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技術 レーダ装置

出願人 三菱電機株式会社
発明者 山本和彦岩本雅史
出願日 2003年6月13日 (16年3ヶ月経過) 出願番号 2003-169380
公開日 2005年1月6日 (14年8ヶ月経過) 公開番号 2005-003602
状態 特許登録済
技術分野 レーダ方式及びその細部
主要キーワード 主軸ベクトル 波高情報 候補目標 目標像 回転角速度ベクトル 波高データ 向クロス RCS値
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (19)

課題

従来、主軸の傾きとその3次元空間内での方向の関係から回転運動に関するパラメータ推定できないようなジオメトリでは適用できないという課題があった。

解決手段

高周波信号を発生する送信機1と、高周波信号を目標に向けて放射し、目標に反射された高周波信号を受信する送受信アンテナ3と、前記アンテナにより受信された反射信号検波する受信機4と、受信信号に基づいて目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用辞書画像を生成し、目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の類似度を算出して出力する単一観測相関算出手段50と、単一観測相関算出手段50から出力された類似度を複数回蓄積する複数相関蓄積手段16と、前記蓄積された複数の類似度に基づいて目標と種類が一致もしくは類似する候補目標識別する識別手段17とを設けた。

概要

背景

従来のレーダ装置は、レーダ画像上の目標軸傾きおよびドップラー幅推定する手段1、2、目標追尾結果507からの目標とレーダ位置関係とレーダ画像上の目標の軸傾きからレーダ画像のクロスレンジ軸ベクトル制約を加える手段3、各候補目標の形状データ512から各候補目標のクロスレンジ方向の実寸法のクロスレンジ長特性を得る手段5、目標とレーダ装置の位置および目標の進行方向から目標のアスペクト角を推定する手段509、上記2、3、5の結果からレーダ画像の投影面を決定する手段4、上記各候補目標の形状データと目標のアスペクト角から候補目標三次元レーダ反射断面積RCS分布を算出する手段510、RCS分布と投影面から候補目標ごとの識別用辞書画像を生成する手段7、上記辞書画像をレーダ画像505と共に表示する手段506からなる(例えば、特許文献1参照)。

概要

従来、主軸の傾きとその3次元空間内での方向の関係から回転運動に関するパラメータを推定できないようなジオメトリでは適用できないという課題があった。高周波信号を発生する送信機1と、高周波信号を目標に向けて放射し、目標に反射された高周波信号を受信する送受信アンテナ3と、前記アンテナにより受信された反射信号検波する受信機4と、受信信号に基づいて目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の類似度を算出して出力する単一観測相関算出手段50と、単一観測相関算出手段50から出力された類似度を複数回蓄積する複数相関蓄積手段16と、前記蓄積された複数の類似度に基づいて目標と種類が一致もしくは類似する候補目標を識別する識別手段17とを設けた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

高周波信号を発生する送信機と、前記高周波信号を観測目標に向けて放射するとともに、前記観測目標に反射された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された反射信号検波する受信機と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用辞書画像を生成し、前記観測目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の類似度を算出して出力する単一観測相関算出手段と、前記単一観測相関算出手段から出力された類似度を複数回蓄積する複数相関蓄積手段と、前記蓄積された複数の類似度に基づいて前記観測目標と種類が一致もしくは類似する候補目標識別する識別手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置

請求項2

前記単一観測相関算出手段は、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成するレーダ画像再生手段と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標の追尾を行い前記観測目標の進行方向及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係推定する目標追尾手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のドップラー周波数幅を算出するドップラー幅算出手段と、前記観測目標とレーダ装置の位置関係に基づいて前記観測目標を基準としたレーダ装置の方向を表す角度であるアスペクト角を推定する目標アスペクト角推定手段と、候補目標の3次元形状データを蓄積する目標形状データ蓄積手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の進行方向に基づいて各候補目標上の反射強度分布を算出するRCS算出手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の進行方向に基づいてレンジに直交する複数のクロスレンジ軸方向を想定した場合の各クロスレンジ軸方向の各候補目標の長さの特性であるクロスレンジ長特性を算出するクロスレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のドップラー周波数幅、及び前記各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、各想定したクロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを各候補目標、各想定したクロスレンジ軸方向に算出する候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段と、前記算出されたクロスレンジ軸ベクトル毎に各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する複数投影面決定手段と、前記候補目標毎に得られた反射強度分布、及び前記各クロスレンジ軸ベクトルに対応する各投影面を用いて候補目標の辞書画像を生成する候補目標複数辞書画像生成手段と、前記候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び前記生成された観測目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像相関手段とを含むことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。

請求項3

前記単一観測相関算出手段は、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成するレーダ画像再生手段と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標の追尾を行い前記観測目標の進行方向及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係を推定する目標追尾手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のドップラー周波数幅を算出するドップラー幅算出手段と、前記前記観測目標とレーダ装置の位置関係に基づいて前記観測目標を基準としたレーダ装置の方向を表す角度であるアスペクト角を推定する目標アスペクト角推定手段と、候補目標の3次元形状データを蓄積する目標形状データ蓄積手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の進行方向に基づいて各候補目標上の反射強度分布を算出するRCS算出手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データに基づき得られた各候補目標上の反射強度分布及び前記観測目標の進行方向に基づいて観測目標上で反射強度が所定の閾値を超える範囲のクロスレンジ長特性を算出するRCS考慮クロスレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のドップラー周波数幅、及び前記各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、各想定したクロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを各候補目標、各想定したクロスレンジ軸方向に算出する候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段と、前記算出されたクロスレンジ軸ベクトル毎に各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する複数投影面決定手段と、前記候補目標毎に得られた反射強度分布、及び前記各クロスレンジ軸ベクトルに対応する各投影面を用いて候補目標の辞書画像を生成する候補目標複数辞書画像生成手段と、前記候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び前記生成された観測目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像相関手段とを含むことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。

請求項4

前記単一観測相関算出手段は、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成するレーダ画像再生手段と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標の追尾を行い前記観測目標の進行方向及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係を推定する目標追尾手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のドップラー周波数幅を算出するドップラー幅算出手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のレンジ長を算出するレンジ長算出手段と、候補目標の3次元形状データを蓄積する目標形状データ蓄積手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データに基づいて想定した複数の進行方向における候補目標のレンジ長を表すレンジ長特性を算出するレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のレンジ長、及び進行方向、並びに各候補目標のレンジ長特性に基づいて前記観測目標の前方と後方を結ぶ軸方向の単位ベクトルである主軸ベクトルを候補目標毎に推定する精細目標進行方向推定手段と、前記観測目標の主軸ベクトル、及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係に基づいて前記観測目標を基準としたレーダ装置の方向を表す角度であるアスペクト角を推定する目標アスペクト角推定手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の主軸ベクトルに基づいて各候補目標上の反射強度分布を算出するRCS算出手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ、及び前記観測目標の主軸ベクトルに基づいてレンジに直交する複数のクロスレンジ軸方向を想定した場合の各クロスレンジ軸方向の各候補目標の長さの特性であるクロスレンジ長特性を算出するクロスレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のドップラー周波数幅、及び前記各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、各想定したクロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを各候補目標、各想定したクロスレンジ軸方向に算出する候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段と、前記算出されたクロスレンジ軸ベクトル毎に各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する複数投影面決定手段と、前記候補目標毎に得られた反射強度分布、及び前記各クロスレンジ軸ベクトルに対応する各投影面を用いて候補目標の辞書画像を生成する候補目標複数辞書画像生成手段と、前記候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び前記生成された観測目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像相関手段とを含むことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。

請求項5

前記単一観測相関算出手段は、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成するレーダ画像再生手段と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標の追尾を行い前記観測目標の進行方向及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係を推定する目標追尾手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のドップラー周波数幅を算出するドップラー幅算出手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のレンジ長を算出するレンジ長算出手段と、候補目標の3次元形状データを蓄積する目標形状データ蓄積手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データに基づき得られた、想定した複数の進行方向に対する各候補目標の反射強度分布から、想定した複数の進行方向における候補目標のレンジ長を表すレンジ長特性を反射強度の強い反射点分布に基づいて算出するRCS考慮レンジ長特性算出手段と、前記観測目標のレンジ長、及び進行方向、並びに各候補目標のレンジ長特性に基づいて前記観測目標の前方と後方を結ぶ軸方向の単位ベクトルである主軸ベクトルを候補目標毎に推定する精細目標進行方向推定手段と、前記観測目標の主軸ベクトル、及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係に基づいて前記観測目標を基準としたレーダ装置の方向を表す角度であるアスペクト角を推定する目標アスペクト角推定手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の主軸ベクトルに基づいて各候補目標上の反射強度分布を算出するRCS算出手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ、及び前記観測目標の主軸ベクトルに基づいてレンジに直交する複数のクロスレンジ軸方向を想定した場合の各クロスレンジ軸方向の各候補目標の長さの特性であるクロスレンジ長特性を算出するクロスレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のドップラー周波数幅、及び前記各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、各想定したクロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを各候補目標、各想定したクロスレンジ軸方向に算出する候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段と、前記算出されたクロスレンジ軸ベクトル毎に各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する複数投影面決定手段と、前記候補目標毎に得られた反射強度分布、及び前記各クロスレンジ軸ベクトルに対応する各投影面を用いて候補目標の辞書画像を生成する候補目標複数辞書画像生成手段と、前記候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び前記生成された観測目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像相関手段とを含むことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。

