閾値ｙ（ｎ−１）よりも小さい場合（ステップＳ１１のＹｅｓ）、閾値設定部５２は、以下の式（１）に基づいて、注目データｘ（ｎ）の閾値ｙ（ｎ）を設定する（ステップＳ１３）。一方、注目データｘ（ｎ）が閾値ｙ（ｎ−１）以上の場合（ステップＳ１１のＮｏ）、閾値設定部５２は、以下の式（２）に基づいて、注目データｘ（ｎ）の閾値ｙ（ｎ）を設定する（ステップＳ１４）。なお、式（１）及び式（２）の意味については、詳しくは後述する。

［数１］
ｙ（ｎ）＝［｛ｘ（ｎ−１）＋ｘ（ｎ）＋ｘ（ｎ＋１）｝／３＋ｙ（ｎ−１）］／２ …（１）

［数２］
ｙ（ｎ）＝ｙ（ｎ−１） …（２）

一方、閾値設定部５２は、ステップＳ１２では、第３データｘ（ｎ＋１）が注目データｘ（ｎ）よりも大きいか否かと判定する。第３データｘ（ｎ＋１）が注目データｘ（ｎ）よりも大きい場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、閾値設定部５２は、以下の式（３）に基づいて、注目データｘ（ｎ）の閾値ｙ（ｎ）を設定する（ステップＳ１５）。一方、第３データｘ（ｎ＋１）が注目データｘ（ｎ）以下の場合（ステップＳ１２のＮｏ）、閾値設定部５２は、以下の式（４）に基づいて、注目データｘ（ｎ）の閾値ｙ（ｎ）を設定する（ステップＳ１６）。なお、式（３）及び式（４）の意味については、詳しくは後述する。

［数３］
ｙ（ｎ）＝Ｍｉｎ[ｙ（ｎ−１）＋α_１，ｘ（ｎ）] …（３）

［数４］
ｙ（ｎ）＝Ｍｉｎ[ｙ（ｎ−１）＋α_２，ｘ（ｎ）] …（４）

なお、式（３）におけるα_１は定数（第１定数）であって、本実施形態では正の値が採用される。また、式（４）におけるα_２は定数（第２定数）であって、本実施形態では負の値が採用される。

減算処理部５３は、閾値設定部５２によって今回（すなわち、直近で）設定された閾値ｙ（ｎ）を注目データｘ（ｎ）から除算する。これにより、注目データｘ（ｎ）に含まれるノイズ成分を低減することができる。このようにして減算処理部５３によって生成されたデータは、上述のように、最大値選択部４４に出力される。

図６は、ＣＦＡＲ部５０に入力される受信信号を構成する複数のサンプルデータであって距離方向に沿ってレンジ番号順に並ぶ複数のサンプルデータと、ＣＦＡＲ部５０によってサンプルデータ毎に算出された閾値とを、模式的に示すグラフである。なお、図６では、サンプルデータを塗りつぶしの丸印で図示し、閾値を白抜きの丸印で図示している。

ＣＦＡＲ部５０は、上述のようにして３つのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）を閾値設定用データとして決定し、これらを用いてサンプルデータｘ（ｎ）の閾値ｙ（ｎ）を決定した後、次に、レンジ番号に１が加算された３つのサンプルデータｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１），ｘ（ｎ＋２）を閾値設定用データとして決定し、これらを用いて次のサンプルデータｘ（ｎ＋１）の閾値ｙ（ｎ＋１）を決定する。ＣＦＡＲ部５０は、この処理を繰り返すことにより、サンプルデータの閾値をレンジ番号順に算出する。

図７は、雨信号及び陸信号を含む受信信号とＣＦＡＲ部５０によって算出された閾値との一例を示すグラフである。なお、図７では、受信信号を実線で図示し、閾値を破線で図示している。

