マルチスタティックレーダ装置
【課題】パルス間コヒーレント積分を行い、処理量を少なくすることができ、目標検出性能を改善することができるマルチスタティックレーダ装置を得る。
【解決手段】第１の受信ビデオ信号から目標とレーダとの相対速度を算出し、各時刻の相対速度から目標との初期相対速度、相対加速度を算出し、相関演算することにより生成された信号の目標までの距離が同一になるような速度補償量を目標とレーダとの初期相対速度、相対加速度を用いて算出し、速度補償量を用いて第２の受信ビデオ信号の位相を補償し、速度補償された第２の受信ビデオ信号を相関演算する。
【解決手段】第１の受信ビデオ信号から目標とレーダとの相対速度を算出し、各時刻の相対速度から目標との初期相対速度、相対加速度を算出し、相関演算することにより生成された信号の目標までの距離が同一になるような速度補償量を目標とレーダとの初期相対速度、相対加速度を用いて算出し、速度補償量を用いて第２の受信ビデオ信号の位相を補償し、速度補償された第２の受信ビデオ信号を相関演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標検出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマルチスタティックレーダ装置について図２６及び図２７を参照しながら説明する（例えば、非特許文献１参照）。図２６は、従来のマルチスタティックレーダ装置の送信局、目標及び受信局の配置を示す図である。また、図２７は、従来のマルチスタティックレーダ装置の信号処理系統を示す図である。ここでは、非特許文献１で示された長時間積分の方法について説明する。
【０００３】
図２６に示すように、３つの送信局Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、１つの受信局Ｏにより目標Ｔの位置を算出する。送信波は符号変調されており、正確あるいは真値に近いドップラー周波数を用いて、図２７に示すように、反射波受信信号に対しドップラー変位の位相補正を行わなければ、コヒーレント積分の効率が劣化する。非特許文献１では、ドップラー周波数を算出することができないため、複数のドップラー周波数を用いて補正し、相関演算、コヒーレント積分を行っている。その結果、最も積分効率が良かった結果を抽出することによって、長時間積分による積分効率の向上を図る。
【０００４】
このマルチスタティックレーダ装置では、コヒーレント積分を利用するため、ノンコヒーレント積分に代表される振幅情報のみを用いる積分方式に比べ、信号対雑音電力比ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）の改善により、目標検出性能の改善が期待できる。
【０００５】
【非特許文献１】三島 哲生、松田 庄司、岡村 敦、‘符号化された電波を利用するマルチスタティック・レーダのフィールド実験’、電子情報通信学会技術研究報告、Ｖｏｌ．９２、Ｎｏ．８１（ＳＡＮＥ９２ ６−１１）、Ｐａｇｅ１−８（１９９２，０５，２９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述したような従来のマルチスタティックレーダ装置では、パルス間コヒーレント積分を行うために、目標の速度が未知なため、複数のドップラー補正量を用いて位相補正を行う必要があり、処理量が増大するという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、パルス間コヒーレント積分を行い、処理量を少なくすることができ、目標検出性能を改善することができるマルチスタティックレーダ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るマルチスタティックレーダ装置は、第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、前記第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１の信号処理器とを有する第１のレーダと、前記第１のレーダと２次元ジオメトリーで分離配置され、目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、第２のキャリア信号をパルス変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、前記第１の受信信号からドップラー周波数を算出し、算出されたドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出し、前記相対速度を用いて、前記第３の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行い、前記速度補償された第２の受信信号を相関演算し、前記相関演算された第２の受信信号を積分し、積分することにより生成された信号の強度に基づき目標との相対距離を算出する第２の信号処理器を有する第２のレーダとを設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るマルチスタティックレーダ装置は、第１の受信信号を利用し、各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、その速度補償量を用いて第２の受信信号に対し速度補償を行うので、複数のドップラー補正量を用いる必要がなくなり、処理量を少なくすることができ、移動目標に対する目標検出性能を改善することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置について図１から図５までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１１】
図１において、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【００１２】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【００１３】
また、信号処理器７Ａは、ドップラー周波数算出手段１０１が設けられている。
【００１４】
図２は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【００１５】
図２において、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｂと、表示器８とが設けられている。
【００１６】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【００１７】
また、信号処理器７Ｂは、ドップラー周波数算出手段１０１と、相対速度算出手段１０２と、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３と、速度補償手段２０１と、相関手段２０２と、積分手段２０３と、測距手段２０４とが設けられている。
【００１８】
なお、信号処理器７Ａ、７Ｂは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路を有するコンピュータから構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムに従ってＣＰＵで演算処理が行われる。また、信号処理器７Ａ、７Ｂは、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている。
【００１９】
図３は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【００２０】
図３に示すように、レーダ♯１とレーダ♯２は２次元ジオメトリーで分離配置されている。なお、レーダ♯２は、図２に示すように、空中線１Ｂと空中線１Ｃを有しているが、図３では１つの空中線で代表して示している。
【００２１】
つぎに、この実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
まず、レーダ♯１が第１の受信ビデオ信号を生成するまでの動作について説明する。送信機２は、第１のキャリア信号を目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能なパルス繰り返し周期ＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）でパルス変調して第１の送信ＲＦ信号を生成し、送受切替器３Ａに出力する。この送受切替器３Ａは、送信機２から入力された第１の送信ＲＦ信号を空中線１Ａに出力する。そして、空中線１Ａから第１の送信ＲＦ信号が空中に放射される。
【００２３】
空中に放射された第１の送信ＲＦ信号は、目標で反射され、第１の反射ＲＦ信号として空中線１Ａに入射する。そこで、空中線１Ａは、入射してきた第１の反射ＲＦ信号を受信し、第１の受信ＲＦ信号として送受切替器３Ａに出力する。送受切替器３Ａは、空中線１Ａから入力された第１の受信ＲＦ信号を受信機４Ａに出力する。受信機４Ａは、送受切替器３Ａから入力された第１の受信ＲＦ信号を増幅、位相検波の後、第１の受信ビデオ信号に変換し、信号処理器７Ａに出力する。
【００２４】
次に、レーダ♯２が第１の受信ビデオ信号を生成するまでの動作について説明する。レーダ♯１により空中に放射された第１の送信ＲＦ信号は、目標で反射され、第１の反射ＲＦ信号としてレーダ♯２の空中線１Ｂに入射する。そこで、空中線１Ｂは、入射してきた第１の反射ＲＦ信号を受信し、第１の受信ＲＦ信号として受信機４Ｂに出力する。受信機４Ａは、空中線１Ｂから入力された第１の受信ＲＦ信号を増幅、位相検波の後、第１の受信ビデオ信号に変換し、信号処理器７Ｂに出力する。
