エコー信号処理装置、レーダ装置、エコー信号処理プログラム及びエコー信号処理方法
【課題】簡単な構成で、物標追尾等の処理で用いることができる有用な情報を取得することが可能な信号処理装置を提供する。
【解決手段】信号処理装置３は、スキャン相関処理部３３と、物標状態判別部３８と、を備える。スキャン相関処理部３３は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。物標状態判別部３８は、第１エコー信号のレベルと、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【解決手段】信号処理装置３は、スキャン相関処理部３３と、物標状態判別部３８と、を備える。スキャン相関処理部３３は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。物標状態判別部３８は、第１エコー信号のレベルと、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主要には、レーダ装置が備える信号処理装置に関する。詳細には、信号処理装置において、エコー信号が示す物標の状態を検出するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置が備えるレーダアンテナが受信したエコー信号に基づいて、物標追尾処理（ＴＴ：Ｔａｒｇｅｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）を行う構成が従来から知られている。この物標追尾は、簡単に説明すると、エコー信号に基づいて物標の座標を取得し、当該座標の経時変化に基づいて当該物標の速度ベクトル等を求める技術である。これにより、例えば衝突の危険性の高い物標を検出することができる。
【０００３】
ある物標を追尾している場合、当該追尾処理を継続するためには、当該物標の最新の座標を処理ステップごとに取得する必要がある。ところで、通常、エコー信号には複数の物標からのエコーが含まれているから、物標の座標に関する情報も複数取得され得る。また、エコー信号にクラッタ等の不要信号が含まれていた場合、当該不要信号が検出された位置を物標の座標として誤って取得してしまう場合がある。即ち、エコー信号からは、追尾中の物標とは関係の無い座標情報が、多数取得され得る。
【０００４】
従って、追尾処理を継続するためには、新たに取得された複数の座標情報の中から、追尾中の物標に対応する座標情報を特定する必要がある。ここで間違った座標を追尾処理に用いてしまうと（追尾するエコーを取り違えてしまうと）、いわゆる「追尾移り」が発生し、クラッタや間違った物標を追尾してしまうこととなるため、追尾ミスとなる。
【０００５】
このような追尾ミスを防止する方法は、各種提案されている。例えば、特許文献１は、クラッタによる追尾情報を検出し、これを除去するように構成した物標追尾映像表示装置を開示する。また特許文献２は、複数の映像が発生したときに、本当に複数の船舶があって複数映像になっているのか、又は１つの船舶によって複数の映像が発生したのかを判定し、追尾誤りを発生させないように構成した物標追尾装置を開示している。
【０００６】
また、上記のような追尾ミスを防ぐため、クラッタ等の不要信号は予め除去し、物標のみを検出したうえで追尾処理を行うことが考えられる。エコー信号に含まれるクラッタ等の不要信号を除去するための処理として、スキャン相関処理が知られている。このスキャン相関処理は、簡単に説明すると、最新のエコー信号と、過去のエコー信号と、の相関を取ることにより、物標からのエコーを残しつつクラッタを抑圧するものである。即ち、クラッタ等はランダムに出現する信号であるから、過去の信号との間で相関が極めて弱くなるので、スキャン相関処理によって抑圧することができる。一方、低速物標からのエコーは安定して検出されるため、過去の信号との相関が強く現れ、スキャン相関処理によっても抑圧されることなく出力することができる。
【０００７】
しかしながら、このようなスキャン相関処理は、高速移動する物標からのエコーを抑圧してしまうという欠点があった。即ち、高速移動する物標は、スキャンごとに大きく位置を変えるので、過去の信号との間で相関が弱くなり、スキャン相関処理によって抑圧されてしまうのである。従って、仮にスキャン相関処理済みの信号に対して追尾処理を行うと、高速移動物標を追尾することができないという問題がある。そのため、従来は、追尾処理の前処理としてスキャン相関処理が行われることは無かった。
【０００８】
この点、特許文献３は、物標を追尾することで当該物標の位置を予測し、その予測した位置に物標のエコーの位置を補正したうえ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３は、これにより、高速移動物標をスキャン相関処理後も表示することができるとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１８１２４７号公報
【特許文献２】特開平７−１９１１３４号公報
【特許文献３】特開平１１−９４９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１の構成によれば、物標の追尾中にクラッタに対して「追尾移り」を起こしてしまうことを防止できると考えられる。また上記特許文献２の構成によれば、１つの物標から複数の物標エコー像が得られている場合に、他の船舶の追尾が乗り移ってしまうことを防止できると考えられる。
【００１１】
しかしながら、このような「追尾移り」は、クラッタや、１つの物標に起因して１又は複数の偽像が発生している場合のみならず、その他の場合であっても発生し得る。例えば、追尾対象の物標の近傍に他の物標が存在する場合、何れの物標の座標情報を用いて追尾処理を行えば良いのかの判断が難しいため、エコーの取り違えが発生し易くなる。これは、物標の座標情報のみを頼りに追尾処理を行う従来の構成に共通の問題点であり、特許文献１及び２の構成では解決することができない。
【００１２】
一方、特許文献３は、スキャン相関処理で高速移動物標を消さないようにするため、追尾処理の結果を用いている。従って、特許文献３の構成は、追尾処理の前処理としてのスキャン相関処理に適用することができない。また特許文献３の構成は、物標の位置を補正する処理が必要となるため、装置構成等が複雑になってしまうとともに演算負荷が増大することになり、この点で改善の余地が残されていた。
【００１３】
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、簡単な構成で、物標追尾等の処理で用いることができる有用な情報を取得することが可能なエコー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】
【００１４】
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。
【００１５】
本発明の第１の観点によれば、以下のように構成されたエコー信号処理装置が提供される。即ち、このエコー信号処理装置は、スキャン相関処理部と、物標状態判別部と、を備える。前記スキャン相関処理部は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別部は、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００１６】
このように、スキャン相関信号レベルと、エコー信号のレベルと、を複合的に用いることにより、物標の状態を取得することができる。例えば、移動速度が速い物標のエコーはスキャン相関処理によって抑圧されるという特徴があるので、スキャン相関処理を行った信号と行っていない信号の両方を参照することにより、当該エコーが示す物標の移動速度が速いか遅いかという情報を取得することができる。このような情報は、例えば物標の追尾処理を行う際の有用な情報として用いることができる。
【００１７】
また、このエコー信号処理装置は、以下のように構成することもできる。即ち、このエコー信号処理装置は、スキャン相関処理部と、物標状態判別部と、を備える。前記スキャン相関処理部は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別部は、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００１８】
このように、第１の時刻よりも前の時刻におけるエコー信号を複数考慮することにより、過去の信号との相関性を好適に評価することができるので、スキャン相関処理においてより好ましい結果を得ることができる。
【００１９】
前記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記スキャン相関処理部は、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力する。
【００２０】
このように、新しいエコー信号と過去のエコー信号との加重平均を求めることにより、時間的に安定しない信号（クラッタ等）を抑圧することができる。
【００２１】
前記のエコー信号処理装置は、以下のように構成することもできる。即ち、前記スキャン相関処理部は、前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めるように構成される。なお、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて求められる。
【００２２】
このように、過去のスキャン相関信号レベルを用いた再帰的な処理によって最新のスキャン相関信号レベルを算出するように構成することにより、過去のエコー信号を考慮したスキャン相関信号レベルを簡単に算出することができる。
【００２３】
上記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、このエコー信号処理装置は、受信レベル判定部と、スキャン相関レベル判定部と、を備える。前記受信レベル判定部は、前記第１エコー信号のレベルに対して所定の受信閾値を閾値とした２値処理を行い、二値化エコー信号を出力する。前記スキャン相関レベル判定部は、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルに対して所定のスキャン相関閾値を閾値とした二値化処理を行い、二値化スキャン相関信号を出力する。そして、前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号と、前記二値化スキャン相関信号と、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００２４】
即ち、エコー信号又はスキャン相関信号が閾値以上か否かに基づいて（二値化の結果に基づいて）、物標の有無を判定することができる。そして、二値化エコー信号に基づいて物標の有無を検出する場合と、二値化スキャン相関信号に基づいて物標の有無を検出する場合と、では、どのような状態の物標が検出され易いか（或いは検出されにくいか）が異なる。従って、上記のように二値化エコー信号と二値化スキャン相関信号とを相補的に考慮することで、対応する物標の状態を推定することができる。
【００２５】
上記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、このエコー信号処理装置は、受信閾値決定部と、スキャン相関閾値決定部と、を備える。前記受信閾値決定部は、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信された過去のエコー信号のレベルに基づいて前記受信閾値を決定する。前記スキャン相関閾値決定部は、前記第１の時刻よりも前の時刻にスキャン相関処理部から出力された過去のスキャン相関信号レベルに基づいて前記スキャン相関閾値を決定する。
【００２６】
即ち、適切に二値化処理を行うためには、適切な閾値を設定する必要がある。この点、上記のように過去の信号レベルに基づいて閾値を決定することにより、全体的な信号レベルが変動した場合であっても適切に二値化処理を行うことができる。
【００２７】
上記のエコー信号処理装置においては、スキャン相関処理を行うことでエコー信号に含まれている不要信号（時間的に不安定な信号）の信号レベルが抑圧され、閾値を小さくしても適切に二値化処理を行うことができるので、前記受信閾値は、前記スキャン相関閾値よりも大きくすれば良い。
【００２８】
上記のエコー信号処理装置において、前記物標状態判別部は、前記第１エコー信号に対応する物標の状態を、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との組み合わせに基づく４通りの状態のうち何れかに対応させることが好ましい。
【００２９】
即ち、二値化エコー信号は、第１エコー信号のレベルが受信閾値以上か否かの２通りの値をとり得る。また、二値化スキャン相関信号は、第１時刻におけるスキャン相関信号レベルがスキャン相関閾値以上か否かの２通りの値をとり得る。従って、上記のように、二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号とを組み合わせることで、４通りの判別結果を得ることができる。
【００３０】
前記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値未満である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値未満である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した位置には物標無しと判別する。また前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値以上である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値未満である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の高速物標であると判別する。また、前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値未満である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値以上である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は小型の低速物標であると判別する。また、前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値以上である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値以上である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の低速物標であると判別する。
【００３１】
即ち、エコー信号のレベルがある程度大きいということは、ある程度大きな物標が存在するということを示している。従って、二値化エコー信号が示す値（第１エコー信号のレベルが受信閾値以上であるか否か）により、当該第１エコー信号に対応した位置に大型の物標が存在するか否かを判別することができる。一方、スキャン相関処理を行うと高速移動する物標からのエコーは抑圧されてしまう。これを逆に言うと、スキャン相関信号レベルが抑圧されていないということは、低速の物標が存在するということを示している。従って、二値化スキャン相関信号の値（スキャン相関信号レベルがスキャン相関閾値以上であるか否か）により、低速の物標が存在するか否かを判定することができる。そして、上記のように、二値化エコー信号と二値化スキャン相関信号とを複合的に用いることにより、物標の有無を判別できるとともに、物標の状態を「高速・大型物標」、「低速・小型物標」、「大型・低速物標」の３つの区分で取得することができる。
【００３２】
前記のエコー信号処理装置は、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との論理和を、物標の有無を検出した結果として出力する物標検出結果出力部を備えることが好ましい。
【００３３】
即ち、前述のように、二値化エコー信号の値に基づいて、大型の物標が存在するか否かを判別することができる。また、二値化スキャン相関信号に基づいて、低速の物標が存在するか否かを判別することができる。従って、両者の論理和を物標の検出結果とすることで、事実上全ての物標を検出することができる。
【００３４】
前記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、このエコー信号処理装置は、物標の追尾処理を行う追尾処理部を備える。当該追尾処理部は、前記物標状態判別部が取得した情報を考慮して、前記追尾処理を行う。
【００３５】
これにより、より正確な追尾処理を行うことができる。
【００３６】
本発明の第２の観点によれば、前記のエコー信号処理装置と、回転しながら電磁波を放射し、物標からの反射によるエコー信号を受信するアンテナと、を備えるレーダ装置が提供される。
【００３７】
このレーダ装置では、前記エコー信号処理装置によって、物標の状態を判別できるので、当該物標の状態に関する情報を、例えば物標の追尾処理を行う際に参照することにより、当該追尾処理の精度を向上させることができる。
【００３８】
前記のレーダ装置において、前記第１エコー信号と前記第２エコー信号は、同じ位置から受信されたエコー信号であることが好ましい。
【００３９】
このように構成することにより、適切にスキャン相関処理を行うことができる。
【００４０】
本発明の第３の観点によれば、以下のステップを含む処理を信号処理装置に実行させるためのエコー信号処理プログラムが提供される。即ち、この信号処理プログラムは、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含む。前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００４１】
このように、スキャン相関処理レベルと、エコー信号のレベルと、を複合的に用いることにより、物標の状態を取得することができる。例えば、移動速度が速い物標のエコーはスキャン相関処理によって抑圧されるという特徴があるので、スキャン相関処理を行った信号と行っていない信号の両方を参照することにより、当該エコーが示す物標の移動速度が速いか遅いかという情報を取得することができる。このような情報は、例えば物標の追尾処理を行う際の有用な情報として用いることができる。
【００４２】
上記のエコー信号処理プログラムは、以下のステップを含む処理を信号処理装置に実行させるためのエコー信号処理プログラムであっても良い。即ち、この信号処理プログラムは、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含む。前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００４３】
このように、第１の時刻よりも前の時刻におけるエコー信号を複数考慮することにより、過去の信号との相関性を好適に評価することができるので、スキャン相関処理においてより好ましい結果を得ることができる。
【００４４】
前記のエコー信号処理プログラムの前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することが好ましい。
【００４５】
このように、新しいエコー信号と過去のエコー信号との加重平均を求めることにより、時間的に安定しない信号（クラッタ等）を抑圧することができる。
【００４６】
前記のエコー信号処理プログラムの前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めることもできる。なお、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて求められる。
【００４７】
このように、過去のスキャン相関信号レベルを用いた再帰的な処理によって最新のスキャン相関信号レベルを算出するように構成することにより、過去の全てのエコー信号を考慮したスキャン相関信号レベルを簡単に算出することができる。
【００４８】