本実施形態の係るレーダ装置１のＣＦＡＲ部５０によれば、図７に示すように、ノイズとして除去したい雨に起因するサンプルデータ（雨信号）に追従するように閾値を設定することができるため、受信信号から雨信号（ノイズ）を適切に除去することができる。また、ＣＦＡＲ部５０によれば、図７に示すように、エコーとして残したい陸に起因するサンプルデータ（陸信号）に対してレベルが極端に低い閾値を設定することができるため、陸信号が大きく低減してしまうことを防止できる。なお、図７における図示は省略しているが、レーダ装置１によれば、エコーとして残したい他船に起因するサンプルデータ（他船信号）についても、適切に検出することができる。

［本実施形態でのＣＦＡＲ部で設定された閾値の妥当性について］
図８は、式（１）に基づいて算出された閾値ｙ（ｎ）と、第１から第３データｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と、１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）との大小関係を説明するための図である。

３つのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）とが図８に示すような大小関係にある場合、これらのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）は、ノイズであると推測される（対象物標に起因するエコーであれば、閾値と比べてレベルが比較的大きくなるため）。よって、この場合、式（１）に示すように閾値ｙ（ｎ）を設定することで、閾値ｙ（ｎ）がノイズの急激な上昇又は減少に追従してしまうことを防止でき、閾値ｙ（ｎ）をノイズの平均値付近で維持することができる。すなわち、式（１）によれば、ノイズ領域における閾値ｙ（ｎ）を適切な値に設定することができる。

図９は、式（２）に基づいて算出された閾値ｙ（ｎ）と、第１から第３データｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と、１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）との大小関係を説明するための図である。

３つのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）とが図９に示すような大小関係にある場合、これらのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）は、物標からのエコーであると推測される。よって、この場合、式（２）に示すように閾値ｙ（ｎ）を設定することで、閾値ｙ（ｎ）が物標からのエコーと推測されるデータの値を超えてしまうことを防止できる。すなわち、式（２）によれば、物標からのエコーが誤って除去されてしまうことを防止できる。

図１０は、式（３）に基づいて算出された閾値ｙ（ｎ）と、第２及び第３データｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と、１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）との大小関係を説明するための図であって、（Ａ）は、式（３）における最小値がｙ（ｎ−１）＋α_１である場合の図、（Ｂ）は、式（３）における最小値がｘ（ｎ）である場合の図、である。

２つのサンプルデータｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）とが図１０に示すような大小関係にある場合、これらのサンプルデータｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）は、物標からのエコーであると推測される。よって、式（３）によれば、α_１の値を、検出したい物標のエコーの特徴に応じて、或いは除去したいノイズの特徴に応じて適切に設定することにより、所望の物標の検出精度、或いは不要なノイズの除去精度を向上させることができる。更に、式（３）によれば、閾値ｙ（ｎ）が第２データｘ（ｎ）を超えることがないため、物標からのエコーが誤って除去されてしまうことを防止できる。

図１１は、式（４）に基づいて算出された閾値ｙ（ｎ）と、第２及び第３データｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と、１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）との大小関係を説明するための図である。

２つのサンプルデータｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）と１つ前に算出された閾値ｙ（ｎ−１）とが図１１に示すような大小関係にある場合、これらのサンプルデータｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）は、物標からのエコーであると推測される。よって、式（４）によれば、α_２の値を、検出したい物標のエコーの特徴に応じて、或いは除去したいノイズの特徴に応じて適切に設定することにより、所望の物標の検出精度、或いは不要なノイズの除去精度を向上させることができる。更に、式（４）によれば、閾値ｙ（ｎ）が第２データｘ（ｎ）を超えることがないため、物標からのエコーが誤って除去されてしまうことを防止できる。

［効果］
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置１のＣＦＡＲ部５０によれば、受信信号のＣＦＡＲ処理を行う際に必要となる閾値ｙ（ｎ）の設定を、従来のように多数のサンプルデータの平均値を用いることなく、少なくとも３つのサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）の大小関係に基づいて行っている。こうすると、閾値ｙ（ｎ）の設定の際に必要となるメモリの量を大きく低減することができる。

