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专利名称：探测装置、雷达装置、探测方法以及探测程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于回波信号探测物标的探测装置、雷达装置、探测方法以及探测程序。
背景技术：
以往，在雷达装置等中进行的处理是基于回波信号探测物标，并在显示器上进行图像显示(例如参照专利文献I)。以往的物标检测处理如下进行。、雷达装置从靠近自船的位置到远离自船的位置在距离方向上依次检查各方位的回波信号的电平，对连续检测到判定为存在物标的程度的电平的位置加以保持。然后，对于下一个方位也对判定为存在物标的位置加以保持，并判断与前一方位的连续性。在方位方向的连续性中断的时刻确定物标的位置。专利文献I日本特开2007-333482号公报但是，像湾内船舶等那样，物标被其他物标(陆地或桥梁等)包围的情况下，对于各方位的回波信号，其距离方向的连续性会中断，因此通过上述以往的物标检测处理不能确切地进行检测。

发明内容
因此，本发明的目的就是提供一种即使物标被其他物标包围也能对其确切地进行检测的探测装置。本发明的探测装置具有输入回波信号，基于该回波信号生成图像数据的图像数据生成部；在各方位，基于所述图像数据的各位置的所述回波信号的电平判定物标的存在的物标探测部。而且，物标探测部对每个物标判断距离方向及方位方向的回波信号的连续性，对于判定为不存在物标的位置，基于包括邻近的多个位置的各位置的判定结果输出各物标的端部位置。端部位置由始端位置和终端位置(分别为方位方向、距离方向)组成。即，考虑各物标的距离方向及方位方向的回波信号的连续性，确定始端位置和终端位置，由此，即使在距离方向上的回波信号的连续性中断的情况下，也能够确切地检测物标。具体而言，在判定为不存在物标的位置，并判定为在同一方位的邻近位置以及其他方位的邻近位置也不存在物标的情况下，物标探测部认为其后也不存在物标，输出物标的终端位置。此外，物标探测部将判定为在各方位不存在物标的终端的位置作为假定终端位置加以保持，在判定为不存在物标的位置与假定终端位置一致的情况下输出终端位置。由此，即使是复杂形状的物标，也能够准确地对各物标进行检测。例如，即使是在产生了类似物标的终端位置的回波信号，随后又产生物标的回波信号的情况下，也能够准确地对真正的终端位置进行检测。根据本发明的探测装置，即使物标被其他物标包围，也能够对其进行准确地检测。


图I是表示本实施方式的雷达装置的构成的框图。图2A、图2B是表示物标与距离扫掠(Swe印)数据的关系的模式图。图3A 图3C是用于说明检测物标的具体处理的图。图4A 图4C是用于说明检测物标的具体处理的图。图5A、图5B是用于说明检测到多个物标的情况下的处理的图。图6A 图6C是用于说明确定物标的终端位置的处理的图。图7是表示输出各物标的终端位置的实例的图。图8A 图SB是用于说明使用三个以上的距离扫掠数据检测物标的处理的图。图9是表示物标探测部15的动作的流程图。图中11 天线12 接收部13 A/D 转换部14 距离扫掠存储器15 物标探测部16 图像转换部17 正交坐标图像存储器18 显示器19 物标跟踪部
