レーダ信号処理装置
【課題】 船舶などの目標を正確に検出することができるレーダ信号処理装置を得ることを目的とする。
【解決手段】 ＡＳＤＥから出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するヒット検定処理部６を設け、ヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施し、収縮処理後のレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを算出し、そのレーダビデオとノイズレベルを比較して目標とクラッタを区別する。
【解決手段】 ＡＳＤＥから出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するヒット検定処理部６を設け、ヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施し、収縮処理後のレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを算出し、そのレーダビデオとノイズレベルを比較して目標とクラッタを区別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空港面探知レーダ装置（ＡＳＤＥ：Ａｉｒｐｏｒｔ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）から出力されたレーダビデオに含まれている目標（例えば、大型船舶）を検出するレーダ信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空港面地上走行管制システムは、空港面を走行している車両等を検知するＡＳＤＥを搭載して、航空機の離着陸の安全を図るものである。
しかしながら、空港が港湾に面している場合、航空機の進入経路や離陸経路が、港湾内を航行する船舶経路の上空に位置する場合が多い。
大型船舶は、マストの高さが４０ｍ以上にも達するため、離陸又は着陸する航空機と大型船舶のマスト先端が接触する危険性がある。
そのため、港湾内を航行する船舶を検出するレーダ信号処理装置を空港面地上走行管制システムに実装する必要性がある。
【０００３】
従来のレーダ信号処理装置であるＡＳＤＥ目標検出装置は、空間に放射されたレーダの電波が船舶等の目標に反射されて受信機に受信され、その受信機が当該電波を増幅して周波数変換し、周波数変換後の電波をレーダビデオ信号として出力すると、そのレーダビデオ信号を解析して船舶の位置を検出する（例えば、特許文献１参照）。
なお、ＡＳＤＥ目標検出装置は、船舶の位置を検出する際、レーダエコーを海面まで拡張して船舶の検出を行う。しかし、地表面と異なり海面には常時波が発生しており、シークラッタの中から船舶を検出する必要があるが、シークラッタを船舶と区別する機能を備えていない。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４６１３０号公報（段落番号［００１７］から［００２０］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーダ信号処理装置は以上のように構成されているので、海面にシークラッタが存在しなければ、船舶を正確に検出することができる。しかし、地表面と異なり海面には常時波が発生しており、海面にはシークラッタが存在しているため、船舶を正確に検出することができない課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、船舶などの目標を正確に検出することができるレーダ信号処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るレーダ信号処理装置は、空港面探知レーダ装置から出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するレーダビデオ検知手段を設け、そのレーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに含まれている目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、空港面探知レーダ装置から出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するレーダビデオ検知手段を設け、そのレーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに含まれている目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去するように構成したので、船舶などの目標を正確に検出することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、Ａ／Ｄ変換部１はＡＳＤＥにより観測されたレーダエコーであるレーダビデオの信号を受信すると、アナログのレーダビデオをディジタルのレーダビデオに変換するＡ／Ｄ変換を実施して、ディジタルのレーダビデオを出力する。
レーダタイミング変換部２はＡＳＤＥからレーダアンテナが１回転する毎に出力するパルス信号ＡＲＰ（Ａｚｉｍｕｔｈ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｕｌｓｅ）や、レーダアンテナが所定角度だけ回転する毎に出力するパルス信号ＡＣＰ（Ａｚｉｍｕｔｈ Ｃｏｕｎｔ Ｐｕｌｓｅ）や、トリガ信号などを受信すると、それらのパルス信号ＡＲＰ等にしたがってタイミング信号を生成する。即ち、レーダタイミング変換部２はレンジ／アジマス積分処理部３の積分処理がレーダアンテナの回転タイミングや距離方向の測定単位に合わせて実施されるようなタイミング信号を生成する。
【００１０】
レンジ／アジマス積分処理部３はレーダタイミング変換部２からタイミング信号を受けると、Ａ／Ｄ変換部１から出力されたディジタルのレーダビデオをレンジ方向とアジマス方向に積分する。
レーダビデオバッファ部４はレンジ／アジマス積分処理部３により積分されたディジタルのレーダビデオを数スイープ分だけ蓄積する。
スレッショルドレベル算出部５はレーダビデオバッファ部４に蓄積されている数スイープ分のレーダビデオからスレッショルドレベルを算出する。
ヒット検定処理部６はスレッショルドレベル算出部５により算出されたスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知し、そのレーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換する。
２次元メモリ７はヒット検定処理部６から出力された直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）のレーダビデオを格納する。
なお、Ａ／Ｄ変換部１、レーダタイミング変換部２、レンジ／アジマス積分処理部３、レーダビデオバッファ部４、スレッショルドレベル算出部５、ヒット検定処理部６及び２次元メモリ７からレーダビデオ検知手段が構成されている。
【００１１】
収縮処理部８は２次元メモリ７に格納されているレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施する。
２次元移動平均処理部９は収縮処理部８による収縮処理後のレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを算出し、そのレーダビデオとノイズレベルを比較して目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去する。
ブランクマップ１０は例えばターミナルビルなど、目標検出の不要エリアがマッピングされ、目標検出の不要エリアには“０”値、目標検出の必要エリアには“１”値が設定されている。
２値化処理部１１は２次元移動平均処理部９によりクラッタが除去されたレーダビデオとブランクマップ１０のＡＮＤ演算を実施し、その演算結果と所定の閾値を比較してレーダビデオを２値化する。
なお、収縮処理部８、２次元移動平均処理部９、ブランクマップ１０及び２値化処理部１１からクラッタ除去手段が構成されている。
【００１２】
クラスタリング・ラベル付け処理部１２は２値化処理部１１により２値化されたレーダビデオに含まれている塊（船舶などの目標）にラベル付けを実施するとともに、目標追尾処理部１４から出力される目標の移動速度や進行方向を参考にして、レーダビデオに含まれている塊を分別して、船舶などの目標を検出する。
重心位置算出処理部１３はクラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された目標の重心位置を算出する。
目標追尾処理部１４は重心位置算出処理部１３により今回算出された目標の重心位置と前回算出された目標の重心位置を比較して、目標の追尾処理を実施する。
データフォーマット生成処理部１５は目標追尾処理部１４から出力された追尾データのフォーマットを監視表示装置の表示用のデータフォーマットに変換し、変換後の追尾データを監視表示装置に出力する。
なお、クラスタリング・ラベル付け処理部１２、重心位置算出処理部１３、目標追尾処理部１４及びデータフォーマット生成処理部１５から目標検出手段が構成されている。
【００１３】
次に動作について説明する。
ＡＳＤＥは、レーダアンテナからレーダの電波を空間に放射し、そのレーダの電波が船舶等の目標に反射されてレーダアンテナに戻ってくると、その電波を受信して増幅する。
そして、ＡＳＤＥは、増幅後の電波を周波数変換して、周波数変換後の電波をレーダビデオとしてレーダ信号処理装置に出力する。
Ａ／Ｄ変換部１は、ＡＳＤＥからレーダビデオの信号を受信すると、アナログのレーダビデオをディジタルのレーダビデオに変換するＡ／Ｄ変換を実施して、ディジタルのレーダビデオをレンジ／アジマス積分処理部３に出力する。
【００１４】
