JPH03197889A - 信号処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーダ装置において、クラッタ信号を抑圧し
、目標船舶信号を検出する信号処理方法および装置に関
する。特に、海図情報を用いて、海域の海面反射信号と
陸地の信号とを区別する信号処理方法および装置に関す
る。

［従来の技術］ 海上で、レーダにより目標船舶等を検出する際、受信パ
ルス中に、海面反射等により生じるクラッタ（不要反射
）信号が混在して、検出の妨げとなることがある。この
ため、クラッタ信号を抑圧する処理を行なう必要がある
。

従来、レーダ装置における、クラッタ信号を抑圧する信
号処理方式として、　ｌｏｇ　−ＣＦ　Ａ　Ｒ（Ｃｏｎ
ｓｔａｎｔ　Ｆａｌｓｅ　Ａｌａｒｍ　Ｒａｔｅ）処理
が知られている。

ｌｏｇ　−ＣＦ　Ａ　Ｒは、クラッタ信号ＷがＲａｙｌ
ｅｉｇｈ分布信号であるときに、そのｌｏｇアンプ出力
信号の平均値の回りの偏差が一定となる性質を利用して
、誤警報確率を一定のレベル以下に保って、出力信号を
得るものである。

第５図に、ｌｏｇ−ＣＦＡＲ処理の構成の一例を示す。

ｌｏｇ　−ＣＦ　Ａ　Ｒは、同図に示すように、ｌｏｇ
アンプ５１の出力信号Ｘから、平均値推定回路５２によ
って算出される平均値＜Ｘ＞を減することによって、誤
警報確率が一定なＣＦＡＲ出力信号Ｖを得る。

ＣＦＡＲ処理は、例えば、第６図に示すような回路によ
って行なわれる。すなわち、この回路は、Ｎ／２段のデ
イレイラインからなる遅延素子６１ａと、その各段の信
号の総和を求める加算回路６２ａと、遅延素子６１ａの
出力を遅延させる遅延素子６５と、この遅延素子６５の
出力を受けるＮ／２段のデイレイラインからなる遅延素
子６１ｂと、その各段の信号の総和を求める加算回路６
２ｂと、前記加算回路６２ａおよび６２ｂの出力を加算
する加算回路６３と、この加算結果をＮで除して、移動
平均信号を出力する除算回路６４と、前記遅延素子６５
から出力されるレーダビデオ信号から、前記除算回路６
４から出力される移動平均信号を減算して、差分（ＣＦ
ＡＲ出力）信号を出力する差分演算手段６６とを備えて
構成される。

［発明が解決しようとする課題］ 船舶用レーダに、このｌｏｇ−ＣＦＡＲ処理を適用する
と、上述したように、クラッタが抑圧される。

しかし、上記従来のｌｏｇ　−ＣＦ　Ａ　Ｒ処理では、
クラッタの抑圧のみならず、陸地映像信号に関しても、
その平均値が差し引かれるため、１８号レベルが低下す
ることになる。そのため、従来のｌｏｇ−ＣＦＡＲは、
陸地映像の判別が困難となり、船舶の安全航行上、好ま
しくない状況となるという問題があった。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもの
で、その目的は、クラッタ信号を抑圧すると共に、明確
な陸地映像信号を出力できて、船舶の安全航行上、有効
なレーダ情報を得ることができる信号処理方法および装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、レーダビデオ信号
について、誤警報確率を一定としたＣＦＡＲ処理を行な
う信号処理方法において、レーダビデオ信号の各位置に
ついて、その位置が海域か陸地かを区別する海図情報を
参照して、当該位置が海域であればＣＦＡＲ処理を行な
った信号を出力し、当該位置が陸地であればＣＦＡＲ処
理を行なっていない信号を出力することを特徴とする。

上記海図情報は、レーダビデオ信号の各位置について、
緯度および経度を求め、この緯度および経度により特定
される海図情報を用いることができる。

また、上記目的を達成するための装置として、本発明は
、レーダビデオ信号について、誤警報確率を一定とした
ＣＦＡＲ処理を行なうＣＦＡＲ手段と、レーダビデオ信
号について、海図上の位置と対応させる位置を特定する
位置特定手段と１位置ごとに海域か陸地かを区別する情
報を有する海図情報を保持し、上記位置特定手段によっ
て特定された位置についての海図情報を出力する海図情
報手段と、上記海図情報手段の出力が海域を示すとき、
上記ＣＦＡＲ手段の出力を選択して出力し。

