JP2599300B2 - レ−ダビデオ検出方法及びレ−ダビデオ検出装置 - Google Patents

レ−ダビデオ検出方法及びレ−ダビデオ検出装置

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JP2599300B2 JP1067742A JP6774289A JP2599300B2 JP 2599300 B2 JP2599300 B2 JP 2599300B2 JP 1067742 A JP1067742 A JP 1067742A JP 6774289 A JP6774289 A JP 6774289A JP 2599300 B2 JP2599300 B2 JP 2599300B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 本発明は、レーダビデオ信号の処理技術に関し、より
詳細には、目標又はクラッタにより反射されて戻ってき
たレーダ放射信号の帰着波であるレーダリターンのう
ち、多重になった目標リターンのビデオ信号をそれらに
適合する閾値の組を用いて同時処理することによりレー
ダリターンビデオ信号を検出するためのレーダビデオ検
出方法及びレーダビデオ検出装置に関する。
（２）従来の技術 目標を雑音から分離するための検出システムとして、
検出の閾値を固定するか或いは背景雑音及び干渉の変化
に応じて自動調整するようにしたものが既に提案されて
いる。1977年１月25日に出されて本発明の譲受人に委譲
された米国特許第4,005,416号には、そうした従来技術
の一例が示されており、背景雑音及び干渉の変化に応じ
て自動調整を行う検出システムが開示されている。この
システムでは、検出に２つの基準が適用される。その１
つは、３つの連続するレンジセルそれぞれにおけるビデ
オ信号のエネルギーレベルを比較器に入れ、そこで中央
のセルに含まれるエネルギーの量を両隣の各セルのエネ
ルギー量と比較する仕方で適用され、任意なレンジセル
での目標の表示は、そのセルに隣接する２つのレンジセ
ルそれぞれに対応するエネルギーの比が共に所定値を上
回ったときに信号を出力して行われる。もう１つの基準
は、雑音及び干渉に応答して偽の目標が表示されること
を極力抑えるためのもので、前記比較器の出力信号を複
数回のレンジ掃引にわたり累計する仕方で適用され、こ
の累計値が所定回数のレンジ掃引完了前に或る特定の数
に達すると、目標が表示される。比較器の出力信号は目
標表示信号であることから、この基準で目標を知らせる
ためには、Ｍ回の掃引中少なくともＮ回目標表示信号を
出力する必要がある。この点、場合によっては、或るレ
ンジセルのエネルギーレベルが、雑音及び干渉への応答
に基づくだけで、その両隣のレンジセルそれぞれにおけ
るエネルギーレベルを上記所定比率の分凌駕することも
想定されるが、Ｍ回の掃引中にそうしたことがＮ回起き
る確率は、目標の応答分を含むレンジセルのエネルギー
レベルが両隣の各レンジセルのエネルギーレベルをＭ回
の掃引中Ｎ回凌駕する確率に比べ、はるかに小さな値と
なる。このシステムにおいて目標が存在するためには、
上記２つの基準が共に満たされる必要がある。また、こ
のシステムでは、目標の存在を知らされるまで、連続し
てエネルギー比較を行い冗長な処理を実行することが要
求される。しかも、このシステムは、目標エリア内で雑
音を低減することができない。目標が知らされるのは、
或るレンジセルのエネルギーがその両隣のレンジセルの
エネルギーを凌駕したときである。つまり、関心を寄せ
ているレンジセルの信号と雑音とを合わせた分のエネル
ギーのレベルが、隣接する各レンジセルの雑音のエネル
ギーと比較されており、隣接する各レンジセルの雑音の
レベルは、関心を寄せているレンジの背景雑音を表して
いる。従って、検出の閾値が背景雑音の上に浮いた状態
になっているのであって、実際に雑音が低減される訳で
はない。
米国特許第4,070,673号には、従来技術に係る追跡シ
ステムが開示されている。このシステムは、追跡ウィン
ドを画成するレンジ及びアジマス区間それぞれの進行側
前縁部であるリーディングエッジを表すデジタル信号
と、それらの区間の追尾側後縁部であるトレーリングエ
ッジを表すデジタル信号とをコンピュータで出力し、こ
れらのデジタル信号をレンジ及びアンテナの瞬時位置と
比較して、追跡ウィンドの開閉を示すパルスを生成して
いる。また制御ユニットから多数のカウンタへ信号を送
り、パルスの送信数、走査したレンジビンの個数及び画
成された各追跡ウィンドにおける目標からのレーダリタ
ーン数をカウントさせている。パルス送信のカウンタ及
びレンジビンのカウンタはそれぞれ別の累算器に接続さ
れており、これらの累算器は、上記追跡ウィンドにおけ
る目標からのレーダビデオリターンが或る固定された信
号の閾値を越えたときに比較器から送られたパルスを受