本発明の第４の観点によれば、以下のステップを含むエコー信号処理方法が提供される。即ち、この信号処理方法は、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含む。前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００４９】
このように、スキャン相関処理レベルと、エコー信号のレベルと、を複合的に用いることにより、物標の状態を取得することができる。例えば、移動速度が速い物標のエコーはスキャン相関処理によって抑圧されるという特徴があるので、スキャン相関処理を行った信号と行っていない信号の両方を参照することにより、当該エコーが示す物標の移動速度が速いか遅いかという情報を取得することができる。このような情報は、例えば物標の追尾処理を行う際の有用な情報として用いることができる。
【００５０】
また、上記のエコー信号処理方法は、以下のスキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含んでいても良い。即ち、前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００５１】
このように、第１の時刻よりも前の時刻におけるエコー信号を複数考慮することにより、過去の信号との相関性を好適に評価することができるので、スキャン相関処理においてより好ましい結果を得ることができる。
【００５２】
前記のエコー信号処理方法の前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することが好ましい。
【００５３】
このように、新しいエコー信号と過去のエコー信号との加重平均を求めることにより、時間的に安定しない信号（クラッタ等）を抑圧することができる。
【００５４】
前記のエコー信号処理方法の前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めることもできる。なお、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて求められる。
【００５５】
このように、過去のスキャン相関信号レベルを用いた再帰的な処理によって最新のスキャン相関信号レベルを算出するように構成することにより、過去の全てのエコー信号を考慮したスキャン相関信号レベルを簡単に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーダ装置のブロック図。
【図２】自船周囲の様子を例示する図。
【図３】（ａ）エコー信号のグラフを例示する図。（ｂ）スキャン相関信号のグラフを例示する図。
【図４】大型物標検出フラグ及び低速物標検出フラグに基づいて取得される物標の状態を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係るレーダ装置１のブロック図である。本実施形態のレーダ装置１は、漁船等の船舶に備えられる舶用レーダであり、主に他船等の物標の探知に用いられる。
【００５８】
図１に示すように、本実施形態のレーダ装置１は、アンテナユニット２と、信号処理装置（エコー信号処理装置）３と、を備えている。アンテナユニット２は、レーダアンテナ１１と、検波部１２と、Ａ／Ｄ変換部１３と、を備えている。信号処理装置３は、スイープメモリ２１と、制御部２２と、追尾処理部２３と、表示部２４と、を備えている。
【００５９】
レーダアンテナ１１は、指向性の強いパルス状電波を送信可能であるとともに、物標からのエコー（反射波）を受信するように構成されている。この構成で、パルス状電波を送信してからエコーを受信するまでの時間を測定することにより、物標までの距離ｒを知ることができる。また、レーダアンテナ１１は水平面内で３６０°回転可能に構成され、パルス状電波の送信方向を変えながら（アンテナ角度θを変えながら）電波の送受信を繰り返し行うように構成されている。以上の構成で、自船周囲の平面上の物標を３６０°にわたり探知することができる。
【００６０】
なお、以下の説明で、パルス状電波を送信してから次のパルス状電波を送信するまでの動作を「スイープ」と呼ぶ。また、電波の送受信を行いながらアンテナを３６０°回転させる動作を「スキャン」と呼ぶ。
【００６１】
検波部１２は、レーダアンテナ１１が受信した信号（エコー信号）を検波して増幅し、Ａ／Ｄ変換部１３にエコー信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１３は、このアナログ型式のエコー信号をサンプリングし、複数ビットからなるデジタルデータ（エコーデータ）に変換する。ここで、前記エコーデータの値は、レーダアンテナ１１が受信したエコー信号の強度（信号レベル）を示している。Ａ／Ｄ変換部１３は、前記エコーデータをスイープメモリ２１に出力する。
【００６２】
スイープメモリ２１は、前記エコーデータを１スイープ分リアルタイムで記憶することができるバッファメモリである。スイープメモリ２１には、１スイープの間にサンプリングされたエコーデータが、先頭アドレスから順に記憶されるように構成されている。従って、スイープメモリ２１からエコーデータを読み出すときの読出しアドレスに基づいて、当該エコーデータに対応するエコー源までの距離ｒを求めることができる。一方、レーダアンテナ１１からは、当該レーダアンテナ１１が現在どの方向を向いているか（アンテナ角度θ）を示すデータが出力されている（図示は省略）。以上の構成で、スイープメモリ２１からエコーデータを読み出す際には、当該エコーデータに対応するエコー源の位置を、極座標（ｒ，θ）で取得することができる。
【００６３】
制御部２２は、スイープメモリ２１からエコーデータを読み出し、当該エコーデータに対応するエコー源の座標（ｒ，θ）に存在する物標の状態を判別するように構成されている。なお、制御部２２は、エコーデータをＡ／Ｄ変換部１３からリアルタイムで取り込みながら処理するように構成しても良く、この場合は必ずしもスイープメモリ２１は必要無い。
【００６４】
例として、自船周囲の様子が図２のようであった場合について説明する。図２に示す物標Ａは高速の大型船舶、物標Ｂは低速の大型船舶、物標Ｃは低速の小型船舶である。図２の状況で、アンテナ角度がθ1のときにスイープメモリから読み出されるエコーデータ系列（エコー信号の波形）は、図３（ａ）のグラフのようになる。グラフの縦軸はエコー信号の信号レベル、横軸はスイープメモリ２１からの読出しアドレス（即ち、自船からエコー源までの距離ｒ）に対応している。なお、図３のグラフは連続的なアナログ波形のように描かれているが、これは概念的な図であって、実際には、スイープメモリ２１から読み出されるエコーデータは離散的なデジタルデータとなっている。
【００６５】
図３（ａ）の例では、物標Ａ、物標Ｂ、及び物標Ｃからのエコーのそれぞれが、信号レベルのピークとして現れている。大型船舶である物標Ａ及び物標Ｂは、反射断面積が大きいため、小型船舶である物標Ｃに比べるとピークの信号レベルが高い。また図３（ａ）の波形には、物標からのエコー以外にも細かいピークが検出されているが、これらはクラッタやノイズなどの不要信号である。ここで、クラッタとは、海面からの反射波や雨からの反射波など、物標の検出に不要な反射波をいう。
【００６６】
本実施形態の制御部２２は、図３（ａ）に示すようなエコー信号に対して所定の信号処理を行うことにより、物標Ａ、物標Ｂ、及び物標Ｃを検出し、それぞれの物標が、大型物標であるか否か、低速物標であるか否か、という情報を取得するように構成されている。即ち、本実施形態の制御部２２は、図３（ａ）のエコー信号を信号処理することにより、物標の状態を判別することができる。なお、物標の状態を判別するための構成については後述する。
【００６７】
制御部２２において取得された物標の状態に関する情報は、後述の追尾処理部２３に出力される。追尾処理部２３においては、前記物標の状態に関する情報を参照して追尾処理を行う。これにより、物標エコーの位置情報のみに基づいて追尾処理を行っていた従来の構成に比べて、当該追尾処理の精度を向上させ、追尾ミスを減少させることが可能となる（詳しくは後述）。そして、追尾処理部２３で物標の追尾処理を行うことにより、当該物標の移動速度、移動方向等の情報を取得することができる。なお、このように物標の追尾処理を行うので、本実施形態の信号処理装置３は、物標追尾装置であると言うこともできる。
【００６８】
追尾処理部２３で物標を追尾した結果は、表示部２４に出力される。表示部２４は液晶ディスプレイ等の表示装置を備えており、物標を追尾した結果を画像として表示することができる。表示部２４に表示される画像としては、例えば、各物標の移動方向、移動速度等を示すマークを物標エコーに重畳表示させたレーダ映像が好適である。このように構成することにより、レーダ装置１のオペレータは、表示部２４の表示を確認することで、自船周囲の危険な物標を容易に認識することができる。なお、このように物標画像の生成を行うので、本実施形態の信号処理装置３は、物標画像処理装置であると言うこともできる。
【００６９】
次に、制御部２２の構成について詳しく説明する。制御部２２は、図略のＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなるハードウェアと、前記ＲＯＭに記憶されたエコー信号処理プログラムからなるソフトウェアと、から構成されている。
【００７０】
前記エコー信号処理プログラムは、本発明に係るエコー信号処理方法を信号処理装置３に実行させるためのプログラムであり、大型物標検出ステップと、低速物標検出ステップと、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、物標検出結果出力ステップと、を含んでいる。そして、信号処理装置３が備える前記ハードウェアとソフトウェアが協働して動作することにより、制御部２２を、大型物標検出部３１、低速物標検出部３２、スキャン相関処理部３３、物標状態判別部３８、物標検出結果出力部３９等として機能させることができる。
【００７１】
以下、図１のブロック図を参照して説明する。以下の説明では具体的に、或る時刻（第１時刻）に受信されたエコー信号（第１エコー信号）をサンプリングしたエコーデータ（以下、第１エコーデータと呼ぶ）を、制御部２２がスイープメモリ２１から読み出し、当該第１エコーデータに対して上記エコー信号処理プログラムによる信号処理を行うものとして説明する。
【００７２】
大型物標検出部３１は、スイープメモリ２１から読み出された第１エコーデータに基づいて、当該第１エコーデータに対応するエコー源の座標に大型物標が存在するか否かを判定するように構成されている。この大型物標検出部３１における処理内容は、前記信号処理プログラムの大型物標検出ステップに対応している。具体的には、大型物標検出部３１は、受信閾値決定部３４と、受信レベル判定部３５と、を備えている。
【００７３】
大型物標検出部３１における処理を、前記図３（ａ）を参照して説明する。
【００７４】
例えば、物標Ａ（高速・大型船舶）や物標Ｂ（低速・大型船舶）のような大型船舶は、反射断面積の大きな物標であり、エコーの強度も強い。一方、気象条件等によっても異なるが、クラッタ等の不要信号の信号レベルは、通常、大型船舶を示すエコー信号のレベルよりも小さい。従って、図３（ａ）に示すように、所定の受信閾値を設定しておき、第１エコーデータの値が前記受信閾値以上か否かを判定することにより、当該第１エコーデータが物標を示すエコーデータか否かを判別することができる。
【００７５】
一方、小型物標（反射断面積の小さな物標）からのエコーは弱く、クラッタに埋もれてしまいがちである。このため、図３（ａ）に示すように、例えば物標Ｃ（低速・小型船舶）のような小型船舶からのエコーを示すエコー信号の信号レベルは、受信閾値以下となる場合がある。このため、このような小型物標は、エコーデータの値が受信閾値以上か否かによっては、不要信号と区別することができない。
【００７６】
これを逆に言うと、エコーデータが受信閾値以上か否かを判定することにより、（物標の移動速度が低速か高速かにかかわらず）大型の物標を検出することができる。なお、ここで言う「大型」「小型」というのは、物標の絶対的な大きさを指しているのではなく、不要信号レベルに対して物標からのエコーが大きいか小さいかという相対的な尺度である。従って、クラッタが弱い場合などは、小型船舶であっても大型物標として検出され得ることを考慮すべきである。
【００７７】
以上の点を考慮して、受信レベル判定部３５は、第１エコーデータの値（第１の時刻に受信されたエコー信号の信号レベル）が受信閾値以上か否かに応じて、１ビットからなる大型物標検出フラグを生成するように構成されている。具体的には、第１エコーデータの値が受信閾値以上だった場合（物標が検出された場合）、受信レベル判定部３５は、「１」からなる大型物標検出フラグを生成する。一方、第１エコーデータの値が受信閾値未満だった場合（物標が検出されなかった場合）、受信レベル判定部３５は、「０」からなる大型物標検出フラグを生成する。なお、大型物標検出フラグは、上記のように、エコー信号の信号レベルを受信閾値を閾値として二値化したものであるから、二値化エコー信号と呼ぶこともできる。
【００７８】
ここで、前述のように、各エコーデータが示すエコー源の位置は、極座標（ｒ，θ）で取得することができる。従って、第１エコーデータを二値化した結果である大型物標検出フラグは、元の第１エコーデータが示すエコー源の座標（ｒ，θ）における大型物標の有無を示している。
【００７９】
ところで、上記のように大型物標を確実に検出するとともに、不要信号が誤って物標と判断されないようにするためには、前記受信閾値として適切な値を採用する必要がある。そこで、受信閾値決定部３４は、前記第１時刻よりも前の時刻にサンプリングされた過去のエコーデータに基づいて、エコー信号に含まれている不要信号レベルを推定し、この不要信号レベルよりも若干大きな値を前記受信閾値として決定するように構成されている。このように構成することにより、いわゆる適応型の二値化処理が可能となり、受信レベル判定部３５において適切に二値化を行うことができる。
【００８０】
なお、上記の説明では第１エコーデータに対する処理を例として説明したが、大型物標検出部３１における物標検出処理は、エコー信号をサンプリングした個々のデジタルデータであるエコーデータのそれぞれに対して行われる。即ち、スイープメモリ２１から処理対象のエコーデータを読み出し、当該エコーデータの値が受信閾値以上の場合に、物標が存在すると判断し、この検出結果に応じて大型物標検出フラグを生成するという処理を繰り返す。
【００８１】
そして、大型物標検出部３１は、上記のように大型物標検出フラグを生成すると、当該大型物標検出フラグを、後述の物標状態判別部３８及び物標検出結果出力部３９へ出力する。
【００８２】
次に、スキャン相関処理部３３について説明する。スキャン相関処理部３３は、エコー信号に対してスキャン相関処理を行う。なお、このスキャン相関処理部３３における処理内容は、前記信号処理プログラムのスキャン相関処理ステップに対応している。
【００８３】
以下、スキャン相関処理について簡単に説明する。スキャン相関処理とは、最新のエコー信号と、過去のエコー信号と、の相関を取ることにより、物標からのエコーを残しつつクラッタを抑圧する処理である。
【００８４】
即ち、物標からのエコーは時間的に安定して検出される信号である一方、クラッタは時間的にランダムに変動する信号である。なおここでいう時間的な安定性は、スキャン間での信号レベルの安定性をいう。複数スキャンにわたって、アンテナ角度θ、距離ｒの位置から同じような信号レベルのエコーが安定して検出される場合、当該座標（ｒ，θ）からの信号は時間的に安定していると言える。従って、ある座標（ｒ，θ）からのエコーに対応するエコーデータに対して低域通過型のデジタルフィルタ処理を施すことにより、当該座標（ｒ，θ）において時間的に安定して検出される信号（物標からのエコー等）を残しつつ、ランダムに変動する信号（クラッタ等の不要信号）を抑圧することができる。
【００８５】
上記のような低域通過型のデジタルフィルタ処理としては、例えば過去のエコーデータの時間平均を取る方法が考えられる。即ち、エコーデータの値の時間的な平均を求めることにより、時間的にランダムに変動する成分を抑圧し、時間的に安定した（時間的に平均化された）スキャン相関信号を出力することができる。
【００８６】
このような時間平均を求める演算の一例として、例えば以下のように、所定の比率によって重み付けを行った加重平均を計算する方法が考えられる。
Ｙr,θ（ｔ1）＝｛αＸr,θ（ｔ1）＋α（１−α）Ｘr,θ（ｔ2）
＋・・・＋α（１−α）n-1Ｘr,θ（ｔn）＋・・・｝ ・・・（１）
【００８７】
ここで、係数αの範囲は（０≦α≦１）であり、重み係数α，α（１−α），・・・α（１−α）n-1，・・・の総和は１である。なお、Ｙr,θ（ｔ1）は、第１の時刻におけるスキャン相関信号のレベルを示すデータ（スキャン相関データ）である。Ｘr,θ（ｔ1）は、前記第１の時刻に受信された第１エコー信号をサンプリングしたエコーデータ（第１エコーデータ）である。Ｘr,θ（ｔ2）は、Ｘr,θ（ｔ1）と同じ座標（ｒ，θ）からのエコーを示すエコーデータであって、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号をサンプリングした第２エコーデータである。なお、第１の時刻よりも前の第２の時刻とは、具体的には、第１の時刻の１スキャン前の時刻である。また、Ｘr,θ（ｔn）は、前記第２の時刻よりも更に前の時刻にサンプリングされた過去のエコーデータである。このように、第１エコーデータと、第２エコーデータと、・・・に基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関データを算出することができる。
【００８８】
ただし、上記のように過去のエコーデータを複数考慮して加重平均を求めるように構成した場合、当該複数の過去のエコーデータを記憶しておくために大きな記憶領域が必要となってしまう。また、大量のエコーデータの加重平均を求める必要があるため、演算回数も多くなり、計算負荷が高まる。
【００８９】
そこで本実施形態のスキャン相関処理部３３では、低域通過側のフィルタの一実現方法として、式（１）を変形した以下の巡回式デジタルフィルタ処理：
Ｙr,θ（ｔ1）＝αＸr,θ（ｔ1）＋（１−α）Ｙr,θ（ｔ2） ・・・（２）
をエコーデータに対して適用することにより、クラッタを抑圧するように構成している。以上が本実施形態におけるスキャン相関処理である。ここで、Ｙr,θ（ｔ2）は、前記第２の時刻におけるスキャン相関データである。
【００９０】
上記式（２）を用いてスキャン相関信号を求めるように構成することにより、上記式（１）に比べて演算に必要な記憶領域が少なくて済む。また、演算回数も式（１）に比べて少ないため好適である。なお、上記式（２）は、第１エコーデータＸr,θ（ｔ1）の値を引数として取ってスキャン相関処理を行うことにより、第１の時刻におけるスキャン相関データＹr,θ（ｔ1）を出力する処理であると把握することができる。
【００９１】
以上のようなスキャン相関処理を、図３（ａ）のグラフに示すようなエコー信号に対して行った結果（スキャン相関信号）の例を、図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、スキャン相関処理により、クラッタの信号レベルを抑圧することができる。なお、前述のように、スキャン相関処理を行うと、高速移動物標を示すエコーの信号レベルも抑圧されてしまう。例えば図３（ｂ）のグラフでは、物標Ａ（高速・大型船舶）のエコーが抑圧された様子が示されている。
【００９２】
スキャン相関処理部３３は、スキャン相関データを低速物標検出部３２に出力する。
【００９３】
低速物標検出部３２は、前記第１の時刻におけるスキャン相関データ（前記第１エコーデータをスキャン相関処理した結果のスキャン相関データ）のレベルに基づいて、前記第１エコーデータに対応するエコー源の座標に低速移動物標が存在するか否かを判定するように構成されている。なお、この低速物標検出部３２における処理内容は、前記信号処理プログラムの低速物標検出ステップに対応している。具体的には、低速物標検出部３２は、スキャン相関閾値決定部３６と、スキャン相関レベル判定部３７と、を備えている。
【００９４】
