レーダ装置
【課題】検出した各物標のエコーの種類を正確に識別するレーダ装置を提供する。
【解決手段】挙動データ発生部１１は、エコーデータが物標検出閾値以上であるかを判定し、判定結果に基づく挙動判定用データを生成するとともに、挙動判定用データを過去数スキャン分並べた挙動データＰｎを生成する。連続性検出部９は、エコーデータのスイープの方位方向およびスイープの回転方向である距離方向に対する連続性を検出し、連続性データＡｎを生成する。エコー種類判定部６は、今回のエコーデータが固定物標のエコーか移動物標のエコーか不要波のエコーかを、挙動データＰｎおよび連続性データＡｎを組み合わせて判断する。さらには、海面反射領域設定部１４からの海面反射領域データＢｎを用いることで、海面反射のエコーであるかも判断する。
【解決手段】挙動データ発生部１１は、エコーデータが物標検出閾値以上であるかを判定し、判定結果に基づく挙動判定用データを生成するとともに、挙動判定用データを過去数スキャン分並べた挙動データＰｎを生成する。連続性検出部９は、エコーデータのスイープの方位方向およびスイープの回転方向である距離方向に対する連続性を検出し、連続性データＡｎを生成する。エコー種類判定部６は、今回のエコーデータが固定物標のエコーか移動物標のエコーか不要波のエコーかを、挙動データＰｎおよび連続性データＡｎを組み合わせて判断する。さらには、海面反射領域設定部１４からの海面反射領域データＢｎを用いることで、海面反射のエコーであるかも判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、極座標系のエコーデータを直交座標系の画像データに変換して表示するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自船の全方位の物標を検出するレーダ装置では、レーダアンテナを所定周期で回転させながら極座標系のエコーデータを取得する。レーダ装置は、この極座標系のエコーデータを直交座標系の画像データに変換して画像メモリに書き込み、所定タイミングで画像メモリに記憶された各画像データを読み出す。そして、レーダ装置の表示部では、読み出した画像データのデータレベルに応じて色を変化させて表示する。例えば、特許文献１の発明の物標表示装置では、物標の移動速度に応じて表示色を変化させたり、陸地、船、ブイ等の物標の種類に応じて表示色を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−５３７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーダによって検出される領域の状況や、当該領域内に存在する各物標の状況は時々刻々変化するものであるとともに、検出を行う自船の状況も時々刻々変化する。このため、移動物標エコーと固定物標エコーとを識別するとか、移動物標エコーと海面反射エコーとを識別する等の物標エコーの種類を正確に識別することは難しかった。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、エコーによって検出される各物標の種類を正確に識別することができるレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、アンテナを回転させながら探知信号を送信して、該送信した探知信号の反射波を受信することでエコーデータを検出し、該検出したエコーデータに基づいて画像データを生成するレーダ装置に関するものである。このレーダ装置は、連続性検出部、挙動データ発生部、エコー種類判定部を備える。連続性検出部は、画像データの着目画素に対する今回検出したエコーデータの平面的な連続性を検出する。挙動データ発生部は、検出したエコーデータのレベルが物標検出閾値以上であるかどうかを示す挙動判定用データから、着目画素における過去の所定回数のスキャンに亘るエコーデータの挙動を示す挙動データを生成する。エコー種類判定部は、平面的な連続性と挙動データとに基づいて着目画素のエコーデータのエコー種類を判定する。
【０００７】
この構成では、検出対象の種類（固定物標、移動物標、海面反射、レーダ干渉など）に応じて、エコーが異なる平面的特性および時間的特性を有することに着目し、物標検出レベルにあるエコーデータの平面的な連続性、時間的な挙動を検出する。そして、これら平面的な連続性の検出結果および時間的な挙動の検出結果を組み合わせることで、エコーデータの種類を判定する。
【０００８】
また、この発明のレーダ装置のエコー種類判定部は、着目画素の挙動データを構成する全挙動判定用データのうち物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が予め設定した固定物標検出閾値以上であることを検出すると、着目画素のエコーデータが固定物標のエコーデータであると判定する。
【０００９】
この構成では、固定物標のエコーデータが着目画素に対して時間的に変化することなく連続的にエコーデータが得られることを利用しており、当該特性を利用して固定物標のエコーデータを識別することができる。
【００１０】
また、この発明のレーダ装置のエコー種類判定部は、挙動データにおける時間軸上での直近の１の挙動判定用データもしくは直近から所定回数分の連続する挙動判定用データのみが、物標検出閾値以上を示す挙動判定用データであり、且つ着目画素のエコーデータの連続性が高いことを検出すると、着目画素のエコーデータが移動物標のエコーデータであると判定する。
【００１１】
この構成では、移動物標のエコーデータが着目画素に対して平面的な連続性を有し、時間的には過去に物標がなく最近になって物標が検出される状態となることで物標検出レベルのエコーデータが直近にのみ連続的に存在することを利用しており、当該特性を利用して移動物標のエコーデータを識別することができる。
【００１２】
また、この発明のレーダ装置のエコー種類判定部は、挙動データにおける物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が固定物標検出閾値未満であり且つ着目画素のエコーデータの平面的な連続性が低いことを検出すると、着目画素のエコーデータが不要波のエコーデータであると判定する。
【００１３】
この構成では、不要波のエコーが着目画素に対して平面的な連続性が無く、時間的な連続性も低いことを利用しており、当該特性を利用して不要波のエコーデータを識別することができる。
【００１４】
また、この発明のレーダ装置のエコー種類判定部は、挙動データにおける物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が固定物標検出閾値未満あり、且つ平面的な連続性がアンテナの回転中心を基準とした距離方向に対しては高く、アンテナの回転方向に対しては低いことを検出すると、着目画素のエコーデータがレーダ干渉波のエコーデータであると判定する。
【００１５】
この構成では、レーダ干渉波のエコーが着目画素に対してスイープ距離方向（延びる方向）にのみ連続性が高いが、時間的な連続性は低いことを利用しており、当該特性を利用してレーダ干渉波のエコーデータを識別することができる。
【００１６】
また、この発明のレーダ装置は、海面からの反射エコーが存在する海面反射領域を検出する海面反射領域検出部を備える。海面反射領域検出部による海面反射領域の検出は所定の公知の手法により行われる。エコー種類判定部は、着目画素が海面反射領域内にあることを検出するとともに、着目画素のエコーデータが固定物標或いは移動物標のエコーデータでないと判定した場合に、当該着目画素のエコーデータが海面反射のエコーデータであると判定する。
【００１７】
この構成では、海面反射のエコーデータを識別することができるとともに、海面反射領域内に存在する固定物標或いは移動物標のエコーデータも識別できる。
【００１８】
また、この発明のレーダ装置は、それぞれに異なる色情報を有する複数のカラーパレットと、エコー種類判別の判別結果に分類されるエコー種類毎に異なる色情報を設定する色設定部と、を備える。
【００１９】
この構成では、エコーの種類毎に異なる色で表示されるので、表示画面上でエコーの種類を明確に識別することができる。
【００２０】
また、この発明のレーダ装置の色設定部は、エコーデータに基づく着目画素の画像データのレベルに応じてさらに濃淡を設定する。
【００２１】
この構成では、エコーのレベルに応じて濃淡が付けられるので、より明確にエコーの種類およびエコーの検出レベルを認識することができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、固定物標エコー、移動物標エコー、不要波のエコーのように、各物標に対するエコーの種類を正確に判別することができる。すなわち、エコーにより検出される物標の種類を正確に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態のレーダ装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】挙動データＰｎと不安定度と不安定状態検出データＱｎとの関係を示す図である。
【図３】海面反射領域の拡大概念を示す図である。
