JP7074440B2 - クラッタ除去装置及びクラッタ除去プログラム - Google Patents

Description

本開示は、クラッタによる信号を除去し目標による信号を抽出する技術に関する。

クラッタによる信号を除去し目標による信号を抽出する技術が従来から存在する（例えば、特許文献１等を参照。）。ここで、レーダ装置からの距離が近いほど、背景反射による受信強度が高くなり、そこで、レーダ装置からの距離が近いほど、全体の受信強度の減衰量を大きくする。すると、背景反射による受信強度が除去され、さらに、クラッタによる受信強度が除去され、よって、目標による受信強度が抽出される。

従来技術の受信強度の減衰方法を図１に示す。図１の上段に示したように、全体の受信強度の減衰前では、クラッタ及び目標による受信強度が背景反射による受信強度に重畳され、背景反射による受信強度に重畳されたクラッタ及び目標による受信強度が表示閾値より大きく、クラッタ及び目標がレーダ表示装置に表示される。図１の中段に示したように、レーダ装置からの距離が近いほど、全体の受信強度の減衰量を大きくする。図１の下段に示したように、全体の受信強度の減衰後では、クラッタ及び目標による受信強度が背景反射による受信強度から分離され、クラッタによる受信強度は表示閾値より小さく、クラッタはレーダ表示装置に表示されず、目標による受信強度は表示閾値より大きく、目標はレーダ表示装置に表示される。

特許第６０６１５８８号明細書

従来技術の左舷及び右舷での受信強度の減衰方法を図２に示す。図２の第１段に示したように、レーダシステムＲが搭載された船舶Ｓが、右舷方向に角度θ_Ｒだけ傾斜すると、左舷側の送受信ビームＢＬの指向方向は、海面及び／又は地面Ｌから離れるが、右舷側の送受信ビームＢＲの指向方向は、海面及び／又は地面Ｌに向く。

図２の第２段を用いて、全体の受信強度の減衰前について説明する。左舷では、クラッタ及び船舶ＳＬによる受信強度が背景反射による受信強度に重畳され、背景反射による受信強度に重畳されたクラッタ及び船舶ＳＬによる受信強度が表示閾値より大きく、クラッタ及び船舶ＳＬがレーダ表示装置に表示される。右舷では、クラッタ及び船舶ＳＲによる受信強度が背景反射による受信強度に重畳され、背景反射による受信強度に重畳されたクラッタ及び船舶ＳＲによる受信強度が表示閾値より大きく、クラッタ及び船舶ＳＲがレーダ表示装置に表示される。ここで、船舶Ｓが右舷方向に角度θ_Ｒだけ傾斜しているため、右舷での背景反射及びクラッタによる受信強度は、左舷での背景反射及びクラッタによる受信強度より高い。

図２の第３段を用いて、全体の受信強度の減衰量について説明する。左舷及び右舷でも、レーダシステムＲからの距離が近いほど、全体の受信強度の減衰量を大きくする。

図２の第４段を用いて、全体の受信強度の減衰後について説明する。左舷では、クラッタ及び船舶ＳＬによる受信強度が背景反射による受信強度から分離され、クラッタによる受信強度は表示閾値より小さく、クラッタはレーダ表示装置に表示されず、船舶ＳＬによる受信強度は表示閾値より大きく、船舶ＳＬはレーダ表示装置に表示される。右舷では、クラッタ及び船舶ＳＲによる受信強度が背景反射による受信強度から分離され、船舶ＳＲによる受信強度は表示閾値より大きく、船舶ＳＲはレーダ表示装置に表示され、クラッタによる受信強度も表示閾値より大きく、クラッタもレーダ表示装置に表示される。これは、船舶Ｓが右舷方向に角度θ_Ｒだけ傾斜しているが、全体の受信強度の減衰量が左舷及び右舷でも同様であるためである。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、レーダ装置が海面及び／又は地面に対して傾斜したとしても、レーダ装置から見た全ての方向でほぼ同様に背景反射及びクラッタによる受信強度を除去したうえで、目標による受信強度を抽出することを目的とする。

前記課題を解決するために、送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向くほど、全体の受信強度の減衰量を大きくする一方、送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面から離れるほど、全体の受信強度の減衰量を小さくすることとした。

