JPH0382977A - 信号処理方法および信号処理装置 - 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】 産業上の利用分野１ ４゜ 本発明は、レーダー装置とともに使用されて、クラッタ
信号を抑圧する信号処理方法および信号処理装置に関す
る。

［従来の技術］ 海上て目標船舶信号を検出しようとする際、送信パルス
の海面反射により生しるクラッタ信号を抑圧することか
、目標船舶信号の判別を容易にするため必要とされてい
る。

このような従来の信号処理装置として、Ｌｏｇ−ＣＦ　
Ａ　Ｒ（ｃｏｎｓｔａｎｔ−ｆａｌｓｅ−ａｌａｒ計ｒ
ａｔｅ）処理方式により信号処理を行うものがある。第
９図にその原理を示す。

Ｌｏｇ−ＣＦＡＲ処理方式は、クラッタ信号かＲａｙｌ
ｅｉｇｈ分布に従うため、そのクラッタ信号のｌｏｇア
ンプ出力信号の平均値の回りの偏差か一定となることを
利用して、誤警報確率か一定のレベル以下の出力信号を
得るものである。

第９図を参照すれば、クラッタ信号Ｗのｌｏｇアンプ出
力信号Ｘから、移動平均手段により求めたその平均値＜
Ｘ＞を減算することによって、誤警報確率か一定のレベ
ル以下の出力信号Ｖを得ることかできる。

１８１０図は、ｌｏｇアンプ出力信号Ｘからその平均値
＜Ｘ＞を算出する移動平均手段の構成を示す。

第１０図で、移動平均手段は、２組のＮ／２段の遅延素
子２１と、それらの間の遅延素子２２と、２組の遅延素
子２１からの信号の総和を算出する加算回路２３と、２
つの加算回路２３の出力の和を１／Ｎにして、移動平均
値信号を算出する割算回路２４とを有している。

差分演算手段２は、レーダービデオ信号から移動平均値
信号を減算し、差分信号（ＣＦＡＲ出力信号）を算出す
る。

こうして、誤警報確率が一定のレベル以下の出力信号が
得られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、船舶用レーダーでＬｏｇＣＦＡＲ処理方
式により信号処理を行うとき、海面反射信号が抑圧され
るだけでなく、陸地映像信号も平均値か差し引かれるた
め、陸地映像信号の信号レベルか低下する。このため、
陸地映像の判別か困難となり、船舶航行上、極めて危険
な状況となるという問題点があった。

本発明は、このような従来の技術か有する問題点に着目
してなされたもので、海面反射信号を抑圧するとともに
、明確な陸地映像信号を出力し、船舶の航行上、有効な
レーダー情報を得ることが可能な信号処理方法および信
号処理装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を遠戚するため、本願第１の発明の信号処理
方法は、 レーダービデオ信号から移動平均値信号を算出する移動
平均段階と、 前記レーダービデオ信号と前記移動平均値信号との差分
を求め、差分信号として出力する差分演算段階と、 送信パルスを発射後、前記移動平均値信号が基準信号よ
り大きい場合に、前記差分信号を選択して出力し、前記
移動平均値信号が基準信号より小さい場合に、次の送信
パルスを発射するまでの間、前記レータ−ビデオ信号を
選択して出力する選択出力段階とを、 有することを特徴とする。

本願第２の発明の信号処理方法は、 本願第１の発明と同様の移動平均段階と差分演算段階の
ほか、 移動平均値信号を平滑化して、平滑化信号として出力す
る平滑化段階と、 送信パルスを発射後、前記平滑化信号か基準信号より大
きい場合に、前記差分信号を選択して出力し、前記平滑
化信号か基準信号より小さい場合に、次の送信パルスを
発射するまでの間、前記レーダービデオ信号を選択して
出力する選択出力段階とを、 有することを特徴とする。

