JPWO2013118730A1 - レーダ信号処理装置、レーダ装置、及びレーダ信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極座標系でスキャン相関処理を行うことで当該スキャン相関処理の精度を保ち、しかも高速移動する物標が前記スキャン相関処理で抑圧されてしまうことを防止したレーダ信号処理装置を提供する。【解決手段】極座標相関処理部２１は、受信データと、過去データ保持部２９に記憶されている過去の相関処理済データと、の相関処理を極座標系で行って相関処理済データを生成する。トレンドカーブ算出部２２は、極座標系の受信データの信号レベルの距離方向でのトレンドカーブを算出する。ターゲット検出部２４は、受信データの信号レベルとトレンドカーブに基づいてターゲットを検出する。そして、極座標相関処理部２１は、ターゲット検出部２４によるターゲットの検出結果に基づいて、受信データに対する相関処理の処理内容を変更している。【選択図】図１

Description

本発明は、主として、受信信号にスキャン相関処理を施してクラッタを抑制するレーダ信号処理装置に関する。

船舶用レーダは、水平面内を所定周期で回転するアンテナから電波を送信するとともに、周囲のターゲットからの反射信号を前記アンテナで受信する。当該受信された信号（受信信号）は、Ａ／Ｄ変換器によって受信データに変換される。受信データは適宜の処理を施された後、レーダ映像として表示装置に表示される。レーダ装置のオペレータは、表示されたレーダ映像を確認することにより、周囲のターゲットの様子を知ることができる。

ターゲットまでの距離ｒは、当該ターゲットからの反射信号をアンテナが受信するまでの時間により知る事ができる。また、ターゲットの方向は、当該ターゲットからの反射信号を受信したときのアンテナの向きθによって知る事ができる。即ち、船舶用レーダで受信された信号は、ターゲットの位置を極座標系（ｒ，θ）で示していると言える。

上記受信信号には、クラッタ（海面や雨からの反射波）やノイズなどが含まれている場合がある。このクラッタやノイズがレーダ映像に表示されてしまうと、当該レーダ映像上のターゲットの識別性が低下してしまう。そこで従来から、船舶用レーダにおいて、スキャン間の受信信号の安定度からクラッタとターゲットを識別し、レーダ映像に反映するスキャン相関処理が知られている。この種のスキャン相関処理は、例えば特許文献１から４に開示されている。

特許文献１は、前記極座標系で示されている受信データの座標を、直交座標系に座標変換し、当該直交座標系の座標に対応した読み込みアドレス及び書き込みアドレスによって画像メモリにアクセスしてスキャン相関処理を行う構成を開示している。即ち、特許文献１においては、受信データを極座標から直交座標に変換してからスキャン相関処理を行っている。

この点、特許文献２及び３は、直交座標への座標変換を行ってからスキャン相関処理を行うことの問題点を指摘している。例えば特許文献２は、極座標系から直交座標系への座標変換を行うスキャン相関処理において、座標変換の際に受信データ（エコーデータ）の選択や補間データの作成を行わなければならず、生のエコーデータをスキャン相関処理にそのまま利用することができない旨を指摘している。また特許文献３は、画像メモリ（相関処理用メモリ）に直交座標系のアドレスで書き込んだ時点で、受信データとスイープのとの対応関係が失われてしまうため、相関処理の精度が落ち易い旨を指摘している。

そこで特許文献２及び３は、極座標形式のままでスキャン相関処理を行う構成を開示している。特許文献２は、受信の座標系のままでスキャン相関処理を行うことにより、分解能を高くすることができるとしている。また、特許文献３は、画像メモリへの読み書きの際に、信号の真送信方向と相対送信方向との対応関係が崩れないようにすることで、スキャン相関処理精度の低下が生じないとしている。

特開平８−４３５１９号公報 特開２０１１−９５０２９号公報 特開２００３−７５５２８号公報 特開平１１−９４９３１号公報

ところで、上記のスキャン相関処理を行うと、高速で相対移動しているターゲットの信号が抑圧されてしまうという問題がある。即ち、高速で相対移動するターゲットは、レーダ画面上で一ヶ所に安定して存在していないので、この限りにおいてクラッタ及びノイズと区別することができない。このため、スキャン相関処理を行うと、高速で移動するターゲットの信号が抑圧されてしまう結果、レーダ映像上の前記ターゲットの映像が薄くなる（また当該ターゲットが全く表示されない）という現象が発生する。

