ウェイト算出方法、ウェイト算出装置、アダプティブアレーアンテナ、及びレーダ装置
【課題】 ウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、ウェイト算出の計算量を削減し、かつＳＩＮＲ特性の性能劣化を抑制する。
【解決手段】 アダプティブアレーアンテナ２１で得られたレーダパルスの目標反射信号を受信部２２で受信検波し、データ蓄積部２３の受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する。時空間適応信号処理部２７のウェイト算出回路２７１において、不要波のみと想定されるセルのデータから共分散行列を演算して適応ウェイトを求め、ビーム合成回路２７２において、適応ウェイトによりアンテナ受信信号にウェイト制御を施して出力データとする。上記ウェイト算出には、ポスト−ドップラー処理を採用してＳＩＮＲ特性を向上させる。このとき、その処理で選択される全バンクについてウェイトを算出することで計算量を削減し、その選択において隣り合ったバンクをオーバーラップさせることでＳＩＮＲ特性の劣化を抑制する。
【解決手段】 アダプティブアレーアンテナ２１で得られたレーダパルスの目標反射信号を受信部２２で受信検波し、データ蓄積部２３の受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する。時空間適応信号処理部２７のウェイト算出回路２７１において、不要波のみと想定されるセルのデータから共分散行列を演算して適応ウェイトを求め、ビーム合成回路２７２において、適応ウェイトによりアンテナ受信信号にウェイト制御を施して出力データとする。上記ウェイト算出には、ポスト−ドップラー処理を採用してＳＩＮＲ特性を向上させる。このとき、その処理で選択される全バンクについてウェイトを算出することで計算量を削減し、その選択において隣り合ったバンクをオーバーラップさせることでＳＩＮＲ特性の劣化を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェイト制御により、不要波を抑圧して目標からの反射信号を検出するレーダ装置に用いて好適なウェイト算出方法、そのウェイト算出方法を用いたウェイト算出装置、そのウェイト算出装置を採用したアダプティブアレーアンテナ、及びそのアダプティブアレーアンテナを組み込んだレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パルスレーダ装置では、より目標検出精度を向上させるために、アダプティブアレーアンテナを組み込んで、いわゆるアダプティブヌルステアリングを行うようになってきている。このアダプティブヌルステアリングは、アダプティブアレーアンテナにおいて受信信号の位相及び振幅にウェイト制御を施すことで、妨害波等の不要波が到来する方向の指向性が零（ヌル）になるように受信合成ビームを形成する処理である。このような用途に用いられるアダプティブアレーアンテナには、多数の遅延信号が到来する環境下やクラッタ及び妨害波等の不要波が存在する環境下においても、上記の受信合成ビームの形成が適正に行われるようにウェイト制御を行うことが求められている。
【０００３】
そこで、アダプティブアレーアンテナにおいて、時空間適応信号処理（ＳＴＡＰ：Space Time Adaptive Processing）方式を採用したウェイト制御方法が注目されている。この時空間適応信号処理方式は、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）をより改善し、不要波の到来方向での指向性が零（ヌル）に近い良好なビーム形成を行い得るという特徴を有する。
【０００４】
上記時空間適応信号処理方式では、以下のような処理が行われる。まず、複数（Ｎ）本、アレー状に配列されたアンテナ（素子アンテナ、すなわちチャンネル）によりレーダパルスの反射信号を受信し、その受信信号を、受信パルス幅に対応した幅のレンジ（距離）セル（range cell）が時間軸上に所定の長さで連なるように形成された、全処理レンジセルの対応セル位置に記憶する。そして、その記憶されたデータから、目標信号を含むと想定されるレンジセル（処理適用レンジセルという）を除いたレンジセル、すなわち不要波のみから形成されると想定されるセルのデータから共分散行列を演算する。最終的に、ビーム合成回路において、その共分散行列に基づき算出された適応ウェイトを用いて、アンテナ受信信号にウェイト制御を施す。
【０００５】
この時空間適応信号処理方式におけるウェイト制御では、レンジセル毎のウェイト演算がウェイト算出回路において行われる。このウェイト演算の処理時間を削減するための処理として、非特許文献１に行列のランク（次数）を低減する処理が提案されている。この提案には、ドップラーフィルタ後のｍバンクを選択した後にウェイト演算を行うポスト−ドップラー（Post-Doppler）処理や、ビームスペース処理を施した後にウェイト演算を行うビームスペース（beamspace）処理や、それらを複合したビームスペースポスト−ドップラー（beamspace Post-Doppler）処理が紹介されている。
【０００６】
ところが、上記非特許文献１には、行列のランクを削減する処理方法が記載されているものの、目標のドップラー周波数に対するバンク選択方法に関しては記述がない。このため、ポスト−ドップラー処理を適用する場合には、試行錯誤的にバンクを選択せざるを得なかった。
【非特許文献１】J. R. Guerci, Space-Time Adaptive Processing for Radar, Artech House, Norwood, MA, 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上述べたように、従来のレーダ装置に用いられるアダプティブアレーアンテナのウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、不要波方向を零にするためのウェイト算出時にポスト−ドップラー処理を適用するに際し、目標のドップラー周波数に対して良好なＳＩＮＲ特性を得るバンク選択方法が不明であった。