【００２５】
また、レーダ♯２が第２の受信ビデオ信号を生成するまでの動作について説明する。送信機５は、キャリア信号を目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な周波数になるようなパルス繰り返し周期でパルス変調し、さらにパルス内をアップチャープ変調あるいはダウンチャープ変調することを繰り返して第２の送信ＲＦ信号を生成し、送受切替器３Ｂに出力する。送受切替器３Ｂは、送信機５から入力された第２の送信ＲＦ信号を空中線１Ｃに出力する。そして、空中線１Ｃから第２の送信ＲＦ信号が空中に放射される。
【００２６】
空中に放射された第２の送信ＲＦ信号は、目標で反射され、第２の反射ＲＦ信号として空中線１Ｃに入射する。そこで、空中線１Ｃは、入射してきた第２の反射ＲＦ信号を受信し、第２の受信ＲＦ信号として送受切替器３Ｂに出力する。送受切替器３Ｂは、空中線１Ｃから入力された第２の受信ＲＦ信号を受信機６Ａに出力する。受信機６Ａは、送受切替器３Ｂから入力された第２の受信ＲＦ信号を増幅、位相検波の後、第２の受信ビデオ信号に変換し、信号処理器７Ｂに出力する。
【００２７】
ここで、以下の説明において、目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔になるようなパルス繰り返し周期ＰＲＩをＴｐｒｉ，Ｈ、目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔になるようなパルス繰り返し周期をＴｐｒｉ，Ｌと略記する。
【００２８】
次に、レーダ♯１の信号処理器７Ａとレーダ♯２の信号処理器７Ｂの処理動作について図４及び図５を参照して説明する。図４は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１とレーダ♯２の信号処理器の処理動作を示す図である。また、図５は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のチャープパルス圧縮の処理動作を示す図である。
【００２９】
ドップラー周波数算出手段１０１に入力される第１の受信ビデオ信号ＶＨ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ，ｍＨ）は、次の式（１）で表される。
【００３０】
【数１】
【００３１】
ここで、Ａ’Ｈ（ｉ）は第１の受信ビデオ信号の振幅、ｆ０，Ｈは第１の送信ＲＦ信号の送信中心周波数、ＲＴ，Ｈ（ｎｃｐｉ，Ｈ）は目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離、ＲＲ，Ｈ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）は目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対距離、ｖ０Ｔ（Ｈｎｏ）は目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの初期相対速度、ａＴ（Ｈｎｏ）は目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対加速度、ｖ０Ｒ（ｉ）は目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの初期相対速度、ａＲ（ｉ）は目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対加速度、Ｔｃｐｉ，ＨはＣＰＩ（Coherent Pulse Interval）、ｉはレーダ番号、Ｈｎｏは第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダ番号（Ｈｎｏ＝１として説明している）、ｎｃｐｉはＣＰＩ番号、ＮｃｐｉはＣＰＩ数、ｍＨは１ＣＰＩ内のサンプリング番号、ＭＨは１ＣＰＩのＡ／Ｄサンプリング点数、Ｒｄｒ＿ｎｕｍはレーダ数を表す。
【００３２】
目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離ＲＴ，Ｈ（ｎＨ）は、次の式（２）により表される。ここで、Ｒ０Ｔ（Ｈｎｏ）は目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの初期相対距離を表す。
【００３３】
【数２】
【００３４】
目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対距離ＲＲ，Ｈ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）は、次の式（３）により表される。ここで、Ｒ０Ｒ（ｉ）は目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの初期相対距離を表す。
【００３５】
【数３】
【００３６】
ドップラー周波数算出手段１０１は、入力された第１の受信ビデオ信号ＶＨ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ，ｍＨ）を、次の式（４）に従い高速フーリエ変換ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行い、時間領域の第１の受信ビデオ信号を周波数領域の第１の受信ビデオ信号ＦＶＨ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ，ｋｆ）に変換する。
【００３７】
【数４】
【００３８】
ここで、ｌＨはサンプリング番号、ＬＨは第１の受信ビデオ信号に対するＦＦＴ点数、ｋｆは周波数領域の第１の受信ビデオ信号の周波数ビン番号を表す。
【００３９】
ドップラー周波数算出手段１０１は、周波数領域の第１の受信ビデオ信号ＦＶＨ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ，ｋｆ）の最大振幅を示すドップラー周波数ｆｄ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）を次の式（５）に従って算出する。
【００４０】
【数５】
【００４１】
ここで、ｍａｘ＿Ｆ（ＦＸ）は、周波数領域の信号ＦＸの最大振幅を示すドップラー周波数を表す。
【００４２】
相対速度算出手段１０２に入力されたドップラー周波数ｆｄ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）は、目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対速度ｖＴ（Ｈｎｏ，ｎｃｐｉ，Ｈ）と目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダの相対速度ｖＲ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）から、次の式（６）により表される。
【００４３】
【数６】
【００４４】
ただし、第１の送信ＲＦ信号を送信し、第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダ♯１は、ｖＴ（Ｈｎｏ，ｎｃｐｉ，Ｈ）＝ｖＲ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）の関係になり、次の式（７）により表される。
【００４５】
【数７】
【００４６】
相対速度算出手段１０２は、目標と第１の送信ＲＦ信号を送信し、第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対速度ｖ’Ｒ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）を次の式（８）により算出する。
【００４７】
【数８】
【００４８】
また、相対速度算出手段１０２は、目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダの相対速度との相対速度ｖ’Ｒ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）を次の式（９）により算出する。
【００４９】
【数９】
【００５０】
ここで、真値と区別し、式（８）、式（９）により算出された目標とレーダとの相対速度であることを表すために’を付している。以降、ｖ’Ｒ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）を目標との相対速度と記述する。
【００５１】
初期相対速度・相対加速度算出手段１０３に入力された各ＣＰＩで算出された目標との相対速度ｖ’Ｒ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）と、目標との初期相対速度ｖ０Ｒ（ｉ）、目標との相対加速度ａＲ（ｉ）は、次の式（１０）により表される。また、式（１０）は、式（１１）により表される。ただし、ＡＨ、ＸＨ（ｉ）、ＢＨ（ｉ）は式（１２）により表される。
【００５２】
【数１０】
【００５３】
初期相対速度・相対加速度算出手段１０３は、式（１１）を次の式（１３）に従い解き、目標との初期相対速度ｖ０Ｒ（ｉ）、目標との相対加速度ａＲ（ｉ）を算出する。
【００５４】
【数１１】
【００５５】