上記海図情報手段の出力が陸地を示すとき、上記ＣＦＡ
Ｒ手段を介さないレーダビデオ信号を選択して出力する
選択手段とを備えることを特徴とする。

さらに、本発明によれば、上記信号処理装置を搭載して
、海域ではＣＦＡＲ処理によりクラッタ信号を抑圧した
映像を、また、陸地ではＣＦＡＲ処理を行なわない映像
を、表示手段により表示することができるレーダ装置が
提供される。

［作　用］ 本発明は、海図情報として、例えば、緯度および経度に
よって特定される位置について、その位置が海域か陸地
かを示す情報を参照する。この海図情報は、自船が航行
する領域について、光ディスク等に記録して用意する。

もっとも１通信手段を介して、海図情報を取得してもよ
い。

海図情報を参照するため、レーダビデオ信号の各位置を
特定する。位置の特定は、自船の位置と、レーダビデオ
信号の各位置の相対的関係を求め、これらから１例えば
、緯度および経度として算出する。

この位置情報により、その位置における海図情報が得ら
れる。

レーダビデオ信号について、その各位置ごとに海図情報
を参照することにより、レーダビデオ信号の各位置につ
いて、海域であるか陸地であるかが明らかになる。

そこで、海図情報が海域を示している場合には。

レーダビデオ信号についてＣＦＡＲ処理を行なった信号
を選択することにより、クラッタ信号が抑圧されて、目
標船舶が明確化される。一方、海図情報が陸地を示して
いる場合には、レーダビデオ信号について、ＣＦＡＲ処
理を行なわせないものを選択することにより、抑圧を受
けない陸地映像が得られる。

従って、本発明によれば、海域における船舶はもちろん
、陸地についても、明確な映像が得られ、航行の安全確
保上、好ましい結果となる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明す
る。

第１図に、本発明の信号処理方法を実施するための信号
処理装置の一実施例の構成を示す。

本実施例の信号処理装置は、ＣＦＡＲ処理を実行するＣ
ＦＡＲ手段７と、前記ＣＦＡＲ処理されたＣＦＡＲ出力
信号とＣＦＡＲ処理されないレーダビデオ信号のいずれ
かを選択して出力する選択手段１４と、選択出力された
映像信号および／または海図情報を可視表示する表示手
段１５と、自船の絶対的位置を獲得する自船位置獲得手
段８と、自船の船首方位を獲得する船首方位獲得手段９
と、レーダの掃引方位を検知して出力するレーダ掃引力
位獲得手段１０と、レーダ掃引距離を検知するレーダ掃
引距離獲得手段１１と、前記自船位置獲得手段８〜レー
ダ掃引距離獲得手段１１の各手段から出力される信号を
用いてレーダビデオ信号が出力される際の各位置の緯度
および経度を求める制御手段１２と、予定航路およびそ
の周辺海域の海図情報を供給する海図情報手段１３とを
備えて構成される。

ＣＦＡＲ手段７は、海面反射抑制処理方式の１つであり
１図示しないｌｏｇアンプを介してレーダビデオ信号を
人力し、その海面反射によるクラッタ信号を抑圧し、目
標信号を強調して、出力する機能を有している。このＣ
ＦＡＲ手段７は、例えば、第６図に示すように、Ｎ／２
段のデイレイラインからなる遅延素子６１ａ、６１ｂと
、それらの各段の信号の総和を求める加算器Ｎ６２　ａ
　。

６２ｂと、遅延素子６１ａ、６１ｂの中間に１段挿入さ
れる遅延素子６５と、前記加算回路６２ａおよび６２ｂ
の出力を加算する加算回路６３と、この加算結果をＮで
除して、移動平均信号を出力する除算回路６４と、前記
遅延素子６５から出力されるレーダビデオ信号から、前
記除算回路６４から出力される移動平均信号を減算して
、差分（ＣＦＡＲ出力）信号を出力する差分演算手段６
６とを備えて構成される。

