信号処理装置、レーダ装置、信号処理方法、および信号処理プログラム
【課題】干渉以外のエコーに対する抑圧を低減しつつ、干渉成分を的確に除去することができる信号処理装置を提供する。
【解決手段】スイープ間のレベル変化（例えば差分値）を検出し、基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力する。スイープデータｘ（ｎ）に対して、スイープデータｘ（ｎ＋１）が大きくなるパターン（パターンＰ）、スイープデータｘ（ｎ）に対して、スイープデータｘ（ｎ＋１）が小さくなるパターン（パターンＮ）、それ以外のパターン（パターンＺ）に分類する。干渉検出部１５３は、レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する。例えば、注目スイープデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＰであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＮである場合、干渉であると判定する。
【解決手段】スイープ間のレベル変化（例えば差分値）を検出し、基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力する。スイープデータｘ（ｎ）に対して、スイープデータｘ（ｎ＋１）が大きくなるパターン（パターンＰ）、スイープデータｘ（ｎ）に対して、スイープデータｘ（ｎ＋１）が小さくなるパターン（パターンＮ）、それ以外のパターン（パターンＺ）に分類する。干渉検出部１５３は、レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する。例えば、注目スイープデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＰであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＮである場合、干渉であると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エコー信号に種々の処理を行う信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置等においては、他船から送信された電磁波（干渉成分）がエコー信号に含まれていると、レーダ画像の表示品質を劣化させるという課題があった。
【０００３】
そこで、同一方位および同一距離における時間的に連続する３つ以上の信号のうち、１つ過去のスイープだけ閾値を超える場合に干渉であると判定し、非表示（ゼロ置換）として干渉除去を行うものが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、実際には低レベルの干渉が発生することもあり、閾値を高くして干渉除去処理を弱くすると、干渉を除去しきれないという課題がある。一方で、閾値を低く設定すると物標からのエコー信号まで除去してしまうことがある。
【０００６】
そこで、この発明は、干渉以外のエコーに対する抑圧を低減しつつ、干渉成分を的確に除去することができる信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の信号処理装置は、エコー信号入力部と、エコー信号レベル検出部と、レベル変化検出部と、パターン出力部と、干渉判定部と、を備えている。エコー信号入力部は、アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力される。エコー信号レベル検出部は、アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出する。レベル変化検出部は、エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化（例えば差分値）を検出する。
【０００８】
そして、パターン出力部は、レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力する。例えば、あるスイープのデータｘ（ｎ）に対して、次のスイープのデータｘ（ｎ＋１）が大きくなるパターン（第１のパターンＰ）、あるスイープのデータｘ（ｎ）に対して、次のスイープのデータｘ（ｎ＋１）が小さくなるパターン（第２のパターンＮ）、それ以外のパターン（第３のパターンＺ）、等に分類する。
【０００９】
干渉判定部は、レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する。例えば、注目スイープのデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＰであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＮである場合、干渉であると判定する。また、干渉成分は、方位方向に複数連続する場合もあるため、注目スイープのデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＰであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＺである場合や、注目スイープのデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＺであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＮである場合についても干渉と判定する態様でもよい。
【００１０】
これにより、方位方向に急峻に立ち上がり、その後急峻に立ち下がる干渉成分特有のレベル変化パターンを抽出することができる。この場合、従来の様に、ある位置の時間軸上のデータから閾値を超えるか否かで判定する場合よりも干渉成分だけを的確に抽出することができる。
【００１１】
さらに、注目スイープと前後スイープの３点だけでなく、より多数のスイープのデータを用いてもよい。例えば、注目スイープのデータｘ（ｎ）の２つ前のスイープデータｘ（ｎ−２）から１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）への変化パターンがパターンＰであり、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＺである場合、干渉と判定する。また、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）への変化パターンがパターンＮである場合も、干渉と判定してもよい。これにより、方位方向に連続する干渉成分の検出を行うことができる。
【００１２】
さらに、方位方向に連続する複数のレベル変化のパターンが、連続してパターンＰである場合も干渉成分と判定する態様でもよい。例えば、スイープデータｘ（ｎ−２）からスイープデータｘ（ｎ−１）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰである場合や、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＰである場合等である。また、方位方向に連続する複数のレベル変化のパターンが、連続してパターンＮである場合も干渉成分と判定する態様でもよい。例えば、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮである場合や、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）への変化パターンがパターンＮである場合等である。
この場合、方位方向に異なる信号レベルを有する干渉成分を検出することができる。
【００１３】
また、本発明の信号処理装置は、距離方向のレベル変化を考慮する態様であってもよい。例えば、レベル変化検出部は、各方位のレベル変化を距離方向の信号を用いて平均化する。この場合、パターン出力部は、平均化した後の前記レベル変化を照合する。あるいは、隣接する距離方向のレベル変化をさらに検出し、所定の距離範囲内のレベル変化パターンのうち、最も多いレベル変化パターンを、各方位および各距離のレベル変化パターンとして出力態様等であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のエコー信号処理装置によれば、干渉以外のエコーに対する抑圧を低減しつつ、干渉成分を的確に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】スイープ間のレベル変化のパターンを示す図である。
【図３】干渉であると判定するパターンを示す図である。
