物标探知装置、发送脉冲控制设备及物标探知方法
物标探知装置、发送脉冲控制设备及物标探知方法
【专利摘要】本发明提供一种物标探知装置、发送脉冲控制设备及物标探知方法。本发明的物标探知装置包括：阈值判断部（110），针对规定时间内的信号，按各距离扫掠的每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值；参数设定部（120），预先保存多个能够在干扰除去中使用的参数，例如PRF、抖动量、抖动模式；参数选择部（130），从保存至参数保存部（120）的参数或参数的组中，选择使得从阈值判断部（110）输出的采样点的个数为最小的参数或参数的组；以及定时控制器（140），根据由参数选择部（130）选择的参数，发送向发送部（3）以及接收部（4）指示使脉冲波输出的定时的控制信号。对发送脉冲添加最佳的抖动，降低干扰波的影响。
【专利说明】物标探知装置、发送脉冲控制设备及物标探知方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种物标探知装置以及方法。
【背景技术】
[0002]在物标探知装置中，例如雷达装置通常通过发射电波并捕获其反射波，从而检测物标(海上的他船、浮标等)，并将检测出的物标显示于显示器上。
[0003]可是，在从雷达装置周围所存在的其他雷达装置发射电波时，存在在雷达装置侧无法正确显示物标的情况。这是由于来自物标的反射波与来自其他雷达装置的电波重叠，在反射波中出现了干扰波。因此，以往的雷达装置通过对发送脉冲添加抖动，从而使干扰波形在时间方向上扩散，据此除去干扰波的构成众所周知(例如，专利文献I)。如此的抖动基于在雷达中使用的脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency:PRF)或发送脉宽等而事先确定。
[0004]专利文献1:日本特开2009-68896号公报
[0005]在雷达中使用的PRF或发送脉宽因厂商、雷达的机种、动作模式等而异。因此，与其他全部的雷达比较，预先决定有效的脉冲发送方法是非常困难的。尤其，由于与以往的磁控管雷达相比，固体雷达的脉宽大幅地变宽，因此即使添加抖动也无法完全防止干扰的影响的情况居多。
【发明内容】
[0006]于是，本发明的目的在于提供一种装置，即使在采用如固体雷达那样的脉宽较宽的发送信号的物标探知装置中，也可降低干扰波的影响，可靠地捕捉原本应探知的物标。
[0007]为了解决所述的问题，本发明的物标探知装置包括发送部、接收部、阈值判断部、参数设定部、参数选择部、以及控制部。发送部按照根据下述参数设定的发送定时重复发送发送脉冲，该参数用于确定发送脉冲的发送的定时。接收部按照根据发送定时设定的接收定时接收接收信号。阈值判断部针对接收信号按每个采样点，判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数。参数设定部预先设定用于控制发送定时的参数。参数选择部从由参数设定部设定的相互不同的多个参数中，选择由阈值判断部计数而得的采样点的个数为最小的参数。控制部基于由参数选择部选择的参数，控制发送发送脉冲的定时。
[0008]本发明的物标探知装置能够广泛适用于发送发送脉冲并接收经物标的反射信号来进行物标探知的装置，基于接收信号的评价，调整为使得干扰波的影响变小的发送脉冲的发送定时。
[0009]更具体而言，事前准备多个用于决定发送信号的发送模式(pattern)的参数。作为参数可假设PRF、抖动量、抖动模式等一个或者多个物理量。发送的脉冲的宽度根据所探知的距离而不同，发送宽度较窄的短脉冲、宽度较宽的长脉冲、宽度位于二者之间的中脉冲等多个不同宽度的发送脉冲。也可将决定发送这些相互不同宽度的脉冲的顺序的参数添加至所述参数。
[0010]从这些候选参数之中根据两个或者两个以上参数确定发送信号的定时，从而进行探知。评价多个采样点的接收信号的电平，对超过规定阈值的采样点的个数进行计数，选择计数个数变得更小的候选参数。
[0011]本发明的物标探知装置包括阈值判断部，该阈值判断部针对从发送脉冲的发送起直到反射信号的接收为止的I距离扫掠的规定的时间内的信号，按每个采样点，判断振幅值是否超过预定的阈值。在阈值判断部中，针对各距离扫掠进行所述判断，并分别对超过阈值的采样点的个数进行计数。本发明的物标探知装置还包括参数设定部、参数选择部、以及定时控制器。参数设定部预先保存多个用于调整发送定时的参数。
[0012]参数选择部从保存于参数设定部的参数中，选择由阈值判断部计数而得的采样点的个数为最小的参数。定时控制器根据由参数选择部选择的参数，控制发送发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时。
[0013]为了解决所述的问题，物标探知装置除了所述的构成之外，包括:天线；发送部，根据定时控制器的控制与所述定时相应地将发送脉冲的信号发送至所述天线；以及接收部，根据定时控制器的控制与接收反射波的定时相应地从天线接收反射波的信号。还包括:干扰除去部，从接收部的输出信号除去干扰信号；检波部，取得有关物标的振幅的数据；以及显示部，将振幅的数据显示成图像。
[0014]为了解决所述的问题，本发明的物标探知方法保存多个用于调整发送脉冲的发送定时的参数。对规定的时间内的信号，针对各距离扫掠的每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数。从保存于参数设定部的参数中，选择由阈值判断部计数而得的采样点的个数为最小的参数。根据选择的参数，控制发送所述发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时。
[0015]本发明能够降低自船周边的干扰波的影响，可靠地探知物标。【专利附图】
【附图说明】[0016]图1为表示本发明的第I实施方式所涉及的雷达装置的概略构成的框图。[0017]图2为用于说明采样点的图。[0018]图3为表示本发明的第I实施方式所涉及的雷达装置的发送脉冲、接收波的一例的图。[0019]图4为表示脉宽不同的发送脉冲的发送顺序的组合的一例的图。[0020]图5为表示本发明的第I实施方式所涉及的雷达装置的动作的流程图。[0021]图6为表示相邻的3距离扫掠上的接收信号的状态的一例的图。[0022]图7为表示相邻的3距离扫掠上的接收信号的状态的另一例的图。[0023]图8为表示进行干扰波除去处理的构成的框图。[0024]图9为表示干扰波除去处理的流程图。【具体实施方式】[0025][第I实施方式][0026]以下，对照【专利附图】
【附图说明】本发明的第I实施方式所涉及的物标探知装置。[0027]本发明的物标探知装置能够广泛地适用于发送发送脉冲并接收来自物标的反射信号来进行物标探知的装置。在此，以根据电磁波的收发进行物标探知的雷达装置为例来说明。也可适用于通过超声波的收发在水中进行物标探知的声纳等。
[0028]本实施方式所涉及的雷达装置例如设置于船舶等，是用于检测海上的他船、浮标、鸟等物标的船舶用雷达装置。
[0029]对照图1说明本实施方式所涉及的雷达装置1000的构成。图1为表示雷达装置的概略构成的框图。
[0030]如图1所示，该雷达装置1000包括天线1、收发切换器(环形器)2、发送部3、接收部4、干扰除去部5、匹配滤波器6、检波部7、显示部8、以及参数调整部100。参数调整部100包括阈值判断部110、参数设定部120、参数选择部130、以及定时控制器140。以下，详细地说明构成雷达装置1000的各要素。
[0031]在雷达装置1000中，天线I发送具有高指向性的脉冲状电波(雷达发送信号)的波束，并且接收来自其周围所存在的物标的反射波。波束宽度例如为2度。天线I在水平面内旋转，并反复进行所述的发送与接收。旋转的周期例如为2.5sec。在以下中，将从发送雷达发送信号时起直到发送下一雷达发送信号紧前为止的期间内的发送与接收的动作称为“距离扫掠(Sweep)”。I距离扫掠的时间即发送周期例如为1ms。
[0032]天线I通过向某一方向集中地发射雷达发送信号，接收含有来自物标的反射波(物标信号)的雷达接收信号。雷达接收信号除了物标信号成分以外，也可能存在含有来自其他雷达装置的电波干扰波(干扰信号)或接收机噪音等成分的情况。
[0033]从雷达装置1000到物标的距离可通过含有该物标信号的雷达接收信号的接收时刻与该雷达接收信号所对应的雷达发送信号的发送时刻的时间差求出。另外，物标的方位可通过发送所对应的雷达发送信号时的天线I的方位求出。
