专利名称：信号处理装置、雷达装置及信号处理程序的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及用于对雷达天线接收到的信号进行信号处理的信号处理装置。
背景技术：
天线旋转的同时，向探知区域放射电磁波并接收来自探知区域内的目标的回波 (反射波)的雷达装置，其作为现有技术，例如，在专利文献1及2中公开的雷达装置。在信号处理装置中，对天线接收到的回波信号(以下，称为接收信号)实施适当 的信号处理。该信号处理，具体的，例如增益控制、回波伸展(Echo Stretch:回波放大处 理)、回波踪迹(Echo Trail)生成处理(追踪处理)、扫描相关处理等例子。以下，关于信号处理，以增益控制为例，加以简单说明。所谓增益控制是指抑制包 含在接收信号中的杂波等的无用信号的信号电平的处理。现有的增益控制的通常的处理方法，例如、对接收信号进行适当的处理，抑制无用 信号的信号电平，其后进行阈值处理。所谓阈值处理是指输出信号电平在规定阈值以上的 信号、不输出信号电平小于阈值的信号的处理。通过以上的增益控制，能抑制无用信号的信 号电平。专利文献1日本特开平11-23707号公报专利文献2日本特开2003-279641号公报但是，在该增益控制中，过于抑制无用信号的同时，目标的回波的信号电平也会被 抑制。另一方面，利用电子海图信息，仅输出海域的接收信号(专利文献1)。据此，能输 出有用信号(海域的接收信号)；抑制无用信号(陆地的接收信号)。但是，在天线接收到的信号中，包括例如、海面反射的信号、雨雪反射的信号、船 舶回波的信号、陆地回波的信号、浮标(Buoy)或带旗浮标(渔具所在位置的记号)的回波 的信号等的各个种类的信号。在专利文献1中，因为基于电子海图信息仅能区别海域和陆地，却不能应用到仅 对海面反射施加增益控制这样的控制。也就是说，现有的信号处理装置不能进行选择任意种类的接收信号并执行增益控 制这样的灵活处理。另外，这不局限于增益控制，例如对于回波伸展、回波踪迹生成处理、扫 描相关处理等，也不能选择任意种类的接收信号进行信号处理。
发明内容
本发明是鉴于上述事情进行的，其主要目的在于提供一种可以按照接收信号的种 类灵活地进行信号处理的信号处理装置。本发明要解决的课题如上，下面对用于解决该课题的方法及其效果进行说明。根据本发明的第1观点，提供一种以下构成的信号处理装置。即，该信号处理装置 具备接收信号取得部、识别部、提取部和各种类信号处理部。所述接收信号取得部取得雷达天线接收到的接收信号。所述识别部识别所述接收信号的种类。所述提取部按照每个种 类提取所述接收信号。所述各种类信号处理部按照接收信号的每个种类对所述提取出的接 收信号，进行个别的信号处理。由此，能够按照接收信号的种类进行适当的信号处理。另外，因为按照每个种类提 取接收信号并进行个别的信号处理，所以能够防止该信号处理对其他种类的接收信号产生 影响。因此，例如，在作为信号处理进行增益控制的情况下，可以只抑制选择的任意种类的 接收信号等，能够灵活地进行信号处理。在上述信号处理装置中，所述接收信号的种类是指陆地、船舶、浮标、带旗浮标、海 面反射、雨雪反射及白噪声中的至少一个。由此，从该接收信号表示因何而来的回波的观点来识别接收信号的种类，从而能 够进行与该种类相应的适当的信号处理。上述信号处理装置，优选采用以下这样的构成。即，该信号处理装置具备地图信息 取得部，其取得地图信息。所述识别部基于所述地图信息识别所述接收信号的种类。由此，基于地图信息可以高精度地识别接收信号的种类。上述信号处理装置，优选采用以下这样的构成。即，所述识别部基于所述地图信息 识别表示陆地的接收信号。所述各种类信号处理部，对所述表示陆地的接收信号，进行和对 其他种类的接收信号采取的信号处理不同的信号处理。也就是说，因为在地图信息中至少包括了表示陆地位置和形状的信息，所以能够 基于所述地图信息高精度地识别表示陆地的接收信号。由此，因为能够提取表示陆地的接 收信号，所以既不会对其他种类的接收信号产生影响，又能够对表示陆地的接收信号进行 特有的处理。上述的信号处理装置，优选采用以下这样的构成。即，该信号处理装置具备他船船 位信息取得部，其取得他船的船位信息。所述识别部基于所述他船的船位信息识别接收信 号的种类。由此，基于他船的船位信息可以高精度地识别接收信号的种类。上述信号处理装置，优选采用以下这样的构成。即，所述识别部基于所述他船的船 位信息识别表示船舶的接收信号。所述各种类信号处理部，对所述表示船舶的接收信号，进 行和对其他种类的接收信号采取的信号处理不同的信号处理。上述信号处理装置，优选采用以下这样的构成。即，该信号处理装置具备海面反射 检测部，其进行用于识别表示海面反射的接收信号的处理。所述各种类信号处理部，对所 述表示海面反射的接收信号，进行和对其他种类的接收信号采取的信号处理不同的信号处理。由此，因为能够提取表示海面反射的接收信号，所以既不会对其他种类的接收信 号产生影响，又能够对表示海面反射的接收信号进行特有的处理。上述信号处理装置，优选采用以下这样的构成。即，该信号处理装置具备雨雪反射 检测部，其进行用于识别表示雨雪反射的接收信号的处理。所述各种类信号处理部，对所 述表示雨雪反射的接收信号，进行和对其他种类的接收信号采取的信号处理不同的信号处理。由此，因为能够提取表示雨雪反射的接收信号，所以既不会对其他种类的接收信号产生影响，又能够对表示雨雪反射的接收信号进行特有的处理。上述信号处理装置，优选具备显示处理部，其合成由所述各种类信号处理部信号 处理后的每个种类的接收信号来生成雷达影像。也就是说，通过合成按照种类施加了信号处理的接收信号，从而能够得到回波像 按照每个种类被调整后的雷达影像。上述信号处理装置中，优选采用以下这样的构成。即，该信号处理装置具备层存储 部和显示层选择部。所述层存储部，可以将由所述各种类信号处理部信号处理后的每个种 类的接收信号，存储到按每个种类准备好的层中。