JPH0862325A - 移動目標検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目標の誤警報率を低減しつつ検出率の向上を
可能にする移動目標検出装置を提供する。 【構成】 目標から反射して戻ってきた受信信号の周波
数分析により受信信号の周波数およびスペクトルレベル
を算出する周波数分析部１と、帯域幅が送信周波数を中
心として近距離では広く遠距離になるほど狭くなるよう
に時間と共に変化する除去帯域を用いて周波数分析後の
受信信号から残響成分を除去する時間可変残響除去処理
部２と、この残響除去された受信信号から背景雑音レベ
ルを求めて閾値を設定し、該閾値を越える受信信号を抽
出するスペクトルレベル閾値処理部３と、前記閾値を越
える入力信号の時間的連続性から移動目標か否かを判定
する信号長閾値処理部４と、信号長閾値処理部４で処理
された受信信号の時間的なドップラー周波数変動量から
移動目標か否かを判定するドップラー周波数変動量閾値
処理部５とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音波あるいは電磁波を
応用した移動目標検出装置に関し、特に目標からの反射
波データにより目標を自動検出する移動目標検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の移動目標検出装置は、空
中であればパルス状電波を送信し、水中であればパルス
状音波を送信し、目標に反射して戻ってきた受信信号か
らドップラー偏移を検出するため周波数分析を行い周波
数およびスペクトルレベル値を求め、それと周波数分析
誤の受信信号の背景雑音レベルから求めた閾値とを比較
し、閾値を越えるスペクトルレベル値を持つ受信信号を
移動目標の信号として検出するものである。そして、こ
のような装置の目標検出においては、誤警報率を増加さ
せずに検出率の向上を図ることが重要な課題の一つとさ
れており、下述するような従来技術が知られている。

【０００３】図６は、特開平４−５２５８４号公報に示
された従来の移動目標検出装置の構成を示すブロック図
である。

【０００４】図６に示される移動目標検出装置は、速度
検出回路１０１で自分（装置自身）の速度を検出し、帯
域阻止フィルタ制御回路１０２にて、音波あるいは電磁
波のパルス信号の送信周波数と自分の速度とから残響ス
ペクトルを算出し、算出した残響スペクトルを抑圧する
適応型フィルタ特性を決定し、さらに可変帯域阻止フィ
ルタ１０３で、前記適応型フィルタ特性に従って阻止帯
域を可変し受波信号に含まれる残響成分を抑制する。

【０００５】このようにして、目標信号と残響信号が混
在している受信信号は、可変帯域阻止フィルタ１０３に
て残響が阻止され、検波回路１０４を経てゲート回路１
０５にてスペクトルレベル閾値処理により目標信号が抽
出される。これらの処理により、水中あるいは空中に存
在する散乱体による残響は除去される。

【０００６】図７は、特開昭５６−１２７６８５号公報
に示された、海面残響を原因とする誤警報を低減する従
来の移動目標検出装置を説明するための図である。

【０００７】移動目標の検出において、遠距離における
探知は、目標信号のみの検出が可能であるが、近距離に
なるに従って、海面反射の信号レベルが増大し、海面反
射の誤警報が発生してくる。

【０００８】そこで図７に示すように、海面反射の誤警
報を除去するために、初探知においては送信後の受信信
号レベルを、２回目以降の探知においては目標信号直前
の受信信号レベルを閾値とし、閾値を越えた信号を目標
信号として出力する。これらの処理により、海面反射の
影響は除去される。

【０００９】図８は、特開平２−２０５７８９号公報に
示された、探信間相関処理により誤警報を低減する従来
の移動目標検出装置の構成を示すブロック図である。

【００１０】図８に示される移動目標検出装置では、受
信信号は、整相回路２０１および分波回路２０２を経
て、周波数セルごとに分波され、分波信号は、ピーク検
出回路２０３にて、振幅最大の分波セルを検出し、記憶
回路２０４にて記憶される。そして、探信ごとに、現探
信の振幅最大分波セルと前探信の振幅最大分波セルとを
比較回路２０５にて比較し、この比較結果がある範囲内
に内含されていれば、ゲート回路２０６にてスペクトル
レベル閾値処理により目標信号として出力し、記憶回路
２０４に記憶されている振幅最大分波セルを更新する。
これらの処理により誤警報の低減が図られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の移動目標検出装置において、図６に示した残響
除去方式に関しては、自分の速力および入力信号レベル
の変化に対しては、考慮がなされているが、残響の時間
的変動に関しては、考慮されておらず、近距離では残響
帯域が残響除去帯域を越えてしまい、誤警報の増加を招
き、遠距離では目標が残響除去帯域に入り、目標の未検
出を招く虞れがあるという問題がある。