具体实施例方式图I是表示作为本发明的探测装置的一个实施方式的雷达装置的构成的框图。雷达装置是例如设置于船舶，在自船周围收发电磁波，探测他船等物标的装置。在图I中，雷达装置具有天线11、接收部12、A/D转换器13、距离扫掠存储器14、物标探测部15、图像转换部16、正交坐标图像存储器17、显示器18，以及物标跟踪(tracking)部19。天线11对应自船周围的各方位发送电磁波，并接收回波信号。接收部12将与由天线11接收的回波信号的电平(回波电平)相对应的值输出到A/D转换器13。A/D转换器13对输入的模拟值的回波信号进行数字转换，输出到距离扫掠存储器14。距离扫掠存储器14将输入的回波信号与极坐标系的坐标(方位及距离)建立对应并作为距离扫掠数据加以存储。天线11在各指定方位以脉冲状发送电磁波，因此，针对天线11的各方位，距离扫掠数据被存储成各指定样本的离散值。此时，各测位数据的方位信息从天线11的发送方位传感器(无图示)被输入。另外，各测位数据的距离信息与样本号码相对应。图像转换部16自距离扫掠存储器14输入极坐标系的距离扫掠数据，并转换成以自船位置为原点的正交坐标系，并以与回波电平相应的灰度的像素亮度值的形式输出。该 正交坐标系的像素亮度值作为正交坐标图像数据被存储到正交坐标图像存储器17中。显示器18读取存储于正交坐标图像存储器17中的正交坐标图像数据，显示如图2A所示的雷达图像(回波图像)。图2A中表示在自船的右前方存在大物标A，在同一方位上的相远离的位置上存在小物标B的实例。
每当针对某一方位的电磁波的收发终了且距离扫掠存储器14中的一次距离扫掠量的距离扫掠数据被更新时，物标探测部15读取包括更新后的距离扫掠数据在内的多个距离扫掠数据(至少包括紧前一次的距离扫掠数据)，进行物标的检测处理。物标的检测结果被输出到物标跟踪部19，例如用于在显示器18上对物标位置(代表点)进行显示。以下，对照图9的流程图对物标探测部15的处理做详细说明。图2B是表示物标与距离扫掠数据关系的模式图。图2B中表示显示如图2A所示的雷达图像时的距离扫掠数据。物标探测部15从距离扫掠存储器14读取最新的距离扫掠数据η (关注距离扫掠数据η)和一个距离扫掠之前的邻接的距离扫掠数据n-1 (Sll)。物标探测部15基于这两个距离扫掠数据判定各物标的端部位置。物标的端部位置由方位方向及距离方向的始端位置和方位方向及距离方向的终端位置组成。在本实施方式中，方位方向的始端位置称为AzStt，距离方向的始端位置称为RStt，方位方向的终端位置称为AzEnd，距离方向的终端位置称为REnd。在基于回波信号判定存在物标时，物标探测部15针对这些端部位置为每个物标付与识别符(ID1、ID2等)，并以表格的形式加以管理和更新。由此，即使回波信号的连续性在规定的方位上沿距离方向发生中断，并且又在同一方位上出现回波信号的情况下，物标探测部15能够输出各物标的端部位置。为了判定物标的存在，物标探测部15在关注距离扫掠数据η中自距离最接近自船的位置到最远离自船的位置顺次检查回波信号的电平(S12)。回波信号被以判定为存在物标的程度的电平(阈值)为界进行2值化。即，物标探测部15将具有阈值以上的电平的样本数据设为“1”，将具有小于阈值的电平的样本数据设为“O”。物标探测部15将样本数据为I的位置设为存在物标，将样本数据为O的位置设为不存在物标的位置。但是，样本数据为O的位置全部作为不存在物标的情况来加以识别(例如付与识别符ID0)，而在样本数据为I的情况下为每个物标付与不同的识别符(ID1、ID2等)。图3Α 3C，图4Α 4C，图5Α 5Β，6Α 6C以及图7是用于说明基于回波信号检测物标的具体处理的图。首先，如图3Α所示，在自样本数据为O的状态起第一个为I的样本数据被输入的情况下，即样本数据第一次从O变化为I的情况下(S13)，物标探测部15将为I的样本数据的位置作为距离方向的始端位置RStt暂时保持(S14)。此后，如图3Β所示，在距离方向上继续检查回波信号，当样本数据为O的样本数据再次输入的情况下，即样本数据第一次从I变化为O的情况下(S15)，将为O的样本数据的位置作为距离方向的终端位置REnd暂时保持(S16)。