所述显示层选择部基于来自外部的输入， 选择所述各种类的层中的全部或者一部分层。所述显示处理部，合成由所述显示层选择部 选择出的层来生成雷达影像。由此，可以根据用户的选择不显示不需要的层。根据本发明的第2观点，提供一种以下构成的信号处理装置。即，该信号处理装置 具备接收信号取得部、识别部、标识符赋予部、提取部和各种类信号处理部。所述接收信号 取得部取得雷达天线接收到的接收信号。所述识别部识别所述接收信号的种类。所述标识 符赋予部，对所述接收信号赋予与该接收信号的种类相应的标识符。所述提取部基于所述 标识符，按照每个种类提取所述接收信号。所述各种类信号处理部，按照接收信号的每个种 类对所述提取出的接收信号进行个别的信号处理。像这样通过对接收信号添加标识符，在提取部中能够按照每个种类简单地提取接 收信号。根据本发明的第3观点，提供一种具备有上述信号处理装置和雷达天线部的雷达 装置。并且，所述雷达天线部，发送电磁波并接收反射波，将与接收到的反射波相应的接收 信号输出到所述信号处理装置。该雷达装置，能够按照接收信号的种类灵活地进行信号处理。根据本发明的第4观点，提供一种使信号处理装置执行包括以下步骤的处理的信 号处理程序。即，该信号处理程序包括识别步骤、提取步骤和各种类信号处理步骤。在所 述识别步骤中，识别雷达天线接收到的接收信号的种类。在所述提取步骤中，按照每个种类 提取所述接收信号。在所述各种类信号处理步骤中，按照接收信号的每个种类对所述提取 的接收信号进行个别的信号处理。由此，能按照接收信号的种类进行适当的信号处理。另外，因为按照每个种类提 取接收信号并进行个别的信号处理，所以该信号处理能防止对其他种类的接收信号产生影 响。
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的船舶用雷达装置的构成的框图。图2(a)是在本实施方式的船舶用雷达装置中显示部所显示的雷达影像的示意 图。(b)是现有的雷达装置中的雷达影像的示意图。图3是表示按每个种类提取接收信号情况的概念图。图4是表示对层进行合成来生成雷达影像情况的概念图。符号说明
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1-船舶用雷达装置(雷达装置)；2-天线单元(雷达天线部)；3-雷达指示机(信号处理装置)；13-接收信号取得部；15-显示处理部；18-种类识别处理部(识别部)；
19-头插入处理部(标识符赋予部)；20-各种类信号处理部(提取部、各种类信号处理部)；21-扫描相关处理部(海面反射检测部)；22-统计处理部(雨雪反射检测部)；27-AIS信息取得部(他船船位信息取得部)；30-地图信息取得部；31-图像存储器(层存储部)；32-显示层选择部。
具体实施例方式下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一实施方式 所涉及的船舶用雷达装置1的构成的框图。船舶用雷达装置1具备雷达天线11及雷达收发部12的天线单元(雷达天线 部)2、和雷达指示机(信号处理装置)3。船舶用雷达装置1作为所谓脉冲雷达装置而构成。即，雷达天线11，放射指向性强 的脉冲状电波，接收该脉冲状电波被目标(回波源)反射回来的回波(反射波)。另外，雷 达天线11，以规定的旋转速度在水平面内旋转，并反复进行电波的放收(放射 接收)。据 此，能以本船为中心在水平面内全方位(360° )进行扫描，取得周围回波源的情况。雷达天线11接收到的接收信号，经雷达收发部12具备的的A/D转换部(省略图 示)采样，转换为数字信号之后，输入雷达指示机3。此外，在以下说明中，将采样接收信号 后的结果的各个样本值称为“接收数据”。雷达指示机3主要具备接收信号取得部13、控制部14、显示处理部15和显示部 16。接收信号取得部13是用于将接收信号取入到雷达指示机3的外部接口(例如，连 接器等)。接收信号取得部13取得的数字接收信号被输出到控制部14。控制部14对上述接收信号进行规定的信号处理(详细内容后述)。因此，本实施 方式的雷达指示机3可以说是起到信号处理装置的作用。并且，显示处理部15生成表示本 船周围的回波源情况的光栅图像(雷达影像)，输出到显示部16。因此，本实施方式的雷达 指示机3也可以说是雷达影像生成装置。显示部16作为彩色显示的液晶显示器而构成，是用于显示上述雷达影像的构成。据此，能将由雷达天线11取得出的本船周围的回波源情况显示在显示部16上。图2(a)的示意图示出显示于显示部16的雷达影像的例子。如图2(a)所示，在雷 达影像中显示以本船位置90为中心的表示船舶91、浮标92、陆地93、雨雪反射95等的回波影像。船舶用雷达装置1的操作人员，即便在用肉眼难以确认周围情况的状况下(例如，夜 间)，通过确认显示部16所显示的雷达影像能够更安全地航行。为了比较本实施方式的船舶用雷达装置1中的雷达影像，图2(b)的示意图示出现 有的雷达装置中的雷达影像例子。如图2(b)所示，在现有的雷达装置中，显示作为无用的 回波像的海面反射94。另外，浮标92等因为回波的信号电平低、回波像�。圆僮魅嗽比� 易看漏。另外，在以往的雷达装置的雷达影像中，有难以把握陆地93准确的轮廓形状(海 岸线)的问题。此外，陆地93会被埋没在雨雪反射95的回波像中，就更难以把握陆地的形 状。并且，如已经说明的那样，现有的雷达装置为了抑制海面反射或雨雪反射等而进 行增益控制，则甚至连有用信号也会被抑制。因此，现有的雷达装置为了抑制海面反射或雨 雪反射进行增益控制，则存在例如像图2(b)的浮标92那样信号弱的回波像，在雷达影像中 不显示的问题。这点，在本实施方式中，如图2(a)所示，能够不让海面反射的回波像显示出来。 即，既能残留有用信号(船舶、浮标、陆地等)，又能仅抑制无用信号(海面反射)。