[0034]收发切换器2构成为能够与天线I连接。收发切换器2进行天线I与发送部3或者接收部4之间的信号的切换。即，该收发切换器2在发送时使雷达发送信号不绕流至接收部4，在接收时使雷达接收信号不绕流至发送部3。作为收发切换器2例如采用环形器(Circulator)等电子部件,该环形器将从发送部输入的发送脉冲输出至天线I,将从天线I输入的接收信号输出至接收部4。
[0035]发送部3基于来自后述的定时控制器140的控制信号，变更发送间隔，并且生成作为脉冲波的雷达发送信号，向收发切换器2输出。由发送部3生成的脉冲的带宽或者脉宽能够根据在显示部8中设定的雷达影像的显示距离等来变更。
[0036]接收部4基于来自后述的定时控制器140的控制信号，与接收定时相应地将从天线I输出的雷达接收信号经由收发切换器2取入。接收部4根据需要将雷达接收信号进行放大或Α/D (模数、模拟-数字、Analog to Digital)变换等,并向后级的干扰除去部5输出。在图1的接收部4中，省略放大器、Α/D变换器等的图示。
[0037]对输入至干扰除去部5的接收信号进行干扰除去处理。进行了干扰除去处理的接收信号通过匹配滤波器6进行脉冲压缩处理，并输出至检波部7进行检波。干扰除去部5从接收部4的输出信号除去干扰信号，并向匹配滤波器6输出。有关该干扰信号的除去处理，例如，也能够适用利用了日本特开平5-27011号公报所公开的技术等现有技术、公知技术的处理。[0038]匹配滤波器6在雷达接收信号的解调时进行脉冲压缩处理。具体而言，匹配滤波器6取入干扰除去部5的输出信号，并压缩取入的接收信号的脉宽。通过该脉宽的压缩，在显示部8中显示的雷达影像的分辨率变高。关于匹配滤波器的处理，例如也能够设为利用了日本特开2002-311126号公报所公开的技术等现有技术、公知技术的处理。[0039]检波部7对匹配滤波器6的输出进行检波，得出有关物标的信号的振幅。检波部7将通过检波得出的振幅的数据S’向显示部8输出。显示部8包括未图示的CPU、存储器以及输入装置等设备。在该显示部8中，将在各距离扫掠得出的振幅的数据S’存储至图像显示用的存储器，并且按照规定的顺序从该存储器读出所存储的数据，作为影像显示于LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示器)等。
[0040]来自检波部7的输出也输出至阈值判断部110。参数调整部100基于来自检波部7的输出，设定使得干扰波变得最少的参数，并与该参数相应地调整发送脉冲间隔等。作为参数可列举PRF、抖动量、抖动模式。更具体而言，事前准备多个用于决定发送信号的发送模式的参数。作为参数可假设PRF、抖动量、抖动模式等一个或者多个物理量。
[0041]由于在固体雷达中发送的脉冲波的电力较小，因此根据探知的距离，发送宽度较窄的短脉冲、宽度较宽的长脉冲、宽度位于二者之间的中脉冲等多个不同宽度的发送脉冲较为普遍。也可将决定发送这些相互不同宽度的脉冲的顺序的参数添加至所述参数。
[0042]阈值判断部110针对从检波部7输出的规定的时间内的信号，例如天线I旋转量的信号，按各距离扫掠的每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值。在此，所谓“采样点”表示按每个方位在距离扫掠上，距雷达的各距离处的接收信号的采取点，指由图2的黑圈表现的位置。
[0043]在图2中，Ds表示距离扫掠间隔，队表示距离分辨能力(分辨率)。振幅值超过阈值的采样点的信号为含有物标、干扰波、旁瓣或伪像等的信号。阈值判断部110对超过阈值的采样点的个数进行计数，并将计数而得的采样点的个数输出至参数选择部130。
[0044]参数设定部120预先保存多个PRF、抖动量、抖动模式作为能够在干扰除去中使用的参数。保存于此的参数之中的一个或者参数的一组由后述的参数选择部130选择,在发送脉冲的发送定时的决定中使用。
[0045]在此，利用图3详细地说明参数设定部120所保存的参数。图3表示发送脉冲、接受波的一例。通常的雷达装置按相等的时间间隔(在图中表现为T)发射发送脉冲。该T的倒数f；称为“脉冲重复频率(PRF)”。本实施方式的雷达装置为了除去干扰波，而使时间间隔从T起稍微变化。该时间间隔的变化量称为“抖动量”。
[0046]在图3中，从左起第2个脉冲波表示抖动量Λ h为O的脉冲波。图中的Λ &、Λ t2分别表示从左起第3、第4个脉冲波的抖动量。雷达装置使该抖动量按每一定的脉冲波数η周期性地变化时，将η个脉冲波的抖动量的组合称为“抖动模式”。抖动模式例如表现为(At0, At1,…，Aty)。根据抖动模式确定的抖动量在上述中记述为均不同，但也可在I扫描(scan)内具有周期性。多个如此的抖动量或者抖动模式保存于参数设定部120。
[0047]如上所述，也可将在发送的脉冲的宽度根据所探知的距离而不同，发送多个不同宽度的发送脉冲时，决定发送这些相互不同宽度的脉冲的顺序的参数添加至所述参数。例如,如图4中(A)所示，除了短脉冲、中脉冲、长脉冲、短脉冲、中脉冲、长脉冲的基本的顺序的发送模式之外,也能够将如(B)所示的短脉冲、长脉冲、中脉冲、短脉冲、长脉冲、中脉冲，以及如(C)所示的短脉冲、长脉冲、短脉冲、中脉冲、长脉冲、短脉冲这样的顺序不同的模式作为参数来添加。除了这些发送模式之外，也能够重叠地适用上述的PRF、抖动量、抖动模式等的一个或者多个物理量从而设定发送定时。
[0048]所述以外，作为表现脉冲波的性质的参数，存在发送频率、脉宽τ、脉冲振幅A等。可是，这些参数应根据测量物标的范围、所需的距离分辨能力来确定，因此无法在干扰除去中使用。因此，这些参数不一定必须保存于本实施方式的参数设定部120。
[0049]参数选择部130从保存至参数设定部120的参数(或者,参数的组)中，选择从阈值判断部110输出的采样点的个数变为最小的参数、或者参数的组。参数选择部130例如也可逐次地适用保存于参数设定部120的参数，并选择使得该采样点的个数为最小的参数。或者，参数选择部130采用遗传性算法(GA)等，根据使参数在+方向、-方向上稍微变化的结果为该采样点的个数如何地变化，求出采样点的个数变为最小的参数的近似解亦可。
[0050]定时控制器140根据由参数选择部130选择的参数，控制发送发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时。为此，定时控制器140根据由参数选择部130选择的参数，将指示使脉冲波输出的定时的控制信号发送至发送部3。定时控制器140根据由参数选择部130选择的参数，将指示接收脉冲波的定时的控制信号发送至接收部4。
[0051]接着，利用图5说明本实施方式的雷达装置1000的动作。图5为表示雷达装置1000的动作的流程图。
[0052]在图5中，首先，参数选择部130从保存于参数设定部120的参数中选择一个适当的参数(步骤S100)。在此选择的为一个参数亦可,为一组参数亦可。
[0053]接着，定时控制器140将选择的参数所相关的控制信号发送至发送部3以及接收部4。发送部3按照选择的参数，发送雷达发送信号，接收部4在未发送雷达发送信号期间接收雷达接收信号(步骤S200)。
[0054]接着，阈值判断部110针对从干扰除去部5输出的天线I旋转量的信号，对振幅值超过预定的阈值的采样点的个数进行计数，并将计数而得的采样点的个数(以下，将此称为“计数个数“)输出至参数选择部130 (步骤S300)。参数选择部130判断是否能够选择使得计数的采样点的个数成为最小的参数(步骤S400)。
[0055]具体而言，参数选择部130在逐次地适用保存于参数设定部120的参数，并选择使得该采样点的个数成为最小的参数时，针对保存于参数设定部120的全部参数，判断对振幅值超过阈值的采样点的个数进行计数是否结束。在参数选择部130利用GA等并通过扰动法求出参数时，判断是否使参数向+方向或者-方向变化时采样点的个数都增加，换言之，判断是否收敛。
[0056]无法选择计数而得的采样点的个数为最小的参数时(步骤S400的否)，参数选择部130选择其他参数(步骤S500)，重复步骤S200?步骤400的处理。另外，在步骤S500选择的为一个参数亦可，为一组参数亦可。
[0057]能够选择使得计数个数为最小的参数时(步骤S400的是)，参数选择部130选择计数个数为最小的参数(步骤S600)。在参数选择部130利用GA等并通过扰动法求出参数时，参数选择部130选择收敛时的参数作为计数而得的采样点的个数为最小的参数。在步骤S500选择的为一个参数亦可，为一组参数亦可。