ここで、ＺＴは行列Ｚの転置、Ｚ−１は行列Ｚの逆行列を表す。また、真値と区別し、式（１３）により算出された目標との初期相対速度、相対加速度であることを表すために’を付している。
【００５６】
速度補償手段２０１に入力される第２の受信ビデオ信号ＶＬ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）は、次の式（１４）で表される。
【００５７】
【数１２】
【００５８】
ここで、ｆ０，Ｌは第２の送信ＲＦ信号の送信中心周波数、Ｔｐｒｉ，Ｌは第２の送信ＲＦ信号のパルス繰り返し周期、Ｂ０，Ｌは第２の送信ＲＦ信号の送信帯域幅、Ｔ０，Ｌは第２の送信ＲＦ信号の送信パルス幅、φ０，Ｌは第２の送信ＲＦ信号の初期位相、Ａ’Ｌ（ｉ）は第２の受信ビデオ信号の振幅、ＲＴ，Ｌ（ｎＬ）は目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離、ＲＲ，Ｌ（ｉ，ｎＬ）は目標と第２の反射信号を受信するレーダとの相対距離、ｖ０Ｔ（Ｌｎｏ）は目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの初期相対速度、ａＴ（Ｌｎｏ）は目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対加速度、ｖ０Ｒ（ｉ）は目標と第２の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの初期相対速度、ａＲ（ｉ）は目標と第２の反射信号を受信するレーダとの相対加速度、Ｌｎｏは第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダ番号（Ｌｎｏ＝２として説明している）、ｎＬは第２の送信ＲＦ信号のパルス番号、ＮＬは第２の送信ＲＦ信号のパルス数、ΔｔＬは第２の受信ビデオ信号に対するＡ／Ｄサンプリング周期、ｍＬは第２の受信ビデオ信号に対するＡ／Ｄサンプリング番号、ＭＬは１ＰＲＩのＡ／Ｄサンプリング点数を表す。また、ｃｈｉｒｐは第２の送信ＲＦ信号がアップチャープ変調のとき１が代入され、ダウンチャープ変調のとき−１が代入される。
【００５９】
目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離ＲＴ，Ｌ（ｎＬ）は、次の式（１５）により表される。ここで、Ｒ０Ｔ（Ｌｎｏ）は目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの初期相対距離を表す。
【００６０】
【数１３】
【００６１】
目標と第２の反射信号を受信するレーダとの相対距離ＲＲ，Ｌ（ｉ，ｎＬ）は、次の式（１６）により表される。ここで、Ｒ０Ｒ（ｉ）は目標と第２の反射信号を受信するレーダとの初期相対距離を表す。
【００６２】
【数１４】
【００６３】
速度補償手段２０１は、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３から入力される目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、相対加速度ａ’Ｒ（ｉ）を用いて、チャープパルス圧縮することにより生成された信号の振幅が最大を示す目標までの距離が同一になるような速度補償量ｖｃｏｒ，Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）を、式（１７）に従い算出する。ただし、目標とレーダとの初期相対速度の和ｖ０ＴＲ（ｉ）は式（１８）、目標とレーダとの相対加速度の和ａＴＲ（ｉ）は式（１９）により表される。
【００６４】
【数１５】
【００６５】
そして、速度補償手段２０１は、速度補償量ｖｃｏｒ，Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）を用いて第２の受信ビデオ信号ＶＬ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）の速度補償を次の式（２０）に従って行い、速度補償後の第２の受信ビデオ信号Ｖ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）を出力する。
【００６６】
【数１６】
【００６７】
相関手段２０２は、速度補償後の第２の受信ビデオ信号Ｖ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）と参照信号の相関演算を行い、チャープパルス圧縮を行う。相関手段２０２で用いる第２の送信ＲＦ信号の変調成分と複素共役の関係にある参照信号Ｅｘ（ｍτ）は、次の式（２１）で表される。ここで、Ａ’は参照信号の振幅、ｍτは参照信号のサンプリング番号を表す。また、参照信号のサンプリング点数Ｍτは、次の式（２２）により表される。ここで、Ｓａｍｐ＿ｆは第２の受信ビデオ信号に対するサンプリング周波数を表す。
【００６８】
【数１７】
【００６９】
相関手段２０２は、速度補償後の第２の受信ビデオ信号Ｖ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）と参照信号Ｅｘ（ｍτ）を、次の式（２３）、式（２４）により、それぞれＦＦＴした後、式（２５）に従い、乗算する。ここで、ｌはレンジビン番号、Ｌ’はレンジ方向ＦＦＴ点数を表す。ただし、Ｌ’＞ＭＬの時にはＶ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）に０を代入し、Ｌ’＞Ｍτの時にはＥｘ（ｍτ）に０を代入する。
【００７０】
【数１８】
【００７１】
また、相関演算後の信号を第２の受信ビデオ信号に対するＡ／Ｄサンプリング間隔よりも高精度にサンプリングする場合は、相関手段２０２は次の式（２６）により０を設定する。ここで、Ｌはレンジ方向高速フーリエ逆変換ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）点数であり、次の式（２７）により表される。ただし、ｑは０以上の整数である。また、ｑ＝０の場合は、Ａ／Ｄサンプリング間隔と同じサンプリング間隔になる。
【００７２】
【数１９】
【００７３】
最後に、相関手段２０２は、乗算結果を、次の式（２８）により高速フーリエ逆変換ＩＦＦＴを行い、相関演算の結果、すなわちチャープパルス圧縮後の信号ＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を出力する。
【００７４】
【数２０】
【００７５】
このような処理を行うことによって、図５に示すように、第２の受信ビデオ信号に対し速度補償を行った後、チャープパルス圧縮により生成された信号の振幅が最大を示す目標までの距離が同一になり、かつ、パルス間でコヒーレントになり、パルス間コヒーレント積分が可能になる。
【００７６】
積分手段２０３は、パルス間での積分を行うものであり、相関手段２０２の出力であるチャープパルス圧縮後の信号ＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を入力とし、例えば、高速フーリエ変換処理等を行い、レンジビン毎の信号成分、即ち、周波数スペクトルＲｆ（ｉ，ｋｈ，ｌ）を次の式（２９）に従って求めることにより、各周波数ビンの積分を行う。ここで、ｋｈは周波数ビン番号、Ｈはパルス方向ＦＦＴ点数を表す。ただし、Ｈ＞ＮＬの時にはＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）に０埋めを行う。
【００７７】
【数２１】
【００７８】
測距手段２０４は、積分手段２０３から入力される周波数スペクトルＲｆ（ｉ，ｋｈ，ｌ）を用いて目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）を次の式（３０）に従って算出する。ここで、ｍａｘ＿Ｒ（ＦＳ）は、周波数スペクトルＦＳの最大振幅を示す距離を表す。
【００７９】
【数２２】
【００８０】
表示器８は、信号処理器７Ｂから入力される処理結果を表示する。
【００８１】
このように、実施の形態１によれば、第１の受信ビデオ信号を利用し、第２の受信ビデオ信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、その速度補償量を用いて第２の受信ビデオ信号に対し速度補償を行うので、複数のドップラー補正量を用いる必要がなくなり、処理量が少なく、移動目標に対する目標検出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【００８２】
また、速度補償後の第２の受信ビデオ信号に対し、相関演算することにより、移動目標に対する目標検出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【００８３】
また、実施の形態１の相関手段２０２は、速度補償手段２０１と積分手段２０３の間に配置されているが、積分手段２０３と測距手段２０４の間に配置した場合でも同様の効果を得ることが可能になる。
【００８４】
また、第１の送信ＲＦ信号は第２の送信ＲＦ信号よりＤｕｔｙ（＝送信パルス幅／パルス繰り返し周期）が高いことや、第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダを第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダより目標に近い距離に分離配置することにより、第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダの最大探知距離を延伸することが可能になる。