けて作動する。パルス送信カウンタにつながった累算器
が作動すると、これを作動させたレーダリターンに対応
する送信カウント値が累算器の累算値に加算され、これ
によりアジマス方向でのリターンの和に重みが付けられ
る。同様にして、レンジビンカウンタにつながった累算
器も、それなりのレーダリターンに応じて作動し、同時
にそのレーダリターンに対応するレンジビンカウント値
がレンジ累算器の累算値に加算される。こうしてそれぞ
れ重み付けされた和と目標からのレーダリターンのカウ
ント値とに基づき、目標のレンジ及びアジマス方向にお
ける重心位置が求められている。このシステムは検出目
標を正確に追跡するが、検出の閾値を固定しているた
め、Ｎ回に付きＭ回の処理で偽のアラームが出る確率を
低減する必要がある。また、このシステムは、同じ方位
にある多目標を処理することができない。
その他の従来技術に係る検出及び追跡システムでは、
固定された閾値を用いて目標を雑音から分離する方式
か、或いは所定の検出閾値又は雑音閾値を設けておき、
観測された目標の大きさ又は雑音及び干渉の度合に応じ
て、この閾値をインクリメント又はデクリメントする逐
次的な方式かのいずれかが採用されている。こうしたシ
ステムは一回の走査で最適な閾値を与えることができ
ず、最適な閾値を得るためには多数回の走査を必要とす
る。また、そうしたシステムは、同じ方位にある他目標
を追跡することができない。同じ方位にある目標につい
てデータ処理を行う場合に、処理可能な目標数が、１走
査当たり１目標に限られ、従って、多目標の情報を更新
するためには多数回の操作が必要になる。しかも、近接
する２つの目標のうちの一方のレーダリターンが他方を
上回る場合には、追跡対象を後者から前者へと切り換え
る、所謂、目標のスワッピングを行うことが余儀なくさ
れる。
（３）発明の概要 本発明は、雑音の影響が少なくなるようにレーダビデ
オを処理し、背景雑音及びクラツターに応じて閾値を変
化させ、多目的の追跡を行い、目標のスワッピングを可
及的に防ぐ。レーダビデオの信号品質を向上させるた
め、レンジ掃引を繰り返したビデオを小さなセクタ上に
均分して、雑音の影響を低減し信号振幅を増強する。目
標近傍の背景雑音を測って、その平均及び平均偏差を計
算することにより、検出の閾値を適合させ、この計算を
走査毎、目標毎に行うことで、精確な閾値を算出し状況
の変化にダイナミックに適応させる。ビデオデータを格
納して目標の方位変化に即応した継続処理を行い、これ
により同方位にある多目標を追跡可能となす。そして、
追跡される目標のサイズに応じ（複数のセクタから成
る）ウィンドのサイズを調整するとともに、ウィンド縁
部のセクタが中央部のセクタに比べ目標位置の計算に余
り影響を及ぼさないよう各セクタに重みを付けることに
より、目標のスワッピングを低減する。この点、前記ウ
ィンド内のセクタを平等に扱った場合、ウィンド縁部の
セクタでは、隣接ウィンドの目標の重なりに起因した検
出がなされる可能性がある。そこでウィンド内の各セク
タに重みを付けている。つまり、セクタ位置毎に或る選
定された値が乗じられており、中央部のセクタに対する
値は縁部のセクタに対するものより大きくなるように選
定されている。このため、或るウィンド内の目標が、そ
のウィンドに隣接するウィンド内にある目標の張出しに
基づく重なりにより、隣接ウィンドにおいて検出される
可能性が少なくなる。
以上において、目標或いはクラッタから受けたレーダ
ビデオ信号は、小領域内でそれを平均化し、処理用メモ
リに格納する。前記小領域はｍ×ｎ個のセルを含む目標
ウィンド内のセルとして定義されるもので、各セルはｎ
個のアジマスセクタとｍ個のレンジビンとで画成される
マトリックスにおいてその行列要素をなす。次いで、前
記メモリに格納した値のうち、先ず目標ウィンド内のセ
ルの初行及び末行に対応するものを処理して、それら各
行についての平均値及び平均偏差値を得る。次に、前記
初行と末行との平均値及び平均偏差値を比較し、より小
さな平均値及び平均偏差値を有している行の方の平均値
及び平均偏差値を選択して、その後の処理に充てる。そ
して、この選択した平均値及び平均偏差値の線形（一
次）結合を計算し、この計算値を前記平均化した各信号
から減算して、各セルの値を更新する。これにより、背
景雑音及びクラッタが顕著に低減されたセル毎の新たな
振幅値がメモリに格納された状態となる。
この点、前記ウィンド内の各セルは、それまで、クラ
ッタ及び雑音の影響を受けた状態にある。しかしなが
ら、既述の如く、ウィンド内のセルの初行及び末行につ
いて前記平均値及び平均偏差値を求めて、より小さい平
均値及び及び平均偏差値を有している行の方の値を選ん
でおり、また一般に、そうした平均値及び平均偏差値は
目標信号を殆ど反映しておらず、基本的にクラッタ及び
雑音に基づいた値になっていることから、これらの値の
線形結合を得、それを各セルの信号値から減算すること
