JPH01223381A - 物標探知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、電波や音波など進行波の送受によって物標
の探知を行う物標探知装置に関する。

（ｂ）従来の技術 従来、例えばレーダを用いた衝突予防装置においては、
一定時間間隔で自船周囲に存在する他船などの物標位置
を測定するとともに、各物標を追尾してその移動方向や
移動速度を求めている。

このように電波の送受によって物標の探知を行・）場合
、一般にアンテナから近距離において海面反射が生じ、
その信号が物標エコーに重畳される、そこで従来は電波
発射後の時間経過に伴い、受信信号の利得を順次増大さ
せるいわゆる３７０回路を用いることによって、アンテ
ナに近距離なほど強く、遠くなるに従ってしだいに弱く
なる海面反射特有の影響を抑制している。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 ところが、このような従来の３７０回路などの可変利得
制御によって海面反射などの不要反射を除去する回路は
、探知範囲全体に画一的に作用するものであって、追尾
すべき物標の抽出のためにはかならずしも最適なもので
はない。たとえば、探知範囲内に小型船と大型船が存在
し、その両方を追尾する場合を考えると、大型船の追尾
のためには利得を十分に下げてもエコーの抽出が可能で
あり、またそのことにより不要反射波の検出が行われな
いため、追尾処理の負担が軽くなる。これに対し小型船
の追尾のためには、少々クラッタがあってもあまり利得
を下げないようにしておかないと、小型船のエコーその
ものが抽出できなくなるという問題がある。

上述の問題はレーダにょる物標探知装置に限らず、例え
ば水中物標を探知するソナーにおいては、水中における
超音波の拡散減衰による影響を除去するため、超音波発
射後の時間経過に伴い受信信号の利得を変化させるいわ
ゆるＴＶＧ回路が用いられているが、前述のＳＴＣ回路
と同様に探知範囲内全体に画一的であるため、探知すべ
き物標の性質によって必ずしも適正な利得に設定するこ
とができない。

この発明の目的は、探知すべき物標毎に適正なレベルで
検出できるようにした物標探知装置を提供することにあ
る。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明の物標探知装置は、観測点を中心として、放射
方向に対して進行波を送受することによって物標の極座
標位置を測定する物標位置測定手段と、 進行波の放射方向と角度方向に広がりを有する領域を設
定する領域設定手段と、 設定された領域内から到来した反射波の受信信号の振幅
または２値化のしきい値を変化させることによって前記
設定領域内にある物標の検出レベルを変える物標検出レ
ベル制御手段と、を設けたことを特徴としている。

（ｅ）作用 この発明の物標探知装置においては、物標位置測定手段
は、観測点を中心として放射方向に対して進行波を送受
することによって物標の極座標座標位置、すなわち進行
波の送受に要した時間がら物標までの距離を測定し、観
測点に対する反射波の到来方向を測定する。領域設定手
段は進行波の放射方向と角度方向に広がりを有する領域
を設定し、物標検出レベル制御手段は、領域設定手段に
より設定された領域内から到来した反射波の受信信号の
振幅または２値化のしきい値を変化させる、これによっ
て設定領域内にある物標の検出レベルが変えられる。

以上のように構成したことによって、探知すべき物標位
置を含む領域を設定し、その領域内の物°標検出レベル
を、物標の反射強度およびその他の不要反射の有無など
に応じて設定すれば、その領域内の物標を確実に抽出す
ることが可能となる。

（ｆ）実施例 以下に示すこの発明の実施例である物標探知装置は、物
標位置測定手段としてパルスレーダ装置を用い、複数の
物標を追尾する機能を備えている、また、追尾のために
電波の放射方向と角度方向に広がりを有するウィンドウ
を設定し、このウィンドウ内外における受信信号の増幅
利得を設定できるようにしている。