従って、ＣＦＡＲ部５０によれば、構成が簡素化されたＣＦＡＲ部を提供できる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、サンプルデータのエコー強度を閾値設定用データとして決定しているため、容易に閾値設定用データを決定することができる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、複数のサンプルデータ毎に閾値が設定されるため、サンプルデータ毎に適切な閾値を設定することができる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、所定方向（本実施形態の場合、レンジ方向）に連続する３つの閾値設定用データが決定されるため、３つの閾値設定用データを容易に決定することができる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、３つの閾値設定用データに基づいてＣＦＡＲ処理が行われるため、ＣＦＡＲ処理を行う際に必要となる閾値設定用データ用のメモリの量を確実に低減することができる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、レンジ方向に沿って第１閾値、第２閾値、及び第３閾値が順に設定されるため、閾値の設定手順を簡素化できる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、第２データｘ（ｎ）が、第１データｘ（ｎ）及び第３データｘ（ｎ）未満であり且つ第１閾値ｙ（ｎ−１）未満である場合、第２閾値ｙ（ｎ）を、第１データｘ（ｎ−１）、第２データｘ（ｎ）、及び第３データｘ（ｎ＋１）の平均値に基づいて設定している。こうすると、閾値ｙ（ｎ）がノイズの急激な上昇又は減少に追従してしまうことを防止でき、閾値ｙ（ｎ）をノイズの平均値付近で維持することができる。これにより、ノイズ領域における閾値ｙ（ｎ）を適切な値に設定することができる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、第２データｘ（ｎ）が、第１データｘ（ｎ−１）及び第３データｘ（ｎ＋１）未満であり且つ第１閾値ｙ（ｎ−１）以上である場合、第２閾値ｙ（ｎ）を、第１閾値ｙ（ｎ−１）と同じ値に設定している。こうすると、閾値ｙ（ｎ）が物標からのエコーと推測されるデータの値を超えてしまうことを防止できる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、第２データｘ（ｎ）が、第１データｘ（ｎ−１）以上であり且つ第３データｘ（ｎ＋１）未満である場合、第１閾値ｙ（ｎ−１）に第１定数α_１を加算した第１定数加算値を第２閾値ｙ（ｎ）の候補値としている。こうすると、α_１の値を、検出したい物標のエコーの特徴に応じて、或いは除去したいノイズの特徴に応じて適切に設定することにより、所望の物標の検出精度、或いは不要なノイズの除去精度を向上させることができる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、第２データｘ（ｎ）が、第１データｘ（ｎ−１）以上であり、第３データｘ（ｎ＋１）未満であり、且つ第１閾値ｙ（ｎ−１）に第１定数α_１を加算した第１定数加算値が第２データｘ（ｎ）を超える場合、第２閾値ｙ（ｎ）を第２データｘ（ｎ）と同じ値に設定している。こうすると、閾値ｙ（ｎ）が第２データｘ（ｎ）を超えることがないため、物標からのエコーが誤って除去されてしまうことを防止できる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、第２データｘ（ｎ）が第３データｘ（ｎ＋１）以上である場合、第１閾値ｙ（ｎ−１）に第２定数α_２を加算した第２定数加算値を第２閾値ｙ（ｎ）の候補値としている。こうすると、α_２の値を、検出したい物標のエコーの特徴に応じて、或いは除去したいノイズの特徴に応じて適切に設定することにより、所望の物標の検出精度、或いは不要なノイズの除去精度を向上させることができる。

また、ＣＦＡＲ部５０では、第２データｘ（ｎ）が第３データｘ（ｎ＋１）以上であり、且つ第１閾値ｙ（ｎ−１）に第２定数α_２を加算した第２定数加算値が第２データｘ（ｎ）を超える場合、第２閾値ｙ（ｎ）を第２データｘ（ｎ）と同じ値に設定している。こうすると、閾値ｙ（ｎ）が第２データｘ（ｎ）を超えることがないため、物標からのエコーが誤って除去されてしまうことを防止できる。

