干渉波検出装置及び干渉波検出方法
【課題】信号処理されたレーダ受信信号から干渉波を検出する。
【解決手段】 ＰＰＩデータ生成部１４１は、信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元のＰＰＩデータを生成する。参照波メモリ１４２は、干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する。参照波データ生成部１４２は、参照波メモリが保持する電波情報に基づいて、干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する。パターンマッチング部１４４は、２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として２次元のＰＰＩデータから検出する。
【解決手段】 ＰＰＩデータ生成部１４１は、信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元のＰＰＩデータを生成する。参照波メモリ１４２は、干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する。参照波データ生成部１４２は、参照波メモリが保持する電波情報に基づいて、干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する。パターンマッチング部１４４は、２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として２次元のＰＰＩデータから検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉波検出装置及び干渉波検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば気象レーダは、雲や雨の降雨粒子によって反射されるエコーの強さを検出し、気象状況を観測あるいは予測するために用いられている。近年では、反射波のドップラー効果を利用して雨や雲の動的な変化を捉えることができるドップラーレーダが、気象レーダとして用いられるようになっている。
【０００３】
気象レーダ等のレーダを用いた観測の際には、他のレーダサイト等からの信号が干渉波として受信信号に混信することがある。また、マルチパスによる干渉が生じて、受信信号に不要な信号が混信することもある。このような干渉波を除去する技術として、非特許文献１には、３つのパルスヒットに基づいて干渉波を判定する技術が記載されている。この干渉波除去では、他のパルスよりも充分に大きな電力値を有する受信パルスを干渉波であると判定して、当該電力値を他のパルスの電力値で置き換えている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】気象庁，「空港気象ドップラーレーダー製作仕様書（鹿児島空港）」，平成１８年５月，ｐ．１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の技術では、受信電力検出やドップラー速度検出等の信号処理に加えて、干渉波除去を行なう信号処理回路を、レーダのハードウェアに特化して実現している。このため、処理の変更や追加などが困難であり、すでに運用されているレーダに対して後から干渉波検出機能を追加することも困難であった。
【０００６】
本発明は前記のような問題に鑑みなされたもので、信号処理されたレーダ受信信号から干渉波を検出することが可能な干渉波検出装置及び干渉波検出方法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】
本発明の一実施形態に係る干渉波検出装置は、信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元受信データを生成する生成手段と、干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する参照波メモリと、前記電波情報に基づいて、前記干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する参照波生成手段と、前記２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として前記２次元受信データから検出する検出手段を具備する。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る干渉波検出方法は、干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する参照波メモリを有する干渉波検出装置において用いられる干渉波検出方法であって、信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元受信データを生成する２次元受信データ生成ステップと、前記電波情報に基づいて、前記干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する参照波生成ステップと、前記２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として前記２次元受信データから検出する検出ステップを具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る干渉波検出装置によれば、信号処理されたレーダ受信信号から、参照波パターンとの相関が高い干渉領域を検出することができる。
【００１０】
また、本発明の一実施形態に係る干渉波検出方法によれば、信号処理されたレーダ受信信号から、参照波パターンとの相関が高い干渉領域を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る干渉波除去装置の詳細構成を示すブロック図。
【図３】ＰＰＩデータのＣＲＴ表示の一例を示す図。
【図４】参照波パターンのＣＲＴ表示の一例を示す図。
【図５】干渉波除去処理結果のＣＲＴ表示の一例を示す図。
【図６】除去された領域におけるデータ補間結果のＣＲＴ表示の一例を示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る干渉波除去処理のフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る干渉波除去装置の詳細構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る干渉波除去処理のフローチャート。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る干渉波除去処理によって検出される干渉波のパターンの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
第１の実施形態
図１は本発明の第１の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図である。
【００１４】
このシステムは、空中線装置（アンテナ）１１、送信装置１２、受信装置１３、干渉波除去装置１４、周波数変換装置１６、信号処理装置１７、監視制御装置１８、データ変換装置１９、データ表示装置２０、データ蓄積装置２１、データ通信装置２２、遠隔監視制御装置２３、遠隔表示装置２４から構成される。
【００１５】
このうち遠隔監視制御装置２３及び遠隔表示装置２４は、レーダサイトに設けられた他の装置からは遠方に設けられており、システムを遠隔監視及び遠隔制御するために用いられる。
【００１６】
システムを監視又は制御するための監視制御信号は、遠隔監視制御装置２３から監視制御装置１８に送られる。監視制御装置１８は、監視制御信号に応じて制御信号を信号処理装置１７に送信する。また、監視制御装置１８は、信号処理装置１７からの監視信号を受信して遠隔監視制御装置２３に転送する。
【００１７】