請求項6

前記単一観測相関算出手段は、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成するレーダ画像再生手段と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標の追尾を行い前記観測目標の進行方向及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係を推定する目標追尾手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のドップラー周波数幅を算出するドップラー幅算出手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のレンジ長を算出するレンジ長算出手段と、候補目標の3次元形状データを蓄積する目標形状データ蓄積手段と、各候補目標の各想定した進行方向における反射強度を考慮したレンジ長特性を蓄積するRCS考慮レンジ長特性蓄積手段と、前記RCS考慮レンジ長特性蓄積手段に蓄積された各候補目標のレンジ長特性を読み出すRCS考慮レンジ長特性読出し手段と、前記観測目標のレンジ長、及び進行方向、並びに各候補目標のレンジ長特性に基づいて前記観測目標の前方と後方を結ぶ軸方向の単位ベクトルである主軸ベクトルを候補目標毎に推定する精細目標進行方向推定手段と、前記観測目標の主軸ベクトル、及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係に基づいて前記観測目標を基準としたレーダ装置の方向を表す角度であるアスペクト角を推定する目標アスペクト角推定手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の主軸ベクトルに基づいて各候補目標上の反射強度分布を算出するRCS算出手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ、及び前記観測目標の主軸ベクトルに基づいてレンジに直交する複数のクロスレンジ軸方向を想定した場合の各クロスレンジ軸方向の各候補目標の長さの特性であるクロスレンジ長特性を算出するクロスレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のドップラー周波数幅、及び前記各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、各想定したクロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを各候補目標、各想定したクロスレンジ軸方向に算出する候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段と、前記算出されたクロスレンジ軸ベクトル毎に各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する複数投影面決定手段と、前記候補目標毎に得られた反射強度分布、及び前記各クロスレンジ軸ベクトルに対応する各投影面を用いて候補目標の辞書画像を生成する候補目標複数辞書画像生成手段と、前記候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び前記生成された観測目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像相関手段とを含むことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。

請求項7

前記単一観測相関算出手段は、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成するレーダ画像再生手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のドップラー周波数幅を算出するドップラー幅算出手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のレンジ長を算出するレンジ長算出手段と、候補目標の3次元形状データを蓄積する目標形状データ蓄積手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データに基づいて想定した複数の進行方向における候補目標のレンジ長を表すレンジ長特性を算出するレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のレンジ長、及び各候補目標のレンジ長特性に基づいて前記観測目標の前方と後方を結ぶ軸方向の単位ベクトルである主軸ベクトルを候補目標毎に複数種類推定する精細目標進行方向複数推定手段と、前記観測目標の複数の主軸ベクトルに基づいて前記観測目標を基準としたレーダ装置の方向を表す角度であるアスペクト角をそれぞれ推定する目標アスペクト角推定手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の主軸ベクトルに基づいて各候補目標上の反射強度分布を算出するRCS算出手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ、及び前記観測目標の複数の主軸ベクトルに基づいてレンジに直交する複数のクロスレンジ軸方向を想定した場合の各クロスレンジ軸方向の各候補目標の長さの特性であるクロスレンジ長特性を主軸ベクトル毎に算出する複数クロスレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のドップラー周波数幅、及び前記各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、各想定したクロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを各候補目標、各主軸ベクトル、各想定したクロスレンジ軸方向に算出する候補目標複数進行方向クロスレンジ軸ベクトル算出手段と、前記算出されたクロスレンジ軸ベクトル毎に各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する複数進行方向投影面決定手段と、前記候補目標毎に得られた反射強度分布、及び前記各クロスレンジ軸ベクトルに対応する各投影面を用いて候補目標の辞書画像を生成する候補目標複数辞書画像生成手段と、前記候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び前記生成された観測目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像相関手段とを含むことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。

請求項8

前記単一観測相関算出手段は、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成するレーダ画像再生手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のドップラー周波数幅を算出するドップラー幅算出手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のレンジ長を算出するレンジ長算出手段と、候補目標の3次元形状データを蓄積する目標形状データ蓄積手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データに基づいて想定した複数の進行方向における候補目標のレンジ長を表すレンジ長特性を算出するレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のレンジ長、各候補目標のレンジ長特性、及び観測目標の形状の対称性に基づいて前記観測目標の前方と後方を結ぶ軸方向の単位ベクトルである主軸ベクトルを候補目標毎に複数種類推定する対称型精細目標進行方向複数推定手段と、前記観測目標の複数の主軸ベクトルに基づいて前記観測目標を基準としたレーダ装置の方向を表す角度であるアスペクト角をそれぞれ推定する目標アスペクト角推定手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の主軸ベクトルに基づいて各候補目標上の反射強度分布を算出するRCS算出手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ、及び前記観測目標の複数の主軸ベクトルに基づいてレンジに直交する複数のクロスレンジ軸方向を想定した場合の各クロスレンジ軸方向の各候補目標の長さの特性であるクロスレンジ長特性を主軸ベクトル毎に算出する複数クロスレンジ長特性算出手段と、前記観測目標のドップラー周波数幅、及び前記各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、各想定したクロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを各候補目標、各主軸ベクトル、各想定したクロスレンジ軸方向に算出する候補目標複数進行方向クロスレンジ軸ベクトル算出手段と、前記算出されたクロスレンジ軸ベクトル毎に各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する複数進行方向投影面決定手段と、前記候補目標毎に得られた反射強度分布、及び前記各クロスレンジ軸ベクトルに対応する各投影面を用いて候補目標の辞書画像を生成する候補目標複数辞書画像生成手段と、前記候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び前記生成された観測目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像相関手段とを含むことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。

請求項9

前記単一観測相関算出手段は、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成するレーダ画像再生手段と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標の追尾を行い前記観測目標の進行方向及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係を推定する目標追尾手段と、前記観測目標のレーダ画像に基づいて前記観測目標のドップラー周波数幅を算出するドップラー幅算出手段と、前記観測目標の進行方向及び前記観測目標とレーダ装置の位置関係に基づいて前記観測目標を基準としたレーダ装置の方向を表す角度であるアスペクト角を推定する目標アスペクト角推定手段と、候補目標の3次元形状データを蓄積する目標形状データ蓄積手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の進行方向に基づいて各候補目標上の反射強度分布を算出するRCS算出手段と、前記蓄積された候補目標の3次元形状データ及び前記観測目標の進行方向に基づいてレンジに直交する複数のクロスレンジ軸方向を想定した場合の各クロスレンジ軸方向の各候補目標の長さの特性であるクロスレンジ長特性を算出するクロスレンジ長特性算出手段と、前記レーダ画像上での観測目標の主軸の傾きを抽出する主軸傾斜抽出手段と、前記観測目標の進行方向、及び前記レーダ画像上での観測目標の主軸の傾きに基づいてクロスレンジ幅制約を行うクロスレンジ幅制約手段と、前記観測目標のドップラー周波数幅、前記クロスレンジ幅に課せられる制約、及び前記各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、クロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを算出する候補目標クロスレンジ軸ベクトル算出手段と、前記算出されたクロスレンジ軸ベクトルの各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する投影面決定手段と、前記各候補目標の反射強度分布及び投影面を用いて各候補目標の辞書画像を生成する候補目標辞書画像生成手段と、前記候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び前記生成された観測目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像相関手段とを含むことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。

請求項10

高周波信号を発生する送信機と、前記高周波信号を観測目標に向けて放射するとともに、前記観測目標に反射された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された反射信号を検波する受信機と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、前記観測目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の相関を算出して出力する単一観測相関算出手段と、前記単一観測相関手段の出力に基づいて前記相関が最も高くなった時のクロスレンジ軸ベクトルを観測毎に選択する相関最大クロスレンジ軸選択手段と、前記相関最大クロスレンジ軸選択手段の出力に基づいて各観測における相関最大クロスレンジ軸の変化を算出するクロスレンジ軸変化算出手段と、前記クロスレンジ軸変化算出手段の出力に基づいて観測目標の識別を行うクロスレンジ軸変化識別手段を備えたことを特徴とするレーダ装置。

請求項11

前記クロスレンジ軸変化識別手段は、各観測におけるクロスレンジ軸の変化の大きさを平均した値を候補目標毎に算出して、この平均値を最小とする候補目標を前記観測目標として識別することを特徴とする請求項10記載のレーダ装置。

請求項12

高周波信号を発生する送信機と、前記高周波信号を観測目標に向けて放射するとともに、前記観測目標に反射された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された反射信号を検波する受信機と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、前記観測目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の相関を算出して出力する単一観測相関算出手段と、前記単一観測相関手段の出力に基づいて前記相関が最も高くなった時の前記観測目標の進行方向及びクロスレンジ軸ベクトルの組を観測毎に選択する相関最大進行方向・クロスレンジ軸選択手段と、前記相関最大進行方向・クロスレンジ軸選択手段の出力に基づいて各観測における相関進行方向、及び相関最大クロスレンジ軸の変化を所定の重み付け加算する進行方向・クロスレンジ軸変化算出手段と、前記進行方向・クロスレンジ軸変化算出手段の出力に基づいて観測目標の識別を行う進行方向・クロスレンジ軸変化識別手段を備えたことを特徴とするレーダ装置。