然后，如图3C所示，物标探测部15将关注距离扫掠数据η中的连续为I的各样本数据与和该连续为I的各样本数据分别位于相同距离上的距离扫掠数据η-i中的各样本数据进行比较(S17)。在相同距离上距离扫掠数据η-i中不存在为I的样本数据(所有位置的样本数据为O)的情况下(S18)，设为检测到新的物标，并付与新的ID(S19)。例如，在首次检测到物标的情况下，付与ID1。在此，对于IDl的物标而言，在图3A及图3B所示的处理中暂时保持的始端位置RStt及终端位置REnd作为距离方向的端部位置被记载到表格中。此夕卜，与关注距离扫掠数据η相对应的方位作为方位方向的始端位置AzStt及终端位置AzEnd被记载到表格中(S20)。另一方面，如图4Α所示，物标探测部15将关注距离扫掠数据η中的连续为I的各样本数据与和该连续为I的各样本数据位于相同距离上的距离扫掠数据η-i中的各样本数据进行比较，其结果是距离扫掠数据η-i中存在样本数据I的情况下(S19)，对在距离扫掠数据η-i付与的识别符进行续接处理(S21)。S卩，如图4A及图4B所示，在距离扫掠数据η-i被付与IDl的情况下，在关注距离扫掠数据η也付与IDl，并更新方位方向的始端位置AzStt、终端位置AzEnd、距离方向的始端位置RStt以及终端位置REnd(S20)。但是，对于始端位置RStt，在关注距离扫掠数据η处暂时保持的RStt小于记载于表格的RStt(离自船近)的情况下进行更新，对于终端位置REnd，在关注距离扫掠数据η处暂时保持的REnd大于表格中记载的REnd(离自船远)的情况下进行更新。此外，方位方向的始端位置AzStt保持记载于表格中的值，将终端位置AzEnd更新为与新的距离扫掠数据η相对应的方位。这样，考虑距离方向及方位方向的回波信号的连续性来进行各物标的检测处理。在虽相同距离但在距离扫掠数据η-i中不存在样本数据I的情况下，物标探测部15设为检测到新的物标，并付与新的ID (例如ID2)。因此，例如如图4C所示，能够将物标A和存在于同一方位上相远离的位置处的物标B作为不同的物标检测出来。按每个物标考 虑距离方向及方位方向的回波信号的连续性，确定始端位置和终端位置，由此，即使在距离方向上回波信号的连续性中断的情况下也能够可靠地检测物标。再者，如图5A所示，在进行与距离扫掠数据η-i的比较时，即使样本数据连续表示1，也有根据位置的不同付与不同ID的情况。这种情况下，如图5B所示，续接最后付与的ID (在此例中为ID2)。然后，在满足如图6A所示的条件时(S22)，物标探测部15确定物标的终端位置，将检测结果输出到物标跟踪部19(S23)。即，在检查关注距离扫掠数据η的各样本数据的过程中，该时刻所关注的样本数据(图6Α所示的RCurr)的值为0，相同距离的距离扫掠数据η-i的样本数据为0，前一个距离(接近自船位置)处的样本数据Rpre也为0，且与前一个距离(接近自船位置)处的样本数据Rpre相同距离的距离扫掠数据η-i的样本数据为I的情况下，物标探测部15将记载于表格中的各物标的AzStt、RStt、AzEnd以及REnd作为检测结果输出到物标跟踪部19。也就是说，图6A中，在距离扫掠数据η-i所更新的AzStt、RStt, AzEnd以及REnd被输出。但是，仅以此条件的话，在如图6B所示的比关注距离扫掠数据η的关注样本数据RCurr更接近自船的位置上，或如图6C所示的比关注距离扫掠数据η的关注样本数据RCurr更远离自船的位置上，作为同一物标可能输入具有连续性的回波信号，因此，物标探测部15要追加以下条件。S卩，如图6Α至图6C所示，物标探测部15在检查各距离扫掠数据的回波信号的过程中，将距离扫掠数据最后从I变为O的位置暂时作为假定终端位置LastREnd记载到表格。然后，如图6Α所示，物标探测部15在关注样本数据RCurr的位置与假定终端位置LastREnd 一致的情况下输出检测结果。如图6Β所示，在比关注样本数据RCurr更接近自船的位置存在假定终端位置LastREnd的情况下，或如图6C所示，在比关注样本数据RCurr更远离自船的位置存在假定终端位置LastREnd的情况下，不输出检测结果，进行续接物标检测处理。再者，如图5Α及5Β所示，即使在检测到多个物标的情况下，在满足了如图6Α所示的条件时，输出所有物标的检测结果。
