JP2020085591A - レーダ信号処理装置及びレーダ信号処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】レーダ空間分解能を向上させるとともに、レーダシステムを小型化するにあたり、（１）確率分布の推定を不要にするとともに、計算量を低減すること、（２）近接する物標による受信信号の分離を不要にするとともに、存在する物標の個数を正しく検出すること、（３）１本のアンテナのみでも十分とすること、（４）レーダ表示画像のエッジの周縁に偽像を発生させないことを目的とする。【解決手段】受信信号の振幅の傾斜の絶対値が大きいときには、受信信号の振幅に乗算される正の係数を小さくする一方で、受信信号の振幅の傾斜の絶対値が小さいときには、受信信号の振幅に乗算される正の係数を大きくする。よって、アンテナ開口を小さくしても、レーダ空間分解能を向上させることができ、アンテナ開口を小さくし、レーダシステムを小型化できる。【選択図】図１

Description

本開示は、空間分解能を向上させるレーダ技術に関する。

一般に、レーダ空間分解能を向上させるためには、アンテナ開口を大きくすることが望ましい。しかし、レーダシステムを小型化するためには、アンテナ開口を小さくすることが望ましい。そこで、このようなトレードオフを解決するために、特許文献１〜３に開示の技術及び一般に周知の技術等を適用することが考えられる。

特開２０１７−１１０９９２号公報 特許第５１３９７２５号明細書 特開２０１１−２２０９７６号公報

特許文献１に開示の技術では、合成開口レーダ技術を適用するにあたり、ビーム幅、物標の形状及び物標の分布等を考慮した参照信号を生成し、受信信号と参照信号との間の周波数領域での相関処理を実行する。しかし、特許文献１に開示の技術では、確率分布の推定が必要になり、相関処理及びＦＦＴ処理の計算量が膨大になる。

特許文献２に開示の技術では、空間分解能の向上前後の受信信号をそれぞれＸ、Ｙとし、空間分解能の向上前の受信信号の最大値をＭａｘとし、Ｙ＝Ｘ−Ｋ×（Ｍａｘ−Ｘ）^ｎ（ただし、Ｋ＞０及びｎ＞０。）を算出する。しかし、特許文献２に開示の技術では、複数の物標が近接するときには、近接する物標による受信信号を正しく分離したうえで、Ｙ＝Ｘ−Ｋ×（Ｍａｘ−Ｘ）^ｎを算出する必要があり、近接する物標による受信信号を誤って分離してしまうと、存在する物標の個数を誤って検出してしまう。

特許文献３に開示の技術では、２本のアンテナでの受信信号について、同相で加算する主ビーム信号及び逆相で加算する差ビーム信号を生成したうえで、主ビーム信号が差ビーム信号より大きいときには、受信信号を維持する一方で、主ビーム信号が差ビーム信号より小さいときには、受信信号を０にする。しかし、特許文献３に開示の技術では、１本のアンテナのみでは不足であり、２本のアンテナが必要になる。

一般に周知の技術として、ラプラシアンフィルタがあり、レーダ表示画像の階調値からレーダ表示画像の階調値の２次微分を減算することにより、レーダ表示画像のエッジを強調する。しかし、ラプラシアンフィルタでは、レーダ表示画像のエッジの周縁にオーバーシュートが発生してしまうと、レーダ表示画像のエッジの周縁に偽像が発生してしまう。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、レーダ空間分解能を向上させるとともに、レーダシステムを小型化するにあたり、（１）確率分布の推定を不要にするとともに、計算量を低減すること、（２）近接する物標による受信信号の分離を不要にするとともに、存在する物標の個数を正しく検出すること、（３）１本のアンテナのみでも十分とすること、（４）レーダ表示画像のエッジの周縁に偽像を発生させないことを目的とする。

前記課題を解決するために、受信信号の振幅の傾斜の絶対値が大きいときには、受信信号の振幅に乗算される正の係数を小さくする一方で、受信信号の振幅の傾斜の絶対値が小さいときには、受信信号の振幅に乗算される正の係数を大きくすることとした。

具体的には、本開示は、方位方向及び距離方向のうちの少なくともいずれかの方向からなる空間内の各位置において、レーダ受信信号の振幅の傾斜を算出する振幅傾斜算出部と、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値が大きい前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を小さく設定する一方で、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値が０に近い前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を大きく設定する振幅係数設定部と、前記空間内の各位置において、前記レーダ受信信号の振幅に対して、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値に応じた正の係数を乗算する振幅係数乗算部と、を備えることを特徴とするレーダ信号処理装置である。

