JP4913012B2 - 自動利得制御装置 - Google Patents
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Description
この受信感度の調整は、レーダ装置にある利得制御装置で行われる。なお、以下の説明では、このホワイトノイズやクラッタなどの不要信号をノイズと称し、船、ブイ、陸地などの検出されるべき物体からの反射信号を物標エコーと称して区別する。
この特許文献1は、感度調整を行うために受信した信号から一定の振幅値以上の信号を抽出し、抽出した信号を計数する。そして、計数値と予め設定した基準値とを比較し、その結果に応じて利得制御信号のレベルを調整している。
しかしながら、この表示に適した閾値は、陸地から離れた洋上においてノイズを除去するのに適した閾値とは必ずしも一致しない。そのため、特許文献1に記載されているような従来の自動利得制御装置では、洋上でノイズを適切に除去できる反面、港湾エリアで人工構造物を明瞭に表示することが困難であるという問題があった。
なお、後者の手法については、前記判定部による判定結果が変化するか否かに関わらず、常に、前回出力した閾値と今回算出した閾値との重み付き平均値を算出し、算出した平均値を今回出力する閾値として出力してもよい。これにより、前記閾値算出部は、何らかの原因により一時的に異常値が算出されたような場合であっても、その影響を殆ど受けることなく最適な閾値を出力することが可能になる。
図1は本発明の実施の形態1による自動利得制御装置の構成を示すブロック図である。
図1において、本発明の実施の形態1による自動利得制御装置は、判定部11と、閾値算出部12と、出力制御部13とからなる。
閾値算出部12は、判定部11の判定結果に基づいて、港湾エリア外で用いる第1の閾値あるいは港湾エリア内で用いる第2の閾値を算出する。なお、以下の説明では、第1の閾値を算出するためのアルゴリズムを第1の閾値算出アルゴリズム、第2の閾値を算出するためのアルゴリズムを第2の閾値算出アルゴリズムと称する。
出力制御部13は、閾値算出部12が算出した閾値を用いて受信信号の利得制御を行う。
1.受信信号の振幅値を利用する判定方式
レーダ装置は、所定の周期で水平面を回転するアンテナから、所定の周期でパルス状電波を送信するとともに、物標で反射した電波を受信する。レーダ装置の受信部は、受信した電波を電気信号に変換して所定のサンプリングレートでサンプリングし、デジタル信号に変換する。判定部11は、受信部によってデジタル信号に変換された受信信号を用いて、次に説明する(1)、(2)の判定処理を行う。
図2は、判定部11による判定処理を説明するための説明図である。
図2に示すように、判定部11は、自船から一定の距離範囲(例えば、0.1〜0.2NM)の領域として定義される判定領域における受信信号の振幅値に基づいて、自船位置が港湾エリア内か港湾エリア外かを判定する。
港湾エリア内での受信信号は、例えば、大きなビルが存在する方位や、送信パルスが岸壁の側面に垂直に入射する方位において特に大きな振幅を有し、港湾エリア外での受信信号と比べて、受信信号の振幅が方位ごとに大きく異なる傾向がある。一方で、洋上での受信信号は、港内に比べれば小さいものの、例えば、自船の全周に多数の船が存在するような場合には、前述した第1の判定方式における計数値(N)が大きな値をとる。したがって、判定部11は、実際には自船位置が港湾エリア外であるにもかかわらず、誤って自船位置が港湾エリア内であると判定してしまう恐れがある。
図3は、判定部11による、方位を考慮した判定処理を説明するための説明図である。
自船位置が港湾エリア内か港湾エリア外かの判定は、受信信号の振幅値を利用する以外に地図情報を利用して行うこともできる。つまり、判定部11は、港湾エリアの緯度と経度を予め記憶しておき、GPSなどの測位装置から得られた自船位置の緯度と経度をもとに、自船位置が港湾エリア内か港湾エリア外かを判定する。
図4は、本発明の閾値算出部12の処理を説明するためのフローチャートである。