この点、例えば特許文献４は、ターゲット（物標）を捕捉・追尾して位置を予測し、当該予測した位置にターゲットの位置を補正する処理を開示している。特許文献４は、これにより、高速移動するターゲットであっても、観測したいターゲットは明瞭に表示できるとしている。しかし、このようにターゲットの相対移動を補正する処理は、極座標系の座標では行いにくいため、直交座標系に座標変換したうえで上記処理を行うことになる。従って、特許文献４のような処理を行おうとした場合、極座標系から直交座標系へ座標変換することによるスキャン相関処理精度の低下を避けることができない。また、この捕捉・追尾処理は処理負荷が大きく、一度に捕捉・追尾できるターゲットの数に限界がある。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、極座標系でスキャン相関処理を行うことで当該スキャン相関処理の精度を保ち、しかも高速移動する物標が前記スキャン相関処理で抑圧されてしまうことを防止したレーダ信号処理装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成のレーダ信号処理装置が提供される。即ち、このレーダ信号処理装置は、信号取得部と、過去データ保持部と、極座標相関処理部と、トレンドカーブ算出部と、ターゲット検出部と、を備える。前記信号取得部は、受信信号に基づいて、受信データを極座標系で取得する。前記過去データ保持部は、過去の相関処理済データを極座標系で記憶する。前記極座標相関処理部は、前記受信データと、前記過去データ保持部に記憶されている過去の相関処理済データと、の相関処理を極座標系で行って相関処理済データを生成する。前記トレンドカーブ算出部は、前記極座標系の受信データの信号レベルの距離方向でのトレンドカーブを算出する。前記ターゲット検出部は、前記受信データの信号レベルと前記トレンドカーブに基づいてターゲットを検出する。そして、前記極座標相関処理部は、前記ターゲット検出部によるターゲットの検出結果に基づいて、前記受信データに対する前記相関処理の処理内容を変更する。

このように、ターゲット検出部がターゲットを検出したか否かに応じてスキャン相関処理の内容を変更することにより、ターゲットがスキャン相関処理によって抑圧されてしまうことを防止できる。

上記のレーダ信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記ターゲット検出部は、前記受信データの信号レベルが前記トレンドカーブよりも所定以上大きい場合にターゲットを検出する。前記極座標相関処理部は、前記ターゲット検出部が前記ターゲットを検出した場合には、前記相関処理を行っていない前記受信データの値を出力する。

このように、トレンドカーブと受信データの信号レベルとの大小比較により、ターゲットを簡単に検出することができる。そして、ターゲットが検出された場合にはスキャン相関処理を行っていない受信データを出力するとにより、当該ターゲットを示す受信データの信号レベルがスキャン相関処理によって抑圧されてしまうことを防止できる。

上記のレーダ信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記ターゲット検出部は、前記受信データの信号レベルが前記トレンドカーブよりも所定以上大きい場合にターゲットを検出する。前記極座標相関処理部は、前記ターゲット検出部によってターゲットが検出された場合と、検出されなかった場合とで、前記受信データと前記過去の相関処理済データとの重み付け係数を変更する。

このように重み付け係数を変更することにより、スキャン相関処理の効き具合を変更することができるので、ターゲットがスキャン相関処理によって抑圧されてしまうことを防止できる。

上記のレーダ信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記ターゲット検出部は、ターゲットが検出されたか否かを示すゲート信号を出力する。前記極座標相関処理部は、前記ゲート信号に応じて前記相関処理の処理内容を変更する。

これにより、簡単な構成で、ターゲットの有無に応じて処理を切り替えることができる。

上記のレーダ信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、このレーダ信号処理装置は、少なくとも１スキャン前の前記ターゲット検出部の検出結果を記憶する検出結果保持部を備える。前記極座標相関処理部は、前記検出結果保持部が記憶している１スキャン前の検出結果と、前記ターゲット検出部が出力する現在の検出結果と、の少なくとも何れかを用いる。

このように、過去のターゲット検出結果を参照することで、ターゲットの有無を一層確実に判断することができる。

上記のレーダ信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記ターゲット検出部は、前記受信データの信号レベルが、前記トレンドカーブに一定のオフセットを付加したカーブよりも大きい場合にターゲットを検出する。

このようにトレンドカーブにオフセットを付加することで、不要信号がターゲットとして誤検出されてしまうことを防止できる。

上記のレーダ信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記信号取得部は、ログアンプとリニアアンプを有する。前記信号取得部は、前記トレンドカーブ算出部及び前記ターゲット検出部には、ログアンプ出力を出力する。また前記信号取得部は、前記極座標相関処理部には、リニアアンプ出力を出力する。