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、ウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、不要波方向を零にするためのウェイト算出時にポスト−ドップラー処理を適用するに際し、計算量を削減し、さらには目標のドップラー周波数に対して良好なＳＩＮＲ特性を得ることができるウェイト算出方法、ウェイト算出装置、アダプティブアレーアンテナ、レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明に係るウェイト演算方法は、アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶し、前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理を施し、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算することを特徴とし、さらに前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るウェイト算出装置は、アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部とを具備することを特徴とし、さらに前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るアダプティブアレーアンテナは、複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信するアダプティブアレーアンテナであって、前記目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部と、前記計算部で計算されたウェイトを適用ウェイトとして取り込み、前記目標反射信号に対するウェィト制御行って受信合成ビームを形成するビーム形成手段とを具備することを特徴とし、さらに前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るレーダ装置は、複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信し、与えられた適応ウェイトにより前記目標反射信号に対するウェイト制御を行って受信合成ビームを形成するアダプティブアレーアンテナと、前記目標反射信号から、当該目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを算出して前記アダプティブアレーアンテナに供給するウェイト算出装置と、前記アダプティブアレーアンテナでウェイト制御が施された目標反射信号から目標を検出する信号処理装置とを具備し、前記ウェイト算出装置は、前記アダプティブアレーアンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部とを備えることを特徴とし、さらに前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、本発明に係るウェイト算出方法では、目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向を零になるようにするためのウェイト算出において、ポスト−ドップラー処理で選択する全バンクについてウェイト算出することで計算量を削減し、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせることで目標のドップラー周波数に対して良好なＳＩＮＲ特性を得る。
【００１４】
また、本発明に係るウェイト算出装置では、上記のように、ポスト−ドップラー処理で選択する全バンクについてウェイト算出することで計算量を削減し、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせるウェイト算出方法を使用して、目標に対して良好なＳＩＮＲ特性を得る。
【００１５】
また、本発明に係るアダプティブアレイアンテナでは、上記のように、ウェイト算出に時間短縮が可能なウェイト算出方法装置を採用して、良好な合成ビームを短時間に形成する。
【００１６】
また、本発明に係るレーダ装置では、上記のように、合成ビームを短時間に形成することが可能なアダプティブアレイアンテナを組み込むことで、目標を迅速に捕捉する。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、ポスト−ドップラー処理で選択される全バンクについてウェイトを算出することで計算量を削減し、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせるようにしているので、ウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、不要波方向を零にするためのウェイト算出に際し、計算量を削減し、さらには目標に対して良好なＳＩＮＲ特性を得ることのできるウェイト算出方法、ウェイト算出装置、アダプティブアレーアンテナ、レーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
まず、前述の非特許文献１に記載されたウェイト演算の一手法としてのポスト−ドップラー（以下、Post-Dopplerと記す）処理について説明する。
【００２０】
受信信号Ｘの到来方向の方向行列をＡ、また複素振幅ベクトルをＳ、平均０、分散σ2 で与えられる熱雑音をｎとしたとき、受信信号Ｘは次の（１）式で表される。
【数１】
【００２１】
また、間隔ｄｘをなしてアレー状に配列されたＮ個の素子アンテナ＃ｎ（ｎ：１〜Ｎ）により目標信号を受信したとき、受信周波数信号の波長をλ(Λ)、Ｄ個の到来目標信号ｄ（ｄ：１〜Ｄ）の到来方向を決めるステアリングベクトルａ(θd )は、次の（２）式で表される。
【数２】
【００２２】
また、空間系列に対する方向行列Ａθは下記（３）式となる。
【数３】
【００２３】
そこで、目標信号ｄの到来方向を決めるステアリングベクトルａ(ｆd )は次の（４）式で示される。
【数４】
【００２４】
このことから、時系列に対する方向行列Ａｆ は下記（５）式で表される。
【数５】
【００２５】
ここで、時空間ステアリングベクトルａ(θd ，ｆd )よって、方向行列Ａ(θ,ｆ)は、次の（６）式
【数６】
【００２６】
で表される時空間ステアリングベクトルａ(θd ,ｆd )を用いて、下記（７）式で与えられる。
【数７】
【００２７】
ここで、Post-Doppler処理は、Ｍパルスの受信データに対して、ドップラーフィルタによるフィルタリングを施した後にウェイト演算を行う処理である。このとき、バンク＃ｌ（ｌ：０，…，Ｍ−１）を出力する（Ｍ×１）次元の変換ベクトルｆm,lは、下記（８）式で定義される。
【数８】
【００２８】
Ｎ素子の場合には、素子毎にドップラーフィルタを適用する必要があるから、（Ｎ×Ｎ）次元の単位行列ＩN×N を用いて、以下の（９）式に示す（Ｎ×ＮＭ）次元の変換行列Ωi に拡張される。
【数９】
【００２９】
なお、（９）式において、(×)はクロネッカ積を、＊は複素共役を示す。
【００３０】
非特許文献１に記載されているように、性能向上のために変換行列Ωi をmulti-bin化（多次元化）する。即ち、複数のバンクからの変換行列Ωi を行方向に結合した変換行列Ωを用いて共分散行列を算出する方式（以下、multi-bin Post-Dopplerと言う）を採用する。
【００３１】
例えば、3-bin Post-Doppler（即ち、バンク数３）における（３Ｎ×ＮＭ）次元の変換行列Ωは、以下の（１０）式のように定義される。
【数１０】
【００３２】
ここで、時刻ｋにおける（ＮＭ×１）次元の入力ベクトルをｘk とすると、変換後の（３Ｎ×１）次元入力ベクトルｘΩk は、変換行列Ωを用いて以下の（１１）式のように定義される。
【数１１】
【００３３】