また、レーダタイミング変換部２は、ＡＳＤＥからレーダアンテナが１回転する毎に出力するパルス信号ＡＲＰや、レーダアンテナが所定角度だけ回転する毎に出力するパルス信号ＡＣＰや、トリガ信号などを受信すると、それらのパルス信号ＡＲＰ等にしたがってタイミング信号を生成する。
即ち、レーダタイミング変換部２は、レンジ／アジマス積分処理部３の積分処理がレーダアンテナの回転タイミングや距離方向の測定単位に合わせて実施されるようなタイミング信号を生成する。
【００１５】
レンジ／アジマス積分処理部３は、レーダタイミング変換部２からタイミング信号を受けると、Ａ／Ｄ変換部１から出力されたディジタルのレーダビデオをレンジ方向とアジマス方向に積分する。
例えば、レーダアンテナが９０度の方向を向いているタイミングで送受信される電波に係るレーダビデオをレンジ方向とアジマス方向に積分する。
レーダビデオバッファ部４は、レンジ／アジマス積分処理部３により積分されたディジタルのレーダビデオを数スイープ分だけ蓄積する。
【００１６】
スレッショルドレベル算出部５は、レーダビデオバッファ部４に蓄積されている数スイープ分のレーダビデオからスレッショルドレベルを算出する。
例えば、３０サンプリング目のレーダビデオのスレッショルドレベルを算出する場合、前１０サンプリング分のレーダビデオ（２０サンプリング目〜２９サンプリング目のレーダビデオ）と、後１０サンプリング分のレーダビデオ（３１サンプリング目〜４０サンプリング目のレーダビデオ）との振幅の平均値を算出し、その振幅の平均値を３０サンプリング目のレーダビデオのスレッショルドレベルとしてヒット検定処理部６に出力する。
【００１７】
ヒット検定処理部６は、スレッショルドレベル算出部５がスレッショルドレベルを算出すると、そのスレッショルドレベルとレーダビデオバッファ部４に蓄積されているレーダビデオの振幅を比較し、そのスレッショルドレベルより振幅が大きければ、当該レーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換し、直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）のレーダビデオを２次元メモリ７に格納する。
ここで、図２はＡＳＤＥから出力されるレーダビデオの一例を示しており、そのレーダビデオには、船舶のレーダエコーＡ、海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、クラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が含まれている。
図３はヒット検定処理部６から出力されるレーダビデオの一例を示しており、例えば、クラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のレーダエコーがスレッショルドレベルより低い場合、そのレーダビデオからクラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が除去されて、船舶のレーダエコーＡと海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が残される。
【００１８】
収縮処理部８は、２次元メモリ７に格納されているレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施する。
例えば、図４に示すように、収縮処理用ウィンドを用いて、レーダビデオ内に点在している孤立点、即ち、微小クラッタを検出し、ある程度以上の大きさのレーダエコーのみを残して、小さなレーダエコーである微小クラッタを除去する。
【００１９】
２次元移動平均処理部９は、収縮処理部８が収縮処理を実施すると、収縮処理後のレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを算出する。
具体的には、着目する２次元のセルを中心とするレーダビデオの単位面積当りの平均値をノイズレベルとして算出する。
例えば、着目する２次元のセルの座標が（Ｘ８，Ｙ４）であれば、座標（Ｘ７，Ｙ３）、（Ｘ８，Ｙ３）、（Ｘ８，Ｙ３）、（Ｘ７，Ｙ４）、（Ｘ８，Ｙ４）、（Ｘ９，Ｙ４）、（Ｘ７，Ｙ５）、（Ｘ８，Ｙ５）、（Ｘ９，Ｙ５）のセルの振幅の平均値を算出し、その平均値をノイズレベルとする。
２次元移動平均処理部９は、その算出したノイズレベルとレーダビデオの振幅を比較し、ノイズレベル以下の振幅を０値にして、そのレーダビデオからクラッタを除去する。
【００２０】
２値化処理部１１は、２次元移動平均処理部９からクラッタが除去されたレーダビデオを受けると、そのレーダビデオにおける目標検出の不要エリア（例えば、ターミナルビル）をブランクするため、目標検出の不要エリアがマッピング（目標検出の不要エリアには“０”値、目標検出の必要エリアには“１”値が設定されている）されているブランクマップ１０と、２次元移動平均処理部９によりクラッタが除去されたレーダビデオのＡＮＤ演算を実施する。
２値化処理部１１は、ＡＮＤ演算を実施することにより、レーダビデオにおける目標検出の不要エリアをブランクすると、ＡＮＤ演算の結果と所定の閾値を比較してレーダビデオを２値化する。即ち、ＡＮＤ演算の結果が所定の閾値より大きければ、ＡＮＤ演算の結果を“１”に変更し、ＡＮＤ演算の結果が所定の閾値より小さければ、ＡＮＤ演算の結果を“０”に変更する。
【００２１】
クラスタリング・ラベル付け処理部１２は、２値化処理部１１から２値化されたレーダビデオを受けると、そのレーダビデオに含まれている塊（船舶などの目標）にラベル付けを実施して、船舶などの目標を検出する。
即ち、クラスタリング・ラベル付け処理部１２は、レーダビデオに含まれている塊毎に、異なるラベルを付加することにより、船舶などの目標を検出する。
ただし、船舶などの場合、レーダエコーが非常に大きくなるため、図５に示すように、船首の部分とデッキの部分が別々の塊として検出されることがある。
そこで、クラスタリング・ラベル付け処理部１２は、目標追尾処理部１４から出力される追尾データ（例えば、目標の移動速度、進行方向、位置）を参考にして、例えば、複数の塊が同一の移動速度で、同一の進行方向に移動しているか否かを判定する。
クラスタリング・ラベル付け処理部１２は、複数の塊が同一の移動速度で、同一の進行方向に移動している場合には、複数の塊の隙間が例えば３ドット未満であれば、複数の塊を１つの塊と判別するようにする。
【００２２】
重心位置算出処理部１３は、クラスタリング・ラベル付け処理部１２が船舶などの目標を検出すると、その目標の重心位置を算出する。
なお、図５の例では、塊が２個検出されているが、２個の塊がクラスタリング・ラベル付け処理部１２により同一の目標のレーダエコーであるとして検出されているので、２個の塊の外接四角を想定して、その外接四角の中心位置を重心の位置として算出する。
目標追尾処理部１４は、重心位置算出処理部１３により今回算出された目標の重心位置と前回算出された目標の重心位置を比較して、目標の追尾処理を実施する。
目標追尾処理部１４は、例えば、αβ追尾やカルマンフィルタ等の追尾フィルタによって追尾処理を実施する。
データフォーマット生成処理部１５は、目標追尾処理部１４から出力された追尾データ（例えば、目標の移動速度、進行方向、位置）のフォーマットを監視表示装置の表示用のデータフォーマットに変換し、変換後の追尾データを監視表示装置に出力する。
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＡＳＤＥから出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するヒット検定処理部６を設け、そのヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオに含まれている目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去するように構成したので、船舶などの目標を正確に検出することができる効果がある。
【００２４】
また、この実施の形態１によれば、ヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施するように構成したので、微小クラッタを除去して、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
また、この実施の形態１によれば、収縮処理後のレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを算出し、そのレーダビデオとノイズレベルを比較して目標とクラッタを区別するように構成したので、更に目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００２５】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１では、収縮処理部８がヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施して、微小クラッタを除去するものについて示したが、例えば、空港内のクラッタの発生が少ない場合（港湾海面に発生したシークラッタが少ない場合）、２次元移動平均処理部９による２次元移動平均処理によってクラッタを十分に低減することができるため、収縮処理部８の収縮処理を省略しても、目標を正確に検出することができる。
このように、収縮処理部８の収縮処理を省略すると、装置構成の簡略化と処理速度の高速化を図ることができる効果を奏する。
【００２６】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
カラー化変換部１６は図１のヒット検定処理部６と同様に、スレッショルドレベル算出部５により算出されたスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知して、そのレーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換するほか、そのレーダビデオを振幅に応じて擬似的にカラー化する。なお、カラー化変換部１６はレーダビデオ検知手段を構成している。