另一方 面，因为在想要避开雨云进行航行的情况下雨雪反射的回波像为重要信息，所以不是如海 面反射那样完全抑制，而是抑制信号电平进行显示(而且，在图中信号电平的强弱是用阴 影线的间隔来表现的)。另外，如图2(a)所示，能够将很难看见的像浮标92那样小的回波 像(和图2(b)的现有的雷达影像相比)放大进行显示。而且，为了强调陆地93轮廓，在陆 地93的显示区域内填充阴影线(如图2(a)所示)，所以能够准确地把握陆地93的轮廓形 状。由此，在本实施方式的雷达装置中构成为能按照回波源的种类，灵活地调整回波像。下面，对如上述这样的用于按回波像的每个种类调整回波像的构成，进行详细说 明。首先，对控制部14的构成进行说明。控制部14由省略图示的CPU、RAM、ROM等 硬件、和所述RAM所存储的信号处理程序等软件构成。在所述信号处理程序中包括共用信 号处理步骤、识别步骤、提取步骤、头插入处理步骤、各种类信号处理步骤、扫描相关处理步 骤、统计处理步骤等。并且，构成为通过所述硬件和软件的协同动作使控制部14能作为共 用信号处理部17、种类识别处理部18、头插入处理部19、各种类信号处理部20、扫描相关处 理部21、统计处理部22等起作用。以下，参照图1的框图，具体的进行说明。在共用信号处理部17中，对由接收信号取得部13所输入的接收信号，进行去除噪 声、去除干涉等处理。并且，该共用信号处理部17中的处理内容，与所述信号处理程序的共 用信号处理步骤相对应。实施了所述去除噪声等处理后的接收信号，被输出到种类识别处 理部18。在种类识别处理部18中，对由共用信号处理部17所输出的接收信号，进行识别该 接收信号的种类的处理。在本实施方式中，识别接收信号的种类的处理是对各个接收数据 进行的。因此，如果在种类识别处理部18中进行的处理更具体地说明，则对各个接收数据 可以说是用于识别对由哪个回波源反射回来的信号进行采样后的接收数据的处理。此外， 该种类识别处理部18中的处理内容，与所述信号处理程序的识别步骤相对应。这里，在船舶用雷达装置1的情况下，考虑在雷达天线11接收到的接收信号中包 含表示基于海面反射的回波的信号、表示基于雨雪反射的回波的信号、表示来自船舶的回波的信号、表示来自陆地的回波的信号、表示来自浮标或带旗浮标的回波的信号、旁瓣的回 波等。由此，考虑接收信号的种类可能有多种，所以在本实施方式中，组合多种方法对接收 信号的种类进行识别。识别接收信号的种类的方法，认为大致可分别使用接收数据以外的信息进行识 别的方法和基于对接收数据施加规定的处理所得到的信息进行识别的方法。首先，对使用接收数据以外的信息的方法进行说明。在本实施方式中，作为接收数 据以外的信息，主要使用AIS信息和地图信息。因此，在本实施方式的船舶用雷达装置1中 连接有AIS接收机23、GPS接收机M、方位传感器25、地图信息保持部26。AIS接收机23接收由他船发送来的AIS信号。所谓AIS(Univeral Shipborne Automatic Identification System 船舶自动识别系统)是指将本船的位置信息或航行信 息等通过无线通信向周围发送的系统，通过由他船接收所述信息从而能够取得该他船的船 位等信息(AIS信息)。并且，AIS接收机23向船舶用雷达装置1输出接收到的上述AIS信 息。船舶用雷达装置1具备的AIS信息取得部(他船船位信息取得部)27构成为取得上述 AIS fp 肩、οGPS接收机M接收来自GPS卫星的GPS信号并取得有关本船位置(地球基准的绝 对位置)的信息，输出到船舶用雷达装置1。船舶用雷达装置1具备的GPS信息取得部观 构成为取得有关上述本船位置的信息。方位传感器25取得本船的船首方向(地球基准的绝对方向)，并输出到船舶用雷 达装置1。船舶用雷达装置1具备的方位信息取得部四取得有关上述船首方向的信息。地图信息保持部沈是存储地图信息(电子海图或者海岸线数据等)的存储介质 或外部机器。船舶用雷达装置1具备的地图信息取得部30构成为从地图信息保持部沈读 取地图信息并取得其内容。所述AIS信息取得部27、GPS信息取得部观、方位信息取得部四及地图信息取得 部30所取得的信息，分别被输入到种类识别处理部18。种类识别处理部18构成为基于AIS信息取得部27所取得的AIS信息，来识别各 接收数据是否是表示来自船舶的回波的接收数据。具体内容如下。如周知的那样，在像船舶用雷达装置1这样的脉冲雷达装置中，基于从发送电波 到接收回波的时间，能够取得至回波源(船舶或陆地等)的距离r。另外，基于接收到回波 时的天线的朝向，能够取得从本船看去的回波源的方向θ。S卩，能够在极坐标(r，θ)下取 得与各接收数据相对应的回波源的位置。另一方面，能够从AIS信息中取得周围的船舶的 船位(位置)。因此，通过核对各接收数据所对应的回波源的位置(r，θ )和基于AIS信息所取得 的他船(周围的船舶)的船位，能够识别该接收数据是否表示来自船舶的回波(该接收数 据的种类是否是船舶)。而且，由雷达装置所取得的回波源的位置是以本船为中心的相对位置信息。另一 方面，基于AIS信息所取得的他船的船位是地球基准的绝对位置信息。因此，为了核对两 者，有必要将基于AIS的他船的绝对船位信息转换为以本船为中心的相对位置信息。因此， 种类识别处理部18构成为在使用所述GPS信息及方位信息将基于AIS信息所取得的他船 的绝对船位信息转换为相对位置信息之后，和由雷达装置所取得的回波源的相对位置信息进行核对。另外，种类识别处理部18构成为基于地图信息取得部30所取得的地图信息，来识 别各接收数据是否是表示来自陆地的回波的接收数据。具体内容如下。在地图信息中包括以地球基准的绝对坐标来表现陆地的形状或位置等的信息的 数据。因此，通过核对各接收数据所对应的回波源的位置和基于地图信息所取得的陆地位 置或形状的信息，能够识别该接收数据是否是表示来自陆地的回波(该接收数据的种类是 否是陆地)。