請求項13

前記進行方向・クロスレンジ軸変化識別手段は、各観測における前記加算した値を平均した値を候補目標毎に算出して、この平均値を最小とする候補目標を前記観測目標として識別とすることを特徴とする請求項12記載のレーダ装置。

請求項14

高周波信号を発生する送信機と、前記高周波信号を観測目標に向けて放射するとともに、前記観測目標に反射された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された反射信号を検波する受信機と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、前記観測目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の相関を算出して出力する単一観測相関算出手段と、前記単一観測相関手段の出力に基づいて前記相関が最も高くなった時のクロスレンジ軸ベクトルを観測毎に選択する相関最大クロスレンジ軸選択手段と、前記相関最大クロスレンジ軸選択手段の出力に基づいて各観測における相関最大クロスレンジ軸の変化を算出するクロスレンジ軸変化算出手段と、各候補目標のクロスレンジ軸変化を蓄積するクロスレンジ軸データ蓄積手段と、前記クロスレンジ軸変化算出手段の出力であるクロスレンジ軸変化、及び前記クロスレンジ軸データ蓄積手段に蓄積された各候補目標のクロスレンジ軸変化を比較して、これらが類似する候補目標を前記観測目標として識別するクロスレンジ軸変化比較識別手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。

請求項15

高周波信号を発生する送信機と、前記高周波信号を観測目標に向けて放射するとともに、前記観測目標に反射された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された反射信号を検波する受信機と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、前記観測目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の相関を算出して出力する単一観測相関算出手段と、前記単一観測相関手段の出力に基づいて前記相関が最も高くなった時のクロスレンジ軸ベクトルを観測毎に選択する相関最大クロスレンジ軸選択手段と、前記相関最大クロスレンジ軸選択手段の出力に基づいて各観測における相関最大クロスレンジ軸の変化を算出するクロスレンジ軸変化算出手段と、既知の目標の事前の観測により各波高における候補目標のクロスレンジ軸変化の特徴を収集する波高考慮クロスレンジ軸データ収集手段と、前記波高考慮クロスレンジ軸データ収集手段により収集した各波高における候補目標のクロスレンジ軸変化の特徴を蓄積する波高考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段と、海面の波高情報を収集する波高データ収集手段と、前記波高データ収集手段で得られた波高情報に基づいて、前記波高考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段から対応するクロスレンジ軸変化に関するデータを読出すクロスレンジ軸データ読出し手段と、前記クロスレンジ軸変化算出手段の出力であるクロスレンジ軸変化、及び前記クロスレンジ軸データ読出し手段により読出した各候補目標のクロスレンジ軸変化を比較して、これらが類似する候補目標を前記観測目標として識別するクロスレンジ軸変化比較識別手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。

請求項16

高周波信号を発生する送信機と、前記高周波信号を観測目標に向けて放射するとともに、前記観測目標に反射された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された反射信号を検波する受信機と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、前記観測目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の相関を算出して出力する単一観測相関算出手段と、前記単一観測相関手段の出力に基づいて前記相関が最も高くなった時のクロスレンジ軸ベクトルを観測毎に選択する相関最大クロスレンジ軸選択手段と、前記相関最大クロスレンジ軸選択手段の出力に基づいて各観測における相関最大クロスレンジ軸の変化を算出するクロスレンジ軸変化算出手段と、既知の目標の事前の観測により各速度ベクトルにおける候補目標のクロスレンジ軸変化の特徴を収集する速度考慮クロスレンジ軸データ収集手段と、前記速度考慮クロスレンジ軸データ収集手段により収集した各速度ベクトルにおける候補目標のクロスレンジ軸変化の特徴を蓄積する速度考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段と、目標の速度ベクトル情報を収集する速度データ収集手段と、前記速度データ収集手段で得られた速度ベクトル情報に基づいて、前記速度考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段から対応するクロスレンジ軸変化に関するデータを読出すクロスレンジ軸データ読出し手段と、前記クロスレンジ軸変化算出手段の出力であるクロスレンジ軸変化、及び前記クロスレンジ軸データ読出し手段により読出した各候補目標のクロスレンジ軸変化を比較して、これらが類似する候補目標を前記観測目標として識別するクロスレンジ軸変化比較識別手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。

請求項17

高周波信号を発生する送信機と、前記高周波信号を観測目標に向けて放射するとともに、前記観測目標に反射された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された反射信号を検波する受信機と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、前記観測目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の相関を算出して出力する単一観測相関算出手段と、前記単一観測相関手段の出力に基づいて前記相関が最も高くなった時のクロスレンジ軸ベクトルを観測毎に選択する相関最大クロスレンジ軸選択手段と、前記相関最大クロスレンジ軸選択手段の出力に基づいて各観測における相関最大クロスレンジ軸の変化を算出するクロスレンジ軸変化算出手段と、各候補目標のクロスレンジ軸変化を蓄積するクロスレンジ軸データ蓄積手段と、前記クロスレンジ軸変化算出手段の出力であるクロスレンジ軸変化、及び前記クロスレンジ軸データ蓄積手段に蓄積された各候補目標のクロスレンジ軸変化を比較して、これらが類似する候補目標を前記観測目標として識別するクロスレンジ軸変化比較識別手段と、前記単一観測相関算出手段から出力された相関を複数回蓄積する複数相関蓄積手段と、前記クロスレンジ軸変化比較識別手段の出力、及び前記複数相関蓄積手段の出力に基づいて識別を行う統合識別手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。

請求項18

前記統合識別手段は、前記クロスレンジ軸変化比較識別手段の出力である、前記クロスレンジ軸変化算出手段からのクロスレンジ軸変化、及び前記クロスレンジ軸データ蓄積手段に蓄積された各候補目標のクロスレンジ軸変化の大きさの差の平均値と、前記複数相関蓄積手段の出力である相関の平均値を加算した値を最小とする候補目標を前記観測目標として出力することを特徴とする請求項17記載のレーダ装置。

請求項19

高周波信号を発生する送信機と、前記高周波信号を観測目標に向けて放射するとともに、前記観測目標に反射された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された反射信号を検波する受信機と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、前記観測目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の相関を算出して出力する単一観測相関算出手段と、前記単一観測相関手段の出力に基づいて前記相関が最も高くなった時の前記観測目標の進行方向及びクロスレンジ軸ベクトルの組を観測毎に選択する相関最大進行方向・クロスレンジ軸選択手段と、前記相関最大進行方向・クロスレンジ軸選択手段の出力に基づいて各観測における相関進行方向、及び相関最大クロスレンジ軸の変化を所定の重み付けで加算する進行方向・クロスレンジ軸変化算出手段と、前記進行方向・クロスレンジ軸変化算出手段の出力に基づいて観測目標の識別を行う進行方向・クロスレンジ軸変化識別手段と、前記単一観測相関算出手段から出力された相関を複数回蓄積する複数相関蓄積手段と、前記進行方向・クロスレンジ軸変化識別手段の出力、及び前記複数相関蓄積手段の出力に基づいて識別を行う統合識別手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。

請求項20

前記統合識別手段は、前記進行方向・クロスレンジ軸変化比較識別手段の出力である、各候補目標のクロスレンジ軸変化の大きさと進行方向の変化の大きさを加算した値の平均値と、前記複数相関蓄積手段の出力である相関の平均値を加算した値を最小とする候補目標を前記観測目標として出力することを特徴とする請求項19記載のレーダ装置。

技術分野

0001

この発明は、レーダ画像に基づいて移動する目標の種類を識別するレーダ装置に関するものである。

0002

従来のレーダ装置は、レーダ画像上の目標の軸傾きおよびドップラー幅推定する手段1、2、目標追尾結果507からの目標とレーダ位置関係とレーダ画像上の目標の軸傾きからレーダ画像のクロスレンジ軸ベクトル制約を加える手段3、各候補目標の形状データ512から各候補目標のクロスレンジ方向の実寸法のクロスレンジ長特性を得る手段5、目標とレーダ装置の位置および目標の進行方向から目標のアスペクト角を推定する手段509、上記2、3、5の結果からレーダ画像の投影面を決定する手段4、上記各候補目標の形状データと目標のアスペクト角から候補目標三次元レーダ反射断面積RCS分布を算出する手段510、RCS分布と投影面から候補目標ごとの識別用辞書画像を生成する手段7、上記辞書画像をレーダ画像505と共に表示する手段506からなる(例えば、特許文献1参照)。

背景技術

0003

【特許文献1】
特開2001−264435号公報(第1頁、図1

0004

上述したような従来のレーダ装置では、主軸の傾きとその3次元空間内での方向の関係を用いて目標の未知回転運動に関するパラメータを推定するため、主軸の傾きとその3次元空間内での方向の関係から上記回転運動に関するパラメータを推定できないようなジオメトリでは適用できないという問題点があった。

0005

また、従来のレーダ装置は、目標の追尾により目標を基準としたレーダの方向を推定しているため、追尾の誤差が大きい場合や、目標追尾を行わない場合に識別率が低下するまたは識別できないという問題点があった。