により、クラッタの顕著な低減が可能となる。
前記平均値及び平均偏差値の線形結合を減算した後の
各セルの信号値は、目標を検出しているセルを除く実質
的にすべてのセルで、零以下になる。本発明は、前記減
算結果が零未満になった各セルの値を零に設定する。ま
た、減算結果が正の値になったセルがある場合、その両
隣のセルを調べ、それらのいずれも正の値になっていな
いときに、当該中央セルの正値が誤った結果を示してい
るものとみなし、これを零に設定する。従って、目標が
検出されるためには、正の値を有する少なくとも２つの
セルが互いに隣接していなくてはならない。
以上において、検出数及びそのウィンド内での位置に
基づき、ウィンドのサイズを調整し、更に、重心の計算
を行って、サイズ調整されたウィンドの中央に目標を来
させるようにしても良い。
目標の位置は、連続したアンテナ走査のサイクル毎に
求められる。各サイクル間での変位量及び経過時間か
ら、目標の速さ及び向きを含めた初速度がその都度計算
される。巡回形のフィルタがこの初速度を初期値として
受取り、次サイクルでの目標位置を推定する。この推定
には、当サイクルでの目標位置と前サイクルで推定した
位置とを比較して求めた推定誤差が利用される。この推
定誤差は直ちに極小化し、従って、正確な追跡が可能と
なる。
（４）実施例 第１図に目標ウィンドを示す。目標の追跡は目標ウィ
ンドの中で行われる。図示のウィンドは、アジマス走査
の開始位置である方位角ASからその終了位置である方位
角Atまで範囲にわたるアジマスサイズがそれぞれ中心角
0.35度の９列のアジマスセクタに分割され、またレンジ
掃引の開始位置であるレンジRSからその終了位置である
レンジRtまでの範囲にわたるレンジサイズが16行のレン
ジビンに等分されている。この点、アジマスセクタの列
数及びレンジビンの行数は所望のレンジサイズに応じて
調整できる。図は９×16個のセルを配列した構成を示
す。各セルの寸法は想定される目標の外形よりも小さな
領域を占める程度とし、これにより２つ以上のセルで目
標を検出させる。なお0.35度のアジマスセクタで９列×
16行の配列を得た図示の構成は、１つの例であり、これ
に限るものではない。実際には、後述のように、目標の
サイズに応じウィンドサイズが変化する。
このシステムのアンテナ走査速度は通常22rpmであ
り、パルス繰返し周波数は640Hz,1600Hz又は3200Hzに選
定される。その場合、各アジマスセクタでの放出パルス
数は１〜９となる。
次に、第１図及び第２図を参照して説明を行う。目標
からのレーダリターンを表わすライン22のアナログビデ
オ信号を追跡ビデオ処理装置10のデジタイザ28に入力
し、ライン24のレーダトリガーパルスと、図示しないア
ンテナの回転方位を表わすライン26のアンテナ走査パル
スと、追跡処理装置12から出たライン36のレンジ開始パ
ルスとを追跡ビデオ処理装置10の平均化装置30に入力す
る。追跡処理装置12は目標のサイズを求め、それに応じ
てウインドサイズを調整するためのもので、この装置12
には、目標の現在のレンジ及び方位を計算するととも
に、その後のレンジ及び方位を所望時点について推定予
測する目標位置推定器65が設けられている。
ビデオデータはワード単位にデジタル化し、その標本
化速度は追跡処理装置12から出たライン38のサンプリン
グ速度信号に合わせる。デジタル化したビデオデータ
は、対応する各セル毎に、そのアジマスセクタ内で連続
するレーダパルス数の分だけ平均化する。トリガパルス
がビデオデータのサイクル開始位置を示していて、平均
化装置30が、信号振幅のデジタル値をセル毎に合算し、
その和をライン24から受けた上記アジマスセクタ内のト
リガパルス数で除算することにより、セル毎にビデオの
平均値を得ている。
セル毎に平均化したビデオデータはビデオ記憶装置32
に格納する。この記憶装置32は、２つのメモリユニット
からなり、各ユニット内の個々の記憶素子がウインドの
セルに対応する。第１のメモリユニットはその時のアジ
マスサイズ内の１組のレンジ開始位置について平均化さ
れたデータを受入れ、その間に、第２のメモリユニット
がその前のアジマスサイズにおいて平均化されそこに記
憶されていたデータを追跡処理装置12へ転送する。この
転送されたデータは、後述の如く更に処理されその後の
目標追跡で再び使用される。上記一対のメモリユニット
は、一方がその時のデータを受入れ格納している間に、
他方がその前の（サイズの）アジマスセクタからのデー
タを転送する。これには従来良く知られた２つの方法が
あり、そのいずれかが適用される。１つの方法は、一対
のメモリの内、第１のメモリに格納しておいた或るアジ
マスセクタ走査時のデータを、その走査が完了した後、
第２のメモリへ転送することにより、第１のメモリを空
き状態にして次のアジマスセクタの走査から得られるデ
ータを受入れ可能な状態に戻し、第２のメモリには専ら