[0058]接着，对照图6以及图7说明通过所述的构成除去干扰波的动作与机制。有关干扰除去的基本的观点，根据在多个相邻的距离扫掠中位于相同距离的数据连续或者非连续，首先识别回波信号是干扰波引起的还是物标引起的。若相邻的距离扫掠的位于相同距离的数据连续且维持较高的电平，则其表示存在位于该位置的具有大小的物标。另一方面，若该数据为非连续，则由于物标不会在极短时间内存在或消失，因此能够判断为该数据为干扰波引起的。
[0059]可是，若自船与他船、或者位于规定区域的所有船只以一定周期反复进行用于物标探知的发送脉冲的发送，则由于在相同的定时取得来自他船的发送脉冲，因此无法进行来自物标的回波信号与干扰波的识别。图6表示该情况。图6中(a) (b)表示位于距雷达相互相等的距离的多个距离扫掠上的数据，T表示从接收距离扫掠(η-1)上的信号起直到接收下一距离扫掠(η)上的信号为止的时间，也表示从接收距离扫掠(η)上的信号起直到接收下一距离扫掠(η+1)上的信号为止的时间。
[0060]若假设自船与他船的发送脉冲的发送重复频率相等，则由自船取得的接收信号的状态为图6，在相邻距离扫掠间，回波信号与干扰波均在相同的定时被接收。因此，干扰波也判断为回波信号，从而无法识别二者。即使设定为自船通过规定的抖动量的抖动处理而使发送脉冲的发送定时不同，在该规定的抖动量与他船的抖动量一致时，接收干扰波的定时也一致而无法识别二者。
[0061]对此，图7为表示采用本发明的物标探知装置时的回波信号与干扰波的状态的图。在本发明中，使发送定时错移，这表示与他船发送发送脉冲时的反复的时间不同的情况。使自船发送发送脉冲的定时错移，作为接收的基准的定时也错移，因此在与相同的距离相当的定时接收回波信号。例如，若观察相邻的3条距离扫掠上的距雷达的距离相同的位置，即方位方向上相邻的位置的接收信号的电平，则如图7中(a)所示均高。因此，能够判断为来自物标的回波信号。
[0062]另一方面，从他船发送的发送脉冲、即干扰波在各距离扫掠上以定时错移的方式被接收。因此，在如图7中(b)所示的例子中，在距离扫掠(η)上高，但在两侧的距离扫掠上的接收信号的电平低。因此，能够判断为这并非物标而是干扰波。
[0063]磁控管雷达下的发送脉冲通常即使较长的脉冲也为I μ m程度。对此，固体雷达使用从数Pm至数十ym的较长的脉冲。因此，也存在仅使发送脉冲的发送定时变化而难以除去干扰波的影响的情况。
[0064]于是，在本实施方式中，使发送脉冲的发送定时、发送周期等多个参数变化。并且，评价干扰引起的影响并反馈该结果从而设定这些多个参数，以减轻因他船而带来的干扰波。
[0065]作为在本实施方式中应设定的参数，假定发送脉冲的发送周期、抖动量、抖动模式、存在多个发送脉宽时各自的脉冲发送顺序这4个。预先针对这4个参数，以进行适宜的组合的方式存储于图1的参数设定部120。参数的组合可事先确定，也可以独立地存储参数的数值，在设定或者变更参数时，随时适宜地组合。
[0066]从各模式之中选择一个至多个组合，通过选择的模式针对发送脉冲决定各参数的数值。设定的参数输出至定时控制器140，根据在此决定的定时从发送部3发送脉冲。
[0067]由接收部4接收各发送脉冲的回波信号并通过干扰除去部5识别物标与干扰波，除去无用的信号。除去后的接收信号通过匹配滤波器进行脉冲压缩并被检波。与此独立，也输入位于参数调整部100的阈值判断部110。在此，判断各采样点的接收信号的电平是否超过预先设定的阈值。在此所采用的阈值针对所有的采样点按照相同的值进行设定亦可，基于距雷达的距离或每个方位的杂波状态等改变值地进行设定亦可。另外，各采样点的阈值根据杂波状态的变化等而变化亦可。
[0068]按各设定参数的每个模式针对作为对象的采样点计数超过阈值的采样点的个数。检测结果输出至参数选择部130，基于检测而得的计数个数，选择使得干扰波变少的参数的模式。如已说明过的，基于选择的新模式设定各参数，设定发送脉冲的发送定时。
[0069]作为对象的采样点在比较的参数之间大致一致即可，将位于全方位的全部采样点作为对象亦可。在推测为从多条船舶同时产生干扰波的影响或发射源不明时是有效的。反之，要回避来自位于特定的方位的船舶等的干扰波的影响时等，只将位于规定方位内的距离扫掠作为对象亦可。进而其中只将位于距雷达规定的距离的采样点作为对象亦可。
[0070]在按照多受干扰波的影响的条件发送发送脉冲的模式中，超过阈值的采样点的计数个数增加。可是，在存在原本被探知的物标时计数个数也增加。此时，物标的计数个数的增加在哪个模式中都共通地发生，因此若进行模式间的相对的比较则能够选择出基于哪个模式的发送脉冲的发送定时设定是优选的。
[0071]下面，对照图8、图9说明选择上述的参数的构成与处理过程。图8为表示参数调整部中的参数选择部的构成的一例的框图，更详细地表示图1中的参数调整部100的内部。图9为表示参数选择部的参数设定的处理过程的一例的流程图。
[0072]由图1中的检波部7检波而得的信号输出至阈值判断部110。在图8所示的实施方式中，阈值判断部110包括进行相互不同的参数的阈值判断的阈值判断部221与222。阈值判断部①221进行现行的显示所采用的参数①的阈值判断，阈值判断部②222进行与参数①不同的参数②的阈值判断。作为设定为参数①、②的物理量，如已说明过的，可列举反复周期、抖动量、抖动模式等，但也可为它们之中的一个。通过组合多个物理量，即使一部分物理量一致也可通过使其他物理量差异设定相互不同的组合。
[0073]开关210作为原则按每I扫描切换接收信号的输出目标。就输出至阈值判断部221、222的任一方的接收信号而言,最初扫描的信号用于参数选择,并未用于显不。
[0074]由最初的扫描得出的接收信号输出至阈值判断部①221，针对作为对象的采样点的每一个，进行是否超过预先设定的阈值的判断。针对全部的采样点进行判断，通过计数器
①231计数超过阈值的点数。针对由下一扫描得出的接收信号，此次通过开关210切换输出至阈值判断部②222。在此也通过计数器②232进行同样的计数。
[0075]阈值设定为在接收干扰波时能够判断干扰波的值即可，因可能由于与他船的距离或其他条件而改变，因此适当地设定为能够判断的电平即可。
[0076]如图9的流程图所示，由比较器241比较双方的计数个数，选择计数个数更少的参数。若阈值判断部①221计数个数较小则该参数形成干扰波的影响较少，因此该参数输出至定时控制器140,设定用于下一扫描的发送脉冲的发送定时。
[0077]另一方面，若计数器②232的计数个数较小，则可以说该参数的干扰波的影响较少。此时，由阈值判断部①设定的参数置换为由阈值判断部②222设定的参数。
[0078]再有，在阈值判断部②222中，从参数设定部120所存储的参数之中选择与两参数都不同的参数。通过所述的过程，进行参数的依次更换，以使干扰波的影响变得更少。有关参数，为了在较短的时间内或者只要位于自船周围的他船的环境不变化便不适用相同的参数，在各参数上附加标记。通过标记便可识别是否是已经使用过的参数。
[0079]其中，若考虑到时间经过而来自周围的他船的干扰波的影响的状况也变化，则无妨再次采用已经使用过的参数。因此，初始化上述标记，可再次适用相同的参数。
[0080]在此，构成为设定将阈值判断部①用于现行显示的发送定时，在进行参数的变更时，重新设定阈值判断部①221、②222双方。在变更参数时，依次替换从阈值判断部①221、
②222向定时控制器的输出亦可。说明了选择两个参数的任意的构成，但也可从3个以上中选择。但是，由于实际使用于图像处理的数据的频度低下，因此从这一点出发优选的是从两个候选中选择。
[0081]根据本发明，即使自船或者他船的一方或者自船以及他船双方都进行如固体雷达那样的宽脉宽的雷达装置的探知时，也能够使相互的干扰降低。干扰波的产生因自船与他船的发送脉冲的发送定时等条件而变化，但根据本发明能够适宜地应对于此并降低其影响。
[0082]再有，即使他船接近自船，干扰波的影响开始出现时，通过监视所述计数个数能够迅速地知晓该影响的有无，并除去该影响。
[0083]如以上说明，本实施方式的雷达装置1000为针对天线I旋转量的信号，自动选择使得振幅值超过阈值的采样点的个数为最小的参数的装置。据此，雷达装置1000能够根据自船的周边状况自动地调整最佳的参数。以上说明了基于天线I旋转量的信号设定参数的构成，但针对每个规定的方位范围设定参数亦可。
[0084]在参数选择部130通过GA等扰动法调整参数时，雷达装置1000由于能够高效地调整参数，因此能够高速地进行最佳的参数下的计测。