【００２７】
上記実施の形態１では、ヒット検定処理部６がスレッショルドレベル算出部５により算出されたスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知して、そのレーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換し、直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）のレーダビデオを２次元ビデオ７に格納する。
このため、収縮処理部８は、収縮処理用ウィンドを用いて、２次元メモリ７に格納されているレーダビデオ内に点在している孤立点、即ち、微小クラッタを検出するようにしている。
【００２８】
これに対して、この実施の形態３では、カラー化変換部１６がレーダビデオを振幅に応じて擬似的にカラー化し、カラー化したレーダビデオを２次元ビデオ７に格納する。図８はカラー化された船舶のレーダエコーＡとクラッタのレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を示している。
収縮処理部８は、船舶のレーダエコーＡの色調と、クラッタのレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の色調が異なるため、上記実施の形態１のように、収縮処理用ウィンドを用いて孤立点を検出しなくても、船舶とクラッタを容易に区別することができる。
【００２９】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、レーダビデオを振幅に応じて擬似的にカラー化するように構成したので、収縮処理部８における微小クラッタの検出処理が容易になり、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００３０】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
画像データＡ／Ｄ変換部１７はＡＳＤＥと同一の地域を撮像しているカメラから画像データを受けると、その画像データをＡ／Ｄ変換し、ディジタルの画像データとヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオの相関を求め、その画像データと相関があるレーダビデオを２次元メモリ７に格納する。なお、画像データＡ／Ｄ変換部１７は画像相関手段を構成している。
図１０はＡＳＤＥ及びカメラの設置状況と、レーダビデオと画像データの相関を説明する説明図である。図１０の例では、ＡＳＤＥ３１の覆域３３とカメラ３２の撮像領域３４が重なっており、ＡＳＤＥ３１とカメラ３２が同様の俯角で、共通の船舶と海運支援設備を監視するようにしている。ただし、この例では、ＡＳＤＥのレーダビデオにはクラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が含まれているが、カメラ３２の画像データにはクラッタが含まれていないものとする。
【００３１】
次に動作について説明する。
ヒット検定処理部６は、上記実施の形態１〜３と同様に、スレッショルドレベル算出部５により算出されたスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知して、そのレーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換し、直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）のレーダビデオを２次元ビデオ７に格納する。
【００３２】
一方、カメラ３２は、撮像領域３４がＡＳＤＥ３１の覆域３３と重なるように設置されて、その撮像領域３４を撮像する。
画像データＡ／Ｄ変換部１７は、カメラ３２から画像データを受けると、その画像データをＡ／Ｄ変換する。
そして、画像データＡ／Ｄ変換部１７は、ディジタルの画像データとヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオの相関を求め、その画像データと相関があるレーダビデオを２次元メモリ７に格納する。
【００３３】
図１０の例では、ＡＳＤＥ３１の覆域３３とカメラ３２の撮像領域３４には、船舶と海運支援設備が含まれているため、相関が有ると認定し、船舶と海運支援設備のレーダエコーＡ，Ｃ１，Ｃ２を２次元メモリ７に格納する。
しかし、ＡＳＤＥのレーダビデオにはクラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が含まれているが、カメラ３２の画像データにはクラッタが含まれていないので、相関が無いと認定し、クラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を２次元メモリ７に格納しないようにする。
【００３４】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、ＡＳＤＥと同一の地域を撮像しているカメラから画像データを受けると、その画像データをＡ／Ｄ変換し、ディジタルの画像データとヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオの相関を求め、その画像データと相関があるレーダビデオを２次元メモリ７に格納するように構成したので、スポットなどの複雑なエリアにクラッタが存在する場合でも、そのクラッタを確実に除去して、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００３５】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
差分処理部１８は２次元メモリ７に格納されている現スキャン（Ｎスキャン）のレーダビデオと、１スキャン前（Ｎ−１スキャン）のレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力する。なお、差分処理部１８は差分処理手段を構成している。
【００３６】
次に動作について説明する。
２次元メモリ７には、ヒット検定処理部６から出力された現スキャン（Ｎスキャン）のレーダビデオが格納され、ヒット検定処理部６から出力された１スキャン前（Ｎ−１スキャン）のレーダビデオが格納される。
差分処理部１８は２次元メモリ７に格納されている現スキャン（Ｎスキャン）のレーダビデオと、１スキャン前（Ｎ−１スキャン）のレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力する。
図１２はＮ−１スキャン時のレーダビデオとＮスキャン時のレーダビデオのほか、差分処理後のレーダビデオを示しており、海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とクラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は、レーダエコーの変化がないために除去され、変化のある船舶のレーダエコーＡのみが、差分として収縮処理部８に出力される。
収縮処理部８以降の処理は、上記実施の形態１等の処理と同様であるため説明を省略する。
【００３７】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、２次元メモリ７に格納されている現スキャン（Ｎスキャン）のレーダビデオと、１スキャン前（Ｎ−１スキャン）のレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力するように構成したので、動きがないクラッタなどを除去して、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００３８】
実施の形態６．
図１３はこの発明の実施の形態６によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
クラッタマップ１９は例えば海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４など、固定の位置に設置されており、各スキャンにおいて同程度の振幅のレーダエコーを発生する設備や２次エコー等を発生するクラッタを、既知のクラッタとしてマッピングしている。
差分処理部２０は２次元メモリ７に格納されているレーダビデオと、クラッタマップ１９にマッピングされている既知のクラッタとの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力する。なお、クラッタマップ１９及び差分処理部２０からクラッタ除去手段が構成されている。
【００３９】
次に動作について説明する。
例えば、海運支援設備は、固定の位置に設置されており、各スキャンにおいて同程度の振幅のレーダエコーを発生することが知られているので、既知のクラッタとしてクラッタマップ１９にマッピングされている。
差分処理部２０は、ヒット検定処理部６がレーダビデオを２次元メモリ７に格納すると、そのレーダビデオとクラッタマップ１９にマッピングされている既知のクラッタとの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力する。
図１４はヒット検定処理部６から出力されたレーダビデオと、既知のクラッタである海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の差分を求めた結果、既知のクラッタが除去されて、目標である船舶のレーダエコーＡが収縮処理部８に出力されている様子を示している。
収縮処理部８以降の処理は、上記実施の形態１等の処理と同様であるため説明を省略する。
【００４０】
以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、２次元メモリ７に格納されているレーダビデオと、クラッタマップ１９にマッピングされている既知のクラッタとの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力するように構成したので、既知のクラッタを除去して、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００４１】