低速物標検出部３２における処理を、前記図３（ｂ）を参照して説明する。前述のように、図３（ｂ）において不要信号を示す信号レベルが抑圧されている一方、例えば物標Ｂ、物標Ｃ等に対応したスキャン相関信号は、高い信号レベルを保っている。従って、図３（ｂ）に示すように、所定のスキャン相関閾値を設定しておき、第１の時刻におけるスキャン相関データの値が前記スキャン相関閾値以上か否かを判定することにより、スキャン相関データが物標を示すスキャン相関データか否かを判別することができる。
【００９５】
なお、図３（ｂ）に示すように、スキャン相関信号にも、スキャン相関処理で抑圧しきれなかった不要信号（物標エコー以外を示す信号）が含まれている。そこで、スキャン相関閾値決定部３６は、前記第１の時刻よりも前の時刻にスキャン相関処理部３３から出力された過去のスキャン相関データに基づいて、スキャン相関信号に含まれている不要信号レベルを推定し、この不要信号レベルよりも若干大きな値を前記スキャン相関閾値として決定するように構成されている。
【００９６】
ここで、前記のように、エコー信号に含まれていた不要信号はスキャン相関処理によって抑圧されているため、スキャン相関閾値決定部３６で推定される不要信号レベルは、上記受信閾値決定部３４で推定される不要信号レベルに比べて小さい。従って、一般的に、受信閾値＞スキャン相関閾値となる。このように、低速物標検出部３２では、大型物標検出部３１に比べて小さな閾値を用いて物標の有無を判定することができるので、大型物標検出部で検出できなかった小型の物標（例えば物標Ｃ）も検出することができる。
【００９７】
一方、前述のように、高速物標のエコーは、スキャン相関処理によって抑圧されるという特徴がある。このため、例えば物標Ａ（高速・大型船舶）のような高速物標は、低速物標検出部３２で検出することができない。
【００９８】
これを逆に言うと、スキャン相関信号がスキャン相関閾値以上か否かを判定することにより、（大型物標か小型物標かにかかわらず）低速物標を検出することができる。なお、ここで言う「低速物標」には、速度ゼロの物標（固定物標）も含まれる。
【００９９】
以上の点を考慮して、スキャン相関レベル判定部３７は、第１の時刻におけるスキャン相関データの値（第１の時刻におけるスキャン相関信号のレベル）がスキャン相関閾値以上か否かに応じて、１ビットからなる低速物標検出フラグを生成する。具体的には、第１の時刻におけるスキャン相関データの信号レベルがスキャン相関閾値以上だった場合（物標が検出された場合）、スキャン相関レベル判定部３７は、低速物標検出フラグの内容を「１」とする。また、第１の時刻におけるスキャン相関データの信号レベルがスキャン相関閾値未満だった場合（物標が検出されなかった場合）、スキャン相関レベル判定部３７は、低速物標検出フラグの内容を「０」とする。なお、低速物標検出フラグは、上記のように、スキャン相関信号の信号レベルをスキャン相関閾値を閾値として二値化したものであるから、二値化スキャン相関信号と呼ぶこともできる。
【０１００】
ここで、前述のように、各エコーデータが示すエコー源の位置は、極座標（ｒ，θ）で取得することができる。そして、当該エコーデータにスキャン相関処理を行った結果であるスキャン相関データは、元のエコーデータが示すエコー源の座標（ｒ，θ）に対応している。従って、当該スキャン相関データを二値化した結果である低速物標検出フラグは、元のエコーデータが示すエコー源の座標（ｒ，θ）における低速物標の有無を示している。
【０１０１】
なお、上記の説明では第１時刻におけるスキャン相関信号に対する処理を例として説明したが、低速物標検出部３２における物標検出処理は、個々のデジタルデータであるスキャン相関データそれぞれに対して行われる。即ち、スキャン相関処理部３３から順次入力される最新のスキャン相関データに対して、当該スキャン相関データの値がスキャン相関閾値以上の場合に、物標が存在すると判断し、当該検出結果に応じて低速物標検出フラグを生成する。
【０１０２】
そして、低速物標検出部は、前記低速物標検出フラグを、後述の物標状態判別部３８及び物標検出結果出力部３９へ出力する。
【０１０３】
次に、物標状態判別部３８について説明する。物標状態判別部３８は、大型物標検出部３１及び低速物標検出部３２から物標検出フラグを取得すると、当該物標検出フラグに基づいて、物標の状態を判別するように構成されている。なお、この物標状態判別部３８における処理内容は、前記信号処理プログラムの物標状態判別ステップに対応している。
【０１０４】
以下、物標検出フラグに基づいて物標の状態を判別する処理について説明する。前述のように、大型物標検出部３１では、物標の移動速度にかかわらず、大型の物標を検出できる。従って、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグが「１」であった場合、当該座標（ｒ，θ）には物標が存在し、当該物標の状態は「大型物標」であると判断できる。
【０１０５】
また前述のように、低速物標検出部３２では、物標の大小にかかわらず、低速物標を検出できる。従って、ある座標（ｒ，θ）における低速物標検出フラグが「１」であった場合、当該座標（ｒ，θ）には物標が存在し、当該物標の状態は「低速物標」であると判断できる。
【０１０６】
しかしながら、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグが「０」となっている場合、そこに小型物標が存在するのか、それとも単に物標が存在していないだけなのか、当該大型物標検出フラグだけでは判断することができない。また、ある座標（ｒ，θ）における低速物標検出フラグが「０」となっている場合、そこに高速物標が存在するのか、それとも単に物標が存在していないだけなのか、当該低速物標検出フラグだけでは判断することができない。
【０１０７】
そこで、本実施形態の物標状態判別部３８は、大型物標検出フラグと低速物標検出フラグを複合的に用いることにより、物標の状態を判別するように構成されている。具体的には以下のとおりである。
【０１０８】
即ち、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグが「０」となっている場合であっても、当該座標（ｒ，θ）における低速物標検出フラグが「１」となっている場合、当該座標（ｒ，θ）には低速の物標が存在するということが分かる。このような場合、物標状態判別部３８は、前記座標（ｒ，θ）における物標の状態は「低速の小型物標」であると判定する。
【０１０９】
同様に、ある座標（ｒ，θ）における低速物標検出フラグが「０」となっている場合であっても、当該座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグが「１」となっている場合、当該座標（ｒ，θ）には大型の物標が存在するということが分かる。このような場合、物標状態判別部３８は、前記座標（ｒ，θ）における物標の状態は「高速の大型物標」であると判定する。
【０１１０】
また、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグと低速物標検出フラグが共に「１」であった場合は、当該座標（ｒ，θ）における物標の状態は「低速の大型物標」と判断すれば良い。
【０１１１】
なお、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグと低速物標検出フラグが共に「０」であった場合（大型物標検出部３１と低速物標検出部３２の両方で物標を検出できなかった場合）、当該座標（ｒ，θ）に「高速の小型物標」が存在しているのか、単に物標が存在しないだけなのか、を判断することができない。
【０１１２】
しかしながら、物標エコーがクラッタに埋もれてしまうような気象条件（大型物標検出部３１で当該物標を検出できないとき。例えば時化のとき）においては、一般的な小型の船舶は高速航行することができない。従って、大型物標検出部３１で小型の船舶を検出できないような気象条件下においては、小型の船舶の大部分は低速航行していることになるため、当該低速の小型船舶は低速物標検出部３２で検出することが可能である。
【０１１３】
一方、クラッタが弱いとき（時化ていないとき）には、小型の船舶であっても高速航行することができるが、その場合、当該小型船舶のエコーはクラッタに埋もれることもないので、大型物標検出部３１で検出することができる。この場合、当該小型の船舶は、クラッタレベルに対して相対的にエコーが大きいという意味で、「大型物標」であると言うことができる。
【０１１４】
何れにしても、大型物標検出部で検出できないほどエコーが弱く、しかも低速物標検出部で検出できないほど高速移動する物標というのは、現実的には殆ど無いと言うことができる。即ち、大型物標検出フラグと低速物標検出フラグが共に「０」となるような物標は、殆ど存在しない。
【０１１５】
従って、ある座標（ｒ，θ）において、大型物標検出フラグと低速物標検出フラグが共に「０」だった場合、物標状態判別部３８は、当該座標（ｒ，θ）は単に物標無しと判定する。
【０１１６】
上記の結果をまとめて、図４の表に示す。図４に示すように、物標状態判別部３８は、「物標なし」「低速・小型物標」「低速・大型物標」「高速・大型物標」の４段階で物標の状態を判別することができる。
【０１１７】
なお、従来の信号処理装置において、例えば物標の速度に関する情報を取得しようとした場合、追尾処理等を行う必要があった。従って、当該追尾処理の前に物標の速度に関する情報を予め取得することが困難であった。この点、本実施形態の構成によれば、追尾処理等を行うことなく、物標検出フラグの比較判定という簡単な処理で、物標の速度に関する情報（高速物標か低速物標か）を取得することができる。従って、当該情報を、例えば追尾処理を行う際に参照することができる。
【０１１８】
なお、追尾処理を行うことなく物標の速度に関する情報を取得する他の方法としては、ドップラシフトを利用した方法が公知である。しかしながら、周知のように、ドップラシフトを用いた方法では、距離方向（自船と物標を結ぶ直線方向）での物標の速度成分を取得することはできるものの、自船と物標を結んだ直線と直交する方向の速度成分を取得することができない。この点、本実施形態の構成によれば、平面内で高速移動しているか否かを判定することができる。
【０１１９】
次に、物標検出結果出力部３９について説明する。物標検出結果出力部３９は、座標（ｒ，θ）についての大型物標検出フラグ及び低速物標検出フラグの論理和を求め、当該論理和を座標（ｒ，θ）における物標の検出結果として出力する。なお、この物標検出結果出力部３９における処理内容は、前記信号処理プログラムの物標検出結果出力ステップに対応している。
【０１２０】
即ち、前述のように、大型物標検出部３１では、（低速か高速かにかかわらず）大型物標を検出できる。また、低速物標検出部３２では、（小型か大型かにかかわらず）低速移動物標を検出できる。そして、前述のように、「高速の小型物標」というのは、現実的には殆ど存在しない。従って、大型物標検出部３１と低速物標検出部３２の検出結果の論理和を取ることにより、実質的に全ての物標を検出することができるのである。
【０１２１】
なお、従来の物標検出方法では、例えばクラッタに埋もれた小型物標は検出できなかった。また例えば、スキャン相関処理を行ってクラッタを抑圧した後で物標を検出する方法では、高速移動する物標を検出することができなかった。この点、本実施形態のように、スキャン相関処理を行っていない信号（エコー信号）と、スキャン相関処理を行った信号（スキャン相関信号）と、を相補的に用いて物標を検出することにより、小型物標も高速物標も検出することができるようになったのである。
【０１２２】
制御部２２は、物標状態判別部３８が判別した物標状態を示すデータと、物標検出結果出力部３９が出力した物標の検出結果と、を追尾処理部２３に出力する。
【０１２３】
追尾処理部２３においては、物標検出結果出力部３９が出力した物標の検出結果に基づいて、物標の追尾を行う。この物標の検出結果は、「０」か「１」かによって座標（ｒ，θ）における物標の存在の有無を示す二値化データであるので、当該二値化データに基づいて物標を追尾することになる。二値化データに基づく物標追尾処理は公知であるが、以下、簡単に説明する。
【０１２４】
追尾処理部２３は、制御部２２から入力された二値化データの平面上の連続性を評価し、平面上でまとまって「１」となっている領域を抽出して代表点の座標を得る。当該平面上でまとまって「１」となっている領域は、１つの物標からのエコーを示していると考えられるので、前記代表点の座標は当該物標エコーの位置を示している。そして、追尾処理部２３は、この代表点の座標を追尾フィルタに入力することにより、追尾処理を実現する。
【０１２５】
追尾フィルタについて簡単に説明すると、最新の物標エコーの座標と、１ステップ前における当該物標エコーに対する追尾フィルタ処理の結果と、に基づいて、当該物標エコーの最新の平滑位置及び予測位置を算出するものである。この平滑位置と予測位置とに基づいて、例えば当該物標エコーの速度ベクトル等を求めることができる。なお、追尾フィルタには、カルマン・フィルタ等が使用される。
【０１２６】
通常、物標は複数存在するので、複数の物標エコーが検出され得る。従って、追尾処理を継続して行うためには、新しく検出された複数の物標エコーの中から、追尾対象の物標エコーを特定する必要がある。従来の追尾処理においては、１ステップ前の追尾フィルタ処理で算出した予測位置の近傍に、最新のステップで物標エコーが検出された場合、当該最新の物標エコーを追尾対象の物標エコーであると判断していた。この従来の方法では、追尾を行っている物標エコーか否かの判断を、当該物標エコーの位置情報のみに基づいて行っているので、物標エコーの取り違え（追尾移り）が発生する可能性が高い。即ち、従来の方法では、前記予測位置の近傍に複数の物標エコーが検出された場合、間違った物標エコーを用いて追尾フィルタ処理を行ってしまう可能性が高かった。
【０１２７】
そこで、本実施形態の追尾処理部２３では、物標状態判別部３８から入力される情報を考慮して、追尾対象の物標エコーか否かを判定するように構成されている。
【０１２８】
即ち、本実施形態の構成によれば、物標が存在する場合、物標の状態を「低速・小型物標」「低速・大型物標」「高速・大型物標」の３つの区分で取得できる（物標エコーの状態を３つの区分で取得できる）ので、追尾中の物標エコーの区分とは違う区分の物標エコーは、追尾対象の物標エコーか否かの判断を行う際に予め除外することができる。これにより、前記予測位置の近傍に多数の物標エコーが存在している場合であっても、正しい物標エコーを用いて追尾処理を行える可能性を高めることができるので、追尾の精度を向上させることができる。
【０１２９】
また、本実施形態の追尾処理部２３は、物標状態判別部３８から入力される情報を考慮することにより、追尾フィルタ処理の初期の段階における追尾移りを減少させている。以下、この点について説明する。
【０１３０】
上記のように追尾フィルタ処理によって物標エコーの予測位置を算出できるのは、当該追尾フィルタ処理を複数ステップにわたって行ったときである。即ち、追尾フィルタ処理の最初のステップ（新しく物標エコーの追尾を開始した段階）では、上記のように予測位置を算出することができない。従って、追尾フィルタ処理の最初のステップでは、「予測位置の近傍で検出された物標エコーを用いて追尾を続ける」という処理を行うことができない。
【０１３１】
そこで従来の追尾処理において、追尾フィルタ処理の最初のステップでは、追尾対象の物標エコーの実測位置から所定距離範囲の領域を監視し、当該領域内に次のステップで物標エコーが検出された場合に、当該新しい物標エコーを追尾対象の物標エコーであると判断していた。
【０１３２】
ここで、低速物標であれば、１ステップの間に大きく移動することは無いので、前記所定距離範囲の領域としては、追尾対象の物標エコーの近傍を監視すれば良い。一方、高速物標の場合、１ステップの間に大きく移動するので、前記所定距離範囲の領域としては、追尾対象の物標エコーから一定距離離れた領域を監視すれば良い。
【０１３３】
しかしながら、従来の追尾処理では、追尾対象の物標エコーが高速物標を示しているのか低速物標を示しているのかを、予め知る方法が無かった。従って、低速物標と高速物標の両方を追尾処理を可能にするために、追尾対象の物標エコーから近い領域も遠い領域も監視する必要があった。このため、従来の追尾処理では、無関係なエコーまで拾ってしまう可能性が高く、追尾処理の初期段階で追尾移りが発生する可能性が特に高かったのである。
【０１３４】
この点、本実施形態の構成によれば、追尾対象の物標エコーが低速物標を示しているのか、高速物標を示しているのか、を予め知ることができる。従って、追尾フィルタ処理の最初のステップで、物標エコーの検出を監視する領域を限定することができる。これにより、追尾フィルタ処理の初期段階における追尾精度を向上させることができる。そして、追尾フィルタによる追尾処理は、ステップを重ねるごとに徐々に精度が良くなるものであるから、初期段階における追尾精度を向上させることにより、全体的な追尾精度を向上させることができる。
【０１３５】
以上で説明したように、本実施形態の信号処理装置３は、スキャン相関処理部３３と、物標状態判別部３８と、を備える。スキャン相関処理部３３は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。物標状態判別部３８は、第１エコー信号のレベルと、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【０１３６】
このように、スキャン相関信号レベルと、エコー信号のレベルと、を複合的に用いることにより、物標の状態を取得することができる。例えば、移動速度が速い物標のエコーはスキャン相関処理によって抑圧されるという特徴があるので、スキャン相関処理を行った信号と行っていない信号の両方を参照することにより、当該エコーが示す物標の移動速度が速いか遅いかという情報を取得することができる。このような情報は、例えば物標の追尾処理を行う際の有用な情報として用いることができる。
【０１３７】
また、本実施形態の信号処理装置３において、スキャン相関処理部３３は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルとに基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力している。
【０１３８】
このように、第１の時刻よりも前の時刻におけるエコー信号を複数考慮することにより、過去の信号との相関性を好適に評価することができるので、スキャン相関処理においてより好ましい結果を得ることができる。
【０１３９】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成することができる。即ち、スキャン相関処理部３３は、第１エコー信号のレベルと第２エコー信号のレベルとの加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力する。
【０１４０】
このように、新しいエコー信号と過去のエコー信号との加重平均を求めることにより、時間的に安定しない信号（クラッタ等）を抑圧することができる。
【０１４１】
ただし、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、スキャン相関処理部３３は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めるように構成される。なお、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて求められる。
【０１４２】
このように、過去のスキャン相関信号レベルを用いた再帰的な処理によって最新のスキャン相関信号レベルを算出するように構成することにより、過去のエコー信号を考慮したスキャン相関信号レベルを簡単に算出することができる。
【０１４３】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、この信号処理装置３は、受信レベル判定部３５と、スキャン相関レベル判定部３７と、を備える。受信レベル判定部３５は、第１エコー信号のレベルに対して所定の受信閾値を閾値とした２値処理を行い、二値化エコー信号を出力する。スキャン相関レベル判定部３７は、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルに対して所定のスキャン相関閾値を閾値とした二値化処理を行い、二値化スキャン相関信号を出力する。そして、物標状態判別部３８は、二値化エコー信号と、二値化スキャン相関信号と、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【０１４４】