0006

さらに、従来のレーダ装置は、1回の観測で得られたデータのみを用いていたため、識別性能が低いという問題点があった。

発明が解決しようとする課題

0007

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、観測画像から得られる主軸の傾きを用いることを必要とせずに識別を行えるため、回転運動に関するパラメータを推定できないようなジオメトリにも適用できるレーダ装置を得るものである。

課題を解決するための手段

0008

この発明に係るレーダ装置は、高周波信号を発生する送信機と、前記高周波信号を観測目標に向けて放射するとともに、前記観測目標に反射された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された反射信号検波する受信機と、前記受信機からの受信信号に基づいて前記観測目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、前記観測目標のレーダ画像と前記複数の参照用の辞書画像の類似度を算出して出力する単一観測相関算出手段と、前記単一観測相関算出手段から出力された類似度を複数回蓄積する複数相関蓄積手段と、前記蓄積された複数の類似度に基づいて前記観測目標と種類が一致もしくは類似する候補目標を識別する識別手段とを設けたものである。

0009

実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

0010

図1において、本レーダ装置100は、高周波信号を発生する送信機1と、送受切換器2と、高周波信号を目標に向けて放射するとともに、目標に反射された高周波信号を受信する送受信アンテナ3と、このアンテナ3により受信された反射信号を検波、増幅する受信機4とを備える。

0011

また、受信機4からの受信信号に基づいて目標のレーダ画像を生成するレーダ画像再生手段5と、目標のレーダ画像に基づいて目標のドップラー周波数幅を算出するドップラー幅算出手段6と、受信機4からの受信信号に基づいて目標の追尾を行い、目標の進行方向及び目標とレーダ装置の位置関係を推定する目標追尾手段7と、目標とレーダ装置の位置関係に基づいて目標を基準としたレーダ装置の方向を表す角度であるアスペクト角を推定する目標アスペクト角推定手段8と、候補目標の3次元形状データを蓄積する目標形状データ蓄積手段9と、蓄積された候補目標の3次元形状データ及び目標の進行方向に基づいて各候補目標上の反射強度分布を算出するRCS算出手段10とを備える。

0012

また、蓄積された候補目標の3次元形状データ及び目標の進行方向に基づいて、レンジに直交する複数のクロスレンジ軸方向を想定した場合の各クロスレンジ軸方向の各候補目標の長さの特性であるクロスレンジ長特性を算出するクロスレンジ長特性算出手段11と、目標のドップラー周波数幅、及び各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、各想定したクロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを各候補目標、各想定したクロスレンジ軸方向に算出する候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段12と、算出されたクロスレンジ軸ベクトル毎に各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する複数投影面決定手段13と、候補目標毎に得られた反射強度分布、及び各クロスレンジ軸ベクトルに対応する各投影面を用いて候補目標の辞書画像を生成する候補目標複数辞書画像生成手段14と、候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び生成された観測目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像相関手段15とを備える。

0013

さらに、単一観測相関算出手段50から出力された類似度を複数回蓄積する複数相関蓄積手段16と、蓄積された複数の類似度に基づいて目標と種類が一致もしくは類似する候補目標を識別する識別手段17とを備える。

0014

なお、単一観測相関算出手段50は、図1では点線で囲った中の、レーダ画像再生手段5と、ドップラー幅算出手段6と、目標追尾手段7と、目標アスペクト角推定手段8と、目標形状データ蓄積手段9と、RCS算出手段10と、クロスレンジ長特性算出手段11と、候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段12と、複数投影面決定手段13と、候補目標複数辞書画像生成手段14と、レーダ画像相関手段15とから構成され、受信機4からの受信信号に基づいて目標のレーダ画像を生成し、観測条件に従って候補目標毎に複数の参照用の辞書画像を生成し、目標のレーダ画像と複数の参照用の辞書画像の類似度を算出して出力する。

0015

つぎに、この実施の形態1に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0016

図2は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の観測のジオメトリを示す図である。図2において、符号200は目標(船体)、符号201はレーダ装置100と目標200の中心を結ぶレンジ軸、符号202は目標200の回転運動の回転軸、符号203はレンジ軸201、回転軸202に直交するクロスレンジ軸、符号204は船体200の長手方向を表す中心軸である。

0017

図3は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置で得られたISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)画像の一例を示す図である。図3において、符号205は目標像である。

0018

送信機1で発生した高周波信号は、送受切換器2を経て送受信アンテナ3から目標200に向け放射される。目標200に照射された高周波信号の一部がレーダ装置100の方向に反射され、送受信アンテナ3で受信され、送受切換器2を経て受信機4で増幅、検波された後、レーダ画像再生手段5によって目標200のRCS(Radar Cross Section)分布を示すレーダ画像に変換される。

0019

ここで、レーダ画像は、一般にISAR画像として知られ、目標200上の3次元のRCS分布の、レンジとクロスレンジの2軸で定義される投影面への投影図として、たとえば図3のように得られる。投影面を定義する2軸のうち、レンジはレーダ装置100から見た各反射点のレンジ軸201方向の距離を表し、送信パルス伝達遅延差を利用して分離される。また、クロスレンジは、レンジに直交する方向の長さであり、目標200の回転運動(回転角速度ベクトルをllで表す。)によって発生するドップラー差で分離する。クロスレンジ軸203の方向は、レンジ軸201と回転軸202の両者に直交する方向として与えられ、ドップラー周波数と物理的な長さの間の変換係数は、回転角速度|ll|および、レンジ軸201と回転軸202のなす角より与えられる。

0020

さて、レーダ画像再生手段5で得られたレーダ画像(観測画像)および、事前に用意した候補目標の辞書画像とのマッチングにより、観測目標の艦種を識別するためには、上記投影面を決定する必要がある。レンジ軸方向の単位ベクトルをiirとすると、目標追尾手段7により、目標200の進行方向を表す単位ベクトルiivを推定し、これを目標200の中心軸方向と等しいとみなして、目標200とレーダ装置100の位置関係を決定する。すなわち、目標200を基準としたレンジ軸方向を決定する。

0021

クロスレンジ軸203に関しては、レンジ軸201に直交するという条件から、未知パラメータは2つになる。さらに、船舶のような目標200が一般に上記中心軸方向に細長いことに着目して、レーダ画像再生手段5で得られた目標像の中心軸の傾きを得て、この情報と上記目標を基準としたレンジ軸方向の関係を用いて、パラメータを1次元に減らす。さらに、候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段12では、目標形状データ蓄積手段9に蓄積された各候補目標の3次元形状に基づきクロスレンジ長特性算出手段11で得られたクロスレンジ長特性と、レーダ画像再生手段5を用いてドップラー幅算出手段6で得られた目標像のドップラー周波数幅を用いて、最後のパラメータを候補目標毎に決定する、言い換えるとクロスレンジ軸ベクトルを決定する。以上を用いて複数投影面決定手段13では、各候補目標について、投影面を決定する。

0022

目標アスペクト角推定手段8では、目標追尾手段7により得られた目標200とレーダ装置100の位置関係に基づきアスペクト角を推定し、これをRCS算出手段10に送る。このRCS算出手段10では、上記アスペクト角および目標形状データ蓄積手段9に蓄積された各候補目標の3次元形状データに基づき各候補目標のRCS分布を計算する。候補目標複数辞書画像生成手段14では、RCS算出手段10で得られた各候補目標のRCS分布および、複数投影面決定手段13で得られた各候補目標の投影面に基づき各候補目標の辞書画像を生成する。

0023

クロスレンジ長特性算出手段11では、追尾により定まった目標200とレーダ装置100の位置関係に基づき、候補目標毎に、予測されるクロスレンジ長を計算する。まず、クロスレンジ軸203の方向として、考えられるすべての方向を想定する。たとえば、レンジ軸201に直交する平面を想定し、この平面内で、水平方向の軸から半時計周りに計った角度をthtと表し、各角度thtに対するクロスレンジ長を計算する。これをD(tht)と表す。なお各角度thtに対応するクロスレンジ軸方向の単位ベクトルをiic(tht)と表す。

0024

次に、候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段12では、クロスレンジ軸ベクトルを推定する。ここでは、目標の主軸を用いてクロスレンジ軸を推定することを行わないことから、クロスレンジ軸の方向とドップラー周波数の物理的な長さの変換係数であるクロスレンジスケーリング係数のいずれも未知である。そこで、次に、角度tht毎にクロスレンジスケーリング係数を算出する。その際、候補目標と観測目標が一致した場合には両者のドップラー幅が一致するはずであるという点に着目する。すなわち、ドップラー幅算出手段6で得られたドップラー幅をDwとすると、各角度thtにおけるスケーリング係数A(tht)は次の式(1)で与えられる。

0025

A(tht)=Dw/D(tht) (1)

0026

単位ベクトルiic(tht)およびスケーリング係数A(tht)を用いることで、各角度thtに対するクロスレンジ軸ベクトルLL(tht)が次の式(2)で得られる。

0027

LL(tht)=iic(tht)A(tht) (2)

