JP2020008536A - 目標検出装置及び目標検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、レーダ送信電力を高くしたり、レーダ受信機の感度を高くしたり、レーダ受信アンテナの利得を高くしたり、気象クラッタを抑圧する以外に、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を確実に検出することを目的とする。【解決手段】本開示は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかをレーダ計測する気象計測部３１と、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかの擾乱の存在に基づいて、降雨域又は雲領域の目標の存在を検出する目標検出部３２と、を備えることを特徴とする目標検出装置３である。【選択図】図１

Description

本開示は、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を検出する技術に関する。

降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を検出する技術が、特許文献１等に開示されている。特許文献１では、レーダ送信電力を高くすることにより、レーダ受信電力を高くすることができるため、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を検出することができる。

特開２０１６−０７５６１５号公報

そして、他の従来技術として、レーダ受信機の感度を高くしたり、レーダ受信アンテナの利得を高くしたり、気象クラッタを抑圧することにより、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を検出することができる。しかし、特許文献１及び他の従来技術であっても、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を確実には検出することができなかった。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、レーダ送信電力を高くしたり、レーダ受信機の感度を高くしたり、レーダ受信アンテナの利得を高くしたり、気象クラッタを抑圧する以外に、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を確実に検出することを目的とする。

上記目的を達成するために、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標であっても、雨量、雲量、風向及び風速に及ぼす、周囲とは異なる擾乱を検出することとした。

具体的には、本開示は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかをレーダ計測する気象計測部と、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかの擾乱の存在に基づいて、降雨域又は雲領域の目標の存在を検出する目標検出部と、を備えることを特徴とする目標検出装置である。

また、本開示は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかをレーダ計測する気象計測ステップと、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかの擾乱の存在に基づいて、降雨域又は雲領域の目標の存在を検出する目標検出ステップと、を順にコンピュータに実行させるための目標検出プログラムである。

これらの構成によれば、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を検出することができ、気象クラッタに埋もれた物体も検出することができる。

また、本開示は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかについての前記擾乱とその周囲との相違に基づいて、降雨域又は雲領域の前記目標の種類を判別する種類判別部、をさらに備えることを特徴とする目標検出装置である。

この構成によれば、レーダ断面積が小さい目標又は気象クラッタに埋もれた物体がどのような目標又は物体であるかを、区別したうえで検出することができる。

また、本開示は、前記種類判別部は、さらに降雨域又は雲領域の前記目標からのレーダ反射強度の大小に基づいて、降雨域又は雲領域の前記目標のレーダ断面積の大小を判別することを特徴とする目標検出装置である。

この構成によれば、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が大きい目標から、より確実に区別したうえで検出することができる。

また、本開示は、前記種類判別部は、さらに前記擾乱の範囲の寸法、形状及び運動態様の少なくともいずれかに基づいて、降雨域又は雲領域の前記目標の種類を判別することを特徴とする目標検出装置である。

この構成によれば、レーダ断面積が小さい目標又は気象クラッタに埋もれた物体がどのような目標又は物体であるかを、より確実に区別したうえで検出することができる。

このように、本開示は、レーダ送信電力を高くしたり、レーダ受信機の感度を高くしたり、レーダ受信アンテナの利得を高くしたり、気象クラッタを抑圧する以外に、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を確実に検出することができる。

本開示のレーダ目標検出システムの構成を示す図である。 本開示の目標検出処理の手順を示す図である。 本開示の目標検出部の擾乱検出処理を示す図である。 本開示の種類判別部の擾乱特性判別処理を示す図である。 本開示の種類判別部のレーダ断面積判別処理を示す図である。 本開示の種類判別部の擾乱範囲判別処理を示す図である。

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

本開示のレーダ目標検出システムの構成を図１に示す。本開示の目標検出処理の手順を図２に示す。レーダ目標検出システムＲは、レーダ送信部１、レーダ受信部２、目標検出装置３及びレーダ映像表示部４から構成される。目標検出装置３は、気象計測部３１、目標検出部３２及び種類判別部３３から構成され、図２に示したような目標検出プログラムをコンピュータにインストールすることにより実現することができる。