また、本開示は、方位方向及び距離方向のうちの少なくともいずれかの方向からなる空間内の各位置において、レーダ受信信号の振幅の傾斜を算出する振幅傾斜算出ステップと、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値が大きい前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を小さく設定する一方で、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値が０に近い前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を大きく設定する振幅係数設定ステップと、前記空間内の各位置において、前記レーダ受信信号の振幅に対して、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値に応じた正の係数を乗算する振幅係数乗算ステップと、を順にコンピュータに実行させるためのレーダ信号処理プログラムである。

これらの構成によれば、アンテナ開口を小さくしても、レーダ空間分解能を向上させることができ、アンテナ開口を小さくすれば、レーダシステムを小型化することができる。

そして、これらの構成によれば、受信信号の振幅の傾斜の絶対値に応じた正の係数を設定するため、確率分布の推定を不要にするとともに、計算量を低減することができる。

そして、これらの構成によれば、受信信号の振幅の最大値を探索するのではなく、受信信号の振幅の傾斜を算出するため、近接する物標による受信信号の分離を不要にするとともに、存在する物標の個数を正しく検出することができる。

そして、これらの構成によれば、方位方向に回転可能であり距離方向に計測可能なアンテナさえあれば、１本のアンテナのみでも十分とすることができる。

そして、これらの構成によれば、受信信号の振幅のピークの肩部を落とすのみであるため、レーダ表示画像のエッジの周縁に偽像を発生させないことができる。

また、本開示は、前記振幅係数設定部は、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜が０を中心値とする有限幅内にある前記空間内の各位置において、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を、ほぼ一定値かつ設定可能な範囲内のほぼ最大値に設定することを特徴とするレーダ信号処理装置である。

この構成によれば、受信信号の振幅のピークの全体の幅を狭くするとともに、受信信号の振幅のピークの極大近傍の幅を広くすることができ、レーダ表示を見やすくできる。

また、本開示は、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜と、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数と、のうちの少なくともいずれかの値に対して、平滑化を実行する平滑化処理部、をさらに備えることを特徴とするレーダ信号処理装置である。

この構成によれば、受信信号の振幅のピークの全体の幅が狭いノイズ成分を落とすとともに、受信信号の振幅のピークの全体の幅が広い物標信号成分を残すことができる。

また、本開示は、前記振幅係数設定部は、前記レーダ受信信号の振幅が極大値に近い前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を原則どおり大きく設定する一方で、前記レーダ受信信号の振幅が極小値に近い前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を例外として小さく設定することを特徴とするレーダ信号処理装置である。

この構成によれば、受信信号の振幅の極大近傍では、受信信号の振幅を維持するとともに、受信信号の振幅の極小近傍では、受信信号の振幅を低減することができる。

このように、本開示は、レーダ空間分解能を向上させるとともに、レーダシステムを小型化するにあたり、（１）確率分布の推定を不要にするとともに、計算量を低減すること、（２）近接する物標による受信信号の分離を不要にするとともに、存在する物標の個数を正しく検出すること、（３）１本のアンテナのみでも十分とすること、（４）レーダ表示画像のエッジの周縁に偽像を発生させないことができる。

本開示のレーダシステムの構成を示す図である。 本開示のレーダ信号処理装置の処理を示す図である。 本開示の単一物標の狭小化表示の方法を示す図である。 本開示の正の係数の設定方法を示す図である。 本開示のノイズ成分を含む場合の単一物標の狭小化表示の方法を示す図である。 本開示の複数物標の狭小化表示の課題を示す図である。 本開示の複数物標の狭小化表示の方法を示す図である。 本開示の複数物標の狭小化表示の実験結果を示す図である。 本開示の複数物標の狭小化表示の実験結果を示す図である。 本開示の複数物標の狭小化表示の実験結果を示す図である。

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

（本開示のレーダシステムの概要）
本開示のレーダシステムの構成を図１に示す。本開示のレーダ信号処理装置の処理を図２に示す。レーダシステムＲは、レーダ送受信装置１、レーダ信号処理装置２及びレーダ表示装置３から構成される。レーダ送受信装置１は、レーダ送信部１１、アンテナ１２及びレーダ受信部１３から構成される。レーダ信号処理装置２は、受信信号前処理部２１、振幅傾斜算出部２２、平滑化処理部２３、振幅係数設定部２４、平滑化処理部２５及び振幅係数乗算部２６から構成される。レーダ信号処理装置２は、図２に示したレーダ信号処理プログラムをコンピュータにインストールすることにより実現可能である。