0028

複数投影面決定手段13では、レンジ軸ベクトルiirとクロスレンジ軸ベクトルLL(tht)に基づき各候補目標、各角度thtに対する投影面を決定する。

0029

次に、候補目標複数辞書画像生成手段14では、各候補目標、角度tht毎に参照用の辞書画像を生成する。

0030

次に、レーダ画像相関手段15では、辞書画像毎に観測画像との相関値(類似度)を計算する。

0031

以上の処理を、単一観測相関算出手段50では、複数回の観測毎にQ回繰り返し、観測毎に、各候補目標の相関値の最大値を複数相関蓄積手段16に蓄積する。第q観測における第k候補目標の相関最大値をX(q、k)とすると、識別手段17では、次の式(3)で得られる第k候補目標の相関総合値Y(k)を最大とする候補目標を識別結果として出力する。

0032

Y(k)=ΣX(q、k) [q=1〜Q] (3)

0033

以上の構成をとることにより、観測画像から得られる主軸の傾きを用いることを必要とせずに識別を行えるため、上記回転運動に関するパラメータを推定できないようなジオメトリにも適用できる利点がある。

0034

実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図4は、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0035

図4において、本レーダ装置100Aは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50Aと、複数相関蓄積手段16と、識別手段17とを備える。

0036

なお、単一観測相関算出手段50Aは、上記実施の形態1の単一観測相関算出手段50のクロスレンジ長特性算出手段11の代わりに、RCS算出手段10Aと、RCS考慮クロスレンジ長特性算出手段11Aを備え、その他は単一観測相関算出手段50と同様である。

0037

つぎに、この実施の形態2に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0038

本実施の形態2では、上記の実施の形態1のクロスレンジ長特性算出手段11で、目標形状に基づいて各角度thtに関するクロスレンジ長D(tht)を計算する代わりに、RCS考慮クロスレンジ長特性算出手段11Aの前段のRCS算出手段10において計算した目標形状上の反射強度分布に基づいてクロスレンジ長を計算する。すなわち、RCS考慮クロスレンジ長特性算出手段11Aでは、RCSに対する閾値を設け、この閾値を超える反射点のみの位置関係からクロスレンジ長D(tht)の角度thtに対する特性を各候補目標毎に算出する。

0039

以下、上記実施の形態1と同じ処理を行う。RCS考慮の単一観測相関算出手段50Aでは、第q観測における第k候補目標の相関値の特性を出力し、これらのうちの各候補目標の相関最大値を観測毎に複数相関蓄積手段16で蓄積する。そして、式(3)に基づいて目標を識別する。

0040

本実施の形態2の構成をとることにより、上記実施の形態1の効果を得ることができるのみならず、RCSを考慮してクロスレンジ長を計算することにより、目標上で反射を生じない部分の影響でクロスレンジ軸ベクトルの推定精度劣化する問題を緩和できる利点がある。

0041

実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図5は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0042

図5において、本レーダ装置100Bは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50Bと、複数相関蓄積手段16と、識別手段17とを備える。

0043

なお、単一観測相関算出手段50Bは、上記実施の形態1の単一観測相関算出手段50に、目標のレーダ画像に基づいて目標のレンジ長を算出するレンジ長算出手段18と、蓄積された候補目標の3次元形状データに基づいて想定した複数の進行方向における候補目標のレンジ長を表すレンジ長特性を算出するレンジ長特性算出手段19と、目標のレンジ長、及び進行方向、並びに各候補目標のレンジ長特性に基づいて目標の艦首と艦尾を結ぶ軸方向の単位ベクトルである主軸ベクトルを候補目標毎に推定する精細目標進行方向推定手段20とを追加したものである。

0044

つぎに、この実施の形態3に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0045

図6は、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の処理動作を示す図である。

0046

本実施の形態3では、目標追尾の精度が低い場合を想定する。レーダ画像再生手段5で観測目標のレーダ画像を生成するまでの処理は、上記実施の形態1と同様である。

0047

レンジ長算出手段18では、レーダ画像から目標のレンジ方向の長さを抽出する。

0048

受信機4から出力される受信信号に基づいて目標追尾手段7で目標追尾を行い、速度ベクトル方向の単位ベクトルiivを推定することについても上記実施の形態1と同様である。ただし、ここでは追尾精度限界、または、追尾により定まる速度ベクトル方向の単位ベクトルと主軸方向の単位ベクトルが一致しない等で上記単位ベクトルiivに基づく主軸方向の推定精度が劣化していることを考える。

0049

レンジ長特性算出手段19では、目標形状データ蓄積手段9に蓄積された各候補目標の形状データに基づいて、複数の主軸方向を想定し、各想定した主軸方向に対するレンジ長の特性を計算する。

0050

候補目標と観測目標が一致する場合に、観測目標のレンジ長は、候補目標の主軸の方向を観測目標の主軸の方向と一致させた場合のレンジ長と一致することが期待される。

0051

精細目標進行方向推定手段20では、この点に着目し、レンジ長算出手段18で得られた観測目標のレンジ長、およびレンジ長特性算出手段19で得られた各候補目標のレンジ長特性に基づき、観測目標のレンジ長と候補目標のレンジ長が等しくなる主軸方向を探索する。

0052

ここで、図6に示した細長い形状の目標200について考えると、例えば(a)〜(d)の4ケースで同じレンジ長になってしまう。よって、この場合には主軸の候補として4種類が挙がる。

0053

精細目標進行方向推定手段20では、主軸方向の推定誤差が小さいという前提の下に、主軸の候補のうちから目標追尾手段7で得られた速度ベクトル方向の単位ベクトルに最も近い主軸を選択する。そして、この値を出力する。

0054

複数投影面決定手段13および目標アスペクト角推定手段8以降の処理は、上記実施の形態1と同様である。

0055

レンジ長依存の単一観測相関算出手段50Bでは、第q観測における第k候補目標の相関値の特性を出力し、これらのうちの各候補目標の相関最大値を観測毎に複数相関蓄積手段16で蓄積する。そして、式(3)に基づいて目標を識別する。

0056

以上の処理を行うことで、上記実施の形態1と同様の効果を奏する他に、主軸ベクトルの推定精度が向上して識別性能が向上する効果がある。

0057

実施の形態4.
この発明の実施の形態4に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図7は、この発明の実施の形態4に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0058

図7において、本レーダ装置100Cは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50Cと、複数相関蓄積手段16と、識別手段17とを備える。

0059

なお、単一観測相関算出手段50Cは、上記実施の形態3の単一観測相関算出手段50Bのレンジ長特性算出手段19の代わりに、RCS算出手段10Aと、RCS考慮レンジ長特性算出手段19Aを備え、その他は単一観測相関算出手段50Bと同様である。

0060

つぎに、この実施の形態4に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0061

本実施の形態4では、上記実施の形態3においてレンジ長特性算出手段19を用いた代わりに、RCS算出手段10AおよびRCS考慮レンジ長特性算出手段19Aを用いる点が異なる。

0062

RCS考慮レンジ長特性算出手段19Aでは、上記実施の形態3におけるレンジ長特性算出手段19と同様に、目標形状データ蓄積手段9に蓄積された各候補目標の形状データに基づき、想定した複数の主軸ベクトルの方向に対するレンジ長特性を算出する。ただし、その際には、RCS算出手段10Aで、それぞれ想定した主軸ベクトルの方向毎に計算した候補目標形状上のRCS分布に基づき長さを計算する。

0063

単一観測相関算出手段50Cでは、第q観測における第k候補目標の相関値の特性を出力し、これらのうちの各候補目標の相関最大値を観測毎に複数相関蓄積手段16で蓄積する。そして、式(3)に基づいて目標を識別する。

0064

上記の処理を用いることで、上記実施の形態3と同様の効果を奏するのみならず、RCS値を考慮に入れてレンジ長特性を得るためレンジ長の予測精度が向上し識別性能が向上する利点がある。

0065

実施の形態5.
この発明の実施の形態5に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図8は、この発明の実施の形態5に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0066

図8において、本レーダ装置100Dは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50Dと、複数相関蓄積手段16と、識別手段17とを備える。

0067

なお、単一観測相関算出手段50Dは、上記実施の形態4の単一観測相関算出手段50CのRCS算出手段10Aと、RCS考慮レンジ長特性算出手段19Aの代わりに、RCS考慮レンジ長特性蓄積手段21と、RCS考慮レンジ長特性読出し手段22とを備え、その他は単一観測相関算出手段50Cと同様である。

0068

つぎに、この実施の形態5に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0069

本実施の形態5では、上記実施の形態4において、RCS算出手段10A、RCS考慮レンジ長特性算出手段19Aを用いて各候補目標のレンジ長特性を算出していたのに対し、事前の計算によりRCSを考慮してレンジ長特性を計算し、これを蓄積しておく点が異なる。

0070

RCS考慮レンジ長特性蓄積手段21では、事前に計算したレンジ長特性を候補目標毎に蓄積しておく。RCS考慮レンジ長特性読出し手段22では、RCS考慮レンジ長特性蓄積手段21に蓄積された各候補目標のレンジ長特性を読出し、これを精細目標進行方向推定手段20に送る。

0071

これ以降の処理は、上記実施の形態4と同一である。レンジ長特性蓄積型RCS考慮かつレンジ長依存の単一観測相関算出手段50Dでは、第q観測における第k候補目標の相関値の特性を出力し、これらのうちの各候補目標の相関最大値を観測毎に複数相関蓄積手段16で蓄積する。そして、式(3)に基づいて目標を識別する。