第１図は物標探知装置のブロック図である。図において
１はレーダ装置であり、電波の送信タイミング信号、ア
ンテナの方位を表す角度データ、電波の送信から受信ま
での時間に応じて求められる物標までの距離を表す距離
データ、および受信信号をそれぞれ出力する。距離ウィ
ンドウテーブル２は後述するように物標の距離方向の予
測範囲データを角度方向の予測範囲内について単位角度
毎に距離方向のウィンドウおよびウィンドウ内外におけ
る受信信号の利得（以下単にゲインと言う、）を記憶し
ている。物標抽出処理部３は前記角度データによって選
択される距離ウィンドウテーブル２のデータを読み出す
とともに、前記距離データに基づき距離ウィンドウ内に
存在する物標を抽出する。物標追尾用処理部４は物標抽
出処理部３からの出力データに基づき追尾すべき物標の
位置およびウィンドウ内外の適、正なゲインを求める。

距離ウィンドウテーブル更新処理部５は物標追尾用処理
部４から出力された各種データに基づき、距離ウィンド
ウテーブル２の特定内容を更新する。

ゲインテーブル作成用処理部６は距離ウィンドウテーブ
ル２の内容に基づいて後述するゲイン制御用のデータを
ゲインテーブル７に作成する。ゲインテーブル７は距離
データに応じたゲイン制御用信号を発生する。８は可変
利得増幅回路であり、ゲイン制御用信号によって受信信
号の振幅を変化させ、一定レベルを超える受信があった
ときのみ前記物標抽出処理部３に受信信号を与える。

以上に示した各部の具体的な構成例と動作を順次説明す
る。

第２図および第３図は、物標位置と距離ウィンドウテー
ブルの内容についての具体例を示している。第２図にお
いてＡおよびＢはそれぞれ物標の位置を表し、物標Ａは
距Ｒ２０マイル、角度１０度にあり、物標Ｂは距離２１
マイル、角度１１度にある。距離ウィンドウを±０．３
マイルとすれば、距離ウィンドウテーブルの内容は第３
図に示すようになる。ここで単位角度は１度であり、角
度方向の予測範囲は±１度である。したがって物標Ａに
ついては９度、１０度、１１度のそれぞれニ距１ｆｉ１
２０マイル、幅±０．３マイルという距離方向のウィン
ドウを表すデータと、そのウィンドウ内外のゲインデー
タを記憶している。第３図においてウィンドウ内ゲイン
Ｇ１はウィンドウ内にある物標からの反射波による受信
信号のゲイン、ウィンドウ外ゲインＧ２はこのウィンド
ウより遠方にある物標からの反射波による受信信号のゲ
インである。

上記距離ウィンドウテーブルの例で、第１図に示したレ
ーダ装置１の測定結果が、例えば距離２０．２マイル、
角度１１度（第２図におけるＡ′点）であれば、物標抽
出処理部３は第３図に示した距離ウィンドウテーブルの
１１度における距離ウィンドウデータのうち２０．２マ
イルを含む距離ウィンドウデータを抽出することによっ
て、これが物標Ａであることを認識する。

第４図（Ａ）、　　（Ｂ）はゲインテーブル７の記憶内
容とその具体例を示している。ゲインテーブルはゲイン
の変化する区切り目の距離データとゲインデータとが対
となって記憶される。第１図に示したゲインテーブル作
成用処理部６は、例えばスイープ方向が１１度であると
き、第４図（Ｂ）に示すゲインテーブルデータを作成す
る。すなわち第２図に示したようにウィンドウＷａの開
始距離と終了距離はそれぞれ１９．７マイル、２０゜３
マイルであり、ウィンドウＷａ内のゲインＡとしてたと
えば−１０，ウィンドウＷａ外のゲインＡ′としてたと
えば０がそれぞれ設定される。ここで−１０や０等の値
はゲイン指数であり、その値に応じて受信信号の振幅を
減少または増大させる。なお、第４図（Ａ）に示した「
初期距離」はゲイン制御を行う初期の距離であり、「初
期ゲイン」は初期距離からウィンドウＷａの開始距離ま
での範囲に適用させるゲインデータである。

第４図（Ｂ）に示したゲインテーブルが設定されたとき
のゲインの変化を第５図に示す。このようにしてウィン
ドウＷａ内のゲインを選択的に低くし、ウィンドウ内ｂ
内のゲインを選択的に高くすることができる。