処理装置へのデータ転送を行わせる。もう１つの方法
は、或るアジマスセクタの走査時にそのデータを一方の
メモリに格納しておいて、次のアジマスセクタ走査時の
データを他方のメモリに格納する間に、上記一方のメモ
リに格納しておいたデータを処理装置へ直接転送するも
ので、各メモリはデータの受入れ及び格納とそのデータ
の処理装置への転送とを交互に繰り返す。本実施例に係
るシステムは、１つの方位で８個までの目標のデータを
記憶して処理し、１回のアンテナ走査によりカバーされ
る方位全体では20個までの目標に対処できる。
次に、第３図を参照して説明を行う。追跡処理装置12
に転送したデータは雑音低減素子40のメモリ41に格納す
る。平均／平均偏差装置43がこのデータをウインド毎に
読取り、読取ったウインドの最初と最後の行（Y1,Y16）
における上記格納値の平均値及び平均偏差値を計算する
ことにより雑音低減処理を開始する。各行の平均値は、
セル毎の値を合算し、その結果をセルの個数で除算する
ことにより求め、平均偏差値は、各セルの値からその行
の平均値を減算して得られた差の絶対値を合算し、その
結果をセルの個数で除算することにより求める。次に、
上記最初の行と最後の行との平均値及び平均偏差値を比
較し、より小さい平均値及び平均偏差値を有している方
の行の平均値及び平均偏差値を選択して、その後の処理
に充てる。次に、選択した平均値と選択した平均偏差値
にスケールファクタを乗じた値との和をウィンド内の各
セルの値から減算する。つまり、平均値をＸ、平均偏差
値をＹ、スケールファクタ乗数をｓとして、ＸとＹとの
線形結合Ｘ＋sYを各セルの信号値から減算する。スケー
ルフアクタ乗数は、オペレータが背景中のクラッタの広
がりを評価して選定する。これにより、第１段階の雑音
低減、即ち実際の背景クラツタに基づいたクラツタ低減
が可能となる。このクラッタ低減は、上記選択した平均
値と選択した平均偏差値との線形結合を信号値から減算
したことに依拠する。一般に、レーダビデオ信号の平均
値及び平均偏差値は、目標信号に影響されず、従って基
本的にクラッタ及び雑音に基づくものであることから、
そうした平均値及び平均偏差値の線形結合を作り、それ
を各セルの信号値から減算してやれば、クラッタが大幅
に低減される。
次に、追跡処理装置12内の2/2相関処理装置45によ
り、第２段階の雑音低減処理が行われる。相関処理装置
45は、前期第１段階の雑音低減処理後、正の（信号）振
幅値を有するセルがあれば、そのセル毎に、これを中央
に挟む左右のセルの振幅チェックを行い、中央セルに隣
接すセルの内の少なくとも１つは正の振幅値を有してい
るという相関関係が成立しない場合に、その中央セルの
振幅値を零に設定する。つまり、両隣の（２つの）セル
の値が（２つ）共に零以下という（２つの内の２つ）の
関係があれば、中央セルが零に設定される。従って、目
標の存在が確認されるためには、正の値を有する少なく
とも２つのセルが互いに隣接していなくてはならない。
これは、各セルが想定される目標のサイズよりも小さな
領域を占めるように設定されていて、目標の検出が２つ
以上の隣接するセルに跨がって生じざるを得ないことに
符合する。この点、複数のセルで検出がなされていたと
しても、それらのセルが互に離間している場合、その検
出は雑音又はクラッタに基づくことになる。こうした相
関処理により、前期ウィンドのアジマス方向において隣
接するセルのいずれとも相関しないセルでは、すべて、
格納値が除去される。なお、同様な相関処理をレンジ方
で行うようにしても良い。
再び第２図を参照して説明を行う。前記相関処理の
後、目標検出処理装置44でウィンドを探査し、目標の存
在を判定する。この処理装置44は、ウインド内の相関し
たリターン数が所定の値を越えると、目標が検出された
ことを確認する。この点、或るリターンを受けて前記第
１段階の雑音低減処理を行った結果、互いに隣接する２
つのセルが正の振幅値を有していれば、そのリターンは
相関しており、目標が存在する。正の信号振幅を有する
セルがあって、そのセルに隣接するセルの内の少なくと
も１つは正の信号振幅を有しているという結果が得られ
ない場合には、リターンガ相関しておらず、目標は存在
しない。処理装置44によりセル内の目標を検出すると、
セルデータを目標サイズ／位置処理装置46へ入力して、
目標のサイズ及びセル位置を出力させる。ここで第４図
を参照するに、目標サイズ／位置処理装置46は、相関リ
ターンカウンタ47を有しており、このカウンタ47でウイ
ンド内の相関したリターン数をカウントし、目標のサイ
ズを求める。各セルのレンジ方向及びアジマス方向での
寸法が分かっているので、上記カウント値から目標のサ
イズが求まる。目標のサイズを求めた後、そのサイズデ
ータをウィンドサイズ処理装置49へ入力し後述の処理を
行う。
引き続き第４図を参照する。ウィンド内での目標のレ