0072

本実施の形態5の構成をとることにより、上記実施の形態4と同様の効果を奏するのに加え、事前にレンジ長特性を計算しておくことにより処理負荷を低減できる利点がある。

0073

実施の形態6.
この発明の実施の形態6に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図9は、この発明の実施の形態6に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0074

図9において、本レーダ装置100Eは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50Eと、複数相関蓄積手段16と、識別手段17とを備える。

0075

なお、単一観測相関算出手段50Eは、図9では点線で囲った中の、レーダ画像再生手段5と、ドップラー幅算出手段6と、目標アスペクト角推定手段8と、目標形状データ蓄積手段9と、RCS算出手段10と、候補目標複数辞書画像生成手段14と、レーダ画像相関手段15と、精細目標進行方向複数推定手段23と、複数クロスレンジ長特性算出手段24と、候補目標複数進行方向クロスレンジ軸ベクトル算出手段25と、複数進行方向投影面決定手段26とから構成されている。

0076

つぎに、この実施の形態6に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0077

本実施の形態6では、上記実施の形態1〜5において受信機4により出力された受信信号に対して目標追尾手段7を適用して目標追尾を行う処理を省くことを考える。例えば、航空機や衛星等の移動するプラットフォームに搭載されたレーダ装置でレーダ画像を得る場合には、画像上の目標の追尾を行わないことが考えられる。

0078

レンジ長算出手段18で観測目標のレンジ長を得るまでの処理、ドップラー幅算出手段6で観測目標のドップラー幅を得るまでの処理、レンジ長特性算出手段19で各候補目標のレンジ長特性を得るまでの処理は、上記の実施の形態3と同一である。

0079

上記実施の形態3で述べた通り、候補目標と観測目標が一致する場合に、観測目標のレンジ長は、候補目標の主軸の方向を観測目標の主軸の方向と一致させた場合のレンジ長と一致することが期待される。ただし、図6に示した通り、船舶のように細長い形状の目標200について考えると、例えば(a)〜(d)の4ケースで同じレンジ長になってしまう。よって、この場合には主軸の候補として4種類が挙がる。

0080

上記実施の形態3では、目標追尾手段7の追尾誤差が比較的小さいという前提の下に、主軸の候補のうちから目標追尾手段7で得られた速度ベクトル方向の単位ベクトルに最も近い主軸を選択した。しかし、本実施の形態6では目標追尾手段7を有しないため、上記4種類の主軸から候補を減らすことができない。そこで、精細目標進行方向複数推定手段23は、候補であるすべての主軸ベクトルを出力する。

0081

複数クロスレンジ長特性算出手段24では、精細目標進行方向複数推定手段23で得られた複数の主軸ベクトルの候補に対し、それぞれ上記実施の形態1で説明したクロスレンジ長特性算出手段11と同じ動作で候補目標毎のクロスレンジ長特性を算出する。

0082

候補目標複数進行方向クロスレンジ軸ベクトル算出手段25では、複数クロスレンジ長特性算出手段24の出力である各主軸ベクトルに対応したクロスレンジ長特性と、ドップラー幅算出手段6で得られた観測目標のドップラー幅に基づきクロスレンジ軸ベクトルを算出する。

0083

複数進行方向投影面決定手段26では、候補目標複数進行方向クロスレンジ軸ベクトル算出手段25で得られたクロスレンジ軸ベクトルに基づきそれぞれの投影面を決定する。

0084

目標アスペクト角推定手段8では、得られた各候補目標の各主軸ベクトルに対してアスペクト角を計算する。

0085

RCS算出手段10では、得られた各アスペクト角に関する各候補目標のRCS分布を算出する。

0086

候補目標複数辞書画像生成手段14では、RCS算出手段10で得られた各アスペクト角(主軸ベクトルに依存)での各候補目標のRCS分布、および複数進行方向投影面決定手段26で得られた各候補目標、各主軸ベクトル、各クロスレンジ軸ベクトルにおける投影面に基づき、各候補目標、各主軸ベクトル、各クロスレンジ軸ベクトルにおける辞書画像を生成する。

0087

レーダ画像相関手段15では、レーダ画像再生手段5で得られたレーダ画像と、候補目標複数辞書画像生成手段14で得られた候補目標の参照画像に基づいて相関値を算出する。

0088

単一観測相関算出手段50Eでは、第q観測における第k候補目標の相関値の特性を出力し、これらのうちの各候補目標の相関最大値を観測毎に複数相関蓄積手段16で蓄積する。そして、式(3)に基づいて目標を識別する。

0089

本実施の形態6の処理を行うことで、目標追尾を行えない場合でも、上記実施の形態5と同様の効果を得ることができる。

0090

なお、上記では主軸の候補として4種類の例で、内容を説明したが、目標の形状が複雑な場合は、主軸の候補は4種類にならない場合もありうる。その場合にも、同様の処理を適用できるのは言うまでも無い。

0091

実施の形態7.
この発明の実施の形態7に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図10は、この発明の実施の形態7に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0092

図10において、本レーダ装置100Fは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50Fと、複数相関蓄積手段16と、識別手段17とを備える。

0093

なお、単一観測相関算出手段50Fは、上記実施の形態6の単一観測相関算出手段50Eの精細目標進行方向複数推定手段23の代わりに、対称型精細目標進行方向複数推定手段23Aを備え、その他は単一観測相関算出手段50Eと同様である。

0094

つぎに、この実施の形態7に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0095

本実施の形態7では、精細目標進行方向複数推定手段23の代わりに、対称型精細目標進行方向複数推定手段23Aを用いている点が上記実施の形態6と異なる。

0096

対称型精細目標進行方向複数推定手段23Aでは、精細目標進行方向複数推定手段23で想定した主軸ベクトルの方向の数を減らすために目標形状の対称性を考慮する。例えば、船舶のような目標では、主軸に対してほぼ左右対称の形状となっている。この場合、図6における(a)と(c)は、レーダで観測する場合には同じジオメトリと考えることができる。また、(b)と(d)に関しても同様のことが言える。対称型精細目標進行方向複数推定手段23Aではこの点に着目し、主軸ベクトルの種類を半分に減らして出力する。

0097

これ以降の処理は、上記実施の形態6と同一である。

0098

単一観測相関算出手段50Fでは、第q観測における第k候補目標の相関値の特性を出力し、これらのうちの各候補目標の相関最大値を観測毎に複数相関蓄積手段16で蓄積する。そして、式(3)に基づいて目標を識別する。

0099

本実施の形態7の処理を行うことで、上記実施の形態6の効果を奏する他、識別用辞書生成の際に考慮する主軸ベクトルの数を減らすことができるので、処理負荷が向上する。

0100

実施の形態8.
この発明の実施の形態8に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図11は、この発明の実施の形態8に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0101

図11において、本レーダ装置100Gは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50Gと、複数相関蓄積手段16と、識別手段17とを備える。

0102

なお、単一観測相関算出手段50Gは、図11では点線で囲った中の、レーダ画像再生手段5と、ドップラー幅算出手段6と、目標追尾手段7と、目標アスペクト角推定手段8と、目標形状データ蓄積手段9と、RCS算出手段10と、クロスレンジ長特性算出手段11と、レーダ画像上での目標の主軸の傾きを抽出する主軸傾斜抽出手段27と、目標の進行方向、及びレーダ画像上での目標の主軸の傾きに基づいてクロスレンジ幅の制約を行うクロスレンジ幅制約手段28と、目標のドップラー周波数幅、クロスレンジ幅に課せられる制約、及び各候補目標のクロスレンジ長特性に基づいて、クロスレンジ軸方向の単位ベクトルとドップラー周波数幅の物理的長さの換算係数の積であるクロスレンジ軸ベクトルを算出する候補目標クロスレンジ軸ベクトル算出手段29と、算出されたクロスレンジ軸ベクトルの各候補目標上の反射強度分布をレンジドップラー平面に投影するための投影面を決定する投影面決定手段30と、各候補目標の反射強度分布及び投影面を用いて各候補目標の辞書画像を生成する候補目標辞書画像生成手段31と、候補目標毎に生成された複数の辞書画像、及び生成された目標のレーダ画像を比較して類似度をそれぞれ算出するレーダ画像識別手段32とから構成されている。

0103

つぎに、この実施の形態8に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0104

レーダ画像再生手段5によって目標200のRCS分布を示すレーダ画像に変換され、各手段へ送られる。

0105

レーダ画像再生手段5で得られたレーダ画像(観測画像)および、事前に用意した候補目標の辞書画像とのマッチングにより、観測目標の艦種を識別するためには、上記投影面を決定する必要がある。レンジ軸方向の単位ベクトルをiirとすると、目標追尾手段7により、目標の進行方向を表す単位ベクトルiivを推定し、これを目標の中心軸方向と等しいとみなして、目標とレーダ装置の位置関係を決定する。すなわち、目標を基準としたレンジ軸方向を決定する。