具体的には、本開示は、海面及び／又は地面に対するレーダ装置の送受信アンテナの傾斜角度に関するレーダ傾斜情報を取得するレーダ傾斜情報取得部と、前記レーダ装置からの距離が近い反射物体による前記レーダ装置の受信強度ほど大きく減衰させるにあたり、前記レーダ傾斜情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向くほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を大きくする一方、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面から離れるほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を小さくするレーダ受信強度減衰部と、を備えることを特徴とするクラッタ除去装置である。

また、本開示は、海面及び／又は地面に対するレーダ装置の送受信アンテナの傾斜角度に関するレーダ傾斜情報を取得するレーダ傾斜情報取得ステップと、前記レーダ装置からの距離が近い反射物体による前記レーダ装置の受信強度ほど大きく減衰させるにあたり、前記レーダ傾斜情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向くほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を大きくする一方、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面から離れるほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を小さくするレーダ受信強度減衰ステップと、を順にコンピュータに実行させるためのクラッタ除去プログラムである。

この構成によれば、レーダ装置が海面及び／又は地面に対して傾斜したとしても、レーダ装置から見た全ての方向でほぼ同様に背景反射及びクラッタによる受信強度を除去したうえで、目標による受信強度を抽出することができる。

また、本開示は、海面及び／又は地面からの前記レーダ装置の送受信アンテナの高度に関するレーダ高度情報を取得するレーダ高度情報取得部、をさらに備え、前記レーダ受信強度減衰部は、前記レーダ傾斜情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向いていると判断したときに、前記レーダ高度情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信アンテナの高度が海面及び／又は地面から低いほど、前記レーダ装置から反射物体までの距離の増加に対する前記レーダ装置の受信強度の減衰量の減少を速やかにする一方、前記レーダ装置の送受信アンテナの高度が海面及び／又は地面から高いほど、前記レーダ装置から反射物体までの距離の増加に対する前記レーダ装置の受信強度の減衰量の減少を緩やかにすることを特徴とするクラッタ除去装置である。

この構成によれば、レーダ装置が海面及び／又は地面から任意の高度にあっても、レーダ装置から見た全ての方向でほぼ同様に背景反射及びクラッタによる受信強度を除去したうえで、目標による受信強度を抽出することができる。

また、本開示は、海面及び／又は地面に対する前記レーダ装置の送受信アンテナの傾斜角度と、前記レーダ装置から反射物体までの距離と前記レーダ装置の受信強度の減衰量との関係と、を対応付ける減衰量テーブルを格納する減衰量テーブル格納部、をさらに備え、前記レーダ受信強度減衰部は、前記レーダ傾斜情報及び前記減衰量テーブルに基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向くほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を大きくする一方、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面から離れるほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を小さくすることを特徴とするクラッタ除去装置である。

この構成によれば、レーダ装置の運用前に減衰量テーブルを予め格納することにより、レーダ装置の傾斜時に全体の受信強度の減衰量を即時に設定することができる。

このように、本開示は、レーダ装置が海面及び／又は地面に対して傾斜したとしても、レーダ装置から見た全ての方向でほぼ同様に背景反射及びクラッタによる受信強度を除去したうえで、目標による受信強度を抽出することができる。

従来技術の受信強度の減衰方法を示す図である。 従来技術の左舷及び右舷での受信強度の減衰方法を示す図である。 第１実施形態のレーダシステムの構成を示す図である。 第１実施形態の減衰量テーブルの内容を示す図である。 第１実施形態のクラッタ除去の手順を示すフローチャートである。 第１実施形態の左舷及び右舷での受信強度の減衰方法を示す図である。 第１実施形態の左舷及び右舷での受信強度の減衰方法を示す図である。 第２実施形態のレーダシステムの構成を示す図である。 第２実施形態の減衰量テーブルの内容を示す図である。 第２実施形態のクラッタ除去の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態の低高度及び高高度での受信強度の減衰方法を示す図である。