ンジ位置及びアジマス位置は、先ずレンジ行各セルの振
幅値を行毎に合算するとともに、アジマス列各セルの振
幅値を列毎に合算し、次に各レンジ行の和にその行位置
により重みを付けて全行合算することによりレンジ行の
重みが付いた和を得るとともに、各アジマス列の和にそ
の列位置により重みを付けて全列合算することによりア
ジマス列の重みが付いた和を得、付にこれらレンジ行の
重みが付いた和とアジマス列の重みが付いた和とをウィ
ンド内各セルにおける振幅値の和でそれぞれ除算するこ
とにより得られる。
この点、各ウィンドは、レンジを表す複数の行と、ア
ジマスを表す複数の列とにより定義されており、同じ行
内のセルはすべて同じレンジを共有し、同じ列内のセル
はすべて同じアジマスを共有している。前記目標位置の
計算では、ウィンド内の各レンジ行におけるすべてのセ
ルの振幅値を単純に加算（合算）し、その和に行位置を
乗じる積算（行積み付け）を行っている。例えば、第１
レンジ行内の全セルの振幅値の和に１を掛け、第２レン
ジ行内の振幅値の和には２を掛け、第３レンジ行の和に
ついては３を掛け、第４レンジ行では４を掛けるといっ
た具合に、ウィンド内の各レンジ行において、その行の
振幅値の和に重みを付けている。そして、これらウィン
ド内レンジ行毎の重みが付いた和（行重み付き行和）を
更に合算することにより、そのウィンドについてのレン
ジ行の重みが付いた振幅値の和（行重み付きウィンド
和）を得ている。
同様に、ウィンド内の各アジマス列におけるすべての
セルの振幅値を合算してから、その列位置を乗じる積算
（列重み付け）を行い、例えば、第１アジマス列内の振
幅値の和に１を掛け、第２列では２を掛け、第３列は３
を掛けるといった具合にして重みを付けており、これら
アジマス列毎の重みが付いた和（列重み付き列和）を更
に合算することにより、そのウィンドについてのアジマ
ス列の重みが付いた振幅値の和（列重み付きウィンド
和）を得ている。
次いで、ウィンド内全セルの各振幅値を合算してその
ウィンドについての振幅値の和（振幅値ウィンド和）を
得、これで前記行重み付きウィンド和及び列重み付きウ
ィンド和をそれぞれ除算することにより、目標のレンジ
位置及びアジマス位置を計算している。
前記行重み付きウィンド和（my）Ｆ、列重み付きウィ
ンド和（mx）Ｆ及び振幅値ウィンド和nFは、それぞれ、
レンジ重み付き振幅処理装置51、アジマス重み付き振幅
処理装置53及び振幅値ウィンド和処理装置55で算出す
る。そして、レンジ重み付き振幅処理装置51及びアジマ
ス重み付き振幅処理装置53から出力された算出和をそれ
ぞれ除算器57及び59へ入力し、更に振幅値ウィンド和処
理装置55から出力された算出和を両除算器57及び59へ入
力して、これらの除算器にセル内の目標のレンジ位置
（my）F/nF及びアジマス位置（mx）F/nFを出力させる。
前記算出和nF、（my）Ｆ及び（mx）Ｆは、或る時点に
おいて対象となるセル、レンジ行及びアジマス列につい
ての値をそれまでのセル、レンジ行及びアジマス列の値
について算出した和にそれぞれ累算する仕方で加算して
いくことにより求める。例えば、先ず、第１及び第２の
レンジ行についての重み付き行和を合算して第２レンジ
行までの重み付き累算値S1＋S2を算出し、格納する。次
に、第３のレンジ行までの重み付き累算値を算出する場
合に、上記格納した累算値（S1＋S2）に第３レンジ行に
ついての重み付き行和を加算し、これにより累算値（S1
＋S2）＋S3＝（S1＋S2＋S3）を得る等の計算を順次行
う。アジマス列についての和及ぶウィンド和も同様にし
て求める。ここで、ｋ番目の加算に先立つ累算値を添字
ｋ−１で示すと、前記振幅値ウィンド和ｎ、列重み付き
ウィンド和mx及び行重み付きウィンド和myを得る場合の
ｋ番目の加算後の累算値は、それぞれ次のように表わさ
れる： nK＝nK-1＋aK （my）Ｋ＝（my）K-1＋JKaJK （mx）Ｋ＝（mx）K-1＋JKaIK 但し、aKはｋ番目に加算したセルの振幅値であり、 JKはｋ番目の行位置を表す数であり、 aJKはｋ番目に加算される行JK内の振幅値を合算した
和であり、 IKはｋ番目の列位置を表す数であり、 aIKはｋ番目に加算される列IK内の振幅値を合算した
和である。
前記目標位置（my）F/nF、（mx）F/nFを表す出力は、
目標重心処理処理装置61へ入力する。この処理装置61
は、目標のレンジ及びアジマス位置を各方向においてセ
ル幅の半分だけオフセツトし、これにより目標の重心を
セルの中央に位置させ、またそのオフセット量を前記レ
ンジ開始位置RS及びアジマスス開始位置ASにそれぞれ加
算して、次式により与えられる目標のウィンド内でのレ
ンジ重心Rcg及びアジマス重心Acgを求める： Rcg＝RS＋〔（my）F/nF＋0.5〕 Acg＝AS＋〔（mx）F/nF＋0.5〕 そして、このウィンド内での目標位置をウィンドサイ