0106

クロスレンジ軸に関しては、レンジ軸に直交するという条件から、未知パラメータは2つになる。さらに、船舶のような目標が一般に上記中心軸方向に細長いことに着目して、主軸傾斜抽出手段27は、レーダ画像再生手段5で得られた目標像の中心軸の傾きを得て、この情報と上記目標を基準としたレンジ軸方向の関係を用いて、クロスレンジ幅制約手段28は、パラメータを1次元に減らす。さらに、候補目標クロスレンジ軸ベクトル算出手段29では、目標形状データ蓄積手段9に蓄積された各候補目標の3次元形状に基づきクロスレンジ長特性算出手段11で得られたクロスレンジ長特性と、レーダ画像再生手段5を用いてドップラー幅算出手段6で得られた目標像のドップラー周波数幅を用いて、最後のパラメータを候補目標毎に決定する、言い換えるとクロスレンジ軸ベクトルを決定する。以上を用いて投影面決定手段30では、各候補目標について、投影面を決定する。

0107

目標アスペクト角推定手段8では、目標追尾手段7により得られた目標とレーダ装置の位置関係に基づきアスペクト角を推定し、これをRCS算出手段10に送る。このRCS算出手段10では、上記アスペクト角および目標形状データ蓄積手段9に蓄積された各候補目標の3次元形状データに基づき各候補目標のRCS分布を計算する。候補目標辞書画像生成手段31では、RCS算出手段10で得られた各候補目標のRCS分布、および投影面決定手段30で得られた各候補目標の投影面に基づき各候補目標の辞書画像を生成する。レーダ画像識別手段32では、観測画像と候補目標毎に得られた辞書画像を比較して類別する。

0108

単一観測相関算出手段50Gは、複数相関蓄積手段16に、複数回の観測により得られた観測画像と辞書画像の相関値を蓄積し、これらの値に基づき、識別手段17で識別を行う。

0109

本実施の形態8の構成をとることで、複数回の観測結果に基づく識別を行えるので、従来技術に比べて識別性能が向上する利点がある。

0110

実施の形態9.
この発明の実施の形態9に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図12は、この発明の実施の形態9に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0111

図12において、本レーダ装置100Hは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50と、この単一観測相関手段50の出力に基づいて相関が最も高くなった時のクロスレンジ軸ベクトルを観測毎に選択する相関最大クロスレンジ軸選択手段33と、この相関最大クロスレンジ軸選択手段33の出力に基づいて各観測における相関最大クロスレンジ軸の変化を算出するクロスレンジ軸変化算出手段34と、このクロスレンジ軸変化算出手段34の出力に基づいて目標の識別を行うクロスレンジ軸変化識別手段35とを備える。

0112

つぎに、この実施の形態9に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0113

本実施の形態9では、単一観測相関算出手段50で各候補目標の参照画像と観測画像の相関値を計算する処理を繰り返す。そして、相関最大クロスレンジ軸選択手段33では、候補目標毎に、各時刻で相関値を最大とするクロスレンジ軸ベクトルLL(q、k)を記録する。ここに、qは観測番号、kは候補目標番号である。

0114

クロスレンジ軸変化算出手段34では、次の式(4)で与えられる、候補目標毎の相関値を最大とするクロスレンジ軸の変化DLL(q、k)を計算する。

0115

DLL(q、k)=LL(q+1、k)−LL(q、k) (4)

0116

クロスレンジ軸変化識別手段35では、目標の運動がゆるやかである場合には、クロスレンジ軸の変化も緩やかであるという点に着目して、次の式(5)でクロスレンジ軸の変化の絶対値を計算した上で、この値の平均値が小さい目標を識別結果として出力する。

0117

ADLL(q、k)=||DLL(q、k)|| (5)

0118

以上の構成をとることにより、目標の運動情報を用いた識別を行えるので、識別性能を向上させることができる利点がある。なお、単一観測相関算出手段50A〜50Fにも適用できる。

0119

また、平均値が小さい目標を識別結果として出力する代りに、平均値に閾値を設けて、この閾値以下の複数の目標(目標数が1の場合も含む)を識別結果の候補として選別することもできる。

0120

実施の形態10.
この発明の実施の形態10に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図13は、この発明の実施の形態10に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0121

図13において、本レーダ装置100Jは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50Bと、この単一観測相関手段50Bの出力に基づいて相関が最も高くなった時の目標の進行方向及びクロスレンジ軸ベクトルの組を観測毎に選択する相関最大進行方向・クロスレンジ軸選択手段36と、この相関最大進行方向・クロスレンジ軸選択手段36の出力に基づいて各観測における相関進行方向、及び相関最大クロスレンジ軸の変化を所定の重み付け加算する進行方向・クロスレンジ軸変化算出手段37と、この進行方向・クロスレンジ軸変化算出手段37の出力に基づいて目標の識別を行う進行方向・クロスレンジ軸変化識別手段38とを備える。

0122

つぎに、この実施の形態10に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0123

上記の実施の形態9では、クロスレンジ軸の変化に着目して識別を行った。この実施の形態10では、クロスレンジ軸の変化に加えて、目標の進行方向の変化にも着目して識別を行う。

0124

目標の運動が緩やかな場合には、上記実施の形態9で示したクロスレンジ軸ベクトルに加え、進行方向の変化も緩やかになると予測される。

0125

そこで、相関最大進行方向・クロスレンジ軸選択手段36では、レンジ長依存の単一観測相関算出手段50Bで、観測画像と各候補目標の相関を最大とする進行方向ベクトルiiv(q、k)と、クロスレンジ軸ベクトルLL(q、k)を記録する。

0126

そして、進行方向・クロスレンジ軸変化算出手段37では、例えば次の式(6)により進行方向の変化Diiv(q、k)を計算する。

0127

Diiv(q、k)=iiv(q+1、k)−iiv(q、k) (6)

0128

また、式(5)でクロスレンジ軸の変化DLL(q、k)を得る。

0129

進行方向・クロスレンジ軸変化識別手段38では、次の式(7)により、クロスレンジ軸変化と進行方向の変化の大きさの評価指標を算出する。

0130

0131

ここで、α、βは0以上の定数であり、進行方向の変化とクロスレンジ軸の変化に対する重みを与える。この評価指標ADTOT(q、k)の平均を最小とする目標を識別結果として出力する。

0132

ここで、β=0とすれば、クロスレンジ軸変化を使用せずに、進行方向変化のみを用いることができる。つまり、進行方向の変化のみを用いても目標の識別を実施できる。

0133

以上の構成をとることにより、目標の運動情報を用いた識別を実施できるので、識別性能を向上させることができる利点がある。なお、単一観測相関算出手段50C〜50Fにも適用できる。

0134

また、平均値が小さい目標を識別結果として出力する代りに、平均値に閾値を設けて、この閾値以下の複数の目標(目標数が1個の場合も含む)を識別結果の候補として選別することもできる。

0135

実施の形態11.
この発明の実施の形態11に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図14は、この発明の実施の形態11に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0136

図14において、本レーダ装置100Kは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50と、相関最大クロスレンジ軸選択手段33と、クロスレンジ軸変化算出手段34と、クロスレンジ軸変化比較識別手段39と、クロスレンジ軸データ蓄積手段40とを備える。

0137

つぎに、この実施の形態11に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0138

クロスレンジ軸変化算出手段34までの処理は、上記実施の形態9と同一である。クロスレンジ軸変化比較識別手段39では、式(4)で得られたクロスレンジ軸の変化DLL(q、k)と、クロスレンジ軸データ蓄積手段40に蓄積された各候補目標のクロスレンジ軸の変化情報に基づいて識別を行う。

0139

ここで、クロスレンジ軸データ蓄積手段40には、候補目標毎にクロスレンジ軸変化の平均値が蓄積されている。

0140

クロスレンジ軸変化比較識別手段39では、上記実施の形態9と同様に、候補目標毎に、クロスレンジ軸変化の大きさの平均値を算出し、これを、クロスレンジ軸データ蓄積手段40に蓄積された同じ候補目標のクロスレンジ軸変化の平均値と比較する。そして、それらの差の値が最小となる候補目標を識別結果として出力する。

0141

また、クロスレンジ軸データ蓄積手段40に蓄積されたクロスレンジ軸変化の平均値と、候補目標毎に相関に基づいて算出したクロスレンジ軸変化の平均値の差を最小とする目標を識別結果として出力する代りに、この差に閾値を儲け、差が閾値以下になる目標を識別結果の候補として選別することもできる。

0142

以上の処理を行うことにより、上記実施の形態9の効果を奏する他に、上記実施の形態9に比べて、候補目標毎のクロスレンジ軸変化の事前情報を用いて識別を実施できるので識別性能が向上する利点がある。なお、単一観測相関算出手段50A〜50Fにも適用できる。

0143

実施の形態12.
この発明の実施の形態12に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図15は、この発明の実施の形態12に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0144

図15において、本レーダ装置100Lは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50と、相関最大クロスレンジ軸選択手段33と、クロスレンジ軸変化算出手段34と、クロスレンジ軸変化比較識別手段39と、波高考慮クロスレンジ軸データ収集手段41と、波高考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段42と、波高データ収集手段43と、クロスレンジ軸データ読出し手段44とを備える。

0145

つぎに、この実施の形態12に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0146

本実施の形態12では、例えば、海面が穏やかな場合は、クロスレンジ軸の変化が小さく、海面が荒れている場合には、クロスレンジ軸の変化が大きいというように、海面の状況に応じてクロスレンジ軸の変化が異なる事に着目して上記実施の形態11の処理を改良したものである。