なお、multi-bin Post-Dopplerにおいては、変換後の入力ベクトルｘΩk を用いて以下の（１２）式のように共分散行列Ｒk の計算を行う。
【数１２】
【００３４】
例えば、Wiener Filterのウェイトｗは、ステアリングベクトルｓを用いて、以下の（１３）式で算出される。
【数１３】
【００３５】
一例として、従来の3-bin Post-Dopplerの概念図を図１に、またWiner Filter適用時のドップラー周波数に対するＳＩＮＲ特性と3-bin Post-Doppler処理を適用した場合のＳＩＮＲ特性とを図２に比較して示す。
【００３６】
図１において、Ｎ個のアンテナ素子で受けた受信信号（目標反射信号）は、遅延器（Ｔ）によってレンジセル毎のＭ信号に分割され、アンテナ素子毎にＭ−パルスドップラーフィルタでフィルタリング処理が施された後、3-bin Post-Doppler処理部にて、３バンクづつＭグループ分が選択されてＭ個のウェイト計算部でグループ別にウェイト計算が行われる。図２では、Ｎ＝８、Ｍ＝１６、サンプルデータ数１２８としたときの特性を示している。図から分かるように、ウェイト計算に従来のPost-Doppler処理を適用することで、バンク毎、すなわち上記の例では（Ｍ−１）回（＝１６回）の逆行列演算が必要であるが、良好なＳＩＮＲ特性を得られることが分かる。
【００３７】
次に、Post-Doppler処理において、ウェイト計算に用いる全バンク分を出力する本発明の提案方式の概念図を図３に、またWiener Filter適用時のＳＩＮＲ特性と本発明方式を適用したPost-Doppler処理のＳＩＮＲ特性とを図４に比較して示す。図から分かるように、逆行列演算回数が前述と同様の例では、（ｉｎｔ［（Ｍ−１）／３］＋１）回（＝６回）に削減され、計算時間が大幅に短縮可能である。但し、この場合は、ＳＩＮＲ特性が特定のドップラー周波数で劣化する。
【００３８】
そこで、本発明では、Post-Doppler処理においてウェイト計算に用いる全バンク分を出力することで計算量を削減しつつ、更にはウェイト計算に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせる。ここで、１バンクオーバーラップさせた場合の概念図を図５に、またその際のＳＩＮＲ特性を図６に示す。図から分かるように、Post-Doppler処理においてウェイト計算に用いる全バンク分を出力すると共に、ウェイト計算に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせる本発明の提案方式を採用することで、逆行列演算回数が前述と同様の例では（ｉｎｔ［（Ｍ−１）／２］＋１）回（＝９回）に削減され、計算時間が大幅に短縮可能となる。これと同時に、ＳＩＮＲ特性が改善され、良好なＳＩＮＲ特性が得られる。
【００３９】
更に、従来のPost-Doppler処理と、Post-Doppler処理においてウェイト算出に用いる全バンク分を出力すると共に、ウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせる本発明を適用したPost-Doppler処理のＳＩＮＲ特性を図７に比較して示す。図から分かるように、本発明を適用したPost-Doppler処理方式は、計算量を大幅に削減しつつも、従来のPost-Doppler処理とほぼ同様のＳＩＮＲ特性が得られる。
【００４０】
したがって、本発明のウェイト算出方法によれば、Post-Doppler処理においてウェイト算出に用いる全バンクを出力させることで計算量を削減することができ、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせることで、目標のドップラー周波数に対して良好なＳＩＮＲ特性を得ることができる。
【００４１】
図８は本発明に係るウェイト算出装置の一実施形態を示すブロック図である。図８において、１１はＣＰＵ（演算処理装置）である。このＣＰＵ１１は、バス１２を通じてプログラム記憶用ＲＯＭ１３、データ入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１４、データ一時記憶用ＲＡＭ１５に接続されている。ＲＯＭ１３には、上述の本発明に係わるウェイト算出方法に基づくウェイト算出プログラムが格納されており、処理開始が指示されると、ＣＰＵ１１はＲＯＭ１３からプログラムをロードし、データ入出力インターフェース１４を介してデータを取り込んでＲＡＭ１５に一時格納し、当該ＲＡＭ１５から適宜データを読み出して、ウェイト演算処理を実行し、得られたウェイト演算結果をインターフェース１４から出力する。
【００４２】
上記構成によるウェイト算出装置は、目標のドップラー周波数に対してＳＩＮＲ劣化を抑制する上記本発明に係るウェイト算出方法を使用するので、計算量を削減しつつ良好なＳＩＮＲ特性を得ることが可能である。そこで、このウェイト算出装置をアダプティブアレイアンテナに採用し、個々のアンテナ素子の入出力に対するウェイト算出を行わせる。これによれば、良好なＳＩＮＲ特性を有する合成ビームを短時間に形成することが可能となる。
【００４３】
ところで、アダプティブアレイアンテナは、目標を捕捉するための合成開口レーダ装置等のレーダ装置に採用されている。そこで、上記のようにアダプティブアレイアンテナに本発明のウェイト算出装置を採用することで、良好なＳＩＮＲ特性を有する合成ビームを短時間に形成することが可能となるため、このアンテナを用いるレーダ装置にあっては、目標をより良好にかつ迅速に捕捉することができるようになる。
【００４４】
上記レーダ装置の一例として、図９に本発明を適用した時空間適応信号処理におけるウェイト算出装置が組み込まれたレーダ装置の概略ブロック構成図を示す。図９において、２１はＮ個のアンテナ素子でレーダパルスの反射信号を受信するアダプティブアレーアンテナである。このアンテナ２１の各素子出力は、それぞれ受信部２２で受信検波されてデータ蓄積部２３に送られる。データ蓄積部２３では、予め所定距離相当の長さの処理レンジセルに対応する記憶領域が用意されており、入力データは受信タイミングに沿った対応セル位置の記憶領域に順次記憶される。
【００４５】
ここで、一部のアンテナ素子出力はリファレンス信号推定部２４に送られ、受信信号の振幅・位相の基準として用いられる。励振部２６は、リファレンス信号推定部２４及びリファレンス信号生成部２５を定期的に励振させて、所定距離相当のレンジセルそれぞれのウェイト算出のためのリファレンス信号を推定し生成する。
【００４６】
また、上記データ蓄積部２３の蓄積データは、時空間適応信号処理部２７に送られる。この時空間適応信号処理部２７は、ウェイト算出回路２７１において、目標信号を含むと想定されるレンジセルを除いたレンジセル、すなわち不要波のみから形成されると想定されるセルのデータから共分散行列を演算する。最終的に、ビーム合成回路２７２において、その共分散行列に基づき算出された適応ウェイトによりアンテナ受信信号にウェイト制御を施して出力データとする。
【００４７】