【００８５】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【００８６】
さらに、３次元ジオメトリーにおいても同様の効果を得ることが可能になる。
【００８７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置について図６から図８までを参照しながら説明する。この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【００８８】
すなわち、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【００８９】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【００９０】
図６は、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【００９１】
図６において、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｃと、表示器８とが設けられている。
【００９２】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【００９３】
また、レーダ♯１とレーダ♯２は、上記の実施の形態１の図３と同様に、２次元ジオメトリーで分離配置されている。
【００９４】
この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、上述したように、レーダ♯２の信号処理器７Ｃが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、この実施の形態２の信号処理器７Ｃは、図６に示すように、上記の実施の形態１の信号処理器７Ｂの速度補償手段２０１の代わりに、レンジ補正手段２０５と、加速度補償手段２０６とを有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【００９５】
つぎに、この実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００９６】
この実施の形態２の信号処理器７Ｃの処理動作について図７及び図８を参照して説明する。図７は、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１とレーダ♯２の信号処理器の処理動作を示す図である。また、図８は、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレンジ補正の処理動作を示す図である。
【００９７】
相関手段２０２は、速度補償後の第２の受信ビデオ信号Ｖ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）に代えて、第２の受信ビデオ信号ＶＬ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）を入力として、参照信号Ｅｘ（ｍτ）との相関演算を式（２３）から式（２８）までに従って行い、相関演算の結果、すなわちチャープパルス圧縮後の信号ＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を出力する。
【００９８】
周知のように移動目標からの反射ビデオ信号に対してチャープパルス圧縮を行った場合、目標との相対速度にほぼ比例した距離だけシフトして測距され、各パルスのチャープパルス圧縮後の信号の最大振幅を示すまでの距離ＲＰＣ，ｐｅａｋ（ｉ，ｎＬ）は、次の式（３１）により表される。この式（３１）において、ｖＴＲ（ｉ，ｎＬ）は式（３２）で表される各パルスの目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対速度と、目標と第２の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対速度の和、ＲＴＲ（ｉ，ｎＬ）は式（３３）で表される各パルスの目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離と、目標と第２の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対距離の和、ΔＴは式（３４）で表される定数である。
【００９９】
【数２３】
【０１００】
レンジ補正手段２０５は、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標とレーダとの初期相対速度の和ｖ０ＴＲ（ｉ）、相対加速度の和ａＴＲ（ｉ）を用いて、次の式（３５）に従って、レンジ補正量Ｒｃｏｒ（ｉ，ｎＬ）を算出する。
【０１０１】
【数２４】
【０１０２】
また、レンジ補正手段２０５は、次の式（３６）に従い、レンジ補正量Ｒｃｏｒ（ｉ，ｎＬ）をレンジビン単位で表すレンジ補正量Ｒｃｏｒ＿ｂｉｎ（ｉ，ｎＬ）に変換する。
【０１０３】
【数２５】
【０１０４】
ここで、Δｒはチャープパルス圧縮後のサンプリング間隔、ｆｌｏｏｒ（Ｙ）は、変数Ｙを越えない最大の整数を示す。
【０１０５】
そして、レンジ補正手段２０５は、算出されたレンジ補正量Ｒｃｏｒ（ｉ，ｎＬ）を用いて、次の式（３７）に従って、チャープパルス圧縮することにより生成された信号ＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）のレンジ補正を行い、レンジ補正された信号ＲＶ・Ｅｘ＿ｃｏｒ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を出力する。このような処理を行うことによって、図８に示すように、チャープパルス圧縮により生成され、レンジ補正された信号の振幅が最大を示す目標までの距離を同一にすることができる。
【０１０６】
【数２６】
【０１０７】
移動目標がパルス間で加速度を有している場合、パルス間でコヒーレントにならないため、目標検出性能が劣化する可能性がある。そのため、加速度補償手段２０６は、レンジ補正された信号に対して、加速度補償を行い、加速度を有する移動目標に対する目標検出性能の向上を図る。
【０１０８】
加速度補償手段２０６は、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標とレーダとの初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、相対加速度ａ’Ｒ（ｉ）から求められた目標とレーダとの相対加速度の和ａＴＲ（ｉ）を用いて、次の式（３８）に従い、レンジ補正手段２０５の出力であるレンジ補正された信号ＲＶ・Ｅｘ＿ｃｏｒ（ｉ，ｎＬ，ｌ）に対して加速度補償を行い、加速度補償された信号Ｒ’Ｖ・Ｅｘ＿ｃｏｒ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を出力する。
【０１０９】
【数２７】
【０１１０】
このように、実施の形態２によれば、第２の受信信号に対しチャープパルス圧縮した後、レンジ補正、加速度補償をすることにより、目標との相対距離を考慮せず補償することができ、遠距離移動目標に対する目標検出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１１１】
また、実施の形態２の相関手段２０２は、受信機６Ａとレンジ補正手段２０５の間に配置されていたが、レンジ補正手段２０５と加速度補償手段２０６の間に配置した場合でも同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０１１３】
さらに、３次元ジオメトリーにおいても同様の効果を得ることが可能になる。
【０１１４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置について図９から図１５までを参照しながら説明する。この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０１１５】
すなわち、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０１１６】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【０１１７】
図９は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０１１８】
図９において、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｄと、表示器８とが設けられている。
【０１１９】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【０１２０】
図１０は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成を示す図である。
【０１２１】
図１０において、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及び♯４は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｅとが設けられている。
【０１２２】