此外，因为以地球基准的绝对坐标来表现地图信息含有的信息，所以种类识别 处理部18构成为在与AIS信息的情况同样地将基于地图信息所取得的陆地位置及形状转 换为相对信息之后，和由雷达装置所取得的回波源的位置信息进行核对。下面，关于基于对接收数据施加规定的处理所得到的信息来识别接收信号的种类 的方法，进行说明。在本实施方式中，作为这种种类识别方法，采用基于扫描相关处理部21 的处理结果识别种类的方法、基于统计处理部22的处理结果识别种类的方法、以及通过辨 别信号的出现图案识别种类的方法。扫描相关处理部21，对在共用信号处理部17进行了去除噪声等的接收数据，进行 扫描相关处理。而且，该扫描相关处理部21中的处理内容，与所述信号处理程序的扫描相 关处理步骤相对应。因为扫描相关处理是现有技术，在此，仅简单地说明。所谓扫描相关处理，是通过 取最新的接收信号和过去的接收信号的相关，残留在时间上稳定地检测出来的信号(和过 去的信号相关性高的信号)，又抑制在时间上随机变动的信号(和过去的接收信号相关性 低的信号)的处理。在这里，来自船舶、浮标、陆地等的回波是在时间上稳定地检测出来的 信号。另一方面，基于海面反射的回波是在时间上随机变动的信号。因此，通过对接收信号 进行上述扫描相关处理，能仅抑制基于海面反射的信号。扫描相关处理完成的接收信号，从扫描相关处理部21被输出到种类识别处理部 18。如前述，因为在扫描相关处理完成的接收信号中仅抑制了海面反射，所以在种类识别处 理部18中，通过调查信号电平被抑制的接收数据，能够检测表示海面反射的回波的接收数 据。种类识别处理部18构成为通过以上方法来识别各接收数据是否是表示海面反射的接 收数据(接收数据的种类是否是海面反射)。像这样，因为扫描相关处理部21进行了用于 识别表示海面反射的接收数据的处理，故此也可以称为海面反射检测部。另外，在扫描相关处理完成的接收信号中，信号电平未被抑制的信号是在时间上 稳定地检测出来的信号(表示来自船舶、浮标或者带旗浮标、陆地等的回波的信号)。在这 里，表示来自船舶的回波的接收数据和表示来自陆地的回波的接收数据，能够用已经说明 过的方进行识别。因此，种类识别处理部18构成为将在通过扫描相关处理信号电平未被 抑制的接收数据中的、被识别为既不是船舶也不是陆地的接收数据，识别为表示浮标(或 者带旗浮标)的接收数据。另一方面，统计处理部22构成为对于在共用信号处理部17进行了去除噪声等的 接收信号，取得统计信息。统计处理部22的处理结果，被输出到种类识别处理部18。种类 识别处理部18构成为基于统计处理部22输出的统计处理结果，来识别各接收数据是否是 表示雨雪反射的接收数据(接收数据的种类是否是雨雪反射)。由此，因为统计处理部22 进行了用于识别表示雨雪反射的接收数据的处理，故此可以称为雨雪反射检测部。
以下，对上述处理进行简单地说明。即，表示基于雨雪反射的回波的接收信号，其 特征在于具有一定的倾向。因此，提取包含于某个距离范围的接收数据的信号电平的统计 信息，在该统计信息与基于雨雪反射的回波所示的图案一致的情况下，种类识别处理部18 判断出该距离范围内的接收数据表示基于雨雪反射的回波(例如，求出包含于某个距离范 围的接收数据的信号电平的直方图，在该直方图表示规定的图案的情况下，判断出该距离 范围内的接收数据表示基于雨雪反射的回波)。另外，旁瓣回波以规定的图案在主瓣回波的附近出现。种类识别处理部18构成 为通过辨别各接收数据是否符合该出现图案，来识别该接收数据是否表示旁瓣回波。通过以上构成，在种类识别处理部18中，能够识别各接收数据是表示基于海面反 射的回波、基于雨雪反射的回波、来自船舶的回波、来自陆地的回波、来自浮标(或者带旗 浮标)的回波、旁瓣回波中的哪一个。也就是说，种类识别处理部18因为能识别各接收数 据的种类，所以说能识别接收信号的种类。而且，例如可能有在陆地上下雨这样的情况，1个 接收数据表示基于雨雪反射的回波和来自陆地的回波双方的情况。因此，1个接收数据也可 以被分为2种以上种类。在种类识别处理部18识别各接收数据的种类的结果，被输出到头 插入处理部19。头插入处理部(标识符赋予部)19构成为对各个接收数据赋予表示该接收数据种 类的头信息(标识符)。而且，该头插入处理部19中的处理内容，与所述信号处理程序的头 插入处理步骤相对应。该头信息例如作为6比特的比特标志构成也适用。例如，将第0比特记为陆地标 志、将第1比特记为船舶标志、将第2比特记为浮标·带旗浮标标志、将第3比特记为海面 反射标志、将第4比特记为雨雪反射标志、将第5比特记为旁瓣标志。在这样的情况下，例 如对表示来自船舶的回波的接收数据赋予“000010”这样的头信息(而且，将右端的比特记 为第0比特)。此外例如，也可对表示来自陆地的回波和基于雨雪反射的回波双方的接收数 据赋予“010001”这样的头信息。图3的最上面示出对接收数据赋予头信息的例子。图所示的例子是1扫掠(sweep) (发送1次脉冲状电波并接收回波的动作)期间接收到的接收信号的波形的例子，纵轴表示 信号电平，横轴表示距回波源的距离。而且，在图3中仅对接收信号的一部分示出头信息， 但实际上，对采样接收信号后的各个接收数据全部赋予头信息。赋予了头信息的接收数据， 被输出到各种类信号处理部20。各种类信号处理部20具备对表示来自陆地的回波的接收信号进行信号处理的 陆地用信号处理部40、对表示来自船舶的回波的接收信号进行信号处理的船舶用信号处理 部41、对表示来自浮标(或者带旗浮标)的回波的接收信号进行信号处理的浮标·带旗浮 标用信号处理部42、对表示由海面反射产生的回波的接收信号进行信号处理的海面反射用 信号处理部43、和对表示由雨雪反射产生的回波的接收信号进行信号处理的雨雪反射用信 号处理部44。而且，旁瓣回波因为是无意义的伪像，所以对于表示旁瓣回波的接收信号不进 行信号处理。各种类信号处理部20构成为如果有附属了所述头信息的接收数据输入进来，则 基于头信息取得该接收数据的种类，并且在信号处理部40 44中，向与所述种类相对应的 信号处理部输出所述接收数据。例如，因为比特标志的第0比特(陆地标志)为“1”的接