0147

波高考慮クロスレンジ軸データ収集手段41では、事前の既知の目標の観測により、各波高における候補目標のクロスレンジ軸変化の大きさを収集し、これを波高考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段42に蓄積する。

0148

波高データ収集手段43では、レーダその他の観測により、海面の波高情報を収集する。クロスレンジ軸データ読出し手段44では、波高データ収集手段43の出力に基づき、候補目標毎に、波高考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段42から、現在の波高に近いクロスレンジ軸変化の大きさを読出し、これをクロスレンジ軸変化比較識別手段39に送る。

0149

このクロスレンジ軸変化比較識別手段39の処理は、上記実施の形態11と同様である。

0150

本実施の形態12の処理を行うことにより、上記実施の形態11の効果を奏することができる他に、現在の海面の状況を踏まえて識別を行えるので識別性能が向上する利点がある。

0151

実施の形態13.
この発明の実施の形態13に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図16は、この発明の実施の形態13に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0152

図16において、本レーダ装置100Mは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50と、相関最大クロスレンジ軸選択手段33と、クロスレンジ軸変化算出手段34と、クロスレンジ軸変化比較識別手段39と、クロスレンジ軸データ読出し手段44と、速度考慮クロスレンジ軸データ収集手段45と、速度考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段46と、速度データ収集手段47とを備える。

0153

つぎに、この実施の形態13に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0154

本実施の形態13では、例えば、直進の速度が大きい時には、ピッチ運動が大きく、旋回の速度が大きいときには、ヨー運動が大きいというように、目標の運動によってクロスレンジ軸の変化が異なることに着目して識別処理を改良する点が上記実施の形態11と異なる。

0155

速度考慮クロスレンジ軸データ収集手段45では、事前の既知の目標の観測により、各速度ベクトルにおける候補目標のクロスレンジ軸変化の大きさを収集し、これを速度考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段46に蓄積する。

0156

速度データ収集手段47では、レーダ等の観測により、目標の速度ベクトルを推定し、これをクロスレンジ軸データ読出し手段44に送る。このクロスレンジ軸データ読出し手段44では、速度データ収集手段47の出力に基づき、候補目標毎に、速度考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段46から、現在の速度ベクトルに近いクロスレンジ軸変化の大きさを読出し、これをクロスレンジ軸変化比較識別手段39に送る。

0157

このクロスレンジ軸変化比較識別手段39の処理は、上記実施の形態11と同様である。

0158

本実施の形態13の処理を行うことにより、上記実施の形態11の効果を奏することができる他に、現在の目標の運動の状況を踏まえて識別を行えるので識別性能が向上する利点がある。なお、単一観測相関算出手段50A〜50Fにも適用できる。

0159

実施の形態14.
この発明の実施の形態14に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図17は、この発明の実施の形態14に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0160

図17において、本レーダ装置100Nは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50と、複数相関蓄積手段16と、相関最大クロスレンジ軸選択手段33と、クロスレンジ軸変化算出手段34と、クロスレンジ軸変化比較識別手段39と、統合識別手段48とを備える。

0161

つぎに、この実施の形態14に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0162

複数相関蓄積手段16までの処理と、クロスレンジ変化比較識別手段39までの処理は、それぞれ、上記実施の形態1、上記実施の形態11と同様である。統合識別手段48では、これら2種類の識別結果を統合して最終的な識別結果を出力する。

0163

複数相関蓄積手段16で蓄積された第k候補目標の観測結果に基づく相関の最大値の平均値をSO(k)、クロスレンジ軸データ蓄積手段40に蓄積された各候補目標のクロスレンジ軸変化と観測により得られた各候補目標のクロスレンジ軸変化の差をCL(k)とすると、統合識別手段48では、次の式(8)で評価値HY(k)を算出する。

0164

HY(k)=α1(1−SO(k))+α2CL(k) (8)

0165

ここで、α1、α2は適当な正またはゼロの定数である。評価値HY(k)を最小とする候補目標を識別結果として出力する。

0166

画像の相関値とクロスレンジ軸変化の結果に基づいて識別を行うことから、上記実施の形態1、上記実施の形態11の両方の効果を奏することができるのみならず、これらの複合的な効果によって、識別性能が向上する利点がある。なお、単一観測相関算出手段50A〜50Fにも適用できる。

0167

実施の形態15.
この発明の実施の形態15に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図18は、この発明の実施の形態15に係るレーダ装置の構成を示す図である。

0168

図18において、本レーダ装置100Pは、送信機1と、送受切換器2と、送受信アンテナ3と、受信機4と、単一観測相関算出手段50Bと、複数相関蓄積手段16と、相関最大進行方向・クロスレンジ軸選択手段36と、進行方向・クロスレンジ軸変化算出手段37と、進行方向・クロスレンジ軸変化識別手段38と、統合識別手段48とを備える。

0169

つぎに、この実施の形態15に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

0170

複数相関蓄積手段16までの処理と、進行方向・クロスレンジ軸変化識別手段38までの処理は、それぞれ、上記実施の形態3、上記実施の形態10と同様である。統合識別手段48では、これら2種類の識別結果を統合して最終的な識別結果を出力する。

0171

複数相関蓄積手段16で蓄積された第k候補目標の観測結果に基づく相関の最大値の平均値をSO(k)、式(7)で示した評価指標ADTOT(q、k)において、複数の観測番号qに関する平均値をADM(k)と表す。これらの値に基づき、次の式(9)により評価指標を算出する。

0172

HY2(k)=α1(1−SO(k))+α2ADM(k) (9)

0173

ここで、α1、α2は適当な正またはゼロの定数である。評価指標HY2(k)を最小とする候補目標を識別結果として出力する。

発明を実施するための最良の形態

0174

画像の相関値と目標の進行方向、さらにクロスレンジ変化の結果に基づいて識別を行うことから、上記実施の形態3、上記実施の形態10の両方の効果を奏することができるのみならず、これらの複合的な効果によって、識別性能が向上する利点がある。なお、単一観測相関算出手段50C〜50Fにも適用できる。

図面の簡単な説明

0175

この発明に係るレーダ装置は、以上説明したとおり、観測画像から得られる主軸の傾きを用いることを必要とせずに識別を行えるため、回転運動に関するパラメータを推定できないようなジオメトリにも適用できるという効果を奏する。

図1
この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図2
この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の観測のジオメトリを示す図である。
図3
この発明の実施の形態1に係るレーダ装置で得られたISAR画像の一例を示す図である。
図4
この発明の実施の形態2に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図5
この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図6
この発明の実施の形態3に係るレーダ装置の処理動作を示す図である。
図7
この発明の実施の形態4に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図8
この発明の実施の形態5に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図9
この発明の実施の形態6に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図10
この発明の実施の形態7に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図11
この発明の実施の形態8に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図12
この発明の実施の形態9に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図13
この発明の実施の形態10に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図14
この発明の実施の形態11に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図15
この発明の実施の形態12に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図16
この発明の実施の形態13に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図17
この発明の実施の形態14に係るレーダ装置の構成を示す図である。
図18
この発明の実施の形態15に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1送信機、2送受切換器、3送受信アンテナ、4受信機、5レーダ画像再生手段、6ドップラー幅算出手段、7目標追尾手段、8目標アスペクト角推定手段、9目標形状データ蓄積手段、10、10A RCS算出手段、11クロスレンジ長特性算出手段、11A RCS考慮クロスレンジ長特性算出手段、12候補目標複数クロスレンジ軸ベクトル算出手段、13 複数投影面決定手段、14 候補目標複数辞書画像生成手段、15 レーダ画像相関手段、16複数相関蓄積手段、17 識別手段、18レンジ長算出手段、19レンジ長特性算出手段、19A RCS考慮レンジ長特性算出手段、20精細目標進行方向推定手段、21 RCS考慮レンジ長特性蓄積手段、22 RCS考慮レンジ長特性読出し手段、23 精細目標進行方向複数推定手段、23A対称型精細目標進行方向複数推定手段、24 複数クロスレンジ長特性算出手段、25 候補目標複数進行方向クロスレンジ軸ベクトル算出手段、26 複数進行方向投影面決定手段、27 主軸傾斜抽出手段、28クロスレンジ幅制約手段、29 候補目標クロスレンジ軸ベクトル算出手段、30 投影面決定手段、31 候補目標辞書画像生成手段、32 レーダ画像識別手段、33相関最大クロスレンジ軸選択手段、34クロスレンジ軸変化算出手段、35 クロスレンジ軸変化識別手段、36 相関最大進行方向・クロスレンジ軸選択手段、37 進行方向・クロスレンジ軸変化算出手段、38 進行方向・クロスレンジ軸変化識別手段、39 クロスレンジ軸変化比較識別手段、40 クロスレンジ軸データ蓄積手段、41波高考慮クロスレンジ軸データ収集手段、42 波高考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段、43波高データ収集手段、44 クロスレンジ軸データ読出し手段、45 速度考慮クロスレンジ軸データ収集手段、46速度考慮クロスレンジ軸データ蓄積手段、47 速度データ収集手段、48統合識別手段、50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G 単一観測相関算出手段、100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100J、100K、100L、100M、100N、100P レーダ装置。

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