信号処理装置１７は、監視制御装置１８からのデジタル制御信号に応じてアナログの送信ＩＦ（中間周波数）信号を周波数変換装置１６に出力する。周波数変換装置１６は、送信ＩＦ信号を送信ＲＦ（無線周波数）信号に変換（アップコンバート）し、送信装置１２に出力する。送信装置１２は、送信ＲＦ信号を遠距離での観測が可能な送信電力の送信電波に増幅し、空中線装置１１に出力する。
【００１８】
送信電波は空中線装置１１から空中に放射され、観測対象によって反射される。一例として、気象レーダシステムにおける観測対象は、所定の有効反射面積内に存在する降雨粒子である。
【００１９】
観測対象からの反射波（受信電波）は、空中線装置１１によって捕捉され、受信装置１３に受信される。受信装置１３は、受信した受信電波を復調し、受信ＲＦ信号として周波数変換装置１６に出力する。周波数変換装置１６は、受信ＲＦ信号を受信ＩＦ信号に周波数変換（ダウンコンバート）して信号処理装置１７に出力する。
【００２０】
信号処理装置１７は、周波数変換装置１６から出力された受信ＩＦ信号に対して、ＩＱ検波、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換、受信電力算出、ドップラー速度算出等の所要の信号処理を施す。
【００２１】
信号処理装置１７によってデジタル信号処理された受信データ（降水強度やドップラー速度）は、データ変換装置１９に出力される。データ変換装置１９は、信号処理装置１７が算出した受信電力に基づいて、受信データを解析しレーダ反射因子等を検出する。データ表示装置２０は、例えばＰＰＩ(plan position indicator)形式のＣＲＴディスプレイ等の表示装置であり、データ変換装置１９で解析されたデータを表示する。データ蓄積装置２１は、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記憶装置を有し、データ変換装置１９で解析されたデータを蓄積する。
【００２２】
データ通信装置２２は、当該解析データを、無線又は有線の通信ネットワークを介してレーダサイト外の遠隔表示装置２４に転送する。遠隔表示装置２４は、例えばＬＣＤ等の表示装置を有し、データ通信装置２２から転送されてきたデータを表示する。
【００２３】
遠隔表示装置２４に表示されたデータに基づいて、遠隔地からレーダサイトを解析し、遠隔監視制御装置２３によってレーダサイトを監視及び制御することができる。
【００２４】
本実施形態に係るレーダシステムでは、データ表示装置２０の前段に干渉波除去装置１４が設けられている。干渉波除去装置１４は、データ表示装置２０が表示可能なＰＰＩデータを生成し、当該ＰＰＩデータから干渉波の成分を除去してデータ表示装置２０に出力する。なお、ここでは一例として、干渉波除去装置１４がデータ表示装置２０の前段に設けられているが、干渉波除去装置１４は、遠隔表示装置２４の前段に設けられてもよく、あるいは信号処理装置１７内又はデータ変換装置１９内に設けられてもよい。
【００２５】
図２は、本実施形態に係る信干渉波除去装置１４の詳細な構成を示すブロック図である。干渉波除去装置１４は、図示しないＣＰＵ、プログラムメモリ及びワークメモリを備え、ＣＰＵがプログラムメモリに記憶された各種のプログラムを実行することで、以下に述べる各部の機能が実現する。図２では、干渉波除去処理に係る各部が図示されている。図２に示すように、干渉波除去装置１４は、ＰＰＩデータ生成部１４１、参照波メモリ１４２、参照波データ生成部１４３、パターンマッチング部１４４、及び干渉波除去部１４５を備えている。
【００２６】
ＰＰＩデータ生成部１４１は、ＰＰＩスイープによる表示のためのＰＰＩデータを生成する。ＰＰＩ方式は、表示の原点をレーダの位置とし、アンテナビームの回転方位方向に同期させて原点から放射状に掃引を行い、受信ビデオをＣＲＴディスプレイに表示させる方式である。ＰＰＩデータは、レーダに対する観測対象の位置（レーダを原点とした距離及び角度）を示す２次元データである。図３は、ＣＲＴ表示されるＰＰＩデータの一例を示す図である。図３の例では、レーダシステムを中心として分布する観測対象（例えば降雨粒子、すなわち雨雲）が示されている。更に図３では、観測対象に重なって放射状に干渉波（図３では破線で示す）が表示されている。
【００２７】
参照波メモリ１４２は、本レーダシステム（自局；被干渉局）に対して電波干渉を与え得る他のレーダ局（他局；与干渉局）が発信する電波の情報（参照波情報）を予め記憶している。参照波メモリ１４２は、一例として、与干渉局が発信する電波の送信パルス幅及びパルス繰り返し周波数を予め記憶する。参照波メモリ１４２は、複数の与干渉局の発信電波（複数の参照波）の情報を記憶していてもよい。また、一つの与干渉局が複数のパルス幅、あるいは複数のパルス繰り返し周波数でパルスを発信している場合は、パルス幅及びパルス繰り返し周波数の全ての組み合わせについての情報を、参照波メモリ１４２が記憶しておいてもよい。
【００２８】
参照波データ生成部１４３は、参照波メモリ１４２に記憶された参照波情報に基づいて、与干渉局が発信する電波を再現した参照波を生成し、当該参照波を被干渉局の処理条件（パルス繰り返し周波数、パルス幅等）で処理した場合のＰＰＩデータ（参照波パターン）をパターンマッチング部１４４に出力する。図４は、ＣＲＴ表示される参照波パターンの一例を示す図である。参照波データ生成部１４３は、生成した参照波について、原点からの距離、及び表示角度を所定量ずつずらしながらパターンマッチング部１４４に出力する。
【００２９】
パターンマッチング部１４４は、ＰＰＩデータ生成部１４１から出力されたＰＰＩデータと、参照波データ生成部１４３から出力された参照波パターンとの間で、パターンマッチング処理を行う。パターンマッチング部１４４は、例えばテンプレートマッチング等のマッチング処理によって、ＰＰＩデータにおいて参照波パターンと最も良くマッチする（最も相関が大きい）領域を検出する。図３及び図４の例では、パターンマッチング部１４４は、図４に示す干渉波に対応する領域（図３の破線部）をＰＰＩデータから検出する。
【００３０】
干渉波除去部１４５は、パターンマッチングの結果得られた参照波パターンと相関が大きい領域を、ＰＰＩデータから除去する。図５は、図３に示すＰＰＩデータから、図４に示す参照波データに対応する領域を除去した場合のＣＲＴ表示の一例を示す。また、干渉波除去部１４５は、除去された領域のデータを周囲のデータに基づいて補間してもよい。図６は、図５に示すＰＰＩデータにおいてデータ補間を行なった結果のＣＲＴ表示の一例を示す。図６に示す例では、一例として、除去された領域のデータとして、当該領域の両サイドのデータの平均値を用いて補間を行なっている。このため、図６に示すように、データ間に断絶がなく、自然な表示が可能となる。
【００３１】
本実施形態に係る干渉波除去装置１４は、以下のような干渉波除去処理を実行して干渉波の影響を除去する。図７は、干渉波除去装置１４が実行する干渉波除去処理のフローチャートである。
【００３２】
干渉波除去処理では、ＰＰＩデータ生成部１４１が、データ変換装置１９から出力される信号処理データから、ＰＰＩデータを生成する（ステップＳ１）。これによって、図３に示すようなＰＰＩ表示のためのＰＰＩデータが生成される。本レーダシステムが、他局からの干渉波を受信している場合は、例えば螺旋形状の干渉波のデータが、生成されるＰＰＩデータに含まれる。図３に示すように、ＰＰＩデータにおいて干渉波データが反復して表示されることがあるが、この反復間隔は当該干渉波を与える与干渉局のパルス繰り返し周波数に対応する。
【００３３】
また、参照波データ生成部１４３が、参照波メモリ１４２の参照波情報から、図４に示すような参照波パターンを生成する（ステップＳ２）。参照波データ生成部１４３は、所定角度及び所定距離ずつ参照波パターンをずらしながら、当該参照波パターンをパターンマッチング部１４３に出力する。参照波パターンは、例えば角度間隔が１．２°ずつ、表示距離間隔が１５０ｍずつずらされてもよい。
【００３４】
パターンマッチング部１４４は、ＰＰＩデータと参照波パターン間でパターンマッチングを行なう（ステップＳ３）。パターンマッチング部１４４は、参照波データ生成部１４３が参照パターンの角度や距離をずらす都度、ＰＰＩデータとのマッチングを行なう。
【００３５】