【図４】レベル低減処理の態様を示す図である。
【図５】エコー画像を示す図である。
【図６】従来の干渉検出と本実施形態の干渉検出との違いを示す図である。
【図７】従来の干渉検出と本実施形態の干渉検出との違いを示す図である。
【図８】方位方向に連続する５つのスイープデータを用いて干渉判定を行う場合の変化パターンを示す図である。
【図９】方位方向に連続する５つのスイープデータを用いて干渉判定を行う場合の変化パターンを示す図である。
【図１０】エコー画像を示す図である。
【図１１】エコー画像を示す図である。
【図１２】距離方向のサンプルを考慮した変化パターンの分類を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１（Ａ）は、本発明の信号処理装置を内蔵したレーダ装置の構成を示すブロック図である。レーダ装置は、例えば船舶に設置され、自船の周囲に電磁波を送受信し、他船等の物標を探知する装置である。
【００１７】
図１（Ａ）において、レーダ装置は、アンテナ１１、受信部１２、Ａ／Ｄ変換器１３、スイープメモリ１４、干渉処理部１５、画像変換部１６、直交座標メモリ１７、および表示器１８を備えている。
【００１８】
アンテナ１１は、自船の周囲の各方位に電磁波を送信し、エコー信号を受信する。受信部１２は、アンテナ１１で受信したエコー信号のレベルに応じた値をＡ／Ｄ変換器１３に出力する。Ａ／Ｄ変換器１３は、入力されたアナログ値のエコー信号をデジタル変換し、測定データとしてスイープメモリ１４に出力する。
【００１９】
スイープメモリ１４は、測定１周期分（自船の周り３６０度分）の測定データを記憶する。各測定データは、極座標系の方位および距離と対応付けられたサンプルデータ（スイープデータ）として記憶される。
【００２０】
画像変換部１６は、スイープメモリ１４からスイープデータを入力し、自船の位置を原点とした直交座標系に変換して、各スイープデータのレベルに応じた階調の画素輝度値として出力する。この直交座標系の画素輝度値が直交座標データとして直交座標メモリ１７に記憶される。
【００２１】
表示器１８は、直交座標メモリ１７に記憶されている直交座標データを読み出し、図５に示すようなレーダ画像（エコー画像）を表示する。なお、本実施形態では、背景色が黒で、画素輝度値が高い画素ほど白く表示される例を示すが、逆に、背景色が白で、画素輝度値が高い画素ほど黒く表示されるようにしてもよい。また、カラー画像として表示される態様であってもよい。
【００２２】
アンテナ１１が受信するエコー信号には、物標で反射した電磁波以外にも、他船等から発射された電磁波が干渉成分として含まれている場合がある。エコー信号に干渉成分が含まれていると、図５（Ａ）に示すように、距離方向に細長く延びるエコー画像が表示されてしまう。
【００２３】
ここで、本実施形態のレーダ装置は、干渉処理部１５で干渉成分を検出してレベル低減処理を行い、スイープメモリ１４のスイープデータの内容を更新する。その結果、画像変換部１６には、干渉低減処理後のスイープデータが入力され、表示器１８には干渉成分だけが的確に除去されたエコー画像が表示される。
【００２４】
以下、干渉処理部１５の処理内容について具体的に説明する。図１（Ｂ）は、干渉処理部１５の構成を示すブロック図である。干渉処理部１５は、レベル変化検出部１５１、パターン分類部（本発明におけるパターン出力部）１５２、干渉検出部１５３、および干渉除去処理部１５４を備えている。干渉処理部１５は、これら構成部により、スイープデータに含まれる干渉成分を検出し、レベル低減処理を行う。
【００２５】
レベル変化検出部１５１は、スイープメモリ１４からスイープデータを読み出し、各距離のスイープ間のレベル変化を検出する。あるスイープのサンプルをｘ（ｎ）、同じ距離の次のスイープのサンプルをｘ（ｎ＋１）とすると、レベル変化検出部１５１は、スイープ間のレベル差ｘ（ｎ＋１）−ｘ（ｎ）を全サンプルについて求める。
【００２６】
パターン分類部１５２は、レベル変化検出部１５１で求めたスイープ間のレベル変化を複数のパターンに分類する。図２は、スイープ間のレベル変化のパターンを示す図である。図２に示すように、パターン分類部１５２は、スイープ間のレベル変化を以下の数式１に示すような３つのパターンに分類する。
【００２７】
【数１】
【００２８】
すなわち、パターン分類部１５２は、図２（Ａ）に示すように、あるスイープのサンプルｘ（ｎ）のレベルに対し、次のスイープのサンプルｘ（ｎ＋１）のレベルが所定値以上大きくなるパターン（レベル差が所定のしきい値thresholdＰよりも大きい場合）をパターンＰ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）とする（なお、以下の図中において、thresholdＰと記載している箇所は、スイープ間のレベル差がthresholdＰ以上の値であったとして説明する）。
【００２９】
また、図２（Ｂ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ）のレベルに対し、スイープデータｘ（ｎ＋１）のレベルが所定値以上小さくなるパターン（レベル差が所定のしきい値thresholdＮよりも小さい場合）をパターンＮ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）とする（ただし、thresholdＰ＞thresholdＮとし、以下の図中において、thresholdＮと記載している箇所は、スイープ間のレベル差がthresholdＮ以下の値であったとして説明する）。図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、これらパターンＮにもパターンＰにもあてはまらない場合、つまり、スイープ間でのレベル変化が少ない場合は、パターンＺとされる。
【００３０】
干渉検出部１５３は、スイープデータの各サンプルについて、パターン分類部１５２が分類したパターンに基づいて干渉に起因するエコー信号であるか否かの判定を行う。図３は、干渉であると判定するパターンを示す図である。干渉検出部１５３は、注目スイープデータｘ（ｎ）について、方位方向に連続する複数のサンプル（この例では前後２つのサンプルを含む３つのサンプル）のレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する。例えば、図３（Ａ）に示すように、ｘ（ｎ−１）からｘ（ｎ）のレベル変化パターンがパターンＰであり、ｘ（ｎ）からｘ（ｎ＋１）のレベル変化パターンがパターンＮとなる場合、注目スイープデータｘ（ｎ）が干渉に起因するエコー信号であると判定する。干渉成分は、方位方向に急峻に立ち上がった後に急峻に立ち下がる特性を有する。したがって、干渉検出部１５３は、干渉成分に特有のレベル変化パターンを抽出することで、干渉成分だけを的確に抽出することができる。
【００３１】
また、干渉成分は、方位方向に複数連続する場合もあるため、図３（Ｂ）に示すように、ｘ（ｎ−１）からｘ（ｎ）の変化パターンがパターンＺであり、かつｘ（ｎ）からｘ（ｎ＋１）の変化パターンがパターンＮである場合や、図３（Ｃ）に示すように、ｘ（ｎ−１）からｘ（ｎ）の変化パターンがパターンＰであり、ｘ（ｎ）からｘ（ｎ＋１）の変化パターンがパターンＺである場合についても干渉と判定する態様でもよい。
【００３２】
そして、干渉除去処理部１５４は、干渉検出部１５３で干渉であると判定されたスイープデータのレベル低減処理を行う。図４（Ａ）は、レベル低減処理前の各サンプルをエコー画像として示した図である。レベル低減処理は、図４（Ｂ）に示すように、干渉であると判定した対象データをゼロに置換する処理であってもよいが、以下の様な処理を行ってもよい。
【００３３】
例えば、干渉除去処理部１５４は、図４（Ｃ）に示すように、方位方向に隣接する前後いずれかのデータに置換する。このとき、方位方向に隣接する前後のデータの平均値に置換する態様であってもよい。また、干渉除去処理部１５４は、図４（Ｄ）に示すように、距離方向に隣接するデータに置換する処理を行ってもよい。この場合においても、距離方向に隣接する前後のデータの平均値に置換する態様であってもよい。また、図４（Ｅ）に示すように、方位方向に隣接する前後いずれかのデータのうち、さらに距離方向に隣接する前後いずれかのデータに置換する態様であってもよい。この場合においても、複数のデータ（例えば４つのデータ）の平均値に置換する態様であってもよい。また、干渉成分のレベルを推定し、干渉成分のレベルだけを減算する処理を行う態様であってもよい。
【００３４】
干渉除去処理１５４は、以上のような処理により、干渉成分を除去し、スイープデータを更新する。図５（Ａ）に示すように、エコー信号に干渉成分が含まれていると、距離方向に細長く延びる高レベルのエコー画像が表示され、表示品質を劣化させてしまう。