[0085]上述实施方式所涉及的雷达装置1000记载为常时进行参数的调整，但雷达装置1000 一旦调整参数后，一定时间不进行参数的调整，之后再次调整参数亦可。另外，雷达装置1000 —旦调整参数后，在振幅值超过阈值的采样点的个数增加一定个数以上时，再次调整参数亦可。另外，雷达装置1000不包括匹配滤波器6亦可。
[0086]再有，在振幅值高的采样点中，也存在因旁瓣的影响而产生的采样点。因此，也能够降低旁瓣的不良影响，有效地除去振幅值因干扰波而变高的采样点。此时，参数选择部130针对由特定的方位、距离限定的区域，选择使得超过阈值的采样点的个数为最小的参数亦可。据此，能够降低局部存在的具有高振幅值的采样点所引起的不良影响。在此，采用预定参数，在参数设定部120中保存这些值的构成。取而代之，设置参数设定部，基于计数处理的结果来随时设定亦可。
[0087]在上述实施方式中，说明了作为本发明的雷达装置的一例而适用船舶用雷达装置的情况。作为雷达装置的其他例子，是能够利用脉冲电波的雷达装置即可，例如适用于气象雷达、港湾监视雷达等用途的雷达装置亦可。再有，作为通过发送脉冲探知物标的装置，只要是存在受其他的探知装置的发送脉冲的影响的可能性的装置，例如对通过超声波探知水中的物标的声纳等也能够适用。
[0088]<安装例>
[0089]所述的各实施方式所涉及的全部或者部分的功能模块可通过由CPU解释执行可执行存储装置(ROM、RAM、硬盘驱动器等)所存放的所述的处理次序的程序数据来实现。此时，程序数据通过记录介质导入至存储装置内亦可，从记录介质上直接执行亦可。记录介质为R0M、RAM或闪速存储器(闪存)等半导体存储器，软盘或硬盘等磁盘，CD-R0M、DVD或BD等光盘存储器，以及存储卡等。记录介质为也包括电话线路或传输路等通信介质的概念。
[0090]另外，所述的各实施方式所涉及的全部或者部分的功能模块典型的是作为集成电路的LSI (因集成度的差异，称为1C、系统LS1、超大LS1、或者特大LSI)来实现。这些也可个别地进行单芯片化，也可以包括一部分或者全部的方式进行单芯片化。另外，集成电路的方法并不限于LSI，也可通过专用电路或者通用处理器来实现。另外，LSI制造之后，也可利用可编程的FPGA(Field Programmable Gage Array:现场可编程门阵列)、或能够对LSI内部的电路单元的连接或设定进行重构的可重构处理器。
【权利要求】
1.一种物标探知装置，包括:发送部，按照根据下述参数设定的发送定时，重复发送发送脉冲，该参数是用于确定所述发送脉冲的发送的定时的参数；接收部，按照根据所述发送定时设定的接收定时，接收接收信号；阈值判断部，针对所述接收信号按每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数；参数设定部，预先设定用于控制所述发送定时的参数；参数选择部，从由所述参数设定部设定的相互不同的多个参数中，选择使得由所述阈值判断部计数而得的采样点的个数最小的参数；以及定时控制部，基于由所述参数选择部选择的参数，对发送所述发送脉冲的定时进行控制。
2.如权利要求1所述的物标探知装置，所述参数包括一个或者两个以上种类的物理量，该一个或者两个以上种类的物理量是用于确定所述发送脉冲的重复发送的发送定时的物理量。
3.如权利要求2所述的物标探知装置，所述参数所包括的物理量包括用于确定所述发送脉冲的重复频率的重复频率、抖动量、用于确定所述抖动量的组合的抖动模式中的至少两个。
4.如权利要求2所述的物标探`知装置，所述发送脉冲包括相互不同的多个宽度的发送脉冲，所述参数决定所述相互不同的多个宽度的发送脉冲的发送顺序。
5.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述阈值判断部从所述多个参数中选择第一参数与第二参数，所述参数选择部比较根据所述第一参数得出的所述计数个数与根据所述第二参数得出的计数个数并选择计数个数较小的参数。
6.如权利要求5所述的物标探知装置，所述阈值判断部将所述第一参数与所述第二参数之中的与选择的参数不同的参数，置换成与所述第一参数以及所述第二参数都不同的参数。
7.如权利要求6所述的物标探知装置，所述参数设定部具有存储预定的多个参数的参数存储部，所述参数设定部从存储于所述参数存储部的所述多个参数中选择第一参数与第二参数并设定所述参数。
8.如权利要求5所述的物标探知装置，所述阈值判断部还包括第一阈值判断部与第二阈值判断部，该第一阈值判断部根据所述第一参数进行阈值判断，该第二阈值判断部根据所述第二参数进行阈值判断，所述物标探知装置还包括开关，该开关按规定的周期将所述接收信号切换并输出至第一阈值判断部与第二阈值判断部，按规定周期交替地进行所述第一阈值判断部的阈值判断与所述第二阈值判断部的阈值判断。
9.如权利要求8所述的物标探知装置，在根据所述阈值判断的结果选择了所述第一参数时将所述第一参数输出至所述定时控制部，在根据所述阈值判断的结果选择了选择所述第二参数时，将所述第一阈值判断部的参数置换成所述第二参数，并且将所述第二阈值判断部的参数置换成与所述第一参数以及所述第二参数都不同的第三参数。
10.如权利要求9所述的物标探知装置，所述参数设定部选择与已经被置换的任一个参数都不同的参数，作为被新选择为所述第三参数的参数。
11.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述发送脉冲为电磁波脉冲，所述发送部包括旋转部，该旋转部按照规定周期使发送所述发送脉冲的方位变化。
12.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述发送脉冲为电磁波，所述发送部包括旋转部，该旋转部按照规定周期向全周发送所述发送脉冲。
13.如权利要求12所述的物标探知装置，所述采样点位于规定范围的方位。
14.如权利要求12所述的物标探知装置，所述采样点距所述发送部位于规定范围的距离。
15.如权利要求14所述的物标探知装置，预定的区域基于所述发送脉冲的定时通过时间设定，该时间为所述发送脉冲的发送方位旋转一周所需的时间。
16.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述参数设定部设定有相互不同的三个以上的参数，所述参数选择部从所述三个以上的参数中，选择使得所述计数个数最小的参数。
17.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述参数选择部按预定的次数进行所述参数的选择。
18.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述参数选择部在与选择的参数对应的所述计数个数增加了一定个数以上时，重新对该选择的参数与之外的各个参数进行所述计数个数的比较并选择参数。
19.一种发送脉冲控制设备，设于物标探知装置，该物标探知装置重复发送发送脉冲，接收来自物标的接收信号，从而进行物标的探知，该发送脉冲控制设备控制所述发送脉冲的发送定时，包括:阈值判断部，针对所述接收信号按每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数；参数设定部，预先设定用于控制所述发送定时的参数；参数选择部，从由所述参数设定部设定的相互不同的多个参数中，选择使得由所述阈值判断部计数而得的采样点的个数最小的参数；以及定时控制器，基于由所述参数选择部选择的参数，对发送所述发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时进行控制。
20.一种物标探知方法，重复发送发送脉冲，接收来自物标的接收信号，从而进行物标的探知，其中，按照根据下述参数设定的发送定时，重复发送发送脉冲，该参数是用于确定所述发送脉冲的发送的定时的参数；按照根据所述发送定时设定的接收定时，接收接收信号；设定相互不同的多个参数，该相互不同的多个参数是用于控制所述发送定时的参数；基于所述各参数分别针对所述接收信号按每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数；从设定的相互不同的多个参数中，选择使得计数而得的采样点的个数最小的参数；基于选择的参数，对发送所述发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时进行控 制。
【文档编号】G01S7/36GK103513233SQ201310247384
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2012年6月21日