ズ処理装置49へ入力する。この処理装置49には目標のサ
イズデータも入力される。
ウィンドサイズ処理装置49は、目標のサイズ及びウィ
ンド内での重心位置が入力されると、ウィンドのサイズ
調整を行って、目標がレンジ方向でウィンドの25％〜75
％を占めるようにし、またウィンドのレンジ軸方向での
位置を調整して、目標のレンジ開始位置及び終了位置と
の間にそれぞれ所定数（４つ以上）の空のレンジビンを
存在させるようにする。同装置49は、さらに、ウィンド
のアジマス方向での位置も調整して、目標の両側に２つ
以上のアジマスセクタを配する。
ウィンドサイズ処理装置49は、上記により目標をウィ
ンドの略中央に位置させた後、ウィンド内の各セルに重
みを割当てる。この重みは、その目標の次の掃引におい
て各セルで検出される振幅値に適用される。各セルに割
当てる重みは、目標エリア内のセルの場合、単位数（＝
１）とし、ウィンド境界部及びその近傍のセルでは、そ
れ以下とする。この点、目標がウィンドの中央に位置し
ていれば、その目標をウィンド縁部で検出するようなこ
とは余りない。しかも、ウィンド縁部のセクタにおける
検出は、隣接ウィンドの目標の張出しによる重なりに起
因する場合がある。このため、ウィンド内の各セクタに
重みが付けられている。つまり、ウィンド内の各セクタ
位置（を表す数）に、中央部のセクタに対する値が縁部
のセクタの値より大きくなるように選定した数値を乗じ
ている。この重み付けにより、或るウィンド内の目標
が、そのウィンドに隣接するウィンド内の目標の重なり
に起因して、隣接ウィンドで検出されるようなことが少
なくなる。また、目標から離れたセルでの検出値には目
標エリア内での検出値に比較して小さな重みを割当てる
ようにしており、従って、同じウィンドに第２の目標が
出現たとしても実際ほど目立たず、その結果、目標のス
ワツピングが起きる確率が極めて小さくなる。
前記目標の重心位置を算定した後、目標重心処理装置
61は、目標位置のデータを出力し、ライン63を介して速
さ・方向処理装置52へ入力する。この処理装置52は、現
在の目標の算定位置から前回走査時の目標の算定位置を
減算し、更にアンテナ走査時間で除算して目標の速さ及
び方向、即ち、速度を計算する。そして、次の更新走査
の前にウィンドを開始できるよう、目標の速さ及び方向
表す信号を目標位置推定器65へ入力する。この推定器
は、アルファベータフィルタから成り、入力された信号
を用いて、次の更新走査における目標の位置を推定予測
し、この予測位置を表す信号を追跡処理装置12へ出力す
る。
前記速さ・方向処理装置52は、現在の目標位置を表す
データを極座標形式で受取り、これを直交座標系に変換
して、Ｘ座標及びＹ座標に関する処理を個別に行うチャ
ンネルへ振分けている。そして、現在の目標の観測に基
づく座標位置から前回走査時の目標の観測に基づく座標
位置を減算し、更にアンテナ走査時間で除算して、観測
に基づく座標速度Vx及びVyを得ている。前記目標位置推
定器65のアルファベータフィルタは、目標の観測に基づ
く現在の座標位置及び現在の座標速度と、前回の予測座
標位置及び予測座標速度を用いて、次回のアンテナ走査
における目標の予測位置及び予測速度を次のように推定
する： VX2＝VX1＋β（ｘ−x1）fC/tS x2＝x1＋α（ｘ−x1）fC＋（vX1−ｖ）tS 但し、ｘは現在の位置を表わす。（ｘによりｘ座標と
ｙ座標との双方を表す。それぞれの座標における予測位
置及び予測速度の方程式が同じ形式を有することによ
る。） x1は前の予測位置を表わし、 x2は現在の予測位置を表わし、 vX1は前の予測速度を表わし、 vX2は現在の予測速度を表わし、 tSはアンテナ走査時間を表わし、 fCは最後の観測から教えたアンテナ走査回数の関数に
なるファクタを表す。（これにより、最後の観測に基づ
く速度から目標位置を推定することが可能になる。） 但し、β＝1/（fSCfC）２であり、 fSCはフイルタによる走査カウント数を表わす。
なお、 である。
連続する更新走査において、予測した目標位置が実際
の位置と異なる場合には、フイルタの時定数を変更して
更新速度を高める。そして、実際の目標位置置が再び予
測位置の所定許容範囲内に入ったとき、フイルタの時定
数を当初の値に戻す。
前記目標位置推定器65は、追跡している目標の位置を
表わす信号を出力する。この信号を表示装置へ入力して
表示を行い、或いは他のシステムへ転送して更なる処理
を行っても良い。
以上、本発明の好適な実施例を説明したが、そこで使
用した用語は、制限的意味合いよりも、むしろ説明を意
図したものであって、本発明の本当の範囲及び主題から
逸脱することなく、特許請求の範囲内でより広範な内容
に変更若しくは改変可能なことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第１図は目標ウィンドの説明図、第２図は本発明に係る