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。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（第１実施形態）
第１実施形態のレーダシステムの構成を図３に示す。レーダシステムＲは、レーダ送受信装置１、クラッタ除去装置２、レーダ表示装置３及び傾斜検出装置４から構成される。レーダ送受信装置１は、レーダ送信部１１、送信アンテナ１２、受信アンテナ１３、レーダ減衰器１４及びレーダ受信部１５から構成される。クラッタ除去装置２は、傾斜情報取得部２１、減衰量テーブル格納部２２、受信強度減衰部２３、クラッタ除去部２４及び受信信号処理部２５から構成される。クラッタ除去装置２は、クラッタ除去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、実現することができる。

レーダ送信部１１は、送信アンテナ１２を使用し、目標及びクラッタへの照射信号を送信する。レーダ受信部１５は、受信アンテナ１３を使用し、目標及びクラッタからの反射信号を受信する。レーダ減衰器１４は、レーダ送受信装置１からの距離が近い反射物体によるレーダ送受信装置１の受信強度ほど大きく減衰させる。

クラッタ除去部２４は、クラッタによる受信強度を除去したうえで、目標による受信強度を抽出する。受信信号処理部２５は、クラッタ除去以外の受信信号処理を実行する。レーダ表示装置３は、クラッタを表示せず、目標のみを表示する。

傾斜検出装置４は、海面及び／又は地面に対するレーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の傾斜角度に関する傾斜情報を生成する。傾斜検出装置４として、ロール方向及びピッチ方向の傾斜角度を検出するジャイロ装置などが挙げられる。

傾斜情報取得部２１は、海面及び／又は地面に対するレーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の傾斜角度に関する傾斜情報を取得する。減衰量テーブル格納部２２は、海面及び／又は地面に対するレーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の傾斜角度と、レーダ送受信装置１から反射物体までの距離とレーダ送受信装置１の受信強度の減衰量との関係と、を対応付ける減衰量テーブルを格納する。

受信強度減衰部２３は、傾斜情報及び減衰量テーブルに基づいて、レーダ送受信装置１の受信強度の減衰量を設定したうえで、レーダ減衰器１４を制御する。具体的には、受信強度減衰部２３は、レーダ送受信装置１の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向くほど、レーダ送受信装置１の受信強度の減衰量を大きくする。その一方で、受信強度減衰部２３は、レーダ送受信装置１の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面から離れるほど、レーダ送受信装置１の受信強度の減衰量を小さくする。

まず、レーダ送受信装置１の運用前に、減衰量テーブルを予め格納する段階について説明する。第１実施形態の減衰量テーブルの内容を図４に示す。原則として、レーダ送受信装置１からの距離が近いほど、全体の受信強度の減衰量を大きくする。

送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に平行であり、送受信ビームの傾斜角度がθ_２＝０であるときについて説明する。送受信ビームのゲインの方向依存性及び送受信ビームの傾斜角度θ_２＝０に基づいて、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量をＡ_２に設定し、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離をＲ_２に設定し、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄに設定する。ここで、指数ｄは、レーダ方程式を考慮して４程度であってもよく、海面及び／又は地面での面内反射を考慮して２程度であってもよい。

送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向いており、送受信ビームの傾斜角度がθ_１＜０であるときについて説明する。送受信ビームのゲインの方向依存性及び送受信ビームの傾斜角度θ_１＜０に基づいて、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量をＡ_１に設定し、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離をＲ_１に設定し、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄ－δに設定する。ここで、減衰量Ａ_１は、減衰量Ａ_２より大きく、最大距離Ｒ_１は、最大距離Ｒ_２より長く、指数ｄ－δは、指数ｄより小さい。

送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面から離れており、送受信ビームの傾斜角度がθ_３＞０であるときについて説明する。送受信ビームのゲインの方向依存性及び送受信ビームの傾斜角度θ_３＞０に基づいて、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量をＡ_３に設定し、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離をＲ_３に設定し、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄ＋δに設定する。ここで、減衰量Ａ_３は、減衰量Ａ_２より小さく、最大距離Ｒ_３は、最大距離Ｒ_２より短く、指数ｄ＋δは、指数ｄより大きい。

次に、レーダ送受信装置１の傾斜時に、全体の受信強度の減衰量を即時に設定する段階について説明する。第１実施形態のクラッタ除去の手順を図５に示す。第１実施形態の左舷及び右舷での受信強度の減衰方法を図６及び図７に示す。