また、本実施形態に係るレーダ装置１によれば、構成が簡素化されたＣＦＡＲ部５０を有するレーダ装置を提供できる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

（１）図１２は、変形例に係るレーダ装置のＣＦＡＲ部５０ａの構成を示すブロック図である。また、図１３は、図１２に示す閾値設定用データ決定部５１ａによって決定される閾値設定用データの決定方法を模式的に示す図である。上述した実施形態に係るレーダ装置１のＣＦＡＲ部５０では、閾値設定用データとして、第１から第３のサンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）を用いたが、これに限らない。

図１２及び図１３を参照して、まず、本変形例の閾値設定用データ決定部５１ａは、距離方向に並ぶ複数のサンプルデータから、距離方向に連続する９つのサンプルデータｘ（ｎ−４），…，ｘ（ｎ），…，ｘ（ｎ＋１）を抽出する。そして、閾値設定用データ決定部５１は、これら９つのサンプルデータｘ（ｎ−４），…，ｘ（ｎ），…，ｘ（ｎ＋１）を３つの組に分割する。具体的には、閾値設定用データ決定部５１は、サンプルデータｘ（ｎ−４），ｘ（ｎ−３），ｘ（ｎ−２）を第１組、サンプルデータｘ（ｎ−１），ｘ（ｎ），ｘ（ｎ＋１）を第２組、サンプルデータｘ（ｎ＋２），ｘ（ｎ＋３），ｘ（ｎ＋４）を第３組とし、各組を構成する３つのサンプルデータのエコー強度の平均値をとる。そして、閾値設定用データ決定部５１は、各組において算出された平均値Ａ（ｎ−１），Ａ（ｎ），Ａ（ｎ＋１）を、サンプルデータｘ（ｎ）に対応して決定される閾値ｙ（ｎ）を設定するための閾値設定用データとして決定する。

閾値設定部５２は、上述した実施形態の場合と同様にして、３つの閾値設定用データの大小関係に応じて、サンプルデータｘ（ｎ）の閾値ｙ（ｎ）を設定する。そして、減算処理部５３は、上述した実施形態の場合と同様にしてＣＦＡＲ処理を行い、当該ＣＦＡＲ処理が行われたデータを最大値選択部４４に出力する。

以上、本変形例に係るレーダ装置のＣＦＡＲ部５０ａによれば、上述した実施形態のＣＦＡＲ部５０と比べて、多くのサンプルデータに基づいて閾値を設定できるため、閾値をより適切に設定することができる。

また、ＣＦＡＲ部５０ａによれば、複数のサンプルデータの平均値に基づいて閾値設定用データを決定しているため、閾値をより一層適切に設定することができる。

（２）上述した実施形態では、第１定数α_１を正の数としたが、この限りでなく、０又は負の値であってもよい。また、第２定数α_２を負の数としたが、この限りでなく、０又は正の値であってもよい。このように定数α_１，α_２の値を設定することにより、検出したい信号の形状又は除去したいノイズの形状に応じた適切なＣＦＡＲ処理を行うことができる。

（３）図１４は、変形例に係るレーダ装置のＣＦＡＲ部５０ｂの構成を示すブロック図である。本変形例のＣＦＡＲ部５０ｂは、上述した実施形態のＣＦＡＲ部５０が有する各構成要素に加えて、ＬＰＦ部５４（ローパスフィルタ部）を有している。ＬＰＦ部５４は、図１４を参照して、該ＬＰＦ部５４に入力される信号の高周波成分をカットして、閾値設定用データ決定部５１へ出力する。このように、高周波成分がカットされた信号に基づいて閾値を設定することにより、距離方向に隣接する閾値に対する変動の少ない、スムーズな閾値を得ることができる。

（４）上述した実施形態では、３つの閾値設定用データの大小関係に基づいて閾値を設定したが、これに限らず、４つ以上の閾値設定用データを決定し、これらの大小関係に基づいて閾値を設定してもよい。