レーダ送信部１１は、送信信号を生成する。アンテナ１２は、方位方向に回転可能であり距離方向に計測可能なアンテナであり、送信信号を照射し反射信号を受信する。レーダ受信部１３は、受信信号を出力する。レーダ信号処理装置２は、狭小化された受信信号を出力する。レーダ表示装置３は、狭小化された受信信号を表示する。

（本開示の単一物標の狭小化表示の方法）
本開示の単一物標の狭小化表示の方法を図３に示す。受信信号前処理部２１は、受信信号を既存の方法で前処理する（ステップＳ１）。図３の左上欄では、狭小化前の受信信号として、距離を一定として方位方向に沿って、１個のガウシアンピークを表示している。

振幅傾斜算出部２２は、方位方向からなる空間内の各位置において、受信信号の振幅の傾斜Δを算出する（ステップＳ２）。図３の左下欄では、傾斜Δを表示しており、１個のガウシアンピークが極大値をとる方位方向において、傾斜Δが０となっており、１個のガウシアンピークが極大値をとらない方位方向において、傾斜Δが非０となっている。なお、平滑化処理部２３及びステップＳ３は、図５を用いて後述する。

振幅係数設定部２４は、受信信号の振幅の傾斜Δの絶対値が大きい上記空間内の各位置においてほど、受信信号の振幅に乗算される正の係数ｋを小さく設定する一方で、受信信号の振幅の傾斜Δの絶対値が０に近い上記空間内の各位置においてほど、受信信号の振幅に乗算される正の係数ｋを大きく設定する（ステップＳ４）。図３の右上欄では、係数ｋを表示しており、１個のガウシアンピークが極大値をとる方位方向において、係数ｋが１となっており、１個のガウシアンピークが極大値をとらない方位方向において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。なお、平滑化処理部２５及びステップＳ５は、図５を用いて後述する。

本開示の正の係数の設定方法を図４に示す。係数ｋは、式（１）により設定される。
ｋ＝｛１／（｜ａ_１Δ｜^ａ２＋１）｝^ａ３、ただし、ａ_１、ａ_２、ａ_３＞０ 式（１）
ａ_１は、傾斜Δに対するスケール因子である。ａ_２、ａ_３は、傾斜Δ＝０の周縁での係数ｋのピークの広がりを決める因子であり、傾斜Δ＝０の近傍での係数ｋのピークの平坦幅を決める因子である。特に、ａ_３が小さい／大きいほど、傾斜Δ＝０の周縁での係数ｋのピークの広がりが広く／狭くなり、傾斜Δ＝０の近傍での係数ｋのピークの平坦幅が広く／狭くなる。なお、ａ_２、ａ_３は、レーダシステムＲのユーザにより設定可能である。

つまり、振幅係数設定部２４は、受信信号の振幅の傾斜Δが０を中心値とする有限幅内にある上記空間内の各位置において、受信信号の振幅に乗算される正の係数ｋを、ほぼ一定値かつ設定可能な範囲内のほぼ最大値（図４では、１である。）に設定可能である。

振幅係数乗算部２６は、上記空間内の各位置において、受信信号の振幅に対して、受信信号の振幅の傾斜Δの絶対値に応じた正の係数ｋを乗算する（ステップＳ６）。図３の右下欄では、狭小化後の受信信号を表示しており、狭小化前の１個のガウシアンピークが極大値をとる方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においても維持されており、狭小化前の１個のガウシアンピークが極大値をとらない方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においては０へ落ちている。

このように、以下の（１）〜（５）が可能になる。（１）アンテナ１２の開口を小さくしても、レーダ空間分解能を向上させることができ、アンテナ１２の開口を小さくすれば、レーダシステムＲを小型化することができる。（２）受信信号の振幅の傾斜Δの絶対値に応じた正の係数ｋを設定するため、確率分布の推定を不要にするとともに、計算量を低減することができる。（３）方位方向に回転可能であり距離方向に計測可能なアンテナ１２さえあれば、１本のアンテナ１２のみでも十分とすることができる。（４）受信信号の振幅のピークの肩部を落とすのみであるため、レーダ表示画像のエッジの周縁に偽像を発生させないことができる。（５）受信信号の振幅のピークの全体の幅を狭くするとともに、受信信号の振幅のピークの極大近傍の幅を広くすることができ、レーダ表示を見やすくできる。