第１図に示した物標探知装置をマイクロプロセッサシス
テムで構成した具体例について以下説明する。

第６図は全体のブロック図を示し、第７図〜第１０図は
各ＣＰＵの処理手順を示している。

第６図においてパルス発生回路１０はアンテナ１２から
電波を発射するタイミングパルスを発生する回路であり
、送信回路１１はこのパルス信号によってトリガされて
アンテナ１２から電波を発射する。受信回路１６はアン
テナ１２が受けた反射波を受信する回路であり、いわゆ
るＳＴＣ回路を含んでいる、１７はその受信信号の振幅
を可変する可変利得増幅回路である。波形整形回路１８
は振幅の調整された受信信号を２値化信号に変換する回
路である。２８はゲインテーブル７の出力データをＤ／
Ａ変換するとともにその値を保持する回路である。距離
カウンタ１５はパルス発生回路ｌＯから発生されたパル
スによりトリガされ、反射物体からの距離に相当する値
をカウントする。距離データスタック１９はＦＩＦＯバ
ッファでり波形整形回路１８の出力信号によって距離カ
ウンタの値をスタックする。アンテナ駆動回路１３はア
ンテナ１２を回転駆動する回路であり、方向カウンタ１
４はアンテナの方向（例えば北を基準としたアンテナの
方位）に相当する値をカウントする回路である。遅延回
路９はパルス発生回路１０からパルスが発生されてから
一定時間（全部のエコーが帰来するに要する時間）経過
後に、後述するＣＰＵ２０および２４の割込信号ＩＮＴ
を発生する回路である。

また図中１００は第１図に示した物標抽出処理部３と距
離ウィンドウテーブル２を構成する処理部（便宜上これ
をまとめて単に物標抽出処理部という。）であり、ＲＡ
Ｍ２１の特定領域に距離ウィンドウテーブルが構成され
ていて、ＣＰＵ２０はＲＯＭ２２のプログラムに従って
距離カウンタ１５および方向カウンタ１４からデータを
読み込むとともに、距離ウィンドウテーブルから物標の
抽出を行う。この処理は前述した信号ＩＮＴ４＝の　１
発生時に割込処理によって行う。

ゲインテーブル作成用処理部６においてＣＰＵ２４はＲ
ＯＭ２５のプログラムに従ってＲＡＭ２１内に構成され
ている距離ウィンドウテーブルのデータを読み出し、ゲ
インテーブル７にゲインデータを作成する。

物標追尾用処理部４においてＣＰＵ２９はＲＯＭ３０の
プログラムに従って処理を行い、Ｉ１０インタフェース
回路２３．３２を介して物標抽出処理部１００から入力
した物標抽出データに基づいて物標の推測位置やウィン
ドウ内外の適正ゲインを求める。

距離ウィンドウテーブル更新処理部５においてＣＰＵ３
３はＲＯＭ３４のプログラムに従って処理を行い、Ｉ１
０インタフェース回路３２．３６を介して物標追尾用処
理部４から入力した物標の現在位置やゲインデータなど
のデータに基づいて、ＲＡＭ２１内に構成されている距
離ウィンドウテーブルの更新を行う。

物標抽出処理部のＣＰＵ２０は信号ＩＮＴが出力された
とき第７図に示す手順で割込処理を行う。まず方向カウ
ンタ１４からアンテナ方位θを読み込み、距離データス
タック１９にデータが存在するか否か判別する（ｎｌ→
ｎ２）。データスクツク１９にデータが存在すれば、そ
の距離データｒを読み込む（ｎ３）、つづいて距離ウィ
ンドウテーブルの１スロツト内のポインタｉをリセット
するとともに、距離ウィンドウテーブルからθとｉで示
されるウィンドウデータを読み込む（ｎ４−”　ｎ５　
）。その後ウィンドウの距離データｒｄと測定された距
離データｒとの差を求め、その値がウィンドウの幅デー
タＷ未満であれば、測定された物標の位置（距離ｒ、周
角度）およびウィンドウテーブルから読みだした物標コ
ードを物標追尾用処理部４へ出力する（ｎ６→ｎ７）。

ｒｄ−ｒの絶対値がＷ以上であれば、そのウィンドウデ
ータは該当しないものとみなしてｉをインクリメントし
、つぎのウィンドウデータを読み出し同様の比較を行う
（ｎ　６−＝ｎ　８−ｎ　５）　、この処理はポインタ
ｉの値がウィンドウテーブルの１スロット分のデータ数
Ｎとなるまで、すなわち角度θにおける全てのウィンド
ウデータについて比較を行う。