なお、第４の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第５の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。第６の受信手段は、レーダ♯４の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第７の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。
【０１２３】
図１１は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【０１２４】
図１１に示すように、４つのレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４は、２次元ジオメトリーで分離配置されている。なお、各レーダは、複数の空中線を有しているものもあるが、図１１では１つの空中線で代表して示している。
【０１２５】
この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、レーダ♯２の信号処理器７Ｄ、レーダ♯３、レーダ♯４が異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態３の信号処理器７Ｄは、図９に示すように、実施の形態１の信号処理器７Ｂと比較して、測位手段２０７と速度算出手段２０８を有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１２６】
また、実施の形態３のレーダ♯３とレーダ♯４は、図１０に示すように、実施の形態１のレーダ♯２と比較して、送信機５と送受切替器３Ｂがなく、信号処理器７Ｂに代えて信号処理器７Ｅを有することが異なっている。
【０１２７】
信号処理器７Ｅは、実施の形態１の信号処理器７Ｂの測距手段２０４の代わりに測距手段２０４Ｂを有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１２８】
また、測位手段２０７と速度算出手段２０８は、レーダ♯１、♯３、♯４や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０１２９】
つぎに、この実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１３０】
図１２は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４の信号処理器の処理動作を示す図である。図１３は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対距離を説明するための図である。図１４は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対位置ベクトルを説明するための図である。図１５は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対速度ベクトルを説明するための図である。
【０１３１】
測距手段２０４Ｂは、積分手段２０３から入力される周波数スペクトルＲｆ（ｉ，ｋｈ，ｌ）を用いて目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）を次の式（３９）に従って算出する。ここで、真値と区別し、式（３９）により算出された目標との相対距離であることを表すために’を付している。
【０１３２】
【数２８】
【０１３３】
測位手段２０７に、測距手段２０４と測距手段２０４Ｂから入力される目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）と、目標の初期位置Ｐｔｇｔ＝（ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ）から、次の式（４０）の測位方程式が成り立つ。
【０１３４】
【数２９】
【０１３５】
また、式（４０）の両辺を二乗し展開すると、次の式（４１）のように表される。
【０１３６】
【数３０】
【０１３７】
測位方程式を解くために、式（４１）中のｘｔｇｔ２，ｙｔｇｔ２の項を消去すると次の式（４２）のように表される。
【０１３８】
【数３１】
【０１３９】
また、式（４２）を行列として、次の式（４３）のように表す。また、式（４３）は、式（４４）により表される。ただし、ＡＰ，Ｐｔｇｔ，ＢＰは式（４５）により表される。
【０１４０】
【数３２】
【０１４１】
測位手段２０７は、式（４４）を次の式（４６）に従い解くことによって、目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔを算出する。ここで、真値と区別し、式（４６）により算出された目標との初期位置であることを表すために’を付している。
【０１４２】
【数３３】
【０１４３】
速度算出手段２０８は、測位手段２０７の出力である目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔ、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、既知であるレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉから、目標の速度ｖｔｇｔ＝（ｖｘｔｇｔ，ｖｙｔｇｔ）を算出する。
【０１４４】
測位手段２０７の出力である目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔ、既知であるレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉ、目標の速度ｖｔｇｔから、次の式（４７）が成り立つ。ここで、式（４８）で表されるｖｔｇｔ，ｉは目標とレーダとの相対速度ベクトル、式（４９）で表されるＰ’ｔｇｔ，ｉは目標とレーダとの相対位置ベクトル、θｉは目標とレーダとの相対速度ベクトルと目標とレーダとの相対位置ベクトルのなす角、｜Ｗ｜はベクトルＷの絶対値を表す。
【０１４５】
【数３４】
【０１４６】
初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）は、｜ｖｔｇｔ，ｉ｜ｃｏｓθｉ≒（ほぼ等しい）ｖ’０Ｒ（ｉ）の関係にあり、式（４７）は式（４８）と式（４９）を用いて、次の式（５０）のように表すことができる。
【０１４７】
【数３５】
【０１４８】
さらに、式（５０）は行列式として次の式（５１）により表される。また、式（５１）は、式（５２）により表される。ただし、ＡＰｖ、ｖｔｇｔＴ、ＢＰｖは式（５３）により表される。
【０１４９】
【数３６】
【０１５０】
速度算出手段２０８は、式（５２）を次の式（５４）に従い解き、目標の速度ｖ’ｔｇｔを算出する。ここで、ＺＴは行列Ｚの転置、Ｚ−１は行列Ｚの逆行列を表す。また、真値と区別し、式（５４）により算出された目標の速度であることを表すために’を付している。また、速度算出手段２０８の説明において、分離配置された４つのレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉを用いたが、２次元ジオメトリーにおいて分離配置された２つ以上のレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉを用いて、２次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出することが可能である。
【０１５１】
【数３７】
【０１５２】
このように、実施の形態３によれば、実施の形態１にレーダ♯３とレーダ♯４を追加したことにより、精度の良い３つの測距結果から目標の測位をすることが可能になり、さらに、測位結果を用いて目標の速度を算出することが可能になり、測位性能と速度算出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１５３】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０１５４】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置について図１６から図１８までを参照しながら説明する。この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０１５５】
すなわち、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０１５６】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【０１５７】
図１６は、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０１５８】
図１６において、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｆと、表示器８とが設けられている。
【０１５９】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【０１６０】
図１７は、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成を示す図である。
【０１６１】
図１７において、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及び♯４は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｇとが設けられている。