11收数据是表示来自陆地的回波的接收数据，所以输出到陆地用信号处理部40。另外例如， 因为比特标志的第1比特(船舶标志)为“1”的接收数据是表示来自船舶的回波的接收数 据，所以输出到船舶用信号处理部41。因为对所有的接收数据进行了以上的处理，所以在作为接收信号的波形全体来看 的情况下，从原来的接收信号中提取各种类的接收信号，并对该各种类的接收信号的每一 个分别进行信号处理。图3概念性示出这种情况。如图3所示，从最上面(第1段)所示 的接收信号(赋予了头信息的接收信号)中，提取表示来自陆地的回波的接收信号、表示来 自船舶的回波的接收信号、表示来自浮标(或者带旗浮标)的回波的接收信号、表示基于海 面反射的回波的接收信号和基于雨雪反射的回波的接收信号，所提取的各个接收信号被输 入到与该接收信号的种类相对应的信号处理部。由此，各种类信号处理部20可以称之为按 照每个种类提取信号的提取部。而且，作为提取部的各种类信号处理部20的处理内容，与 所述信号处理程序的提取步骤相对应。以下，对各信号处理部40 44所进行的信号处理进行具体说明。而且，信号处理 部40 44的处理内容，与所述信号处理程序的各种类信号处理步骤相对应。在陆地用信号处理部40中，因为仅输入表示来自陆地的回波的接收数据，所以能 够对来自陆地的回波进行特有的处理。具体地说，在陆地用信号处理部40中，例如对相当 于海岸线部分的接收数据的信号电平进行放大处理。由此，因为能够在雷达影像上显示强 调了海岸线的回波像，所以用户能够准确的把握陆地的轮廓形状(海岸线)。另外，在陆地 用信号处理部40中，也可以进行使所输入的接收数据的信号电平一定的处理。由此，因为 在雷达影像上以陆地部分的回波像均勻地全面涂满的方式进行显示，所以用户能容易地辨 别陆地的存在。船舶用信号处理部41，因为仅输入表示来自船舶的回波的接收数据，所以能对来 自船舶的回波进行特有的处理。具体地说，在陆地用信号处理部40中，例如进行提高所输 入的接收数据的信号电平(提高增益)的处理。由此，在雷达影像上，能强调并显示表示来 自船舶的回波的回波像。另外，也可以进行对回波像的轮廓锐化的处理。浮标·带旗浮标用信号处理部42，因为仅输入表示来自浮标或者带旗浮标的回波 的接收数据，所以能够对来自浮标(或者带旗浮标)的回波进行特有的处理。具体地说，在 浮标·带旗浮标用信号处理部42中，例如进行回波放大(回波伸展)处理。由此，即便存 在如浮标或带旗浮标这样小的目标，也能够放大显示回波像，以使用户在雷达影像上容易 看见。海面反射用信号处理部43，因为仅输入表示基于海面反射的回波的接收数据，所 以能对基于海面反射的回波进行特有的处理。具体地说，在海面反射用信号处理部43中， 例如进行降低接收数据的信号电平的处理(降低增益的处理)。由此，能够防止在雷达影像 上会显示海面反射。雨雪反射用信号处理部44，因为仅输入表示基于雨雪反射的回波的接收数据，所 以能够对表示基于雨雪反射的回波的接收信号进行特有的处理。具体地说，在雨雪反射用 信号处理部44中，例如进行降低接收数据的信号电平的处理(降低增益的处理)。由此，能 够防止在雷达影像上会显示雨雪反射。但是，雨雪反射用信号处理部44也可以按照用户的 选择，进行提高增益的处理。由此，因为降雨的范围可以清楚地显示在雷达影像上，所以能够满足要在避开云雨的针路上航行的需要。如上所述，因为对接收数据的各种类进行信号处理，故此该信号处理的影响不波 及到其他种类的接收数据。例如，即使对表示基于海面反射的回波的接收数据进行降低增 益的处理，也不会降低其他种类的接收数据的增益。由此，因为能够按照接收数据的每个种 类进行独立的信号处理，所以可以灵活地调整回波像，对用户而言也能够生成突出显示必 要信息的雷达影像。下面，对用于生成上述雷达影像的构成进行说明。各信号处理部40 44，在进行了上述信号处理后，将该信号处理完成的接收数据 输出到图像存储器31。由此，图像存储器31中，存储了表示本船周围回波源情况的光栅图像。基于接收数据生成光栅图像的方法是众所周知的，以下仅做简单说明。如前述，在 极坐标下取得接收数据所示的回波源的位置。另一方面，以正交坐标来表现光栅图像的各 像素的位置。因此，在将接收数据输出到图像存储器时，将由所述极坐标所表现的回波源的 位置转换为正交坐标，指定并输出与该位置相对应的像素的地址。由此，回波像是图像存储 器中存储的光栅图像的适当像素绘制出来的。并且，通过对雷达天线旋转一周的接收数据 进行该处理，能够生成表示本船周围回波源情况的光栅图像。图像存储器31构成为可存储光栅形式的多个图像数据。在本说明书中，有时将所 述多个图像数据的每一个称为“层”。按照接收信号的每个种类准备层。也就是说，图像存 储器31具备存储陆地层的陆地描绘层存储部50、存储船舶层的船舶描绘层存储部51、存 储浮标(或者带旗浮标)层的浮标·带旗浮标描绘层存储部52、存储海面反射层的海面反 射描绘层存储部53、和存储雨雪反射层的雨雪反射描绘层存储部M。在这里，所谓“陆地层”是指基于陆地用信号处理部40输出的接收数据所生成的 光栅图像。所谓“船舶层”是指基于船舶用信号处理部41输出的接收数据所生成的光栅图 像。所谓“浮标(或者带旗浮标)层”是指基于浮标 带旗浮标用信号处理部42输出的接 收数据所生成的光栅图像。所谓“海面反射层”是指基于海面反射用信号处理部43输出的 接收数据所生成的光栅图像。所谓“雨雪反射层”是指基于雨雪反射用信号处理部44输出 的接收数据所生成的光栅图像。如前述，因为各信号处理部40 44进行信号处理的接收数据是仅提取了特定种 类的接收数据的数据，所以在各信号处理部40 44输出的信号处理完成的接收数据中，仅 包括特定种类的接收数据。另外，各信号处理部40 44输出的接收数据，按照该接收信号 的种类进行了信号处理。因此，在每个种类的层存储部50 M中，存储有按照每个种类调 整了回波像后的光栅图像(参照图4左侧)。而且，由此，通过执行本实施方式的信号处理 程序，最终能够生成光栅图像，所以本实施方式的信号处理程序可以称为雷达影像生成程 序。例如，在陆地描绘层存储部50所存储的陆地层中，仅包括表示陆地的回波像，而 且该回波像通过陆地用信号处理部40中的信号处理强调了海岸线部分。另外，例如，在浮 标 带旗浮标描绘层存储部52所存储的浮标(或者带旗浮标)层中，仅包括表示浮标或者 带旗浮标的回波像，而且该回波像通过浮标 带旗浮标用信号处理部42中的信号处理被放 大了。由此，能够按照该回波像的种类适当地调整各层包含的回波像。