参照波パターンの全ての角度、及び全ての距離についてパターンマッチングが行なわれたら、干渉波除去部１４５は、ＰＰＩデータに干渉波の影響が生じているか否か、すなわち、ＰＰＩデータから干渉領域が検出されたか否かを判定する（ステップＳ４）。干渉波除去部１４５は、例えば、パターンマッチング部１４４によるパターンマッチングにおいて、参照波パターンとの間で最大の相関を与えた領域を検出し、このときの最大相関値が所定の閾値以上である場合に、当該検出領域が干渉波の影響が生じている干渉領域であると判定する（ステップＳ４でＹｅｓ）。
【００３６】
干渉領域が検出された場合、干渉波除去部１４５は、当該干渉領域のデータをＰＰＩデータから除去する（ステップＳ５）。図４に示すように、１つの参照波パターンが参照波メモリ１４２に記憶されているとしても、この参照波パターンを当該参照波のパルス繰り返し周波数に合わせてＣＲＴ表示上で回転させると、ＰＰＩデータに生じている参照波パターンの反復パターンに重なる。この反復パターンに相当する領域も、同様にＰＰＩデータから除去される。この干渉波除去によって、例えば図５に示すようなＣＲＴ表示が可能なＰＰＩデータが得られる。また、干渉波除去部１４５は、除去された領域のデータを、周囲のデータに基づいて補間してもよい。干渉波除去部１４５は、一例として、当該除去領域の左右いずれかの領域のデータを、除去領域のデータとして補間することができる。あるいは、当該除去領域の左右両領域のデータを平均して、除去領域のデータとして補間してもよい。このため、図６に示すように、データ間に断絶が無い自然なＣＲＴ表示が可能となる。
【００３７】
以上のようにして干渉波除去が行なわれたＰＰＩデータは、干渉波除去装置１４から出力されて、データ表示装置２０等に表示される（ステップＳ６）。
【００３８】
一方、干渉波が検出されていないと判断されると（ステップＳ４でＮｏ）、干渉波除去部１４５による干渉波除去が行なわれず、ＰＰＩデータはそのまま干渉波除去装置１４から出力されて表示される（ステップＳ６）。
【００３９】
以上のように、本実施形態のレーダシステムによれば、パターンマッチングによって、参照波パターンとの相関の高い領域をＰＰＩデータから検出することができる。このため、受信信号に混入している干渉波が、他局から発信された信号であるかを判断することができる。
【００４０】
参照波メモリ１４２に複数の参照波の情報が記憶されている場合には、それぞれの参照波について、上述の干渉波除去処理が行われる。
【００４１】
また、上述の干渉波除去装置１４は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いてソフトウェア的に実装することができる。このため、すでに運用が開始されているレーダ装置においても、表示装置の前段に当該ソフトウェアを備えるコンピュータを接続するだけで、信号処理後の受信データから容易に干渉波を検出し、除去することができる。特に周波数配置が密な場合等には、観測対象からの反射波ではなく他のレーダ局が発信する電波（干渉波）を、空中線装置１１が捕捉してしまうことがある。このような場合に正確に干渉波の影響を除去できるようにすることで、周波数を有効に利用できるようになる。
【００４２】
以下、本発明によるレーダシステムの他の実施形態を説明する。他の実施形態の説明において第１の実施の形態と同一部分は同一参照数字を付してその詳細な説明は省略する。
【００４３】
第２の実施形態
第２の実施形態に係るレーダシステムのブロック図は第１の実施形態のブロック図と同一であるので、図示を省略する。
【００４４】
図８は、本実施形態に係る干渉波除去装置１４の詳細な構成を示すブロック図である。図８では、干渉波除去処理に係る各部が図示されている。図８に示すように、干渉波除去装置１４は、ＰＰＩデータ生成部１４１、参照波メモリ１４２、参照波データ生成部１４３、ＤＦＴ部２４１と２４２、複素共役検出部２４３、ＩＤＦＴ部２４４、ピーク検出部２４５、及び干渉波除去部２４６を備えている。
【００４５】
ＰＰＩデータ生成部１４１は、第１の実施形態と同様に、信号処理データからＣＲＴ表示のためのＰＰＩデータを生成する。
【００４６】
参照波メモリ１４２は、本レーダシステム（自局；被干渉局）に対して電波干渉を与え得る他のレーダ局（他局；与干渉局）が発信する電波の情報（参照波情報）を予め記憶している。
【００４７】
参照波データ生成部１４３は、参照波メモリ１４２に記憶された参照波情報に基づいて、与干渉局が発信する電波を再現した参照波を生成し、当該参照波のＰＰＩデータ（参照波パターン）をパターンマッチング部１４３に出力する。
【００４８】
ＤＦＴ部２４１は、デジタル化されたＰＰＩデータに対して２次元の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を施す。２次元離散フーリエ変換によって、ＰＰＩデータの周波数成分が得られる。
【００４９】
同様にＤＦＴ部２４２は、参照波データ生成部１４３が生成する参照波パターンに対して２次元の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を施す。２次元離散フーリエ変換によって、参照波パターンの周波数成分が得られる。
【００５０】
複素共役検出部２４３は、ＰＰＩデータの周波数成分に対して複素共役となる参照波パターンの周波数成分を検出する。検出された周波数成分は、ＩＤＦＴ部２４４に出力される。
【００５１】
ＩＤＦＴ部２４４は、検出された周波数成分に対して２次元逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を施す。２次元逆離散フーリエ変換の結果は、ピーク検出部２４５に出力される。
【００５２】
ピーク検出部２４５は、２次元逆離散フーリエ変換の結果から、２次元ＰＰＩデータにおけるピークパターンを干渉領域として検出する。図１０は、ピーク検出部２４５によって検出されたＰＰＩデータにおけるピークパターンをＣＲＴ表示した一例を示す。例えば図１０に示すように、ＰＰＩデータと参照波パターンとの相関が最も大きい領域、すなわち、ＰＰＩデータに混入した参照波パターンに相当するピークパターンが、ピーク検出部２４５によって検出される。図１０に示す例では、図４に示すような参照波のパターンが、当該参照波のパルス繰り返し周波数に応じて反復されている。
【００５３】
干渉波除去部２４６は、ピーク検出部２４５が検出したピークパターンのデータをＰＰＩデータから除去する。これによって、図５に示すように、観測対象から干渉波の影響を除去してＣＲＴ表示することができる。また、干渉波除去部２４６は、除去された領域のデータを、周囲のデータに基づいて補間してもよい。
【００５４】
本実施形態に係る干渉波除去装置１４は、以下のような干渉波除去処理を実行して干渉波の影響を除去する。図９は、本発明の第２の実施形態にかかる干渉波除去装置１４が実行する干渉波除去処理のフローチャートである。
【００５５】
干渉波除去処理では、ＰＰＩデータ生成部１４１が、データ変換装置１９から出力される信号処理データから、ＰＰＩデータを生成する（ステップＳ２１）。これによって、図３に示すようなＰＰＩ表示のためのＰＰＩデータが生成される。レーダシステムが、他局からの干渉波を受信している場合は、例えば螺旋形状の干渉波のデータが、生成されるＰＰＩデータに含まれる。
【００５６】
参照波データ生成部１４３は、参照波メモリ１４２の参照波情報から、図４に示すような参照波パターンを生成する（ステップＳ２２）。ＤＦＴ部２４１及び２４２は、ＰＰＩデータ及び参照波パターンに対して２次元の離散フーリエ変換を行なう（ステップＳ２３）。
【００５７】
複素共役検出部２４３は、ＰＰＩデータの周波数成分に対して複素共役となる参照波パターンの周波数成分を検出する（ステップＳ２４）。ＩＤＦＴ部２４４は、検出された周波数成分に対して２次元の逆離散フーリエ変換を施す（ステップＳ２５）。
【００５８】
ピーク検出部２４５は、２次元逆離散フーリエ変換の結果から、ＰＰＩデータにおけるピークパターンを検出する（ステップＳ２６）。例えば図１０に示すように、ＰＰＩデータにおいて干渉波を示すピークパターンが検出される。
【００５９】