【００１２】また、図７、図８に基づく信号検出方式に
関しては、探信間にて検出信号の持つドップラー値の相
関を取ることや、海面残響を自動検出し、海面残響に基
づき適応的に信号検出の閾値を算出することにより、検
出率の向上と誤警報の低減を図ることができるが、この
検出方式では、入力データに対して、入力ごとに閾値を
かけ、単純に閾値を越えた信号を目標とするため、閾値
を越える雑音等が目標として検出されてしまうという問
題がある。

【００１３】そこで本発明は、上記従来技術の有する問
題点に鑑み、目標の誤警報率を低減しつつ検出率の向上
を可能にする移動目標検出装置を提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、音波あるいは電磁波のパルス信号を送信
し、目標から反射して戻ってきた受信信号の周波数分析
により周波数およびスペクトルレベルを検出する周波数
分析部と、受信信号から背景雑音レベルを求めて閾値を
設定し、この閾値を越えるスペクトルレベルを持つ受信
信号を抽出するスペクトルレベル閾値処理部と、を備え
た移動目標検出装置において、前記周波数分析部と前記
スペクトルレベル閾値処理部との間に設けられ、帯域幅
が送信周波数を中心として近距離では広く遠距離になる
ほど狭くなるように時間と共に変化する除去帯域により
周波数分析後の受信信号から残響成分を除去する時間可
変残響除去処理部と、前記スペクトルレベル閾値処理部
によりスペクトルレベル閾値を越える受信信号が入力さ
れ、該スペクトルレベル閾値を越える受信信号の時間的
連続性から移動目標か否かを判定する信号長閾値処理部
と、前記信号長閾値処理部により処理された受信信号が
入力され、前記信号長閾値処理部で処理された受信信号
の時間的なドップラー周波数変動量から移動目標か否か
を判定するドップラー周波数変動量閾値処理部と、から
構成されたことを特徴とする。

【００１５】前記移動目標検出装置において、前記信号
長閾値処理部は、前記スペクトルレベル閾値処理部より
入力されてきたスペクトルレベル閾値を越える受信信号
のうち各周波数毎に時間軸上で連続して入ってきた連続
信号を抽出し、該連続信号の信号長を算出する信号長算
出部と、前記連続信号の終了時刻から時間経過方向に所
定のゲートを設定し、該ゲート内に内含される信号群を
前記連続信号と統合して、前記信号長算出部により求め
た信号長を修正する信号統合部と、前記信号統合部で求
めた信号長のうち、予め記憶されている所定の信号長範
囲内の信号長を持つ受信信号を目標信号の候補として抽
出する信号長判定部と、を備えたことを特徴とする。

【００１６】前記ドップラー周波数変動量閾値処理部
は、前記信号長閾値処理部の信号長判定部より抽出した
受信信号のドップラー周波数変動量を算出するドップラ
ー周波数変動量算出部と、前記ドップラー周波数変動量
算出部により算出したドップラー周波数変動量のうち予
め記憶してあるドップラー周波数変動量範囲内のドップ
ラー周波数変動量を持つ受信信号を移動目標本来の目標
信号として出力するドップラー周波数変動量判定部と、
を備えたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】上記のとおりに構成された本発明では、移動目
標が水中にあれば音波を、空中にあれば電磁波を送信
し、移動目標に反射した受信信号を周波数分析部にて信
号処理を行ない、受信信号の周波数およびスペクトルレ
ベルを算出し、時間可変残響除去処理部に出力する。

【００１８】時間可変残響除去処理部は、送信信号によ
る残響成分を除去するため、時間と共に残響除去帯域が
変化する時間可変残響除去処理を行ない、スペクトルレ
ベル閾値処理部に出力する。

【００１９】スペクトルレベル閾値処理部は、背景雑音
レベルからスペクトルレベル閾値を求め、入力信号を閾
値処理し、信号長閾値処理部に出力する。

【００２０】信号長閾値処理部は、入力信号の信号長を
算出し、信号終了時刻から時間経過方向にゲートを設定
し、そのゲート内に他の入力信号が内含されている場
合、信号がスペクトルレベル閾値処理により分断された
ものと判断し、それら入力信号を全て統合し、信号長を
再算出する。その後、予め記憶されている信号長範囲を
信号長閾値として、入力信号を閾値処理し、ドップラー
周波数変動量閾値処理部に出力する。