即ち、エコー信号又はスキャン相関信号が閾値以上か否かに基づいて（二値化の結果に基づいて）、物標の有無を判定することができる。そして、二値化エコー信号に基づいて物標の有無を検出する場合と、二値化スキャン相関信号に基づいて物標の有無を検出する場合と、では、どのような状態の物標が検出され易いか（或いは検出されにくいか）が異なる。従って、上記のように二値化エコー信号と二値化スキャン相関信号とを相補的に考慮することで、対応する物標の状態を推定することができる。
【０１４５】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、この信号処理装置３は、受信閾値決定部３４と、スキャン相関閾値決定部３６と、を備える。受信閾値決定部３４は、第１の時刻よりも前の時刻に受信された過去のエコー信号のレベルに基づいて前記受信閾値を決定する。スキャン相関閾値決定部３６は、第１の時刻よりも前の時刻にスキャン相関処理部３３から出力された過去のスキャン相関信号レベルに基づいて前記スキャン相関閾値を決定する。
【０１４６】
即ち、適切に二値化処理を行うためには、適切な閾値を設定する必要がある。この点、上記のように過去の信号レベルに基づいて閾値を決定することにより、全体的な信号レベルが変動した場合であっても適切に二値化処理を行うことができる。
【０１４７】
また、本実施形態の信号処理装置３においては、一般的に、前記受信閾値は、前記スキャン相関閾値よりも大きくなる。
【０１４８】
即ち、スキャン相関処理を行うことで、エコー信号に含まれている不要信号（時間的に不安定な信号）の信号レベルが抑圧されるので、閾値を小さくしても適切に二値化を行うことができる。
【０１４９】
また、本実施形態の信号処理装置３において、物標状態判別部３８は、第１エコー信号に対応する物標の状態を、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との組み合わせに基づく４通りの状態のうち何れかに対応させている。
【０１５０】
即ち、二値化エコー信号は、第１エコー信号のレベルが受信閾値以上か否かの２通りの値をとり得る。また、二値化スキャン相関信号は、第１時刻におけるスキャン相関信号レベルがスキャン相関閾値以上か否かの２通りの値をとり得る。従って、上記のように、二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号とを組み合わせることで、４通りの判別結果を得ることができる。
【０１５１】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、物標状態判別部３８は、二値化エコー信号が「０」、かつ、二値化スキャン相関信号が「０」である場合、第１エコー信号に対応した位置には物標無しと判別する。また物標状態判別部３８は、二値化エコー信号が「１」、かつ、二値化スキャン相関信号が「０」である場合、第１エコー信号に対応した物標は大型の高速物標であると判別する。また、物標状態判別部３８は、二値化エコー信号が「０」、かつ、二値化スキャン相関信号が「１」である場合、第１エコー信号に対応した物標は小型の低速物標であると判別する。また、物標状態判別部３８は、二値化エコー信号が「１」、かつ、二値化スキャン相関信号が「１」である場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の低速物標であると判別する。
【０１５２】
即ち、エコー信号のレベルがある程度大きいということは、ある程度大きな物標が存在するということを示している。従って、二値化エコー信号が示す値（第１エコー信号のレベルが受信閾値以上であるか否か）により、当該第１エコー信号に対応した位置に大型の物標が存在するか否かを判別することができる。一方、スキャン相関処理を行うと高速移動する物標からのエコーは抑圧されてしまう。これを逆に言うと、スキャン相関信号レベルが抑圧されていないということは、低速の物標が存在するということを示している。従って、二値化スキャン相関信号の値（スキャン相関信号レベルがスキャン相関閾値以上であるか否か）により、低速の物標が存在するか否かを判定することができる。そして、上記のように、二値化エコー信号と二値化スキャン相関信号とを複合的に用いることにより、物標の有無を判別できるとともに、物標の状態を「高速・大型物標」、「低速・小型物標」、「大型・低速物標」の３つの区分で取得することができる。
【０１５３】
また、本実施形態の信号処理装置３は、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との論理和を、物標の有無を検出した結果として出力する物標検出結果出力部３９を備える。
【０１５４】
即ち、前述のように、二値化エコー信号の値に基づいて、大型の物標が存在するか否かを判別することができる。また、二値化スキャン相関信号に基づいて、低速の物標が存在するか否かを判別することができる。従って、両者の論理和を物標の検出結果とすることで、事実上全ての物標を検出することができる。
【０１５５】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、この信号処理装置３は、物標の追尾処理を行う追尾処理部２３を備える。当該追尾処理部２３は、物標状態判別部３８が取得した情報を考慮して、前記追尾処理を行う。
【０１５６】
これにより、より正確な追尾処理を行うことができる。
【０１５７】
また、本実施形態のレーダ装置１は、回転しながら電磁波を放射し、物標からの反射によるエコー信号を受信するレーダアンテナ１１と、を備える。
【０１５８】
このレーダ装置１では、前記信号処理装置３によって、物標の状態を判別できるので、当該物標の状態に関する情報を、例えば物標の追尾処理を行う際に参照することにより、当該追尾処理の精度を向上させることができる。
【０１５９】
前記のレーダ装置において、前記第１エコー信号と前記第２エコー信号は、自装置から見て同じ方位、同じ方角の座標（ｒ，θ）から受信されたエコー信号である。
【０１６０】
このように構成することにより、適切にスキャン相関処理を行うことができる。
【０１６１】
また、本実施形態のエコー信号処理方法は、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含む。前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【０１６２】
また、本実施形態のエコー信号処理プログラムは、上記のエコー信号処理方法の各ステップを信号処理装置３に実行させるためのプログラムである。
【０１６３】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、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。
【０１６４】
本発明の構成は、舶用レーダに限らず、他の用途のレーダ装置にも適用することができる。また、レーダ装置に限らず、例えばスキャニングソナーにも適用することができる。
【０１６５】
上記実施形態では、制御部２２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなるハードウェアと、前記ＲＯＭに記憶された信号処理プログラムからなるソフトウェアと、から構成されるとして説明した。これに代えて、大型物標検出部３１、低速物標検出部３２、スキャン相関処理部３３、物標状態判別部３８、物標検出結果出力部３９の一部又は全てを、専用のハードウェアで実現しても良い。
【０１６６】
受信閾値とスキャン相関閾値は不要信号レベルに応じて決定する構成としたが、固定の閾値を用いても良い。これによれば、受信閾値決定部３４及びスキャン相関閾値決定部３６を省略することができる。ただし、クラッタ等の不要信号の信号レベルは気象条件等によって異なる。従って、適切な処理を行うためには、上記実施形態のように不要信号の信号レベルに応じて閾値を決定することが好ましい。
【０１６７】
また、大型物標検出部３１及び低速物標検出部３２では、物標を検出するための閾値はそれぞれ１つとしたが、複数の閾値を用いて物標を検出しても良い。即ち、複数段階で物標を検出しても良い。例えば、大型物標検出部３１で複数の閾値を用いて物標を検出することにより、「大型物標」「中型物標」「小型物標」のように、２以上の区分で物標を検出することができる。これにより、物標状態判別部３８においては、より細かい物標の状態を取得することができる。
【０１６８】
また、閾値による物標の検出結果に基づいて物標の状態を取得する構成に限らない。例えば、スキャン相関処理を行っていないエコー信号と、スキャン相関信号と、の大小比較を行い、両者の信号レベルがほぼ同じ場合、スキャン相関処理で信号レベルが抑圧されていないということであるから、低速物標であると判定することができる。
【０１６９】
スキャン相関処理は、上記の巡回式デジタルフィルタ処理の他、例えばＦＩＲフィルタ等を用いて実現することもできる。
【０１７０】
物標状態判別部３８で判別した物標の状態は追尾処理部２３で用いる構成としたが、このような物標の状態に関する情報は、追尾処理以外の様々な用途に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７１】
１ レーダ装置
２ アンテナユニット
３ 信号処理装置（エコー信号処理装置）
１１ レーダアンテナ
２３ 追尾処理部
３１ 大型物標検出部
３２ 低速物標検出部
３３ スキャン相関処理部
３８ 物標状態判別部
３９ 物標検出結果出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主要には、レーダ装置が備える信号処理装置に関する。詳細には、信号処理装置において、エコー信号が示す物標の状態を検出するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置が備えるレーダアンテナが受信したエコー信号に基づいて、物標追尾処理（ＴＴ：Ｔａｒｇｅｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）を行う構成が従来から知られている。この物標追尾は、簡単に説明すると、エコー信号に基づいて物標の座標を取得し、当該座標の経時変化に基づいて当該物標の速度ベクトル等を求める技術である。これにより、例えば衝突の危険性の高い物標を検出することができる。
【０００３】
ある物標を追尾している場合、当該追尾処理を継続するためには、当該物標の最新の座標を処理ステップごとに取得する必要がある。ところで、通常、エコー信号には複数の物標からのエコーが含まれているから、物標の座標に関する情報も複数取得され得る。また、エコー信号にクラッタ等の不要信号が含まれていた場合、当該不要信号が検出された位置を物標の座標として誤って取得してしまう場合がある。即ち、エコー信号からは、追尾中の物標とは関係の無い座標情報が、多数取得され得る。
【０００４】
従って、追尾処理を継続するためには、新たに取得された複数の座標情報の中から、追尾中の物標に対応する座標情報を特定する必要がある。ここで間違った座標を追尾処理に用いてしまうと（追尾するエコーを取り違えてしまうと）、いわゆる「追尾移り」が発生し、クラッタや間違った物標を追尾してしまうこととなるため、追尾ミスとなる。
【０００５】
このような追尾ミスを防止する方法は、各種提案されている。例えば、特許文献１は、クラッタによる追尾情報を検出し、これを除去するように構成した物標追尾映像表示装置を開示する。また特許文献２は、複数の映像が発生したときに、本当に複数の船舶があって複数映像になっているのか、又は１つの船舶によって複数の映像が発生したのかを判定し、追尾誤りを発生させないように構成した物標追尾装置を開示している。
【０００６】
また、上記のような追尾ミスを防ぐため、クラッタ等の不要信号は予め除去し、物標のみを検出したうえで追尾処理を行うことが考えられる。エコー信号に含まれるクラッタ等の不要信号を除去するための処理として、スキャン相関処理が知られている。このスキャン相関処理は、簡単に説明すると、最新のエコー信号と、過去のエコー信号と、の相関を取ることにより、物標からのエコーを残しつつクラッタを抑圧するものである。即ち、クラッタ等はランダムに出現する信号であるから、過去の信号との間で相関が極めて弱くなるので、スキャン相関処理によって抑圧することができる。一方、低速物標からのエコーは安定して検出されるため、過去の信号との相関が強く現れ、スキャン相関処理によっても抑圧されることなく出力することができる。
【０００７】
しかしながら、このようなスキャン相関処理は、高速移動する物標からのエコーを抑圧してしまうという欠点があった。即ち、高速移動する物標は、スキャンごとに大きく位置を変えるので、過去の信号との間で相関が弱くなり、スキャン相関処理によって抑圧されてしまうのである。従って、仮にスキャン相関処理済みの信号に対して追尾処理を行うと、高速移動物標を追尾することができないという問題がある。そのため、従来は、追尾処理の前処理としてスキャン相関処理が行われることは無かった。
【０００８】
この点、特許文献３は、物標を追尾することで当該物標の位置を予測し、その予測した位置に物標のエコーの位置を補正したうえ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３は、これにより、高速移動物標をスキャン相関処理後も表示することができるとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１８１２４７号公報
【特許文献２】特開平７−１９１１３４号公報
【特許文献３】特開平１１−９４９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１の構成によれば、物標の追尾中にクラッタに対して「追尾移り」を起こしてしまうことを防止できると考えられる。また上記特許文献２の構成によれば、１つの物標から複数の物標エコー像が得られている場合に、他の船舶の追尾が乗り移ってしまうことを防止できると考えられる。
【００１１】
しかしながら、このような「追尾移り」は、クラッタや、１つの物標に起因して１又は複数の偽像が発生している場合のみならず、その他の場合であっても発生し得る。例えば、追尾対象の物標の近傍に他の物標が存在する場合、何れの物標の座標情報を用いて追尾処理を行えば良いのかの判断が難しいため、エコーの取り違えが発生し易くなる。これは、物標の座標情報のみを頼りに追尾処理を行う従来の構成に共通の問題点であり、特許文献１及び２の構成では解決することができない。
【００１２】
一方、特許文献３は、スキャン相関処理で高速移動物標を消さないようにするため、追尾処理の結果を用いている。従って、特許文献３の構成は、追尾処理の前処理としてのスキャン相関処理に適用することができない。また特許文献３の構成は、物標の位置を補正する処理が必要となるため、装置構成等が複雑になってしまうとともに演算負荷が増大することになり、この点で改善の余地が残されていた。
【００１３】
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、簡単な構成で、物標追尾等の処理で用いることができる有用な情報を取得することが可能なエコー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】
【００１４】
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。
【００１５】
本発明の第１の観点によれば、以下のように構成されたエコー信号処理装置が提供される。即ち、このエコー信号処理装置は、スキャン相関処理部と、物標状態判別部と、を備える。前記スキャン相関処理部は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別部は、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００１６】
このように、スキャン相関信号レベルと、エコー信号のレベルと、を複合的に用いることにより、物標の状態を取得することができる。例えば、移動速度が速い物標のエコーはスキャン相関処理によって抑圧されるという特徴があるので、スキャン相関処理を行った信号と行っていない信号の両方を参照することにより、当該エコーが示す物標の移動速度が速いか遅いかという情報を取得することができる。このような情報は、例えば物標の追尾処理を行う際の有用な情報として用いることができる。
【００１７】
また、このエコー信号処理装置は、以下のように構成することもできる。即ち、このエコー信号処理装置は、スキャン相関処理部と、物標状態判別部と、を備える。前記スキャン相関処理部は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別部は、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００１８】
このように、第１の時刻よりも前の時刻におけるエコー信号を複数考慮することにより、過去の信号との相関性を好適に評価することができるので、スキャン相関処理においてより好ましい結果を得ることができる。
【００１９】
前記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記スキャン相関処理部は、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力する。
【００２０】
このように、新しいエコー信号と過去のエコー信号との加重平均を求めることにより、時間的に安定しない信号（クラッタ等）を抑圧することができる。
【００２１】
前記のエコー信号処理装置は、以下のように構成することもできる。即ち、前記スキャン相関処理部は、前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めるように構成される。なお、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて求められる。
【００２２】
このように、過去のスキャン相関信号レベルを用いた再帰的な処理によって最新のスキャン相関信号レベルを算出するように構成することにより、過去のエコー信号を考慮したスキャン相関信号レベルを簡単に算出することができる。
【００２３】
上記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、このエコー信号処理装置は、受信レベル判定部と、スキャン相関レベル判定部と、を備える。前記受信レベル判定部は、前記第１エコー信号のレベルに対して所定の受信閾値を閾値とした２値処理を行い、二値化エコー信号を出力する。前記スキャン相関レベル判定部は、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルに対して所定のスキャン相関閾値を閾値とした二値化処理を行い、二値化スキャン相関信号を出力する。そして、前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号と、前記二値化スキャン相関信号と、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００２４】
即ち、エコー信号又はスキャン相関信号が閾値以上か否かに基づいて（二値化の結果に基づいて）、物標の有無を判定することができる。そして、二値化エコー信号に基づいて物標の有無を検出する場合と、二値化スキャン相関信号に基づいて物標の有無を検出する場合と、では、どのような状態の物標が検出され易いか（或いは検出されにくいか）が異なる。従って、上記のように二値化エコー信号と二値化スキャン相関信号とを相補的に考慮することで、対応する物標の状態を推定することができる。
【００２５】