（本開示のノイズ成分を含む場合の単一物標の狭小化表示の方法）
本開示のノイズ成分を含む場合の単一物標の狭小化表示の方法を図５に示す。受信信号前処理部２１は、上記のステップＳ１を実行する。図５の左上欄では、狭小化前の受信信号として、距離を一定として方位方向に沿って、１個のガウシアンピーク（ピーク幅が広い。）及び１個のノイズピーク（ピーク幅が狭い。）を表示している。

振幅傾斜算出部２２は、上記のステップＳ２を実行する。図５の左中欄では、平滑化前の傾斜Δを表示しており、１個のガウシアンピークが極大値をとる方位方向において、傾斜Δが０となっており、１個のガウシアンピークが極大値をとらない方位方向において、傾斜Δが非０となっている。ただし、１個のノイズピークが極大値をとる方位方向の近傍において、傾斜Δが０となっており、１個のノイズピークが極大値をとる方位方向の周縁において、傾斜Δが幅の狭く高さの高いピーク及びディップをなしている。

平滑化処理部２３は、受信信号の振幅の傾斜Δに対して、平滑化を実行する（ステップＳ３）。図５の左下欄では、平滑化後の傾斜Δを表示しており、１個のガウシアンピークが極大値をとる方位方向において、傾斜Δが０となっており、１個のガウシアンピークが極大値をとらない方位方向において、傾斜Δが非０となっている。ただし、１個のノイズピークが極大値をとる方位方向の近傍において、傾斜Δが０となっており、１個のノイズピークが極大値をとる方位方向の周縁において、傾斜Δが幅の広く高さの低いピーク及びディップをなしている。なお、平滑化処理部２３は、ガウシアンフィルタ又は平均フィルタ等を適用すればよい。また、フィルタリング範囲は、アンテナ１２のビーム幅程度であり、ノイズ成分のピーク幅より広く、物標信号成分のピーク幅より狭いことが望ましい。

振幅係数設定部２４は、上記のステップＳ４を実行する。図５の右上欄では、平滑化前の係数ｋを表示しており、１個のガウシアンピークが極大値をとる方位方向において、係数ｋが１となっており、１個のガウシアンピークが極大値をとらない方位方向において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。そして、１個のノイズピークが極大値をとる方位方向において、係数ｋが幅の若干広く高さの若干高いピークをなしている。

平滑化処理部２５は、正の係数ｋに対して、平滑化を実行する（ステップＳ５）。図５の右中欄では、平滑化後の係数ｋを表示しており、１個のガウシアンピークが極大値をとる方位方向において、係数ｋが１となっており、１個のガウシアンピークが極大値をとらない方位方向において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。そして、１個のノイズピークが極大値をとる方位方向において、係数ｋが幅のかなり広く高さのかなり低いピークをなしている。なお、平滑化処理部２５は、ガウシアンフィルタ又は平均フィルタ等を適用すればよい。また、フィルタリング範囲は、アンテナ１２のビーム幅程度であり、ノイズ成分のピーク幅より広く、物標信号成分のピーク幅より狭いことが望ましい。

振幅係数乗算部２６は、上記のステップＳ６を実行する。図５の右下欄では、狭小化後の受信信号を表示しており、狭小化前の１個のガウシアンピークが極大値をとる方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においても維持されており、狭小化前の１個のガウシアンピークが極大値をとらない方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においては０へ落ちている。そして、狭小化前の１個のノイズピークが極大値をとる方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においては幅のかなり広く高さのかなり低いピークをなしている。

このように、受信信号の振幅のピークの全体の幅が狭いノイズ成分を落とすとともに、受信信号の振幅のピークの全体の幅が広い物標信号成分を残すことができる。

（本開示の複数物標の狭小化表示の方法）
本開示の複数物標の狭小化表示の課題を図６に示す。本開示の複数物標の狭小化表示の方法を図７に示す。図６では、係数ｋの設定に上記の式（１）を用いるため、課題が生じるところ、図７では、係数ｋの設定に後述の式（２）を用いるため、課題が解決される。