【００３５】
従来の干渉検出処理では、例えば、ある位置のスイープデータがしきい値を超えるか否かで判定するため、図６（Ａ）に示すように、しきい値を高く設定すると干渉を検出することができず、図６（Ｂ）に示すように、仮にしきい値を低く設定すると、干渉以外の部分まで干渉であると判定してしまう場合がある。また、図７に示すように、物標からのエコー信号まで干渉として検出してしまう場合もある。
【００３６】
また、同じ距離の複数スイープデータのうち、最小値を注目スイープデータに置き換える処理を行った場合も、干渉以外の部分まで除去してしまうおそれがある。したがって、最小値を注目スィープに置き換える処理を行う従来の方式でも、図５（Ｂ）に示すように、物標のエコー画像の面積が大きく減少してしまう。
【００３７】
一方、本実施形態のレーダ装置では、方位方向に急峻に立ち上がった後に急峻に立ち下がる部分を干渉として検出し、低減処理を行うため、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、干渉部分だけを的確に抽出することができる。また、図７に示すように、物標からのエコー信号を干渉として検出するおそれも少ない。したがって、図５（Ｃ）に示すように、距離方向に細長く延びる高レベルのエコー画像の部分だけを的確に除去することができる。
【００３８】
なお、干渉判定に用いるスイープデータ数は３つに限らず、４つ以上であってもよい。例えば、図８や図９に示す様に、方位方向に連続する５つのスイープデータを用いて干渉判定を行う態様も可能である。まず、図８を参照して５つのスイープデータを用いて干渉であると判定するレベル変化パターンについて説明する。
【００３９】
干渉検出部１５３は、図８（Ａ）に示すように、注目スイープの前後のレベル変化が、パターンＰからパターンＮである場合、他の部分（スイープｎ−２からスイープｎ−１、スイープｎ＋１からスイープｎ＋２）のレベル変化に関わらず、３つのスイープデータと同様に干渉であると判定する。同様に、図８（Ｂ）に示すように、注目スイープの前後のレベル変化が、パターンＺからパターンＮである場合、他の部分のレベル変化に関わらず、３つのスイープデータと同様に干渉であると判定し、図８（Ｃ）に示すように、注目スイープの前後のレベル変化が、パターンＰからパターンＺである場合、他の部分のレベル変化に関わらず、３つのスイープデータと同様に干渉であると判定する。
【００４０】
また、干渉検出部１５３は、図８（Ｄ）に示すように、注目スイープの前後の変化パターンが、いずれもパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ−２）からスイープデータｘ（ｎ−１）の変化パターンがパターンＰである場合も干渉であると判定する。同様に、図８（Ｅ）に示すように、注目スイープの前後の変化パターンが、いずれもパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）の変化パターンがパターンＮである場合も干渉であると判定する。これにより、方位方向に同程度のレベルが連続している場合の干渉成分も検出することができる。
【００４１】
さらに、以下のようにして、方位方向に連続してパターンＰやパターンＮの変化パターンとなる場合も干渉であると判定してもよい。すなわち、干渉検出部１５３は、図９（Ａ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ−２）からスイープデータｘ（ｎ−１）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰである場合や、図９（Ｂ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＰである場合も干渉であると判定する。また、図９（Ｃ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮである場合や、図９（Ｄ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）への変化パターンがパターンＮである場合も干渉であると判定する。この場合、方位方向に異なる信号レベルを有する干渉成分を検出することができる。
【００４２】
図１０を参照して、上記方式の干渉除去の効果について説明する。図１０（Ａ）は、干渉除去前のエコー画像である。従来の干渉検出処理（複数スイープにおいて最小値を採用した場合）では、図１０（Ｂ）に示すように、小さい物標のエコー画像は、ほとんど認識できない状態にまで除去されてしまっている。
【００４３】
一方、方位方向の５つのスイープ間のレベル変化から干渉であるか否かを判定する方式では、図１０（Ｃ）に示すように、干渉部分だけを的確に除去し、小さい物標のエコー画像を認識できるようになっている。
【００４４】
なお、干渉の発生頻度に応じて３本のスイープデータで判定を行う場合と、５本のスイープデータで判定を行う場合と、を変化させる態様も可能である。例えば、通常時は５本のスイープデータで判定を行い、方位方向に複数サンプル連続して干渉であると判定した時点で３本のスイープデータの判定に切り換える、等である。
【００４５】
上述の実施形態では、方位方向のレベル変化だけを考慮しているが、距離方向のレベルを考慮して判定を行ってもよい。この場合、例えば、以下の数式２に示すようにして距離方向に平均化したサンプルを用いて変化パターンを算出する。
【００４６】
【数２】
【００４７】
干渉成分は、方位方向には急峻に立ち上がった後に急峻に立ち下がる特性を有するが、距離方向に広いサンプルに渡って高レベルの信号となることが多い。したがって、レベル変化検出部１５１は、各サンプルのレベル変化を距離方向の信号を用いて平均化し、パターン分類部１５２は、平均化した後のレベル変化を複数のパターンに分類し、数式２のように、距離方向の複数サンプルで平均化したサンプルを用いた変化パターンを算出することにより、距離方向に短い小さい物標を干渉として誤検出することを防止することができる。
【００４８】
図１１を参照して、距離方向を考慮した場合の干渉除去の効果について説明する。図１１（Ａ）は、干渉除去前のエコー画像である。従来の干渉検出処理では、図１１（Ｂ）に示すように、小さい物標のエコー画像は、ほとんど認識できない状態にまで除去されてしまっている。
【００４９】
一方、距離方向に１サンプルだけを用いてレベル変化を算出し、パターン分類により干渉検出を行う場合、図１１（Ｃ）に示すように、従来方式に比べると干渉部分だけを的確に除去し、小さい物標のエコー画像は認識できるようになっている。ここで、さらに、図１１（Ｄ）に示すように、距離方向に複数サンプル（例えば４サンプル）で平均化したレベル変化を算出し、パターン分類により干渉検出を行うと、より小さい物標のエコー画像まで認識できるようになる。
【００５０】
また、図１２に示すような距離方向のレベル変化を考慮して判定を行う態様も可能である。この例では、レベル変化検出部１５１は、まず図１２（Ａ）に示すように、隣接する方位方向のレベル変化を検出する。パターン分類部１５２は、方位方向のレベル変化を複数のパターン（パターンＰ，Ｎ，Ｚ）に分類する。さらに、レベル変化検出部１５１は、同図（Ｂ）に示すように、各方位のサンプルについて、隣接する距離方向のレベル変化をさらに検出する。そして、パターン分類部１５２は、距離方向のレベル変化を複数のパターン（パターンＰ，Ｎ，Ｚ）に分類する。
【００５１】
また、パターン分類部１５２は、各サンプルについて、複数（例えば前後３つ）の距離方向の変化パターンを参照し、最も多い変化パターンを方位方向の変化パターンとして分類する処理を行う。例えば、図１２（Ａ）に示すように、ある注目サンプルについて、１つ前のスイープからの変化パターンがパターンＰであったとしても、同図（Ｂ）に示すように、距離方向の前後３つの変化パターンのうち、最も多い変化パターンであるパターンＺに置き換える処理を行う。その結果、物標のエッジ部分等、方位方向の判定だけでは、干渉であると判定される注目サンプル（パターンＰ→パターンＺ）であったとしても、干渉ではないと判定することができる。
【００５２】
さらには、方位方向のレベル変化の判定に加えて、距離方向のレベル変化の判定を行う態様も可能である。例えば、方位方向にパターンＰ→パターンＮ、パターンＰ→パターンＺ、またはパターンＺ→パターンＮと変化する場合で、かつ距離方向にパターンＺ→パターンＺと変化する場合のサンプルを干渉であると判定する態様である。
【００５３】