本願第３および第４の発明の信号処理装置は、 本願第１および第２の発明の信号処理方法の各段階に対
応する手段を有することを特徴とするものである。

［作用Ｊ 移動平均手段は、レーダー装置から出力されるレーダー
ビデオ信号の移動平均値を算出し、移動平均値信号を出
力する。

差分演算手段は、レーダービデオ信号と移動平均値信号
との差分な求め、差分信号として出力する。

選択手段は、送信パルスを発射後、移動平均値信号か基
準信号より大きい場合に、差分信号を選択して出力゛し
、移動平均値信号か基準信号より小さい場合に、次の送
信パルスを発射するまでの間、レーダービデオ信号を選
択して出力する。

平滑化手段を有する場合には、平滑化手段が、移動平均
値信号を平滑化して、平滑化信号として出力する。

そして、選択手段は、移動平均値信号の代りに、平滑化
信号を用いて、差分信号またはレーダービデオ信号を出
力する。

このように、海面反射信号は、送信パルス発射直後か最
大レベルで、その後減衰していき、陸地映像信号は、移
動平均値信号または平滑化信号か基準信号より低レベル
になってから発生することに着目して、移動平均手段で
のＬｏｇ−ＣＦＡＲ処理によって、海面反射によるクラ
ッタ信号を抑圧し、レーダービデオ信号を出力すること
によって、陸地映像信号を明確に得ることができる。

［実施例１ 以下、図面に基づき本発明の各種実施例を説明する。な
お、各種実施例につき同種の部位には同一符号を付し重
複した説明を省略する。

第１図は、本発明の一実施例の信号処理装置の概略構成
を示すブロック図、第２図は本実施例による信号処理の
フローチャートである。

移動平均手段１は、レーダー装置（図示せず）の受信出
力部に接続されており、レーダー装置から出力されるレ
ーダービデオ信号を入力し、Ｎ段分遅延させ、一定の遅
延時間経過後に、移動平均値信号として出力するもので
ある。

移動平均手段１は、第３図に示すように、Ｎ段の遅延素
子６と、その遅延素子６内の信号の総和を求める加算回
路７と、加算回路７の出力を１／Ｎして、移動平均値信
号を算出する割算回路８とによって、構成されている。

なお、移動平均手段１は、第１０図に示す従来例と同様
に、２組のＮ／２段の遅延素子２１と、それら２組の遅
延素子２１の間に位置し、これら２組の遅延素子２１内
の信号の総和を求める加算回路゛２３と、２つの加算回
路２３の出力の和を１／Ｎして、移動平均値信号を算出
する割算回路２４とによって、構成されてもよい。

差分手段２は、レーダー装置の受信出力部および移動平
均手段１に接続されており、レーダービデオ信号および
移動平均値信号を入力し、レーダービデオ信号から移動
平均値信号を減算し、差分信号（ＣＦＡＲ出力信号）と
して出力するものである。

差分手段２は、デジタル加算器（例えば、標準ロジック
ＩＣの７４ＬＳ８３Ａ）やアナログオベアンプなどの算
術演算素子によって、構成されている。

平滑化手段４は、移動平均手段ｌに接続されており、移
動平均値信号を入力し、移動平均値信号の急峻な変化を
滑らかな変化に平滑化し、平滑化信号として出力するも
のである。

平滑化手段４は、低域通過型フィルタによって構成され
ている。

選択手段３は、レーダー装置の受信出力部、平滑化手段
４および差分手段２に接続されており、レーダービデオ
信号、平滑化信号、差分信号（ＣＦＡＲ出力信号）およ
び基準信号を入力し、選択出力信号を出力するものであ
る。

選択手段３は、第４図て示すように、比較手段１２と、
フリップフロップ手段１３と、切換手段１４とから構成
されている。

比較手段１２は、予め定められた基準信号と、平滑化信
号との大小を比較して、平滑化信号か基準信号より小さ
い場合（平滑化信号〈基準信号）、または、平滑化信号
が基準信号以下の場合１ （平滑化信号≦基準信号）に、アクティブとなる判定信
号を出力するものである。

フリップフロップ手段１３は、送信パルス発射のタイ尖
ングを示す送信パルスによってセットされ、比較手段１
２からの判定信号によってリセットされて、切換信号を
出力するものである。