干渉波除去部２４６は、ＰＰＩデータに干渉波の影響が生じているか否か、すなわち、ＰＰＩデータから干渉波を示すピークパターンが検出されたか否かを判定する（ステップＳ２７）。干渉波除去部２４６は、例えば、検出されたピークパターンと参照波パターンとの間の相関値を検出し、この相関値が所定の閾値以上である場合に、干渉波がピークパターンとして検出されていると判定する（ステップＳ２７でＹｅｓ）。
【００６０】
干渉波が検出された場合、干渉波除去部２４６は、当該ピークパターンのデータをＰＰＩデータから除去する（ステップＳ２８）。この干渉波除去によって、例えば図５に示すようなＣＲＴ表示が可能なＰＰＩデータが得られる。また、干渉波除去部２４６は、除去された領域のデータを、周囲のデータに基づいて補間してもよい。干渉波除去部２４６は、一例として、当該除去領域の左右いずれかの領域のデータを、除去された領域のデータとして補間することができる。あるいは、当該除去領域の左右両領域のデータを平均して、除去された領域のデータとして補間してもよい。このため、図６に示すように、データ間に断絶が無い自然なＣＲＴ表示が可能となる。
【００６１】
以上のようにして干渉波除去が行なわれたＰＰＩデータは、干渉波除去装置１４から出力されて、データ表示装置２０等に表示される（ステップＳ２９）。
【００６２】
一方、干渉波が検出されていないと判断されると（ステップＳ２７でＮｏ）、干渉波除去部２４６による干渉波除去が行なわれず、ＰＰＩデータはそのまま干渉波除去装置１４から出力されて表示される（ステップＳ２９）。
【００６３】
以上のように、本実施形態のレーダシステムによれば、２次元ＤＦＴ処理が行われたＰＰＩデータと参照波パターンとの複素共役を検出し、当該複素共役に対して更に２次元逆ＤＦＴ処理を行なうことによって、参照波パターンとの相関の高い領域をピークパターンとしてＰＰＩデータから検出することができる。このピークパターンと参照波パターンの相関値が所定の閾値以上であれば、当該ピークパターンは参照波パターンに対応する干渉波であると判断される。このため、受信信号に混入している干渉波が、他局から発信された信号であるかを判断することができる。このように、ＤＦＴ及びＩＤＦＴ処理によって複素領域においてピークパターンを検出することで、干渉波検出に要する処理量を削減することができる。
【００６４】
ステップＳ２３のＤＦＴ処理では、ＤＦＴ部２７２が参照波パターンにＤＦＴ処理を施すとして説明したが、参照波パターンのＤＦＴ結果を予め算出しておき、参照波メモリ１４２に保持しておいてもよい。これによって、干渉波除去処理に要する計算量を削減することができる。
【００６５】
また、上述の干渉波除去装置１４は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いてソフトウェア的に実装することができる。このため、すでに運用が開始されているレーダ装置においても、表示装置の前段に当該ソフトウェアを備えるコンピュータを接続するだけで、信号処理後の受信データから容易に干渉波を検出し、除去することができる。更に、参照波パターンの距離及び角度を変えて網羅的にパターンマッチングを行なわず、周波数領域でピークパターンを検出するので、計算量を削減することができる。特に周波数配置が密な場合等には、観測対象からの反射波ではなく他のレーダ局が発信する電波（干渉波）を、空中線装置１１が捕捉してしまうことがある。このような場合に正確に干渉波の影響を除去できるようにすることで、周波数を有効に利用できるようになる。
【００６６】
上述の実施形態では、一例として、降雨量等を観測するための気象レーダにおける干渉波除去について説明した。しかしながら、上述の実施形態は、航空機を検出する空港監視レーダ等、他の１次レーダにも適用可能である。
【００６７】
上述のように、信号処理によって電波干渉の影響を除去することで、密な周波数配置や同一周波数の再利用等による周波数の有効利用を進展させることができるようになる。
【００６８】
本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、１つの実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの実施形態に示される構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。
【符号の説明】
【００６９】
１１…空中線装置（アンテナ）、１２…送信装置、１３…受信装置、１４…干渉波除去装置、１６…周波数変換装置、１７…信号処理装置、１８…監視制御装置、１９…データ変換装置、２０…データ表示装置、２１…データ蓄積装置、２２…データ通信装置、２３…遠隔監視制御装置、２４…遠隔表示装置、１４１…ＰＰＩデータ生成部、１４２…参照波メモリ、１４３…参照波データ生成部、１４４…パターンマッチング部、１４５…干渉波除去部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉波検出装置及び干渉波検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば気象レーダは、雲や雨の降雨粒子によって反射されるエコーの強さを検出し、気象状況を観測あるいは予測するために用いられている。近年では、反射波のドップラー効果を利用して雨や雲の動的な変化を捉えることができるドップラーレーダが、気象レーダとして用いられるようになっている。
【０００３】
気象レーダ等のレーダを用いた観測の際には、他のレーダサイト等からの信号が干渉波として受信信号に混信することがある。また、マルチパスによる干渉が生じて、受信信号に不要な信号が混信することもある。このような干渉波を除去する技術として、非特許文献１には、３つのパルスヒットに基づいて干渉波を判定する技術が記載されている。この干渉波除去では、他のパルスよりも充分に大きな電力値を有する受信パルスを干渉波であると判定して、当該電力値を他のパルスの電力値で置き換えている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】気象庁，「空港気象ドップラーレーダー製作仕様書（鹿児島空港）」，平成１８年５月，ｐ．１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の技術では、受信電力検出やドップラー速度検出等の信号処理に加えて、干渉波除去を行なう信号処理回路を、レーダのハードウェアに特化して実現している。このため、処理の変更や追加などが困難であり、すでに運用されているレーダに対して後から干渉波検出機能を追加することも困難であった。
【０００６】
本発明は前記のような問題に鑑みなされたもので、信号処理されたレーダ受信信号から干渉波を検出することが可能な干渉波検出装置及び干渉波検出方法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】
本発明の一実施形態に係る干渉波検出装置は、信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元受信データを生成する生成手段と、干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する参照波メモリと、前記電波情報に基づいて、前記干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する参照波生成手段と、前記２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として前記２次元受信データから検出する検出手段を具備する。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る干渉波検出方法は、干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する参照波メモリを有する干渉波検出装置において用いられる干渉波検出方法であって、信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元受信データを生成する２次元受信データ生成ステップと、前記電波情報に基づいて、前記干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する参照波生成ステップと、前記２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として前記２次元受信データから検出する検出ステップを具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る干渉波検出装置によれば、信号処理されたレーダ受信信号から、参照波パターンとの相関が高い干渉領域を検出することができる。