在显示层选择部32中，输入有层存储部50 M所存储的每个层中的、用户指定 了显示哪个层的显示层选择信号。显示层选择部32构成为根据该显示层选择信号选择全 部或者一部分层，从图像存储器31中读取所选择出的层，并输出到显示处理部15。显示处 理部15进行如下处理对显示层选择部32输出的各层进行叠加(重叠)，生成1张光栅图 像(雷达影像)。显示处理部15生成的雷达影像被转送到显示部16并显示出来。图4概念性表示生成雷达影像的处理的情况。图4表示用户以在雷达影像中不显 示海面反射的方式进行设定的情况。在这种情况下，显示层选择部32从海面反射描绘层存 储部53以外的层存储部50、51、52、54中读取层，输出到显示处理部15。由此，因为在显示 处理部15中未输出海面反射层，所以通过在显示处理部15进行叠加各层的处理，能够生成 不包括表示海面反射的回波像的雷达影像。而且，例如在上述专利文献2中也已有公开了叠加多个图像在显示器中进行显示 的构成。但是，专利文献2的构成，因为雷达影像本身是1层，所以不能进行像本实施方式 那样可以选择不显示的特定种类的回波像的处理。这点上，在本实施方式的船舶用雷达装 置1中，因为将雷达影像分离成多个层，所以每个层都可以选择显示/不显示。并且，在由显示层选择部32输出的层(陆地层、船舶层、浮标(或者带旗浮标)层、 雨雪反射层)中，相应于各个种类调整了回波像，在显示处理部15对各层进行叠加，故此， 最终生成相应于种类调整回波像后的雷达影像(参照图2(a))，并显示于显示部16。如以上说明所述，雷达指示机3具备接收信号取得部13、种类识别处理部18和 各种类信号处理部20。接收信号取得部13取得雷达天线11接收到的接收信号。种类识 别处理部18识别接收信号的种类。各种类信号处理部20按照每个种类提取接收信号。另 外，所述各种类信号处理部20，按照接收信号的每个种类对所提取的接收信号进行个别的 信号处理。由此，能够按照接收信号的种类进行适当的信号处理。另外，因为按照每个种类提 取接收信号并进行个别的信号处理，所以能够防止该信号处理对其他种类的接收信号产生 影响。因此，例如，在作为信号处理进行增益控制的情况下，可以进行能仅选择性抑制任意 种类的接收信号等的、灵活的信号处理。另外，在本实施方式的雷达指示机3中，种类识别处理部18作为接收信号的种类， 可以识别陆地、船舶、浮标(或者带旗浮标)、海面反射及雨雪反射。由此，通过识别该接收信号所对应的回波如何由来的观点，来识别接收信号的种 类，从而能够按照该种类进行适当的信号处理。另外，本实施方式的雷达指示机3具备取得地图信息的地图信息取得部30。并且， 种类识别处理部18基于地图信息对接收信号的种类进行识别。由此，基于地图信息可以高精度地识别接收信号的种类。另外，本实施方式的雷达指示机3采用以下这样的构成。S卩，种类识别处理部18 基于地图信息识别表示陆地的接收信号。各种类信号处理部20，对所述表示陆地的接收信 号，进行和对其他种类的接收信号采取的信号处理不同的信号处理。也就是说，因为在地图信息中至少包括了表示陆地位置和形状的信息，所以能够 基于所述地图信息高精度地识别表示陆地的接收信号。由此，因为能够提取表示陆地的接 收信号，所以既不会对其他种类的接收信号产生影响，又能够对表示陆地的接收信号进行
14特有的处理。 另外，本实施方式的雷达指示机3具备取得AIS信息的AIS信息取得部27。并且， 种类识别处理部18基于AIS信息识别接收信号的种类。由此，基于AIS信息可以高精度地识别接收信号的种类。另外，本实施方式的雷达指示机3采用以下这样的构成。S卩，种类识别处理部18 基于AIS信息识别表示船舶的接收信号。各种类信号处理部20，对所述表示船舶的接收信 号，进行和对其他种类的接收信号采取的信号处理不同的信号处理。也就是说，因为在AIS信息中包括了表示船位置的信息，所以能够基于AIS信息高 精度地识别表示船舶的接收信号。由此，因为能够提取表示船舶的接收信号，所以既不会对 其他种类的接收信号产生影响，又可以对表示船舶的接收信号进行特有的处理。另外，本实施方式的雷达指示机3具备进行用于识别表示海面反射的接收信号的 处理的扫描相关处理部21。各种类信号处理部20，对所述表示海面反射的接收信号，进行 和对其他种类的接收信号采取的信号处理不同的信号处理。由此，因此能够提取表示海面反射的接收信号，所以既不会对其他种类的接收信 号产生影响，又可以对表示海面反射的接收信号进行特有的处理。另外，本实施方式的雷达指示机3具备进行用于识别表示雨雪反射的接收信号的 处理的统计处理部22。各种类信号处理部20，对所述表示雨雪反射的接收信号，进行和对 其他种类的接收信号采取的信号处理不同的信号处理。由此，因为能够提取表示雨雪反射的接收信号，所以既不会对其他种类的接收信 号产生影响，又能够对表示雨雪反射的接收信号进行特有的处理。另外，本实施方式的雷达指示机3具备显示处理部15，该显示处理部15合成各种 类信号处理部20信号处理后的每个种类的接收信号、生成雷达影像。