切換手段１４は、レーダービデオ信号と、差分信号（Ｃ
ＦＡＲ出力信号）とを入力して、クリップフロップ手段
１３からの切換信号の制御に従って、送信パルスの発射
後、平滑化手段４からの平滑化信号が基準信号より大き
い場合に、差分手段２からの差分信号（ＣＦＡＲ出力信
号）を出力し、平滑化信号が基準信号より小さい場合に
１次の送信パルスを発射するまでの間、レーダービデオ
信号を出力するものである。

次に作用を説明する。

まず、差分信号（ＣＦＡＲ出力信号）の算出について説
明する。

第５図は本実施例の信号処理装置のタイミング図である
。

　２ 第５図に示すように、レーダービデオ信号のｎ番目の時
系列信号をＸｎとするとき、レーダー装置（図示せず）
の受信出力部から、システムクロックに従って、レーダ
ービデオ信号、 Ｘ　（ｎ−２）　、　Ｘ　（ｎ　−ｔ）　、　Ｘ　（ｎ
）Ｘ　（ｎ＋１）、Ｘ　（ｎ＋２）・・・・・・・・・
が出力される。

移動平均手段１の遅延素子６は、このレーダービデオ信
号を入力し、縦続接続されたＮ段の遅延タップから個々
に遅延信号を出力する。

遅延素子６での遅延時間は、平均値信号を算出するため
に必要とされる時間間隔Ｔに相当し、般に、レーダー送
信パルス巾の数十倍程度の間隔、例えば、８〜１２ｇ５
に選択される。

また、遅延素子６の遅延段数Ｎは、遅延に必要な時間間
隔なＴ、ＣＦＡＲ演算周期をＳとするとき、 Ｎ＝Ｔ／Ｓ の関係な有する。

一般に、Ｎは、１６タツフ〜３２タップ程度に設定され
る。

なお、ＣＦＡＲ演算周期Ｓは、サンプリング定理より、
レーダービデオ信号の周波数帯域の２倍以上の周波数に
選択される。

加算回路７は、遅延素子６に接続されており、遅延素子
６から遅延信号を入力して、総和信号、Ｓ　　（ｎ−１
）、Ｓｎ、Ｓ　　（ｎ＋１）Ｓ　（ｎ＋２）、Ｓ　（ｎ
＋３）・・・・・・・・・として出力する。

割算回路８は、総和信号を入力して、平均値を算出し、
平均値信号、Ａ　（ｎ−１）　、　Ａ　（ｎ）Ａ　（ｎ
＋　１　）、Ａ　（ｎ＋２）、Ａ　（ｎ＋３）−−−−
−−として出力する。

平均値信号は、総和信号を移動平均手段１の段数Ｎて割
ることによって算出される。

差分手段２は、レーダービデオ信号および平均値信号を
入力し、レーダービデオ信号から平均値信号を減算し、
差分信号（ＣＦＡＲ出力信号）、Ｘ　（ｎ、−３）　−
Ａ　（ｎ−２）　、　Ｘ　（ｎ−２）　−Ａ（ｎ−１）
　、　Ｘ　（ｎ−１）　−Ａ　（ｎ）　、　Ｘ　（ｎ）
　４ −Ａ　　（ｎ＋１）　　、Ｘ　　（ｎ＋１）−Ａ　　（
ｎ＋２）−・・・・とじて出力する。