(S11)先ず、閾値算出部12は、判定部11から自船位置が港湾エリア外か港湾エリア内かの判定結果を取得する。
(S12)判定部11による判定結果が港湾エリア外である場合には、閾値算出部12は第1の閾値算出アルゴリズムを用いて港湾エリア外で用いる第1の閾値を算出する。
(S13)一方で、判定部11による判定結果が港湾エリア内である場合には、閾値算出部12は第2の閾値算出アルゴリズムを用いて港湾エリア内で用いる第2の閾値を算出する。
第1の閾値算出アルゴリズムは、所定領域の受信信号に関して振幅値を変量とする度数分布を生成し、この度数分布に基づいて、ホワイトノイズやクラッタなどのノイズを最適レベルで除去する閾値を算出する。
第1の閾値算出アルゴリズムは、所定領域からの受信信号に関して振幅値を変量とする度数分布を生成し、この度数分布に基づいて、ホワイトノイズやクラッタなどのノイズを最適レベルで除去する閾値を算出する。
図5は第1の閾値算出アルゴリズムを用いた閾値算出手法の一例を説明するための説明図である。
第1の閾値算出アルゴリズムは、先ず、図5に示すように、レーダ探索領域を複数の領域に分割した領域として定義される閾値算出領域毎に、その領域の度数分布に基づいて、物標エコーが優勢な物標エコー優勢領域かノイズが優勢な領域であるノイズ優勢領域かの判定を行う。
第2の閾値算出アルゴリズムは、図6に示すように、自船から一定の距離(例えば0.5 NM)以上離れた領域に対して、第1の閾値算出アルゴリズムをそのまま用いて閾値を算出し、この距離よりも自船に近い領域に対しては自船からの距離に応じて予め定められた閾値を用いる。
次に本発明の実施の形態2による自動利得制御装置について説明する。本発明の実施の形態2による自動利得制御装置は、閾値算出部12が、判定部11による判定結果が港湾エリア内から港湾エリア外に変化した直後、あるいは港湾エリア外から港湾エリア内に変化した直後に、第1の閾値と第2の閾値を算出し、両者の重み付き平均値を閾値として出力する点において、前述した本発明の実施の形態1による自動利得制御装置と相違する。なお、閾値算出部12以外の構成要素については、前述した実施の形態1による自動利得制御装置と同じであるため、ここでは説明を省略する。
(S25)その後、閾値算出部12は、変化前の状態から変化後の状態へ完全に移行したか、つまりαの設定値が「0」、βの設定値が「1」であるか否かを判定し、α=0、β=1であれば処理を終了する。一方で、α=0、β=1でなければステップS21からステップS23の処理をα=0、β=1になるまで繰り返し実行する。これにより、10回分の閾値算出処理を経て、徐々に変更前の閾値から変更後の閾値に移行することが可能になる。
レーダ装置が動作している間、閾値算出部12は、判定部11による判定結果に基づいて第1の閾値あるいは第2の閾値を算出し出力制御部13へ出力するという動作を繰り返す。この際、閾値算出部12は、算出した閾値をそのまま出力するかわりに、同じ方位及び距離で算出された前回の閾値と今回算出した閾値との重み付き平均値を算出し、この平均値を出力する。前回出力した閾値をTHout[N−1]、今回算出した閾値をTH[N]とすると、今回出力する閾値THout[N]は、例えば、THout[N]=0.1×TH[N]+0.9×THout[N−1]という式で表される。なお、レーダ装置が起動した直後には、算出した閾値をそのまま出力すればよい。
次に本発明の実施の形態3による自動利得制御装置について説明する。本発明の実施の形態3による自動利得制御装置は、判定部11による判定結果をユーザに通知する点において、前述した本発明の実施の形態1による自動利得制御装置と相違する。なお、前述した実施の形態1による自動利得制御装置と同じ構成要素については同一の符号を付し説明を省略する。
図8において、本発明の実施の形態3による自動利得制御装置は、判定部11と、閾値算出部12と、出力制御部13と、通知部21と、ユーザ入力受付部22とからなる。
[1]判定部11の判定結果に従って、第1の閾値あるいは第2の閾値を算出する。
[2]判定部11の判定結果によらず、第1の閾値を算出する。