上記構成の時空間適応信号処理方式におけるウェイト制御では、適応ウェイトを算出するために、ウェイト算出回路２７１において、レンジセル毎のウェイト演算が行われる。このウェイト算出回路２７１に先に述べたウェイト算出方法、すなわちPost-Doppler処理においてウェイト算出に用いた全バンク出力することで計算量を削減し、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせることでウェイトを算出する方法を採用する。これにより、良好なＳＩＮＲ特性を得ることが可能となる。
【００４８】
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来のウェイト算出方法として、非特許文献１に記載のPost-Doppler処理(3-bin)を適用した場合の処理の流れを示す概念図。
【図２】図１に示す非特許文献１に記載のPost-Doppler処理(3-bin)を適用した際のＳＩＮＲ特性をWiener FilterのＳＩＮＲ特性と比較して示す特性図。
【図３】本発明に係わるウェイト算出方法の一実施形態として、Post-Doppler処理(3-bin)において、３バンク分出力させる場合の処理の流れを示す概念図。
【図４】図３に示す本発明に係わるPost-Doppler処理(3-bin)を適用した際のＳＩＮＲ特性をWiener FilterのＳＩＮＲ特性と比較して示す特性図。
【図５】本発明に係わるPost-Doppler処理(3-bin)において、３バンク分出力させる方式で１バンクオーバーラップさせる場合の処理の流れを示す概念図。
【図６】図５に示す本発明に係わるPost-Doppler処理(3-bin)において３バンク分出力させる方式で１バンクオーバーラップさせた際のWiener Filter及びPost-Doppler処理(3-bin)のＳＩＮＲ特性を比較して示す特性図。
【図７】図５に示す本発明に係わるPost-Doppler処理(3-bin)において３バンク分出力させる方式で１バンクオーバーラップさせた際のWiener Filter及びPost-Doppler処理(3-bin)の従来方式とのＳＩＮＲ特性を比較して示す図。
【図８】本発明に係るウェイト算出装置の一実施形態を示すブロック図。
【図９】本発明を適用した時空間適応信号処理におけるウェイト算出装置が組み込まれたレーダ装置の概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５０】
１１…ＣＰＵ、１２…バス、１３…プログラム記憶用ＲＯＭ、１４…データ入出力インターフェース、１５…データ一時格納用ＲＡＭ、２１…アダプティブアレーアンテナ、２２…受信部、２３…データ蓄積部、２４…リファレンス信号推定部、２５…リファレンス信号生成部、２６…励振部、２７…時空間適応信号処理部、２７１…ウェイト算出回路、２７２…ビーム合成回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェイト制御により、不要波を抑圧して目標からの反射信号を検出するレーダ装置に用いて好適なウェイト算出方法、そのウェイト算出方法を用いたウェイト算出装置、そのウェイト算出装置を採用したアダプティブアレーアンテナ、及びそのアダプティブアレーアンテナを組み込んだレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パルスレーダ装置では、より目標検出精度を向上させるために、アダプティブアレーアンテナを組み込んで、いわゆるアダプティブヌルステアリングを行うようになってきている。このアダプティブヌルステアリングは、アダプティブアレーアンテナにおいて受信信号の位相及び振幅にウェイト制御を施すことで、妨害波等の不要波が到来する方向の指向性が零（ヌル）になるように受信合成ビームを形成する処理である。このような用途に用いられるアダプティブアレーアンテナには、多数の遅延信号が到来する環境下やクラッタ及び妨害波等の不要波が存在する環境下においても、上記の受信合成ビームの形成が適正に行われるようにウェイト制御を行うことが求められている。
【０００３】
そこで、アダプティブアレーアンテナにおいて、時空間適応信号処理（ＳＴＡＰ：Space Time Adaptive Processing）方式を採用したウェイト制御方法が注目されている。この時空間適応信号処理方式は、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）をより改善し、不要波の到来方向での指向性が零（ヌル）に近い良好なビーム形成を行い得るという特徴を有する。
【０００４】
上記時空間適応信号処理方式では、以下のような処理が行われる。まず、複数（Ｎ）本、アレー状に配列されたアンテナ（素子アンテナ、すなわちチャンネル）によりレーダパルスの反射信号を受信し、その受信信号を、受信パルス幅に対応した幅のレンジ（距離）セル（range cell）が時間軸上に所定の長さで連なるように形成された、全処理レンジセルの対応セル位置に記憶する。そして、その記憶されたデータから、目標信号を含むと想定されるレンジセル（処理適用レンジセルという）を除いたレンジセル、すなわち不要波のみから形成されると想定されるセルのデータから共分散行列を演算する。最終的に、ビーム合成回路において、その共分散行列に基づき算出された適応ウェイトを用いて、アンテナ受信信号にウェイト制御を施す。
【０００５】
この時空間適応信号処理方式におけるウェイト制御では、レンジセル毎のウェイト演算がウェイト算出回路において行われる。このウェイト演算の処理時間を削減するための処理として、非特許文献１に行列のランク（次数）を低減する処理が提案されている。この提案には、ドップラーフィルタ後のｍバンクを選択した後にウェイト演算を行うポスト−ドップラー（Post-Doppler）処理や、ビームスペース処理を施した後にウェイト演算を行うビームスペース（beamspace）処理や、それらを複合したビームスペースポスト−ドップラー（beamspace Post-Doppler）処理が紹介されている。
【０００６】
ところが、上記非特許文献１には、行列のランクを削減する処理方法が記載されているものの、目標のドップラー周波数に対するバンク選択方法に関しては記述がない。このため、ポスト−ドップラー処理を適用する場合には、試行錯誤的にバンクを選択せざるを得なかった。