実施の形態７．
図１５はこの発明の実施の形態７によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
データベース２１には目標である船舶等のモデル（例えば、船舶の形状や大きさ）が登録されている。
パターンマッチング処理部２２はデータベース２１に登録されている目標のモデルとクラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された目標とのパターンマッチングを実施して、その目標の種類等を特定する。
なお、データベース２１及びパターンマッチング処理部２２は目標検出手段を構成している。
【００４２】
次に動作について説明する。
データベース２１には、例えば、複数種類の大型船舶のモデルが登録される。
パターンマッチング処理部２２は、上記実施の形態１等と同様にして、クラスタリング・ラベル付け処理部１２が目標である船舶を検出すると、その目標である船舶と、データベース２１に登録されている複数種類の大型船舶のモデルとのパターンマッチングを実施して、クラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された船舶の種類を特定する。
即ち、データベース２１に登録されている船舶の中で、クラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された船舶に最も類似している船舶を特定する。
【００４３】
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、データベース２１に登録されている目標のモデルとクラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された目標とのパターンマッチングを実施して、その目標の種類等を特定するように構成したので、上記実施の形態１等よりも更に、航空機の離陸や着陸の安全性を高めることができる効果を奏する。
【００４４】
実施の形態８．
図１６はこの発明の実施の形態８によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
信頼性判定処理部２３は目標追尾処理部１４の追尾データの信頼性を判定し、その判定結果を出力する。なお、信頼性判定処理部２３は信頼性判定手段を構成している。
【００４５】
上記実施の形態１〜７では、クラッタを除去して、目標の検出精度を高めるものについて示したが、激しい降雨や降雪、あるいは、シークラッタ等の気象条件が極度に悪化すると、目標の検出精度が低下して、信頼できなくなることがある。
そこで、この実施の形態８では、レーダ信号処理装置の信頼性を判定して、その判定結果を出力することにより、レーダ信号処理装置から出力される追尾データを使用する航空管制における機材の信頼性を確保するものである。
【００４６】
即ち、信頼性判定処理部２３は、目標追尾処理部１４の追尾データを入力し、誤目標の発生数をカウントする。
例えば、時間当りの誤目標の発生数が規定数を超えると、レーダ信号処理装置の信頼性が低いものと判定し、その旨を示す判定結果を出力するようにする。
【００４７】
以上で明らかなように、この実施の形態８によれば、目標追尾処理部１４の追尾データの信頼性を判定し、その判定結果を出力するように構成したので、気象条件が極度に悪化するなどにより、目標追尾処理部１４の追尾データの信頼性が低下したとき、その追尾データの取り扱いを注意することができるようになり、航空管制における機材の信頼性を確保することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図２】ＡＳＤＥから出力されるレーダビデオの一例を示す説明図である。
【図３】ヒット検定処理部から出力されるレーダビデオの一例を示す説明図である。
【図４】レーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を示す説明図である。
【図５】クラスタリング・ラベル付け処理を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図８】カラー化された船舶のレーダエコーとクラッタのレーダエコーを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図１０】ＡＳＤＥ及びカメラの設置状況と、レーダビデオと画像データの相関を説明する説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態５によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図１２】Ｎ−１スキャン時のレーダビデオとＮスキャン時のレーダビデオのほか、差分処理後のレーダビデオを示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態６によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図１４】ヒット検定処理部から出力されたレーダビデオと、既知のクラッタである海運支援設備のレーダエコーの差分を求めた結果、既知のクラッタが除去されて、目標である船舶のレーダエコーが収縮処理部に出力されている様子を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態７によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態８によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ Ａ／Ｄ変換部（レーダビデオ検知手段）、２ レーダタイミング変換部（レーダビデオ検知手段）、３ レンジ／アジマス積分処理部（レーダビデオ検知手段）、４ レーダビデオバッファ部（レーダビデオ検知手段）、５ スレッショルドレベル算出部（レーダビデオ検知手段）、６ ヒット検定処理部（レーダビデオ検知手段）、７ ２次元メモリ（レーダビデオ検知手段）、８ 収縮処理部（クラッタ除去手段）、９ ２次元移動平均処理部（クラッタ除去手段）、１０ ブランクマップ（クラッタ除去手段）、１１ ２値化処理部（クラッタ除去手段）、１２ クラスタリング・ラベル付け処理部（目標検出手段）、１３ 重心位置算出処理部（目標検出手段）、１４ 目標追尾処理部（目標検出手段）、１５ データフォーマット生成処理部（目標検出手段）、１６ カラー化変換部（レーダビデオ検知手段）、１７ 画像データＡ／Ｄ変換部（画像相関手段）、１８ 差分処理部（差分処理手段）、１９ クラッタマップ（クラッタ除去手段）、２０ 差分処理部（クラッタ除去手段）、２１ データベース（目標検出手段）、２２ パターンマッチング処理部（目標検出手段）、２３ 信頼性判定処理部（信頼性判定手段）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空港面探知レーダ装置（ＡＳＤＥ：Ａｉｒｐｏｒｔ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）から出力されたレーダビデオに含まれている目標（例えば、大型船舶）を検出するレーダ信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空港面地上走行管制システムは、空港面を走行している車両等を検知するＡＳＤＥを搭載して、航空機の離着陸の安全を図るものである。
しかしながら、空港が港湾に面している場合、航空機の進入経路や離陸経路が、港湾内を航行する船舶経路の上空に位置する場合が多い。
大型船舶は、マストの高さが４０ｍ以上にも達するため、離陸又は着陸する航空機と大型船舶のマスト先端が接触する危険性がある。
そのため、港湾内を航行する船舶を検出するレーダ信号処理装置を空港面地上走行管制システムに実装する必要性がある。
【０００３】
従来のレーダ信号処理装置であるＡＳＤＥ目標検出装置は、空間に放射されたレーダの電波が船舶等の目標に反射されて受信機に受信され、その受信機が当該電波を増幅して周波数変換し、周波数変換後の電波をレーダビデオ信号として出力すると、そのレーダビデオ信号を解析して船舶の位置を検出する（例えば、特許文献１参照）。
なお、ＡＳＤＥ目標検出装置は、船舶の位置を検出する際、レーダエコーを海面まで拡張して船舶の検出を行う。しかし、地表面と異なり海面には常時波が発生しており、シークラッタの中から船舶を検出する必要があるが、シークラッタを船舶と区別する機能を備えていない。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４６１３０号公報（段落番号［００１７］から［００２０］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーダ信号処理装置は以上のように構成されているので、海面にシークラッタが存在しなければ、船舶を正確に検出することができる。しかし、地表面と異なり海面には常時波が発生しており、海面にはシークラッタが存在しているため、船舶を正確に検出することができない課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、船舶などの目標を正確に検出することができるレーダ信号処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るレーダ信号処理装置は、空港面探知レーダ装置から出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するレーダビデオ検知手段を設け、そのレーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに含まれている目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、空港面探知レーダ装置から出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するレーダビデオ検知手段を設け、そのレーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに含まれている目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去するように構成したので、船舶などの目標を正確に検出することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、Ａ／Ｄ変換部１はＡＳＤＥにより観測されたレーダエコーであるレーダビデオの信号を受信すると、アナログのレーダビデオをディジタルのレーダビデオに変換するＡ／Ｄ変換を実施して、ディジタルのレーダビデオを出力する。