【０１６２】
なお、第４の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第５の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。第６の受信手段は、レーダ♯４の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第７の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。
【０１６３】
また、レーダ♯１〜レーダ♯４は、上記の実施の形態３の図１１と同様に、２次元ジオメトリーで分離配置されている。
【０１６４】
この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、信号処理器７Ｆ、７Ｇが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態４の信号処理器７Ｆは、図１６に示すように、実施の形態２の信号処理器７Ｃと比較して、測位手段２０７と速度算出手段２０８を有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１６５】
また、実施の形態４の信号処理器７Ｇは、図１７に示すように、実施の形態２の信号処理器７Ｃと比較して、送信機５と送受切替器３Ｂがなく、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１６６】
また、測位手段２０７と速度算出手段２０８は、レーダ♯１、♯３、♯４や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０１６７】
つぎに、この実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１６８】
図１８は、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４の信号処理器の処理動作を示す図である。
【０１６９】
測位手段２０７は、３つのレーダの積分手段２０３の出力である周波数スペクトルＲｆ（ｉ，ｋｈ，ｌ）の最大振幅を示す距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）を用いて、式（４６）に従い、目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔを算出する。
【０１７０】
速度算出手段２０８は、測位手段２０７の出力である目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔ、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、既知であるレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉから式（５２）を式（５４）に従い、目標の速度ｖ’ｔｇｔを算出する。
【０１７１】
このように、実施の形態４によれば、第２の受信ビデオ信号に対しチャープパルス圧縮した後、レンジ補正、加速度補償をすることにより、目標との相対距離を考慮せず補償することができ、遠距離移動目標に対する目標検出性能を改善し、さらに３つのレーダの測距結果を用いた遠距離移動目標に対する測位性能と速度算出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１７２】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０１７３】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置について図１９を参照しながら説明する。この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０１７４】
すなわち、この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０１７５】
図１９は、この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０１７６】
図１９において、この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｈと、表示器８とが設けられている。なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【０１７７】
この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成は、上記の実施の形態３の図１０と同様である。
【０１７８】
すなわち、この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及び♯４は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｅとが設けられている。
【０１７９】
また、レーダ♯１〜レーダ♯４は、上記の実施の形態３の図１１と同様に、２次元ジオメトリーで分離配置されている。
【０１８０】
この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、信号処理器７Ｈが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態５の信号処理器７Ｈは、図１９に示すように、実施の形態３の信号処理器７Ｄの測位手段２０７に代えて、測位手段２０７Ｂを備えることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１８１】
また、測位手段２０７Ｂと速度算出手段２０８は、レーダ♯１、♯３、♯４や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０１８２】
つぎに、この実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１８３】
測位手段２０７Ｂは、測距手段２０４から入力される目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）、未知である目標の初期位置Ｐｔｇｔ＝（ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ）と、既知であるレーダの初期位置Ｐｉ＝（ｘｉ，ｙｉ）を用いて、Ｇ（ｉ，ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ）を次の式（５５）のように定義する。
【０１８４】
【数３８】
【０１８５】
また、Ｇ（ｉ，ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ）に対して、ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔについて偏微分して次の式（５６）により近似式が得られる。
【０１８６】
【数３９】
【０１８７】
ここで、ハットｘｔｇｔ，ハットｙｔｇｔはｘｔｇｔ，ｙｔｇｔの近似値を表す。また、式（５６）を行列として、次の式（５７）のように表す。また、式（５７）は、式（５８）により表される。ただし、チルダＡＰ，δチルダＰｔｇｔ，チルダＢＰは式（５９）により表される。
【０１８８】
【数４０】
【０１８９】
ここで、δチルダＰｔｇｔは真の目標の初期位置と目標の初期位置の近似値の差であり、逐次近似法による補正量である。式（５８）を次の式（６０）により解くことによって、逐次近似法による補正量δチルダＰｔｇｔを算出することが可能になる。
【０１９０】
【数４１】
【０１９１】
測距手段２０４あるいは測距手段２０４Ｂに誤差が含まれている場合、測位手段２０７が算出する目標の初期位置には誤差が含まれる。測位手段２０７Ｂは、測位精度を向上させるために、式（６０）と次の式（６１）により目標の初期位置の近似値ハットｘｔｇｔ，ハットｙｔｇｔを繰り返し更新し、逐次近似法による補正量δＰｔｇｔが十分小さくなるまで行い、２次元ジオメトリーにおける目標の初期位置チルダＰ’ｔｇｔを算出する。また、測位手段２０７Ｂは、目標の初期位置の近似値の初期設定として、式（４６）により算出される目標との初期位置の位置Ｐ’ｔｇｔを用いる。ここで、ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔは更新された目標の初期位置の近似値、チルダＰ’ｔｇｔ＝（ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ）は式（６０）と次の式（６１）により最終的に算出した目標の初期位置を表す。また、真値と区別し、チルダＰ’ｔｇｔ＝（ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ）は式（６０）と次の式（６１）により最終的に算出した目標の初期位置を表すために’を付している。また、レーダ♯１あるいはレーダ♯２の送信方向等をもとに、ある程度目標の初期位置を推定できる場合は、レーダ♯１あるいはレーダ♯２の送信方向の位置を目標の初期位置の近似値の初期設定にすることにより、レーダ♯４を使用せず、測位手段２０７Ｂによる目標の初期位置を算出することが可能である。
【０１９２】
【数４２】
【０１９３】