ゲインテーブル作成用処理部６のＣＰＵ２４は第８図に
示す手順で処理を行う、ＣＰＵ２４は割込信号ＩＮＴに
よって第８図の割込処理を行う。

まず現在のアンテナ方位θに対して次回のアンテナ方位
（θ＋１）に相当する距離ウィンドウテーブルのスロッ
トを選択し、ウィンドウデータを読み込み、各ウィンド
ウデータに基づいて第４図に示したようにゲインテーブ
ルを作成する。

物標追尾用処理部４のＣＰＵ２９は第９図（Ａ）および
（Ｂ）に示す手順で処理を行う、第９図（Ａ）に示すよ
うに、物標抽出処理部１００から出力されるデータを割
込処理によって入力し、−時蓄積する。そして割込処理
中以外は同図（Ｂ）に示すように、蓄積されている物標
抽出データを順次読み出し、ウィンドウ内のエコーの数
や出現状態に応じて、その物標が本来の物標であるかク
ラッタであるかの判別を行う（口２０→ｎ２１）。物標
と見做されればフィルタリング処理によって物標の現在
位置（ｒ　ｃ、　　θＣ）を推測し、さらに現在の物標
位置の精度からウィンドウの大きさ（Δｒ、Δθ）を算
出する（ｎ２３−”ｎ２４）。

さらに、同一ウィントウ内における他のエコーの存在数
や出現状態に応じてウィンドウ内の適正ゲインを算出し
、上記データとともに距離ウィンドウテーブル更新処理
部へ出力する（ｎ２５−＝ｎ２６）。物標抽出データが
物標ではなくクラッタによるものであれば、すでに作成
されているウィンドウデータを消去するためのデータを
出力する（ｎ２７）。

距離ウィンドウテーブル更新処理部５０ＣＰＵ３３は第
１０図に示す手順で処理を行う、ます物標追尾用処理部
４から上述の各種データを読み込む（ｎ　３０）。その
データがウィンドウデータ更新用のデータであれば、そ
の物標に関するウィンドウデータを消去し、さらに新た
な物標位置に対応してウィンドウデータを書き込む（ｎ
３１−４ｎ３２−ｎ３３）。またウィンドウデータ消去
用のデータであれば、指定された物標（クラッタなどに
よるエコー）に関するウィンドウデータを消去する（ｎ
３４）。

なお、実施例ではレーダ装置を用いて他船などの物標を
追尾する例であったが、その他にソナー装置を用いて魚
群などの水中物標を追尾する場合にも同様にして適用す
ることができる。

また実施例では、受信信号を増幅する増幅回路の利得を
可変することによって受信信号の振幅を制御する例であ
ったが、受信信号を２値化する際、２値化のしきい値を
変化させることによって物標のみを選択的に抽出するこ
とも可能である。

（幻発明の効果 以上のようにこの発明によれば、探知範囲の所定領域に
対して任意の物標検出レベルを選択できるようにしたた
め、探知すべき物標の特性やその周囲の状況に応じて最
適な検出レベルを選択することによって、目的とする物
標のみ確実に抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である物標探知装置の概略ブ
ロック図、第２図は物標とウィンドウとの関係を示す図
、第３図は距離ウィンドウテーブルの具体例を示す図で
ある。第４図（Ａ）およびＣＢ）はゲインテーブルの構
成および具体例を示している。第５図はゲイン変化の一
例を示す図である。第６図は物標探知装置の詳細なブロ
ック図、第７図〜第１Ｏ図は第６図に示した各ＣＰＵの
処理手順を表すフローチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）観測点を中心として、放射方向に対して進行波を
   送受することによって物標の極座標位置を測定する物標
   位置測定手段と、 進行波の放射方向と角度方向に広がりを有する領域を設
   定する領域設定手段と、 設定された領域内から到来した反射波の受信信号の振幅
   または２値化のしきい値を変化させることによって前記
   設定領域内にある物標の検出レベルを変える物標検出レ
   ベル制御手段と、 を設けたことを特徴とする物標探知装置。