【发明者】前野仁, 浅田泰畅 申请人:古野电气株式会社
【专利摘要】本发明提供一种物标探知装置、发送脉冲控制设备及物标探知方法。本发明的物标探知装置包括：阈值判断部（110），针对规定时间内的信号，按各距离扫掠的每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值；参数设定部（120），预先保存多个能够在干扰除去中使用的参数，例如PRF、抖动量、抖动模式；参数选择部（130），从保存至参数保存部（120）的参数或参数的组中，选择使得从阈值判断部（110）输出的采样点的个数为最小的参数或参数的组；以及定时控制器（140），根据由参数选择部（130）选择的参数，发送向发送部（3）以及接收部（4）指示使脉冲波输出的定时的控制信号。对发送脉冲添加最佳的抖动，降低干扰波的影响。
【专利说明】物标探知装置、发送脉冲控制设备及物标探知方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种物标探知装置以及方法。
【背景技术】
[0002]在物标探知装置中，例如雷达装置通常通过发射电波并捕获其反射波，从而检测物标(海上的他船、浮标等)，并将检测出的物标显示于显示器上。
[0003]可是，在从雷达装置周围所存在的其他雷达装置发射电波时，存在在雷达装置侧无法正确显示物标的情况。这是由于来自物标的反射波与来自其他雷达装置的电波重叠，在反射波中出现了干扰波。因此，以往的雷达装置通过对发送脉冲添加抖动，从而使干扰波形在时间方向上扩散，据此除去干扰波的构成众所周知(例如，专利文献I)。如此的抖动基于在雷达中使用的脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency:PRF)或发送脉宽等而事先确定。
[0004]专利文献1:日本特开2009-68896号公报
[0005]在雷达中使用的PRF或发送脉宽因厂商、雷达的机种、动作模式等而异。因此，与其他全部的雷达比较，预先决定有效的脉冲发送方法是非常困难的。尤其，由于与以往的磁控管雷达相比，固体雷达的脉宽大幅地变宽，因此即使添加抖动也无法完全防止干扰的影响的情况居多。
【发明内容】
[0006]于是，本发明的目的在于提供一种装置，即使在采用如固体雷达那样的脉宽较宽的发送信号的物标探知装置中，也可降低干扰波的影响，可靠地捕捉原本应探知的物标。
[0007]为了解决所述的问题，本发明的物标探知装置包括发送部、接收部、阈值判断部、参数设定部、参数选择部、以及控制部。发送部按照根据下述参数设定的发送定时重复发送发送脉冲，该参数用于确定发送脉冲的发送的定时。接收部按照根据发送定时设定的接收定时接收接收信号。阈值判断部针对接收信号按每个采样点，判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数。参数设定部预先设定用于控制发送定时的参数。参数选择部从由参数设定部设定的相互不同的多个参数中，选择由阈值判断部计数而得的采样点的个数为最小的参数。控制部基于由参数选择部选择的参数，控制发送发送脉冲的定时。
[0008]本发明的物标探知装置能够广泛适用于发送发送脉冲并接收经物标的反射信号来进行物标探知的装置，基于接收信号的评价，调整为使得干扰波的影响变小的发送脉冲的发送定时。
[0009]更具体而言，事前准备多个用于决定发送信号的发送模式(pattern)的参数。作为参数可假设PRF、抖动量、抖动模式等一个或者多个物理量。发送的脉冲的宽度根据所探知的距离而不同，发送宽度较窄的短脉冲、宽度较宽的长脉冲、宽度位于二者之间的中脉冲等多个不同宽度的发送脉冲。也可将决定发送这些相互不同宽度的脉冲的顺序的参数添加至所述参数。
[0010]从这些候选参数之中根据两个或者两个以上参数确定发送信号的定时，从而进行探知。评价多个采样点的接收信号的电平，对超过规定阈值的采样点的个数进行计数，选择计数个数变得更小的候选参数。
[0011]本发明的物标探知装置包括阈值判断部，该阈值判断部针对从发送脉冲的发送起直到反射信号的接收为止的I距离扫掠的规定的时间内的信号，按每个采样点，判断振幅值是否超过预定的阈值。在阈值判断部中，针对各距离扫掠进行所述判断，并分别对超过阈值的采样点的个数进行计数。本发明的物标探知装置还包括参数设定部、参数选择部、以及定时控制器。参数设定部预先保存多个用于调整发送定时的参数。
[0012]参数选择部从保存于参数设定部的参数中，选择由阈值判断部计数而得的采样点的个数为最小的参数。定时控制器根据由参数选择部选择的参数，控制发送发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时。
[0013]为了解决所述的问题，物标探知装置除了所述的构成之外，包括:天线；发送部，根据定时控制器的控制与所述定时相应地将发送脉冲的信号发送至所述天线；以及接收部，根据定时控制器的控制与接收反射波的定时相应地从天线接收反射波的信号。还包括:干扰除去部，从接收部的输出信号除去干扰信号；检波部，取得有关物标的振幅的数据；以及显示部，将振幅的数据显示成图像。
[0014]为了解决所述的问题，本发明的物标探知方法保存多个用于调整发送脉冲的发送定时的参数。对规定的时间内的信号，针对各距离扫掠的每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数。从保存于参数设定部的参数中，选择由阈值判断部计数而得的采样点的个数为最小的参数。根据选择的参数，控制发送所述发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时。
[0015]本发明能够降低自船周边的干扰波的影响，可靠地探知物标。【专利附图】
【附图说明】[0016]图1为表示本发明的第I实施方式所涉及的雷达装置的概略构成的框图。[0017]图2为用于说明采样点的图。[0018]图3为表示本发明的第I实施方式所涉及的雷达装置的发送脉冲、接收波的一例的图。[0019]图4为表示脉宽不同的发送脉冲的发送顺序的组合的一例的图。[0020]图5为表示本发明的第I实施方式所涉及的雷达装置的动作的流程图。[0021]图6为表示相邻的3距离扫掠上的接收信号的状态的一例的图。[0022]图7为表示相邻的3距离扫掠上的接收信号的状态的另一例的图。[0023]图8为表示进行干扰波除去处理的构成的框图。[0024]图9为表示干扰波除去处理的流程图。【具体实施方式】[0025][第I实施方式][0026]以下，对照【专利附图】
【附图说明】本发明的第I实施方式所涉及的物标探知装置。[0027]本发明的物标探知装置能够广泛地适用于发送发送脉冲并接收来自物标的反射信号来进行物标探知的装置。在此，以根据电磁波的收发进行物标探知的雷达装置为例来说明。也可适用于通过超声波的收发在水中进行物标探知的声纳等。
[0028]本实施方式所涉及的雷达装置例如设置于船舶等，是用于检测海上的他船、浮标、鸟等物标的船舶用雷达装置。
[0029]对照图1说明本实施方式所涉及的雷达装置1000的构成。图1为表示雷达装置的概略构成的框图。
[0030]如图1所示，该雷达装置1000包括天线1、收发切换器(环形器)2、发送部3、接收部4、干扰除去部5、匹配滤波器6、检波部7、显示部8、以及参数调整部100。参数调整部100包括阈值判断部110、参数设定部120、参数选择部130、以及定时控制器140。以下，详细地说明构成雷达装置1000的各要素。
[0031]在雷达装置1000中，天线I发送具有高指向性的脉冲状电波(雷达发送信号)的波束，并且接收来自其周围所存在的物标的反射波。波束宽度例如为2度。天线I在水平面内旋转，并反复进行所述的发送与接收。旋转的周期例如为2.5sec。在以下中，将从发送雷达发送信号时起直到发送下一雷达发送信号紧前为止的期间内的发送与接收的动作称为“距离扫掠(Sweep)”。I距离扫掠的时间即发送周期例如为1ms。
[0032]天线I通过向某一方向集中地发射雷达发送信号，接收含有来自物标的反射波(物标信号)的雷达接收信号。雷达接收信号除了物标信号成分以外，也可能存在含有来自其他雷达装置的电波干扰波(干扰信号)或接收机噪音等成分的情况。
[0033]从雷达装置1000到物标的距离可通过含有该物标信号的雷达接收信号的接收时刻与该雷达接收信号所对应的雷达发送信号的发送时刻的时间差求出。另外，物标的方位可通过发送所对应的雷达发送信号时的天线I的方位求出。