【図４】連続性の概念を説明する図である。
【図５】エコー識別データＴｎの決定フローを示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態の構成および処理を用いた場合の表示画面例を示した図である。
【図７】第２の実施形態のレーダ装置の主要構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態の構成および処理を用いた場合の表示画面例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態のレーダ装置について図を参照して説明する。なお、本実施形態では、レーダ装置を例に説明するが、ソナー等、物標を検出して表示する装置であれば、本実施形態は適用することができる。
【００２５】
図１は本実施形態のレーダ装置の主要構成を示すブロック図である。
本実施形態のレーダ装置のレーダアンテナ１は、所定回転周期で水平面を回転しながら、回転周期とは異なる送受信周期で、パルス状電波を放射するとともに、自装置周囲にいる物標からの反射波を極座標系で受信する。レーダアンテナ１は、受信信号を受信部２に出力するとともに、スイープ角度データを描画アドレス発生部５に出力する。
【００２６】
受信部２は、レーダアンテナ１からの受信信号を検波して増幅し、ＡＤ変換部３に出力する。ＡＤ変換部３は、このアナログ形式の受信信号を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。
【００２７】
スイープメモリ４は、デジタル変換された１スイープ分のエコーデータを実時間で記憶し、次の送信により得られるエコーデータが再び書き込まれるまでに、この１スイープ分のエコーデータＸｎを、画像メモリ７、連続性検出部９、および挙動データ発生部１１へ出力する。
【００２８】
描画アドレス発生部５は、スイープ回転の中心を開始番地として、中心から周囲に向かって、所定方向（例えば船首方向）を基準としたアンテナ角度θとスイープメモリ４の読み出し位置ｒとから、対応する直交座標系で配列された画像メモリ７、挙動データメモリ７１１、不安定状態保持メモリ７１３の画素を指定する番地を作成する。この描画アドレス発生部５は、具体的には次式を実現するハードウェアにより構成される。
【００２９】
Ｘ＝Ｘｓ＋ｒ・ｓｉｎθ
Ｙ＝Ｙｓ＋ｒ・ｃｏｓθ
ただし、Ｘ，Ｙは画像メモリ７、挙動データメモリ７１１、不安定状態保持メモリ７１３の画素を指定する番地であり、Ｘｓ，Ｙｓはスイープ（アンテナ）回転の中心番地であり、ｒは中心からの距離であり、θはスイープ（アンテナ）の角度である。
【００３０】
海面反射領域検出部１０は、不安定画素検出部１２、不安定状態保持用データ発生部１３、海面反射領域決定部１４を備える。
【００３１】
挙動データ発生部１１は、スイープメモリ４から入力される今回のエコーデータＸｎが、予め設定した検出閾値以上であるかどうかを判定する。検出閾値は、例えば検出したホワイトノイズレベルに所定のオフセットを加算したものが用いられる。挙動データ発生部１１は、今回のエコーデータＸｎが検出閾値以上であれば、「１」からなる挙動判定用データを生成し、今回のエコーデータＸｎが検出閾値未満であれば、「０」からなる挙動判定用データを生成する。
【００３２】
挙動データメモリ７１１は、後述する画像メモリ７や不安定状態保持メモリ７１３と同様に、直交座標系アドレスで設定される画素毎に挙動データを記憶する記憶媒体である。挙動データメモリ７１１、画像メモリ７、不安定状態保持メモリ７１３はそれぞれに画素アドレスが対応するようにアドレスが設定されている。挙動データメモリ７１１は、画素毎に、複数ビットが割り当てられており、今回から時系列に複数スキャン分の挙動判定用データを記憶する容量を備える。この際、挙動判定用データは、時系列にＬＳＢからＭＳＢに向かって一段階ずつ上位のビットへシフトさせながら記憶される。
【００３３】
挙動データ発生部１１は、極座標系から直交座標系への変換処理に同期して、今回の挙動判定用データを生成するとともに、挙動データメモリ７１１から、今回の挙動判定用データに対応する画素アドレスにおける過去の複数スキャン分の挙動判定用データからなる複数ビットの挙動データＰｎ−１を読み出す。挙動データ発生部１１は、読み出した挙動データＰｎ−１の各挙動判定用データを上位側に一段階シフトし、最下位のビットを今回の挙動判定用データとして、今回の挙動データＰｎを出力する。例えば、画素毎に８ビット構成に設定されている場合は、読み出した挙動データＰｎ−１のｂｉｔ０からｂｉｔ６の挙動判定用データをそれぞれｂｉｔ１からｂｉｔ７へシフトし、ｂｉｔ７の挙動判定用データを破棄して、ｂｉｔ０に今回の挙動判定用データを割り当てる。これにより、今回を含む過去８スキャン分の挙動判定用データが記憶される。
【００３４】
このように挙動データ発生部１１から出力された今回の挙動データＰｎは、挙動データメモリ７１１の対応画素アドレスに更新記憶されるとともに、不安定画素検出部１２およびエコー種類判定部６へ入力される。
【００３５】
不安定画素検出部１２は、挙動データ発生部１１からの挙動データＰｎを取得して、挙動データＰｎの隣り合うビット間での状態変化の数を不安定度として算出する。すなわち、隣り合うビット（例えばｂｉｔ０とｂｉｔ１や、ｂｉｔ６とｂｉｔ７）間で、「１」から「０」へ変化したり、「０」から「１」へ変化する回数を検出する。
【００３６】
例えば、図２は、挙動データＰｎと不安定度と不安定状態検出データＱｎとの関係を示す図である。
図２の上段に示すように、挙動データＰｎの各挙動判定用データがスキャン毎に「１」、「０」と交互になる場合、８ビット中で７回状態変化が発生するので、不安定度は「７」と算出される。また、図２の下段に示すように、挙動データＰｎの各挙動判定用データが、「０」から「１」に一度だけ変化する場合は、８ビット中で１回状態変化が発生するので、不安定度は「１」と算出される。
【００３７】
これにより、不安定画素検出部１２では、判定を行う画素に対して今回を含む過去複数スキャン分について、エコーデータが検出閾値を基準としてどのように推移しているかを検出する。例えば、検出閾値以上のエコーデータが連続的に安定して取得されていたり、検出閾値未満のエコーデータが安定して連続的に取得されていたりするか、検出閾値以上のエコーデータと検出閾値未満のエコーデータとが不規則順に取得されているか等を検出する。
【００３８】
不安定画素検出部１２は、不安定度を算出すると、予め設定した不安定状態検出閾値をと比較して、不安定度が不安定状態検出閾値以上であれば、「１」の不安定状態検出データＱｎを生成し、不安定度が不安定状態検出閾値未満であれば、「０」の不安定状態検出データＱｎを生成する。例えば、不安定状態検出閾値を不安定度＝「４」に設定した場合、図２の上段に示すような場合であれば、不安定度＝「７」であるので、「１」の不安定状態検出データＱｎを生成し、図２の下段に示すような状態であれば、不安定度＝「１」であるので、「０」の不安定状態検出データＱｎを生成する。不安定画素検出部１２は、不安定状態検出データＱｎを不安定状態保持用データ発生部１３へ出力する。
【００３９】
これにより、不安定画素検出部１２は、検出対象となる画素が不安定状態、すなわち海面反射等により物標検出が不安定となる領域内であることを検出する。これは、海面反射がスキャン毎に同じ位置に出現しないで規則性無く検出されるような状況において、不安定な状況すなわち海面反射が検出される画素では、挙動データの各ビットすなわち挙動判定用データは、「１」、「０」が不規則に並ぶ確率が高くなり、不安定度が大きくなることを利用している。一方で、海面反射に比べ、物標が検出される画素やなにも検出されない画素では、挙動データの各ビットすなわち挙動判定用データは、「１」、「０」が規則的に並ぶ確率が高くなり、不安定度が小さくなることを利用している。
【００４０】
不安定状態保持用データ発生部１３は、不安定状態検出データＱｎの値と不安定状態保持メモリ７１３を用いて、判定対象画素が不安定状態であるという情報を複数スキャン間保持する。不安定状態保持メモリ７１３は、画像メモリ７の各画素と１対１に対応した画素位置ごとに複数ｂｉｔの容量を持つメモリである。
【００４１】
例えば、不安定状態の判定対象画素に対して、不安定状態検出結果をＭスキャン分保持したい場合、不安定状態保持用データ発生部１３は、不安定状態検出データＱｎが「１」であれば、前回の不安定状態保持用データＨｎ−１の値にかかわらず、今回の不安定状態保持用データＨｎを「Ｍ」（Ｍは整数）に設定する。一方、不安定状態検出データＱｎが「０」であれば、不安定状態保持用データ発生部１３は、前回の不安定状態保持用データＨｎ−１の値から１減算した値を、今回の不安定状態保持用データＨｎに設定する。不安定状態保持用データ発生部１３は、設定した今回の不安定状態保持用データＨｎを海面反射領域設定部１４に出力する。
【００４２】