レーダタイミング変換部２はＡＳＤＥからレーダアンテナが１回転する毎に出力するパルス信号ＡＲＰ（Ａｚｉｍｕｔｈ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｕｌｓｅ）や、レーダアンテナが所定角度だけ回転する毎に出力するパルス信号ＡＣＰ（Ａｚｉｍｕｔｈ Ｃｏｕｎｔ Ｐｕｌｓｅ）や、トリガ信号などを受信すると、それらのパルス信号ＡＲＰ等にしたがってタイミング信号を生成する。即ち、レーダタイミング変換部２はレンジ／アジマス積分処理部３の積分処理がレーダアンテナの回転タイミングや距離方向の測定単位に合わせて実施されるようなタイミング信号を生成する。
【００１０】
レンジ／アジマス積分処理部３はレーダタイミング変換部２からタイミング信号を受けると、Ａ／Ｄ変換部１から出力されたディジタルのレーダビデオをレンジ方向とアジマス方向に積分する。
レーダビデオバッファ部４はレンジ／アジマス積分処理部３により積分されたディジタルのレーダビデオを数スイープ分だけ蓄積する。
スレッショルドレベル算出部５はレーダビデオバッファ部４に蓄積されている数スイープ分のレーダビデオからスレッショルドレベルを算出する。
ヒット検定処理部６はスレッショルドレベル算出部５により算出されたスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知し、そのレーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換する。
２次元メモリ７はヒット検定処理部６から出力された直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）のレーダビデオを格納する。
なお、Ａ／Ｄ変換部１、レーダタイミング変換部２、レンジ／アジマス積分処理部３、レーダビデオバッファ部４、スレッショルドレベル算出部５、ヒット検定処理部６及び２次元メモリ７からレーダビデオ検知手段が構成されている。
【００１１】
収縮処理部８は２次元メモリ７に格納されているレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施する。
２次元移動平均処理部９は収縮処理部８による収縮処理後のレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを算出し、そのレーダビデオとノイズレベルを比較して目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去する。
ブランクマップ１０は例えばターミナルビルなど、目標検出の不要エリアがマッピングされ、目標検出の不要エリアには“０”値、目標検出の必要エリアには“１”値が設定されている。
２値化処理部１１は２次元移動平均処理部９によりクラッタが除去されたレーダビデオとブランクマップ１０のＡＮＤ演算を実施し、その演算結果と所定の閾値を比較してレーダビデオを２値化する。
なお、収縮処理部８、２次元移動平均処理部９、ブランクマップ１０及び２値化処理部１１からクラッタ除去手段が構成されている。
【００１２】
クラスタリング・ラベル付け処理部１２は２値化処理部１１により２値化されたレーダビデオに含まれている塊（船舶などの目標）にラベル付けを実施するとともに、目標追尾処理部１４から出力される目標の移動速度や進行方向を参考にして、レーダビデオに含まれている塊を分別して、船舶などの目標を検出する。
重心位置算出処理部１３はクラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された目標の重心位置を算出する。
目標追尾処理部１４は重心位置算出処理部１３により今回算出された目標の重心位置と前回算出された目標の重心位置を比較して、目標の追尾処理を実施する。
データフォーマット生成処理部１５は目標追尾処理部１４から出力された追尾データのフォーマットを監視表示装置の表示用のデータフォーマットに変換し、変換後の追尾データを監視表示装置に出力する。
なお、クラスタリング・ラベル付け処理部１２、重心位置算出処理部１３、目標追尾処理部１４及びデータフォーマット生成処理部１５から目標検出手段が構成されている。
【００１３】
次に動作について説明する。
ＡＳＤＥは、レーダアンテナからレーダの電波を空間に放射し、そのレーダの電波が船舶等の目標に反射されてレーダアンテナに戻ってくると、その電波を受信して増幅する。
そして、ＡＳＤＥは、増幅後の電波を周波数変換して、周波数変換後の電波をレーダビデオとしてレーダ信号処理装置に出力する。
Ａ／Ｄ変換部１は、ＡＳＤＥからレーダビデオの信号を受信すると、アナログのレーダビデオをディジタルのレーダビデオに変換するＡ／Ｄ変換を実施して、ディジタルのレーダビデオをレンジ／アジマス積分処理部３に出力する。
【００１４】
また、レーダタイミング変換部２は、ＡＳＤＥからレーダアンテナが１回転する毎に出力するパルス信号ＡＲＰや、レーダアンテナが所定角度だけ回転する毎に出力するパルス信号ＡＣＰや、トリガ信号などを受信すると、それらのパルス信号ＡＲＰ等にしたがってタイミング信号を生成する。
即ち、レーダタイミング変換部２は、レンジ／アジマス積分処理部３の積分処理がレーダアンテナの回転タイミングや距離方向の測定単位に合わせて実施されるようなタイミング信号を生成する。
【００１５】
レンジ／アジマス積分処理部３は、レーダタイミング変換部２からタイミング信号を受けると、Ａ／Ｄ変換部１から出力されたディジタルのレーダビデオをレンジ方向とアジマス方向に積分する。
例えば、レーダアンテナが９０度の方向を向いているタイミングで送受信される電波に係るレーダビデオをレンジ方向とアジマス方向に積分する。
レーダビデオバッファ部４は、レンジ／アジマス積分処理部３により積分されたディジタルのレーダビデオを数スイープ分だけ蓄積する。
【００１６】
スレッショルドレベル算出部５は、レーダビデオバッファ部４に蓄積されている数スイープ分のレーダビデオからスレッショルドレベルを算出する。
例えば、３０サンプリング目のレーダビデオのスレッショルドレベルを算出する場合、前１０サンプリング分のレーダビデオ（２０サンプリング目〜２９サンプリング目のレーダビデオ）と、後１０サンプリング分のレーダビデオ（３１サンプリング目〜４０サンプリング目のレーダビデオ）との振幅の平均値を算出し、その振幅の平均値を３０サンプリング目のレーダビデオのスレッショルドレベルとしてヒット検定処理部６に出力する。
【００１７】
ヒット検定処理部６は、スレッショルドレベル算出部５がスレッショルドレベルを算出すると、そのスレッショルドレベルとレーダビデオバッファ部４に蓄積されているレーダビデオの振幅を比較し、そのスレッショルドレベルより振幅が大きければ、当該レーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換し、直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）のレーダビデオを２次元メモリ７に格納する。
ここで、図２はＡＳＤＥから出力されるレーダビデオの一例を示しており、そのレーダビデオには、船舶のレーダエコーＡ、海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、クラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が含まれている。
図３はヒット検定処理部６から出力されるレーダビデオの一例を示しており、例えば、クラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のレーダエコーがスレッショルドレベルより低い場合、そのレーダビデオからクラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が除去されて、船舶のレーダエコーＡと海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が残される。
【００１８】
収縮処理部８は、２次元メモリ７に格納されているレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施する。
例えば、図４に示すように、収縮処理用ウィンドを用いて、レーダビデオ内に点在している孤立点、即ち、微小クラッタを検出し、ある程度以上の大きさのレーダエコーのみを残して、小さなレーダエコーである微小クラッタを除去する。
【００１９】
２次元移動平均処理部９は、収縮処理部８が収縮処理を実施すると、収縮処理後のレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを算出する。
具体的には、着目する２次元のセルを中心とするレーダビデオの単位面積当りの平均値をノイズレベルとして算出する。
例えば、着目する２次元のセルの座標が（Ｘ８，Ｙ４）であれば、座標（Ｘ７，Ｙ３）、（Ｘ８，Ｙ３）、（Ｘ８，Ｙ３）、（Ｘ７，Ｙ４）、（Ｘ８，Ｙ４）、（Ｘ９，Ｙ４）、（Ｘ７，Ｙ５）、（Ｘ８，Ｙ５）、（Ｘ９，Ｙ５）のセルの振幅の平均値を算出し、その平均値をノイズレベルとする。