上記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、このエコー信号処理装置は、受信閾値決定部と、スキャン相関閾値決定部と、を備える。前記受信閾値決定部は、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信された過去のエコー信号のレベルに基づいて前記受信閾値を決定する。前記スキャン相関閾値決定部は、前記第１の時刻よりも前の時刻にスキャン相関処理部から出力された過去のスキャン相関信号レベルに基づいて前記スキャン相関閾値を決定する。
【００２６】
即ち、適切に二値化処理を行うためには、適切な閾値を設定する必要がある。この点、上記のように過去の信号レベルに基づいて閾値を決定することにより、全体的な信号レベルが変動した場合であっても適切に二値化処理を行うことができる。
【００２７】
上記のエコー信号処理装置においては、スキャン相関処理を行うことでエコー信号に含まれている不要信号（時間的に不安定な信号）の信号レベルが抑圧され、閾値を小さくしても適切に二値化処理を行うことができるので、前記受信閾値は、前記スキャン相関閾値よりも大きくすれば良い。
【００２８】
上記のエコー信号処理装置において、前記物標状態判別部は、前記第１エコー信号に対応する物標の状態を、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との組み合わせに基づく４通りの状態のうち何れかに対応させることが好ましい。
【００２９】
即ち、二値化エコー信号は、第１エコー信号のレベルが受信閾値以上か否かの２通りの値をとり得る。また、二値化スキャン相関信号は、第１時刻におけるスキャン相関信号レベルがスキャン相関閾値以上か否かの２通りの値をとり得る。従って、上記のように、二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号とを組み合わせることで、４通りの判別結果を得ることができる。
【００３０】
前記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値未満である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値未満である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した位置には物標無しと判別する。また前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値以上である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値未満である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の高速物標であると判別する。また、前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値未満である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値以上である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は小型の低速物標であると判別する。また、前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値以上である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値以上である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の低速物標であると判別する。
【００３１】
即ち、エコー信号のレベルがある程度大きいということは、ある程度大きな物標が存在するということを示している。従って、二値化エコー信号が示す値（第１エコー信号のレベルが受信閾値以上であるか否か）により、当該第１エコー信号に対応した位置に大型の物標が存在するか否かを判別することができる。一方、スキャン相関処理を行うと高速移動する物標からのエコーは抑圧されてしまう。これを逆に言うと、スキャン相関信号レベルが抑圧されていないということは、低速の物標が存在するということを示している。従って、二値化スキャン相関信号の値（スキャン相関信号レベルがスキャン相関閾値以上であるか否か）により、低速の物標が存在するか否かを判定することができる。そして、上記のように、二値化エコー信号と二値化スキャン相関信号とを複合的に用いることにより、物標の有無を判別できるとともに、物標の状態を「高速・大型物標」、「低速・小型物標」、「大型・低速物標」の３つの区分で取得することができる。
【００３２】
前記のエコー信号処理装置は、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との論理和を、物標の有無を検出した結果として出力する物標検出結果出力部を備えることが好ましい。
【００３３】
即ち、前述のように、二値化エコー信号の値に基づいて、大型の物標が存在するか否かを判別することができる。また、二値化スキャン相関信号に基づいて、低速の物標が存在するか否かを判別することができる。従って、両者の論理和を物標の検出結果とすることで、事実上全ての物標を検出することができる。
【００３４】
前記のエコー信号処理装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、このエコー信号処理装置は、物標の追尾処理を行う追尾処理部を備える。当該追尾処理部は、前記物標状態判別部が取得した情報を考慮して、前記追尾処理を行う。
【００３５】
これにより、より正確な追尾処理を行うことができる。
【００３６】
本発明の第２の観点によれば、前記のエコー信号処理装置と、回転しながら電磁波を放射し、物標からの反射によるエコー信号を受信するアンテナと、を備えるレーダ装置が提供される。
【００３７】
このレーダ装置では、前記エコー信号処理装置によって、物標の状態を判別できるので、当該物標の状態に関する情報を、例えば物標の追尾処理を行う際に参照することにより、当該追尾処理の精度を向上させることができる。
【００３８】
前記のレーダ装置において、前記第１エコー信号と前記第２エコー信号は、同じ位置から受信されたエコー信号であることが好ましい。
【００３９】
このように構成することにより、適切にスキャン相関処理を行うことができる。
【００４０】
本発明の第３の観点によれば、以下のステップを含む処理を信号処理装置に実行させるためのエコー信号処理プログラムが提供される。即ち、この信号処理プログラムは、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含む。前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００４１】
このように、スキャン相関処理レベルと、エコー信号のレベルと、を複合的に用いることにより、物標の状態を取得することができる。例えば、移動速度が速い物標のエコーはスキャン相関処理によって抑圧されるという特徴があるので、スキャン相関処理を行った信号と行っていない信号の両方を参照することにより、当該エコーが示す物標の移動速度が速いか遅いかという情報を取得することができる。このような情報は、例えば物標の追尾処理を行う際の有用な情報として用いることができる。
【００４２】
上記のエコー信号処理プログラムは、以下のステップを含む処理を信号処理装置に実行させるためのエコー信号処理プログラムであっても良い。即ち、この信号処理プログラムは、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含む。前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００４３】
このように、第１の時刻よりも前の時刻におけるエコー信号を複数考慮することにより、過去の信号との相関性を好適に評価することができるので、スキャン相関処理においてより好ましい結果を得ることができる。
【００４４】
前記のエコー信号処理プログラムの前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することが好ましい。
【００４５】
このように、新しいエコー信号と過去のエコー信号との加重平均を求めることにより、時間的に安定しない信号（クラッタ等）を抑圧することができる。
【００４６】
前記のエコー信号処理プログラムの前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めることもできる。なお、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて求められる。
【００４７】
このように、過去のスキャン相関信号レベルを用いた再帰的な処理によって最新のスキャン相関信号レベルを算出するように構成することにより、過去の全てのエコー信号を考慮したスキャン相関信号レベルを簡単に算出することができる。
【００４８】
本発明の第４の観点によれば、以下のステップを含むエコー信号処理方法が提供される。即ち、この信号処理方法は、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含む。前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００４９】
このように、スキャン相関処理レベルと、エコー信号のレベルと、を複合的に用いることにより、物標の状態を取得することができる。例えば、移動速度が速い物標のエコーはスキャン相関処理によって抑圧されるという特徴があるので、スキャン相関処理を行った信号と行っていない信号の両方を参照することにより、当該エコーが示す物標の移動速度が速いか遅いかという情報を取得することができる。このような情報は、例えば物標の追尾処理を行う際の有用な情報として用いることができる。
【００５０】
また、上記のエコー信号処理方法は、以下のスキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含んでいても良い。即ち、前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【００５１】
このように、第１の時刻よりも前の時刻におけるエコー信号を複数考慮することにより、過去の信号との相関性を好適に評価することができるので、スキャン相関処理においてより好ましい結果を得ることができる。
【００５２】
前記のエコー信号処理方法の前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することが好ましい。
【００５３】
このように、新しいエコー信号と過去のエコー信号との加重平均を求めることにより、時間的に安定しない信号（クラッタ等）を抑圧することができる。
【００５４】
前記のエコー信号処理方法の前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めることもできる。なお、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて求められる。
【００５５】
このように、過去のスキャン相関信号レベルを用いた再帰的な処理によって最新のスキャン相関信号レベルを算出するように構成することにより、過去の全てのエコー信号を考慮したスキャン相関信号レベルを簡単に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーダ装置のブロック図。
【図２】自船周囲の様子を例示する図。
【図３】（ａ）エコー信号のグラフを例示する図。（ｂ）スキャン相関信号のグラフを例示する図。
【図４】大型物標検出フラグ及び低速物標検出フラグに基づいて取得される物標の状態を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係るレーダ装置１のブロック図である。本実施形態のレーダ装置１は、漁船等の船舶に備えられる舶用レーダであり、主に他船等の物標の探知に用いられる。
【００５８】
図１に示すように、本実施形態のレーダ装置１は、アンテナユニット２と、信号処理装置（エコー信号処理装置）３と、を備えている。アンテナユニット２は、レーダアンテナ１１と、検波部１２と、Ａ／Ｄ変換部１３と、を備えている。信号処理装置３は、スイープメモリ２１と、制御部２２と、追尾処理部２３と、表示部２４と、を備えている。
【００５９】
レーダアンテナ１１は、指向性の強いパルス状電波を送信可能であるとともに、物標からのエコー（反射波）を受信するように構成されている。この構成で、パルス状電波を送信してからエコーを受信するまでの時間を測定することにより、物標までの距離ｒを知ることができる。また、レーダアンテナ１１は水平面内で３６０°回転可能に構成され、パルス状電波の送信方向を変えながら（アンテナ角度θを変えながら）電波の送受信を繰り返し行うように構成されている。以上の構成で、自船周囲の平面上の物標を３６０°にわたり探知することができる。
【００６０】
なお、以下の説明で、パルス状電波を送信してから次のパルス状電波を送信するまでの動作を「スイープ」と呼ぶ。また、電波の送受信を行いながらアンテナを３６０°回転させる動作を「スキャン」と呼ぶ。
【００６１】
検波部１２は、レーダアンテナ１１が受信した信号（エコー信号）を検波して増幅し、Ａ／Ｄ変換部１３にエコー信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１３は、このアナログ型式のエコー信号をサンプリングし、複数ビットからなるデジタルデータ（エコーデータ）に変換する。ここで、前記エコーデータの値は、レーダアンテナ１１が受信したエコー信号の強度（信号レベル）を示している。Ａ／Ｄ変換部１３は、前記エコーデータをスイープメモリ２１に出力する。
【００６２】
スイープメモリ２１は、前記エコーデータを１スイープ分リアルタイムで記憶することができるバッファメモリである。スイープメモリ２１には、１スイープの間にサンプリングされたエコーデータが、先頭アドレスから順に記憶されるように構成されている。従って、スイープメモリ２１からエコーデータを読み出すときの読出しアドレスに基づいて、当該エコーデータに対応するエコー源までの距離ｒを求めることができる。一方、レーダアンテナ１１からは、当該レーダアンテナ１１が現在どの方向を向いているか（アンテナ角度θ）を示すデータが出力されている（図示は省略）。以上の構成で、スイープメモリ２１からエコーデータを読み出す際には、当該エコーデータに対応するエコー源の位置を、極座標（ｒ，θ）で取得することができる。
【００６３】
制御部２２は、スイープメモリ２１からエコーデータを読み出し、当該エコーデータに対応するエコー源の座標（ｒ，θ）に存在する物標の状態を判別するように構成されている。なお、制御部２２は、エコーデータをＡ／Ｄ変換部１３からリアルタイムで取り込みながら処理するように構成しても良く、この場合は必ずしもスイープメモリ２１は必要無い。
【００６４】
例として、自船周囲の様子が図２のようであった場合について説明する。図２に示す物標Ａは高速の大型船舶、物標Ｂは低速の大型船舶、物標Ｃは低速の小型船舶である。図２の状況で、アンテナ角度がθ1のときにスイープメモリから読み出されるエコーデータ系列（エコー信号の波形）は、図３（ａ）のグラフのようになる。グラフの縦軸はエコー信号の信号レベル、横軸はスイープメモリ２１からの読出しアドレス（即ち、自船からエコー源までの距離ｒ）に対応している。なお、図３のグラフは連続的なアナログ波形のように描かれているが、これは概念的な図であって、実際には、スイープメモリ２１から読み出されるエコーデータは離散的なデジタルデータとなっている。
【００６５】
図３（ａ）の例では、物標Ａ、物標Ｂ、及び物標Ｃからのエコーのそれぞれが、信号レベルのピークとして現れている。大型船舶である物標Ａ及び物標Ｂは、反射断面積が大きいため、小型船舶である物標Ｃに比べるとピークの信号レベルが高い。また図３（ａ）の波形には、物標からのエコー以外にも細かいピークが検出されているが、これらはクラッタやノイズなどの不要信号である。ここで、クラッタとは、海面からの反射波や雨からの反射波など、物標の検出に不要な反射波をいう。
【００６６】
本実施形態の制御部２２は、図３（ａ）に示すようなエコー信号に対して所定の信号処理を行うことにより、物標Ａ、物標Ｂ、及び物標Ｃを検出し、それぞれの物標が、大型物標であるか否か、低速物標であるか否か、という情報を取得するように構成されている。即ち、本実施形態の制御部２２は、図３（ａ）のエコー信号を信号処理することにより、物標の状態を判別することができる。なお、物標の状態を判別するための構成については後述する。
【００６７】
制御部２２において取得された物標の状態に関する情報は、後述の追尾処理部２３に出力される。追尾処理部２３においては、前記物標の状態に関する情報を参照して追尾処理を行う。これにより、物標エコーの位置情報のみに基づいて追尾処理を行っていた従来の構成に比べて、当該追尾処理の精度を向上させ、追尾ミスを減少させることが可能となる（詳しくは後述）。そして、追尾処理部２３で物標の追尾処理を行うことにより、当該物標の移動速度、移動方向等の情報を取得することができる。なお、このように物標の追尾処理を行うので、本実施形態の信号処理装置３は、物標追尾装置であると言うこともできる。
【００６８】
追尾処理部２３で物標を追尾した結果は、表示部２４に出力される。表示部２４は液晶ディスプレイ等の表示装置を備えており、物標を追尾した結果を画像として表示することができる。表示部２４に表示される画像としては、例えば、各物標の移動方向、移動速度等を示すマークを物標エコーに重畳表示させたレーダ映像が好適である。このように構成することにより、レーダ装置１のオペレータは、表示部２４の表示を確認することで、自船周囲の危険な物標を容易に認識することができる。なお、このように物標画像の生成を行うので、本実施形態の信号処理装置３は、物標画像処理装置であると言うこともできる。
【００６９】
次に、制御部２２の構成について詳しく説明する。制御部２２は、図略のＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなるハードウェアと、前記ＲＯＭに記憶されたエコー信号処理プログラムからなるソフトウェアと、から構成されている。
【００７０】
前記エコー信号処理プログラムは、本発明に係るエコー信号処理方法を信号処理装置３に実行させるためのプログラムであり、大型物標検出ステップと、低速物標検出ステップと、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、物標検出結果出力ステップと、を含んでいる。そして、信号処理装置３が備える前記ハードウェアとソフトウェアが協働して動作することにより、制御部２２を、大型物標検出部３１、低速物標検出部３２、スキャン相関処理部３３、物標状態判別部３８、物標検出結果出力部３９等として機能させることができる。
【００７１】
以下、図１のブロック図を参照して説明する。以下の説明では具体的に、或る時刻（第１時刻）に受信されたエコー信号（第１エコー信号）をサンプリングしたエコーデータ（以下、第１エコーデータと呼ぶ）を、制御部２２がスイープメモリ２１から読み出し、当該第１エコーデータに対して上記エコー信号処理プログラムによる信号処理を行うものとして説明する。
【００７２】
大型物標検出部３１は、スイープメモリ２１から読み出された第１エコーデータに基づいて、当該第１エコーデータに対応するエコー源の座標に大型物標が存在するか否かを判定するように構成されている。この大型物標検出部３１における処理内容は、前記信号処理プログラムの大型物標検出ステップに対応している。具体的には、大型物標検出部３１は、受信閾値決定部３４と、受信レベル判定部３５と、を備えている。
【００７３】
大型物標検出部３１における処理を、前記図３（ａ）を参照して説明する。
【００７４】
例えば、物標Ａ（高速・大型船舶）や物標Ｂ（低速・大型船舶）のような大型船舶は、反射断面積の大きな物標であり、エコーの強度も強い。一方、気象条件等によっても異なるが、クラッタ等の不要信号の信号レベルは、通常、大型船舶を示すエコー信号のレベルよりも小さい。従って、図３（ａ）に示すように、所定の受信閾値を設定しておき、第１エコーデータの値が前記受信閾値以上か否かを判定することにより、当該第１エコーデータが物標を示すエコーデータか否かを判別することができる。