このような処理を行うことにより、不安定状態が検出された画素については、その後に安定状態が継続的に検出されても、今回の不安定状態検出のタイミングを含む以降の所定回（上記例ではＭ回）のスキャン分、不安定状態保持用データＨｎは「０」にはならない。これにより、不安定状態が検出された画素については、不安定状態を所定スキャン回数（Ｍ回）分保持することができる。これは、海面反射領域の境界を明確に区切ることができないことに対応した処理である。具体的には、海面反射は、海況、風向、アンテナ高さ、ＳＴＣ等の調整により変化し、さらに、自船からの距離が離れるにしたがって弱くなる。このため、海面反射の境界は明確に区切ることができず、不安定状態から一時的に安定状態になったとしても、判定対象画素のエコーデータは海面反射である確率は高い。したがって、このような処理を行うことで、後述する処理で海面反射を強調してしまうことを防止することができる。
【００４３】
なお、海面反射領域の検出や設定は、上述の方法に限るものではなく、他の既知の方法を用いて検出・設定を行ったり、オペレータによるマニュアル入力で設定してもよい。
【００４４】
海面反射領域設定部１４は、入力された不安定状態保持用データＨｎに対して、Ｈｎ＝０であるか、Ｈｎ≠０であるかを判定し、不安定状態保持用データＨｎ≠０であれば、当該不安定状態保持用データＨｎに対応する画素を海面反射領域設定基準画素として検出する。海面反射領域設定部１４は、海面反射領域基準画素を検出すると、当該海面反射領域基準画素を基準にして、距離Ｒ方向および方位Θ方向へ海面反射領域を拡大するように、直交座標系で海面反射拡大領域を決定する。
【００４５】
例えば、図３は海面反射領域の拡大概念を示す図であり、（Ａ）は一つの海面反射領域基準画素に対する拡大概念を示し、（Ｂ）はそれぞれの海面反射領域基準画素による海面反射拡大領域の重ね合わせ概念を示す。
【００４６】
図３を用いてさらに詳細に説明すると、海面反射領域設定部１４は、図３（Ａ）に示すように、海面反射領域基準画素４０１を検出すると、距離Ｒ方向および方位Θ方向へ海面反射領域を拡大させるように、直交座標系の複数の画素を選択して海面反射拡大領域４１０を決定する。この際、海面反射領域設定部１４は、海面反射拡大領域４１０において、海面反射領域基準画素４０１がスイープの中心に距離方向で最も近く、スイープ回転方向に対して最も起点側となるようにして所定画素分（図３では、距離方向、スイープ回転方向ともに三画素分）を海面反射領域として拡大し、海面反射拡大領域４１０を設定する。
【００４７】
このような海面反射拡大領域の設定は、不安定状態保持用データＨｎ≠０を受け付ける毎に行われる。そして、海面反射領域設定部１４は、図３（Ｂ）に示すように、海面反射領域基準画素４０１に基づく海面反射拡大領域４１０、海面反射領域基準画素４０２に基づく海面反射拡大領域４２０、海面反射領域基準画素４０３に基づく海面反射拡大領域４３０、海面反射領域基準画素４０４に基づく海面反射拡大領域４４０を組み合わせ、合成海面反射領域４００を設定する。
【００４８】
海面反射領域設定部１４は、合成海面反射領域４００に該当する画素であるかどうかを示す海面反射領域データＢｎを生成し、エコー種類判定部６へ出力する。具体的には、海面反射領域設定部１４は、合成海面反射領域４００内の画素であれば、海面反射領域データＢｎ＝１を生成し、合成海面反射領域４００外であれば、海面反射領域データＢｎ＝０を生成して、エコー種類判定部６へ出力する。
【００４９】
このような処理とすることで、実際に不安定状態として検出された画素のみでなく、当該画素を基準にして、当該画素近傍の不安定状態で有る可能性の高い画素をも拡大して海面反射領域に設定することができる。これは、不安定状態の画素の近傍は、当然のことながら不安定状態である可能性が高いからであり、これにより、海面反射抑圧領域の平面的な拡大設定を行うことができる。
【００５０】
連続性検出部９は、スイープメモリ４から入力されるエコーデータＸｎを所定方位分記憶するバッファメモリを備え、判定対象となるエコーデータＸｎの連続性を検出する。
【００５１】
図４は連続性の概念を説明する図であり、（Ａ）は連続性判定の説明図、（Ｂ）は物標、干渉、ホワイトノイズ毎の連続性の判定例を説明する図である。
【００５２】
連続性検出部９は、バッファメモリから、連続性の判定対象となるエコーデータを含む連続性判定基準領域１１０内に存在するエコーデータを抽出する。ここで、連続性判定基準領域１１０は、例えば、判定対象となるエコーデータ１００に対して、距離Ｒ方向に隣り合うエコーデータ１０１Ｎ，１０１Ｆと、方位Θ方向に隣り合うエコーデータ１０２Ｃ，１０３Ｃと、図４（Ａ）において距離Ｒ方向と方位Θ方向とが約４５°で交差して伸びる４方向に隣り合うエコーデータ１０２Ｎ，１０２Ｆ，１０３Ｎ，１０３Ｆとを囲む領域である。
【００５３】
連続性検出部９は、これらエコーデータ１００，１０１Ｎ，１０１Ｆ，１０２Ｎ，１０２Ｃ，１０２Ｆ，１０３Ｎ，１０３Ｃ，１０３Ｆのデータレベルを検出する。連続性検出部９は、予め設定した検出閾値以上のレベルを有するエコーデータ数が、同様に予めセットされた判定閾値以上であれば、連続性が有ると判断し、エコー種類判定部６へ連続性データＡｎ＝１を出力する。連続性検出部９は、予め設定した検出閾値以上のレベルを有するエコーデータ数が、同様に予めセットされた判定閾値未満であれば、連続性が無いと判断し、エコー種類判定部６へ連続性データＡｎ＝０を出力する。
【００５４】
例えば、図４（Ｂ）に示すように、物標９０１は、検出閾値以上のレベルを有するエコーデータが集まっているので、連続性判定基準領域１１０に存在する検出閾値以上のレベルを有するエコーデータが多く存在する。また、干渉９０２は、同一の方位方向にのみ所定閾値以上のレベルを有するエコーデータが存在するため、連続性判定基準領域１１０に存在する検出閾値以上のレベルを有するエコーデータ数が少なくなる。また、ホワイトノイズ９０３も、単発で発生することが多いので、連続性判定基準領域１１０に存在する検出閾値以上のレベルを有するエコーデータは少なくなる。
【００５５】
したがって、連続性の判定閾値を、連続性判定基準領域１１０内に存在する検出閾値以上のレベルを有するエコーデータ数が連続性判定基準領域１１０内のエコーデータ数の過半数よりも多くなるように、例えば５０％にすることで、物標と、干渉およびホワイトノイズとを判別することができる。
【００５６】
エコー種類判定部６は、算出された今回のエコーデータＸｎのエコー種類を、今回の挙動データＰｎ、連続性データＡｎ、および海面反射領域データＢｎに基づいて判定し、エコー識別データＴｎを決定する。
図５は、エコー識別データＴｎの決定フローを示すフローチャートである。
【００５７】
エコー種類判定部６は、今回の挙動データＰｎに基づいて存在度Ｃｎを算出する（Ｓ１０１）。存在度Ｃｎは、挙動データＰｎを構成する所定スキャン分の挙動判定用データ中に「１」からなる挙動判定用データがいくつ存在するかにより決定される。例えば、Ｐｎ＝｛１１１１１１１１｝であれば、存在度Ｃｎ＝「８」であり、Ｐｎ＝｛０１０１０１０１０１｝であれば存在度Ｃｎ＝「４」である。このように存在度Ｃｎは、同一画素に検出閾値以上のエコーデータが多く存在するほど大きくなる。
【００５８】
エコー種類判定部６は、この性質を利用し、存在度に対する固定物標判別閾値を設定し、当該固定物標判別閾値以上の存在度Ｃｎであれば、固定物標エコーであると判別し、固定物標エコーを示すエコー識別データＴｎを設定する（Ｓ１０２）。例えば、固定物標判別閾値を「６」とすれば、存在度Ｃｎ≧６となる判別対象画素のエコーデータを固定物標エコーとし、当該エコーデータに対してエコー識別データＴｎ＝「３」を設定する。
【００５９】
次に、エコー種類判定部６は、挙動データＰｎ、連続性データＡｎ、および海面反射領域データＢｎに基づいて移動物標エコーを判別する（Ｓ１０３）。具体的には、次に示す（Ａ）、（Ｂ）の条件を同時に満たした場合に、エコー種類判定部６は、判別対象画素のエコーデータを移動物標エコーであると判別し、当該エコーデータに対して移動物標エコーを示すエコー識別データＴｎ＝「２」を設定する。
（Ａ）連続性データＡｎが所定の物標検出閾値以上（例えば「３」以上）であること。
（Ｂ）挙動データＰｎのＬＳＢ側の所定ビットが連続的に「１」であること、すなわち、挙動データＰｎが「０」のみからなる状態から、新たにＬＳＭ側から「１」が更新されたり（Ｐｎ＝｛０００００００１｝）、当該「１」が連続的に更新される（Ｐｎ＝｛００００００１１｝）状態であること。
【００６０】
これは、移動物標であれば、平面的に所定の連続性を有し、且つ移動により物標が該当画素に達した時点から挙動判定用データが「０」から「１」へ変化することに基づいている。なお、海面反射領域内では、海面反射の状態によって、移動物標と同じような連続性データＡｎと挙動データＰｎになる可能性がある。そのため、海面反射が移動物標からのエコーと誤って判断されることを避けるため、上述の（Ａ）、（Ｂ）の条件に加え、（Ｃ）の条件を付け加えてもよい。
（Ｃ）海面反射データＢｎ＝「０」すなわち海面反射領域外であること。
【００６１】
次に、エコー種類判定部６は、海面反射領域データＢｎに基づいて、海面反射エコーであるかどうかの判別を行う（Ｓ１０４）。エコー種類判定部６は、Ｂｎ＝「１」の場合に、海面反射エコーであると判別し、当該エコーデータに対して海面反射エコーを示すエコー識別データＴｎ＝「１」を設定する。
【００６２】