２次元移動平均処理部９は、その算出したノイズレベルとレーダビデオの振幅を比較し、ノイズレベル以下の振幅を０値にして、そのレーダビデオからクラッタを除去する。
【００２０】
２値化処理部１１は、２次元移動平均処理部９からクラッタが除去されたレーダビデオを受けると、そのレーダビデオにおける目標検出の不要エリア（例えば、ターミナルビル）をブランクするため、目標検出の不要エリアがマッピング（目標検出の不要エリアには“０”値、目標検出の必要エリアには“１”値が設定されている）されているブランクマップ１０と、２次元移動平均処理部９によりクラッタが除去されたレーダビデオのＡＮＤ演算を実施する。
２値化処理部１１は、ＡＮＤ演算を実施することにより、レーダビデオにおける目標検出の不要エリアをブランクすると、ＡＮＤ演算の結果と所定の閾値を比較してレーダビデオを２値化する。即ち、ＡＮＤ演算の結果が所定の閾値より大きければ、ＡＮＤ演算の結果を“１”に変更し、ＡＮＤ演算の結果が所定の閾値より小さければ、ＡＮＤ演算の結果を“０”に変更する。
【００２１】
クラスタリング・ラベル付け処理部１２は、２値化処理部１１から２値化されたレーダビデオを受けると、そのレーダビデオに含まれている塊（船舶などの目標）にラベル付けを実施して、船舶などの目標を検出する。
即ち、クラスタリング・ラベル付け処理部１２は、レーダビデオに含まれている塊毎に、異なるラベルを付加することにより、船舶などの目標を検出する。
ただし、船舶などの場合、レーダエコーが非常に大きくなるため、図５に示すように、船首の部分とデッキの部分が別々の塊として検出されることがある。
そこで、クラスタリング・ラベル付け処理部１２は、目標追尾処理部１４から出力される追尾データ（例えば、目標の移動速度、進行方向、位置）を参考にして、例えば、複数の塊が同一の移動速度で、同一の進行方向に移動しているか否かを判定する。
クラスタリング・ラベル付け処理部１２は、複数の塊が同一の移動速度で、同一の進行方向に移動している場合には、複数の塊の隙間が例えば３ドット未満であれば、複数の塊を１つの塊と判別するようにする。
【００２２】
重心位置算出処理部１３は、クラスタリング・ラベル付け処理部１２が船舶などの目標を検出すると、その目標の重心位置を算出する。
なお、図５の例では、塊が２個検出されているが、２個の塊がクラスタリング・ラベル付け処理部１２により同一の目標のレーダエコーであるとして検出されているので、２個の塊の外接四角を想定して、その外接四角の中心位置を重心の位置として算出する。
目標追尾処理部１４は、重心位置算出処理部１３により今回算出された目標の重心位置と前回算出された目標の重心位置を比較して、目標の追尾処理を実施する。
目標追尾処理部１４は、例えば、αβ追尾やカルマンフィルタ等の追尾フィルタによって追尾処理を実施する。
データフォーマット生成処理部１５は、目標追尾処理部１４から出力された追尾データ（例えば、目標の移動速度、進行方向、位置）のフォーマットを監視表示装置の表示用のデータフォーマットに変換し、変換後の追尾データを監視表示装置に出力する。
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＡＳＤＥから出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するヒット検定処理部６を設け、そのヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオに含まれている目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去するように構成したので、船舶などの目標を正確に検出することができる効果がある。
【００２４】
また、この実施の形態１によれば、ヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施するように構成したので、微小クラッタを除去して、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
また、この実施の形態１によれば、収縮処理後のレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを算出し、そのレーダビデオとノイズレベルを比較して目標とクラッタを区別するように構成したので、更に目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００２５】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１では、収縮処理部８がヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施して、微小クラッタを除去するものについて示したが、例えば、空港内のクラッタの発生が少ない場合（港湾海面に発生したシークラッタが少ない場合）、２次元移動平均処理部９による２次元移動平均処理によってクラッタを十分に低減することができるため、収縮処理部８の収縮処理を省略しても、目標を正確に検出することができる。
このように、収縮処理部８の収縮処理を省略すると、装置構成の簡略化と処理速度の高速化を図ることができる効果を奏する。
【００２６】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
カラー化変換部１６は図１のヒット検定処理部６と同様に、スレッショルドレベル算出部５により算出されたスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知して、そのレーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換するほか、そのレーダビデオを振幅に応じて擬似的にカラー化する。なお、カラー化変換部１６はレーダビデオ検知手段を構成している。
【００２７】
上記実施の形態１では、ヒット検定処理部６がスレッショルドレベル算出部５により算出されたスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知して、そのレーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換し、直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）のレーダビデオを２次元ビデオ７に格納する。
このため、収縮処理部８は、収縮処理用ウィンドを用いて、２次元メモリ７に格納されているレーダビデオ内に点在している孤立点、即ち、微小クラッタを検出するようにしている。
【００２８】
これに対して、この実施の形態３では、カラー化変換部１６がレーダビデオを振幅に応じて擬似的にカラー化し、カラー化したレーダビデオを２次元ビデオ７に格納する。図８はカラー化された船舶のレーダエコーＡとクラッタのレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を示している。
収縮処理部８は、船舶のレーダエコーＡの色調と、クラッタのレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の色調が異なるため、上記実施の形態１のように、収縮処理用ウィンドを用いて孤立点を検出しなくても、船舶とクラッタを容易に区別することができる。
【００２９】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、レーダビデオを振幅に応じて擬似的にカラー化するように構成したので、収縮処理部８における微小クラッタの検出処理が容易になり、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００３０】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
画像データＡ／Ｄ変換部１７はＡＳＤＥと同一の地域を撮像しているカメラから画像データを受けると、その画像データをＡ／Ｄ変換し、ディジタルの画像データとヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオの相関を求め、その画像データと相関があるレーダビデオを２次元メモリ７に格納する。なお、画像データＡ／Ｄ変換部１７は画像相関手段を構成している。
図１０はＡＳＤＥ及びカメラの設置状況と、レーダビデオと画像データの相関を説明する説明図である。図１０の例では、ＡＳＤＥ３１の覆域３３とカメラ３２の撮像領域３４が重なっており、ＡＳＤＥ３１とカメラ３２が同様の俯角で、共通の船舶と海運支援設備を監視するようにしている。ただし、この例では、ＡＳＤＥのレーダビデオにはクラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が含まれているが、カメラ３２の画像データにはクラッタが含まれていないものとする。
【００３１】
次に動作について説明する。
ヒット検定処理部６は、上記実施の形態１〜３と同様に、スレッショルドレベル算出部５により算出されたスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知して、そのレーダビデオの座標系を局座標から直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）に変換し、直交座標（Ｘ座標、Ｙ座標）のレーダビデオを２次元ビデオ７に格納する。
【００３２】
一方、カメラ３２は、撮像領域３４がＡＳＤＥ３１の覆域３３と重なるように設置されて、その撮像領域３４を撮像する。
画像データＡ／Ｄ変換部１７は、カメラ３２から画像データを受けると、その画像データをＡ／Ｄ変換する。
そして、画像データＡ／Ｄ変換部１７は、ディジタルの画像データとヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオの相関を求め、その画像データと相関があるレーダビデオを２次元メモリ７に格納する。
【００３３】