目標検出・処理回路のブロツク図、第３図は第２図の雑
音低減装置のブロツク図、第４図は第２図の目標サイズ
／位置処理装置のブロツク図である。 図中、10は追跡ビデオ処理装置、12は追跡処理装置、28
はデジタイザ、30は平均化装置、32はビデオ記憶装置、
40は雑音低減装置、41はメモリ、42はレンジ開始処理装
置、43は平均／平均偏差装置、44は目標検出処理装置、
45は相関処理装置、46は目標サイズ／位置処理装置、47
は相関リターンカウンタ、49はウィンドサイズ処理装
置、51行重み付き振幅処理装置、52は速さ・方向処理装
置、53は列重み付き振幅処理装置、55は振幅値ウィンド
和処理装置、57及び59は除算器、61は目標重心処理装
置、65は目標位置推定器を表す。
フロントページの続き (72)発明者 ジェイムス ディー，コーベット アメリカ合衆国 バージニア州 22901, シャーロッツビレ，ホイットニー コー ト 2414

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーダリターンビデオ信号を検出するため
    のレーダビデオ検出方法に於て、前記ビデオ信号を所定
    のレンジビン及び角度セクタの範囲内で取得する段階
    と、前記レンジビン及び角度セクタにより、レンジ対角
    度のマトリックスをなすセル行列中のセルが画成されて
    いて、該セル毎に、連続的に生じたレーダリターンの信
    号振幅の平均を取って、各セル内での平均振幅を表す平
    均振幅信号を発生する段階と、前記各セルに対応するメ
    モリユニットに前記平均振幅信号を格納することにより
    メモリ格納信号を得る段階と、前記メモリ格納信号に応
    答して前記マトリックスの少なくとも１つの行における
    前記平均振幅信号の平均値及び平均偏差値を計算する段
    階と、前記平均値及び平均偏差値の線形結合を生成する
    段階と、前記平均値及び平均偏差値の線形結合を前記メ
    モリ格納信号から減算することにより雑音低減信号を得
    る段階と、前記各セルのうち、雑音低減信号が正になっ
    たセルが１つも隣接していないセルについて、正の雑音
    低減信号を零に設定するとともに、雑音低減信号が正に
    なったセルが少なくとも１つは隣接しているセルについ
    て、正の雑音低減信号をその状態に維持し、正の雑音低
    減信号がそのままになっている各セルは検出された目標
    単位を表すようになっている段階とからなることを特徴
    とするレーダビデオ検出方法。
  2. 【請求項２】前記マトリックスをなすセル行列中に、レ
    ンジ及び角度を定めて選定された位置から、レンジ方向
    へ前記レンジビンのｍ個分また角度方向へ前記角度セク
    タのｎ倍延展せしめられ、それによりｍ×ｎ個のセルが
    内部に画成された少なくとも１つの検出ウインドを生成
    する段階を更に有することを特徴とする前記特許請求の
    範囲第１項記載のレーダビデオ検出方法。
  3. 【請求項３】前記目標単位の各ウインド内での個数をカ
    ウントして、ウインド毎に、その中の目標のサイズを表
    す信号を発生する段階と、前記検出された目標単位に前
    記ウインド内での行位置に応じそれぞれ重みを付けて行
    毎に行重み付けされた信号を得る段階と、前記検出され
    た目標単位に前記ウインド内での列位置に応じそれぞれ
    重みを付けて列毎に列重み付けされた信号を得る段階
    と、ウインド毎に、前記行重み付けされた信号、前記列
    重み付けされた信号及び全セルの正の雑音低減信号をそ
    れぞれ合算して、行重み付けされた和を表す信号、列重
    み付けされた和を表す信号及び正の雑音低減信号の和を
    表す信号を得る段階と、前記ウインド毎の行重み付けさ
    れた和及び列重み付けされた和を前記正の雑音低減信号
    の和を表す信号により除算して各ウインド内での目標の
    位置を表す信号を得る段階とを更に有することを特徴と
    する前記特許請求の範囲第２項記載のレーダビデオ検出
    方法。
  4. 【請求項４】前記ウインド毎に、その中の前記目標のサ
    イズに応じてウインドサイズを調整する段階と、この調
    整された各ウインド内で前記サイズの目標を中央に位置
    させる段階とを更に有することを特徴とする前記特許請
    求の範囲第３項記載のレーダビデオ検出方法。
  5. 【請求項５】前記各ウインド内で移動している目標の速
    さ及び方向を求める段階と、それらの目標について予測
    されるその後の位置を計算する段階とを更に有すること
    を特徴とする前記特許請求の範囲第４項記載のレーダビ
    デオ検出方法。
  6. 【請求項６】レーダリターンビデオ信号を検出するため