[3]判定部11の判定結果によらず、第2の閾値を算出する。
12 閾値算出部
13 出力制御部
21 通知部
22 ユーザ入力受付部
Claims (10)
- レーダ探索領域から得られた受信信号の振幅と所定の閾値とを比較し、前記所定の閾値以上の振幅を有する受信信号を出力する自動利得制御装置において、
自船位置が港湾エリア内であるか港湾エリア外であるかを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記港湾エリア外で用いる第1の閾値または前記港湾エリア内で用いる第2の閾値を算出する閾値算出部と、
前記閾値算出部で算出された閾値を用いて受信信号の利得制御を行う出力制御部と、
を備えることを特徴とする自動利得制御装置。 - 請求項1に記載の自動利得制御装置において、
前記判定部は、自船から一定の距離範囲の領域として定義される判定領域における受信信号の振幅値に基づいて、自船位置が港湾エリア内か港湾エリア外かを判定することを特徴とする自動利得制御装置。 - 請求項2に記載の自動利得制御装置において、
前記判定部は、前記判定領域の受信信号から所定の振幅(Aref)以上の振幅を有するデータの個数(N)を計数し、当該計数値(N)が所定の値(Nref)以上であるとき自船位置が港湾エリア内にあると判定し、所定の値(Nref)未満のとき自船位置が港湾エリア外にあると判定することを特徴とする自動利得制御装置。 - 請求項2に記載の自動利得制御装置において、
前記判定部は、前記判定領域を方位方向に複数に分割した領域として定義される分割判定領域毎に抽出した受信信号の振幅値に基づいて、自船位置が港湾エリア内か港湾エリア外かを判定することを特徴とする自動利得制御装置。 - 請求項1に記載の自動利得制御装置において、
前記判定部は、自船位置情報と地図情報とに基づいて、自船位置が港湾エリア内か港湾エリア外かを判定することを特徴とする自動利得制御装置。 - 請求項1に記載の自動利得制御装置において、
前記判定部は、レーダ探索領域を方位方向に複数に分割した領域として定義される内外判定領域毎に港湾エリア内か港湾エリア外かの判定を行い、
前記閾値算出部は、前記第1の閾値または前記第2の閾値を前記内外判定領域毎に算出することを特徴とする自動利得制御装置。 - 請求項1に記載の自動利得制御装置において、
前記閾値算出部は、前記判定部による判定結果が港湾エリア内から港湾エリア外に変化した直後、あるいは港湾エリア外から港湾エリア内に変化した直後に、第1の閾値と第2の閾値を算出し、両者の重み付き平均値を今回出力する閾値として前記出力制御部に出力することを特徴とする自動利得制御装置。 - 請求項1に記載の自動利得制御装置において、
前記閾値算出部は、前回出力した閾値と今回算出した閾値との重み付き平均値を算出し、算出した平均値を今回出力する閾値として前記出力制御部に出力することを特徴とする自動利得制御装置。 - 請求項1に記載の自動利得制御装置において、
前記判定部の判定結果に基づいて、自船位置が港湾エリア内か港湾エリア外かをユーザに通知する通知部を備えることを特徴とする自動利得制御装置。 - レーダ探索領域から得られた受信信号の振幅と所定の閾値とを比較し、前記所定の閾値以上の振幅を有する受信信号を出力する自動利得制御装置において、
自船位置が港湾エリア内か港湾エリア外かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、自船位置が港湾エリア内か港湾エリア外かをユーザに通知する通知部と、
前記通知を受けたユーザからの入力を受付けるユーザ入力受付部と、
前記ユーザ入力受付部からの出力と前記判定部からの判定結果に基づいて、前記港湾エリア外で用いる第1の閾値または前記港湾エリア内で用いる第2の閾値を算出する閾値算出部と、
前記閾値算出部で算出された閾値を用いて受信信号の利得制御を行う出力制御部と、
を備えることを特徴とする自動利得制御装置。
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