次に、エコー種類判定部６は、上述のステップＳ１０２〜Ｓ１０４で判別されなかったエコーデータを、レーダ干渉等を示すその他のエコーであると判別し、当該エコーデータに対してその他のエコーを示すエコー識別データＴｎ＝「０」を設定する。なお、レーダ干渉波のエコーに関しては、連続性データＡｎをスイープ距離方向連続性データＡｎｒとスイープ方位方向連続性データＡｎθとに分解して算出し、スイープ距離方向連続性データＡｎｒのみが高いことを検出することで、判別することも可能である。
このように、上述の構成および方法を用いることで、物標の種類毎にエコーデータを判別することができる。
【００６３】
エコー種類判定部６は、今回のエコーデータＸｎが画像メモリ７へ与えられるタイミングに合わせて、エコー識別データＴｎを画像メモリ７へ出力する。画像メモリ７は、アンテナ一回転分すなわちスイープ一回転分のエコーデータＸｎとこれに対応するエコー識別データＴｎとを記憶する分の容量を備えるメモリである。
【００６４】
画像メモリ７には、エコー種類判定部６で生成された今回のエコーデータＸｎと当該エコーデータＸｎに関連付けされたエコー識別データＴｎとが描画アドレス発生部５で指定された画素アドレスで書き込まれる。そして、画像メモリ７は、図示しない表示制御部により表示器８がラスター走査されると、このラスター動作に同期して、エコーデータＸｎおよびエコー識別データＴｎが読み出される。読み出されたエコーデータＸｎおよびエコー識別データＴｎは、表示色選択部７８に与えられる。
【００６５】
表示色選択部７８は、ＲＧＢに基づいて、それぞれ異なる色に設定された複数のカラーパレットを備えている。これらカラーパレットはエコー識別データ毎に設定されている。例えば、エコー識別データＴｎ＝「３」であれば緑色、エコー識別データＴｎ＝「２」であれば赤色、エコー識別データＴｎ＝「１」であれば青色、エコー識別データＴｎ＝「０」であれば黄色のように設定される。
【００６６】
表示色選択部７８は、受け付けたエコー識別データＴｎに応じたカラーパレットを選択して、当該カラーパレットの表示色情報を、エコーデータＸｎともに、表示器８へ与える。
【００６７】
表示制御部は、読み出したエコーデータＸｎおよび表示色情報を用いて、さらにエコーデータＸｎのレベルに応じて色度（濃淡）を変化させることで画像データを形成し、当該画像データに基づいて、表示器８を表示制御する。
【００６８】
このような構成および処理を行うことで、エコーの種類を正確に判定することができる。さらに、この識別されたエコーの種類に基づいて図６に示すようなカラーの表示画面を得ることができる。
【００６９】
図６は、本実施形態の構成および処理を用いた場合の表示画面例を示した図である。なお、図６において、海面反射領域内では、固定物標エコー５０２Ｂ’以外の丸印のエコーは海面反射エコーを示している。
【００７０】
図６に示すように、本実施形態の構成を用いることで、海面反射領域外では、固定物標エコー５０２Ａ’，５０４’が緑色で表示され、移動物標エコー５０３’が赤色で表示され、その他のエコー５０５Ａ’が黄色で表示される。また、海面反射領域内では、固定物標エコー５０２Ｂ’が緑色で表示され、海面反射エコー５０１’およびその他のエコー（干渉）５０５Ａ’が青色で表示される。
【００７１】
このように、本実施形態の構成を用いることで、エコーの種類毎に異なる色で表示されるので、表示器上の各エコーの表示を見ただけで、容易にエコーの種類を識別することができる。
【００７２】
次に、第２の実施形態に係るレーダ装置について図を参照して説明する。
本実施形態のレーダ装置は、第１の実施形態のレーダ装置に対してスキャン相関処理機能を備えたものであり、以下では、第１の実施形態とは異なる箇所のみを説明する。
図７は本実施形態のレーダ装置の主要構成を示すブロック図である。
【００７３】
本実施形態では、第１の実施形態に示したエコー種類判定部６の機能を有するともにスキャン相関処理を行うＷデータ発生部６０を備える。これに伴い、スイープメモリ４から出力されるエコーデータＸｎは、Ｗデータ発生部６０へ入力される。また、画像メモリ７は、アンテナ一回転分すなわちスイープ一回転分のスキャン相関処理結果データとこれに対応するエコー識別データＴｎとを記憶する分の容量を備えるメモリとなる。
【００７４】
Ｗデータ発生部６０は、スイープメモリ４から入力される今回のエコーデータＸｎと、画像メモリ７から読み出される１回転前のスキャン相関処理結果データＹｎ−１と、連続性検出部９からの連続性データＡｎと、挙動データ発生部１１からの挙動データＰｎと、海面反射領域設定部１４からの海面反射領域データＢｎに基づいて、今回のスキャン相関処理結果データＹｎを算出する。
【００７５】
Ｗデータ発生部６０は、下記の式（１）の演算を実行するハードウエアからなる。
【００７６】
Ｙｎ＝α・Ｘｎ＋βＹｎ−１ −（１）
ここで、α、βの値をエコーデータの種類に応じて適宜設定することにより変化の多い海面反射エコーのレベルを抑圧して、当該海面反射の領域内に存在するブイ等の固定物標エコーのレベルを高くすることができる。そして、このレベルに応じて上述の色情報における色度（濃淡）を変化させることで、図８に示すように、固定物標エコーと海面反射エコーとをより識別しやすくしたり、移動物標エコーの移動状態を識別しやすくする表示を行うことができる。図８は第２の実施形態の構成および処理を用いた場合の表示画面例を示した図である。
【００７７】
このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、色のみでなく濃淡を用いて、エコーの種類毎の表示を行うことができ、より視認性の良い表示画面を実現できる。
【符号の説明】
【００７８】
１−レーダアンテナ、２−受信部、３−ＡＤ変換部、４−スイープメモリ、５−描画アドレス発生部、６−エコー種類判定部、７−画像メモリ、８−表示器、９−連続性検出部、１０−海面反射領域検出部、１１−挙動データ発生部、１２−不安定画素検出部、１３−不安定状態保持用データ発生部、１４−海面反射領域設定部、６０−Ｗデータ発生部、７１１−挙動データメモリ、７１３−不安定状態保持メモリ、５００−海面反射領域設定区域
【技術分野】
【０００１】
この発明は、極座標系のエコーデータを直交座標系の画像データに変換して表示するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自船の全方位の物標を検出するレーダ装置では、レーダアンテナを所定周期で回転させながら極座標系のエコーデータを取得する。レーダ装置は、この極座標系のエコーデータを直交座標系の画像データに変換して画像メモリに書き込み、所定タイミングで画像メモリに記憶された各画像データを読み出す。そして、レーダ装置の表示部では、読み出した画像データのデータレベルに応じて色を変化させて表示する。例えば、特許文献１の発明の物標表示装置では、物標の移動速度に応じて表示色を変化させたり、陸地、船、ブイ等の物標の種類に応じて表示色を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−５３７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーダによって検出される領域の状況や、当該領域内に存在する各物標の状況は時々刻々変化するものであるとともに、検出を行う自船の状況も時々刻々変化する。このため、移動物標エコーと固定物標エコーとを識別するとか、移動物標エコーと海面反射エコーとを識別する等の物標エコーの種類を正確に識別することは難しかった。
【０００５】
したがって、この発明の目的は、エコーによって検出される各物標の種類を正確に識別することができるレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、アンテナを回転させながら探知信号を送信して、該送信した探知信号の反射波を受信することでエコーデータを検出し、該検出したエコーデータに基づいて画像データを生成するレーダ装置に関するものである。このレーダ装置は、連続性検出部、挙動データ発生部、エコー種類判定部を備える。連続性検出部は、画像データの着目画素に対する今回検出したエコーデータの平面的な連続性を検出する。挙動データ発生部は、検出したエコーデータのレベルが物標検出閾値以上であるかどうかを示す挙動判定用データから、着目画素における過去の所定回数のスキャンに亘るエコーデータの挙動を示す挙動データを生成する。エコー種類判定部は、平面的な連続性と挙動データとに基づいて着目画素のエコーデータのエコー種類を判定する。
【０００７】
この構成では、検出対象の種類（固定物標、移動物標、海面反射、レーダ干渉など）に応じて、エコーが異なる平面的特性および時間的特性を有することに着目し、物標検出レベルにあるエコーデータの平面的な連続性、時間的な挙動を検出する。そして、これら平面的な連続性の検出結果および時間的な挙動の検出結果を組み合わせることで、エコーデータの種類を判定する。
【０００８】
また、この発明のレーダ装置のエコー種類判定部は、着目画素の挙動データを構成する全挙動判定用データのうち物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が予め設定した固定物標検出閾値以上であることを検出すると、着目画素のエコーデータが固定物標のエコーデータであると判定する。