図６の第１段に示したように、レーダシステムＲが搭載された船舶Ｓが、右舷方向に角度θ_Ｒだけ傾斜すると、左舷側の送受信ビームＢＬの指向方向は、海面及び／又は地面Ｌから離れるが、右舷側の送受信ビームＢＲの指向方向は、海面及び／又は地面Ｌに向く。

図６の第２段を用いて、全体の受信強度の減衰前について説明する。左舷では、クラッタ及び船舶ＳＬによる受信強度が背景反射による受信強度に重畳され、背景反射による受信強度に重畳されたクラッタ及び船舶ＳＬによる受信強度が表示閾値より大きく、クラッタ及び船舶ＳＬがレーダ表示装置３に表示される。右舷では、クラッタ及び船舶ＳＲによる受信強度が背景反射による受信強度に重畳され、背景反射による受信強度に重畳されたクラッタ及び船舶ＳＲによる受信強度が表示閾値より大きく、クラッタ及び船舶ＳＲがレーダ表示装置３に表示される。ここで、船舶Ｓが右舷方向に角度θ_Ｒだけ傾斜しているため、右舷での背景反射及びクラッタによる受信強度は、左舷での背景反射及びクラッタによる受信強度より高い。

図６の第３段を用いて、全体の受信強度の減衰量について説明する。傾斜情報取得部２１は、傾斜角度θ_Ｒに関する傾斜情報を取得する（ステップＳ１）。受信強度減衰部２３は、図４に示した減衰量テーブルを参照し（ステップＳ２）、傾斜情報及び減衰量テーブルに基づいて、全体の受信強度の減衰量を設定する（ステップＳ３）。

左舷では、送受信ビームＢＬの傾斜角度が＋θ_Ｒである。よって、図４に示した減衰量テーブルのうちの、送受信ビームの傾斜角度がθ_３（＝＋θ_Ｒ）であるときの、全体の受信強度の減衰量が参照される。そして、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量がＡ_Ｌ（＝Ａ_３）に設定され、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離がＲ_Ｌ（＝Ｒ_３）に設定され、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄ＋δに設定される。

右舷では、送受信ビームＢＲの傾斜角度が－θ_Ｒである。よって、図４に示した減衰量テーブルのうちの、送受信ビームの傾斜角度がθ_１（＝－θ_Ｒ）であるときの、全体の受信強度の減衰量が参照される。そして、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量がＡ_Ｒ（＝Ａ_１）に設定され、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離がＲ_Ｒ（＝Ｒ_１）に設定され、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄ－δに設定される。

図６の第４段を用いて、全体の受信強度の減衰後について説明する。クラッタ除去部２４は、クラッタによる受信強度を除去する（ステップＳ４）。受信信号処理部２５は、クラッタ除去以外の受信信号処理を実行する（ステップＳ５）。

左舷では、クラッタ及び船舶ＳＬによる受信強度が背景反射による受信強度から分離され、クラッタによる受信強度は表示閾値より小さく、クラッタはレーダ表示装置３に表示されず、船舶ＳＬによる受信強度は表示閾値より大きく、船舶ＳＬはレーダ表示装置３に表示される。右舷でも、クラッタ及び船舶ＳＲによる受信強度が背景反射による受信強度から分離され、クラッタによる受信強度は表示閾値より小さく、クラッタはレーダ表示装置３に表示されず、船舶ＳＲによる受信強度は表示閾値より大きく、船舶ＳＲはレーダ表示装置３に表示される。

船舶Ｓの傾斜角度θ_Ｒは、刻々と変化する。そこで、クラッタ除去処理を続行するときには（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１～Ｓ６を繰り返す。一方で、クラッタ除去処理を終了するときには（ステップＳ６でＹＥＳ）、クラッタ除去プログラムを終了する。

ここで、船舶Ｓの傾斜角度θ_Ｒの変化周波数は、送受信アンテナ１２、１３の回転周波数（数Ｈｚ程度）と比較して小さいと考えられる。よって、送受信アンテナ１２、１３の１回転周期において、ステップＳ１～Ｓ６を何回も実行する必要はない。