レーダ送信部１は、空中に向けてレーダビームを照射する。レーダ受信部２は、空中で反射されたレーダビームを受信する。レーダ映像表示部４は、目標検出装置３が取得、処理及び作成したレーダ映像のデータを映像化して表示する。

気象計測部３１は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかをレーダ計測する（ステップＳ１）。具体的には、気象計測部３１は、（１）気象クラッタのレーダ反射強度に基づいて、雨量及び雲量を計測し、（２）気象クラッタのドップラ速度に基づいて、風向及び風速を計測する。

降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標であっても、雨量、雲量、風向及び風速に対して、周囲とは異なる擾乱を及ぼす。気象クラッタに埋もれた物体も、雨量、雲量、風向及び風速に対して、周囲とは異なる擾乱を及ぼす。

目標検出部３２は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかの擾乱の存在に基づいて、降雨域又は雲領域の目標の存在を検出する（ステップＳ２）。本開示の目標検出処理の手順を図３に示す。図３に示したレーダ映像Ｉでは、レーダ反射強度とともに、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかが表示される。

ここで、図３において、背景場Ｂについては、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかが変動する空間スケールが、レーダ覆域全体にわたっている。一方で、擾乱Ｄについては、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかが変動する空間スケールが、目標Ｔの周囲のみにわたっている。

そこで、図３の上段では、目標検出部３２は、背景場Ｂに埋もれた擾乱Ｄの存在を検出することにより、降雨域又は雲領域の目標Ｔの存在を検出する。一方で、図３の下段では、目標検出部３２は、背景場Ｂを除去して擾乱Ｄの存在を検出することにより、降雨域又は雲領域の目標Ｔの存在を検出する。

このように、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標Ｔを検出することができ、気象クラッタに埋もれた物体も検出することができる。

種類判別部３３は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかについての上記擾乱とその周囲との相違に基づいて、降雨域又は雲領域の目標の種類を判別する（ステップＳ３）。本開示の種類判別部の擾乱特性判別処理を図４に示す。

図４の上段では、航空機Ｐが飛行機雲Ｃ及び／又はジェット流Ｊを残すことにより、雨量、雲量、風向及び風速に対して、航空機Ｐの飛行機雲Ｃ及び／又はジェット流Ｊに特有の擾乱を及ぼす。そこで、種類判別部３３は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかについての上記擾乱とその周囲との相違に基づいて、目標Ｔの種類として飛行機雲Ｃ及び／又はジェット流Ｊを残した航空機Ｐを判別する。

図４の下段では、ヘリコプターＨが下降気流Ａを残すことにより、雨量、雲量、風向及び風速に対して、ヘリコプターＨの下降気流Ａに特有の擾乱を及ぼす。そこで、種類判別部３３は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかについての上記擾乱とその周囲との相違に基づいて、目標Ｔの種類として下降気流Ａを残したヘリコプターＨを判別する。

航空機Ｐの周囲の気圧分布により、雨量、雲量、風向及び風速に対して、航空機Ｐの周囲の気圧分布に特有の擾乱を及ぼす。ヘリコプターＨの周囲の気圧分布により、雨量、雲量、風向及び風速に対して、ヘリコプターＨの周囲の気圧分布に特有の擾乱を及ぼす。そこで、種類判別部３３は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかについての上記擾乱とその周囲との相違に基づいて、目標Ｔの種類として上記の物体を判別する。

このように、レーダ断面積が小さい目標Ｔ又は気象クラッタに埋もれた物体がどのような目標Ｔ又は物体であるかを、区別したうえで検出することができる。

種類判別部３３は、さらに降雨域又は雲領域の目標からのレーダ反射強度の大小に基づいて、降雨域又は雲領域の目標のレーダ断面積の大小を判別する（ステップＳ４）。本開示の種類判別部のレーダ断面積判別処理を図５に示す。図５に示したレーダ映像Ｉでは、レーダ反射強度とともに、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかが表示される。

図５の上段では、種類判別部３３は、飛行機雲Ｃ及び／又はジェット流Ｊを残した航空機Ｐからのレーダ反射強度が大きいことに基づいて、航空機Ｐのレーダ断面積が大きいことを判別する。

図５の下段では、種類判別部３３は、飛行機雲Ｃ及び／又はジェット流Ｊを残した航空機Ｐからのレーダ反射強度が小さいことに基づいて、航空機Ｐのレーダ断面積が小さいことを判別する。