【０００９】
この構成では、固定物標のエコーデータが着目画素に対して時間的に変化することなく連続的にエコーデータが得られることを利用しており、当該特性を利用して固定物標のエコーデータを識別することができる。
【００１０】
また、この発明のレーダ装置のエコー種類判定部は、挙動データにおける時間軸上での直近の１の挙動判定用データもしくは直近から所定回数分の連続する挙動判定用データのみが、物標検出閾値以上を示す挙動判定用データであり、且つ着目画素のエコーデータの連続性が高いことを検出すると、着目画素のエコーデータが移動物標のエコーデータであると判定する。
【００１１】
この構成では、移動物標のエコーデータが着目画素に対して平面的な連続性を有し、時間的には過去に物標がなく最近になって物標が検出される状態となることで物標検出レベルのエコーデータが直近にのみ連続的に存在することを利用しており、当該特性を利用して移動物標のエコーデータを識別することができる。
【００１２】
また、この発明のレーダ装置のエコー種類判定部は、挙動データにおける物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が固定物標検出閾値未満であり且つ着目画素のエコーデータの平面的な連続性が低いことを検出すると、着目画素のエコーデータが不要波のエコーデータであると判定する。
【００１３】
この構成では、不要波のエコーが着目画素に対して平面的な連続性が無く、時間的な連続性も低いことを利用しており、当該特性を利用して不要波のエコーデータを識別することができる。
【００１４】
また、この発明のレーダ装置のエコー種類判定部は、挙動データにおける物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が固定物標検出閾値未満あり、且つ平面的な連続性がアンテナの回転中心を基準とした距離方向に対しては高く、アンテナの回転方向に対しては低いことを検出すると、着目画素のエコーデータがレーダ干渉波のエコーデータであると判定する。
【００１５】
この構成では、レーダ干渉波のエコーが着目画素に対してスイープ距離方向（延びる方向）にのみ連続性が高いが、時間的な連続性は低いことを利用しており、当該特性を利用してレーダ干渉波のエコーデータを識別することができる。
【００１６】
また、この発明のレーダ装置は、海面からの反射エコーが存在する海面反射領域を検出する海面反射領域検出部を備える。海面反射領域検出部による海面反射領域の検出は所定の公知の手法により行われる。エコー種類判定部は、着目画素が海面反射領域内にあることを検出するとともに、着目画素のエコーデータが固定物標或いは移動物標のエコーデータでないと判定した場合に、当該着目画素のエコーデータが海面反射のエコーデータであると判定する。
【００１７】
この構成では、海面反射のエコーデータを識別することができるとともに、海面反射領域内に存在する固定物標或いは移動物標のエコーデータも識別できる。
【００１８】
また、この発明のレーダ装置は、それぞれに異なる色情報を有する複数のカラーパレットと、エコー種類判別の判別結果に分類されるエコー種類毎に異なる色情報を設定する色設定部と、を備える。
【００１９】
この構成では、エコーの種類毎に異なる色で表示されるので、表示画面上でエコーの種類を明確に識別することができる。
【００２０】
また、この発明のレーダ装置の色設定部は、エコーデータに基づく着目画素の画像データのレベルに応じてさらに濃淡を設定する。
【００２１】
この構成では、エコーのレベルに応じて濃淡が付けられるので、より明確にエコーの種類およびエコーの検出レベルを認識することができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、固定物標エコー、移動物標エコー、不要波のエコーのように、各物標に対するエコーの種類を正確に判別することができる。すなわち、エコーにより検出される物標の種類を正確に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態のレーダ装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】挙動データＰｎと不安定度と不安定状態検出データＱｎとの関係を示す図である。
【図３】海面反射領域の拡大概念を示す図である。
【図４】連続性の概念を説明する図である。
【図５】エコー識別データＴｎの決定フローを示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態の構成および処理を用いた場合の表示画面例を示した図である。
【図７】第２の実施形態のレーダ装置の主要構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態の構成および処理を用いた場合の表示画面例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態のレーダ装置について図を参照して説明する。なお、本実施形態では、レーダ装置を例に説明するが、ソナー等、物標を検出して表示する装置であれば、本実施形態は適用することができる。
【００２５】
図１は本実施形態のレーダ装置の主要構成を示すブロック図である。
本実施形態のレーダ装置のレーダアンテナ１は、所定回転周期で水平面を回転しながら、回転周期とは異なる送受信周期で、パルス状電波を放射するとともに、自装置周囲にいる物標からの反射波を極座標系で受信する。レーダアンテナ１は、受信信号を受信部２に出力するとともに、スイープ角度データを描画アドレス発生部５に出力する。
【００２６】
受信部２は、レーダアンテナ１からの受信信号を検波して増幅し、ＡＤ変換部３に出力する。ＡＤ変換部３は、このアナログ形式の受信信号を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。
【００２７】
スイープメモリ４は、デジタル変換された１スイープ分のエコーデータを実時間で記憶し、次の送信により得られるエコーデータが再び書き込まれるまでに、この１スイープ分のエコーデータＸｎを、画像メモリ７、連続性検出部９、および挙動データ発生部１１へ出力する。
【００２８】
描画アドレス発生部５は、スイープ回転の中心を開始番地として、中心から周囲に向かって、所定方向（例えば船首方向）を基準としたアンテナ角度θとスイープメモリ４の読み出し位置ｒとから、対応する直交座標系で配列された画像メモリ７、挙動データメモリ７１１、不安定状態保持メモリ７１３の画素を指定する番地を作成する。この描画アドレス発生部５は、具体的には次式を実現するハードウェアにより構成される。
【００２９】
Ｘ＝Ｘｓ＋ｒ・ｓｉｎθ
Ｙ＝Ｙｓ＋ｒ・ｃｏｓθ
ただし、Ｘ，Ｙは画像メモリ７、挙動データメモリ７１１、不安定状態保持メモリ７１３の画素を指定する番地であり、Ｘｓ，Ｙｓはスイープ（アンテナ）回転の中心番地であり、ｒは中心からの距離であり、θはスイープ（アンテナ）の角度である。
【００３０】
海面反射領域検出部１０は、不安定画素検出部１２、不安定状態保持用データ発生部１３、海面反射領域決定部１４を備える。
【００３１】
挙動データ発生部１１は、スイープメモリ４から入力される今回のエコーデータＸｎが、予め設定した検出閾値以上であるかどうかを判定する。検出閾値は、例えば検出したホワイトノイズレベルに所定のオフセットを加算したものが用いられる。挙動データ発生部１１は、今回のエコーデータＸｎが検出閾値以上であれば、「１」からなる挙動判定用データを生成し、今回のエコーデータＸｎが検出閾値未満であれば、「０」からなる挙動判定用データを生成する。
【００３２】
挙動データメモリ７１１は、後述する画像メモリ７や不安定状態保持メモリ７１３と同様に、直交座標系アドレスで設定される画素毎に挙動データを記憶する記憶媒体である。挙動データメモリ７１１、画像メモリ７、不安定状態保持メモリ７１３はそれぞれに画素アドレスが対応するようにアドレスが設定されている。挙動データメモリ７１１は、画素毎に、複数ビットが割り当てられており、今回から時系列に複数スキャン分の挙動判定用データを記憶する容量を備える。この際、挙動判定用データは、時系列にＬＳＢからＭＳＢに向かって一段階ずつ上位のビットへシフトさせながら記憶される。
【００３３】
挙動データ発生部１１は、極座標系から直交座標系への変換処理に同期して、今回の挙動判定用データを生成するとともに、挙動データメモリ７１１から、今回の挙動判定用データに対応する画素アドレスにおける過去の複数スキャン分の挙動判定用データからなる複数ビットの挙動データＰｎ−１を読み出す。挙動データ発生部１１は、読み出した挙動データＰｎ−１の各挙動判定用データを上位側に一段階シフトし、最下位のビットを今回の挙動判定用データとして、今回の挙動データＰｎを出力する。例えば、画素毎に８ビット構成に設定されている場合は、読み出した挙動データＰｎ−１のｂｉｔ０からｂｉｔ６の挙動判定用データをそれぞれｂｉｔ１からｂｉｔ７へシフトし、ｂｉｔ７の挙動判定用データを破棄して、ｂｉｔ０に今回の挙動判定用データを割り当てる。これにより、今回を含む過去８スキャン分の挙動判定用データが記憶される。