【非特許文献１】J. R. Guerci, Space-Time Adaptive Processing for Radar, Artech House, Norwood, MA, 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上述べたように、従来のレーダ装置に用いられるアダプティブアレーアンテナのウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、不要波方向を零にするためのウェイト算出時にポスト−ドップラー処理を適用するに際し、目標のドップラー周波数に対して良好なＳＩＮＲ特性を得るバンク選択方法が不明であった。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、ウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、不要波方向を零にするためのウェイト算出時にポスト−ドップラー処理を適用するに際し、計算量を削減し、さらには目標のドップラー周波数に対して良好なＳＩＮＲ特性を得ることができるウェイト算出方法、ウェイト算出装置、アダプティブアレーアンテナ、レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明に係るウェイト演算方法は、アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶し、前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理を施し、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算することを特徴とし、さらに前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るウェイト算出装置は、アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部とを具備することを特徴とし、さらに前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るアダプティブアレーアンテナは、複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信するアダプティブアレーアンテナであって、前記目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部と、前記計算部で計算されたウェイトを適用ウェイトとして取り込み、前記目標反射信号に対するウェィト制御行って受信合成ビームを形成するビーム形成手段とを具備することを特徴とし、さらに前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るレーダ装置は、複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信し、与えられた適応ウェイトにより前記目標反射信号に対するウェイト制御を行って受信合成ビームを形成するアダプティブアレーアンテナと、前記目標反射信号から、当該目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを算出して前記アダプティブアレーアンテナに供給するウェイト算出装置と、前記アダプティブアレーアンテナでウェイト制御が施された目標反射信号から目標を検出する信号処理装置とを具備し、前記ウェイト算出装置は、前記アダプティブアレーアンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部とを備えることを特徴とし、さらに前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、本発明に係るウェイト算出方法では、目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向を零になるようにするためのウェイト算出において、ポスト−ドップラー処理で選択する全バンクについてウェイト算出することで計算量を削減し、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせることで目標のドップラー周波数に対して良好なＳＩＮＲ特性を得る。
【００１４】
また、本発明に係るウェイト算出装置では、上記のように、ポスト−ドップラー処理で選択する全バンクについてウェイト算出することで計算量を削減し、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせるウェイト算出方法を使用して、目標に対して良好なＳＩＮＲ特性を得る。
【００１５】
また、本発明に係るアダプティブアレイアンテナでは、上記のように、ウェイト算出に時間短縮が可能なウェイト算出方法装置を採用して、良好な合成ビームを短時間に形成する。
【００１６】
また、本発明に係るレーダ装置では、上記のように、合成ビームを短時間に形成することが可能なアダプティブアレイアンテナを組み込むことで、目標を迅速に捕捉する。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、ポスト−ドップラー処理で選択される全バンクについてウェイトを算出することで計算量を削減し、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせるようにしているので、ウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、不要波方向を零にするためのウェイト算出に際し、計算量を削減し、さらには目標に対して良好なＳＩＮＲ特性を得ることのできるウェイト算出方法、ウェイト算出装置、アダプティブアレーアンテナ、レーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
まず、前述の非特許文献１に記載されたウェイト演算の一手法としてのポスト−ドップラー（以下、Post-Dopplerと記す）処理について説明する。
【００２０】
受信信号Ｘの到来方向の方向行列をＡ、また複素振幅ベクトルをＳ、平均０、分散σ2 で与えられる熱雑音をｎとしたとき、受信信号Ｘは次の（１）式で表される。
【数１】
【００２１】
また、間隔ｄｘをなしてアレー状に配列されたＮ個の素子アンテナ＃ｎ（ｎ：１〜Ｎ）により目標信号を受信したとき、受信周波数信号の波長をλ(Λ)、Ｄ個の到来目標信号ｄ（ｄ：１〜Ｄ）の到来方向を決めるステアリングベクトルａ(θd )は、次の（２）式で表される。
【数２】
【００２２】
また、空間系列に対する方向行列Ａθは下記（３）式となる。
【数３】
【００２３】
そこで、目標信号ｄの到来方向を決めるステアリングベクトルａ(ｆd )は次の（４）式で示される。
【数４】
【００２４】
このことから、時系列に対する方向行列Ａｆ は下記（５）式で表される。
【数５】
【００２５】
ここで、時空間ステアリングベクトルａ(θd ，ｆd )よって、方向行列Ａ(θ,ｆ)は、次の（６）式
【数６】
【００２６】
で表される時空間ステアリングベクトルａ(θd ,ｆd )を用いて、下記（７）式で与えられる。
【数７】
【００２７】
ここで、Post-Doppler処理は、Ｍパルスの受信データに対して、ドップラーフィルタによるフィルタリングを施した後にウェイト演算を行う処理である。このとき、バンク＃ｌ（ｌ：０，…，Ｍ−１）を出力する（Ｍ×１）次元の変換ベクトルｆm,lは、下記（８）式で定義される。
【数８】
【００２８】
Ｎ素子の場合には、素子毎にドップラーフィルタを適用する必要があるから、（Ｎ×Ｎ）次元の単位行列ＩN×N を用いて、以下の（９）式に示す（Ｎ×ＮＭ）次元の変換行列Ωi に拡張される。