即ち、ダイナミックレンジが広くて飽和しにくいログアンプの出力を用いてターゲットを検出する処理を行うことにより、ターゲットを正確に検出できる。一方、受信信号をリニアに増幅したリニアアンプの出力を用いてスキャン相関処理を行うことにより、過去の信号レベルと現在の信号レベルとの相関を取り易くなる結果、適切なスキャン相関処理結果を得る事ができる。

本発明の第２の観点によれば、上記のレーダ信号処理装置と、前記受信信号を受信するレーダアンテナと、前記極座標相関処理部における前記スキャン相関処理の結果に基づいたレーダ映像を表示する表示装置と、を備えたレーダ装置が提供される。

このレーダ装置は、高速移動するターゲットが抑圧されていないレーダ映像を表示することができるので、このレーダ装置のオペレータは、周囲のターゲットの様子を正確に把握することができる。

本発明の第３の観点によれば、以下のようにして行うレーダ信号処理方法が提供される。即ち、このレーダ信号処理方法は、信号取得工程と、過去データ取得工程と、極座標相関処理工程と、トレンドカーブ算出工程と、ターゲット検出工程と、を含む。前記信号取得工程では、受信信号に基づいて、受信データを極座標系で取得する。前記過去データ取得工程では、過去の相関処理済データを極座標系で取得する。前記極座標相関処理工程では、前記受信データと、前記過去の相関処理済データと、の相関処理を極座標系で行って相関処理済データを生成する。前記トレンドカーブ算出工程では、前記極座標系の受信データの信号レベルの距離方向でのトレンドカーブを算出する。前記ターゲット検出工程では、前記受信データの信号レベルと前記トレンドカーブに基づいてターゲットを検出する。そして、前記極座標相関処理工程においては、前記ターゲット検出工程によるターゲットの検出結果に基づいて、前記受信データに対する前記相関処理の処理内容を変更する。

本発明の一実施形態に係るレーダ装置のブロック図。 高速で相対移動するターゲットの様子を説明する図。 （ａ）従来のスキャン相関処理により高速移動ターゲットが抑圧されたレーダ映像を示す模式図。（ｂ）本発明のレーダ信号処理装置の出力に基づくレーダ映像を例示する模式図。 ターゲット検出部におけるターゲットの検出を説明する図。 従来のスキャン相関処理により残像が現れたレーダ映像を示す模式図。 第２実施形態に係るレーダ装置のブロック図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るレーダ装置１０は、船舶用のレーダ装置であり、自船周囲のターゲット（他船や陸地など）の様子を表示するためのものである。このレーダ装置１０は、レーダアンテナ１１と、送受信部１２と、送信信号出力部１３と、レーダ信号処理装置１４と、表示部１５と、を備えている。

レーダアンテナ１１は指向性を有するアンテナであり、所定の周期で平面内を３６０度回転するように構成されている。以下の説明では、レーダアンテナ１１のメインローブが向く方向を、単にレーダアンテナ１１の向きと称する。送信信号出力部１３は、レーダアンテナ１１が１回転する間に、複数回のパルス信号を所定周期で出力するように構成されている。このパルス信号は、送受信部１２を介してレーダアンテナ１１に印加され、当該レーダアンテナ１１から放射される。

レーダアンテナ１１から放射されたパルス信号は、周囲のターゲットに反射して、再びレーダアンテナ１１に受信される。このときレーダアンテナ１１が受信した信号を、以下の説明では「受信信号」と呼ぶ。レーダアンテナ１１に受信された受信信号は、送受信部１２を介してレーダ信号処理装置１４に入力される。信号を送受信しながらレーダアンテナ１１を１回転させる動作を「スキャン」と呼び、パルス信号を送信してから次のパルス信号を送信するまでの間に受信信号を受信する動作を「スイープ」と呼ぶ。なお、レーダアンテナ１１、送信信号出力部１３、及び送受信部１２の構成は公知であるから、詳細な説明は省略する。

レーダ信号処理装置１４は、信号取得部２０と、極座標相関処理部２１と、トレンドカーブ算出部２２と、遅延処理部２３と、ターゲット検出部２４と、画像処理部２５と、を備える。