【００７５】
一方、小型物標（反射断面積の小さな物標）からのエコーは弱く、クラッタに埋もれてしまいがちである。このため、図３（ａ）に示すように、例えば物標Ｃ（低速・小型船舶）のような小型船舶からのエコーを示すエコー信号の信号レベルは、受信閾値以下となる場合がある。このため、このような小型物標は、エコーデータの値が受信閾値以上か否かによっては、不要信号と区別することができない。
【００７６】
これを逆に言うと、エコーデータが受信閾値以上か否かを判定することにより、（物標の移動速度が低速か高速かにかかわらず）大型の物標を検出することができる。なお、ここで言う「大型」「小型」というのは、物標の絶対的な大きさを指しているのではなく、不要信号レベルに対して物標からのエコーが大きいか小さいかという相対的な尺度である。従って、クラッタが弱い場合などは、小型船舶であっても大型物標として検出され得ることを考慮すべきである。
【００７７】
以上の点を考慮して、受信レベル判定部３５は、第１エコーデータの値（第１の時刻に受信されたエコー信号の信号レベル）が受信閾値以上か否かに応じて、１ビットからなる大型物標検出フラグを生成するように構成されている。具体的には、第１エコーデータの値が受信閾値以上だった場合（物標が検出された場合）、受信レベル判定部３５は、「１」からなる大型物標検出フラグを生成する。一方、第１エコーデータの値が受信閾値未満だった場合（物標が検出されなかった場合）、受信レベル判定部３５は、「０」からなる大型物標検出フラグを生成する。なお、大型物標検出フラグは、上記のように、エコー信号の信号レベルを受信閾値を閾値として二値化したものであるから、二値化エコー信号と呼ぶこともできる。
【００７８】
ここで、前述のように、各エコーデータが示すエコー源の位置は、極座標（ｒ，θ）で取得することができる。従って、第１エコーデータを二値化した結果である大型物標検出フラグは、元の第１エコーデータが示すエコー源の座標（ｒ，θ）における大型物標の有無を示している。
【００７９】
ところで、上記のように大型物標を確実に検出するとともに、不要信号が誤って物標と判断されないようにするためには、前記受信閾値として適切な値を採用する必要がある。そこで、受信閾値決定部３４は、前記第１時刻よりも前の時刻にサンプリングされた過去のエコーデータに基づいて、エコー信号に含まれている不要信号レベルを推定し、この不要信号レベルよりも若干大きな値を前記受信閾値として決定するように構成されている。このように構成することにより、いわゆる適応型の二値化処理が可能となり、受信レベル判定部３５において適切に二値化を行うことができる。
【００８０】
なお、上記の説明では第１エコーデータに対する処理を例として説明したが、大型物標検出部３１における物標検出処理は、エコー信号をサンプリングした個々のデジタルデータであるエコーデータのそれぞれに対して行われる。即ち、スイープメモリ２１から処理対象のエコーデータを読み出し、当該エコーデータの値が受信閾値以上の場合に、物標が存在すると判断し、この検出結果に応じて大型物標検出フラグを生成するという処理を繰り返す。
【００８１】
そして、大型物標検出部３１は、上記のように大型物標検出フラグを生成すると、当該大型物標検出フラグを、後述の物標状態判別部３８及び物標検出結果出力部３９へ出力する。
【００８２】
次に、スキャン相関処理部３３について説明する。スキャン相関処理部３３は、エコー信号に対してスキャン相関処理を行う。なお、このスキャン相関処理部３３における処理内容は、前記信号処理プログラムのスキャン相関処理ステップに対応している。
【００８３】
以下、スキャン相関処理について簡単に説明する。スキャン相関処理とは、最新のエコー信号と、過去のエコー信号と、の相関を取ることにより、物標からのエコーを残しつつクラッタを抑圧する処理である。
【００８４】
即ち、物標からのエコーは時間的に安定して検出される信号である一方、クラッタは時間的にランダムに変動する信号である。なおここでいう時間的な安定性は、スキャン間での信号レベルの安定性をいう。複数スキャンにわたって、アンテナ角度θ、距離ｒの位置から同じような信号レベルのエコーが安定して検出される場合、当該座標（ｒ，θ）からの信号は時間的に安定していると言える。従って、ある座標（ｒ，θ）からのエコーに対応するエコーデータに対して低域通過型のデジタルフィルタ処理を施すことにより、当該座標（ｒ，θ）において時間的に安定して検出される信号（物標からのエコー等）を残しつつ、ランダムに変動する信号（クラッタ等の不要信号）を抑圧することができる。
【００８５】
上記のような低域通過型のデジタルフィルタ処理としては、例えば過去のエコーデータの時間平均を取る方法が考えられる。即ち、エコーデータの値の時間的な平均を求めることにより、時間的にランダムに変動する成分を抑圧し、時間的に安定した（時間的に平均化された）スキャン相関信号を出力することができる。
【００８６】
このような時間平均を求める演算の一例として、例えば以下のように、所定の比率によって重み付けを行った加重平均を計算する方法が考えられる。
Ｙr,θ（ｔ1）＝｛αＸr,θ（ｔ1）＋α（１−α）Ｘr,θ（ｔ2）
＋・・・＋α（１−α）n-1Ｘr,θ（ｔn）＋・・・｝ ・・・（１）
【００８７】
ここで、係数αの範囲は（０≦α≦１）であり、重み係数α，α（１−α），・・・α（１−α）n-1，・・・の総和は１である。なお、Ｙr,θ（ｔ1）は、第１の時刻におけるスキャン相関信号のレベルを示すデータ（スキャン相関データ）である。Ｘr,θ（ｔ1）は、前記第１の時刻に受信された第１エコー信号をサンプリングしたエコーデータ（第１エコーデータ）である。Ｘr,θ（ｔ2）は、Ｘr,θ（ｔ1）と同じ座標（ｒ，θ）からのエコーを示すエコーデータであって、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号をサンプリングした第２エコーデータである。なお、第１の時刻よりも前の第２の時刻とは、具体的には、第１の時刻の１スキャン前の時刻である。また、Ｘr,θ（ｔn）は、前記第２の時刻よりも更に前の時刻にサンプリングされた過去のエコーデータである。このように、第１エコーデータと、第２エコーデータと、・・・に基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関データを算出することができる。
【００８８】
ただし、上記のように過去のエコーデータを複数考慮して加重平均を求めるように構成した場合、当該複数の過去のエコーデータを記憶しておくために大きな記憶領域が必要となってしまう。また、大量のエコーデータの加重平均を求める必要があるため、演算回数も多くなり、計算負荷が高まる。
【００８９】
そこで本実施形態のスキャン相関処理部３３では、低域通過側のフィルタの一実現方法として、式（１）を変形した以下の巡回式デジタルフィルタ処理：
Ｙr,θ（ｔ1）＝αＸr,θ（ｔ1）＋（１−α）Ｙr,θ（ｔ2） ・・・（２）
をエコーデータに対して適用することにより、クラッタを抑圧するように構成している。以上が本実施形態におけるスキャン相関処理である。ここで、Ｙr,θ（ｔ2）は、前記第２の時刻におけるスキャン相関データである。
【００９０】
上記式（２）を用いてスキャン相関信号を求めるように構成することにより、上記式（１）に比べて演算に必要な記憶領域が少なくて済む。また、演算回数も式（１）に比べて少ないため好適である。なお、上記式（２）は、第１エコーデータＸr,θ（ｔ1）の値を引数として取ってスキャン相関処理を行うことにより、第１の時刻におけるスキャン相関データＹr,θ（ｔ1）を出力する処理であると把握することができる。
【００９１】
以上のようなスキャン相関処理を、図３（ａ）のグラフに示すようなエコー信号に対して行った結果（スキャン相関信号）の例を、図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、スキャン相関処理により、クラッタの信号レベルを抑圧することができる。なお、前述のように、スキャン相関処理を行うと、高速移動物標を示すエコーの信号レベルも抑圧されてしまう。例えば図３（ｂ）のグラフでは、物標Ａ（高速・大型船舶）のエコーが抑圧された様子が示されている。
【００９２】
スキャン相関処理部３３は、スキャン相関データを低速物標検出部３２に出力する。
【００９３】
低速物標検出部３２は、前記第１の時刻におけるスキャン相関データ（前記第１エコーデータをスキャン相関処理した結果のスキャン相関データ）のレベルに基づいて、前記第１エコーデータに対応するエコー源の座標に低速移動物標が存在するか否かを判定するように構成されている。なお、この低速物標検出部３２における処理内容は、前記信号処理プログラムの低速物標検出ステップに対応している。具体的には、低速物標検出部３２は、スキャン相関閾値決定部３６と、スキャン相関レベル判定部３７と、を備えている。
【００９４】
低速物標検出部３２における処理を、前記図３（ｂ）を参照して説明する。前述のように、図３（ｂ）において不要信号を示す信号レベルが抑圧されている一方、例えば物標Ｂ、物標Ｃ等に対応したスキャン相関信号は、高い信号レベルを保っている。従って、図３（ｂ）に示すように、所定のスキャン相関閾値を設定しておき、第１の時刻におけるスキャン相関データの値が前記スキャン相関閾値以上か否かを判定することにより、スキャン相関データが物標を示すスキャン相関データか否かを判別することができる。
【００９５】
なお、図３（ｂ）に示すように、スキャン相関信号にも、スキャン相関処理で抑圧しきれなかった不要信号（物標エコー以外を示す信号）が含まれている。そこで、スキャン相関閾値決定部３６は、前記第１の時刻よりも前の時刻にスキャン相関処理部３３から出力された過去のスキャン相関データに基づいて、スキャン相関信号に含まれている不要信号レベルを推定し、この不要信号レベルよりも若干大きな値を前記スキャン相関閾値として決定するように構成されている。
【００９６】
ここで、前記のように、エコー信号に含まれていた不要信号はスキャン相関処理によって抑圧されているため、スキャン相関閾値決定部３６で推定される不要信号レベルは、上記受信閾値決定部３４で推定される不要信号レベルに比べて小さい。従って、一般的に、受信閾値＞スキャン相関閾値となる。このように、低速物標検出部３２では、大型物標検出部３１に比べて小さな閾値を用いて物標の有無を判定することができるので、大型物標検出部で検出できなかった小型の物標（例えば物標Ｃ）も検出することができる。
【００９７】
一方、前述のように、高速物標のエコーは、スキャン相関処理によって抑圧されるという特徴がある。このため、例えば物標Ａ（高速・大型船舶）のような高速物標は、低速物標検出部３２で検出することができない。
【００９８】
これを逆に言うと、スキャン相関信号がスキャン相関閾値以上か否かを判定することにより、（大型物標か小型物標かにかかわらず）低速物標を検出することができる。なお、ここで言う「低速物標」には、速度ゼロの物標（固定物標）も含まれる。
【００９９】
以上の点を考慮して、スキャン相関レベル判定部３７は、第１の時刻におけるスキャン相関データの値（第１の時刻におけるスキャン相関信号のレベル）がスキャン相関閾値以上か否かに応じて、１ビットからなる低速物標検出フラグを生成する。具体的には、第１の時刻におけるスキャン相関データの信号レベルがスキャン相関閾値以上だった場合（物標が検出された場合）、スキャン相関レベル判定部３７は、低速物標検出フラグの内容を「１」とする。また、第１の時刻におけるスキャン相関データの信号レベルがスキャン相関閾値未満だった場合（物標が検出されなかった場合）、スキャン相関レベル判定部３７は、低速物標検出フラグの内容を「０」とする。なお、低速物標検出フラグは、上記のように、スキャン相関信号の信号レベルをスキャン相関閾値を閾値として二値化したものであるから、二値化スキャン相関信号と呼ぶこともできる。
【０１００】
ここで、前述のように、各エコーデータが示すエコー源の位置は、極座標（ｒ，θ）で取得することができる。そして、当該エコーデータにスキャン相関処理を行った結果であるスキャン相関データは、元のエコーデータが示すエコー源の座標（ｒ，θ）に対応している。従って、当該スキャン相関データを二値化した結果である低速物標検出フラグは、元のエコーデータが示すエコー源の座標（ｒ，θ）における低速物標の有無を示している。
【０１０１】
なお、上記の説明では第１時刻におけるスキャン相関信号に対する処理を例として説明したが、低速物標検出部３２における物標検出処理は、個々のデジタルデータであるスキャン相関データそれぞれに対して行われる。即ち、スキャン相関処理部３３から順次入力される最新のスキャン相関データに対して、当該スキャン相関データの値がスキャン相関閾値以上の場合に、物標が存在すると判断し、当該検出結果に応じて低速物標検出フラグを生成する。
【０１０２】
そして、低速物標検出部は、前記低速物標検出フラグを、後述の物標状態判別部３８及び物標検出結果出力部３９へ出力する。
【０１０３】
次に、物標状態判別部３８について説明する。物標状態判別部３８は、大型物標検出部３１及び低速物標検出部３２から物標検出フラグを取得すると、当該物標検出フラグに基づいて、物標の状態を判別するように構成されている。なお、この物標状態判別部３８における処理内容は、前記信号処理プログラムの物標状態判別ステップに対応している。
【０１０４】
以下、物標検出フラグに基づいて物標の状態を判別する処理について説明する。前述のように、大型物標検出部３１では、物標の移動速度にかかわらず、大型の物標を検出できる。従って、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグが「１」であった場合、当該座標（ｒ，θ）には物標が存在し、当該物標の状態は「大型物標」であると判断できる。
【０１０５】
また前述のように、低速物標検出部３２では、物標の大小にかかわらず、低速物標を検出できる。従って、ある座標（ｒ，θ）における低速物標検出フラグが「１」であった場合、当該座標（ｒ，θ）には物標が存在し、当該物標の状態は「低速物標」であると判断できる。
【０１０６】
しかしながら、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグが「０」となっている場合、そこに小型物標が存在するのか、それとも単に物標が存在していないだけなのか、当該大型物標検出フラグだけでは判断することができない。また、ある座標（ｒ，θ）における低速物標検出フラグが「０」となっている場合、そこに高速物標が存在するのか、それとも単に物標が存在していないだけなのか、当該低速物標検出フラグだけでは判断することができない。
【０１０７】
そこで、本実施形態の物標状態判別部３８は、大型物標検出フラグと低速物標検出フラグを複合的に用いることにより、物標の状態を判別するように構成されている。具体的には以下のとおりである。
【０１０８】
即ち、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグが「０」となっている場合であっても、当該座標（ｒ，θ）における低速物標検出フラグが「１」となっている場合、当該座標（ｒ，θ）には低速の物標が存在するということが分かる。このような場合、物標状態判別部３８は、前記座標（ｒ，θ）における物標の状態は「低速の小型物標」であると判定する。
【０１０９】
同様に、ある座標（ｒ，θ）における低速物標検出フラグが「０」となっている場合であっても、当該座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグが「１」となっている場合、当該座標（ｒ，θ）には大型の物標が存在するということが分かる。このような場合、物標状態判別部３８は、前記座標（ｒ，θ）における物標の状態は「高速の大型物標」であると判定する。
【０１１０】
また、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグと低速物標検出フラグが共に「１」であった場合は、当該座標（ｒ，θ）における物標の状態は「低速の大型物標」と判断すれば良い。
【０１１１】
なお、ある座標（ｒ，θ）における大型物標検出フラグと低速物標検出フラグが共に「０」であった場合（大型物標検出部３１と低速物標検出部３２の両方で物標を検出できなかった場合）、当該座標（ｒ，θ）に「高速の小型物標」が存在しているのか、単に物標が存在しないだけなのか、を判断することができない。
【０１１２】
しかしながら、物標エコーがクラッタに埋もれてしまうような気象条件（大型物標検出部３１で当該物標を検出できないとき。例えば時化のとき）においては、一般的な小型の船舶は高速航行することができない。従って、大型物標検出部３１で小型の船舶を検出できないような気象条件下においては、小型の船舶の大部分は低速航行していることになるため、当該低速の小型船舶は低速物標検出部３２で検出することが可能である。
【０１１３】
一方、クラッタが弱いとき（時化ていないとき）には、小型の船舶であっても高速航行することができるが、その場合、当該小型船舶のエコーはクラッタに埋もれることもないので、大型物標検出部３１で検出することができる。この場合、当該小型の船舶は、クラッタレベルに対して相対的にエコーが大きいという意味で、「大型物標」であると言うことができる。
【０１１４】
何れにしても、大型物標検出部で検出できないほどエコーが弱く、しかも低速物標検出部で検出できないほど高速移動する物標というのは、現実的には殆ど無いと言うことができる。即ち、大型物標検出フラグと低速物標検出フラグが共に「０」となるような物標は、殆ど存在しない。
【０１１５】
従って、ある座標（ｒ，θ）において、大型物標検出フラグと低速物標検出フラグが共に「０」だった場合、物標状態判別部３８は、当該座標（ｒ，θ）は単に物標無しと判定する。
【０１１６】
上記の結果をまとめて、図４の表に示す。図４に示すように、物標状態判別部３８は、「物標なし」「低速・小型物標」「低速・大型物標」「高速・大型物標」の４段階で物標の状態を判別することができる。
【０１１７】
なお、従来の信号処理装置において、例えば物標の速度に関する情報を取得しようとした場合、追尾処理等を行う必要があった。従って、当該追尾処理の前に物標の速度に関する情報を予め取得することが困難であった。この点、本実施形態の構成によれば、追尾処理等を行うことなく、物標検出フラグの比較判定という簡単な処理で、物標の速度に関する情報（高速物標か低速物標か）を取得することができる。従って、当該情報を、例えば追尾処理を行う際に参照することができる。
【０１１８】
なお、追尾処理を行うことなく物標の速度に関する情報を取得する他の方法としては、ドップラシフトを利用した方法が公知である。しかしながら、周知のように、ドップラシフトを用いた方法では、距離方向（自船と物標を結ぶ直線方向）での物標の速度成分を取得することはできるものの、自船と物標を結んだ直線と直交する方向の速度成分を取得することができない。この点、本実施形態の構成によれば、平面内で高速移動しているか否かを判定することができる。
【０１１９】
次に、物標検出結果出力部３９について説明する。物標検出結果出力部３９は、座標（ｒ，θ）についての大型物標検出フラグ及び低速物標検出フラグの論理和を求め、当該論理和を座標（ｒ，θ）における物標の検出結果として出力する。なお、この物標検出結果出力部３９における処理内容は、前記信号処理プログラムの物標検出結果出力ステップに対応している。
【０１２０】
即ち、前述のように、大型物標検出部３１では、（低速か高速かにかかわらず）大型物標を検出できる。また、低速物標検出部３２では、（小型か大型かにかかわらず）低速移動物標を検出できる。そして、前述のように、「高速の小型物標」というのは、現実的には殆ど存在しない。従って、大型物標検出部３１と低速物標検出部３２の検出結果の論理和を取ることにより、実質的に全ての物標を検出することができるのである。
【０１２１】
なお、従来の物標検出方法では、例えばクラッタに埋もれた小型物標は検出できなかった。また例えば、スキャン相関処理を行ってクラッタを抑圧した後で物標を検出する方法では、高速移動する物標を検出することができなかった。この点、本実施形態のように、スキャン相関処理を行っていない信号（エコー信号）と、スキャン相関処理を行った信号（スキャン相関信号）と、を相補的に用いて物標を検出することにより、小型物標も高速物標も検出することができるようになったのである。