S卩，通过合成相应于种类施加信号处理后的接收信号，能够得到调整各种类的回 波像后的雷达影像。另外，本实施方式的雷达指示机3具备图像存储器31和显示层选择部32。图像存 储器31，可以将由各种类信号处理部20信号处理后的每个种类的接收信号，存储到按每个 种类准备好的层中。显示层选择部32基于来自外部输入的显示层选择信号，来选择各种类 的层中的全部或者一部分层。显示处理部15将由显示层选择部32所选择的层进行合成来 生成雷达影像。由此，可以根据用户的选择不显示不需要的层。另外，本实施方式的雷达指示机3具备对接收信号赋予与该接收信号的种类相应 的头信息的头插入处理部19。各种类信号处理部20基于所述头信息，按照每个种类提取接 收信号。通过像这样对接收信号添加标识符，在各种类信号处理部20中，可以简单地按照 每个种类提取接收信号。另外，本实施方式的船舶用雷达装置1具备天线单元2和雷达指示机3。天线单元 2发送电磁波并接收反射波，将与接收到的反射波相应的接收信号输出到雷达指示机3。该雷达装置，能够按照接收信号的种类灵活地进行信号处理。另外，本实施方式的信号处理程序是使信号处理装置执行包括以下步骤的处理的程序。即，该信号处理程序包括识别步骤、提取步骤和各种类信号处理步骤。在识别步骤 中，识别雷达天线11接收到的接收信号的种类。在提取步骤中，按照每个种类提取所述接 收信号。在各种类信号处理步骤中，对所述提取出的接收信号，按照接收信号的每个种类进 行个别的信号处理。由此，能够按照接收信号的种类进行适当的信号处理。另外，因为按照每个种类提 取接收信号并进行个别的信号处理，所以能够防止该信号处理对其他种类的接收信号产生影响。以上，对本发明的最优实施方式进行了说明，例如上述构成能够进行如下变更。虽然说明了控制部14由CPU、ROM、RAM等硬件和程序等软件构成，但并不局限于 此，也可以采用专用硬件来构成。本发明的雷达装置并不局限于船舶用雷达装置，也能适用于其他种类的雷达装 置。另外，本发明的雷达装置并不局限于脉冲雷达式的雷达装置，例如也能适用于FMCW雷 达。本发明的信号处理装置并不局限于具备显示部的雷达指示机。例如也可以构成 为其本身不具备显示部，将生成的雷达影像的数据向外部显示器进行输出这样的构成。也可构成为在显示处理部15中生成雷达影像时，根据用户的选择能够变更叠加 各层时的图像处理方法。例如能够构成为在显示处理部15进行叠加各层的处理时，能指定各层透明度。 在这种情况下，例如如果以半透明显示雨雪反射层的方式进行指定的话，则能够在雷达影 像上表现出船舶或陆地上降雨的情况。此外例如也可构成为在显示处理部15进行叠加各层的处理时，能按照每个层指 定色调等。如果采用这样的构成，则可将对用户而言重要性低的层用不显眼的色调进行显 示，或者将重要的层用显眼的色调进行显示等，更灵活地调整雷达影像。而且，如上述，在采用由显示处理部15能调整层的色调这种构成的情况下，对用 户而言，如果采用将不必要的层用不显眼的色调进行显示的构成的话，会更合适。在这种情 况下，因为包含不必要的回波像(例如海面反射等)的层可不显眼显示，所以可以省略显示 层选择部32，将所有层输出到显示处理部15。另外，如上述，通过由显示处理部15调整各层的色调可强调或者抑制特定种类的 回波像并进行显示，所以该色调的调整处理相当于以往的增益控制。因此，在如上述采用可 调整各层色调这样的构成的情况下，也能省略在海面反射用信号处理部43等进行的增益 控制。头插入处理部19，虽然在接收数据从极坐标被坐标转换为正交坐标之前(S卩，生 成光栅图像之前)就赋予了头信息，但也可采用在进行了一部分坐标转换之后再赋予头信 息这样的构成。在这种情况下，对光栅图像的各像素赋予头信息。而且，在这种构成的情况 下，由各种类信号处理部20进行的处理，是对各层的像素的每一个(被转换为各种类的光 栅图像之后的接收数据)进行的。赋予接收信号的标识符并不局限于比特标志，只要是可以特定该接收信号的种类 的信息，什么样的标识符都可以。但是，因为比特标志数据量少，比较判定也容易，所以作为 标识符是非�：鲜实�。
也可省略头插入处理部19。在这种情况下，例如可构成为通过在种类识别处理部 18和信号处理部40 44之间设置用于切换信号传输的切换开关，相应于接收信号的种类 对所述切换开关进行切换，从而分配给信号处理部40 44中的任意一个并输出接收信号。在种类识别处理部18中识别的接收信号的种类，自然不局限于上述实施方式中 的例子。例如，不光识别像船舶、浮标、带旗浮标这样的反射标本身的种类，也可以像移动反 射标/固定反射标这样的按照移动速度进行种类划分。另外例如，在种类识别处理部18中，也可以采用识别接收信号中包含的白噪声这 样的构成。作为识别来自反射对像物的反射回波以外的信号即白噪声的方法，例如很容易 想到如下方法测定由雷达天线未发送电波期间(未接收回波的期间)的接收信号的信号 电平，将该信号电平作为白噪声电平，在接收回波期间检测出白噪声电平以下的接收信号 的情况下，将该接收信号识别为白噪声。在种类识别处理部18中识别接收信号种类的方法并不局限于上述实施方式的例 子，可以采用适当的方法。例如，在电子海图中也包含有航路浮标的位置信息，所以基于地图信息也能识别 表示来自航路浮标的回波的接收信号。另外例如，为了识别来自船舶这样的移动反射标的 回波，能使用踪迹(航迹)信息。另外例如，为了识别基于雨雪反射的回波，能使用卫星无 线电通讯等天气信息。此外，基于通过对接收信号进行复数信号处理所取得的相位及频率 信息，也能识别该接收信号的种类。在信号处理部40 44进行的信号处理，并不局限于上述实施方式的例子，可以进 行任意的信号处理。例如，可以在雨雪反射用信号处理部44中，进行TT(Target Tracking:目标追 踪)。根据本发明的构成，因为能够仅提取表示雨雪反射的接收数据，所以能够对雨雪反射 进行TT。而且，所谓TT是指通过在雷达影像上捕捉·追踪目标来预测该目标的航向等技 术。