まず、図６及び図７で、共通する部分について説明する。受信信号前処理部２１は、上記のステップＳ１を実行する。図６及び図７の左上欄では、狭小化前の受信信号として、距離を一定として方位方向に沿って、２個のガウシアンピークの和を表示している。

振幅傾斜算出部２２は、上記のステップＳ２を実行する。図６及び図７の左下欄では、傾斜Δを表示しており、２個のガウシアンピークの和が極大値をとる方位方向において、傾斜Δが０となっており、２個のガウシアンピークの和が極大値をとらない方位方向において、傾斜Δが非０となっている。ただし、２個のガウシアンピークの和が極小値をとる方位方向において、傾斜Δが０となっており、複数物標の狭小化表示の課題が生じる。

次に、図６及び図７で、相違する部分について説明する。振幅係数設定部２４は、上記のステップＳ４を実行する。振幅係数乗算部２６は、上記のステップＳ６を実行する。

図６の右上欄では、振幅係数設定部２４は、式（１）に示すように、受信信号の振幅が極大値に近い上記空間内の各位置においてほど、受信信号の振幅に乗算される正の係数ｋを原則どおり大きく設定するとともに、受信信号の振幅が極小値に近い上記空間内の各位置においてほど、受信信号の振幅に乗算される正の係数ｋを原則どおり大きく設定する。
ｋ＝｛１／（｜ａ_１Δ｜^ａ２＋１）｝^ａ３、ただし、ａ_１、ａ_２、ａ_３＞０ 式（１）

図６の右上欄では、係数ｋを表示しており、２個のガウシアンピークの和が極大値をとる方位方向において、係数ｋが１となっており、２個のガウシアンピークの和が極大値をとらない方位方向において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。ただし、２個のガウシアンピークの和が極小値をとる方位方向において、係数ｋが１となっている。

図６の右下欄では、狭小化後の受信信号を表示しており、狭小化前の２個のガウシアンピークの和が極大値をとる方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においても維持されており、狭小化前の２個のガウシアンピークの和が極大値をとらない方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においては０へ落ちている。ただし、狭小化前の２個のガウシアンピークの和が極小値をとる方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においても維持されている。

図７の右上欄では、振幅係数設定部２４は、式（２）に示すように、受信信号の振幅が極大値に近い上記空間内の各位置においてほど、受信信号の振幅に乗算される正の係数ｋを原則どおり大きく設定する一方で、受信信号の振幅が極小値に近い上記空間内の各位置においてほど、受信信号の振幅に乗算される正の係数ｋを例外として小さく設定する。
ｋ＝｛１／（｜ａ_１Δ｜^ａ２’＋１）｝^ａ３、ただし、ａ_１、ａ_３＞０、そして、Δの傾斜が負→０→正に変化するに従って、ａ_２’が＋ａ_２→０→−ａ_２に滑らかに変化する。 式（２）

図７の右上欄では、係数ｋを表示しており、２個のガウシアンピークの和が極大値をとる方位方向において、係数ｋが１となっており、２個のガウシアンピークの和が極大値をとらない方位方向において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。そして、２個のガウシアンピークの和が極小値をとる方位方向において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。

図７の右下欄では、狭小化後の受信信号を表示しており、狭小化前の２個のガウシアンピークの和が極大値をとる方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においても維持されており、狭小化前の２個のガウシアンピークの和が極大値をとらない方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においては０へ落ちている。そして、狭小化前の２個のガウシアンピークの和が極小値をとる方位方向において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においては０へ落ちている。

このように、以下の（１）及び（２）が可能になる。（１）受信信号の振幅の最大値を探索するのではなく、受信信号の振幅の傾斜Δを算出するため、近接する物標による受信信号の分離を不要にするとともに、存在する物標の個数を正しく検出することができる。（２）受信信号の振幅の極大近傍では、受信信号の振幅を維持するとともに、受信信号の振幅の極小近傍では、受信信号の振幅を低減することができる。

ここで、どのような場合に、図７に示した処理を実行することが望ましいか、あるいは、図６に示した処理を実行するのみでも足りるか、について、以下に説明する。

まず、狭小化前の受信信号において、隣接する２個のピークがある程度「近接」しているときを考える。極大ピークと極小ディップとの間において、傾斜Δの絶対値が小さいため、係数ｋが１に近くなり、係数ｋの平滑化が行われれば、係数ｋがさらに１に近くなる。よって、図６に示した処理を実行しても、図６に示した課題が生じずにすむ。