信号取得部２０には、送受信部１２から前記受信信号が入力される。信号取得部２０は、受信信号を増幅するログアンプ２６と、ログアンプ２６で増幅された受信信号をサンプリングしてデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器（アナログ−デジタル変換器）２７とを備えている。Ａ／Ｄ変換器２７が出力するデジタルデータを、受信データと呼ぶ。各受信データの値は、当該受信データがサンプリングされたときの受信信号の信号レベルを表している。なお、レーダアンテナ１１が受信する受信信号の信号レベルは、高い信号レベル（例えばレーダアンテナ１１の近傍からの反射信号）から、低い信号レベル（例えば遠方からの反射信号）まで、非常に広い範囲にわたっている。そこで上記のように受信信号の増幅にログアンプ２６を用いることにより、信号レベルが高いときに出力が飽和してしまうことを防止し、幅広いダイナミックレンジでＡ／Ｄ変換器２７によるサンプリングを行う事ができる。

ターゲットからの反射信号がレーダアンテナ１１に受信されないときには、受信信号の信号レベルはノイズレベルとなるので、そのとき取得される受信データの値も小さくなる。ターゲットからの反射信号が受信されたときは、受信信号の信号レベルがノイズレベルよりも大きくなり、そのとき取得される受信データの値も大きくなる。レーダアンテナ１１からターゲットまでの距離ｒは、レーダアンテナ１１がパルス信号を送信してから反射信号が受信されるまでにかかった時間によって知ることができる。また、ターゲットの方向は、反射信号を受信したときのレーダアンテナ１１の向きθによって知ることができる。このように、信号取得部２０が取得した受信データは、極座標系の座標（ｒ，θ）により、平面上の点に対応付けることができる。従って、レーダ信号処理装置１４の信号取得部２０は、各受信データを極座標系（ｒ，θ）で取得しているという事ができる。

極座標相関処理部２１は、極座標系でスキャン相関処理を行うように構成されている。具体的には、極座標相関処理部２１は、演算処理部２８と、過去データ保持部２９を備えている。過去データ保持部２９は、過去１スキャン分（レーダアンテナ１１の１回転分）の相関処理済データを保存できるメモリ領域として構成されている。

演算処理部２８は、信号取得部２０から入力される最新の受信データと、過去データ保持部２９に記憶されている１スキャン前の相関処理済データと、を重み付けして合成し、新しい相関処理済データを生成して出力する、というスキャン相関処理を行うように構成されている。即ち、演算処理部２８で行われる演算は、以下の式：
Ｓ’_r,θ=（１−α）Ｄ_r,θ＋αＳ_r,θ ・・・（１）
で表すことができる。なお、Ｄ_r,θは信号取得部２０から入力される最新の受信データの値（信号レベル）であり、添字のｒ，θは、当該受信データが極座標上の（ｒ，θ）地点に対応していることを示す。Ｓ_r,θは、過去データ保持部２９が保持している１スキャン分の相関処理済データのうち、前記受信データＤ_r,θの位置に対応したデータ（１スキャン前の相関処理済データ）を示す。係数αは、上記重み付け合成の重み付け係数（フィルタ係数）であり、０以上１以下の範囲の値をとる。

式（１）からもわかるように、上記スキャン相関処理は一種のＩＩＲフィルタ処理であり、スキャン間で不安定な信号を抑圧するように作用する。一方、スキャン間で安定な信号（静止したターゲットからの反射信号など）は、上記ＩＩＲフィルタ処理で抑圧されることなく残る。

過去データ保持部２９は、１スキャン分の相関処理済データを、極座標系で保持するように構成されている。即ち、過去データ保持部２９のメモリ上の相関処理済データＳ_r,θの読み書きアドレスと、当該相関処理済データＳ_r,θが対応付けられた極座標系の座標（ｒ，θ）と、が一対一で対応するようになっている。従って、上記式（１）の演算を行う際には、相関処理済データＳ_r,θを極座標系のままで過去データ保持部２９から読み出すことが可能であり、座標変換等は不要である。このため、直交座標系に座標変換してからスキャン相関処理を行う構成に比べて精度の良い処理結果を得ることができ、クラッタとターゲットを識別し易くなっている。