由此，例如，如图7所示，即使在同一方位存在不同的物标A和物标B的情况下，也能够分别独立地输出物标A和物标B的端部位置。如上输出的检测结果被用于在物标跟踪部19进行物标的跟踪处理。例如，物标跟踪部19算出物标的距离方向的宽度RWidth = REnd-RStt、物标的方位方向的宽度AzWidth=AzEnd-AzStt、物标的距离方向的中心位置R = RStt+RWidth/2、物标的方位方向的中心位置Az = AzStt+Azffidth/2等值，并从这些值的大小来判断是否为需要捕捉的物标(是船舶还是陆地等)。根据位置的时间变化算出速度向量等，对判定为需要捕捉的物标进行捕捉和跟踪。通过捕捉和跟踪物标，例如，能够将雷达装置应用到冲突预防装置。如上，在本实施方式的物标检测处理中，即使在产生类似物标的终端位置的回波信号，其后又产生物标的回波信号的情况下，对于连续性中断的位置认为其存在物标，而不必将其作为一个物标进行合并处理。因此，即使是复杂形状的物标或被其他物标包围的物标，也能够确切地检测真正的终端位置。
再者，在上例中表示了使用两个距离扫掠数据进行物标检测处理的例子，但如图8A所示，也可以使用三个以上的距离扫掠数据进行物标检测处理。在这种情况下，不光是距离扫掠数据n-1，对距离扫掠数据n-2处付与的ID也进行检查并进行续接处理。在距离扫掠数据η-i及距离扫掠数据n-2处都不存在物标(为ID0)的情况下进行付与新ID的处理。但是，物标探测部15，在进行ID续接处理的情况下，当根据位置不同付与不同ID时，与两个之前的距离扫掠数据n-2相比，优先选择前一个距离扫掠数据η-i。例如，在两个之前的距离扫掠数据n-2表示ID1，前一个距离扫掠数据η-i表示ID2的情况下，续接ID2的表格。在使用三个以上的距离扫掠数据进行物标检测的情况下，例如，如图SB所示，在关注样本数据RCurr的值为O、相同距离的距离扫掠数据n_2的样本数据为O、前一个距离(接近自船的位置)处的样本数据Rpre也为0，与前一个距离(接近自船的位置)处的样本数据Rpre相同距离的距离扫掠数据η-i的样本数据为0，且与前一个距离(接近自船的位置)处的样本数据Rpre相同距离的距离扫掠数据n-2的样本数据为I的情况下，物标探测部15输出检测结果。
权利要求
1.一种探测装置，具有 输入回波信号，基于该回波信号生成图像数据的图像数据生成部； 在各方位，基于所述图像数据的各位置的所述回波信号的电平判定物标的存在的物标探测部， 其特征在于， 所述物标探测部对每个物标判断距离方向及方位方向上的回波信号的连续性，对于判定为不存在物标的位置，基于包含邻近的多个位置的各位置的判定结果输出各物标的端部位置。
2.根据权利要求I所述的探测装置，其特征在于， 所述物标探测部，在判定为不存在物标的位置，并判定为在同一方位上的距离邻近位置及其他方位上的距离邻近位置也不存在物标的情况下，输出物标的终端位置。
3.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于， 所述物标探测部将判定为各方位上不存在物标的终端位置作为假定终端位置加以保持， 当判定为不存在物标的位置与所述假定终端位置一致的情况下将该位置作为物标的终端位置输出。