自船位置獲得手段８は、自船の位置を示す緯度Ｘｓ、経
度Ｙｓの信号を出力するものである。衛星航法装置であ
るＧＰＳまたはＮＮ５Ｓ、あるいは、双曲線航法装置で
あるロラン、さらには、ジャイロ、ログによるデドレコ
ニング装置等によって実現できる。

船首方位獲得手段９は、ジャイロの出力信号を基に、船
首方位信号Ｏ８を算出する。ジャイロ信号を平滑化し、
安定な船首方位信号を出力する。

レーダ掃引方位獲得手段１０は、レーダの船首ｍ、ｓ信
号を基準としたレーダの掃引力位信号Ｏｒを出力する。

ここで言うレーダ掃引方位Ｏｒは。

レーダアンテナの方位と一致している。レーダ掃引方位
θｒは、レーダの送信された送信パルス信号に対応した
受信ルーダビデオ信号の方位Ｏｒに等しい。レーダ掃引
方位Ｏｒの獲得は、カウンタ回路を使用してアンテナか
ら出力されるアンテナ角度信号パルスをカウントし、レ
ーダの船σ輝線信号をリセット信号とすることで実現で
きる。

レーダ掃引距離獲得手段１１は、時系列である前記レー
ダビデオ信号の個々のタイミングにおける距離を表わす
距離信号Ｑｒを出力する。レーダ掃引距離獲得手段１１
は、第２図に示すように、距離基準発振回路１７と、カ
ウンタ回路１６とを備えて構成され、レーダの送信トリ
ガパルスでカウンタ回路１６がリセットされ、距離基準
発振回路１７の出力信号をカウントすることで、距離が
得られる。

制御手段１２は、自船の位置獲得手段８より自船の緯度
Ｘｓ、経度Ｙｓ、船首方位獲得手段９より船首方位Ｏ８
、レーダ掃引方位獲得手段１０よりレーダ掃引方位ｏｒ
、および、レーダ掃引距離獲得手段１１よりレーダ掃引
路ｉＪ　１１　ｒの出力信号と、レーダの船首輝線と船
首方位との角度差θｒｓとから、前記レーダビデオ信号
が出力される際の、レーダ掃引距離に対応する位Ｕ（［
１２測点）の緯度Ｘｒ、経度Ｙｒ値を以下のようにして
求め、出力するものである。

Ｘｒ＝　Ｘｓ＋　Ｑｒ＊ｃｏｓθ　　　　　−（１）Ｙ
ｒ＝Ｙｓ＋Ｑｒ＊ｓｊｎθ　　　　＝−（２）θ＝Ｏｓ
＋ｏｒ＋　Ｏｒｓ　　　　　　　−（３）二の制御手段
１２は、例えば、第４図に示すように、船首方位Ｏ８、
レーダ掃引方位ｏｒ、および、レーダの船首輝線と船首
方位との角度差θｒｓを加算する加算器２０と、この加
算結果Ｏについて、ＣＯ８θを求めるＣＯＳルックアッ
プテーブル１８と、θについて、ｓｉｎθを求めるｓｉ
ｎルックアップテーブル１９と、レーダ掃引距離（ｌｒ
にｃｏｓ　Ｏを乗する乗算器２１と、レーダ掃引距離Ｑ
ｒにｓｉｎθを乗する乗算器２２と、前記乗算結果Ｑ　
ｒ　＊　ｃｏｓθに自船緯度Ｘｓを加算して観測点の緯
度Ｘｒを出力する加算器２３と、前記乗算結果Ｑ　ｒ　
＊　ｓｉｎ　Ｏに自船経度Ｙｓを加算して観測点の経度
Ｙｒを出力する加算器２４とを有して構成される。

なお、制御手段１２は、本実施例の構成に限らず１例え
ば、マイクロコンピュータ等により構成してもよい。

海図情報手段１３は、自船の予定航路およびその周辺海
域の海図をディジタルデータの形で保持し、制御手段１
２の出力信号である、前記レーダビデオ信号の各位置の
緯度Ｘｒおよび経度Ｙｒを入力とし、その位置の海図情
報を出力する。