極座標相関処理部２１は、スキャン相関処理の結果を、画像処理部２５に出力する。画像処理部２５においては、極座標相関処理部２１から入力されたスキャン相関処理の結果に基づいて、自装置周囲のターゲットの様子を示す二次元画像（レーダ映像）を生成する。前記スキャン相関処理によってクラッタやノイズが抑制されているので、画像処理部２５は、クラッタやノイズを抑圧したレーダ映像を生成することができる。画像処理部２５は、前記レーダ映像を、表示部１５に出力する。表示部１５は、前記レーダ映像を表示する。これにより、レーダ装置１０のオペレータは、周囲の物標の様子を確認できる。

次に、上記スキャン相関処理の問題点について簡単に説明する。

上記のスキャン相関処理は、レーダアンテナ１１に対して高速で相対移動するターゲットを示す受信データの信号レベルを抑圧してしまうという欠点がある。例えば、図２のようにターゲット３０が自船に対して高速で相対移動していた場合を考える。図２（ａ）のグラフは１スキャン前における距離方向の受信データを、図２（ｂ）グラフは最新のスイープで取得された距離方向の受信データを、それぞれ模式的に示している。また、各グラフの右上には、前記受信データに基づく仮想的なレーダ映像を示している。

この図２の例では、ターゲット３０は、１スキャン前は距離ｒ１の地点に存在している。一方、最新の受信データでは、ターゲット３０は距離ｒ２の地点まで移動している。このように、高速で相対移動するターゲット３０はスキャン間で位置が変化するため、１スキャン前のターゲット３０と、最新のターゲット３０との相関を取ることができない。従って、上記スキャン相関処理を行うと、高速移動するターゲット３０が抑圧されてしまう結果、例えば図３（ａ）に示すように、本来ならば距離ｒ２の位置に表示されるべきターゲット３０が、レーダ映像にハッキリと表示されない（または全く表示されない）ということになる。このように、従来のスキャン相関処理では、高速移動するターゲットのレーダ映像上での識別性が悪いという問題があった。

ところで、ターゲットからの反射信号は、クラッタやノイズに比べて十分なレベル差を持つ場合がある。このような場合は、スキャン相関処理を行うまでも無く、当該ターゲットをクラッタやノイズから容易に判別することができる。

そこで本実施形態のレーダ信号処理装置１４は、受信データの信号レベルとトレンドカーブとの比較によりターゲットを検出するとともに、ターゲットの検出結果に基づいて極座標相関処理部２１におけるスキャン相関処理の内容を変更するように構成されている。

以下、本実施形態のレーダ信号処理装置１４の特徴的な構成について詳しく説明する。即ち、本実施形態のレーダ信号処理装置１４は、トレンドカーブ算出部２２と、ターゲット検出部２４とを備えている。

トレンドカーブ算出部２２には、信号取得部２０から受信データが入力されている。トレンドカーブ算出部２２は、受信データの値（信号レベル）の距離方向でのトレンドカーブを算出するように構成されている。本実施形態において、トレンドカーブ算出部２２は、前記トレンドカーブとして、距離方向での受信データの値の移動平均線を求めている。トレンドカーブ算出部２２は、求めたトレンドカーブを、ターゲット検出部２４に出力する。

ターゲット検出部２４は、受信データとトレンドカーブとに基づいて、ターゲットを検出するように構成されている。具体的には、ターゲット検出部２４は、トレンドカーブに一定のオフセットを付加したカーブ（オフセットカーブ）と、受信データの信号レベルとを比較し、受信データの信号レベルが前記オフセットカーブを上回ったときに、ターゲットを検出する。図４に示すように、トレンドカーブにオフセット値を与えることにより、ノイズやクラッタが前記オフセットカーブ上回りにくくなっており、当該ノイズやクラッタをターゲットとして誤検出することを防止できる。なお、トレンドカーブは移動平均であるため、信号取得部２０から出力される最新の受信データに対して一定時間遅延している。そこで、ターゲット検出部２４における上記比較処理を適切に行うため、信号取得部２０からの受信データを、トレンドカーブの遅延時間に対応した時間だけ遅延させてターゲット検出部２４に出力する遅延処理部２３を設けている。

なお前述のように、信号取得部２０から出力される受信データは、ログアンプ２６により増幅してサンプリングされたデータであるから、大レベルの受信信号（例えば近距離からの反射信号）であっても信号レベルが飽和しにくく、ダイナミックレンジが広い。このため、ターゲット検出部２４においては、受信データの信号レベルとトレンドカーブとの大小比較を精度よく行うことができ、ターゲットを正確に検出することができる。