【００３４】
このように挙動データ発生部１１から出力された今回の挙動データＰｎは、挙動データメモリ７１１の対応画素アドレスに更新記憶されるとともに、不安定画素検出部１２およびエコー種類判定部６へ入力される。
【００３５】
不安定画素検出部１２は、挙動データ発生部１１からの挙動データＰｎを取得して、挙動データＰｎの隣り合うビット間での状態変化の数を不安定度として算出する。すなわち、隣り合うビット（例えばｂｉｔ０とｂｉｔ１や、ｂｉｔ６とｂｉｔ７）間で、「１」から「０」へ変化したり、「０」から「１」へ変化する回数を検出する。
【００３６】
例えば、図２は、挙動データＰｎと不安定度と不安定状態検出データＱｎとの関係を示す図である。
図２の上段に示すように、挙動データＰｎの各挙動判定用データがスキャン毎に「１」、「０」と交互になる場合、８ビット中で７回状態変化が発生するので、不安定度は「７」と算出される。また、図２の下段に示すように、挙動データＰｎの各挙動判定用データが、「０」から「１」に一度だけ変化する場合は、８ビット中で１回状態変化が発生するので、不安定度は「１」と算出される。
【００３７】
これにより、不安定画素検出部１２では、判定を行う画素に対して今回を含む過去複数スキャン分について、エコーデータが検出閾値を基準としてどのように推移しているかを検出する。例えば、検出閾値以上のエコーデータが連続的に安定して取得されていたり、検出閾値未満のエコーデータが安定して連続的に取得されていたりするか、検出閾値以上のエコーデータと検出閾値未満のエコーデータとが不規則順に取得されているか等を検出する。
【００３８】
不安定画素検出部１２は、不安定度を算出すると、予め設定した不安定状態検出閾値をと比較して、不安定度が不安定状態検出閾値以上であれば、「１」の不安定状態検出データＱｎを生成し、不安定度が不安定状態検出閾値未満であれば、「０」の不安定状態検出データＱｎを生成する。例えば、不安定状態検出閾値を不安定度＝「４」に設定した場合、図２の上段に示すような場合であれば、不安定度＝「７」であるので、「１」の不安定状態検出データＱｎを生成し、図２の下段に示すような状態であれば、不安定度＝「１」であるので、「０」の不安定状態検出データＱｎを生成する。不安定画素検出部１２は、不安定状態検出データＱｎを不安定状態保持用データ発生部１３へ出力する。
【００３９】
これにより、不安定画素検出部１２は、検出対象となる画素が不安定状態、すなわち海面反射等により物標検出が不安定となる領域内であることを検出する。これは、海面反射がスキャン毎に同じ位置に出現しないで規則性無く検出されるような状況において、不安定な状況すなわち海面反射が検出される画素では、挙動データの各ビットすなわち挙動判定用データは、「１」、「０」が不規則に並ぶ確率が高くなり、不安定度が大きくなることを利用している。一方で、海面反射に比べ、物標が検出される画素やなにも検出されない画素では、挙動データの各ビットすなわち挙動判定用データは、「１」、「０」が規則的に並ぶ確率が高くなり、不安定度が小さくなることを利用している。
【００４０】
不安定状態保持用データ発生部１３は、不安定状態検出データＱｎの値と不安定状態保持メモリ７１３を用いて、判定対象画素が不安定状態であるという情報を複数スキャン間保持する。不安定状態保持メモリ７１３は、画像メモリ７の各画素と１対１に対応した画素位置ごとに複数ｂｉｔの容量を持つメモリである。
【００４１】
例えば、不安定状態の判定対象画素に対して、不安定状態検出結果をＭスキャン分保持したい場合、不安定状態保持用データ発生部１３は、不安定状態検出データＱｎが「１」であれば、前回の不安定状態保持用データＨｎ−１の値にかかわらず、今回の不安定状態保持用データＨｎを「Ｍ」（Ｍは整数）に設定する。一方、不安定状態検出データＱｎが「０」であれば、不安定状態保持用データ発生部１３は、前回の不安定状態保持用データＨｎ−１の値から１減算した値を、今回の不安定状態保持用データＨｎに設定する。不安定状態保持用データ発生部１３は、設定した今回の不安定状態保持用データＨｎを海面反射領域設定部１４に出力する。
【００４２】
このような処理を行うことにより、不安定状態が検出された画素については、その後に安定状態が継続的に検出されても、今回の不安定状態検出のタイミングを含む以降の所定回（上記例ではＭ回）のスキャン分、不安定状態保持用データＨｎは「０」にはならない。これにより、不安定状態が検出された画素については、不安定状態を所定スキャン回数（Ｍ回）分保持することができる。これは、海面反射領域の境界を明確に区切ることができないことに対応した処理である。具体的には、海面反射は、海況、風向、アンテナ高さ、ＳＴＣ等の調整により変化し、さらに、自船からの距離が離れるにしたがって弱くなる。このため、海面反射の境界は明確に区切ることができず、不安定状態から一時的に安定状態になったとしても、判定対象画素のエコーデータは海面反射である確率は高い。したがって、このような処理を行うことで、後述する処理で海面反射を強調してしまうことを防止することができる。
【００４３】
なお、海面反射領域の検出や設定は、上述の方法に限るものではなく、他の既知の方法を用いて検出・設定を行ったり、オペレータによるマニュアル入力で設定してもよい。
【００４４】
海面反射領域設定部１４は、入力された不安定状態保持用データＨｎに対して、Ｈｎ＝０であるか、Ｈｎ≠０であるかを判定し、不安定状態保持用データＨｎ≠０であれば、当該不安定状態保持用データＨｎに対応する画素を海面反射領域設定基準画素として検出する。海面反射領域設定部１４は、海面反射領域基準画素を検出すると、当該海面反射領域基準画素を基準にして、距離Ｒ方向および方位Θ方向へ海面反射領域を拡大するように、直交座標系で海面反射拡大領域を決定する。
【００４５】
例えば、図３は海面反射領域の拡大概念を示す図であり、（Ａ）は一つの海面反射領域基準画素に対する拡大概念を示し、（Ｂ）はそれぞれの海面反射領域基準画素による海面反射拡大領域の重ね合わせ概念を示す。
【００４６】
図３を用いてさらに詳細に説明すると、海面反射領域設定部１４は、図３（Ａ）に示すように、海面反射領域基準画素４０１を検出すると、距離Ｒ方向および方位Θ方向へ海面反射領域を拡大させるように、直交座標系の複数の画素を選択して海面反射拡大領域４１０を決定する。この際、海面反射領域設定部１４は、海面反射拡大領域４１０において、海面反射領域基準画素４０１がスイープの中心に距離方向で最も近く、スイープ回転方向に対して最も起点側となるようにして所定画素分（図３では、距離方向、スイープ回転方向ともに三画素分）を海面反射領域として拡大し、海面反射拡大領域４１０を設定する。
【００４７】
このような海面反射拡大領域の設定は、不安定状態保持用データＨｎ≠０を受け付ける毎に行われる。そして、海面反射領域設定部１４は、図３（Ｂ）に示すように、海面反射領域基準画素４０１に基づく海面反射拡大領域４１０、海面反射領域基準画素４０２に基づく海面反射拡大領域４２０、海面反射領域基準画素４０３に基づく海面反射拡大領域４３０、海面反射領域基準画素４０４に基づく海面反射拡大領域４４０を組み合わせ、合成海面反射領域４００を設定する。
【００４８】
海面反射領域設定部１４は、合成海面反射領域４００に該当する画素であるかどうかを示す海面反射領域データＢｎを生成し、エコー種類判定部６へ出力する。具体的には、海面反射領域設定部１４は、合成海面反射領域４００内の画素であれば、海面反射領域データＢｎ＝１を生成し、合成海面反射領域４００外であれば、海面反射領域データＢｎ＝０を生成して、エコー種類判定部６へ出力する。
【００４９】
このような処理とすることで、実際に不安定状態として検出された画素のみでなく、当該画素を基準にして、当該画素近傍の不安定状態で有る可能性の高い画素をも拡大して海面反射領域に設定することができる。これは、不安定状態の画素の近傍は、当然のことながら不安定状態である可能性が高いからであり、これにより、海面反射抑圧領域の平面的な拡大設定を行うことができる。
【００５０】
連続性検出部９は、スイープメモリ４から入力されるエコーデータＸｎを所定方位分記憶するバッファメモリを備え、判定対象となるエコーデータＸｎの連続性を検出する。
【００５１】
図４は連続性の概念を説明する図であり、（Ａ）は連続性判定の説明図、（Ｂ）は物標、干渉、ホワイトノイズ毎の連続性の判定例を説明する図である。
【００５２】
連続性検出部９は、バッファメモリから、連続性の判定対象となるエコーデータを含む連続性判定基準領域１１０内に存在するエコーデータを抽出する。ここで、連続性判定基準領域１１０は、例えば、判定対象となるエコーデータ１００に対して、距離Ｒ方向に隣り合うエコーデータ１０１Ｎ，１０１Ｆと、方位Θ方向に隣り合うエコーデータ１０２Ｃ，１０３Ｃと、図４（Ａ）において距離Ｒ方向と方位Θ方向とが約４５°で交差して伸びる４方向に隣り合うエコーデータ１０２Ｎ，１０２Ｆ，１０３Ｎ，１０３Ｆとを囲む領域である。
【００５３】