送受信アンテナ１２、１３の回転周期Ｐ１では、船舶Ｓの傾斜角度θ_Ｒが正の方向に小さく、全体の受信強度の減衰量を右舷では左舷より若干大きく設定する。送受信アンテナ１２、１３の回転周期Ｐ２では、船舶Ｓの傾斜角度θ_Ｒが正の方向に大きく、全体の受信強度の減衰量を右舷では左舷より十分大きく設定する。送受信アンテナ１２、１３の回転周期Ｐ３では、船舶Ｓの傾斜角度θ_Ｒが０であり、全体の受信強度の減衰量を右舷と左舷とで等しく設定する。送受信アンテナ１２、１３の回転周期Ｐ４では、船舶Ｓの傾斜角度θ_Ｒが負の方向に大きく、全体の受信強度の減衰量を左舷では右舷より十分大きく設定する。送受信アンテナ１２、１３の回転周期Ｐ５では、船舶Ｓの傾斜角度θ_Ｒが負の方向に小さく、全体の受信強度の減衰量を左舷では右舷より若干大きく設定する。

第１実施形態では、レーダ送受信装置１の運用前に、減衰量テーブルを予め格納する。ここで、第１の変形例として、レーダ送受信装置１の運用時に、クラッタ及び背景反射による受信強度の減衰程度がレーダ送受信装置１から見た全ての方向でほぼ同様になるように、全体の受信強度の減衰量をフィードバック制御してもよい。或いは、第２の変形例として、レーダ送受信装置１の運用時に、海面及び／又は地面Ｌの状態（例えば、海面での波高、波長及び波速など）に応じて、全体の受信強度の減衰量を機械学習してもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態のレーダシステムの構成を図８に示す。レーダシステムＲは、傾斜検出装置４に代えて傾斜・高度検出装置４’を備える。クラッタ除去装置２は、傾斜情報取得部２１に代えて傾斜・高度情報取得部２１’を備える。クラッタ除去装置２は、クラッタ除去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、実現することができる。

傾斜・高度検出装置４’は、海面及び／又は地面に対するレーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の傾斜角度に関する傾斜情報と、海面及び／又は地面からのレーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の高度に関する高度情報と、を生成する。傾斜・高度検出装置４’として、ロール方向及びピッチ方向の傾斜角度を検出するジャイロ装置と、レーダを用いた高度計測装置と、の組み合わせなどが挙げられる。

傾斜・高度情報取得部２１’は、海面及び／又は地面に対するレーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の傾斜角度に関する傾斜情報と、海面及び／又は地面からのレーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の高度に関する高度情報と、を取得する。実施形態２の減衰量テーブル格納部２２は、実施形態１の減衰量テーブル格納部２２に加えて、海面及び／又は地面に対するレーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の傾斜角度と、海面及び／又は地面からのレーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の高度と、レーダ送受信装置１から反射物体までの距離とレーダ送受信装置１の受信強度の減衰量との関係と、を対応付ける減衰量テーブルを格納する。

実施形態２の受信強度減衰部２３は、実施形態１の受信強度減衰部２３に加えて、傾斜情報、高度情報及び減衰量テーブルに基づいて、レーダ送受信装置１の受信強度の減衰量を設定したうえで、レーダ減衰器１４を制御する。具体的には、受信強度減衰部２３は、レーダ送受信装置１の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向いていると判断したとする。そのときに、受信強度減衰部２３は、レーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の高度が海面及び／又は地面から低いほど、レーダ送受信装置１から反射物体までの距離の増加に対するレーダ送受信装置１の受信強度の減衰量の減少を速やかにする。その一方で、受信強度減衰部２３は、レーダ送受信装置１の送受信アンテナ１２、１３の高度が海面及び／又は地面から高いほど、レーダ送受信装置１から反射物体までの距離の増加に対するレーダ送受信装置１の受信強度の減衰量の減少を緩やかにする。

まず、レーダ送受信装置１の運用前に、減衰量テーブルを予め格納する段階について説明する。第２実施形態の減衰量テーブルの内容を図９に示す。原則として、レーダ送受信装置１からの距離が近いほど、全体の受信強度の減衰量を大きくする。