また、ターゲット検出部２４は、ターゲットが検出されたか否か（受信データの信号レベルが前記オフセットカーブを上回ったか否か）を示すゲート信号を出力するように構成されている。例えば、本実施形態のターゲット検出部２４は、ターゲットが検出されなかったときには「０」を出力し、検出されたときには「１」を出力する。このゲート信号は、極座標相関処理部２１に入力される。

極座標相関処理部２１は、前記ゲート信号に基づいて、当該極座標相関処理部２１での処理内容を変更するように構成されている。具体的には、入力されたゲート信号が「０」のとき（ターゲットが検出されなかったとき）、極座標相関処理部２１は、演算処理部２８によって求めた相関処理済データを、スキャン相関処理の結果として出力する。このように、ターゲットが検出されなかったときには、従来どおりスキャン相関処理を行った結果を出力するので、クラッタやノイズなどの不要信号が抑圧されたレーダ映像を得る事ができる。

一方、入力されたゲート信号が「１」のとき（ターゲットが検出されたとき）には、極座標相関処理部２１は、信号取得部２０から入力された受信データをそのまま（スキャン相関処理を行っていない値を）スキャン相関処理の結果として出力する。従って、当該ターゲットが高速移動している場合であっても、当該ターゲットがスキャン相関処理によって抑圧されてしまうことはない。この結果、例えば図３（ａ）のように従来のスキャン相関処理では抑圧されてしまっていた高速移動ターゲット３０であっても、本実施形態の構成によれば、図３（ｂ）のように、前記ターゲット３０をレーダ映像上でハッキリと表示することができる。これにより、ターゲット３０の識別性を向上させることができる。

以上で説明したように、本実施形態のレーダ信号処理装置１４は、信号取得部２０と、過去データ保持部２９と、極座標相関処理部２１と、トレンドカーブ算出部２２と、ターゲット検出部２４と、を備える。そして、本実施形態のレーダ信号処理装置１４によるレーダ信号処理方法は、以下のように行うことになる。

即ち、まず、信号取得部２０が、受信信号に基づいて、受信データを極座標系で取得する（信号取得工程）。次に、トレンドカーブ算出部２２が、極座標系の受信データの信号レベルの距離方向でのトレンドカーブを算出する（トレンドカーブ算出工程）。続いて、ターゲット検出部２４が、受信データの信号レベルとトレンドカーブに基づいて、ターゲットを検出する（ターゲット検出工程）。

これと前後して、極座標相関処理部２１が、過去データ保持部２９に記憶されている過去の相関処理済データを、極座標系で取得する（過去データ取得工程）。更に、極座標相関処理部２１は、前記受信データと、過去の相関処理済データと、の相関処理を極座標系で行って相関処理済データを生成する（極座標相関処理工程）。このとき、極座標相関処理部２１は、ターゲット検出部２４によるターゲットの検出結果に基づいて、受信データに対する相関処理の処理内容を変更する。

このように、ターゲット検出部２４がターゲットを検出したか否かに応じてスキャン相関処理の内容を変更することにより、ターゲットがスキャン相関処理によって抑圧されてしまうことを防止できる。

続いて、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、極座標相関処理部２１が、ターゲット検出部２４におけるターゲットの検出結果に基づいて、相関処理済データを出力する場合と、受信データをそのまま（スキャン相関処理がされていない値を）出力する場合と、で処理を切り換える構成とした。本変形例はこれに代えて、極座標相関処理部２１が、ターゲット検出部２４におけるターゲットの検出結果に基づいて、スキャン相関処理のフィルタ係数αを変更するように構成したものである。

このフィルタ係数αは、スキャン相関処理の効き具合を調整するパラメータであり、αの値が大きいほどスキャン相関処理の効きが大きくなる。従って、αの値が大きいほど、高速移動するターゲットが抑圧され易くなる。

そこで本実施形態のレーダ信号処理装置１４において、ターゲット検出部２４が出力したゲート信号が「０」のとき（ターゲットが検出されなかったとき）には、極座標相関処理部２１は、フィルタ係数αを大きくするように構成されている。逆に、ゲート信号が「１」のとき（ターゲットが検出されたとき）には、極座標相関処理部２１は、フィルタ係数αを小さくする。

これによれば、ターゲット検出部２４でターゲットが検出された場合には、スキャン相関処理の効きを弱くすることができるので、当該ターゲットが抑圧されにくくなる。従って、高速で相対移動するターゲットであっても、スキャン相関処理で抑圧されてしまうことを防止できる。一方、ターゲット検出部２４でターゲットが検出されていない場合には、スキャン相関処理を十分に効かせることにより、クラッタやノイズが抑圧されたレーダ映像を得る事ができる。