[0034]收发切换器2构成为能够与天线I连接。收发切换器2进行天线I与发送部3或者接收部4之间的信号的切换。即，该收发切换器2在发送时使雷达发送信号不绕流至接收部4，在接收时使雷达接收信号不绕流至发送部3。作为收发切换器2例如采用环形器(Circulator)等电子部件,该环形器将从发送部输入的发送脉冲输出至天线I,将从天线I输入的接收信号输出至接收部4。
[0035]发送部3基于来自后述的定时控制器140的控制信号，变更发送间隔，并且生成作为脉冲波的雷达发送信号，向收发切换器2输出。由发送部3生成的脉冲的带宽或者脉宽能够根据在显示部8中设定的雷达影像的显示距离等来变更。
[0036]接收部4基于来自后述的定时控制器140的控制信号，与接收定时相应地将从天线I输出的雷达接收信号经由收发切换器2取入。接收部4根据需要将雷达接收信号进行放大或Α/D (模数、模拟-数字、Analog to Digital)变换等,并向后级的干扰除去部5输出。在图1的接收部4中，省略放大器、Α/D变换器等的图示。
[0037]对输入至干扰除去部5的接收信号进行干扰除去处理。进行了干扰除去处理的接收信号通过匹配滤波器6进行脉冲压缩处理，并输出至检波部7进行检波。干扰除去部5从接收部4的输出信号除去干扰信号，并向匹配滤波器6输出。有关该干扰信号的除去处理，例如，也能够适用利用了日本特开平5-27011号公报所公开的技术等现有技术、公知技术的处理。[0038]匹配滤波器6在雷达接收信号的解调时进行脉冲压缩处理。具体而言，匹配滤波器6取入干扰除去部5的输出信号，并压缩取入的接收信号的脉宽。通过该脉宽的压缩，在显示部8中显示的雷达影像的分辨率变高。关于匹配滤波器的处理，例如也能够设为利用了日本特开2002-311126号公报所公开的技术等现有技术、公知技术的处理。[0039]检波部7对匹配滤波器6的输出进行检波，得出有关物标的信号的振幅。检波部7将通过检波得出的振幅的数据S’向显示部8输出。显示部8包括未图示的CPU、存储器以及输入装置等设备。在该显示部8中，将在各距离扫掠得出的振幅的数据S’存储至图像显示用的存储器，并且按照规定的顺序从该存储器读出所存储的数据，作为影像显示于LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示器)等。
[0040]来自检波部7的输出也输出至阈值判断部110。参数调整部100基于来自检波部7的输出，设定使得干扰波变得最少的参数，并与该参数相应地调整发送脉冲间隔等。作为参数可列举PRF、抖动量、抖动模式。更具体而言，事前准备多个用于决定发送信号的发送模式的参数。作为参数可假设PRF、抖动量、抖动模式等一个或者多个物理量。
[0041]由于在固体雷达中发送的脉冲波的电力较小，因此根据探知的距离，发送宽度较窄的短脉冲、宽度较宽的长脉冲、宽度位于二者之间的中脉冲等多个不同宽度的发送脉冲较为普遍。也可将决定发送这些相互不同宽度的脉冲的顺序的参数添加至所述参数。
[0042]阈值判断部110针对从检波部7输出的规定的时间内的信号，例如天线I旋转量的信号，按各距离扫掠的每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值。在此，所谓“采样点”表示按每个方位在距离扫掠上，距雷达的各距离处的接收信号的采取点，指由图2的黑圈表现的位置。
[0043]在图2中，Ds表示距离扫掠间隔，队表示距离分辨能力(分辨率)。振幅值超过阈值的采样点的信号为含有物标、干扰波、旁瓣或伪像等的信号。阈值判断部110对超过阈值的采样点的个数进行计数，并将计数而得的采样点的个数输出至参数选择部130。
[0044]参数设定部120预先保存多个PRF、抖动量、抖动模式作为能够在干扰除去中使用的参数。保存于此的参数之中的一个或者参数的一组由后述的参数选择部130选择,在发送脉冲的发送定时的决定中使用。
[0045]在此，利用图3详细地说明参数设定部120所保存的参数。图3表示发送脉冲、接受波的一例。通常的雷达装置按相等的时间间隔(在图中表现为T)发射发送脉冲。该T的倒数f；称为“脉冲重复频率(PRF)”。本实施方式的雷达装置为了除去干扰波，而使时间间隔从T起稍微变化。该时间间隔的变化量称为“抖动量”。
[0046]在图3中，从左起第2个脉冲波表示抖动量Λ h为O的脉冲波。图中的Λ &、Λ t2分别表示从左起第3、第4个脉冲波的抖动量。雷达装置使该抖动量按每一定的脉冲波数η周期性地变化时，将η个脉冲波的抖动量的组合称为“抖动模式”。抖动模式例如表现为(At0, At1,…，Aty)。根据抖动模式确定的抖动量在上述中记述为均不同，但也可在I扫描(scan)内具有周期性。多个如此的抖动量或者抖动模式保存于参数设定部120。
[0047]如上所述，也可将在发送的脉冲的宽度根据所探知的距离而不同，发送多个不同宽度的发送脉冲时，决定发送这些相互不同宽度的脉冲的顺序的参数添加至所述参数。例如,如图4中(A)所示，除了短脉冲、中脉冲、长脉冲、短脉冲、中脉冲、长脉冲的基本的顺序的发送模式之外,也能够将如(B)所示的短脉冲、长脉冲、中脉冲、短脉冲、长脉冲、中脉冲，以及如(C)所示的短脉冲、长脉冲、短脉冲、中脉冲、长脉冲、短脉冲这样的顺序不同的模式作为参数来添加。除了这些发送模式之外，也能够重叠地适用上述的PRF、抖动量、抖动模式等的一个或者多个物理量从而设定发送定时。
[0048]所述以外，作为表现脉冲波的性质的参数，存在发送频率、脉宽τ、脉冲振幅A等。可是，这些参数应根据测量物标的范围、所需的距离分辨能力来确定，因此无法在干扰除去中使用。因此，这些参数不一定必须保存于本实施方式的参数设定部120。
[0049]参数选择部130从保存至参数设定部120的参数(或者,参数的组)中，选择从阈值判断部110输出的采样点的个数变为最小的参数、或者参数的组。参数选择部130例如也可逐次地适用保存于参数设定部120的参数，并选择使得该采样点的个数为最小的参数。或者，参数选择部130采用遗传性算法(GA)等，根据使参数在+方向、-方向上稍微变化的结果为该采样点的个数如何地变化，求出采样点的个数变为最小的参数的近似解亦可。
[0050]定时控制器140根据由参数选择部130选择的参数，控制发送发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时。为此，定时控制器140根据由参数选择部130选择的参数，将指示使脉冲波输出的定时的控制信号发送至发送部3。定时控制器140根据由参数选择部130选择的参数，将指示接收脉冲波的定时的控制信号发送至接收部4。
[0051]接着，利用图5说明本实施方式的雷达装置1000的动作。图5为表示雷达装置1000的动作的流程图。
[0052]在图5中，首先，参数选择部130从保存于参数设定部120的参数中选择一个适当的参数(步骤S100)。在此选择的为一个参数亦可,为一组参数亦可。
[0053]接着，定时控制器140将选择的参数所相关的控制信号发送至发送部3以及接收部4。发送部3按照选择的参数，发送雷达发送信号，接收部4在未发送雷达发送信号期间接收雷达接收信号(步骤S200)。
[0054]接着，阈值判断部110针对从干扰除去部5输出的天线I旋转量的信号，对振幅值超过预定的阈值的采样点的个数进行计数，并将计数而得的采样点的个数(以下，将此称为“计数个数“)输出至参数选择部130 (步骤S300)。参数选择部130判断是否能够选择使得计数的采样点的个数成为最小的参数(步骤S400)。
[0055]具体而言，参数选择部130在逐次地适用保存于参数设定部120的参数，并选择使得该采样点的个数成为最小的参数时，针对保存于参数设定部120的全部参数，判断对振幅值超过阈值的采样点的个数进行计数是否结束。在参数选择部130利用GA等并通过扰动法求出参数时，判断是否使参数向+方向或者-方向变化时采样点的个数都增加，换言之，判断是否收敛。
[0056]无法选择计数而得的采样点的个数为最小的参数时(步骤S400的否)，参数选择部130选择其他参数(步骤S500)，重复步骤S200?步骤400的处理。另外，在步骤S500选择的为一个参数亦可，为一组参数亦可。
[0057]能够选择使得计数个数为最小的参数时(步骤S400的是)，参数选择部130选择计数个数为最小的参数(步骤S600)。在参数选择部130利用GA等并通过扰动法求出参数时，参数选择部130选择收敛时的参数作为计数而得的采样点的个数为最小的参数。在步骤S500选择的为一个参数亦可，为一组参数亦可。