連続性検出部９は、これらエコーデータ１００，１０１Ｎ，１０１Ｆ，１０２Ｎ，１０２Ｃ，１０２Ｆ，１０３Ｎ，１０３Ｃ，１０３Ｆのデータレベルを検出する。連続性検出部９は、予め設定した検出閾値以上のレベルを有するエコーデータ数が、同様に予めセットされた判定閾値以上であれば、連続性が有ると判断し、エコー種類判定部６へ連続性データＡｎ＝１を出力する。連続性検出部９は、予め設定した検出閾値以上のレベルを有するエコーデータ数が、同様に予めセットされた判定閾値未満であれば、連続性が無いと判断し、エコー種類判定部６へ連続性データＡｎ＝０を出力する。
【００５４】
例えば、図４（Ｂ）に示すように、物標９０１は、検出閾値以上のレベルを有するエコーデータが集まっているので、連続性判定基準領域１１０に存在する検出閾値以上のレベルを有するエコーデータが多く存在する。また、干渉９０２は、同一の方位方向にのみ所定閾値以上のレベルを有するエコーデータが存在するため、連続性判定基準領域１１０に存在する検出閾値以上のレベルを有するエコーデータ数が少なくなる。また、ホワイトノイズ９０３も、単発で発生することが多いので、連続性判定基準領域１１０に存在する検出閾値以上のレベルを有するエコーデータは少なくなる。
【００５５】
したがって、連続性の判定閾値を、連続性判定基準領域１１０内に存在する検出閾値以上のレベルを有するエコーデータ数が連続性判定基準領域１１０内のエコーデータ数の過半数よりも多くなるように、例えば５０％にすることで、物標と、干渉およびホワイトノイズとを判別することができる。
【００５６】
エコー種類判定部６は、算出された今回のエコーデータＸｎのエコー種類を、今回の挙動データＰｎ、連続性データＡｎ、および海面反射領域データＢｎに基づいて判定し、エコー識別データＴｎを決定する。
図５は、エコー識別データＴｎの決定フローを示すフローチャートである。
【００５７】
エコー種類判定部６は、今回の挙動データＰｎに基づいて存在度Ｃｎを算出する（Ｓ１０１）。存在度Ｃｎは、挙動データＰｎを構成する所定スキャン分の挙動判定用データ中に「１」からなる挙動判定用データがいくつ存在するかにより決定される。例えば、Ｐｎ＝｛１１１１１１１１｝であれば、存在度Ｃｎ＝「８」であり、Ｐｎ＝｛０１０１０１０１０１｝であれば存在度Ｃｎ＝「４」である。このように存在度Ｃｎは、同一画素に検出閾値以上のエコーデータが多く存在するほど大きくなる。
【００５８】
エコー種類判定部６は、この性質を利用し、存在度に対する固定物標判別閾値を設定し、当該固定物標判別閾値以上の存在度Ｃｎであれば、固定物標エコーであると判別し、固定物標エコーを示すエコー識別データＴｎを設定する（Ｓ１０２）。例えば、固定物標判別閾値を「６」とすれば、存在度Ｃｎ≧６となる判別対象画素のエコーデータを固定物標エコーとし、当該エコーデータに対してエコー識別データＴｎ＝「３」を設定する。
【００５９】
次に、エコー種類判定部６は、挙動データＰｎ、連続性データＡｎ、および海面反射領域データＢｎに基づいて移動物標エコーを判別する（Ｓ１０３）。具体的には、次に示す（Ａ）、（Ｂ）の条件を同時に満たした場合に、エコー種類判定部６は、判別対象画素のエコーデータを移動物標エコーであると判別し、当該エコーデータに対して移動物標エコーを示すエコー識別データＴｎ＝「２」を設定する。
（Ａ）連続性データＡｎが所定の物標検出閾値以上（例えば「３」以上）であること。
（Ｂ）挙動データＰｎのＬＳＢ側の所定ビットが連続的に「１」であること、すなわち、挙動データＰｎが「０」のみからなる状態から、新たにＬＳＭ側から「１」が更新されたり（Ｐｎ＝｛０００００００１｝）、当該「１」が連続的に更新される（Ｐｎ＝｛００００００１１｝）状態であること。
【００６０】
これは、移動物標であれば、平面的に所定の連続性を有し、且つ移動により物標が該当画素に達した時点から挙動判定用データが「０」から「１」へ変化することに基づいている。なお、海面反射領域内では、海面反射の状態によって、移動物標と同じような連続性データＡｎと挙動データＰｎになる可能性がある。そのため、海面反射が移動物標からのエコーと誤って判断されることを避けるため、上述の（Ａ）、（Ｂ）の条件に加え、（Ｃ）の条件を付け加えてもよい。
（Ｃ）海面反射データＢｎ＝「０」すなわち海面反射領域外であること。
【００６１】
次に、エコー種類判定部６は、海面反射領域データＢｎに基づいて、海面反射エコーであるかどうかの判別を行う（Ｓ１０４）。エコー種類判定部６は、Ｂｎ＝「１」の場合に、海面反射エコーであると判別し、当該エコーデータに対して海面反射エコーを示すエコー識別データＴｎ＝「１」を設定する。
【００６２】
次に、エコー種類判定部６は、上述のステップＳ１０２〜Ｓ１０４で判別されなかったエコーデータを、レーダ干渉等を示すその他のエコーであると判別し、当該エコーデータに対してその他のエコーを示すエコー識別データＴｎ＝「０」を設定する。なお、レーダ干渉波のエコーに関しては、連続性データＡｎをスイープ距離方向連続性データＡｎｒとスイープ方位方向連続性データＡｎθとに分解して算出し、スイープ距離方向連続性データＡｎｒのみが高いことを検出することで、判別することも可能である。
このように、上述の構成および方法を用いることで、物標の種類毎にエコーデータを判別することができる。
【００６３】
エコー種類判定部６は、今回のエコーデータＸｎが画像メモリ７へ与えられるタイミングに合わせて、エコー識別データＴｎを画像メモリ７へ出力する。画像メモリ７は、アンテナ一回転分すなわちスイープ一回転分のエコーデータＸｎとこれに対応するエコー識別データＴｎとを記憶する分の容量を備えるメモリである。
【００６４】
画像メモリ７には、エコー種類判定部６で生成された今回のエコーデータＸｎと当該エコーデータＸｎに関連付けされたエコー識別データＴｎとが描画アドレス発生部５で指定された画素アドレスで書き込まれる。そして、画像メモリ７は、図示しない表示制御部により表示器８がラスター走査されると、このラスター動作に同期して、エコーデータＸｎおよびエコー識別データＴｎが読み出される。読み出されたエコーデータＸｎおよびエコー識別データＴｎは、表示色選択部７８に与えられる。
【００６５】
表示色選択部７８は、ＲＧＢに基づいて、それぞれ異なる色に設定された複数のカラーパレットを備えている。これらカラーパレットはエコー識別データ毎に設定されている。例えば、エコー識別データＴｎ＝「３」であれば緑色、エコー識別データＴｎ＝「２」であれば赤色、エコー識別データＴｎ＝「１」であれば青色、エコー識別データＴｎ＝「０」であれば黄色のように設定される。
【００６６】
表示色選択部７８は、受け付けたエコー識別データＴｎに応じたカラーパレットを選択して、当該カラーパレットの表示色情報を、エコーデータＸｎともに、表示器８へ与える。
【００６７】
表示制御部は、読み出したエコーデータＸｎおよび表示色情報を用いて、さらにエコーデータＸｎのレベルに応じて色度（濃淡）を変化させることで画像データを形成し、当該画像データに基づいて、表示器８を表示制御する。
【００６８】
このような構成および処理を行うことで、エコーの種類を正確に判定することができる。さらに、この識別されたエコーの種類に基づいて図６に示すようなカラーの表示画面を得ることができる。
【００６９】
図６は、本実施形態の構成および処理を用いた場合の表示画面例を示した図である。なお、図６において、海面反射領域内では、固定物標エコー５０２Ｂ’以外の丸印のエコーは海面反射エコーを示している。
【００７０】
図６に示すように、本実施形態の構成を用いることで、海面反射領域外では、固定物標エコー５０２Ａ’，５０４’が緑色で表示され、移動物標エコー５０３’が赤色で表示され、その他のエコー５０５Ａ’が黄色で表示される。また、海面反射領域内では、固定物標エコー５０２Ｂ’が緑色で表示され、海面反射エコー５０１’およびその他のエコー（干渉）５０５Ａ’が青色で表示される。
【００７１】
このように、本実施形態の構成を用いることで、エコーの種類毎に異なる色で表示されるので、表示器上の各エコーの表示を見ただけで、容易にエコーの種類を識別することができる。
【００７２】
次に、第２の実施形態に係るレーダ装置について図を参照して説明する。
本実施形態のレーダ装置は、第１の実施形態のレーダ装置に対してスキャン相関処理機能を備えたものであり、以下では、第１の実施形態とは異なる箇所のみを説明する。
図７は本実施形態のレーダ装置の主要構成を示すブロック図である。
【００７３】
本実施形態では、第１の実施形態に示したエコー種類判定部６の機能を有するともにスキャン相関処理を行うＷデータ発生部６０を備える。これに伴い、スイープメモリ４から出力されるエコーデータＸｎは、Ｗデータ発生部６０へ入力される。また、画像メモリ７は、アンテナ一回転分すなわちスイープ一回転分のスキャン相関処理結果データとこれに対応するエコー識別データＴｎとを記憶する分の容量を備えるメモリとなる。
【００７４】
Ｗデータ発生部６０は、スイープメモリ４から入力される今回のエコーデータＸｎと、画像メモリ７から読み出される１回転前のスキャン相関処理結果データＹｎ−１と、連続性検出部９からの連続性データＡｎと、挙動データ発生部１１からの挙動データＰｎと、海面反射領域設定部１４からの海面反射領域データＢｎに基づいて、今回のスキャン相関処理結果データＹｎを算出する。
【００７５】
Ｗデータ発生部６０は、下記の式（１）の演算を実行するハードウエアからなる。
【００７６】