由此，既可以预测雨云的移动方向等，又可以在避开雨的航向上航行。另外例如，也可以在船舶用信号处理部41中，进行回波踪迹生成处理。由此，仅生 成表示船舶的回波像的踪迹(航迹)，因为不会对海面反射等生成踪迹，所以可以很容易地 显示出踪迹。另外，在船舶用信号处理部41中，也可以不进行任何特别的信号处理。根据本发 明的构成，既可以不抑制表示来自船舶的回波的接收信号，又可以仅抑制无用信号，所以即 便没有特别地进行强调表示船舶的接收信号的处理，用户也可以在雷达影像上很容易地辨 认船舶的回波像。另外例如，在船舶用信号处理部41中，也可以进行在存在船舶的位置上显示出船 舶标记这样的处理。另外，对哪个种类的接收信号应该进行什么样的信号处理，根据装置的用途、用户 的喜好、气象状况、周围目标的状况等而有所不同。因此，优选用户按照接收信号的每个种 类来设定 变更各种类信号处理部20中的信号处理的内容。由此，能够按照用户的需要灵 活地进行信号处理。
权利要求
1.一种信号处理装置，其特征在于，具备接收信号取得部，取得雷达天线接收到的接收信号；识别部，识别所述接收信号的种类；提取部，按照每个种类提取所述接收信号；以及各种类信号处理部，按照接收信号的每个种类对所述提取出的接收信号进行个别的信 号处理。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述接收信号的种类是陆地、船舶、浮标、带旗浮标、海面反射、雨雪反射及白噪声中的 至少1个。
3.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于， 具备地图信息取得部，其取得地图信息；所述识别部基于所述地图信息识别所述接收信号的种类。
4.根据权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于， 所述识别部基于所述地图信息识别表示陆地的接收信号；所述各种类信号处理部，对所述表示陆地的接收信号，进行和对于其他种类的接收信 号采取的信号处理不同的信号处理。
5.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于， 具备他船的船位信息取得部，其取得他船的船位信息； 所述识别部基于所述他船的船位信息识别接收信号的种类。
6.根据权利要求5所述的信号处理装置，其特征在于，所述识别部基于所述他船的船位信息识别表示船舶的接收信号； 所述各种类信号处理部，对所述表示船舶的接收信号，进行和对其他种类的接收信号 采取的信号处理不同的信号处理。
7.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，具备海面反射检测部，其进行用于识别表示海面反射的接收信号的处理； 所述各种类信号处理部，对所述表示海面反射的接收信号，进行和对其他种类的接收 信号采取的信号处理不同的信号处理。
8.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，具备雨雪反射检测部，其进行用于识别表示雨雪反射的接收信号的处理； 所述各种类信号处理部，对所述表示雨雪反射的接收信号，进行和对其他种类的接收 信号采取的信号处理不同的信号处理。
9.根据权利要求1 8中任意一项所述的信号处理装置，其特征在于，具备显示处理部，其合成由所述各种类信号处理部信号处理后的每个种类的接收信号 来生成雷达影像。
10.根据权利要求9所述的信号处理装置，其特征在于，具备层存储部，能将由所述各种类信号处理部信号处理后的每个种类的接收信号，存储于 按照每个种类准备好的层中；以及显示层选择部，基于来自外部的输入，选择所述各种类的层中的全部或者一部分层； 所述显示处理部合成由所述显示层选择部选择出的层来生成所述雷达影像。
11.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于所述个别的信号处理为增益控制、轮廓强调、色调调整中的任意一个。
12.—种信号处理装置，其特征在于，具备接收信号取得部，取得雷达天线接收到的接收信号； 识别部，识别所述接收信号的种类；标识符赋予部，对所述接收信号赋予与该接收信号的种类相应的标识符； 提取部，基于所述标识符，按照每个种类提取所述接收信号；以及 各种类信号处理部，按照接收信号的每个种类对所述提取出的接收信号进行个别的信 号处理。
13.一种雷达装置，其特征在于，具备权利要求1 12中任意一项所述的信号处理装置；以及雷达天线部，发送电磁波并接收反射波，将与接收到的反射波相应的接收信号输出到 所述信号处理装置。
14.一种信号处理程序，其特征在于，使信号处理装置执行包含以下步骤的处理 识别步骤，识别雷达天线接收到的接收信号的种类；提取步骤，按照每个种类提取所述接收信号；以及各种类信号处理步骤，按照接收信号的每个种类对所述提取出的接收信号进行个别的信号处理。
全文摘要
本发明提供一种可以按照接收信号的种类灵活地进行信号处理的信号处理装置。雷达指示机(3)具备接收信号取得部(13)、种类识别处理部(18)和各种类信号处理部(20)。接收信号取得部(13)取得雷达天线(11)接收到的接收信号。种类识别处理部(18)识别接收信号的种类。各种类信号处理部(20)按照每个种类提取接收信号。另外，所述各种类信号处理部(20)按照接收信号的每个种类对所提取出的接收信号进行个别的信号处理。
文档编号G01S7/285GK102062854SQ20101054177
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月8日 优先权日2009年11月9日
发明者中滨正洋 申请人:古野电气株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