[0058]接着，对照图6以及图7说明通过所述的构成除去干扰波的动作与机制。有关干扰除去的基本的观点，根据在多个相邻的距离扫掠中位于相同距离的数据连续或者非连续，首先识别回波信号是干扰波引起的还是物标引起的。若相邻的距离扫掠的位于相同距离的数据连续且维持较高的电平，则其表示存在位于该位置的具有大小的物标。另一方面，若该数据为非连续，则由于物标不会在极短时间内存在或消失，因此能够判断为该数据为干扰波引起的。
[0059]可是，若自船与他船、或者位于规定区域的所有船只以一定周期反复进行用于物标探知的发送脉冲的发送，则由于在相同的定时取得来自他船的发送脉冲，因此无法进行来自物标的回波信号与干扰波的识别。图6表示该情况。图6中(a) (b)表示位于距雷达相互相等的距离的多个距离扫掠上的数据，T表示从接收距离扫掠(η-1)上的信号起直到接收下一距离扫掠(η)上的信号为止的时间，也表示从接收距离扫掠(η)上的信号起直到接收下一距离扫掠(η+1)上的信号为止的时间。
[0060]若假设自船与他船的发送脉冲的发送重复频率相等，则由自船取得的接收信号的状态为图6，在相邻距离扫掠间，回波信号与干扰波均在相同的定时被接收。因此，干扰波也判断为回波信号，从而无法识别二者。即使设定为自船通过规定的抖动量的抖动处理而使发送脉冲的发送定时不同，在该规定的抖动量与他船的抖动量一致时，接收干扰波的定时也一致而无法识别二者。
[0061]对此，图7为表示采用本发明的物标探知装置时的回波信号与干扰波的状态的图。在本发明中，使发送定时错移，这表示与他船发送发送脉冲时的反复的时间不同的情况。使自船发送发送脉冲的定时错移，作为接收的基准的定时也错移，因此在与相同的距离相当的定时接收回波信号。例如，若观察相邻的3条距离扫掠上的距雷达的距离相同的位置，即方位方向上相邻的位置的接收信号的电平，则如图7中(a)所示均高。因此，能够判断为来自物标的回波信号。
[0062]另一方面，从他船发送的发送脉冲、即干扰波在各距离扫掠上以定时错移的方式被接收。因此，在如图7中(b)所示的例子中，在距离扫掠(η)上高，但在两侧的距离扫掠上的接收信号的电平低。因此，能够判断为这并非物标而是干扰波。
[0063]磁控管雷达下的发送脉冲通常即使较长的脉冲也为I μ m程度。对此，固体雷达使用从数Pm至数十ym的较长的脉冲。因此，也存在仅使发送脉冲的发送定时变化而难以除去干扰波的影响的情况。
[0064]于是，在本实施方式中，使发送脉冲的发送定时、发送周期等多个参数变化。并且，评价干扰引起的影响并反馈该结果从而设定这些多个参数，以减轻因他船而带来的干扰波。
[0065]作为在本实施方式中应设定的参数，假定发送脉冲的发送周期、抖动量、抖动模式、存在多个发送脉宽时各自的脉冲发送顺序这4个。预先针对这4个参数，以进行适宜的组合的方式存储于图1的参数设定部120。参数的组合可事先确定，也可以独立地存储参数的数值，在设定或者变更参数时，随时适宜地组合。
[0066]从各模式之中选择一个至多个组合，通过选择的模式针对发送脉冲决定各参数的数值。设定的参数输出至定时控制器140，根据在此决定的定时从发送部3发送脉冲。
[0067]由接收部4接收各发送脉冲的回波信号并通过干扰除去部5识别物标与干扰波，除去无用的信号。除去后的接收信号通过匹配滤波器进行脉冲压缩并被检波。与此独立，也输入位于参数调整部100的阈值判断部110。在此，判断各采样点的接收信号的电平是否超过预先设定的阈值。在此所采用的阈值针对所有的采样点按照相同的值进行设定亦可，基于距雷达的距离或每个方位的杂波状态等改变值地进行设定亦可。另外，各采样点的阈值根据杂波状态的变化等而变化亦可。
[0068]按各设定参数的每个模式针对作为对象的采样点计数超过阈值的采样点的个数。检测结果输出至参数选择部130，基于检测而得的计数个数，选择使得干扰波变少的参数的模式。如已说明过的，基于选择的新模式设定各参数，设定发送脉冲的发送定时。
[0069]作为对象的采样点在比较的参数之间大致一致即可，将位于全方位的全部采样点作为对象亦可。在推测为从多条船舶同时产生干扰波的影响或发射源不明时是有效的。反之，要回避来自位于特定的方位的船舶等的干扰波的影响时等，只将位于规定方位内的距离扫掠作为对象亦可。进而其中只将位于距雷达规定的距离的采样点作为对象亦可。
[0070]在按照多受干扰波的影响的条件发送发送脉冲的模式中，超过阈值的采样点的计数个数增加。可是，在存在原本被探知的物标时计数个数也增加。此时，物标的计数个数的增加在哪个模式中都共通地发生，因此若进行模式间的相对的比较则能够选择出基于哪个模式的发送脉冲的发送定时设定是优选的。
[0071]下面，对照图8、图9说明选择上述的参数的构成与处理过程。图8为表示参数调整部中的参数选择部的构成的一例的框图，更详细地表示图1中的参数调整部100的内部。图9为表示参数选择部的参数设定的处理过程的一例的流程图。
[0072]由图1中的检波部7检波而得的信号输出至阈值判断部110。在图8所示的实施方式中，阈值判断部110包括进行相互不同的参数的阈值判断的阈值判断部221与222。阈值判断部①221进行现行的显示所采用的参数①的阈值判断，阈值判断部②222进行与参数①不同的参数②的阈值判断。作为设定为参数①、②的物理量，如已说明过的，可列举反复周期、抖动量、抖动模式等，但也可为它们之中的一个。通过组合多个物理量，即使一部分物理量一致也可通过使其他物理量差异设定相互不同的组合。
[0073]开关210作为原则按每I扫描切换接收信号的输出目标。就输出至阈值判断部221、222的任一方的接收信号而言,最初扫描的信号用于参数选择,并未用于显不。
[0074]由最初的扫描得出的接收信号输出至阈值判断部①221，针对作为对象的采样点的每一个，进行是否超过预先设定的阈值的判断。针对全部的采样点进行判断，通过计数器
①231计数超过阈值的点数。针对由下一扫描得出的接收信号，此次通过开关210切换输出至阈值判断部②222。在此也通过计数器②232进行同样的计数。
[0075]阈值设定为在接收干扰波时能够判断干扰波的值即可，因可能由于与他船的距离或其他条件而改变，因此适当地设定为能够判断的电平即可。
[0076]如图9的流程图所示，由比较器241比较双方的计数个数，选择计数个数更少的参数。若阈值判断部①221计数个数较小则该参数形成干扰波的影响较少，因此该参数输出至定时控制器140,设定用于下一扫描的发送脉冲的发送定时。
[0077]另一方面，若计数器②232的计数个数较小，则可以说该参数的干扰波的影响较少。此时，由阈值判断部①设定的参数置换为由阈值判断部②222设定的参数。
[0078]再有，在阈值判断部②222中，从参数设定部120所存储的参数之中选择与两参数都不同的参数。通过所述的过程，进行参数的依次更换，以使干扰波的影响变得更少。有关参数，为了在较短的时间内或者只要位于自船周围的他船的环境不变化便不适用相同的参数，在各参数上附加标记。通过标记便可识别是否是已经使用过的参数。
[0079]其中，若考虑到时间经过而来自周围的他船的干扰波的影响的状况也变化，则无妨再次采用已经使用过的参数。因此，初始化上述标记，可再次适用相同的参数。
[0080]在此，构成为设定将阈值判断部①用于现行显示的发送定时，在进行参数的变更时，重新设定阈值判断部①221、②222双方。在变更参数时，依次替换从阈值判断部①221、
②222向定时控制器的输出亦可。说明了选择两个参数的任意的构成，但也可从3个以上中选择。但是，由于实际使用于图像处理的数据的频度低下，因此从这一点出发优选的是从两个候选中选择。
[0081]根据本发明，即使自船或者他船的一方或者自船以及他船双方都进行如固体雷达那样的宽脉宽的雷达装置的探知时，也能够使相互的干扰降低。干扰波的产生因自船与他船的发送脉冲的发送定时等条件而变化，但根据本发明能够适宜地应对于此并降低其影响。
[0082]再有，即使他船接近自船，干扰波的影响开始出现时，通过监视所述计数个数能够迅速地知晓该影响的有无，并除去该影响。
[0083]如以上说明，本实施方式的雷达装置1000为针对天线I旋转量的信号，自动选择使得振幅值超过阈值的采样点的个数为最小的参数的装置。据此，雷达装置1000能够根据自船的周边状况自动地调整最佳的参数。以上说明了基于天线I旋转量的信号设定参数的构成，但针对每个规定的方位范围设定参数亦可。
[0084]在参数选择部130通过GA等扰动法调整参数时，雷达装置1000由于能够高效地调整参数，因此能够高速地进行最佳的参数下的计测。