【０１２２】
制御部２２は、物標状態判別部３８が判別した物標状態を示すデータと、物標検出結果出力部３９が出力した物標の検出結果と、を追尾処理部２３に出力する。
【０１２３】
追尾処理部２３においては、物標検出結果出力部３９が出力した物標の検出結果に基づいて、物標の追尾を行う。この物標の検出結果は、「０」か「１」かによって座標（ｒ，θ）における物標の存在の有無を示す二値化データであるので、当該二値化データに基づいて物標を追尾することになる。二値化データに基づく物標追尾処理は公知であるが、以下、簡単に説明する。
【０１２４】
追尾処理部２３は、制御部２２から入力された二値化データの平面上の連続性を評価し、平面上でまとまって「１」となっている領域を抽出して代表点の座標を得る。当該平面上でまとまって「１」となっている領域は、１つの物標からのエコーを示していると考えられるので、前記代表点の座標は当該物標エコーの位置を示している。そして、追尾処理部２３は、この代表点の座標を追尾フィルタに入力することにより、追尾処理を実現する。
【０１２５】
追尾フィルタについて簡単に説明すると、最新の物標エコーの座標と、１ステップ前における当該物標エコーに対する追尾フィルタ処理の結果と、に基づいて、当該物標エコーの最新の平滑位置及び予測位置を算出するものである。この平滑位置と予測位置とに基づいて、例えば当該物標エコーの速度ベクトル等を求めることができる。なお、追尾フィルタには、カルマン・フィルタ等が使用される。
【０１２６】
通常、物標は複数存在するので、複数の物標エコーが検出され得る。従って、追尾処理を継続して行うためには、新しく検出された複数の物標エコーの中から、追尾対象の物標エコーを特定する必要がある。従来の追尾処理においては、１ステップ前の追尾フィルタ処理で算出した予測位置の近傍に、最新のステップで物標エコーが検出された場合、当該最新の物標エコーを追尾対象の物標エコーであると判断していた。この従来の方法では、追尾を行っている物標エコーか否かの判断を、当該物標エコーの位置情報のみに基づいて行っているので、物標エコーの取り違え（追尾移り）が発生する可能性が高い。即ち、従来の方法では、前記予測位置の近傍に複数の物標エコーが検出された場合、間違った物標エコーを用いて追尾フィルタ処理を行ってしまう可能性が高かった。
【０１２７】
そこで、本実施形態の追尾処理部２３では、物標状態判別部３８から入力される情報を考慮して、追尾対象の物標エコーか否かを判定するように構成されている。
【０１２８】
即ち、本実施形態の構成によれば、物標が存在する場合、物標の状態を「低速・小型物標」「低速・大型物標」「高速・大型物標」の３つの区分で取得できる（物標エコーの状態を３つの区分で取得できる）ので、追尾中の物標エコーの区分とは違う区分の物標エコーは、追尾対象の物標エコーか否かの判断を行う際に予め除外することができる。これにより、前記予測位置の近傍に多数の物標エコーが存在している場合であっても、正しい物標エコーを用いて追尾処理を行える可能性を高めることができるので、追尾の精度を向上させることができる。
【０１２９】
また、本実施形態の追尾処理部２３は、物標状態判別部３８から入力される情報を考慮することにより、追尾フィルタ処理の初期の段階における追尾移りを減少させている。以下、この点について説明する。
【０１３０】
上記のように追尾フィルタ処理によって物標エコーの予測位置を算出できるのは、当該追尾フィルタ処理を複数ステップにわたって行ったときである。即ち、追尾フィルタ処理の最初のステップ（新しく物標エコーの追尾を開始した段階）では、上記のように予測位置を算出することができない。従って、追尾フィルタ処理の最初のステップでは、「予測位置の近傍で検出された物標エコーを用いて追尾を続ける」という処理を行うことができない。
【０１３１】
そこで従来の追尾処理において、追尾フィルタ処理の最初のステップでは、追尾対象の物標エコーの実測位置から所定距離範囲の領域を監視し、当該領域内に次のステップで物標エコーが検出された場合に、当該新しい物標エコーを追尾対象の物標エコーであると判断していた。
【０１３２】
ここで、低速物標であれば、１ステップの間に大きく移動することは無いので、前記所定距離範囲の領域としては、追尾対象の物標エコーの近傍を監視すれば良い。一方、高速物標の場合、１ステップの間に大きく移動するので、前記所定距離範囲の領域としては、追尾対象の物標エコーから一定距離離れた領域を監視すれば良い。
【０１３３】
しかしながら、従来の追尾処理では、追尾対象の物標エコーが高速物標を示しているのか低速物標を示しているのかを、予め知る方法が無かった。従って、低速物標と高速物標の両方を追尾処理を可能にするために、追尾対象の物標エコーから近い領域も遠い領域も監視する必要があった。このため、従来の追尾処理では、無関係なエコーまで拾ってしまう可能性が高く、追尾処理の初期段階で追尾移りが発生する可能性が特に高かったのである。
【０１３４】
この点、本実施形態の構成によれば、追尾対象の物標エコーが低速物標を示しているのか、高速物標を示しているのか、を予め知ることができる。従って、追尾フィルタ処理の最初のステップで、物標エコーの検出を監視する領域を限定することができる。これにより、追尾フィルタ処理の初期段階における追尾精度を向上させることができる。そして、追尾フィルタによる追尾処理は、ステップを重ねるごとに徐々に精度が良くなるものであるから、初期段階における追尾精度を向上させることにより、全体的な追尾精度を向上させることができる。
【０１３５】
以上で説明したように、本実施形態の信号処理装置３は、スキャン相関処理部３３と、物標状態判別部３８と、を備える。スキャン相関処理部３３は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。物標状態判別部３８は、第１エコー信号のレベルと、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【０１３６】
このように、スキャン相関信号レベルと、エコー信号のレベルと、を複合的に用いることにより、物標の状態を取得することができる。例えば、移動速度が速い物標のエコーはスキャン相関処理によって抑圧されるという特徴があるので、スキャン相関処理を行った信号と行っていない信号の両方を参照することにより、当該エコーが示す物標の移動速度が速いか遅いかという情報を取得することができる。このような情報は、例えば物標の追尾処理を行う際の有用な情報として用いることができる。
【０１３７】
また、本実施形態の信号処理装置３において、スキャン相関処理部３３は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルとに基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力している。
【０１３８】
このように、第１の時刻よりも前の時刻におけるエコー信号を複数考慮することにより、過去の信号との相関性を好適に評価することができるので、スキャン相関処理においてより好ましい結果を得ることができる。
【０１３９】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成することができる。即ち、スキャン相関処理部３３は、第１エコー信号のレベルと第２エコー信号のレベルとの加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力する。
【０１４０】
このように、新しいエコー信号と過去のエコー信号との加重平均を求めることにより、時間的に安定しない信号（クラッタ等）を抑圧することができる。
【０１４１】
ただし、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、スキャン相関処理部３３は、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めるように構成される。なお、前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて求められる。
【０１４２】
このように、過去のスキャン相関信号レベルを用いた再帰的な処理によって最新のスキャン相関信号レベルを算出するように構成することにより、過去のエコー信号を考慮したスキャン相関信号レベルを簡単に算出することができる。
【０１４３】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、この信号処理装置３は、受信レベル判定部３５と、スキャン相関レベル判定部３７と、を備える。受信レベル判定部３５は、第１エコー信号のレベルに対して所定の受信閾値を閾値とした２値処理を行い、二値化エコー信号を出力する。スキャン相関レベル判定部３７は、第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルに対して所定のスキャン相関閾値を閾値とした二値化処理を行い、二値化スキャン相関信号を出力する。そして、物標状態判別部３８は、二値化エコー信号と、二値化スキャン相関信号と、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【０１４４】
即ち、エコー信号又はスキャン相関信号が閾値以上か否かに基づいて（二値化の結果に基づいて）、物標の有無を判定することができる。そして、二値化エコー信号に基づいて物標の有無を検出する場合と、二値化スキャン相関信号に基づいて物標の有無を検出する場合と、では、どのような状態の物標が検出され易いか（或いは検出されにくいか）が異なる。従って、上記のように二値化エコー信号と二値化スキャン相関信号とを相補的に考慮することで、対応する物標の状態を推定することができる。
【０１４５】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、この信号処理装置３は、受信閾値決定部３４と、スキャン相関閾値決定部３６と、を備える。受信閾値決定部３４は、第１の時刻よりも前の時刻に受信された過去のエコー信号のレベルに基づいて前記受信閾値を決定する。スキャン相関閾値決定部３６は、第１の時刻よりも前の時刻にスキャン相関処理部３３から出力された過去のスキャン相関信号レベルに基づいて前記スキャン相関閾値を決定する。
【０１４６】
即ち、適切に二値化処理を行うためには、適切な閾値を設定する必要がある。この点、上記のように過去の信号レベルに基づいて閾値を決定することにより、全体的な信号レベルが変動した場合であっても適切に二値化処理を行うことができる。
【０１４７】
また、本実施形態の信号処理装置３においては、一般的に、前記受信閾値は、前記スキャン相関閾値よりも大きくなる。
【０１４８】
即ち、スキャン相関処理を行うことで、エコー信号に含まれている不要信号（時間的に不安定な信号）の信号レベルが抑圧されるので、閾値を小さくしても適切に二値化を行うことができる。
【０１４９】
また、本実施形態の信号処理装置３において、物標状態判別部３８は、第１エコー信号に対応する物標の状態を、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との組み合わせに基づく４通りの状態のうち何れかに対応させている。
【０１５０】
即ち、二値化エコー信号は、第１エコー信号のレベルが受信閾値以上か否かの２通りの値をとり得る。また、二値化スキャン相関信号は、第１時刻におけるスキャン相関信号レベルがスキャン相関閾値以上か否かの２通りの値をとり得る。従って、上記のように、二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号とを組み合わせることで、４通りの判別結果を得ることができる。
【０１５１】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、物標状態判別部３８は、二値化エコー信号が「０」、かつ、二値化スキャン相関信号が「０」である場合、第１エコー信号に対応した位置には物標無しと判別する。また物標状態判別部３８は、二値化エコー信号が「１」、かつ、二値化スキャン相関信号が「０」である場合、第１エコー信号に対応した物標は大型の高速物標であると判別する。また、物標状態判別部３８は、二値化エコー信号が「０」、かつ、二値化スキャン相関信号が「１」である場合、第１エコー信号に対応した物標は小型の低速物標であると判別する。また、物標状態判別部３８は、二値化エコー信号が「１」、かつ、二値化スキャン相関信号が「１」である場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の低速物標であると判別する。
【０１５２】
即ち、エコー信号のレベルがある程度大きいということは、ある程度大きな物標が存在するということを示している。従って、二値化エコー信号が示す値（第１エコー信号のレベルが受信閾値以上であるか否か）により、当該第１エコー信号に対応した位置に大型の物標が存在するか否かを判別することができる。一方、スキャン相関処理を行うと高速移動する物標からのエコーは抑圧されてしまう。これを逆に言うと、スキャン相関信号レベルが抑圧されていないということは、低速の物標が存在するということを示している。従って、二値化スキャン相関信号の値（スキャン相関信号レベルがスキャン相関閾値以上であるか否か）により、低速の物標が存在するか否かを判定することができる。そして、上記のように、二値化エコー信号と二値化スキャン相関信号とを複合的に用いることにより、物標の有無を判別できるとともに、物標の状態を「高速・大型物標」、「低速・小型物標」、「大型・低速物標」の３つの区分で取得することができる。
【０１５３】
また、本実施形態の信号処理装置３は、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との論理和を、物標の有無を検出した結果として出力する物標検出結果出力部３９を備える。
【０１５４】
即ち、前述のように、二値化エコー信号の値に基づいて、大型の物標が存在するか否かを判別することができる。また、二値化スキャン相関信号に基づいて、低速の物標が存在するか否かを判別することができる。従って、両者の論理和を物標の検出結果とすることで、事実上全ての物標を検出することができる。
【０１５５】
また、本実施形態の信号処理装置３は、以下のように構成されている。即ち、この信号処理装置３は、物標の追尾処理を行う追尾処理部２３を備える。当該追尾処理部２３は、物標状態判別部３８が取得した情報を考慮して、前記追尾処理を行う。
【０１５６】
これにより、より正確な追尾処理を行うことができる。
【０１５７】
また、本実施形態のレーダ装置１は、回転しながら電磁波を放射し、物標からの反射によるエコー信号を受信するレーダアンテナ１１と、を備える。
【０１５８】
このレーダ装置１では、前記信号処理装置３によって、物標の状態を判別できるので、当該物標の状態に関する情報を、例えば物標の追尾処理を行う際に参照することにより、当該追尾処理の精度を向上させることができる。
【０１５９】
前記のレーダ装置において、前記第１エコー信号と前記第２エコー信号は、自装置から見て同じ方位、同じ方角の座標（ｒ，θ）から受信されたエコー信号である。
【０１６０】
このように構成することにより、適切にスキャン相関処理を行うことができる。
【０１６１】
また、本実施形態のエコー信号処理方法は、スキャン相関処理ステップと、物標状態判別ステップと、を含む。前記スキャン相関処理ステップでは、第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力する。前記物標状態判別ステップでは、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する。
【０１６２】
また、本実施形態のエコー信号処理プログラムは、上記のエコー信号処理方法の各ステップを信号処理装置３に実行させるためのプログラムである。
【０１６３】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、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。
【０１６４】
本発明の構成は、舶用レーダに限らず、他の用途のレーダ装置にも適用することができる。また、レーダ装置に限らず、例えばスキャニングソナーにも適用することができる。
【０１６５】
上記実施形態では、制御部２２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなるハードウェアと、前記ＲＯＭに記憶された信号処理プログラムからなるソフトウェアと、から構成されるとして説明した。これに代えて、大型物標検出部３１、低速物標検出部３２、スキャン相関処理部３３、物標状態判別部３８、物標検出結果出力部３９の一部又は全てを、専用のハードウェアで実現しても良い。
【０１６６】
受信閾値とスキャン相関閾値は不要信号レベルに応じて決定する構成としたが、固定の閾値を用いても良い。これによれば、受信閾値決定部３４及びスキャン相関閾値決定部３６を省略することができる。ただし、クラッタ等の不要信号の信号レベルは気象条件等によって異なる。従って、適切な処理を行うためには、上記実施形態のように不要信号の信号レベルに応じて閾値を決定することが好ましい。
【０１６７】
また、大型物標検出部３１及び低速物標検出部３２では、物標を検出するための閾値はそれぞれ１つとしたが、複数の閾値を用いて物標を検出しても良い。即ち、複数段階で物標を検出しても良い。例えば、大型物標検出部３１で複数の閾値を用いて物標を検出することにより、「大型物標」「中型物標」「小型物標」のように、２以上の区分で物標を検出することができる。これにより、物標状態判別部３８においては、より細かい物標の状態を取得することができる。
【０１６８】
また、閾値による物標の検出結果に基づいて物標の状態を取得する構成に限らない。例えば、スキャン相関処理を行っていないエコー信号と、スキャン相関信号と、の大小比較を行い、両者の信号レベルがほぼ同じ場合、スキャン相関処理で信号レベルが抑圧されていないということであるから、低速物標であると判定することができる。
【０１６９】
スキャン相関処理は、上記の巡回式デジタルフィルタ処理の他、例えばＦＩＲフィルタ等を用いて実現することもできる。
【０１７０】
物標状態判別部３８で判別した物標の状態は追尾処理部２３で用いる構成としたが、このような物標の状態に関する情報は、追尾処理以外の様々な用途に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７１】
１ レーダ装置
２ アンテナユニット
３ 信号処理装置（エコー信号処理装置）
１１ レーダアンテナ
２３ 追尾処理部
３１ 大型物標検出部
３２ 低速物標検出部
３３ スキャン相関処理部
３８ 物標状態判別部
３９ 物標検出結果出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理部と、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別部と、
を備えることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項２】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理部と、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別部と、
を備えることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエコー信号処理装置であって、
前記スキャン相関処理部は、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のエコー信号処理装置であって、
前記スキャン相関処理部は、
前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めるように構成され、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、