次に、上記実施形態の別の変形例について説明する。

前述のように、高速で相対移動するターゲットは、１スキャン前とは異なる位置で検出される。このため、スキャン相関処理によって１スキャン前のターゲットの位置に残像が出現する場合がある。例えば図２に示すように、１スキャン前に距離ｒ１の位置にターゲットが存在し、最新のスキャンでは距離ｒ２の位置までターゲットが移動していたとする。この場合、１スキャン前のデータと最新の受信データとの相関を取ることにより、図５に示すように、１スキャン前のターゲットの位置（距離ｒ１の地点）に残像が出現することがある。

そこで、以下に説明する変形例では、１スキャン前のゲート信号を参照して、極座標相関処理部２１における処理の内容を変更するとにより、前記残像を抑圧するように構成したものである。

以下、具体的に説明する。この変形例の極座標相関処理部２１は、ターゲット検出部２４が出力したゲート信号（ターゲットの検出結果）を１スキャン分保持可能な検出結果保持部を備えている。そして、極座標相関処理部２１は、最新のゲート信号と、検出結果保持部が保持している１スキャン前のゲート信号と、の少なくとも何れか一方が「１」になっていた場合（ターゲットが検出されていた場合）には、受信データをそのまま（スキャン相関処理を行っていない値を）スキャン相関処理結果として出力するように構成されている。

即ち、１スキャン前のゲート信号が「１」の場合、少なくとも１スキャン前にはターゲットが存在していたことを示している。従って、このような場合にスキャン相関処理を行うと、１スキャン前のターゲット位置に残像が現れる可能性がある。そこで、本実施形態の極座標相関処理部２１は、１スキャン前のゲート信号が「１」のときにも、受信データをそのまま（スキャン相関処理を行っていない値を）スキャン相関処理の結果として出力するように構成されているのである。

これによれば、スキャン相関処理によって１スキャン前のターゲットの位置に残像が現れることを防止できる。従って、より適切なスキャン相関処理結果を得る事ができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、この第２実施形態において、上記第１実施形態と同一又は類似する構成については、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、この第２実施形態のレーダ信号処理装置１０１においては、信号取得部２０が、ログアンプ２６に加えて更にリニアアンプ３２を備えている。レーダアンテナ１１が受信した受信信号は、リニアアンプ３２で増幅されてＡ／Ｄ変換器３３によってサンプリングされる。

ログアンプ２６の出力（Ａ／Ｄ変換器２７がサンプリングした受信データ）は、第１実施形態と同様に、ターゲット検出部２４及びトレンドカーブ算出部２２に出力される。これにより、ダイナミックレンジが広くて飽和しにくいログアンプの出力を用いてターゲットを検出する処理を行うことができるので、正確にターゲットを検出することができる。

一方、リニアアンプ３２の出力（Ａ／Ｄ変換器３３がサンプリングした受信データ）は、極座標相関処理部２１に出力されている。極座標相関処理部２１は、このリニアアンプ３２の出力に基づいて、スキャン相関処理を行う。このように、受信信号をリニアに増幅したリニアアンプ３２の出力を用いてスキャン相関処理を行うことにより、過去の信号レベルと現在の信号レベルとの相関を取り易くなる。この結果、適切なスキャン相関処理結果を得る事ができる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

本発明のレーダ装置は、船舶用のレーダ装置に限らず、他の用途のレーダ装置にも広く適用することができる。

極座標相関処理部２１のあとに、極座標系で実行可能な他の処理を行っても良い。例えば、極座標相関処理部２１が出力した極座標系の相関処理済データに対して、公知のＡＲＰＡ（自動衝突予防援助装置）などの処理を組み込むことができる。これは、簡単に言うと、ターゲットとの衝突の危険性を自動的に判断する処理である。本発明の構成によれば、高速移動するターゲットであってもスキャン相関処理で抑圧されることがないので、当該高速移動ターゲットとの衝突の危険性を正確に判断することができる。

ターゲット検出部２４は、ターゲットの検出結果に応じたゲート信号を出するとしたが、ターゲット検出部２４がターゲットの検出結果を出力する形式がゲート信号に限定されるわけではない。極座標相関処理部２１の処理内容を、ターゲット検出部２４におけるターゲットの検出結果に応じて切り換えることができれば良い。