こうして、差分信号（ＣＦＡＲ出力信号）か得られる。

次に、本実施例による信号処理について波形を示して説
明する。

第６図は、本実施例の信号処理装置の波形図である。

第６図に示すように、送信トリガ信号（Ａ）によって、
送信パルスを発射後、レーダー反射により、レーダービ
デオ信号（Ｄ）が受信される。

レーダービデオ信号（Ｄ）は、レーダ反射信号の１スイ
一プ分をＡスコープ表示したものである。

第６図で、Ｐは送信パルスの漏れ信号を、ａは海面反射
信号を、ｂは陸地からの反射信号を、Ｃは船舶からの反
射信号を、ｄは海面反射信号の鋭く立ち下がる部分を示
す。

海面反射信号ａは、送信パルス発振直後が最強レベルて
、その後、指数関数的にその強度か減衰　５ １ノでいく特性を示す。

一方、陸地信号すは、海面反射信号ａか減衰した後に、
強い信号として発生する。

レーダービデオ信号（Ｄ）は、移動平均手段１により、
移動平均値信号（Ｅ）として出力される。

さらに、移動平均値信号は、平滑化手段４により、平滑
化信号（Ｆ）として出力される。

レーダービデオ信号（Ｄ）には、鋭く立ち下がる部分ｄ
か存在しており、移動平均値信号（Ｅ）ては、そのｄは
移動平均演算によっても平滑化されず、基準信号レベル
より低くなっているが、平滑化信号（Ｆ）では、ｄが平
滑化され、海面反射信号ａは、海面反射による影響が確
実に終了するまで、基準信号レベルより高くなっている
。

この平滑化処理のため、立ち下がり部分ｄによって、海
面反射信号の終了を誤って判定することが防止される。

差分手段２は、レーダービデオ信号（Ｄ）から移動平均
値信号（Ｅ）を減算し、差分信号　６ （ＣＦＡＲ出力信号）（Ｇ）を出力する。

差分信号（ＣＦＡＲ出力信号）（Ｇ）では、信号の変化
点のみが出力されるため、その立ち上かり部分がパルス
状信号となって出力されて、海面反射信号が抑圧されて
いる。しかしながら、差分信号（ＣＦＡＲ出力信号）（
Ｇ）では、同様に、陸地信号も抑圧されている。

このため、ＣＦＡＲ処理によって出力される映像では、
陸地映像が不明確な映像となり、判別が極めて困難にな
る。

まず、そこて、以下の処理か行われる。

選択手段３は、比較手段１２により、平滑化信号（Ｆ）
を基準信号レベルと比較し、平滑化信号（Ｆ）が基準信
号レベルより低くなったとき、比較信号（Ｂ）を出力す
る。

選択手段３のフリップフロップ手段１３は、比較信号（
Ｂ）により、差分信号（ＣＦＡＲ出力信号）（Ｇ）から
レーダービデオ信号（Ｄ）に切換える切換信号（Ｃ）を
出力する。

選択手段３の切換手段１４は、送信パルス発振時から、
平滑化信号が徐々に減衰し、基準信号と同レベルになる
まては、差分手段２からの差分信号（ＣＦＡＲ出力信号
）（Ｇ）を出力する。従って、海面反射信号が抑圧され
た船舶映像か出力される。

また、切換手段１４は、平滑化信号が基準信号より低レ
ベルとなったとき、切換信号（Ｃ）によりレーダービデ
オ信号（Ｄ）を出力する。従って、判別か容易な陸地映
像を得ることができる。

次に、本発明の第２実施例について説明する。

第７図は本発明の第２実施例の信号処理装置の概略構成
を示すブロック図、第８図は第２実施例の信号処理装置
から出力される信号の波形を示すグラフてあり、（１）
はレーダービデオ信号を、（２）は差分信号（ＣＦＡＲ
出力信号）を、（３）は選択出力信号を示す。

本実施例ては、平滑化手段４を用いず、移動平均手段１
からの移動平均値信号をそのまま選択手段３に送るもの
である。

このため、選択手段３の切換手段１４は、送信パルス発
振時から移動平均値信号が徐々に減衰し、基準信号と同
レベルになるまでは、差分手段２からの差分信号（ＣＦ
ＡＲ出力信号）（２）を出力する。従って、海面反射信
号が抑圧された船舶映像が出力される。

また、切換手段１４は、移動平均値信号が基準信号より
低レベルとなったとき、切換信号によりレーダービデオ
信号（１）を出力する。従って、判別が容易な陸地映像
を得ることができる。