【００２１】ドップラー周波数変動量閾値処理部は、入
力信号のドップラー周波数変動量を算出し、予め記憶さ
れているドップラー周波数変動量範囲をドップラー周波
数変動量閾値として、入力信号を閾値処理し、目標信号
として出力する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２３】図１は、本発明の移動目標検出装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。

【００２４】本実施例における移動目標検出装置は、図
１に示すように、音波あるいは電磁波のパルス信号が送
信された後、目標から反射して戻ってきた受信信号が入
力され、この受信信号の周波数分析をＦＦＴ処理などで
行なって受信信号の周波数およびスペクトルレベルを算
出する周波数分析部１と、帯域幅が送信周波数を中心と
して近距離では広く遠距離になるほど狭くなるように時
間と共に変化する除去帯域を用いて周波数分析部１によ
る周波数分析後の受信信号から残響成分を除去する時間
可変残響除去処理部２と、時間可変残響除去処理部２に
より残響除去処理された受信信号から背景雑音レベルを
求めて閾値を設定し、この閾値を越えるスペクトルレベ
ルを持つ受信信号を抽出するスペクトルレベル閾値処理
部３と、スペクトルレベル閾値処理部３によりスペクト
ルレベル閾値を越える受信信号が入力され、このスペク
トルレベル閾値を越える受信信号の時間的連続性から移
動目標か否かを判定する信号長閾値処理部４と、信号長
閾値処理部４により処理された受信信号が入力され、こ
の信号長閾値処理部４で処理された受信信号の時間的な
ドップラー周波数変動量から移動目標か否かを判定する
ドップラー周波数変動量閾値処理部５と、から構成され
る。

【００２５】信号長閾値処理部４は、スペクトルレベル
閾値処理部３より入力されてきたスペクトルレベル閾値
を越える受信信号のうち各周波数毎に時間軸上で連続し
て入力されてくる連続信号の信号長を算出する信号長算
出部４１と、前記連続信号の終了時刻から時間経過方向
に所定のゲートを設定し、該ゲート内に内含される信号
群を前記受信信号と統合して、信号長算出部４１により
求めた信号長を修正する信号統合部４２と、信号統合部
４１で求めた信号長のうち、予め記憶されている所定の
信号長範囲内の信号長を持つ受信信号を目標信号の候補
として抽出する信号長判定部４３と、から構成される。

【００２６】また、ドップラー周波数変動量閾値処理部
５は、信号長閾値処理部４の信号長判定部４３より抽出
した受信信号のドップラー周波数変動量を算出するドッ
プラー周波数変動量算出部５１と、ドップラー周波数変
動量算出部５１により算出したドップラー周波数変動量
のうち予め記憶してあるドップラー周波数変動量範囲内
のドップラー周波数変動量を持つ受信信号を移動目標本
来の目標信号として出力するドップラー周波数変動量判
定部５２と、から構成される。

【００２７】次に、図１乃至図５を参照して、本実施例
の動作について説明する。

【００２８】図２は時間可変残響除去処理部２の動作を
説明するための図、図３はスペクトルレベル閾値処理部
３の動作を説明するための概略図、図４は信号長閾値処
理部４の動作を説明するための概略図、図５はドップラ
ー周波数変動量閾値処理部５の動作を説明するための図
である。

【００２９】水中あるいは空中にある移動目標を検出す
るために、水中であれば音波のパルス信号を送信し、空
中であれば電磁波のパルス信号を送信し、それに対する
受信信号が周波数分析部１に入力する。周波数分析部１
では、入力された受信信号の周波数分析をＦＦＴ処理等
で行い、受信信号の周波数およびスペクトルレベルを算
出し、それを受信信号と共に時間可変残響除去処理部２
に出力する。

【００３０】時間可変残響除去処理部２は、例えば図２
に残響除去帯域２ｃとして示すように、帯域幅が送信周
波数を中心として近距離では広く遠距離になるほど狭く
なるように時間と共に変化する除去帯域を用いて周波数
分析後の受信信号から残響成分を除去する。すなわち、
まず特に影響の大きい近距離における反射波のサイドロ
ープレベルによる誤探知が低減される。