あるいは、注目サンプルは１点だけでなく、方位方向および距離方向の複数のサンプルを注目サンプルとして、変化パターンの２次元配列態様から干渉であるか否かを判定してもよい。この場合、干渉であると判定する変化パターンの配列態様（リファレンス）をメモリ（不図示）に記憶しおておき、リファレンスとのマッチングによって干渉であるか否かを判定する。このとき、ファジィ推論やニューラルネットワーク等のパターンマッチング手法を用いるようにしてもよい。
【００５４】
なお、本実施形態においては、レベル変化のしきい値（thresholdＰおよびthresholdＮ）を固定値であるとして説明したが、適応的に変化させるようにする態様も可能である。例えば、スイープ間でエコー信号のゲインが変更される場合、スイープ間のゲイン差に応じてしきい値を変更する（ゲイン比を考慮したしきい値とする）。
【００５５】
また、方位方向や距離方向に隣接するスイープデータのレベル変化を検出したが、例えば１スイープ毎にデータを無視する（間引く）等して、近接したスイープデータ間のレベル変化を検出する態様であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１１…アンテナ
１２…受信部
１３…Ａ／Ｄ変換器
１４…スイープメモリ
１５…干渉処理部
１６…画像変換部
１７…直交座標メモリ
１８…表示器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エコー信号に種々の処理を行う信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置等においては、他船から送信された電磁波（干渉成分）がエコー信号に含まれていると、レーダ画像の表示品質を劣化させるという課題があった。
【０００３】
そこで、同一方位および同一距離における時間的に連続する３つ以上の信号のうち、１つ過去のスイープだけ閾値を超える場合に干渉であると判定し、非表示（ゼロ置換）として干渉除去を行うものが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、実際には低レベルの干渉が発生することもあり、閾値を高くして干渉除去処理を弱くすると、干渉を除去しきれないという課題がある。一方で、閾値を低く設定すると物標からのエコー信号まで除去してしまうことがある。
【０００６】
そこで、この発明は、干渉以外のエコーに対する抑圧を低減しつつ、干渉成分を的確に除去することができる信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の信号処理装置は、エコー信号入力部と、エコー信号レベル検出部と、レベル変化検出部と、パターン出力部と、干渉判定部と、を備えている。エコー信号入力部は、アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力される。エコー信号レベル検出部は、アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出する。レベル変化検出部は、エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化（例えば差分値）を検出する。
【０００８】
そして、パターン出力部は、レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力する。例えば、あるスイープのデータｘ（ｎ）に対して、次のスイープのデータｘ（ｎ＋１）が大きくなるパターン（第１のパターンＰ）、あるスイープのデータｘ（ｎ）に対して、次のスイープのデータｘ（ｎ＋１）が小さくなるパターン（第２のパターンＮ）、それ以外のパターン（第３のパターンＺ）、等に分類する。
【０００９】
干渉判定部は、レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する。例えば、注目スイープのデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＰであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＮである場合、干渉であると判定する。また、干渉成分は、方位方向に複数連続する場合もあるため、注目スイープのデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＰであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＺである場合や、注目スイープのデータｘ（ｎ）の１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）との変化パターンがパターンＺであり、１つ後のスイープデータｘ（ｎ＋１）との変化パターンがパターンＮである場合についても干渉と判定する態様でもよい。
【００１０】
これにより、方位方向に急峻に立ち上がり、その後急峻に立ち下がる干渉成分特有のレベル変化パターンを抽出することができる。この場合、従来の様に、ある位置の時間軸上のデータから閾値を超えるか否かで判定する場合よりも干渉成分だけを的確に抽出することができる。
【００１１】
さらに、注目スイープと前後スイープの３点だけでなく、より多数のスイープのデータを用いてもよい。例えば、注目スイープのデータｘ（ｎ）の２つ前のスイープデータｘ（ｎ−２）から１つ前のスイープデータｘ（ｎ−１）への変化パターンがパターンＰであり、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＺである場合、干渉と判定する。また、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）への変化パターンがパターンＮである場合も、干渉と判定してもよい。これにより、方位方向に連続する干渉成分の検出を行うことができる。
【００１２】
さらに、方位方向に連続する複数のレベル変化のパターンが、連続してパターンＰである場合も干渉成分と判定する態様でもよい。例えば、スイープデータｘ（ｎ−２）からスイープデータｘ（ｎ−１）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰである場合や、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＰである場合等である。また、方位方向に連続する複数のレベル変化のパターンが、連続してパターンＮである場合も干渉成分と判定する態様でもよい。例えば、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮである場合や、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）への変化パターンがパターンＮである場合等である。
この場合、方位方向に異なる信号レベルを有する干渉成分を検出することができる。
【００１３】
また、本発明の信号処理装置は、距離方向のレベル変化を考慮する態様であってもよい。例えば、レベル変化検出部は、各方位のレベル変化を距離方向の信号を用いて平均化する。この場合、パターン出力部は、平均化した後の前記レベル変化を照合する。あるいは、隣接する距離方向のレベル変化をさらに検出し、所定の距離範囲内のレベル変化パターンのうち、最も多いレベル変化パターンを、各方位および各距離のレベル変化パターンとして出力態様等であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のエコー信号処理装置によれば、干渉以外のエコーに対する抑圧を低減しつつ、干渉成分を的確に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】スイープ間のレベル変化のパターンを示す図である。
【図３】干渉であると判定するパターンを示す図である。
【図４】レベル低減処理の態様を示す図である。
【図５】エコー画像を示す図である。
【図６】従来の干渉検出と本実施形態の干渉検出との違いを示す図である。
【図７】従来の干渉検出と本実施形態の干渉検出との違いを示す図である。
【図８】方位方向に連続する５つのスイープデータを用いて干渉判定を行う場合の変化パターンを示す図である。
【図９】方位方向に連続する５つのスイープデータを用いて干渉判定を行う場合の変化パターンを示す図である。
【図１０】エコー画像を示す図である。
【図１１】エコー画像を示す図である。
【図１２】距離方向のサンプルを考慮した変化パターンの分類を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１（Ａ）は、本発明の信号処理装置を内蔵したレーダ装置の構成を示すブロック図である。レーダ装置は、例えば船舶に設置され、自船の周囲に電磁波を送受信し、他船等の物標を探知する装置である。