[0085]上述实施方式所涉及的雷达装置1000记载为常时进行参数的调整，但雷达装置1000 一旦调整参数后，一定时间不进行参数的调整，之后再次调整参数亦可。另外，雷达装置1000 —旦调整参数后，在振幅值超过阈值的采样点的个数增加一定个数以上时，再次调整参数亦可。另外，雷达装置1000不包括匹配滤波器6亦可。
[0086]再有，在振幅值高的采样点中，也存在因旁瓣的影响而产生的采样点。因此，也能够降低旁瓣的不良影响，有效地除去振幅值因干扰波而变高的采样点。此时，参数选择部130针对由特定的方位、距离限定的区域，选择使得超过阈值的采样点的个数为最小的参数亦可。据此，能够降低局部存在的具有高振幅值的采样点所引起的不良影响。在此，采用预定参数，在参数设定部120中保存这些值的构成。取而代之，设置参数设定部，基于计数处理的结果来随时设定亦可。
[0087]在上述实施方式中，说明了作为本发明的雷达装置的一例而适用船舶用雷达装置的情况。作为雷达装置的其他例子，是能够利用脉冲电波的雷达装置即可，例如适用于气象雷达、港湾监视雷达等用途的雷达装置亦可。再有，作为通过发送脉冲探知物标的装置，只要是存在受其他的探知装置的发送脉冲的影响的可能性的装置，例如对通过超声波探知水中的物标的声纳等也能够适用。
[0088]<安装例>
[0089]所述的各实施方式所涉及的全部或者部分的功能模块可通过由CPU解释执行可执行存储装置(ROM、RAM、硬盘驱动器等)所存放的所述的处理次序的程序数据来实现。此时，程序数据通过记录介质导入至存储装置内亦可，从记录介质上直接执行亦可。记录介质为R0M、RAM或闪速存储器(闪存)等半导体存储器，软盘或硬盘等磁盘，CD-R0M、DVD或BD等光盘存储器，以及存储卡等。记录介质为也包括电话线路或传输路等通信介质的概念。
[0090]另外，所述的各实施方式所涉及的全部或者部分的功能模块典型的是作为集成电路的LSI (因集成度的差异，称为1C、系统LS1、超大LS1、或者特大LSI)来实现。这些也可个别地进行单芯片化，也可以包括一部分或者全部的方式进行单芯片化。另外，集成电路的方法并不限于LSI，也可通过专用电路或者通用处理器来实现。另外，LSI制造之后，也可利用可编程的FPGA(Field Programmable Gage Array:现场可编程门阵列)、或能够对LSI内部的电路单元的连接或设定进行重构的可重构处理器。
【权利要求】
1.一种物标探知装置，包括:发送部，按照根据下述参数设定的发送定时，重复发送发送脉冲，该参数是用于确定所述发送脉冲的发送的定时的参数；接收部，按照根据所述发送定时设定的接收定时，接收接收信号；阈值判断部，针对所述接收信号按每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数；参数设定部，预先设定用于控制所述发送定时的参数；参数选择部，从由所述参数设定部设定的相互不同的多个参数中，选择使得由所述阈值判断部计数而得的采样点的个数最小的参数；以及定时控制部，基于由所述参数选择部选择的参数，对发送所述发送脉冲的定时进行控制。
2.如权利要求1所述的物标探知装置，所述参数包括一个或者两个以上种类的物理量，该一个或者两个以上种类的物理量是用于确定所述发送脉冲的重复发送的发送定时的物理量。
3.如权利要求2所述的物标探知装置，所述参数所包括的物理量包括用于确定所述发送脉冲的重复频率的重复频率、抖动量、用于确定所述抖动量的组合的抖动模式中的至少两个。
4.如权利要求2所述的物标探`知装置，所述发送脉冲包括相互不同的多个宽度的发送脉冲，所述参数决定所述相互不同的多个宽度的发送脉冲的发送顺序。
5.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述阈值判断部从所述多个参数中选择第一参数与第二参数，所述参数选择部比较根据所述第一参数得出的所述计数个数与根据所述第二参数得出的计数个数并选择计数个数较小的参数。
6.如权利要求5所述的物标探知装置，所述阈值判断部将所述第一参数与所述第二参数之中的与选择的参数不同的参数，置换成与所述第一参数以及所述第二参数都不同的参数。
7.如权利要求6所述的物标探知装置，所述参数设定部具有存储预定的多个参数的参数存储部，所述参数设定部从存储于所述参数存储部的所述多个参数中选择第一参数与第二参数并设定所述参数。
8.如权利要求5所述的物标探知装置，所述阈值判断部还包括第一阈值判断部与第二阈值判断部，该第一阈值判断部根据所述第一参数进行阈值判断，该第二阈值判断部根据所述第二参数进行阈值判断，所述物标探知装置还包括开关，该开关按规定的周期将所述接收信号切换并输出至第一阈值判断部与第二阈值判断部，按规定周期交替地进行所述第一阈值判断部的阈值判断与所述第二阈值判断部的阈值判断。
9.如权利要求8所述的物标探知装置，在根据所述阈值判断的结果选择了所述第一参数时将所述第一参数输出至所述定时控制部，在根据所述阈值判断的结果选择了选择所述第二参数时，将所述第一阈值判断部的参数置换成所述第二参数，并且将所述第二阈值判断部的参数置换成与所述第一参数以及所述第二参数都不同的第三参数。
10.如权利要求9所述的物标探知装置，所述参数设定部选择与已经被置换的任一个参数都不同的参数，作为被新选择为所述第三参数的参数。
11.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述发送脉冲为电磁波脉冲，所述发送部包括旋转部，该旋转部按照规定周期使发送所述发送脉冲的方位变化。
12.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述发送脉冲为电磁波，所述发送部包括旋转部，该旋转部按照规定周期向全周发送所述发送脉冲。
13.如权利要求12所述的物标探知装置，所述采样点位于规定范围的方位。
14.如权利要求12所述的物标探知装置，所述采样点距所述发送部位于规定范围的距离。
15.如权利要求14所述的物标探知装置，预定的区域基于所述发送脉冲的定时通过时间设定，该时间为所述发送脉冲的发送方位旋转一周所需的时间。
16.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述参数设定部设定有相互不同的三个以上的参数，所述参数选择部从所述三个以上的参数中，选择使得所述计数个数最小的参数。
17.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述参数选择部按预定的次数进行所述参数的选择。
18.如权利要求1~4中任一项所述的物标探知装置，所述参数选择部在与选择的参数对应的所述计数个数增加了一定个数以上时，重新对该选择的参数与之外的各个参数进行所述计数个数的比较并选择参数。
19.一种发送脉冲控制设备，设于物标探知装置，该物标探知装置重复发送发送脉冲，接收来自物标的接收信号，从而进行物标的探知，该发送脉冲控制设备控制所述发送脉冲的发送定时，包括:阈值判断部，针对所述接收信号按每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数；参数设定部，预先设定用于控制所述发送定时的参数；参数选择部，从由所述参数设定部设定的相互不同的多个参数中，选择使得由所述阈值判断部计数而得的采样点的个数最小的参数；以及定时控制器，基于由所述参数选择部选择的参数，对发送所述发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时进行控制。
20.一种物标探知方法，重复发送发送脉冲，接收来自物标的接收信号，从而进行物标的探知，其中，按照根据下述参数设定的发送定时，重复发送发送脉冲，该参数是用于确定所述发送脉冲的发送的定时的参数；按照根据所述发送定时设定的接收定时，接收接收信号；设定相互不同的多个参数，该相互不同的多个参数是用于控制所述发送定时的参数；基于所述各参数分别针对所述接收信号按每个采样点判断振幅值是否超过预定的阈值，对超过阈值的采样点的个数进行计数；从设定的相互不同的多个参数中，选择使得计数而得的采样点的个数最小的参数；基于选择的参数，对发送所述发送脉冲的定时与接收来自物标的反射波的定时进行控 制。
【文档编号】G01S7/36GK103513233SQ201310247384
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2012年6月21日
【发明者】前野仁, 浅田泰畅 申请人:古野电气株式会社
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