図１０の例では、ＡＳＤＥ３１の覆域３３とカメラ３２の撮像領域３４には、船舶と海運支援設備が含まれているため、相関が有ると認定し、船舶と海運支援設備のレーダエコーＡ，Ｃ１，Ｃ２を２次元メモリ７に格納する。
しかし、ＡＳＤＥのレーダビデオにはクラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が含まれているが、カメラ３２の画像データにはクラッタが含まれていないので、相関が無いと認定し、クラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を２次元メモリ７に格納しないようにする。
【００３４】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、ＡＳＤＥと同一の地域を撮像しているカメラから画像データを受けると、その画像データをＡ／Ｄ変換し、ディジタルの画像データとヒット検定処理部６により検知されたレーダビデオの相関を求め、その画像データと相関があるレーダビデオを２次元メモリ７に格納するように構成したので、スポットなどの複雑なエリアにクラッタが存在する場合でも、そのクラッタを確実に除去して、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００３５】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
差分処理部１８は２次元メモリ７に格納されている現スキャン（Ｎスキャン）のレーダビデオと、１スキャン前（Ｎ−１スキャン）のレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力する。なお、差分処理部１８は差分処理手段を構成している。
【００３６】
次に動作について説明する。
２次元メモリ７には、ヒット検定処理部６から出力された現スキャン（Ｎスキャン）のレーダビデオが格納され、ヒット検定処理部６から出力された１スキャン前（Ｎ−１スキャン）のレーダビデオが格納される。
差分処理部１８は２次元メモリ７に格納されている現スキャン（Ｎスキャン）のレーダビデオと、１スキャン前（Ｎ−１スキャン）のレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力する。
図１２はＮ−１スキャン時のレーダビデオとＮスキャン時のレーダビデオのほか、差分処理後のレーダビデオを示しており、海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とクラッタのレーダエコーＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は、レーダエコーの変化がないために除去され、変化のある船舶のレーダエコーＡのみが、差分として収縮処理部８に出力される。
収縮処理部８以降の処理は、上記実施の形態１等の処理と同様であるため説明を省略する。
【００３７】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、２次元メモリ７に格納されている現スキャン（Ｎスキャン）のレーダビデオと、１スキャン前（Ｎ−１スキャン）のレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力するように構成したので、動きがないクラッタなどを除去して、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００３８】
実施の形態６．
図１３はこの発明の実施の形態６によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
クラッタマップ１９は例えば海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４など、固定の位置に設置されており、各スキャンにおいて同程度の振幅のレーダエコーを発生する設備や２次エコー等を発生するクラッタを、既知のクラッタとしてマッピングしている。
差分処理部２０は２次元メモリ７に格納されているレーダビデオと、クラッタマップ１９にマッピングされている既知のクラッタとの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力する。なお、クラッタマップ１９及び差分処理部２０からクラッタ除去手段が構成されている。
【００３９】
次に動作について説明する。
例えば、海運支援設備は、固定の位置に設置されており、各スキャンにおいて同程度の振幅のレーダエコーを発生することが知られているので、既知のクラッタとしてクラッタマップ１９にマッピングされている。
差分処理部２０は、ヒット検定処理部６がレーダビデオを２次元メモリ７に格納すると、そのレーダビデオとクラッタマップ１９にマッピングされている既知のクラッタとの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力する。
図１４はヒット検定処理部６から出力されたレーダビデオと、既知のクラッタである海運支援設備のレーダエコーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の差分を求めた結果、既知のクラッタが除去されて、目標である船舶のレーダエコーＡが収縮処理部８に出力されている様子を示している。
収縮処理部８以降の処理は、上記実施の形態１等の処理と同様であるため説明を省略する。
【００４０】
以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、２次元メモリ７に格納されているレーダビデオと、クラッタマップ１９にマッピングされている既知のクラッタとの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオを収縮処理部８に出力するように構成したので、既知のクラッタを除去して、目標の検出精度を高めることができる効果を奏する。
【００４１】
実施の形態７．
図１５はこの発明の実施の形態７によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
データベース２１には目標である船舶等のモデル（例えば、船舶の形状や大きさ）が登録されている。
パターンマッチング処理部２２はデータベース２１に登録されている目標のモデルとクラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された目標とのパターンマッチングを実施して、その目標の種類等を特定する。
なお、データベース２１及びパターンマッチング処理部２２は目標検出手段を構成している。
【００４２】
次に動作について説明する。
データベース２１には、例えば、複数種類の大型船舶のモデルが登録される。
パターンマッチング処理部２２は、上記実施の形態１等と同様にして、クラスタリング・ラベル付け処理部１２が目標である船舶を検出すると、その目標である船舶と、データベース２１に登録されている複数種類の大型船舶のモデルとのパターンマッチングを実施して、クラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された船舶の種類を特定する。
即ち、データベース２１に登録されている船舶の中で、クラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された船舶に最も類似している船舶を特定する。
【００４３】
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、データベース２１に登録されている目標のモデルとクラスタリング・ラベル付け処理部１２により検出された目標とのパターンマッチングを実施して、その目標の種類等を特定するように構成したので、上記実施の形態１等よりも更に、航空機の離陸や着陸の安全性を高めることができる効果を奏する。
【００４４】
実施の形態８．
図１６はこの発明の実施の形態８によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図１５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
信頼性判定処理部２３は目標追尾処理部１４の追尾データの信頼性を判定し、その判定結果を出力する。なお、信頼性判定処理部２３は信頼性判定手段を構成している。
【００４５】
上記実施の形態１〜７では、クラッタを除去して、目標の検出精度を高めるものについて示したが、激しい降雨や降雪、あるいは、シークラッタ等の気象条件が極度に悪化すると、目標の検出精度が低下して、信頼できなくなることがある。
そこで、この実施の形態８では、レーダ信号処理装置の信頼性を判定して、その判定結果を出力することにより、レーダ信号処理装置から出力される追尾データを使用する航空管制における機材の信頼性を確保するものである。
【００４６】
即ち、信頼性判定処理部２３は、目標追尾処理部１４の追尾データを入力し、誤目標の発生数をカウントする。
例えば、時間当りの誤目標の発生数が規定数を超えると、レーダ信号処理装置の信頼性が低いものと判定し、その旨を示す判定結果を出力するようにする。
【００４７】
以上で明らかなように、この実施の形態８によれば、目標追尾処理部１４の追尾データの信頼性を判定し、その判定結果を出力するように構成したので、気象条件が極度に悪化するなどにより、目標追尾処理部１４の追尾データの信頼性が低下したとき、その追尾データの取り扱いを注意することができるようになり、航空管制における機材の信頼性を確保することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図２】ＡＳＤＥから出力されるレーダビデオの一例を示す説明図である。
【図３】ヒット検定処理部から出力されるレーダビデオの一例を示す説明図である。
【図４】レーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を示す説明図である。