ターゲットを検出する際にトレンドカーブに付加するオフセットの大きさは、オペレータによる適宜の操作により変更することができれば好適である。これによれば、ノイズレベルやクラッタレベルに応じてオフセットを調整し、適切な処理を行うことができる。また、ノイズレベル又はクラッタレベルに応じてオフセットの値を自動的に調整するように構成しても良い。

トレンドカーブの算出方法は単純な移動平均に限らず、受信データの距離方向での信号レベルの変化傾向を求めることができれば良い。

Claims (9)

1. 受信信号に基づいて、受信データを極座標系で取得する信号取得部と、
   過去の相関処理済データを極座標系で記憶する過去データ保持部と、
   前記受信データと、前記過去データ保持部に記憶されている過去の相関処理済データと、の相関処理を極座標系で行って相関処理済データを生成する極座標相関処理部と、
   前記極座標系の受信データの信号レベルの距離方向でのトレンドカーブを算出するトレンドカーブ算出部と、
   前記受信データの信号レベルと前記トレンドカーブに基づいてターゲットを検出するターゲット検出部と、
   を備え、
   前記極座標相関処理部は、前記ターゲット検出部によるターゲットの検出結果に基づいて、前記受信データに対する前記相関処理の処理内容を変更することを特徴とするレーダ信号処理装置。
2. 請求項１に記載のレーダ信号処理装置であって、
   前記ターゲット検出部は、前記受信データの信号レベルが前記トレンドカーブよりも所定以上大きい場合にターゲットを検出し、
   前記極座標相関処理部は、前記ターゲット検出部が前記ターゲットを検出した場合には、前記相関処理を行っていない前記受信データの値を出力することを特徴とするレーダ信号処理装置。
3. 請求項１に記載のレーダ信号処理装置であって、
   前記ターゲット検出部は、前記受信データの信号レベルが前記トレンドカーブよりも所定以上大きい場合にターゲットを検出し、
   前記極座標相関処理部は、前記ターゲット検出部によってターゲットが検出された場合と、検出されなかった場合とで、前記受信データと、前記過去の相関処理済データと、の重み付け係数を変更することを特徴とするレーダ信号処理装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載のレーダ信号処理装置であって、
   前記ターゲット検出部は、ターゲットが検出されたか否かを示すゲート信号を出力し、
   前記極座標相関処理部は、前記ゲート信号に応じて前記相関処理の処理内容を変更することを特徴とするレーダ信号処理装置。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載のレーダ信号処理装置であって、
   少なくとも１スキャン前の前記ターゲット検出部の検出結果を記憶する検出結果保持部を備え、
   前記極座標相関処理部は、前記検出結果保持部が記憶している１スキャン前の検出結果と、前記ターゲット検出部が出力する現在の検出結果と、の少なくとも何れかを用いることを特徴とするレーダ信号処理装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載のレーダ信号処理装置であって、
   前記ターゲット検出部は、前記受信データの信号レベルが、前記トレンドカーブにオフセットを付加したカーブよりも大きい場合にターゲットを検出することを特徴とするレーダ信号処理装置。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載のレーダ信号処理装置であって、
   前記信号取得部は、ログアンプとリニアアンプを有し、
   前記トレンドカーブ算出部及び前記ターゲット検出部には、ログアンプ出力を、
   前記極座標相関処理部には、リニアアンプ出力を、
   それぞれ出力することを特徴とするレーダ信号処理装置。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載のレーダ信号処理装置と、
   前記受信信号を受信するレーダアンテナと、
   前記極座標相関処理部における前記スキャン相関処理の結果に基づいたレーダ映像を表示する表示装置と、
   を備えることを特徴とするレーダ装置。
9. 受信信号に基づいて、受信データを極座標系で取得する信号取得工程と、
   過去の相関処理済データを極座標系で取得する過去データ取得工程と、
   前記受信データと、前記過去の相関処理済データと、の相関処理を極座標系で行って相関処理済データを生成する極座標相関処理工程と、
   前記極座標系の受信データの信号レベルの距離方向でのトレンドカーブを算出するトレンドカーブ算出工程と、
   前記受信データの信号レベルと前記トレンドカーブに基づいてターゲットを検出するターゲット検出工程と、
   を含み、
   前記極座標相関処理工程においては、前記ターゲット検出工程によるターゲットの検出結果に基づいて、前記受信データに対する前記相関処理の処理内容を変更することを特徴とするレーダ信号処理方法。

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