海図情報は、海域について、緯度および経度で表わされ
る各位置毎に、海か陸かの区別、水深、ブイ等の存否な
どの情報がディジタルデータとして記録されたものであ
る。これをグラフィック処理することにより、イメージ
情報として出力することもできる。本実施例では、少な
くとも各位置毎に陸地か海域かを区別した情報があれば
足りる。

海図情報手段１３は、例えば、磁気ディスク。

光ディスク、光磁気ディスク等の記憶媒体に格納されて
、保持される。なお、高速アクセスを容易とするため、
バッファメモリを設け、自船の現在位置の周辺海域の海
図データを、光ディスク等の記憶媒体からこのバッファ
メモリに転送して格納する構成とすることが好ましい。

この場合、自船の移動に伴なって、バッファメモリの記
憶内容を部分的に書き替えていく。

海図情報の記憶に際しては、位置（緯度・経度）を論理
アドレスとすることができる。この場合、位置情報をバ
ッファメモリの物理アドレスに変換するテーブルを設け
ておき、該バッファメモリ内の海図情報の書き替えに伴
なって、このテーブルも対応して書き替えるようにする
。

第８図に、本実施例において好適に用いられる海図情報
手段の一例を示す。

同図に示す海図情報手段１３は、多量の海図情報を記憶
した光ディスクから海図情報を読み出す機能を少なくと
も有する光デイスク装置１３２と、光ディスクに格納さ
れている海図情報のうち、自船周辺海域の情報を格納す
るバッファメモリを構成するＲＡＭ１３３と、光デイス
ク装置１３２およびＲＡＭ　ｌ　３３を制御するメモリ
コントローラ１３１とを侵えて構成される。

上記メモリコントローラ１３１は、外部から与えられる
位置情報に基づいて、対応する海図情報をＲＡＭ　１３
３から出力させると共に、ＲＡＭ１３３に格納されてい
ない情報を光デイスク装置１３２から読み出して、ＲＡ
Ｍ１３３に格納し、かつ、ＲＡＭ１３３中に、位置とＲ
ＡＭアドレスの変換テーブルを設ける機能を有する。

なお、海図情報手段１３に、グラフィック処理機能を持
たせ、海図情報を映像信号として、表示手段１５に送り
、可視表示させる構成とすることができる。

海図情報手段１３から選択手段１４に送られる海図情報
は、本実施例で・は、入力される位置毎に、海か陸かを
示す信号であって、例えば、１１０″′とＩＩ　Ｉ　Ｉ
Ｉにより構成される。ここで、海域をＩＩ　Ｏ１１陸地
をＩＩ　１　＋１で表わすとすれば、与えられた位置が
海域であれば０″が、また、陸地であればｒＬ　Ｉ　Ｉ
Ｉがそれぞれ出力されることになる。

選択手段１４は、海図情報手段１３から出力される信号
によって、海域の時はＣＦＡＲ出力信号、陸地の時は前
記ＣＦＡＲ処理が成されていないレーダビデオ信号を選
択して、出力する。この選択手段１４は１例えば、マル
チプレクサ、アナログスイッチ等を用いることで実現で
きる。

次に、本実施例の信号処理動作について、第７図をも参
照して説明する。

なお、第７図において、（１）〜（３）は、レーダビデ
オ信号の１スイ一プ分をＡスコープ表示したものを示す
波形図である。これらのうち、（１）はｌｏｇ−ＣＦＡ
Ｒ処理を行なう前のレーダビデオ信号の波形を示す。（
２）はｌｏｇ−ＣＦＡＲ処理後のレーダビデオ信号の波
形を示す。（３）は本実施例を適用して信号処理を行な
ったレーダビデオ信号の波形を示す。また、第７図（４
）は本実施例において用いる海図情報の波形を示す。

また、第７図において、ｐは送信パルスの漏れ信号、ａ
はクラッタ信号、ｂは船舶からの反射信号、Ｃは陸地か
らの反射信号を各々示す。

レーダ受信機（図示せず）から出力されるレーダビデオ
信号は、第１図には図示していないｌｏｇアンプにより
増幅され、ＣＦＡＲ手段７によりＣＦＡＲ処理されて１
表示手段１５によって表示される。