このように、実施の形態５によれば、実施の形態３の信号処理器７Ｄの測位手段２０７に代えて、測位手段２０７Ｂを備えることにより、精度の良い２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出することが可能になり、測位性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１９４】
また、実施の形態４の信号処理器７Ｆの測位手段２０７に代えて、測位手段２０７Ｂを備えることにより、同様な効果を得るマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１９５】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０１９６】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置について図２０から図２４までを参照しながら説明する。この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０１９７】
すなわち、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０１９８】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【０１９９】
図２０は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０２００】
図２０において、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｉと、表示器８とが設けられている。
【０２０１】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【０２０２】
この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３、レーダ♯４及びレーダ♯５の構成は、上記の実施の形態３の図１０と同様である。
【０２０３】
すなわち、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３、♯４及び♯５は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｅとが設けられている。
【０２０４】
なお、第４の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第５の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。第６の受信手段は、レーダ♯４の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第７の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。第８の受信手段は、レーダ♯５の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第９の受信手段は、レーダ♯５の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。
【０２０５】
図２１は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【０２０６】
図２１において、この実施の形態６は、３次元ジオメトリーを想定しており、５つのレーダは３次元ジオメトリーで分離配置されている。
【０２０７】
この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、レーダ♯２の信号処理器７Ｉが異なり、また、レーダ♯５が加えられており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態６の信号処理器７Ｉは、図２０に示すように、実施の形態３の信号処理器７Ｄと比較して、測位手段２０７と速度算出手段２０８に代えて、測位手段２０７Ｃと速度算出手段２０８Ｂを備えることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０２０８】
また、実施の形態６のレーダ♯５は、実施の形態３のレーダ♯３とレーダ♯４と同様であるので、説明を省略する。
【０２０９】
また、測位手段２０７Ｂと速度算出手段２０８は、レーダ♯１、♯３、♯４、♯５や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０２１０】
つぎに、この実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０２１１】
図２２は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対距離を説明するための図である。図２３は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対位置ベクトルを説明するための図である。図２４は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対速度ベクトルを説明するための図である。
【０２１２】
測位手段２０７Ｃに、測距手段２０４と測距手段２０４Ｂから入力される目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）と、目標の初期位置Ｐ３，ｔｇｔ＝（ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔ）から、次の式（６２）の測位方程式が成り立つ。また、式（６２）の両辺を二乗し展開すると、式（６３）のように表される。
【０２１３】
【数４３】
【０２１４】
測位方程式を解くために、式（６３）中のｘｔｇｔ２，ｙｔｇｔ２，ｚｔｇｔ２の項を消去すると次の式（６４）のように表される。
【０２１５】
【数４４】
【０２１６】
また、式（６４）を行列として、次の式（６５）のように表す。また、式（６５）は、式（６６）により表される。ただし、Ａ３，Ｐ，Ｐ３，ｔｇｔ，Ｂ３，Ｐは式（６７）により表される。
【０２１７】
【数４５】
【０２１８】
測位手段２０７Ｃは、式（６６）を次の式（６８）に従い、目標の初期位置Ｐ’３，ｔｇｔを算出する。ここで、真値と区別し、式（６８）により算出された目標との初期位置であることを表すために’を付している。
【０２１９】
【数４６】
【０２２０】
速度算出手段２０８Ｂは、測位手段２０７Ｃの出力である目標の初期位置Ｐ’３，ｔｇｔ、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、既知であるレーダの初期位置Ｐ３，ｉと速度ｖ３，ｉ＝（ｖｘｉ，ｖｙｉ，ｖｚｉ）から、目標の速度ｖ３，ｔｇｔ＝（ｖｘｔｇｔ，ｖｙｔｇｔ，ｖｚｔｇｔ）を算出する。測位手段２０７Ｃの出力である目標の初期位置Ｐ’３，ｔｇｔ、既知であるレーダの初期位置Ｐ３，ｉと速度ｖ３，ｉ、目標の速度ｖ３，ｔｇｔから、次の式（６９）が成り立つ。ここで、式（７０）で表されるｖ３，ｔｇｔ，ｉは目標とレーダとの相対速度ベクトル、式（７１）で表されるＰ’３，ｔｇｔ，ｉは目標とレーダとの相対位置ベクトル、θ３，ｉは目標とレーダとの相対速度ベクトルと目標とレーダとの相対位置ベクトルのなす角、｜Ｗ｜はベクトルＷの絶対値を表す。
【０２２１】
【数４７】
【０２２２】
初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）は｜ｖ３，ｔｇｔ，ｉ｜ｃｏｓθ３，ｉ≒（ほぼ等しい）ｖ’０Ｒ（ｉ）の関係にあり、式（６９）は式（７０）と式（７１）を用いて次の式（７２）のように表すことができる。
【０２２３】
【数４８】
【０２２４】
さらに、式（７２）は行列式として、次の式（７３）により表される。また、式（７３）は、式（７４）により表される。ただし、Ａ３，Ｐｖ、ｖ３，ｔｇｔＴ、Ｂ３，Ｐｖは式（７５）により表される。
【０２２５】
【数４９】
【０２２６】
速度算出手段２０８Ｂは、式（７４）を次の式（７６）に従い解き、３次元ジオメトリーにおける目標の速度ｖ’３，ｔｇｔを算出する。ここで、ＺＴは行列Ｚの転置、Ｚ−１は行列Ｚの逆行列を表す。また、真値と区別し、式（７６）により算出された目標の速度であることを表すために’を付している。また、速度算出手段２０８Ｂの説明において、分離配置された５つのレーダの初期位置Ｐ３，ｉと速度ｖ３，ｉを用いたが、３次元ジオメトリーにおいて分離配置された３つ以上のレーダの初期位置Ｐ３，ｉと速度ｖ３，ｉを用いて、３次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出することが可能である。
【０２２７】
【数５０】
【０２２８】
このように、実施の形態６によれば、実施の形態３の信号処理器７Ｄの測位手段２０７と速度算出手段２０８に代えて、測位手段２０７Ｃと速度算出手段２０８Ｂを備えることにより、４つの測距結果から３次元ジオメトリーにおける目標の測位をすることが可能になり、さらに、測位結果を用いて３次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出することが可能になり、３次元ジオメトリーにおける測位性能と速度算出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０２２９】