【００３１】図２にて説明すると、受信信号２ａおよび
受信信号２ｂのうち、残響除去帯域２ｃ内に在る受信信
号２ａが除去され、受信信号２ｂは残響除去帯域２ｃの
外にあるので除去されず、スペクトルレベル閾値処理部
３に出力される。

【００３２】スペクトルレベル閾値処理部３は、残響成
分が除去された受信信号から背景雑音レベルを算出して
この背景雑音レベルに対して閾値を定めこれをスペクト
ルレベル閾値とする。そして、スペクトルレベル閾値を
越える受信信号を目標信号の候補として抽出し、信号長
閾値処理部４に出力する。

【００３３】図３にて説明すると、受信信号３ａと受信
信号３ｂのうち、受信信号３ａはスペクトルレベル閾値
３ｃ未満であるので除去され、受信信号３ｂはスペクト
ルレベル閾値３ｃ以上であるので除去されず抽出され、
信号長閾値処理部４の信号長算出部４１に出力される。

【００３４】信号長閾値処理部４のうち信号長算出部４
１は、入力されてきたスペクトルレベル閾値を越える受
信信号のうち、各周波数毎に時間軸上で連続して入力さ
れてくる連続信号を同一の移動目標からの信号と判断
し、その連続信号の開始時刻（開始位置）と終了時刻
（終了位置）から連続信号の信号長を算出し（図４にて
受信信号４ｂ）、信号統合部４２に出力する。

【００３５】信号統合部４２は、目標までの距離および
環境条件に起因する多重伝搬や雑音等や、スペクトルレ
ベル閾値処理部３での処理により目標信号が複数に分断
されているかもしれない点を考慮して、信号長閾値処理
部４に入力されてきたスペクトルレベル閾値を越える受
信信号のうち、各周波数毎に時間軸上で連続して入力さ
れてきた連続信号の終了時刻から時間経過方向に所定の
距離ゲート（図４中符号４ｈ）を設定し、その距離ゲー
ト内に含まれる信号群を前記連続信号と統合し、信号長
を再算出して信号長判定部４３に出力する。

【００３６】すなわち図４に示すように、受信信号４ｆ
の終了位置から設定された信号長距離ゲート４ｈ内には
受信信号４ｇが含まれているので、受信信号４ｆは受信
信号４ｇを統合し、受信信号４ｆ’となる。

【００３７】信号長判定部４３は、移動目標の長さ、伝
搬および信号処理での伸張から想定される移動目標の信
号長の範囲を予め記憶しており、信号統合部４２で求め
た信号長のうち、その予め記憶された信号長範囲内の信
号長を持つ受信信号を目標信号の候補として、再度抽出
し、ドップラー周波数変動量閾値処理部５のドップラー
周波数変動量算出部５１に出力する。

【００３８】図４にて説明すると、信号長最小閾値４ｄ
と信号長最大閾値４ｅとの間の信号長を持つ受信信号が
信号長判定部４３で抽出される。したがって、信号長最
小閾値４ｄ未満である受信信号４ａ、信号長最大閾値４
ｅ以上である受信信号４ｃは除去され、信号長最小閾値
４ｄと信号長最大閾値４ｅとの範囲内の受信信号４ｂは
除去されず目標信号の候補として抽出される。

【００３９】ドップラー周波数変動量閾値処理部５のう
ちのドップラー周波数変動量算出部５１は、入力された
目標信号の候補のドップラー周波数変動量を算出し、ド
ップラー周波数変動量判定部５２に出力する。

【００４０】ドップラー周波数変動量判定部５２は、移
動目標のドップラー周波数変動量の範囲を予め記憶して
おり、そのドップラー周波数変動量の範囲内にあるドッ
プラー周波数変動量を持つ受信信号を移動目標本来の目
標信号として出力する。

【００４１】図５にて説明すると、受信信号５ａと受信
信号５ｂのうち、ドップラー周波数変動量閾値５ｃを越
えている受信信号５ａは削除され、ドップラー周波数変
動量閾値５ｃ以下である受信信号５ｂは目標信号として
抽出される。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、帯域幅が
送信周波数を中心として近距離では広く遠距離になるほ
ど狭くなるように時間と共に変化する除去帯域を用いて
周波数分析後の受信信号から残響成分を除去し、その除
去処理をした受信信号について閾値処理をし、さらに閾
値を越えるスペクトルレベルを持つ受信信号について、
信号長の判定処理、ドップラー変動量の判定処理を行な
うように構成し、かつ、信号長の判定処理において閾値
処理で信号が分断されているかもしれない点を考慮して
信号の統合処理を付加したことにより、移動目標の検出
率の向上と誤警報率の低減を図ることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動目標検出装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。