【数９】
【００２９】
なお、（９）式において、(×)はクロネッカ積を、＊は複素共役を示す。
【００３０】
非特許文献１に記載されているように、性能向上のために変換行列Ωi をmulti-bin化（多次元化）する。即ち、複数のバンクからの変換行列Ωi を行方向に結合した変換行列Ωを用いて共分散行列を算出する方式（以下、multi-bin Post-Dopplerと言う）を採用する。
【００３１】
例えば、3-bin Post-Doppler（即ち、バンク数３）における（３Ｎ×ＮＭ）次元の変換行列Ωは、以下の（１０）式のように定義される。
【数１０】
【００３２】
ここで、時刻ｋにおける（ＮＭ×１）次元の入力ベクトルをｘk とすると、変換後の（３Ｎ×１）次元入力ベクトルｘΩk は、変換行列Ωを用いて以下の（１１）式のように定義される。
【数１１】
【００３３】
なお、multi-bin Post-Dopplerにおいては、変換後の入力ベクトルｘΩk を用いて以下の（１２）式のように共分散行列Ｒk の計算を行う。
【数１２】
【００３４】
例えば、Wiener Filterのウェイトｗは、ステアリングベクトルｓを用いて、以下の（１３）式で算出される。
【数１３】
【００３５】
一例として、従来の3-bin Post-Dopplerの概念図を図１に、またWiner Filter適用時のドップラー周波数に対するＳＩＮＲ特性と3-bin Post-Doppler処理を適用した場合のＳＩＮＲ特性とを図２に比較して示す。
【００３６】
図１において、Ｎ個のアンテナ素子で受けた受信信号（目標反射信号）は、遅延器（Ｔ）によってレンジセル毎のＭ信号に分割され、アンテナ素子毎にＭ−パルスドップラーフィルタでフィルタリング処理が施された後、3-bin Post-Doppler処理部にて、３バンクづつＭグループ分が選択されてＭ個のウェイト計算部でグループ別にウェイト計算が行われる。図２では、Ｎ＝８、Ｍ＝１６、サンプルデータ数１２８としたときの特性を示している。図から分かるように、ウェイト計算に従来のPost-Doppler処理を適用することで、バンク毎、すなわち上記の例では（Ｍ−１）回（＝１６回）の逆行列演算が必要であるが、良好なＳＩＮＲ特性を得られることが分かる。
【００３７】
次に、Post-Doppler処理において、ウェイト計算に用いる全バンク分を出力する本発明の提案方式の概念図を図３に、またWiener Filter適用時のＳＩＮＲ特性と本発明方式を適用したPost-Doppler処理のＳＩＮＲ特性とを図４に比較して示す。図から分かるように、逆行列演算回数が前述と同様の例では、（ｉｎｔ［（Ｍ−１）／３］＋１）回（＝６回）に削減され、計算時間が大幅に短縮可能である。但し、この場合は、ＳＩＮＲ特性が特定のドップラー周波数で劣化する。
【００３８】
そこで、本発明では、Post-Doppler処理においてウェイト計算に用いる全バンク分を出力することで計算量を削減しつつ、更にはウェイト計算に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせる。ここで、１バンクオーバーラップさせた場合の概念図を図５に、またその際のＳＩＮＲ特性を図６に示す。図から分かるように、Post-Doppler処理においてウェイト計算に用いる全バンク分を出力すると共に、ウェイト計算に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせる本発明の提案方式を採用することで、逆行列演算回数が前述と同様の例では（ｉｎｔ［（Ｍ−１）／２］＋１）回（＝９回）に削減され、計算時間が大幅に短縮可能となる。これと同時に、ＳＩＮＲ特性が改善され、良好なＳＩＮＲ特性が得られる。
【００３９】
更に、従来のPost-Doppler処理と、Post-Doppler処理においてウェイト算出に用いる全バンク分を出力すると共に、ウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせる本発明を適用したPost-Doppler処理のＳＩＮＲ特性を図７に比較して示す。図から分かるように、本発明を適用したPost-Doppler処理方式は、計算量を大幅に削減しつつも、従来のPost-Doppler処理とほぼ同様のＳＩＮＲ特性が得られる。
【００４０】
したがって、本発明のウェイト算出方法によれば、Post-Doppler処理においてウェイト算出に用いる全バンクを出力させることで計算量を削減することができ、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせることで、目標のドップラー周波数に対して良好なＳＩＮＲ特性を得ることができる。
【００４１】
図８は本発明に係るウェイト算出装置の一実施形態を示すブロック図である。図８において、１１はＣＰＵ（演算処理装置）である。このＣＰＵ１１は、バス１２を通じてプログラム記憶用ＲＯＭ１３、データ入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１４、データ一時記憶用ＲＡＭ１５に接続されている。ＲＯＭ１３には、上述の本発明に係わるウェイト算出方法に基づくウェイト算出プログラムが格納されており、処理開始が指示されると、ＣＰＵ１１はＲＯＭ１３からプログラムをロードし、データ入出力インターフェース１４を介してデータを取り込んでＲＡＭ１５に一時格納し、当該ＲＡＭ１５から適宜データを読み出して、ウェイト演算処理を実行し、得られたウェイト演算結果をインターフェース１４から出力する。
【００４２】
上記構成によるウェイト算出装置は、目標のドップラー周波数に対してＳＩＮＲ劣化を抑制する上記本発明に係るウェイト算出方法を使用するので、計算量を削減しつつ良好なＳＩＮＲ特性を得ることが可能である。そこで、このウェイト算出装置をアダプティブアレイアンテナに採用し、個々のアンテナ素子の入出力に対するウェイト算出を行わせる。これによれば、良好なＳＩＮＲ特性を有する合成ビームを短時間に形成することが可能となる。
【００４３】
ところで、アダプティブアレイアンテナは、目標を捕捉するための合成開口レーダ装置等のレーダ装置に採用されている。そこで、上記のようにアダプティブアレイアンテナに本発明のウェイト算出装置を採用することで、良好なＳＩＮＲ特性を有する合成ビームを短時間に形成することが可能となるため、このアンテナを用いるレーダ装置にあっては、目標をより良好にかつ迅速に捕捉することができるようになる。
【００４４】
上記レーダ装置の一例として、図９に本発明を適用した時空間適応信号処理におけるウェイト算出装置が組み込まれたレーダ装置の概略ブロック構成図を示す。図９において、２１はＮ個のアンテナ素子でレーダパルスの反射信号を受信するアダプティブアレーアンテナである。このアンテナ２１の各素子出力は、それぞれ受信部２２で受信検波されてデータ蓄積部２３に送られる。データ蓄積部２３では、予め所定距離相当の長さの処理レンジセルに対応する記憶領域が用意されており、入力データは受信タイミングに沿った対応セル位置の記憶領域に順次記憶される。
【００４５】