【００１７】
図１（Ａ）において、レーダ装置は、アンテナ１１、受信部１２、Ａ／Ｄ変換器１３、スイープメモリ１４、干渉処理部１５、画像変換部１６、直交座標メモリ１７、および表示器１８を備えている。
【００１８】
アンテナ１１は、自船の周囲の各方位に電磁波を送信し、エコー信号を受信する。受信部１２は、アンテナ１１で受信したエコー信号のレベルに応じた値をＡ／Ｄ変換器１３に出力する。Ａ／Ｄ変換器１３は、入力されたアナログ値のエコー信号をデジタル変換し、測定データとしてスイープメモリ１４に出力する。
【００１９】
スイープメモリ１４は、測定１周期分（自船の周り３６０度分）の測定データを記憶する。各測定データは、極座標系の方位および距離と対応付けられたサンプルデータ（スイープデータ）として記憶される。
【００２０】
画像変換部１６は、スイープメモリ１４からスイープデータを入力し、自船の位置を原点とした直交座標系に変換して、各スイープデータのレベルに応じた階調の画素輝度値として出力する。この直交座標系の画素輝度値が直交座標データとして直交座標メモリ１７に記憶される。
【００２１】
表示器１８は、直交座標メモリ１７に記憶されている直交座標データを読み出し、図５に示すようなレーダ画像（エコー画像）を表示する。なお、本実施形態では、背景色が黒で、画素輝度値が高い画素ほど白く表示される例を示すが、逆に、背景色が白で、画素輝度値が高い画素ほど黒く表示されるようにしてもよい。また、カラー画像として表示される態様であってもよい。
【００２２】
アンテナ１１が受信するエコー信号には、物標で反射した電磁波以外にも、他船等から発射された電磁波が干渉成分として含まれている場合がある。エコー信号に干渉成分が含まれていると、図５（Ａ）に示すように、距離方向に細長く延びるエコー画像が表示されてしまう。
【００２３】
ここで、本実施形態のレーダ装置は、干渉処理部１５で干渉成分を検出してレベル低減処理を行い、スイープメモリ１４のスイープデータの内容を更新する。その結果、画像変換部１６には、干渉低減処理後のスイープデータが入力され、表示器１８には干渉成分だけが的確に除去されたエコー画像が表示される。
【００２４】
以下、干渉処理部１５の処理内容について具体的に説明する。図１（Ｂ）は、干渉処理部１５の構成を示すブロック図である。干渉処理部１５は、レベル変化検出部１５１、パターン分類部（本発明におけるパターン出力部）１５２、干渉検出部１５３、および干渉除去処理部１５４を備えている。干渉処理部１５は、これら構成部により、スイープデータに含まれる干渉成分を検出し、レベル低減処理を行う。
【００２５】
レベル変化検出部１５１は、スイープメモリ１４からスイープデータを読み出し、各距離のスイープ間のレベル変化を検出する。あるスイープのサンプルをｘ（ｎ）、同じ距離の次のスイープのサンプルをｘ（ｎ＋１）とすると、レベル変化検出部１５１は、スイープ間のレベル差ｘ（ｎ＋１）−ｘ（ｎ）を全サンプルについて求める。
【００２６】
パターン分類部１５２は、レベル変化検出部１５１で求めたスイープ間のレベル変化を複数のパターンに分類する。図２は、スイープ間のレベル変化のパターンを示す図である。図２に示すように、パターン分類部１５２は、スイープ間のレベル変化を以下の数式１に示すような３つのパターンに分類する。
【００２７】
【数１】
【００２８】
すなわち、パターン分類部１５２は、図２（Ａ）に示すように、あるスイープのサンプルｘ（ｎ）のレベルに対し、次のスイープのサンプルｘ（ｎ＋１）のレベルが所定値以上大きくなるパターン（レベル差が所定のしきい値thresholdＰよりも大きい場合）をパターンＰ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）とする（なお、以下の図中において、thresholdＰと記載している箇所は、スイープ間のレベル差がthresholdＰ以上の値であったとして説明する）。
【００２９】
また、図２（Ｂ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ）のレベルに対し、スイープデータｘ（ｎ＋１）のレベルが所定値以上小さくなるパターン（レベル差が所定のしきい値thresholdＮよりも小さい場合）をパターンＮ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）とする（ただし、thresholdＰ＞thresholdＮとし、以下の図中において、thresholdＮと記載している箇所は、スイープ間のレベル差がthresholdＮ以下の値であったとして説明する）。図２（Ｃ）および図２（Ｄ）に示すように、これらパターンＮにもパターンＰにもあてはまらない場合、つまり、スイープ間でのレベル変化が少ない場合は、パターンＺとされる。
【００３０】
干渉検出部１５３は、スイープデータの各サンプルについて、パターン分類部１５２が分類したパターンに基づいて干渉に起因するエコー信号であるか否かの判定を行う。図３は、干渉であると判定するパターンを示す図である。干渉検出部１５３は、注目スイープデータｘ（ｎ）について、方位方向に連続する複数のサンプル（この例では前後２つのサンプルを含む３つのサンプル）のレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する。例えば、図３（Ａ）に示すように、ｘ（ｎ−１）からｘ（ｎ）のレベル変化パターンがパターンＰであり、ｘ（ｎ）からｘ（ｎ＋１）のレベル変化パターンがパターンＮとなる場合、注目スイープデータｘ（ｎ）が干渉に起因するエコー信号であると判定する。干渉成分は、方位方向に急峻に立ち上がった後に急峻に立ち下がる特性を有する。したがって、干渉検出部１５３は、干渉成分に特有のレベル変化パターンを抽出することで、干渉成分だけを的確に抽出することができる。
【００３１】
また、干渉成分は、方位方向に複数連続する場合もあるため、図３（Ｂ）に示すように、ｘ（ｎ−１）からｘ（ｎ）の変化パターンがパターンＺであり、かつｘ（ｎ）からｘ（ｎ＋１）の変化パターンがパターンＮである場合や、図３（Ｃ）に示すように、ｘ（ｎ−１）からｘ（ｎ）の変化パターンがパターンＰであり、ｘ（ｎ）からｘ（ｎ＋１）の変化パターンがパターンＺである場合についても干渉と判定する態様でもよい。
【００３２】
そして、干渉除去処理部１５４は、干渉検出部１５３で干渉であると判定されたスイープデータのレベル低減処理を行う。図４（Ａ）は、レベル低減処理前の各サンプルをエコー画像として示した図である。レベル低減処理は、図４（Ｂ）に示すように、干渉であると判定した対象データをゼロに置換する処理であってもよいが、以下の様な処理を行ってもよい。
【００３３】
例えば、干渉除去処理部１５４は、図４（Ｃ）に示すように、方位方向に隣接する前後いずれかのデータに置換する。このとき、方位方向に隣接する前後のデータの平均値に置換する態様であってもよい。また、干渉除去処理部１５４は、図４（Ｄ）に示すように、距離方向に隣接するデータに置換する処理を行ってもよい。この場合においても、距離方向に隣接する前後のデータの平均値に置換する態様であってもよい。また、図４（Ｅ）に示すように、方位方向に隣接する前後いずれかのデータのうち、さらに距離方向に隣接する前後いずれかのデータに置換する態様であってもよい。この場合においても、複数のデータ（例えば４つのデータ）の平均値に置換する態様であってもよい。また、干渉成分のレベルを推定し、干渉成分のレベルだけを減算する処理を行う態様であってもよい。
【００３４】
干渉除去処理１５４は、以上のような処理により、干渉成分を除去し、スイープデータを更新する。図５（Ａ）に示すように、エコー信号に干渉成分が含まれていると、距離方向に細長く延びる高レベルのエコー画像が表示され、表示品質を劣化させてしまう。
【００３５】
従来の干渉検出処理では、例えば、ある位置のスイープデータがしきい値を超えるか否かで判定するため、図６（Ａ）に示すように、しきい値を高く設定すると干渉を検出することができず、図６（Ｂ）に示すように、仮にしきい値を低く設定すると、干渉以外の部分まで干渉であると判定してしまう場合がある。また、図７に示すように、物標からのエコー信号まで干渉として検出してしまう場合もある。
【００３６】
また、同じ距離の複数スイープデータのうち、最小値を注目スイープデータに置き換える処理を行った場合も、干渉以外の部分まで除去してしまうおそれがある。したがって、最小値を注目スィープに置き換える処理を行う従来の方式でも、図５（Ｂ）に示すように、物標のエコー画像の面積が大きく減少してしまう。
【００３７】