本実施例では、海面反射信号に基準信号より鋭く立ち下
がる部分がある場合には、海面反射による影響を受ける
ことがあるが、第１実施例より簡単な構成て、海面反射
信号を抑圧するとともに、明確な陸地映像信号を出力す
ることができる。

【発明の効果１ 本発明に係る信号処理方法および信号処理装置によれば
、海面反射信号を抑圧するとともに、明確な陸地映像信
号を出力し、船舶の航行上、有効　９ なレーダー情報を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図は本発明の第１実施例を示しており、
第１図は信号処理装置の概略構成を示すブロック図、第
２図は信号処理のフローチャート、第３図は移動平均手
段の概略構成を示すブロック図、第４図は選択手段の概
略Ｓ戒を示すブロック図、第５図は信号処理のタイよン
グ図、第６図は信号処理装置から出力される信号の波形
を示すグラフ、第７図は本発明の第２実施例の信号処理
装置の概略構成を示すブロック図、第８図は第２実施例
の信号処理装置から出力される信号の波形を示すグラフ
、第９図および第１０図は従来例を示しており、第９図
はＬｏｇ−ＣＦＡＲ処理方式の原理を示すブロック図、
第１ｏ図は移動平均手段の概略構成を示すブロック図で
ある。 １・・・移動平均手段　　２・・・差分手段３・・・選
択手段　　　　４・・・平滑化手段６・・・遅延素子　
　　　７・・・加算回路８・・・割算回路　　　　１２
・・・比較手段　０ ３・・・フリップフロップ手段 ４・・・切換手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーダービデオ信号から移動平均値信号を算出する
   移動平均段階と、 前記レーダービデオ信号と前記移動平均値信号との差分
   を求め、差分信号として出力する差分演算段階と、 送信パルスを発射後、前記移動平均値信号が基準信号よ
   り大きい場合に、前記差分信号を選択して出力し、前記
   移動平均値信号が基準信号より小さい場合に、次の送信
   パルスを発射するまでの間、前記レーダービデオ信号を
   選択して出力する選択出力段階とを、 有することを特徴とする信号処理方法。 ２、レーダービデオ信号から移動平均値信号を算出する
   移動平均段階と、 前記レーダービデオ信号と前記移動平均値信号との差分
   を求め、差分信号として出力する差分演算段階と、 前記移動平均値信号を平滑化して、平滑化信号として出
   力する平滑化段階と、 送信パルスを発射後、前記平滑化信号が基準信号より大
   きい場合に、前記差分信号を選択して出力し、前記平滑
   化信号が基準信号より小さい場合に、次の送信パルスを
   発射するまでの間、前記レーダービデオ信号を選択して
   出力する選択出力段階とを、 有することを特徴とする信号処理方法。 ３、レーダー装置から出力されるレーダービデオ信号の
   移動平均値を算出し、移動平均値信号を出力する移動平
   均手段と、 前記レーダービデオ信号と前記移動平均値信号との差分
   を求め、差分信号として出力する差分演算手段と、 送信パルスを発射後、前記移動平均値信号が基準信号よ
   り大きい場合に、前記差分信号を選択して出力し、前記
   移動平均値信号が基準信号より小さい場合に、次の送信
   パルスを発射するまでの間、前記レーダービデオ信号を
   選択して出力する選択手段とを、 有することを特徴とする信号処理装置。 ４、レーダー装置から出力されるレーダービデオ信号の
   移動平均値を算出し、移動平均値信号として出力する移
   動平均手段と、 前記レーダービデオ信号と前記移動平均値信号との差分
   を求め、差分信号として出力する差分演算手段と、 前記移動平均値信号を平滑化して、平滑化信号として出
   力する平滑化手段と、 送信パルスを発射後、前記平滑化信号が基準信号より大
   きい場合に、前記差分信号を選択して出力し、前記平滑
   化信号が基準信号より小さい場合に、次の送信パルスを
   発射するまでの間、前記レーダービデオ信号を選択して
   出力する選択手段とを、 有することを特徴とする信号処理装置。