4.根据权利要求I至3中的任I项所述的探测装置，其特征在于， 所述物标探测部，对于判定为存在物标的位置，判定出同一方位上的距离邻近位置及其他方位上的距离邻近位置不存在物标的情况下，判定该被判定为存在物标的位置为物标的始端位置。
5.根据权利要求I至4中的任I项所述的探测装置，其特征在于， 所述物标探测部为每个物标付与不同的识别符。
6.根据权利要求I至5中的任I项所述的探测装置，其特征在于， 所述物标探测部对至少邻接的两个方位的回波信号进行比较。
7.根据权利要求I至6中的任I项所述的探测装置，其特征在于， 所述物标探测部对与自身装置距离相同的位置的回波信号进行比较。
8.根据权利要求I至7中的任I项所述的探测装置，其特征在于， 具有将输入的回波信号与方位及距离建立对应来进行存储的距离扫掠存储器， 所述物标探测部从所述距离扫掠存储器读取邻接两个方位的回波信号，在关注方位的回波信号中，自距离自船最近的位置到距离自船最远的位置依次检查回波信号的电平，对判定为存在物标的各位置，与邻接的其他方位的回波信号的电平进行比较，当对于相同距离的其他方位上也判定为存在物标的情况下，判定该关注方位的物标和其他方位的物标为同一物标。
9.根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于， 对于关注方位的回波信号中判定为不存在物标的位置，所述物标探测部判定相同方位上距离邻接的位置及其他方位上距离相同的位置上不存在物标， 且，在判定为不存在该物标的位置距自船的距离与自判定为连续存在物标的位置起首次判定为不存在物标的位置距自船的距离相同的情况下，输出所述端部位置。
10.一种雷达装置，具有权利要求I至9中的任I项所述的探测装置； 天线，该天线按照所述方位发射电磁波，接收在各物标反射回来的所述回波信号，将其输入到图像数据生成部； 显示部，该显示部基于所述图像数据生成部所生成的图像数据和物标探测部所判定的物标的位置，进行物标的显示。
11.一种探测方法，具有 输入回波信号，基于该回波信号生成图像数据的图像数据生成步骤； 在各方位，基于所述图像数据的各位置的所述回波信号的电平判定物标的存在的物标检测步骤， 其特征在于， 在所述物标检测步骤中，对每个物标判断距离方向及方位方向上的回波信号的连续性，对于判定为不存在物标的位置，基于包含邻近多个位置的各位置的判定结果输出各物标的端部位置。
12.—种探测程序，其使计算机执行如下步骤 输入回波信号，基于该回波信号生成图像数据的图像数据生成步骤； 在各方位，基于所述图像数据的各位置的所述回波信号的电平判定物标的存在的物标检测步骤， 其特征在于， 在所述物标检测步骤中，对每个物标判断距离方向及方位方向上的回波信号的连续性，对于判定为不存在物标的位置，基于包含邻近多个位置的各位置的判定结果输出各物标的端部位置。
全文摘要
本发明提供一种即使物标被其他物标包围也能对其进行检测的探测装置、雷达装置、探测方法及探测程序。物标探测部(15)通过比较邻近多个方位的回波信号来判定各物标的端部位置。具体而言，如图6A所示，在关注样本数据RCurr的值为0，相同距离的距离扫掠数据n-1的样本数据为0，前一个距离(接近自船的位置)处的样本数据Rpre也为0，且与前一个距离处的样本数据Rpre相同距离的距离扫掠数据n-1的样本数据为1的情况下，作为检测结果，输出记载于表格的表示各物标的端部位置的信息。
文档编号G01S13/04GK102662169SQ201110383679
公开日2012年9月12日 申请日期2011年11月17日 优先权日2010年11月19日
发明者西山浩二 申请人:古野电气株式会社