【図５】クラスタリング・ラベル付け処理を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図８】カラー化された船舶のレーダエコーとクラッタのレーダエコーを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図１０】ＡＳＤＥ及びカメラの設置状況と、レーダビデオと画像データの相関を説明する説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態５によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図１２】Ｎ−１スキャン時のレーダビデオとＮスキャン時のレーダビデオのほか、差分処理後のレーダビデオを示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態６によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図１４】ヒット検定処理部から出力されたレーダビデオと、既知のクラッタである海運支援設備のレーダエコーの差分を求めた結果、既知のクラッタが除去されて、目標である船舶のレーダエコーが収縮処理部に出力されている様子を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態７によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態８によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ Ａ／Ｄ変換部（レーダビデオ検知手段）、２ レーダタイミング変換部（レーダビデオ検知手段）、３ レンジ／アジマス積分処理部（レーダビデオ検知手段）、４ レーダビデオバッファ部（レーダビデオ検知手段）、５ スレッショルドレベル算出部（レーダビデオ検知手段）、６ ヒット検定処理部（レーダビデオ検知手段）、７ ２次元メモリ（レーダビデオ検知手段）、８ 収縮処理部（クラッタ除去手段）、９ ２次元移動平均処理部（クラッタ除去手段）、１０ ブランクマップ（クラッタ除去手段）、１１ ２値化処理部（クラッタ除去手段）、１２ クラスタリング・ラベル付け処理部（目標検出手段）、１３ 重心位置算出処理部（目標検出手段）、１４ 目標追尾処理部（目標検出手段）、１５ データフォーマット生成処理部（目標検出手段）、１６ カラー化変換部（レーダビデオ検知手段）、１７ 画像データＡ／Ｄ変換部（画像相関手段）、１８ 差分処理部（差分処理手段）、１９ クラッタマップ（クラッタ除去手段）、２０ 差分処理部（クラッタ除去手段）、２１ データベース（目標検出手段）、２２ パターンマッチング処理部（目標検出手段）、２３ 信頼性判定処理部（信頼性判定手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空港面探知レーダ装置から出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するレーダビデオ検知手段と、上記レーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに含まれている目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去するクラッタ除去手段と、上記クラッタ除去手段によりクラッタが除去されたレーダビデオを参照して目標を検出する目標検出手段とを備えたレーダ信号処理装置。
【請求項２】
クラッタ除去手段は、レーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを求め、そのレーダビデオとノイズレベルを比較して目標とクラッタを区別することを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項３】
クラッタ除去手段は、レーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施することを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ信号処理装置。
【請求項４】
レーダビデオ検知手段は、スレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを振幅に応じて擬似的にカラー化することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項５】
空港面探知レーダ装置と同一の地域を撮像しているカメラから画像データを受けると、その画像データとレーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオの相関を求め、その画像データと相関があるレーダビデオをクラッタ除去手段に出力する画像相関手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項６】
レーダビデオ検知手段により今回検知されたレーダビデオと前回検知されたレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオをクラッタ除去手段に出力する差分処理手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項７】
予め既知のクラッタがマッピングされているクラッタマップとレーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオをクラッタ除去手段に出力する差分処理手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項８】
目標検出手段は、予め登録されている目標のモデルとクラッタ除去手段によりクラッタが除去されたレーダビデオのパターンマッチングを実施して、検出した目標を特定することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項９】
目標検出手段により検出された目標の信頼性を判定し、その判定結果を出力する信頼性判定手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項１】
空港面探知レーダ装置から出力されたレーダビデオのスレッショルドレベルを算出し、そのスレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを検知するレーダビデオ検知手段と、上記レーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに含まれている目標とクラッタを区別し、そのレーダビデオからクラッタを除去するクラッタ除去手段と、上記クラッタ除去手段によりクラッタが除去されたレーダビデオを参照して目標を検出する目標検出手段とを備えたレーダ信号処理装置。
【請求項２】
クラッタ除去手段は、レーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに対する２次元移動平均処理を実施してノイズレベルを求め、そのレーダビデオとノイズレベルを比較して目標とクラッタを区別することを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項３】
クラッタ除去手段は、レーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオに含まれているクラッタを縮小化する収縮処理を実施することを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ信号処理装置。
【請求項４】
レーダビデオ検知手段は、スレッショルドレベルより大きい振幅を有するレーダビデオを振幅に応じて擬似的にカラー化することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項５】
空港面探知レーダ装置と同一の地域を撮像しているカメラから画像データを受けると、その画像データとレーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオの相関を求め、その画像データと相関があるレーダビデオをクラッタ除去手段に出力する画像相関手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項６】
レーダビデオ検知手段により今回検知されたレーダビデオと前回検知されたレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオをクラッタ除去手段に出力する差分処理手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項７】
予め既知のクラッタがマッピングされているクラッタマップとレーダビデオ検知手段により検知されたレーダビデオの差分を求め、その差分結果であるレーダビデオをクラッタ除去手段に出力する差分処理手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項８】
目標検出手段は、予め登録されている目標のモデルとクラッタ除去手段によりクラッタが除去されたレーダビデオのパターンマッチングを実施して、検出した目標を特定することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【請求項９】
目標検出手段により検出された目標の信頼性を判定し、その判定結果を出力する信頼性判定手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−２００９３２（Ｐ２００６−２００９３２Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０５５８（Ｐ２００５−１０５５８）
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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