送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向いており、送受信ビームの傾斜角度がθ_１＜０であるとともに、送受信アンテナ１２、１３の高度が海面及び／又は地面にほぼ等しいＨ_１であるときについて説明する。送受信ビームのゲインの方向依存性、送受信ビームの傾斜角度θ_１＜０及び送受信アンテナ１２、１３の高度Ｈ_１に基づいて、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量をＡ_１に設定し、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離をＲ_１に設定し、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄ－δに設定する。ここで、図９の左欄に示した減衰量Ａは、図４の左欄に示した減衰量Ａと同様である。

送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向いており、送受信ビームの傾斜角度がθ_１＜０であるとともに、送受信アンテナ１２、１３の高度が海面及び／又は地面から低いＨ_２であるときについて説明する。送受信ビームのゲインの方向依存性、送受信ビームの傾斜角度θ_１＜０及び送受信アンテナ１２、１３の高度Ｈ_２に基づいて、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量をＡ_１’に設定し、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離をＲ_１’に設定し、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄ－δＬに設定する。ここで、減衰量Ａ_１’は、減衰量Ａ_１より小さく、最大距離Ｒ_１’は、最大距離Ｒ_１より長く、指数ｄ－δＬは、指数ｄ－δより小さい。その理由については、図１１を用いて後述する。

送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向いており、送受信ビームの傾斜角度がθ_１＜０であるとともに、送受信アンテナ１２、１３の高度が海面及び／又は地面から高いＨ_３であるときについて説明する。送受信ビームのゲインの方向依存性、送受信ビームの傾斜角度θ_１＜０及び送受信アンテナ１２、１３の高度Ｈ_３に基づいて、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量をＡ_１”に設定し、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離をＲ_１”に設定し、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄ－δＨに設定する。ここで、減衰量Ａ_１”は、減衰量Ａ_１’より小さく、最大距離Ｒ_１”は、最大距離Ｒ_１’より長く、指数ｄ－δＨは、指数ｄ－δＬより小さい。その理由については、図１１を用いて後述する。

次に、レーダ送受信装置１の傾斜時に、全体の受信強度の減衰量を即時に設定する段階について説明する。第２実施形態のクラッタ除去の手順を図１０に示す。第２実施形態の低高度及び高高度での受信強度の減衰方法を図１１に示す。

図１１の第１段に示したように、レーダシステムＲが搭載された飛行体Ｆが、右翼方向に角度θ_Ｒだけ傾斜すると、右翼側の送受信ビームＢＤの指向方向は、海面及び／又は地面Ｌに向く。そして、レーダシステムＲが搭載された飛行体Ｆが、低高度Ｈ_Ｌ（高高度Ｈ_Ｈ）を飛行するときに、右翼側の送受信ビームＢＤの指向性は、レーダシステムＲから水平方向に近距離（遠距離）で海面及び／又は地面Ｌに交差する。

図１１の第２段を用いて、全体の受信強度の減衰前について説明する。低高度では、クラッタ及び目標Ｔによる受信強度が背景反射による受信強度に重畳され、背景反射による受信強度に重畳されたクラッタ及び目標Ｔによる受信強度が表示閾値より大きく、クラッタ及び目標Ｔがレーダ表示装置３に表示される。高高度でも、クラッタ及び目標Ｔによる受信強度が背景反射による受信強度に重畳され、背景反射による受信強度に重畳されたクラッタ及び目標Ｔによる受信強度が表示閾値より大きく、クラッタ及び目標Ｔがレーダ表示装置３に表示される。ここで、低高度での背景反射による受信信号は、高高度での背景反射による受信信号より、強度が高い。そして、低高度での海面及び／又は地面クラッタによる受信信号は、高高度での海面及び／又は地面クラッタによる受信信号より、強度が高いが距離が短い。

図１１の第３段を用いて、全体の受信強度の減衰量について説明する。傾斜・高度情報取得部２１’は、傾斜角度θ_Ｒに関する傾斜情報と、高度Ｈに関する高度情報と、を取得する（ステップＳ１’）。受信強度減衰部２３は、図９に示した減衰量テーブルを参照し（ステップＳ２）、傾斜情報、高度情報及び減衰量テーブルに基づいて、全体の受信強度の減衰量を設定する（ステップＳ３’）。