次に、狭小化前の受信信号において、隣接する２個のピークがある程度「隔離」しているときを考える。極大ピークと極小ディップとの間において、傾斜Δの絶対値が大きいため、係数ｋが１より小さくなり、係数ｋの平滑化が行われても、係数ｋがやはり１より小さくなる。よって、図６に示した処理を実行すれば、図６に示した課題が生じてしまう。

ただし、狭小化前の受信信号において、隣接する２個のピークがある程度「隔離」しているときでも、以下の例外がある。例えば、アンテナ１２のビーム幅が狭いときには、極小値が０に近くなり、図６に示した処理を実行しても、図６に示した課題が生じずにすむ。そして、平滑化処理部２５のフィルタリング範囲が広いときには、係数ｋが１に近くなり、図６に示した処理を実行しても、図６に示した課題が生じずにすむ。さらに、狭小化の強度（例えば、式（１）及び式（２）のａ_３）が弱いときにも、係数ｋが１に近くなり、図６に示した処理を実行しても、図６に示した課題が生じずにすむ。

よって、狭小化前の受信信号において、隣接する２個のピークがある程度「近接」しているときには、図６に示した処理を実行するのみでも足りる。

一方で、狭小化前の受信信号において、隣接する２個のピークがある程度「隔離」しているときには、例えば以下の条件に基づいて、図７に示した処理を実行することが望ましいか、あるいは、図６に示した処理を実行するのみでも足りるか、を決めればよい。

例えば、（Ｂｍ−Ｆａ）＊ａ_３＊ｍｋ＞Ｍであれば、図７に示した処理を実行することが望ましい。一方で、（Ｂｍ−Ｆａ）＊ａ_３＊ｍｋ≦Ｍであれば、図６に示した処理を実行するのみでも足りる。ここで、Ｂｍはアンテナ１２のビーム幅であり、Ｆａは平滑化処理部２５のフィルタリング範囲であり、Ｍは判定閾値であり、ｍｋは判定係数である。

なお、隣接する２個のピークがある程度「近接」しているか「隔離」しているかを決めるピーク間閾値、判定閾値Ｍ及び判定係数ｍｋは、適宜設定することができる。

（本開示の複数物標の狭小化表示の実験結果）
本開示の複数物標の狭小化表示の実験結果を図８、図９及び図１０に示す。図８では、近接する物標が２個存在する場合について、複数物標の狭小化表示を行なった。

図８の左上欄では、狭小化前の受信信号として、距離を一定として方位方向に沿って、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２において、受信信号の振幅の極大が現れており、方位方向φ_ｍｉｎ１、φ_ｍｉｎ２において、受信信号の振幅の極小が現れている。

図８の左中欄では、平滑化前の傾斜Δを表示しており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２において、傾斜Δが０となっており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２以外において、傾斜Δが非０となっている。ただし、方位方向φ_ｍｉｎ１、φ_ｍｉｎ２において、傾斜Δが０となっている。そして、一部の方位方向において、傾斜Δが正と負との間で揺れ動いている。

図８の左下欄では、平滑化後の傾斜Δを表示しており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２において、傾斜Δが０となっており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２以外において、傾斜Δが非０となっている。そして、方位方向φ_ｍｉｎ１、φ_ｍｉｎ２において、傾斜Δが非０となっている。さらに、上記の一部の方位方向において、傾斜Δが負又は０で落ち着いている。

図８の右上欄では、平滑化前の係数ｋを表示しており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２において、係数ｋが１となっており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２以外において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。そして、方位方向φ_ｍｉｎ１、φ_ｍｉｎ２において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。ただし、上記の一部の方位方向において、係数ｋが１に跳ね上がっている。

図８の右中欄では、平滑化後の係数ｋを表示しており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２において、係数ｋが１となっており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２以外において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。そして、方位方向φ_ｍｉｎ１、φ_ｍｉｎ２において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。さらに、上記の一部の方位方向において、係数ｋが限りなく０へ落ちている。

図８の右下欄では、狭小化後の受信信号を表示しており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においても維持されており、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２以外において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においては０へ落ちている。そして、方位方向φ_ｍｉｎ１、φ_ｍｉｎ２において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においては０へ落ちている。つまり、方位方向φ_ｍａｘ１、φ_ｍａｘ２において、物標が２個存在しており、方位方向φ_ｍｉｎ１、φ_ｍｉｎ２において、物標が存在していない。