ここで、一部のアンテナ素子出力はリファレンス信号推定部２４に送られ、受信信号の振幅・位相の基準として用いられる。励振部２６は、リファレンス信号推定部２４及びリファレンス信号生成部２５を定期的に励振させて、所定距離相当のレンジセルそれぞれのウェイト算出のためのリファレンス信号を推定し生成する。
【００４６】
また、上記データ蓄積部２３の蓄積データは、時空間適応信号処理部２７に送られる。この時空間適応信号処理部２７は、ウェイト算出回路２７１において、目標信号を含むと想定されるレンジセルを除いたレンジセル、すなわち不要波のみから形成されると想定されるセルのデータから共分散行列を演算する。最終的に、ビーム合成回路２７２において、その共分散行列に基づき算出された適応ウェイトによりアンテナ受信信号にウェイト制御を施して出力データとする。
【００４７】
上記構成の時空間適応信号処理方式におけるウェイト制御では、適応ウェイトを算出するために、ウェイト算出回路２７１において、レンジセル毎のウェイト演算が行われる。このウェイト算出回路２７１に先に述べたウェイト算出方法、すなわちPost-Doppler処理においてウェイト算出に用いた全バンク出力することで計算量を削減し、更にはウェイト算出に用いる、隣り合ったバンクをオーバーラップさせることでウェイトを算出する方法を採用する。これにより、良好なＳＩＮＲ特性を得ることが可能となる。
【００４８】
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来のウェイト算出方法として、非特許文献１に記載のPost-Doppler処理(3-bin)を適用した場合の処理の流れを示す概念図。
【図２】図１に示す非特許文献１に記載のPost-Doppler処理(3-bin)を適用した際のＳＩＮＲ特性をWiener FilterのＳＩＮＲ特性と比較して示す特性図。
【図３】本発明に係わるウェイト算出方法の一実施形態として、Post-Doppler処理(3-bin)において、３バンク分出力させる場合の処理の流れを示す概念図。
【図４】図３に示す本発明に係わるPost-Doppler処理(3-bin)を適用した際のＳＩＮＲ特性をWiener FilterのＳＩＮＲ特性と比較して示す特性図。
【図５】本発明に係わるPost-Doppler処理(3-bin)において、３バンク分出力させる方式で１バンクオーバーラップさせる場合の処理の流れを示す概念図。
【図６】図５に示す本発明に係わるPost-Doppler処理(3-bin)において３バンク分出力させる方式で１バンクオーバーラップさせた際のWiener Filter及びPost-Doppler処理(3-bin)のＳＩＮＲ特性を比較して示す特性図。
【図７】図５に示す本発明に係わるPost-Doppler処理(3-bin)において３バンク分出力させる方式で１バンクオーバーラップさせた際のWiener Filter及びPost-Doppler処理(3-bin)の従来方式とのＳＩＮＲ特性を比較して示す図。
【図８】本発明に係るウェイト算出装置の一実施形態を示すブロック図。
【図９】本発明を適用した時空間適応信号処理におけるウェイト算出装置が組み込まれたレーダ装置の概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５０】
１１…ＣＰＵ、１２…バス、１３…プログラム記憶用ＲＯＭ、１４…データ入出力インターフェース、１５…データ一時格納用ＲＡＭ、２１…アダプティブアレーアンテナ、２２…受信部、２３…データ蓄積部、２４…リファレンス信号推定部、２５…リファレンス信号生成部、２６…励振部、２７…時空間適応信号処理部、２７１…ウェイト算出回路、２７２…ビーム合成回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶し、
前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理を施し、
前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算することを特徴とするウェイト算出方法。
【請求項２】
前記ポスト−ドップラー処理は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする請求項１記載のウェイト算出方法。
【請求項３】
さらに、前記アンテナの素子数Ｎに対してビームスペース処理後のｎ（ｎ＜Ｎ）ビームを選択するビームスペース処理を併用することを特徴とする請求項１または２記載のウェイト算出方法。
【請求項４】
アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、
前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、
前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部と
を具備することを特徴とするウェイト算出装置。
【請求項５】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする請求項４記載のウェイト算出装置。
【請求項６】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記アンテナの素子数Ｎに対してビームスペース処理後のｎ（ｎ＜Ｎ）ビームを選択するビームスペース処理を併用することを特徴とする請求項４または５記載のウェイト算出装置。
【請求項７】
複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信するアダプティブアレーアンテナであって、
前記目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、
前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、
前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部と、
前記計算部で計算されたウェイトを適用ウェイトとして取り込み、前記目標反射信号に対するウェィト制御行って受信合成ビームを形成するビーム形成手段と
を具備することを特徴とするアダプティブアレーアンテナ。
【請求項８】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする請求項７記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項９】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記アンテナの素子数Ｎに対してビームスペース処理後のｎ（ｎ＜Ｎ）ビームを選択するビームスペース処理を併用することを特徴とする請求項７または８記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項１０】