低高度では、送受信ビームＢＤの傾斜角度が－θ_Ｒであり、送受信アンテナ１２、１３の高度がＨ_Ｌである。よって、図９に示した減衰量テーブルのうちの、送受信ビームの傾斜角度がθ_１（＝－θ_Ｒ）であり、送受信アンテナの高度がＨ_２（＝Ｈ_Ｌ）であるときの、全体の受信強度の減衰量が参照される。そして、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量がＡ_Ｌ（＝Ａ_１’）に設定され、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離がＲ_Ｌ（＝Ｒ_１’）に設定され、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄ－δＬに設定される。

高高度では、送受信ビームＢＤの傾斜角度が－θ_Ｒであり、送受信アンテナ１２、１３の高度がＨ_Ｈである。よって、図９に示した減衰量テーブルのうちの、送受信ビームの傾斜角度がθ_１（＝－θ_Ｒ）であり、送受信アンテナの高度がＨ_３（＝Ｈ_Ｈ）であるときの、全体の受信強度の減衰量が参照される。そして、（１）レーダ送受信装置１の近傍での全体の受信強度の減衰量がＡ_Ｈ（＝Ａ_１”）に設定され、（２）全体の受信強度の減衰を行うレーダ送受信装置１からの最大距離がＲ_Ｈ（＝Ｒ_１”）に設定され、（３）（全体の受信強度の減衰量Ａ）∝１／（レーダ送受信装置１からの距離Ｒ）^ｄ－δＨに設定される。

図１１の第４段を用いて、全体の受信強度の減衰後について説明する。クラッタ除去部２４は、クラッタによる受信強度を除去する（ステップＳ４）。受信信号処理部２５は、クラッタ除去以外の受信信号処理を実行する（ステップＳ５）。

低高度では、クラッタ及び目標Ｔによる受信強度が背景反射による受信強度から分離され、クラッタによる受信強度は表示閾値より小さく、クラッタはレーダ表示装置３に表示されず、目標Ｔによる受信強度は表示閾値より大きく、目標Ｔはレーダ表示装置３に表示される。高高度でも、クラッタ及び目標Ｔによる受信強度が背景反射による受信強度から分離され、クラッタによる受信強度は表示閾値より小さく、クラッタはレーダ表示装置３に表示されず、目標Ｔによる受信強度は表示閾値より大きく、目標Ｔはレーダ表示装置３に表示される。

飛行体Ｆの傾斜角度θ_Ｒ及び高度Ｈは、刻々と変化する。そこで、クラッタ除去処理を続行するときには（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１’～Ｓ６を繰り返す。一方で、クラッタ除去処理を終了するときには（ステップＳ６でＹＥＳ）、クラッタ除去プログラムを終了する。

ここで、飛行体Ｆの傾斜角度θ_Ｒ及び高度Ｈの変化周波数は、送受信アンテナ１２、１３の回転周波数（数Ｈｚ程度）と比較して小さいと考えられる。よって、送受信アンテナ１２、１３の１回転周期において、図７と同様にしてステップＳ１’～Ｓ６を何回も実行する必要はない。

第２実施形態では、レーダ送受信装置１の運用前に、減衰量テーブルを予め格納する。ここで、第１の変形例として、レーダ送受信装置１の運用時に、クラッタ及び背景反射による受信強度の減衰程度がレーダ送受信装置１から見た全ての方向でほぼ同様になるように、全体の受信強度の減衰量をフィードバック制御してもよい。或いは、第２の変形例として、レーダ送受信装置１の運用時に、海面及び／又は地面Ｌの状態（例えば、海面での波高、波長及び波速など）に応じて、全体の受信強度の減衰量を機械学習してもよい。

本開示のクラッタ除去装置及びクラッタ除去プログラムは、揺れの激しい船舶及び飛行体などに搭載されるレーダ装置に対して、特に有用に適用することができる。

Ｒ：レーダシステム
Ｓ、ＳＬ、ＳＲ：船舶
Ｆ：飛行体
Ｔ：目標
ＢＬ、ＢＲ、ＢＤ：送受信ビーム
Ｌ：海面及び／又は地面
１：レーダ送受信装置
２：クラッタ除去装置
３：レーダ表示装置
４：傾斜検出装置
４’：傾斜・高度検出装置
１１：レーダ送信部
１２：送信アンテナ
１３：受信アンテナ
１４：レーダ減衰器
１５：レーダ受信部
２１：傾斜情報取得部
２１’：傾斜・高度情報取得部
２２：減衰量テーブル格納部
２３：受信強度減衰部
２４：クラッタ除去部
２５：受信信号処理部