Ｙｎ＝α・Ｘｎ＋βＹｎ−１ −（１）
ここで、α、βの値をエコーデータの種類に応じて適宜設定することにより変化の多い海面反射エコーのレベルを抑圧して、当該海面反射の領域内に存在するブイ等の固定物標エコーのレベルを高くすることができる。そして、このレベルに応じて上述の色情報における色度（濃淡）を変化させることで、図８に示すように、固定物標エコーと海面反射エコーとをより識別しやすくしたり、移動物標エコーの移動状態を識別しやすくする表示を行うことができる。図８は第２の実施形態の構成および処理を用いた場合の表示画面例を示した図である。
【００７７】
このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、色のみでなく濃淡を用いて、エコーの種類毎の表示を行うことができ、より視認性の良い表示画面を実現できる。
【符号の説明】
【００７８】
１−レーダアンテナ、２−受信部、３−ＡＤ変換部、４−スイープメモリ、５−描画アドレス発生部、６−エコー種類判定部、７−画像メモリ、８−表示器、９−連続性検出部、１０−海面反射領域検出部、１１−挙動データ発生部、１２−不安定画素検出部、１３−不安定状態保持用データ発生部、１４−海面反射領域設定部、６０−Ｗデータ発生部、７１１−挙動データメモリ、７１３−不安定状態保持メモリ、５００−海面反射領域設定区域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを回転させながら探知信号を送信して、該送信した探知信号の反射波を受信することでエコーデータを検出し、該検出したエコーデータに基づいて画像データを生成するレーダ装置であって、
前記画像データの着目画素に対する今回検出したエコーデータの平面的な連続性を検出する連続性検出部と、
検出したエコーデータのレベルが物標検出閾値以上であるかどうかを示す挙動判定用データから、前記着目画素における過去の所定回数のスキャンに亘るエコーデータの挙動を示す挙動データを生成する挙動データ発生部と、
前記平面的な連続性と前記挙動データとに基づいて前記着目画素のエコーデータのエコー種類を判定するエコー種類判定部と、を備えたレーダ装置。
【請求項２】
前記エコー種類判定部は、前記着目画素の挙動データを構成する全挙動判定用データのうち、前記物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が予め設定した固定物標検出閾値以上であることを検出すると、前記着目画素のエコーデータが固定物標のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記エコー種類判定部は、前記挙動データにおける時間軸上での直近の１の挙動判定用データもしくは直近から所定回数分の連続する挙動判定用データのみが前記物標検出閾値以上を示す挙動判定用データであり且つ前記着目画素のエコーデータの前記平面的な連続性が高いことを検出すると、前記着目画素のエコーデータが移動物標のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記エコー種類判定部は、前記挙動データにおける前記物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が前記固定物標検出閾値未満であり、且つ前記着目画素のエコーデータの前記平面的な連続性が低いことを検出すると、前記着目画素のエコーデータが不要波のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記エコー種類判定部は、前記挙動データにおける前記物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が前記固定物標検出閾値未満あり、且つ前記平面的な連続性が前記アンテナの回転中心を基準とした距離方向に対しては高く、前記アンテナの回転方向に対しては低いことを検出すると、前記着目画素のエコーデータがレーダ干渉波のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項６】
所定の手法により、海面からの反射エコーが存在する海面反射領域を検出する海面反射領域検出部を備え、
前記エコー種類判定部は、前記着目画素が前記海面反射領域内にあることを検出するとともに、前記着目画素のエコーデータが固定物標或いは移動物標のエコーデータでないと判定した場合には、当該着目画素のエコーデータが海面反射のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項７】
それぞれに異なる色情報を有する複数のカラーパレットと、
前記エコー種類判別の判別結果に分類されるエコー種類毎に異なる色情報を設定する色設定部と、を備える請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記色設定部は、前記エコーデータに基づく前記着目画素の画像データのレベルに応じてさらに濃淡を設定する請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項１】
アンテナを回転させながら探知信号を送信して、該送信した探知信号の反射波を受信することでエコーデータを検出し、該検出したエコーデータに基づいて画像データを生成するレーダ装置であって、
前記画像データの着目画素に対する今回検出したエコーデータの平面的な連続性を検出する連続性検出部と、
検出したエコーデータのレベルが物標検出閾値以上であるかどうかを示す挙動判定用データから、前記着目画素における過去の所定回数のスキャンに亘るエコーデータの挙動を示す挙動データを生成する挙動データ発生部と、
前記平面的な連続性と前記挙動データとに基づいて前記着目画素のエコーデータのエコー種類を判定するエコー種類判定部と、を備えたレーダ装置。
【請求項２】
前記エコー種類判定部は、前記着目画素の挙動データを構成する全挙動判定用データのうち、前記物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が予め設定した固定物標検出閾値以上であることを検出すると、前記着目画素のエコーデータが固定物標のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記エコー種類判定部は、前記挙動データにおける時間軸上での直近の１の挙動判定用データもしくは直近から所定回数分の連続する挙動判定用データのみが前記物標検出閾値以上を示す挙動判定用データであり且つ前記着目画素のエコーデータの前記平面的な連続性が高いことを検出すると、前記着目画素のエコーデータが移動物標のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記エコー種類判定部は、前記挙動データにおける前記物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が前記固定物標検出閾値未満であり、且つ前記着目画素のエコーデータの前記平面的な連続性が低いことを検出すると、前記着目画素のエコーデータが不要波のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記エコー種類判定部は、前記挙動データにおける前記物標検出閾値以上を示す挙動判定用データの個数が前記固定物標検出閾値未満あり、且つ前記平面的な連続性が前記アンテナの回転中心を基準とした距離方向に対しては高く、前記アンテナの回転方向に対しては低いことを検出すると、前記着目画素のエコーデータがレーダ干渉波のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項６】
所定の手法により、海面からの反射エコーが存在する海面反射領域を検出する海面反射領域検出部を備え、
前記エコー種類判定部は、前記着目画素が前記海面反射領域内にあることを検出するとともに、前記着目画素のエコーデータが固定物標或いは移動物標のエコーデータでないと判定した場合には、当該着目画素のエコーデータが海面反射のエコーデータであると判定する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項７】
それぞれに異なる色情報を有する複数のカラーパレットと、
前記エコー種類判別の判別結果に分類されるエコー種類毎に異なる色情報を設定する色設定部と、を備える請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記色設定部は、前記エコーデータに基づく前記着目画素の画像データのレベルに応じてさらに濃淡を設定する請求項７に記載のレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１９７２６３（Ｐ２０１０−１９７２６３Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４３４４４（Ｐ２００９−４３４４４）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
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