【図２】時間可変残響除去処理部の動作を説明するため
の図である。

【図３】スペクトルレベル閾値処理部の動作を説明する
ための概略図である。

【図４】信号長閾値処理部の動作を説明するための概略
図である。

【図５】ドップラー周波数変動量閾値処理部の動作を説
明するための図である。

【図６】特開平４−５２５８４号公報に示された従来の
移動目標検出装置の構成を示すブロック図である。

【図７】特開昭５６−１２７６８５号公報に示された、
海面残響を原因とする誤警報を低減する従来の移動目標
検出装置を説明するための図である。

【図８】特開平２−２０５７８９号公報に示された、探
信間相関処理により誤警報を低減する従来の移動目標検
出装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 周波数分析部 ２ 時間可変残響除去処理部 ３ スペクトルレベル閾値処理部 ４ 信号長閾値処理部 ４１ 信号長算出部 ４２ 信号統合部 ４３ 信号長判定部 ５ ドップラー周波数変動量閾値処理部 ５１ ドップラー周波数変動量算出部 ５２ ドップラー周波数変動量判定部 ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｆ，４
ｆ’，４ｇ，５ａ，５ｂ 受信信号 ４ｄ 信号長最小閾値 ４ｅ 信号長最大閾値 ４ｈ 信号長距離ゲート ５ｃ 閾値

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音波あるいは電磁波のパルス信号を送信
   し、目標から反射して戻ってきた受信信号の周波数分析
   により周波数およびスペクトルレベルを検出する周波数
   分析部と、受信信号から背景雑音レベルを求めて閾値を
   設定し、この閾値を越えるスペクトルレベルを持つ受信
   信号を抽出するスペクトルレベル閾値処理部と、を備え
   た移動目標検出装置において、 前記周波数分析部と前記スペクトルレベル閾値処理部と
   の間に設けられ、帯域幅が送信周波数を中心として近距
   離では広く遠距離になるほど狭くなるように時間と共に
   変化する除去帯域により周波数分析後の受信信号から残
   響成分を除去する時間可変残響除去処理部と、 前記スペクトルレベル閾値処理部によりスペクトルレベ
   ル閾値を越える受信信号が入力され、該スペクトルレベ
   ル閾値を越える受信信号の時間的連続性から移動目標か
   否かを判定する信号長閾値処理部と、 前記信号長閾値処理部により処理された受信信号が入力
   され、前記信号長閾値処理部で処理された受信信号の時
   間的なドップラー周波数変動量から移動目標か否かを判
   定するドップラー周波数変動量閾値処理部と、から構成
   されたことを特徴とする移動目標検出装置。
2. 【請求項２】 前記信号長閾値処理部は、 前記スペクトルレベル閾値処理部より入力されてきたス
   ペクトルレベル閾値を越える受信信号のうち各周波数毎
   に時間軸上で連続して入ってきた連続信号を抽出し、該
   連続信号の信号長を算出する信号長算出部と、 前記連続信号の終了時刻から時間経過方向に所定のゲー
   トを設定し、該ゲート内に内含される信号群を前記連続
   信号と統合して、前記信号長算出部により求めた信号長
   を修正する信号統合部と、 前記信号統合部で求めた信号長のうち、予め記憶されて
   いる所定の信号長範囲内の信号長を持つ受信信号を目標
   信号の候補として抽出する信号長判定部と、を備えたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の移動目標検出装置。
3. 【請求項３】 前記ドップラー周波数変動量閾値処理部
   は、 前記信号長閾値処理部の信号長判定部より抽出した受信
   信号のドップラー周波数変動量を算出するドップラー周
   波数変動量算出部と、 前記ドップラー周波数変動量算出部により算出したドッ
   プラー周波数変動量のうち予め記憶してあるドップラー
   周波数変動量範囲内のドップラー周波数変動量を持つ受
   信信号を移動目標本来の目標信号として出力するドップ
   ラー周波数変動量判定部と、を備えたことを特徴とする
   請求項１に記載の移動目標検出装置。