一方、本実施形態のレーダ装置では、方位方向に急峻に立ち上がった後に急峻に立ち下がる部分を干渉として検出し、低減処理を行うため、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、干渉部分だけを的確に抽出することができる。また、図７に示すように、物標からのエコー信号を干渉として検出するおそれも少ない。したがって、図５（Ｃ）に示すように、距離方向に細長く延びる高レベルのエコー画像の部分だけを的確に除去することができる。
【００３８】
なお、干渉判定に用いるスイープデータ数は３つに限らず、４つ以上であってもよい。例えば、図８や図９に示す様に、方位方向に連続する５つのスイープデータを用いて干渉判定を行う態様も可能である。まず、図８を参照して５つのスイープデータを用いて干渉であると判定するレベル変化パターンについて説明する。
【００３９】
干渉検出部１５３は、図８（Ａ）に示すように、注目スイープの前後のレベル変化が、パターンＰからパターンＮである場合、他の部分（スイープｎ−２からスイープｎ−１、スイープｎ＋１からスイープｎ＋２）のレベル変化に関わらず、３つのスイープデータと同様に干渉であると判定する。同様に、図８（Ｂ）に示すように、注目スイープの前後のレベル変化が、パターンＺからパターンＮである場合、他の部分のレベル変化に関わらず、３つのスイープデータと同様に干渉であると判定し、図８（Ｃ）に示すように、注目スイープの前後のレベル変化が、パターンＰからパターンＺである場合、他の部分のレベル変化に関わらず、３つのスイープデータと同様に干渉であると判定する。
【００４０】
また、干渉検出部１５３は、図８（Ｄ）に示すように、注目スイープの前後の変化パターンが、いずれもパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ−２）からスイープデータｘ（ｎ−１）の変化パターンがパターンＰである場合も干渉であると判定する。同様に、図８（Ｅ）に示すように、注目スイープの前後の変化パターンが、いずれもパターンＺであり、スイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）の変化パターンがパターンＮである場合も干渉であると判定する。これにより、方位方向に同程度のレベルが連続している場合の干渉成分も検出することができる。
【００４１】
さらに、以下のようにして、方位方向に連続してパターンＰやパターンＮの変化パターンとなる場合も干渉であると判定してもよい。すなわち、干渉検出部１５３は、図９（Ａ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ−２）からスイープデータｘ（ｎ−１）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰである場合や、図９（Ｂ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＰであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＰである場合も干渉であると判定する。また、図９（Ｃ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ−１）からスイープデータｘ（ｎ）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮである場合や、図９（Ｄ）に示すように、スイープデータｘ（ｎ）からスイープデータｘ（ｎ＋１）への変化パターンがパターンＮであり、かつスイープデータｘ（ｎ＋１）からスイープデータｘ（ｎ＋２）への変化パターンがパターンＮである場合も干渉であると判定する。この場合、方位方向に異なる信号レベルを有する干渉成分を検出することができる。
【００４２】
図１０を参照して、上記方式の干渉除去の効果について説明する。図１０（Ａ）は、干渉除去前のエコー画像である。従来の干渉検出処理（複数スイープにおいて最小値を採用した場合）では、図１０（Ｂ）に示すように、小さい物標のエコー画像は、ほとんど認識できない状態にまで除去されてしまっている。
【００４３】
一方、方位方向の５つのスイープ間のレベル変化から干渉であるか否かを判定する方式では、図１０（Ｃ）に示すように、干渉部分だけを的確に除去し、小さい物標のエコー画像を認識できるようになっている。
【００４４】
なお、干渉の発生頻度に応じて３本のスイープデータで判定を行う場合と、５本のスイープデータで判定を行う場合と、を変化させる態様も可能である。例えば、通常時は５本のスイープデータで判定を行い、方位方向に複数サンプル連続して干渉であると判定した時点で３本のスイープデータの判定に切り換える、等である。
【００４５】
上述の実施形態では、方位方向のレベル変化だけを考慮しているが、距離方向のレベルを考慮して判定を行ってもよい。この場合、例えば、以下の数式２に示すようにして距離方向に平均化したサンプルを用いて変化パターンを算出する。
【００４６】
【数２】
【００４７】
干渉成分は、方位方向には急峻に立ち上がった後に急峻に立ち下がる特性を有するが、距離方向に広いサンプルに渡って高レベルの信号となることが多い。したがって、レベル変化検出部１５１は、各サンプルのレベル変化を距離方向の信号を用いて平均化し、パターン分類部１５２は、平均化した後のレベル変化を複数のパターンに分類し、数式２のように、距離方向の複数サンプルで平均化したサンプルを用いた変化パターンを算出することにより、距離方向に短い小さい物標を干渉として誤検出することを防止することができる。
【００４８】
図１１を参照して、距離方向を考慮した場合の干渉除去の効果について説明する。図１１（Ａ）は、干渉除去前のエコー画像である。従来の干渉検出処理では、図１１（Ｂ）に示すように、小さい物標のエコー画像は、ほとんど認識できない状態にまで除去されてしまっている。
【００４９】
一方、距離方向に１サンプルだけを用いてレベル変化を算出し、パターン分類により干渉検出を行う場合、図１１（Ｃ）に示すように、従来方式に比べると干渉部分だけを的確に除去し、小さい物標のエコー画像は認識できるようになっている。ここで、さらに、図１１（Ｄ）に示すように、距離方向に複数サンプル（例えば４サンプル）で平均化したレベル変化を算出し、パターン分類により干渉検出を行うと、より小さい物標のエコー画像まで認識できるようになる。
【００５０】
また、図１２に示すような距離方向のレベル変化を考慮して判定を行う態様も可能である。この例では、レベル変化検出部１５１は、まず図１２（Ａ）に示すように、隣接する方位方向のレベル変化を検出する。パターン分類部１５２は、方位方向のレベル変化を複数のパターン（パターンＰ，Ｎ，Ｚ）に分類する。さらに、レベル変化検出部１５１は、同図（Ｂ）に示すように、各方位のサンプルについて、隣接する距離方向のレベル変化をさらに検出する。そして、パターン分類部１５２は、距離方向のレベル変化を複数のパターン（パターンＰ，Ｎ，Ｚ）に分類する。
【００５１】
また、パターン分類部１５２は、各サンプルについて、複数（例えば前後３つ）の距離方向の変化パターンを参照し、最も多い変化パターンを方位方向の変化パターンとして分類する処理を行う。例えば、図１２（Ａ）に示すように、ある注目サンプルについて、１つ前のスイープからの変化パターンがパターンＰであったとしても、同図（Ｂ）に示すように、距離方向の前後３つの変化パターンのうち、最も多い変化パターンであるパターンＺに置き換える処理を行う。その結果、物標のエッジ部分等、方位方向の判定だけでは、干渉であると判定される注目サンプル（パターンＰ→パターンＺ）であったとしても、干渉ではないと判定することができる。
【００５２】
さらには、方位方向のレベル変化の判定に加えて、距離方向のレベル変化の判定を行う態様も可能である。例えば、方位方向にパターンＰ→パターンＮ、パターンＰ→パターンＺ、またはパターンＺ→パターンＮと変化する場合で、かつ距離方向にパターンＺ→パターンＺと変化する場合のサンプルを干渉であると判定する態様である。
【００５３】
あるいは、注目サンプルは１点だけでなく、方位方向および距離方向の複数のサンプルを注目サンプルとして、変化パターンの２次元配列態様から干渉であるか否かを判定してもよい。この場合、干渉であると判定する変化パターンの配列態様（リファレンス）をメモリ（不図示）に記憶しおておき、リファレンスとのマッチングによって干渉であるか否かを判定する。このとき、ファジィ推論やニューラルネットワーク等のパターンマッチング手法を用いるようにしてもよい。
【００５４】
なお、本実施形態においては、レベル変化のしきい値（thresholdＰおよびthresholdＮ）を固定値であるとして説明したが、適応的に変化させるようにする態様も可能である。例えば、スイープ間でエコー信号のゲインが変更される場合、スイープ間のゲイン差に応じてしきい値を変更する（ゲイン比を考慮したしきい値とする）。