【００１０】
また、本発明の一実施形態に係る干渉波検出方法によれば、信号処理されたレーダ受信信号から、参照波パターンとの相関が高い干渉領域を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る干渉波除去装置の詳細構成を示すブロック図。
【図３】ＰＰＩデータのＣＲＴ表示の一例を示す図。
【図４】参照波パターンのＣＲＴ表示の一例を示す図。
【図５】干渉波除去処理結果のＣＲＴ表示の一例を示す図。
【図６】除去された領域におけるデータ補間結果のＣＲＴ表示の一例を示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る干渉波除去処理のフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る干渉波除去装置の詳細構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る干渉波除去処理のフローチャート。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る干渉波除去処理によって検出される干渉波のパターンの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
第１の実施形態
図１は本発明の第１の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図である。
【００１４】
このシステムは、空中線装置（アンテナ）１１、送信装置１２、受信装置１３、干渉波除去装置１４、周波数変換装置１６、信号処理装置１７、監視制御装置１８、データ変換装置１９、データ表示装置２０、データ蓄積装置２１、データ通信装置２２、遠隔監視制御装置２３、遠隔表示装置２４から構成される。
【００１５】
このうち遠隔監視制御装置２３及び遠隔表示装置２４は、レーダサイトに設けられた他の装置からは遠方に設けられており、システムを遠隔監視及び遠隔制御するために用いられる。
【００１６】
システムを監視又は制御するための監視制御信号は、遠隔監視制御装置２３から監視制御装置１８に送られる。監視制御装置１８は、監視制御信号に応じて制御信号を信号処理装置１７に送信する。また、監視制御装置１８は、信号処理装置１７からの監視信号を受信して遠隔監視制御装置２３に転送する。
【００１７】
信号処理装置１７は、監視制御装置１８からのデジタル制御信号に応じてアナログの送信ＩＦ（中間周波数）信号を周波数変換装置１６に出力する。周波数変換装置１６は、送信ＩＦ信号を送信ＲＦ（無線周波数）信号に変換（アップコンバート）し、送信装置１２に出力する。送信装置１２は、送信ＲＦ信号を遠距離での観測が可能な送信電力の送信電波に増幅し、空中線装置１１に出力する。
【００１８】
送信電波は空中線装置１１から空中に放射され、観測対象によって反射される。一例として、気象レーダシステムにおける観測対象は、所定の有効反射面積内に存在する降雨粒子である。
【００１９】
観測対象からの反射波（受信電波）は、空中線装置１１によって捕捉され、受信装置１３に受信される。受信装置１３は、受信した受信電波を復調し、受信ＲＦ信号として周波数変換装置１６に出力する。周波数変換装置１６は、受信ＲＦ信号を受信ＩＦ信号に周波数変換（ダウンコンバート）して信号処理装置１７に出力する。
【００２０】
信号処理装置１７は、周波数変換装置１６から出力された受信ＩＦ信号に対して、ＩＱ検波、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換、受信電力算出、ドップラー速度算出等の所要の信号処理を施す。
【００２１】
信号処理装置１７によってデジタル信号処理された受信データ（降水強度やドップラー速度）は、データ変換装置１９に出力される。データ変換装置１９は、信号処理装置１７が算出した受信電力に基づいて、受信データを解析しレーダ反射因子等を検出する。データ表示装置２０は、例えばＰＰＩ(plan position indicator)形式のＣＲＴディスプレイ等の表示装置であり、データ変換装置１９で解析されたデータを表示する。データ蓄積装置２１は、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記憶装置を有し、データ変換装置１９で解析されたデータを蓄積する。
【００２２】
データ通信装置２２は、当該解析データを、無線又は有線の通信ネットワークを介してレーダサイト外の遠隔表示装置２４に転送する。遠隔表示装置２４は、例えばＬＣＤ等の表示装置を有し、データ通信装置２２から転送されてきたデータを表示する。
【００２３】
遠隔表示装置２４に表示されたデータに基づいて、遠隔地からレーダサイトを解析し、遠隔監視制御装置２３によってレーダサイトを監視及び制御することができる。
【００２４】
本実施形態に係るレーダシステムでは、データ表示装置２０の前段に干渉波除去装置１４が設けられている。干渉波除去装置１４は、データ表示装置２０が表示可能なＰＰＩデータを生成し、当該ＰＰＩデータから干渉波の成分を除去してデータ表示装置２０に出力する。なお、ここでは一例として、干渉波除去装置１４がデータ表示装置２０の前段に設けられているが、干渉波除去装置１４は、遠隔表示装置２４の前段に設けられてもよく、あるいは信号処理装置１７内又はデータ変換装置１９内に設けられてもよい。
【００２５】
図２は、本実施形態に係る信干渉波除去装置１４の詳細な構成を示すブロック図である。干渉波除去装置１４は、図示しないＣＰＵ、プログラムメモリ及びワークメモリを備え、ＣＰＵがプログラムメモリに記憶された各種のプログラムを実行することで、以下に述べる各部の機能が実現する。図２では、干渉波除去処理に係る各部が図示されている。図２に示すように、干渉波除去装置１４は、ＰＰＩデータ生成部１４１、参照波メモリ１４２、参照波データ生成部１４３、パターンマッチング部１４４、及び干渉波除去部１４５を備えている。
【００２６】
ＰＰＩデータ生成部１４１は、ＰＰＩスイープによる表示のためのＰＰＩデータを生成する。ＰＰＩ方式は、表示の原点をレーダの位置とし、アンテナビームの回転方位方向に同期させて原点から放射状に掃引を行い、受信ビデオをＣＲＴディスプレイに表示させる方式である。ＰＰＩデータは、レーダに対する観測対象の位置（レーダを原点とした距離及び角度）を示す２次元データである。図３は、ＣＲＴ表示されるＰＰＩデータの一例を示す図である。図３の例では、レーダシステムを中心として分布する観測対象（例えば降雨粒子、すなわち雨雲）が示されている。更に図３では、観測対象に重なって放射状に干渉波（図３では破線で示す）が表示されている。
【００２７】
参照波メモリ１４２は、本レーダシステム（自局；被干渉局）に対して電波干渉を与え得る他のレーダ局（他局；与干渉局）が発信する電波の情報（参照波情報）を予め記憶している。参照波メモリ１４２は、一例として、与干渉局が発信する電波の送信パルス幅及びパルス繰り返し周波数を予め記憶する。参照波メモリ１４２は、複数の与干渉局の発信電波（複数の参照波）の情報を記憶していてもよい。また、一つの与干渉局が複数のパルス幅、あるいは複数のパルス繰り返し周波数でパルスを発信している場合は、パルス幅及びパルス繰り返し周波数の全ての組み合わせについての情報を、参照波メモリ１４２が記憶しておいてもよい。
【００２８】