複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信し、与えられた適応ウェイトにより前記目標反射信号に対するウェイト制御を行って受信合成ビームを形成するアダプティブアレーアンテナと、
前記目標反射信号から、当該目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを算出して前記アダプティブアレーアンテナに供給するウェイト算出装置と、
前記アダプティブアレーアンテナでウェイト制御が施された目標反射信号から目標を検出する信号処理装置と
を具備し、
前記ウェイト算出装置は、
前記アダプティブアレーアンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、
前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、
前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部と
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせ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】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記アンテナの素子数Ｎに対してビームスペース処理後のｎ（ｎ＜Ｎ）ビームを選択するビームスペース処理を併用することを特徴とする請求項１０または１１記載のレーダ装置。
【請求項１】
アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶し、
前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理を施し、
前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算することを特徴とするウェイト算出方法。
【請求項２】
前記ポスト−ドップラー処理は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする請求項１記載のウェイト算出方法。
【請求項３】
さらに、前記アンテナの素子数Ｎに対してビームスペース処理後のｎ（ｎ＜Ｎ）ビームを選択するビームスペース処理を併用することを特徴とする請求項１または２記載のウェイト算出方法。
【請求項４】
アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、
前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、
前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部と
を具備することを特徴とするウェイト算出装置。
【請求項５】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする請求項４記載のウェイト算出装置。
【請求項６】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記アンテナの素子数Ｎに対してビームスペース処理後のｎ（ｎ＜Ｎ）ビームを選択するビームスペース処理を併用することを特徴とする請求項４または５記載のウェイト算出装置。
【請求項７】
複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信するアダプティブアレーアンテナであって、
前記目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、
前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、
前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部と、
前記計算部で計算されたウェイトを適用ウェイトとして取り込み、前記目標反射信号に対するウェィト制御行って受信合成ビームを形成するビーム形成手段と
を具備することを特徴とするアダプティブアレーアンテナ。
【請求項８】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせることを特徴とする請求項７記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項９】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記アンテナの素子数Ｎに対してビームスペース処理後のｎ（ｎ＜Ｎ）ビームを選択するビームスペース処理を併用することを特徴とする請求項７または８記載のアダプティブアレーアンテナ。
【請求項１０】
複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信し、与えられた適応ウェイトにより前記目標反射信号に対するウェイト制御を行って受信合成ビームを形成するアダプティブアレーアンテナと、
前記目標反射信号から、当該目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを算出して前記アダプティブアレーアンテナに供給するウェイト算出装置と、
前記アダプティブアレーアンテナでウェイト制御が施された目標反射信号から目標を検出する信号処理装置と
を具備し、
前記ウェイト算出装置は、
前記アダプティブアレーアンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、
前記目標反射信号のＭパルスに対してドップラーフィルタによるフィルタリング処理を施した後にｍ（ｍ＜Ｍ）バンクを選択するポスト−ドップラー処理手段と、
前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを前記ポスト−ドップラー処理で選択するｍバンク全てに対して計算する計算部と
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記ｍバンクの選択に際して、ｍ’（ｍ’＜ｍ）バンク分隣り合ったバンクをオーバーラップさせ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】
前記ポスト−ドップラー処理手段は、前記アンテナの素子数Ｎに対してビームスペース処理後のｎ（ｎ＜Ｎ）ビームを選択するビームスペース処理を併用することを特徴とする請求項１０または１１記載のレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−５８４８２（Ｐ２００９−５８４８２Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２８１８１（Ｐ２００７−２２８１８１）
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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