【００５５】
また、方位方向や距離方向に隣接するスイープデータのレベル変化を検出したが、例えば１スイープ毎にデータを無視する（間引く）等して、近接したスイープデータ間のレベル変化を検出する態様であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１１…アンテナ
１２…受信部
１３…Ａ／Ｄ変換器
１４…スイープメモリ
１５…干渉処理部
１６…画像変換部
１７…直交座標メモリ
１８…表示器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力されるエコー信号入力部と、
前記アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出するエコー信号レベル検出部と、
前記エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化を検出するレベル変化検出部と、
前記レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力するパターン出力部と、
前記レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する干渉判定部と、
を備えていることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記少なくとも２つのレベル変化パターンを出力するために用いる前記エコー信号の地点は、互いに隣接するものであることを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の信号処理装置において、
前記パターン出力部は、レベル変化が第１のしきい値を超える第１のパターンと、レベル変化が第２のしきい値未満である第２のパターンと、前記第１のパターンにも前記第２のパターンにも当てはまらない第３のパターンと、に分類することを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、レベル変化のパターンが、前記第１のパターンから前記第２のパターンに変化する場合、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、レベル変化のパターンが、前記第１のパターンから前記第３のパターンに変化する場合、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、レベル変化のパターンが、前記第３のパターンから前記第２のパターンに変化する場合、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記レベル変化は、方位方向に隣接するエコー信号のレベルの差分値であることを特徴とする信号処理装置。
【請求項８】
請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、前記第１のパターンに続く前記第３のパターンと、少なくとも２つの前記第３のパターンの群と、が存在する場合に干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項９】
請求項３乃至請求項８のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、少なくとも２つの前記第３のパターンの群と、前記第３のパターンに続く前記第２のパターンと、が存在する場合に干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１０】
請求項３乃至請求項９のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、少なくとも２つの前記第１のパターンの群が存在する場合に、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１１】
請求項３乃至請求項１０のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、少なくとも２つの前記第２のパターンの群が存在する場合に、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記レベル変化検出部は、前記レベル変化を距離方向に平均化し、
前記パターン出力部は、平均化した後の前記レベル変化を照合することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記レベル変化検出部は、アンテナからの方位が略等しく距離が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化をさらに検出し、
前記パターン出力部は、所定の距離範囲内のレベル変化パターンのうち、最も多いレベル変化パターンを、各方位および各距離のレベル変化パターンとして出力することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記レベル変化検出部は、アンテナからの方位が略等しく距離が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化をさらに検出し、
前記干渉判定部は、さらに、距離方向に近接する複数のレベル変化パターンに基づいて干渉を判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の信号処理装置において、
干渉に起因するエコー信号のレベルを制御するエコー信号レベル制御手段を備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の信号処理装置において、
前記エコー信号レベル制御手段は、干渉に起因するエコー信号のレベルを、方位方向に隣接するいずれかのエコー信号のレベルに置き換える処理を行うことを特徴とする信号処理装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の信号処理装置において、
前記エコー信号レベル制御手段は、干渉に起因するエコー信号のレベルを、方位方向に隣接する複数のエコー信号のレベルの平均値に置き換える処理を行うことを特徴とする信号処理装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の信号処理装置において、
前記エコー信号レベル制御手段は、干渉に起因するエコー信号のレベルを、方位方向に隣接する複数のエコー信号のレベルに応じて線形補間することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１８のいずれかに記載の信号処理装置と、
方位毎に電磁波を発射し、エコー信号を受信しながら回転するアンテナと、を備えたレーダ装置。
【請求項２０】
アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力されるエコー信号入力ステップと、
前記アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出するエコー信号レベル検出ステップと、
前記エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化を検出するレベル変化検出ステップと、
前記レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力するパターン出力ステップと、
前記レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する干渉判定ステップと、
を備えた信号処理方法。
【請求項２１】
アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力されるエコー信号入力ステップと、
前記アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出するエコー信号レベル検出ステップと、
前記エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化を検出するレベル変化検出ステップと、
前記レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力するパターン出力ステップと、
前記レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する干渉判定ステップと、
をコンピュータに実行させる信号処理プログラム。
【請求項１】
アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力されるエコー信号入力部と、