参照波データ生成部１４３は、参照波メモリ１４２に記憶された参照波情報に基づいて、与干渉局が発信する電波を再現した参照波を生成し、当該参照波を被干渉局の処理条件（パルス繰り返し周波数、パルス幅等）で処理した場合のＰＰＩデータ（参照波パターン）をパターンマッチング部１４４に出力する。図４は、ＣＲＴ表示される参照波パターンの一例を示す図である。参照波データ生成部１４３は、生成した参照波について、原点からの距離、及び表示角度を所定量ずつずらしながらパターンマッチング部１４４に出力する。
【００２９】
パターンマッチング部１４４は、ＰＰＩデータ生成部１４１から出力されたＰＰＩデータと、参照波データ生成部１４３から出力された参照波パターンとの間で、パターンマッチング処理を行う。パターンマッチング部１４４は、例えばテンプレートマッチング等のマッチング処理によって、ＰＰＩデータにおいて参照波パターンと最も良くマッチする（最も相関が大きい）領域を検出する。図３及び図４の例では、パターンマッチング部１４４は、図４に示す干渉波に対応する領域（図３の破線部）をＰＰＩデータから検出する。
【００３０】
干渉波除去部１４５は、パターンマッチングの結果得られた参照波パターンと相関が大きい領域を、ＰＰＩデータから除去する。図５は、図３に示すＰＰＩデータから、図４に示す参照波データに対応する領域を除去した場合のＣＲＴ表示の一例を示す。また、干渉波除去部１４５は、除去された領域のデータを周囲のデータに基づいて補間してもよい。図６は、図５に示すＰＰＩデータにおいてデータ補間を行なった結果のＣＲＴ表示の一例を示す。図６に示す例では、一例として、除去された領域のデータとして、当該領域の両サイドのデータの平均値を用いて補間を行なっている。このため、図６に示すように、データ間に断絶がなく、自然な表示が可能となる。
【００３１】
本実施形態に係る干渉波除去装置１４は、以下のような干渉波除去処理を実行して干渉波の影響を除去する。図７は、干渉波除去装置１４が実行する干渉波除去処理のフローチャートである。
【００３２】
干渉波除去処理では、ＰＰＩデータ生成部１４１が、データ変換装置１９から出力される信号処理データから、ＰＰＩデータを生成する（ステップＳ１）。これによって、図３に示すようなＰＰＩ表示のためのＰＰＩデータが生成される。本レーダシステムが、他局からの干渉波を受信している場合は、例えば螺旋形状の干渉波のデータが、生成されるＰＰＩデータに含まれる。図３に示すように、ＰＰＩデータにおいて干渉波データが反復して表示されることがあるが、この反復間隔は当該干渉波を与える与干渉局のパルス繰り返し周波数に対応する。
【００３３】
また、参照波データ生成部１４３が、参照波メモリ１４２の参照波情報から、図４に示すような参照波パターンを生成する（ステップＳ２）。参照波データ生成部１４３は、所定角度及び所定距離ずつ参照波パターンをずらしながら、当該参照波パターンをパターンマッチング部１４３に出力する。参照波パターンは、例えば角度間隔が１．２°ずつ、表示距離間隔が１５０ｍずつずらされてもよい。
【００３４】
パターンマッチング部１４４は、ＰＰＩデータと参照波パターン間でパターンマッチングを行なう（ステップＳ３）。パターンマッチング部１４４は、参照波データ生成部１４３が参照パターンの角度や距離をずらす都度、ＰＰＩデータとのマッチングを行なう。
【００３５】
参照波パターンの全ての角度、及び全ての距離についてパターンマッチングが行なわれたら、干渉波除去部１４５は、ＰＰＩデータに干渉波の影響が生じているか否か、すなわち、ＰＰＩデータから干渉領域が検出されたか否かを判定する（ステップＳ４）。干渉波除去部１４５は、例えば、パターンマッチング部１４４によるパターンマッチングにおいて、参照波パターンとの間で最大の相関を与えた領域を検出し、このときの最大相関値が所定の閾値以上である場合に、当該検出領域が干渉波の影響が生じている干渉領域であると判定する（ステップＳ４でＹｅｓ）。
【００３６】
干渉領域が検出された場合、干渉波除去部１４５は、当該干渉領域のデータをＰＰＩデータから除去する（ステップＳ５）。図４に示すように、１つの参照波パターンが参照波メモリ１４２に記憶されているとしても、この参照波パターンを当該参照波のパルス繰り返し周波数に合わせてＣＲＴ表示上で回転させると、ＰＰＩデータに生じている参照波パターンの反復パターンに重なる。この反復パターンに相当する領域も、同様にＰＰＩデータから除去される。この干渉波除去によって、例えば図５に示すようなＣＲＴ表示が可能なＰＰＩデータが得られる。また、干渉波除去部１４５は、除去された領域のデータを、周囲のデータに基づいて補間してもよい。干渉波除去部１４５は、一例として、当該除去領域の左右いずれかの領域のデータを、除去領域のデータとして補間することができる。あるいは、当該除去領域の左右両領域のデータを平均して、除去領域のデータとして補間してもよい。このため、図６に示すように、データ間に断絶が無い自然なＣＲＴ表示が可能となる。
【００３７】
以上のようにして干渉波除去が行なわれたＰＰＩデータは、干渉波除去装置１４から出力されて、データ表示装置２０等に表示される（ステップＳ６）。
【００３８】
一方、干渉波が検出されていないと判断されると（ステップＳ４でＮｏ）、干渉波除去部１４５による干渉波除去が行なわれず、ＰＰＩデータはそのまま干渉波除去装置１４から出力されて表示される（ステップＳ６）。
【００３９】
以上のように、本実施形態のレーダシステムによれば、パターンマッチングによって、参照波パターンとの相関の高い領域をＰＰＩデータから検出することができる。このため、受信信号に混入している干渉波が、他局から発信された信号であるかを判断することができる。
【００４０】
参照波メモリ１４２に複数の参照波の情報が記憶されている場合には、それぞれの参照波について、上述の干渉波除去処理が行われる。
【００４１】
また、上述の干渉波除去装置１４は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いてソフトウェア的に実装することができる。このため、すでに運用が開始されているレーダ装置においても、表示装置の前段に当該ソフトウェアを備えるコンピュータを接続するだけで、信号処理後の受信データから容易に干渉波を検出し、除去することができる。特に周波数配置が密な場合等には、観測対象からの反射波ではなく他のレーダ局が発信する電波（干渉波）を、空中線装置１１が捕捉してしまうことがある。このような場合に正確に干渉波の影響を除去できるようにすることで、周波数を有効に利用できるようになる。
【００４２】
以下、本発明によるレーダシステムの他の実施形態を説明する。他の実施形態の説明において第１の実施の形態と同一部分は同一参照数字を付してその詳細な説明は省略する。
【００４３】
第２の実施形態
第２の実施形態に係るレーダシステムのブロック図は第１の実施形態のブロック図と同一であるので、図示を省略する。
【００４４】
図８は、本実施形態に係る干渉波除去装置１４の詳細な構成を示すブロック図である。図８では、干渉波除去処理に係る各部が図示されている。図８に示すように、干渉波除去装置１４は、ＰＰＩデータ生成部１４１、参照波メモリ１４２、参照波データ生成部１４３、ＤＦＴ部２４１と２４２、複素共役検出部２４３、ＩＤＦＴ部２４４、ピーク検出部２４５、及び干渉波除去部２４６を備えている。
【００４５】
ＰＰＩデータ生成部１４１は、第１の実施形態と同様に、信号処理データからＣＲＴ表示のためのＰＰＩデータを生成する。
【００４６】
参照波メモリ１４２は、本レーダシステム（自局；被干渉局）に対して電波干渉を与え得る他のレーダ局（他局；与干渉局）が発信する電波の情報（参照波情報）を予め記憶している。
【００４７】
参照波データ生成部１４３は、参照波メモリ１４２に記憶された参照波情報に基づいて、与干渉局が発信する電波を再現した参照波を生成し、当該参照波のＰＰＩデータ（参照波パターン）をパターンマッチング部１４３に出力する。
【００４８】
ＤＦＴ部２４１は、デジタル化されたＰＰＩデータに対して２次元の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を施す。２次元離散フーリエ変換によって、ＰＰＩデータの周波数成分が得られる。
【００４９】