Claims (3)

1. レーダ装置が搭載された移動体の傾斜角度に基づいて、海面及び／又は地面に対する前記レーダ装置の送受信アンテナの傾斜角度に関するレーダ傾斜情報を取得するレーダ傾斜情報取得部と、
   前記レーダ装置からの距離が近い反射物体による前記レーダ装置の受信強度ほど大きく減衰させるにあたり、前記レーダ傾斜情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向くほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を大きくする一方、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面から離れるほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を小さくするレーダ受信強度減衰部と、
   前記レーダ装置が搭載された前記移動体の高度に基づいて、海面及び／又は地面からの前記レーダ装置の送受信アンテナの高度に関するレーダ高度情報を取得するレーダ高度情報取得部と、を備え、
   前記レーダ受信強度減衰部は、前記レーダ傾斜情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向いていると判断したときに、前記レーダ高度情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信アンテナの高度が海面及び／又は地面から低いほど、前記レーダ装置から反射物体までの距離の増加に対する前記レーダ装置の受信強度の減衰量の減少を速やかにする一方、前記レーダ装置の送受信アンテナの高度が海面及び／又は地面から高いほど、前記レーダ装置から反射物体までの距離の増加に対する前記レーダ装置の受信強度の減衰量の減少を緩やかにする
   ことを特徴とするクラッタ除去装置。
2. 海面及び／又は地面に対する前記レーダ装置の送受信アンテナの傾斜角度と、海面及び／又は地面からの前記レーダ装置の送受信アンテナの高度と、前記レーダ装置から反射物体までの距離と前記レーダ装置の受信強度の減衰量との関係と、を対応付ける減衰量テーブルを格納する減衰量テーブル格納部、をさらに備え、
   前記レーダ受信強度減衰部は、前記レーダ傾斜情報及び前記減衰量テーブルに基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向くほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を大きくする一方、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面から離れるほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を小さくし、
   前記レーダ受信強度減衰部は、前記レーダ傾斜情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向いていると判断したときに、前記レーダ高度情報及び前記減衰量テーブルに基づいて、前記レーダ装置の送受信アンテナの高度が海面及び／又は地面から低いほど、前記レーダ装置から反射物体までの距離の増加に対する前記レーダ装置の受信強度の減衰量の減少を速やかにする一方、前記レーダ装置の送受信アンテナの高度が海面及び／又は地面から高いほど、前記レーダ装置から反射物体までの距離の増加に対する前記レーダ装置の受信強度の減衰量の減少を緩やかにする
   ことを特徴とする、請求項１に記載のクラッタ除去装置。
3. レーダ装置が搭載された移動体の傾斜角度に基づいて、海面及び／又は地面に対する前記レーダ装置の送受信アンテナの傾斜角度に関するレーダ傾斜情報を取得するレーダ傾斜情報取得ステップと、
   前記レーダ装置からの距離が近い反射物体による前記レーダ装置の受信強度ほど大きく減衰させるにあたり、前記レーダ傾斜情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向くほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を大きくする一方、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面から離れるほど、前記レーダ装置の受信強度の減衰量を小さくするレーダ受信強度減衰ステップと、
   前記レーダ装置が搭載された前記移動体の高度に基づいて、海面及び／又は地面からの前記レーダ装置の送受信アンテナの高度に関するレーダ高度情報を取得するレーダ高度情報取得ステップと、をコンピュータに実行させ、
   前記レーダ受信強度減衰ステップは、前記レーダ傾斜情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信ビームの指向方向が海面及び／又は地面に向いていると判断したときに、前記レーダ高度情報に基づいて、前記レーダ装置の送受信アンテナの高度が海面及び／又は地面から低いほど、前記レーダ装置から反射物体までの距離の増加に対する前記レーダ装置の受信強度の減衰量の減少を速やかにする一方、前記レーダ装置の送受信アンテナの高度が海面及び／又は地面から高いほど、前記レーダ装置から反射物体までの距離の増加に対する前記レーダ装置の受信強度の減衰量の減少を緩やかにする
   ことを特徴とするクラッタ除去プログラム。

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