ここで、図８の左中欄では、方位方向φ_ｍｉｎ１、φ_ｍｉｎ２において、傾斜Δが０となっている。そして、図８の右上欄では、式（１）を用いており、式（２）を用いていない。しかし、図８の右下欄では、方位方向φ_ｍｉｎ１、φ_ｍｉｎ２において、狭小化前の受信信号が狭小化後の受信信号においては０へ落ちている。これは、図８の左下欄及び右中欄では、受信信号の振幅の傾斜Δ及び正の係数ｋに対して、平滑化を実行しているからと考えられる。

図９及び図１０でも、近接する物標が２個存在する場合について、複数物標の狭小化表示を行なった。図９では、受信信号の狭小化前を示し、図１０では、受信信号の狭小化後を示す。各図の左上欄、左中欄、左下欄、右上欄、右中欄及び右下欄では、それぞれ、距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、ｄ_４、ｄ_５、ｄ_６を一定としている。距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、ｄ_４、ｄ_５、ｄ_６は、ｄ_１＜ｄ_２＜ｄ_３＜ｄ_４＜ｄ_５＜ｄ_６を満たし、連続するレンジビンに対応する。図９の左上欄は、図８の左上欄に対応し、図１０の左上欄は、図８の右下欄に対応する。

図９の受信信号の狭小化前では、近接する物標が何個存在するかが明らかでない。図１０の受信信号の狭小化後では、近接する物標が２個存在することが明らかである。

本実施形態では、方位方向のみを考慮しているが、変形例として、距離方向のみを考慮してもよく、方位方向及び距離方向をともに考慮してもよい。本実施形態では、正の係数ｋを式（１）又は式（２）により設定しているが、変形例として、正の係数ｋを本開示の趣旨に合致する他の式により設定してもよい。本実施形態では、受信信号の振幅の傾斜Δ及び正の係数ｋをともに平滑化しているが、変形例として、受信信号の振幅の傾斜Δのみを平滑化してもよく、正の係数ｋのみを平滑化してもよい。

本開示のレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理プログラムは、プレジャーボート等に搭載される船舶用レーダシステム等に対して適用することができる。

Ｒ：レーダシステム
１：レーダ送受信装置
２：レーダ信号処理装置
３：レーダ表示装置
１１：レーダ送信部
１２：アンテナ
１３：レーダ受信部
２１：受信信号前処理部
２２：振幅傾斜算出部
２３：平滑化処理部
２４：振幅係数設定部
２５：平滑化処理部
２６：振幅係数乗算部

Claims (5)

1. 方位方向及び距離方向のうちの少なくともいずれかの方向からなる空間内の各位置において、レーダ受信信号の振幅の傾斜を算出する振幅傾斜算出部と、
   前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値が大きい前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を小さく設定する一方で、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値が０に近い前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を大きく設定する振幅係数設定部と、
   前記空間内の各位置において、前記レーダ受信信号の振幅に対して、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値に応じた正の係数を乗算する振幅係数乗算部と、
   を備えることを特徴とするレーダ信号処理装置。
2. 前記振幅係数設定部は、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜が０を中心値とする有限幅内にある前記空間内の各位置において、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を、ほぼ一定値かつ設定可能な範囲内のほぼ最大値に設定する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
3. 前記レーダ受信信号の振幅の傾斜と、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数と、のうちの少なくともいずれかの値に対して、平滑化を実行する平滑化処理部、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーダ信号処理装置。
4. 前記振幅係数設定部は、前記レーダ受信信号の振幅が極大値に近い前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を原則どおり大きく設定する一方で、前記レーダ受信信号の振幅が極小値に近い前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を例外として小さく設定する
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のレーダ信号処理装置。
5. 方位方向及び距離方向のうちの少なくともいずれかの方向からなる空間内の各位置において、レーダ受信信号の振幅の傾斜を算出する振幅傾斜算出ステップと、
   前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値が大きい前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を小さく設定する一方で、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値が０に近い前記空間内の各位置においてほど、前記レーダ受信信号の振幅に乗算される正の係数を大きく設定する振幅係数設定ステップと、
   前記空間内の各位置において、前記レーダ受信信号の振幅に対して、前記レーダ受信信号の振幅の傾斜の絶対値に応じた正の係数を乗算する振幅係数乗算ステップと、
   を順にコンピュータに実行させるためのレーダ信号処理プログラム。

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