同様にＤＦＴ部２４２は、参照波データ生成部１４３が生成する参照波パターンに対して２次元の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を施す。２次元離散フーリエ変換によって、参照波パターンの周波数成分が得られる。
【００５０】
複素共役検出部２４３は、ＰＰＩデータの周波数成分に対して複素共役となる参照波パターンの周波数成分を検出する。検出された周波数成分は、ＩＤＦＴ部２４４に出力される。
【００５１】
ＩＤＦＴ部２４４は、検出された周波数成分に対して２次元逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を施す。２次元逆離散フーリエ変換の結果は、ピーク検出部２４５に出力される。
【００５２】
ピーク検出部２４５は、２次元逆離散フーリエ変換の結果から、２次元ＰＰＩデータにおけるピークパターンを干渉領域として検出する。図１０は、ピーク検出部２４５によって検出されたＰＰＩデータにおけるピークパターンをＣＲＴ表示した一例を示す。例えば図１０に示すように、ＰＰＩデータと参照波パターンとの相関が最も大きい領域、すなわち、ＰＰＩデータに混入した参照波パターンに相当するピークパターンが、ピーク検出部２４５によって検出される。図１０に示す例では、図４に示すような参照波のパターンが、当該参照波のパルス繰り返し周波数に応じて反復されている。
【００５３】
干渉波除去部２４６は、ピーク検出部２４５が検出したピークパターンのデータをＰＰＩデータから除去する。これによって、図５に示すように、観測対象から干渉波の影響を除去してＣＲＴ表示することができる。また、干渉波除去部２４６は、除去された領域のデータを、周囲のデータに基づいて補間してもよい。
【００５４】
本実施形態に係る干渉波除去装置１４は、以下のような干渉波除去処理を実行して干渉波の影響を除去する。図９は、本発明の第２の実施形態にかかる干渉波除去装置１４が実行する干渉波除去処理のフローチャートである。
【００５５】
干渉波除去処理では、ＰＰＩデータ生成部１４１が、データ変換装置１９から出力される信号処理データから、ＰＰＩデータを生成する（ステップＳ２１）。これによって、図３に示すようなＰＰＩ表示のためのＰＰＩデータが生成される。レーダシステムが、他局からの干渉波を受信している場合は、例えば螺旋形状の干渉波のデータが、生成されるＰＰＩデータに含まれる。
【００５６】
参照波データ生成部１４３は、参照波メモリ１４２の参照波情報から、図４に示すような参照波パターンを生成する（ステップＳ２２）。ＤＦＴ部２４１及び２４２は、ＰＰＩデータ及び参照波パターンに対して２次元の離散フーリエ変換を行なう（ステップＳ２３）。
【００５７】
複素共役検出部２４３は、ＰＰＩデータの周波数成分に対して複素共役となる参照波パターンの周波数成分を検出する（ステップＳ２４）。ＩＤＦＴ部２４４は、検出された周波数成分に対して２次元の逆離散フーリエ変換を施す（ステップＳ２５）。
【００５８】
ピーク検出部２４５は、２次元逆離散フーリエ変換の結果から、ＰＰＩデータにおけるピークパターンを検出する（ステップＳ２６）。例えば図１０に示すように、ＰＰＩデータにおいて干渉波を示すピークパターンが検出される。
【００５９】
干渉波除去部２４６は、ＰＰＩデータに干渉波の影響が生じているか否か、すなわち、ＰＰＩデータから干渉波を示すピークパターンが検出されたか否かを判定する（ステップＳ２７）。干渉波除去部２４６は、例えば、検出されたピークパターンと参照波パターンとの間の相関値を検出し、この相関値が所定の閾値以上である場合に、干渉波がピークパターンとして検出されていると判定する（ステップＳ２７でＹｅｓ）。
【００６０】
干渉波が検出された場合、干渉波除去部２４６は、当該ピークパターンのデータをＰＰＩデータから除去する（ステップＳ２８）。この干渉波除去によって、例えば図５に示すようなＣＲＴ表示が可能なＰＰＩデータが得られる。また、干渉波除去部２４６は、除去された領域のデータを、周囲のデータに基づいて補間してもよい。干渉波除去部２４６は、一例として、当該除去領域の左右いずれかの領域のデータを、除去された領域のデータとして補間することができる。あるいは、当該除去領域の左右両領域のデータを平均して、除去された領域のデータとして補間してもよい。このため、図６に示すように、データ間に断絶が無い自然なＣＲＴ表示が可能となる。
【００６１】
以上のようにして干渉波除去が行なわれたＰＰＩデータは、干渉波除去装置１４から出力されて、データ表示装置２０等に表示される（ステップＳ２９）。
【００６２】
一方、干渉波が検出されていないと判断されると（ステップＳ２７でＮｏ）、干渉波除去部２４６による干渉波除去が行なわれず、ＰＰＩデータはそのまま干渉波除去装置１４から出力されて表示される（ステップＳ２９）。
【００６３】
以上のように、本実施形態のレーダシステムによれば、２次元ＤＦＴ処理が行われたＰＰＩデータと参照波パターンとの複素共役を検出し、当該複素共役に対して更に２次元逆ＤＦＴ処理を行なうことによって、参照波パターンとの相関の高い領域をピークパターンとしてＰＰＩデータから検出することができる。このピークパターンと参照波パターンの相関値が所定の閾値以上であれば、当該ピークパターンは参照波パターンに対応する干渉波であると判断される。このため、受信信号に混入している干渉波が、他局から発信された信号であるかを判断することができる。このように、ＤＦＴ及びＩＤＦＴ処理によって複素領域においてピークパターンを検出することで、干渉波検出に要する処理量を削減することができる。
【００６４】
ステップＳ２３のＤＦＴ処理では、ＤＦＴ部２７２が参照波パターンにＤＦＴ処理を施すとして説明したが、参照波パターンのＤＦＴ結果を予め算出しておき、参照波メモリ１４２に保持しておいてもよい。これによって、干渉波除去処理に要する計算量を削減することができる。
【００６５】
また、上述の干渉波除去装置１４は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いてソフトウェア的に実装することができる。このため、すでに運用が開始されているレーダ装置においても、表示装置の前段に当該ソフトウェアを備えるコンピュータを接続するだけで、信号処理後の受信データから容易に干渉波を検出し、除去することができる。更に、参照波パターンの距離及び角度を変えて網羅的にパターンマッチングを行なわず、周波数領域でピークパターンを検出するので、計算量を削減することができる。特に周波数配置が密な場合等には、観測対象からの反射波ではなく他のレーダ局が発信する電波（干渉波）を、空中線装置１１が捕捉してしまうことがある。このような場合に正確に干渉波の影響を除去できるようにすることで、周波数を有効に利用できるようになる。
【００６６】
上述の実施形態では、一例として、降雨量等を観測するための気象レーダにおける干渉波除去について説明した。しかしながら、上述の実施形態は、航空機を検出する空港監視レーダ等、他の１次レーダにも適用可能である。
【００６７】
上述のように、信号処理によって電波干渉の影響を除去することで、密な周波数配置や同一周波数の再利用等による周波数の有効利用を進展させることができるようになる。
【００６８】
本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、１つの実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの実施形態に示される構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。
【符号の説明】
【００６９】
１１…空中線装置（アンテナ）、１２…送信装置、１３…受信装置、１４…干渉波除去装置、１６…周波数変換装置、１７…信号処理装置、１８…監視制御装置、１９…データ変換装置、２０…データ表示装置、２１…データ蓄積装置、２２…データ通信装置、２３…遠隔監視制御装置、２４…遠隔表示装置、１４１…ＰＰＩデータ生成部、１４２…参照波メモリ、１４３…参照波データ生成部、１４４…パターンマッチング部、１４５…干渉波除去部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元受信データを生成する生成手段と、