（５）上述した実施形態では、閾値を、式（１）〜（４）に基づいて算出したが、この限りでなく、検出したい物標のエコーの特徴に応じて、或いは除去したいノイズの特徴に応じて、その他の式に基づいて閾値を設定してもよい。

１ レーダ装置
５０，５０ａ，５０ｂ ＣＦＡＲ部（ＣＦＡＲ処理装置）
５１，５１ａ 閾値設定用データ決定部
５２ 閾値設定部
５３ 減算処理部（データ処理部）

Claims (15)

1. ＣＦＡＲ処理を行うＣＦＡＲ処理装置であって、
   探知領域内の各位置からのエコーデータであるサンプルデータに基づいて閾値設定用データを少なくとも３つ決定する閾値設定用データ決定部と、
   少なくとも３つの前記閾値設定用データの互いに対する大小関係に基づいて閾値を設定する閾値設定部と、
   前記閾値を用いて前記サンプルデータを処理するデータ処理部と、
   を備えていることを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
2. 請求項１に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
   前記閾値設定用データ決定部は、前記サンプルデータのエコー強度を前記閾値設定用データとして決定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
3. 請求項１に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
   前記閾値設定用データ決定部は、複数の前記サンプルデータのエコー強度に基づいて前記閾値設定用データを決定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
4. 請求項３に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
   前記閾値設定用データ決定部は、複数の前記サンプルデータのエコー強度の平均値に基づいて前記閾値設定用データを決定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
   前記閾値設定部は、複数の前記サンプルデータ毎に前記閾値を設定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
   前記閾値設定用データ決定部は、前記探知領域内における所定方向に連続する複数の前記サンプルデータに基づいて少なくとも３つの前記閾値設定用データを決定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
7. 請求項６に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
   前記閾値設定用データ決定部は、３つの前記閾値設定用データを決定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
8. 請求項７に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
   ３つの前記閾値設定用データは、前記所定方向における最も一方側に位置する第１データと、前記所定方向における最も他方側に位置する第３データと、前記第１データと前記第３データとの間に位置する第２データと、で構成され、
   前記閾値設定部は、前記第１データ、前記第２データ、及び前記第３データのそれぞれに対応する前記閾値である第１閾値、第２閾値、及び第３閾値を、前記第１閾値、前記第２閾値、及び前記第３閾値、の順に設定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
9. 請求項８に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
   前記閾値設定部は、前記第２データが、前記第１データ及び前記第３データ未満であり且つ前記第１閾値未満である場合、前記第２閾値を、前記第１データ、前記第２データ、及び前記第３データの平均値に基づいて設定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
10. 請求項８又は請求項９に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
    前記閾値設定部は、前記第２データが、前記第１データ及び前記第３データ未満であり且つ前記第１閾値以上である場合、前記第２閾値を、前記第１閾値と同じ値に設定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
11. 請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
    前記閾値設定部は、前記第２データが、前記第１データ以上であり且つ前記第３データ未満である場合、前記第１閾値に所定の定数としての第１定数を加算した第１定数加算値を前記第２閾値の候補値とすることを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
12. 請求項１１に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
    前記閾値設定部は、前記第１定数加算値が前記第２データ以下である場合、該第１定数加算値を第２閾値として設定し、該第１定数加算値が前記第２データを超える場合、前記第２閾値を前記第２データと同じ値に設定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
13. 請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
    前記閾値設定部は、前記第２データが前記第３データ以上である場合、前記第１閾値に所定の定数としての第２定数を加算した第２定数加算値を前記第２閾値の候補値とすることを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
14. 請求項１３に記載のＣＦＡＲ処理装置において、
    前記閾値設定部は、前記第２定数加算値が前記第２データ以下である場合、該第２定数加算値を第２閾値として設定し、該第２定数加算値が前記第２データを超える場合、前記第２閾値を前記第２データと同じ値に設定することを特徴とする、ＣＦＡＲ処理装置。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のＣＦＡＲ処理装置を備えていることを特徴とする、レーダ装置。

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