一方、自船位置獲得手段８により、自船の位置を示す緯
度Ｘｓ、経度Ｙｓが獲得され、船首方位獲得手段９によ
り、自船の船首方位信号Ｏ８が獲得され、レーダ掃引方
位獲得手段１０により、レーダの船首Ｒ線信号を基準と
したレーダ掃引方位信号Ｏｒが獲得され、また、レーダ
掃引距離獲得手段１１により、レーダビデオ信号の個々
のタイミングにおける距離信号Ｑｒが獲得される。

制御手段１２は、前記船首方位信号Ｏ５と、レーダ掃引
方位信号ｏｒと、船首方位およびレーダ掃引方位の角度
差θｒｓとを加算器２０により加算して、前記第３式に
示す、真北を部室とした船首方位Ｏを得る。そして、こ
の船首方位θについて。

ＣＯＳルックアップテーブル１８およびｓｉｎルックア
ップテーブル１９を参照して、ｃｏｓ（ｌおよびｓｉｎ
　Ｏの値を求め、これらを各々乗算器２１および２２を
用いてレーダ掃引距Ｍａｒに乗じる。ついで、これらの
積のうち、ＱｒｃｏｓＯを加算器２３により自船位置の
緯度Ｘｓに加算して、前記第１式に示すＸｒを得る。ま
た、Ｑｒｓｉｎθを加算器２４により自船方位の経度Ｙ
ｓに加算して、前記第２式に示すＹｒを得る。

前記（Ｘｒ、　Ｙｒ）は、レーダの掃引距離計測単位に
対応して得られ、海図情報手段１３に送られる。

海図情報手段１３では、この（Ｘｒ、　Ｙｒ）を受けて
、メモリコントローラ１３１が、ＲＡＭ１３３にアクセ
スし、対応する海図情報を読み出して、選択手段１４に
送る。また、この海図情報手段１３は、必要に応じて、
自船の位置を基に、光デイスク装置１３２から新たに海
図情報を読み出して、ＲＡＭ　１３３に格納されている
海図情報の書き替えを行なう。

選択手段１４は、前記海図情報手段１３からの海図情報
を受けて、海図情報が海域を表わす信号であれば、ＣＦ
ＡＲ手段７の出力を選択し、海図情報が陸地を表わす信
号であれば、ＣＦ　Ａ　Ｒ処理をしないレーダビデオ信
号を選択して、それぞれ表示手段１５に送る。

ところで、海面反射によるクラッタ信号は、第７図（１
）に示すように、送信パルス発信後が最強レベルであり
、その後、指数関数的にその強度が減衰していく特性を
示す。一方、陸地信号は、同図（１）に示すように、海
面反射信号が減衰した後に、強い信号として発生する。

従来のＣＦＡＲ処理によれば、信号の変化点のみが出力
されることになり、結果的に、第７図（２）に示すよう
に、海面反射信号および陸地信号がそれぞれ抑圧されて
、船舶映像信号および陸地信号の立ち上がり部分がパル
ス状信号となって出力される。従って、ＣＦＡＲ処理に
よって出力される映像は、本来表示させるべき陸地映像
が、第７図（２）に示す６点のようになって、不明確な
輪郭線映像となり、陸地映像の判別がきわめて困難にな
る。

これに対して、本実施例は、海図情報を用いて選択手段
１４における切り替えを行なう。このため、海図情報が
、第７図（４）に示すように、海域を示すＬＬ　ＯＩＴ
である場合、第７図（２）に示すＣＦＡＲ処理された信
号が選択されて出力され、同図Ｃ点の直前まで、この状
態が続く。この後、海図情報が、第７図（４）に示すよ
うに、陸地を示す“１″となると、選択手段１４は、Ｃ
ＦＡＲ処理を行なわないレーダビデオ信号を選択するた
め、第７図（１）に示すレーダビデオ信号のＣ点部分が
選択されて、出力される。これを合成してみると、第７
図（３）の信号波形となる。

このように、本実施例によれば、観測点（レーダビデオ
信号の各位置）が海域のときは、レーダビデオ信号にＣ
ＦＡＲ処理がなされて、クラッタ信号が抑圧された状態
で、船舶映像が出力される表示映像が得られる。一方、
観測点が陸地のときは、レーダビデオ信号にＣＦＡＲ処
理を行なわせずに出力表示させる。そのため、陸地の映
像が抑圧されることなく、明確な映像表示として得られ
る。