干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する参照波メモリと、
前記電波情報に基づいて、前記干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する参照波生成手段と、
前記２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として前記２次元受信データから検出する検出手段と、
を具備することを特徴とする干渉波検出装置。
【請求項２】
前記２次元受信データから、前記干渉領域のデータを除去する除去手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の干渉波検出装置。
【請求項３】
前記除去手段は、前記データを除去した領域に対して、周囲の領域のデータを用いてデータ補間を行なうことを特徴とする請求項２に記載の干渉波検出装置。
【請求項４】
前記検出手段は、パターンマッチングによって前記干渉領域を前記２次元受信データから検出することを特徴とする請求項１に記載の干渉波検出装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記２次元参照波パターンの角度及び原点からの距離を順次変更しながら、前記パターンマッチングを行なうことを特徴とする請求項４に記載の干渉波検出装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記２次元参照波パターンとの相関値が所定の閾値以上の領域を、前記干渉領域として検出することを特徴とする請求項１に記載の干渉波検出装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記干渉領域を複素数領域において検出することを特徴とする請求項１に記載の干渉波検出装置。
【請求項８】
干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する参照波メモリを有する干渉波検出装置において用いられる干渉波検出方法であって、
信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元受信データを生成する２次元受信データ生成ステップと、
前記電波情報に基づいて、前記干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する参照波生成ステップと、
前記２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として前記２次元受信データから検出する検出ステップと、
を具備することを特徴とする干渉波検出方法。
【請求項９】
前記２次元受信データから、前記干渉領域のデータを除去する除去ステップを更に具備することを特徴とする請求項８に記載の干渉波検出方法。
【請求項１０】
前記除去ステップは、前記データを除去した領域に対して、周囲の領域のデータを用いてデータ補間を行なうデータ補間ステップを更に具備することを特徴とする請求項９に記載の干渉波検出方法。
【請求項１１】
前記検出ステップは、パターンマッチングによって前記干渉領域を前記２次元受信データから検出することを特徴とする請求項８に記載の干渉波検出方法。
【請求項１２】
前記検出ステップは、前記２次元参照波パターンの角度及び原点からの距離を順次変更しながら、前記パターンマッチングを行なうことを特徴とする請求項１１に記載の干渉波検出方法。
【請求項１３】
前記検出ステップは、前記２次元参照波パターンとの相関値が所定の閾値以上の領域を、前記干渉領域として検出することを特徴とする請求項８に記載の干渉波検出方法。
【請求項１４】
前記検出ステップは、前記干渉領域を複素数領域において検出することを特徴とする請求項８に記載の干渉波検出方法。
【請求項１】
信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元受信データを生成する生成手段と、
干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する参照波メモリと、
前記電波情報に基づいて、前記干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する参照波生成手段と、
前記２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として前記２次元受信データから検出する検出手段と、
を具備することを特徴とする干渉波検出装置。
【請求項２】
前記２次元受信データから、前記干渉領域のデータを除去する除去手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の干渉波検出装置。
【請求項３】
前記除去手段は、前記データを除去した領域に対して、周囲の領域のデータを用いてデータ補間を行なうことを特徴とする請求項２に記載の干渉波検出装置。
【請求項４】
前記検出手段は、パターンマッチングによって前記干渉領域を前記２次元受信データから検出することを特徴とする請求項１に記載の干渉波検出装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記２次元参照波パターンの角度及び原点からの距離を順次変更しながら、前記パターンマッチングを行なうことを特徴とする請求項４に記載の干渉波検出装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記２次元参照波パターンとの相関値が所定の閾値以上の領域を、前記干渉領域として検出することを特徴とする請求項１に記載の干渉波検出装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記干渉領域を複素数領域において検出することを特徴とする請求項１に記載の干渉波検出装置。
【請求項８】
干渉波の原因となる与干渉局の電波情報を保持する参照波メモリを有する干渉波検出装置において用いられる干渉波検出方法であって、
信号処理されたレーダ受信信号から、観測対象の位置を示す２次元受信データを生成する２次元受信データ生成ステップと、
前記電波情報に基づいて、前記干渉波を再現した２次元参照波パターンを生成する参照波生成ステップと、
前記２次元参照波パターンと相関の高い領域を、干渉領域として前記２次元受信データから検出する検出ステップと、
を具備することを特徴とする干渉波検出方法。
【請求項９】
前記２次元受信データから、前記干渉領域のデータを除去する除去ステップを更に具備することを特徴とする請求項８に記載の干渉波検出方法。
【請求項１０】
前記除去ステップは、前記データを除去した領域に対して、周囲の領域のデータを用いてデータ補間を行なうデータ補間ステップを更に具備することを特徴とする請求項９に記載の干渉波検出方法。
【請求項１１】
前記検出ステップは、パターンマッチングによって前記干渉領域を前記２次元受信データから検出することを特徴とする請求項８に記載の干渉波検出方法。
【請求項１２】
前記検出ステップは、前記２次元参照波パターンの角度及び原点からの距離を順次変更しながら、前記パターンマッチングを行なうことを特徴とする請求項１１に記載の干渉波検出方法。
【請求項１３】
前記検出ステップは、前記２次元参照波パターンとの相関値が所定の閾値以上の領域を、前記干渉領域として検出することを特徴とする請求項８に記載の干渉波検出方法。
【請求項１４】
前記検出ステップは、前記干渉領域を複素数領域において検出することを特徴とする請求項８に記載の干渉波検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５９０１５（Ｐ２０１１−５９０１５Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１０９２２（Ｐ２００９−２１０９２２）
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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