当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、
当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて求められることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置であって、
前記第１エコー信号のレベルに対して所定の受信閾値を閾値とした２値処理を行い、二値化エコー信号を出力する受信レベル判定部と、
前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルに対して所定のスキャン相関閾値を閾値とした二値化処理を行い、二値化スキャン相関信号を出力するスキャン相関レベル判定部と、
を備え、
前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号と、前記二値化スキャン相関信号と、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別することを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエコー信号処理装置であって、
前記第１の時刻よりも前の時刻に受信された過去のエコー信号のレベルに基づいて前記受信閾値を決定する受信閾値決定部と、
前記第１の時刻よりも前の時刻にスキャン相関処理部から出力された過去のスキャン相関信号レベルに基づいて前記スキャン相関閾値を決定するスキャン相関閾値決定部と、
を備えていることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のエコー信号処理装置であって、
前記受信閾値は、前記スキャン相関閾値よりも大きいことを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項８】
請求項５から７までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置であって、
前記物標状態判別部は、前記第１エコー信号に対応する物標の状態を、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との組み合わせに基づく４通りの状態のうち何れかに対応させることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載のエコー信号処理装置であって、
前記物標状態判別部は、
前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値未満である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値未満である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した位置には物標無しと判別し、
前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値以上である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値未満である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の高速物標であると判別し、
前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値未満である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値以上である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は小型の低速物標であると判別し、
前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値以上である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値以上である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の低速物標であると判別することを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項１０】
請求項５から９までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置であって、
前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との論理和を、前記第１エコー信号に対応した位置における物標の有無を検出した結果として出力する物標検出結果出力部を備えることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置であって、
物標の追尾処理を行う追尾処理部を備え、
当該追尾処理部は、前記物標状態判別部が検出した情報を考慮して、前記追尾処理を行うことを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項１２】
請求項１から１１までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置と、
回転しながら電磁波を放射し、物標からの反射によるエコー信号を受信するアンテナと、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のレーダ装置であって、
前記第１エコー信号と前記第２エコー信号は、同じ位置から受信されたエコー信号であることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理ステップと、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別ステップと、
を含む処理を、信号処理装置に実行させることを特徴とするエコー信号処理プログラム。
【請求項１５】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理ステップと、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別ステップと、
を含む処理を、信号処理装置に実行させることを特徴とするエコー信号処理プログラム。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載のエコー信号処理プログラムであって、
前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することを特徴とするエコー信号処理プログラム。
【請求項１７】
請求項１４又は１５に記載のエコー信号処理プログラムであって、
前記スキャン相関処理ステップにおいては、
前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求め、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、
当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、
当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて求められることを特徴とするエコー信号処理プログラム。
【請求項１８】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理ステップと、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別ステップと、
を含むことを特徴とするエコー信号処理方法。
【請求項１９】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理ステップと、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別ステップと、
を含むことを特徴とするエコー信号処理方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載のエコー信号処理方法であって、
前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することを特徴とするエコー信号処理方法。
【請求項２１】
請求項１８又は１９に記載のエコー信号処理方法であって、
前記スキャン相関処理ステップにおいては、
前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求め、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、
当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、
当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて求められることを特徴とするエコー信号処理方法。
【請求項１】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理部と、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別部と、
を備えることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項２】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理部と、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別部と、
を備えることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエコー信号処理装置であって、
前記スキャン相関処理部は、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のエコー信号処理装置であって、
前記スキャン相関処理部は、
前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求めるように構成され、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、
当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、
当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて求められることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置であって、
前記第１エコー信号のレベルに対して所定の受信閾値を閾値とした２値処理を行い、二値化エコー信号を出力する受信レベル判定部と、
前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルに対して所定のスキャン相関閾値を閾値とした二値化処理を行い、二値化スキャン相関信号を出力するスキャン相関レベル判定部と、
を備え、
前記物標状態判別部は、前記二値化エコー信号と、前記二値化スキャン相関信号と、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別することを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエコー信号処理装置であって、
前記第１の時刻よりも前の時刻に受信された過去のエコー信号のレベルに基づいて前記受信閾値を決定する受信閾値決定部と、
前記第１の時刻よりも前の時刻にスキャン相関処理部から出力された過去のスキャン相関信号レベルに基づいて前記スキャン相関閾値を決定するスキャン相関閾値決定部と、
を備えていることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のエコー信号処理装置であって、
前記受信閾値は、前記スキャン相関閾値よりも大きいことを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項８】
請求項５から７までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置であって、
前記物標状態判別部は、前記第１エコー信号に対応する物標の状態を、前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との組み合わせに基づく４通りの状態のうち何れかに対応させることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載のエコー信号処理装置であって、
前記物標状態判別部は、
前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値未満である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値未満である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した位置には物標無しと判別し、
前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値以上である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値未満である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の高速物標であると判別し、
前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値未満である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値以上である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は小型の低速物標であると判別し、
前記二値化エコー信号が「前記第１エコー信号のレベルが前記受信閾値以上である」ことを示し、かつ、前記二値化スキャン相関信号が「前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルが前記スキャン相関閾値以上である」ことを示している場合、前記第１エコー信号に対応した物標は大型の低速物標であると判別することを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項１０】
請求項５から９までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置であって、
前記二値化エコー信号と前記二値化スキャン相関信号との論理和を、前記第１エコー信号に対応した位置における物標の有無を検出した結果として出力する物標検出結果出力部を備えることを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置であって、
物標の追尾処理を行う追尾処理部を備え、
当該追尾処理部は、前記物標状態判別部が検出した情報を考慮して、前記追尾処理を行うことを特徴とするエコー信号処理装置。
【請求項１２】
請求項１から１１までの何れか一項に記載のエコー信号処理装置と、
回転しながら電磁波を放射し、物標からの反射によるエコー信号を受信するアンテナと、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のレーダ装置であって、
前記第１エコー信号と前記第２エコー信号は、同じ位置から受信されたエコー信号であることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理ステップと、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別ステップと、
を含む処理を、信号処理装置に実行させることを特徴とするエコー信号処理プログラム。
【請求項１５】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理ステップと、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別ステップと、
を含む処理を、信号処理装置に実行させることを特徴とするエコー信号処理プログラム。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載のエコー信号処理プログラムであって、
前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することを特徴とするエコー信号処理プログラム。
【請求項１７】
請求項１４又は１５に記載のエコー信号処理プログラムであって、
前記スキャン相関処理ステップにおいては、
前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求め、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、
当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、
当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて求められることを特徴とするエコー信号処理プログラム。
【請求項１８】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理ステップと、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別ステップと、
を含むことを特徴とするエコー信号処理方法。
【請求項１９】
第１の時刻に受信された第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、前記第２の時刻よりも更に前の時刻に受信された少なくとも１つのエコー信号のレベルと、に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを出力するスキャン相関処理ステップと、
前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、に基づいて、前記第１エコー信号に対応した物標の状態を判別する物標状態判別ステップと、
を含むことを特徴とするエコー信号処理方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載のエコー信号処理方法であって、
前記スキャン相関処理ステップにおいては、前記第１エコー信号のレベルと、前記第１の時刻よりも前の時刻に受信されたエコー信号のレベルと、の加重平均を、あらかじめ定められた重み付けを用いて求め、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルとして出力することを特徴とするエコー信号処理方法。
【請求項２１】
請求項１８又は１９に記載のエコー信号処理方法であって、
前記スキャン相関処理ステップにおいては、
前記第１の時刻に受信された前記第１エコー信号のレベルと、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて、前記第１の時刻におけるスキャン相関信号レベルを求め、
前記第２の時刻におけるスキャン相関信号レベルは、
当該第２の時刻に受信された第２エコー信号のレベルと、
当該第２の時刻よりも前の時刻におけるスキャン相関信号レベルと、
に基づいて求められることを特徴とするエコー信号処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４２２５３（Ｐ２０１１−２４２２５３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１４６１０（Ｐ２０１０−１１４６１０）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
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