前記アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出するエコー信号レベル検出部と、
前記エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化を検出するレベル変化検出部と、
前記レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力するパターン出力部と、
前記レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する干渉判定部と、
を備えていることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記少なくとも２つのレベル変化パターンを出力するために用いる前記エコー信号の地点は、互いに隣接するものであることを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の信号処理装置において、
前記パターン出力部は、レベル変化が第１のしきい値を超える第１のパターンと、レベル変化が第２のしきい値未満である第２のパターンと、前記第１のパターンにも前記第２のパターンにも当てはまらない第３のパターンと、に分類することを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、レベル変化のパターンが、前記第１のパターンから前記第２のパターンに変化する場合、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、レベル変化のパターンが、前記第１のパターンから前記第３のパターンに変化する場合、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、レベル変化のパターンが、前記第３のパターンから前記第２のパターンに変化する場合、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記レベル変化は、方位方向に隣接するエコー信号のレベルの差分値であることを特徴とする信号処理装置。
【請求項８】
請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、前記第１のパターンに続く前記第３のパターンと、少なくとも２つの前記第３のパターンの群と、が存在する場合に干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項９】
請求項３乃至請求項８のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、少なくとも２つの前記第３のパターンの群と、前記第３のパターンに続く前記第２のパターンと、が存在する場合に干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１０】
請求項３乃至請求項９のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、少なくとも２つの前記第１のパターンの群が存在する場合に、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１１】
請求項３乃至請求項１０のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記干渉判定部は、少なくとも２つの前記第２のパターンの群が存在する場合に、干渉であると判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記レベル変化検出部は、前記レベル変化を距離方向に平均化し、
前記パターン出力部は、平均化した後の前記レベル変化を照合することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記レベル変化検出部は、アンテナからの方位が略等しく距離が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化をさらに検出し、
前記パターン出力部は、所定の距離範囲内のレベル変化パターンのうち、最も多いレベル変化パターンを、各方位および各距離のレベル変化パターンとして出力することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記レベル変化検出部は、アンテナからの方位が略等しく距離が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化をさらに検出し、
前記干渉判定部は、さらに、距離方向に近接する複数のレベル変化パターンに基づいて干渉を判定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の信号処理装置において、
干渉に起因するエコー信号のレベルを制御するエコー信号レベル制御手段を備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の信号処理装置において、
前記エコー信号レベル制御手段は、干渉に起因するエコー信号のレベルを、方位方向に隣接するいずれかのエコー信号のレベルに置き換える処理を行うことを特徴とする信号処理装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の信号処理装置において、
前記エコー信号レベル制御手段は、干渉に起因するエコー信号のレベルを、方位方向に隣接する複数のエコー信号のレベルの平均値に置き換える処理を行うことを特徴とする信号処理装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の信号処理装置において、
前記エコー信号レベル制御手段は、干渉に起因するエコー信号のレベルを、方位方向に隣接する複数のエコー信号のレベルに応じて線形補間することを特徴とする信号処理装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１８のいずれかに記載の信号処理装置と、
方位毎に電磁波を発射し、エコー信号を受信しながら回転するアンテナと、を備えたレーダ装置。
【請求項２０】
アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力されるエコー信号入力ステップと、
前記アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出するエコー信号レベル検出ステップと、
前記エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化を検出するレベル変化検出ステップと、
前記レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力するパターン出力ステップと、
前記レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する干渉判定ステップと、
を備えた信号処理方法。
【請求項２１】
アンテナから発射された電磁波の物標からの反射によるエコー信号が入力されるエコー信号入力ステップと、
前記アンテナからの距離と方位に対応させて前記エコー信号のそれぞれのレベルを検出するエコー信号レベル検出ステップと、
前記エコー信号のうち、アンテナからの距離が略等しく方位が異なる、互いに近接する地点からの前記エコー信号間のレベル変化を検出するレベル変化検出ステップと、
前記レベル変化をそれぞれあらかじめ定められた基準パターンに照合してレベル変化パターンを出力するパターン出力ステップと、
前記レベル変化パターンのうち少なくとも２つのレベル変化パターンに基づいて干渉を判定する干渉判定ステップと、
をコンピュータに実行させる信号処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２５２８２２（Ｐ２０１１−２５２８２２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２７７０８（Ｐ２０１０−１２７７０８）
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【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１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
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