    のレーダビデオ検出装置に於て、前記ビデオ信号を所定
    のレンジビン及び角度セクタの範囲内で取得し、前記レ
    ンジビン及び角度セクタにより画成され各レンジビンが
    行を構成し各角度セクタが列を構成するように配列され
    たレンジ対角度のマトリックスをなすセル行列中のセル
    各々について、その中で連続する複数のレーダリターン
    の平均振幅を表す平均振幅信号を発生する第１の手段
    と、前記各セルに対応するメモリユニットに前記平均振
    幅信号を格納することによりメモリ格納信号を得る第２
    の手段と、前記メモリ格納信号に応答して前記マトリッ
    クスの少なくとも１つの行における前記平均振幅信号の
    平均値及び平均偏差値を計算する第３の手段と、該第３
    の手段及び前記第２の手段に接続され、前記平均値及び
    平均偏差値の線形結合を前記メモリ格納信号から減算す
    ることにより雑音低減信号を得る第４の手段と、前記雑
    音低減信号に応答して、前記各セルのうち、正の雑音低
    減信号を有するセルが１つも隣接していないセルでは、
    正の雑音低減信号を零に設定し、少なくとも１つの隣接
    するセルが正の雑音低減信号を有するときには、正の雑
    音低減信号をそのままにしておいて、正の雑音低減信号
    がそのままになっている各セルは検出された目標単位を
    表すようになっている第５の手段とからなることを特徴
    とするレーダビデオ検出装置。
  7. 【請求項７】前記第１の手段は、前記マトリックスをな
    すセル行列中に、レンジ及び角度を定めて選定された位
    置から、レンジ方向へ前記レンジビンのｍ個分また角度
    方向へ前記角度セクタのｎ倍延展せしめられ、それによ
    りｍ×ｎ個のセルが内部に画成された少なくとも１つの
    検出ウインドを生成する手段を有することを特徴とする
    前記特許請求の範囲第６項記載のレーダビデオ検出装
    置。
  8. 【請求項８】前記第５の手段に接続され、前記目標単位
    の各ウインド内での個数をカウントして、その中の目標
    のサイズを表す信号を発生する手段と、前記第５の手段
    に接続され、前記検出された目標単位にそれぞれの行位
    置に応じ重みを付けて、行毎に行重み付けされた信号を
    得る手段と、前記第５の手段に接続され、前記検出され
    た目標単位にそれぞれの列位置に応じ重みを付けて列毎
    に列重み付けされた信号を得る手段と、前記第５の手
    段、前記行重み付けされた信号を得る手段及び前記列重
    み付けされた信号を得る手段に接続され、前記行重み付
    けされた信号、前記列重み付けされた信号及び正の雑音
    低減信号をそれぞれ合算して、ウインド毎に、行重み付
    けされた和を表す信号、列重み付けされた和を表す信号
    及び正の雑音低減信号の和を表す信号を得る手段と、前
    記行重み付けされた和及び列重み付けされた和を表す各
    信号並びに前記正の雑音低減信号の和を表す信号に応答
    し、前記行重み付けされた和及び列重み付けされた和を
    表す各信号を前記正の雑音低減信号の和を表す信号によ
    り除算して、各ウインド内での目標の位置を表す信号を
    得る手段とを更に有することを特徴とする前記特許請求
    の範囲第７項記載のレーダビデオ検出装置。
  9. 【請求項９】前記目標のサイズを表す信号及び前記目標
    位置を表す信号に応答し、前記ウインド毎に、その中の
    前記目標のサイズに応じてウインドサイズを調整するこ
    とにより調整されたウインドを得るとともに、この調整
    された各ウインド内で前記目標を中央に位置させる手段
    を更に有することを特徴とする前記特許請求の範囲第８
    項記載のレーダビデオ検出装置。
  10. 【請求項１０】前記リターンビデオ信号はレーダシステ
    ムにより検出されており、該レーダシステムは走査式ア
    ンテナと、前記各ウインド内での目標の角度位置を所定
    の角度基準に対して求めるための手段とを備えている前
    記特許請求の範囲第９項記載のレーダビデオ検出装置で
    あって、更に、前記除算して目標の位置を表す信号を得
    る手段に接続され、前記各ウインド内で移動している目
    標の速さ及び方向を求めてそれらを表す信号を発生する
    ことにより、速さ及び方向を示す信号を与える手段と、
    前記速さ及び方向を示す信号に応答し、前記目標のその
    後のアンテナ走査における各位置を予測する手段とを有
    することを特徴とする前記特許請求の範囲第９項記載の
    レーダビデオ検出装置。
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