このように、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標Ｔを、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が大きい目標Ｔから、より確実に区別したうえで検出することができる。

種類判別部３３は、さらに上記擾乱の範囲の寸法、形状及び運動態様の少なくともいずれかに基づいて、降雨域又は雲領域の目標の種類を判別する（ステップＳ５）。本開示の種類判別部の擾乱範囲判別処理を図６に示す。図６に示したレーダ映像Ｉでは、レーダ反射強度とともに、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかが表示される。

図６の上段では、航空機Ｐが飛行機雲Ｃ及び／又はジェット流Ｊを残すことにより、雨量、雲量、風向及び風速に対して、航空機Ｐの飛行機雲Ｃ及び／又はジェット流Ｊに特有の擾乱を及ぼす。そこで、種類判別部３３は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかについての上記擾乱とその周囲との相違に基づいて、目標Ｔの種類として飛行機雲Ｃ及び／又はジェット流Ｊを残した航空機Ｐを判別する。そして、種類判別部３３は、上記擾乱Ｄの範囲の寸法が大きく、上記擾乱Ｄの範囲の水平長さが大きく、上記擾乱Ｄの範囲の移動速度が大きいことに基づいて、目標Ｔの種類として飛行機雲Ｃ及び／又はジェット流Ｊを残した航空機Ｐをより確実に判別する。

図６の下段では、ヘリコプターＨが下降気流Ａを残すことにより、雨量、雲量、風向及び風速に対して、ヘリコプターＨの下降気流Ａに特有の擾乱を及ぼす。そこで、種類判別部３３は、雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかについての上記擾乱とその周囲との相違に基づいて、目標Ｔの種類として下降気流Ａを残したヘリコプターＨを判別する。そして、種類判別部３３は、上記擾乱Ｄの範囲の寸法が小さく、上記擾乱Ｄの範囲の鉛直長さが大きく、上記擾乱Ｄの範囲の移動速度が小さいことに基づいて、目標Ｔの種類として下降気流Ａを残したヘリコプターＨをより確実に判別する。

このように、レーダ断面積が小さい目標Ｔ又は気象クラッタに埋もれた物体がどのような目標Ｔ又は物体であるかを、より確実に区別したうえで検出することができる。

本開示の目標検出装置及び目標検出プログラムは、レーダ送信電力を高くしたり、レーダ受信機の感度を高くしたり、レーダ受信アンテナの利得を高くしたり、気象クラッタを抑圧する以外に、降雨域又は雲領域のレーダ断面積が小さい目標を確実に検出することができる。

Ｒ：レーダ目標検出システム
１：レーダ送信部
２：レーダ受信部
３：目標検出装置
４：レーダ映像表示部
３１：気象計測部
３２：目標検出部
３３：種類判別部
Ｉ：レーダ映像
Ｂ：背景場
Ｔ：目標
Ｄ：擾乱
Ｐ：航空機
Ｃ：飛行機雲
Ｊ：ジェット流
Ｈ：ヘリコプター
Ａ：下降気流

Claims (5)

1. 雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかをレーダ計測する気象計測部と、
   雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかの擾乱の存在に基づいて、降雨域又は雲領域の目標の存在を検出する目標検出部と、
   を備えることを特徴とする目標検出装置。
2. 雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかについての前記擾乱とその周囲との相違に基づいて、降雨域又は雲領域の前記目標の種類を判別する種類判別部、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の目標検出装置。
3. 前記種類判別部は、さらに降雨域又は雲領域の前記目標からのレーダ反射強度の大小に基づいて、降雨域又は雲領域の前記目標のレーダ断面積の大小を判別する
   ことを特徴とする、請求項２に記載の目標検出装置。
4. 前記種類判別部は、さらに前記擾乱の範囲の寸法、形状及び運動態様の少なくともいずれかに基づいて、降雨域又は雲領域の前記目標の種類を判別する
   ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の目標検出装置。
5. 雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかをレーダ計測する気象計測ステップと、
   雨量、雲量、風向及び風速の少なくともいずれかの擾乱の存在に基づいて、降雨域又は雲領域の目標の存在を検出する目標検出ステップと、
   を順にコンピュータに実行させるための目標検出プログラム。

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