なお、本発明は、上記した実施例に限られることなく１
種々の変形が可能であることは、いうまでもない。

［発明の効果］ 以上のように１本発明によれば、レーダビデオ信号につ
いて、海図情報をもとにして、海域に対しては、ＣＦＡ
Ｒ処理によりクラッタ信号抑圧効果を発揮し、陸地に対
しては従来のレーダ映像どおりの明確な陸地映像を表示
することによって、船舶の安全航行上有効な信号処理結
果を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の信号処理方法を実施する信号・処理装
置の一実施例の構成を示すブロック図、第２図は上記実
施例において用いられるレーダ掃引距離獲得手段の一例
を示すブロック図、第３図は上記実施例においてレーダ
ビデオ信号の各位置の緯度および経度を求めるための各
変数の関係を示すグラフ、第４図は上記実施例において
用いられる制御手段の一実施例の構成を示すブロック図
。 第５図はＬｏｇ　−ＣＦ　Ａ　Ｒ処理の一例を示すブロ
ック図、第６図はＣＦＡＲ処理の一例を示すブロック図
、第７図は上記実施例の作用を示す波形図。 第８図は上記実施例において用いられる海図情報手段の
一例を示すブロック図である。 １０・・・レーダ掃引方位獲得手段 １１・・・レーダ掃引距離獲得手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーダビデオ信号について、誤警報確率を一定とし
   たＣＦＡＲ処理を行なう信号処理方法において、 レーダビデオ信号の各位置について、その位置が海域か
   陸地かを区別する海図情報を参照して、当該位置が海域
   であればＣＦＡＲ処理を行なった信号を出力し、当該位
   置が陸地であればＣＦＡＲ処理を行なっていない信号を
   出力することを特徴とする信号処理方法。 ２、上記海図情報は、レーダビデオ信号の各位置につい
   て、緯度および経度を求め、この緯度および経度により
   指定される海図情報を用いることを特徴とする請求項１
   記載の信号処理方法。 ３、レーダビデオ信号について、誤警報確率を一定とし
   たＣＦＡＲ処理を行なうＣＦＡＲ手段と、レーダビデオ
   信号について、海図上の位置と対応させる位置を特定す
   る位置特定手段と、位置ごとに海域か陸地かを区別する
   情報を有する海図情報を保持し、上記位置特定手段によ
   って特定された位置についての海図情報を出力する海図
   情報手段と、 上記海図情報手段の出力が海域を示すとき、上記ＣＦＡ
   Ｒ手段の出力を選択して出力し、上記海図情報手段の出
   力が陸地を示すとき、上記ＣＦＡＲ手段を介さないレー
   ダビデオ信号を選択して出力する選択手段と を備えることを特徴とする信号処理装置。 ４、レーダビデオ信号を入力として、誤警報確率を一定
   としたＣＦＡＲ出力信号を出力する ＣＦＡＲ手段と、 自船の位置を獲得する自船位置獲得手段、船首方位を獲
   得する船首方位獲得手段、レーダ掃引方位を獲得するレ
   ーダ掃引方位獲得手段、および、レーダ掃引距離を獲得
   するレーダ掃引距離獲得手段と、 前記自船位置獲得手段、船首方位獲得手段、レーダ掃引
   方位獲得手段およびレーダ掃引距離獲得手段の出力信号
   より前記レーダビデオ信号の位置を計算して、出力する
   制御手段と、 制御手段の出力信号を入力信号とし、海域・陸地が区別
   されている海図情報を出力する海図情報手段と、 海図情報手段の出力信号を入力信号とし、その入力信号
   により陸地のときは前記レーダビデオ信号を、海域のと
   きはＣＦＡＲ出力信号を選択する選択手段とを有するこ
   とを特徴とする信号処理装置。 ５、請求項３または４記載の信号処理装置を搭載し、海
   域ではＣＦＡＲ処理によりクラッタ信号を抑圧した映像
   を、また、陸地では、ＣＦＡＲ処理を行なわない映像を
   、表示手段により表示することを特徴とするレーダ装置
   。