また、実施の形態４の信号処理器７Ｄの測位手段２０７と速度算出手段２０８に代えて、測位手段２０７Ｃと速度算出手段２０８Ｂを備えることにより、同様な効果を得るマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０２３０】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０２３１】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置について図２５を参照しながら説明する。この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０２３２】
すなわち、この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０２３３】
図２５は、この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０２３４】
図２５において、この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｊと、表示器８とが設けられている。
【０２３５】
この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３、レーダ♯４及びレーダ♯５の構成は、上記の実施の形態３の図１０と同様である。
【０２３６】
すなわち、この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３、♯４及び♯５は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｅとが設けられている。
【０２３７】
また、５つのレーダは、上記の実施の形態６の図２１と同様に、３次元ジオメトリーで分離配置されている。
【０２３８】
この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、信号処理器７Ｊが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態７の信号処理器７Ｊは、図２５に示すように、実施の形態６の信号処理器７Ｉの測位手段２０７Ｃに代えて、測位手段２０７Ｄを備えることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０２３９】
また、測位手段２０７Ｄと速度算出手段２０８Ｂは、レーダ♯１、♯３、♯４、♯５や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０２４０】
つぎに、この実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０２４１】
測位手段２０７Ｄは、測距手段２０４と測距手段２０４Ｂから入力される目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）、目標の初期位置Ｐ３，ｔｇｔ＝（ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔ）と、既知であるレーダの初期位置Ｐ３，ｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を用いて、Ｇ３（ｉ，ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔ）を次の式（７７）のように定義する。
【０２４２】
【数５１】
【０２４３】
また、Ｇ３（ｉ，ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔ）に対して、ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔについて偏微分して次の式（７８）により近似式が得られる。
【０２４４】
【数５２】
【０２４５】
ここで、ハットｘｔｇｔ，ハットｙｔｇｔ，ハットｚｔｇｔはｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔの近似値を表す。
【０２４６】
また、式（７８）を行列として、次の式（７９）のように表す。また、式（７９）は、式（８０）により表される。ただし、チルダＡ３，Ｐ，δチルダＰ３，ｔｇｔ，チルダＢ３，Ｐは式（８１）により表される。
【０２４７】
【数５３】
【０２４８】
ここで、δチルダＰ３，ｔｇｔは真の目標の初期位置と目標の初期位置の近似値の差であり、逐次近似法による補正量である。式（８０）を次の式（８２）により解くことによって、逐次近似法による補正量δチルダＰ３，ｔｇｔを算出することが可能になる。
【０２４９】
【数５４】
【０２５０】
測距手段２０４あるいは測距手段２０４Ｂに誤差が含まれている場合、測位手段２０７Ｃが算出する目標の初期位置には誤差が含まれる。測位手段２０７Ｄは、測位精度を向上させるために、式（８２）と次の式（８３）により目標の初期位置の近似値ハットｘｔｇｔ，ハットｙｔｇｔ，ハットｚｔｇｔを繰り返し更新し、逐次近似法による補正量δチルダＰ３，ｔｇｔが十分小さくなるまで行い、目標の初期位置Ｐ’３，ｔｇｔを算出する。また、測位手段２０７Ｄは、目標の初期位置の近似値の初期設定として、式（６８）により算出される目標との初期位置の位置Ｐ’３，ｔｇｔを用いる。ここで、ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ，ハットｚ’ｔｇｔは更新された目標の初期位置の近似値、チルダＰ’ｔｇｔ＝（ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ，ハットｚ’ｔｇｔ）は式（８２）と次の式（８３）により最終的に算出した目標の初期位置を表す。また、真値と区別し、チルダＰ’ｔｇｔ＝（ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ，ハットｚ’ｔｇｔ）は式（８２）と次の式（８３）により最終的に算出した目標の初期位置を表すために’を付している。また、レーダ♯１あるいはレーダ♯２の送信方向等をもとに、ある程度目標の初期位置を推定できる場合は、レーダ♯１あるいはレーダ♯２の送信方向の位置を目標の初期位置の近似値の初期設定にすることにより、レーダ♯５を使用せず、測位手段２０７Ｄによる目標の初期位置を算出することが可能である。
【０２５１】
【数５５】
【０２５２】
このように、実施の形態７によれば、実施の形態６の信号処理器７Ｉの測位手段２０７Ｃに代えて、測位手段２０７Ｄを備えることにより、精度の良い３次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出することが可能になり、測位性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０２５３】
また、実施の形態４の信号処理器７Ｆの測位手段２０７に代えて、測位手段２０７Ｄを備え、かつ、レーダ♯５を加えることにより、同様な効果を得るマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０２５４】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０２５５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１とレーダ♯２の信号処理器の処理動作を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のチャープパルス圧縮の処理動作を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１とレーダ♯２の信号処理器の処理動作を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレンジ補正の処理動作を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４の信号処理器の処理動作を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対距離を説明するための図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対位置ベクトルを説明するための図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対速度ベクトルを説明するための図である。
【図１６】この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４の信号処理器の処理動作を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対距離を説明するための図である。
【図２３】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対位置ベクトルを説明するための図である。
【図２４】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対速度ベクトルを説明するための図である。
【図２５】この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図２６】従来のマルチスタティックレーダ装置の送信局、目標及び受信局の配置を示す図である。
【図２７】従来のマルチスタティックレーダ装置の信号処理系統を示す図である。
【符号の説明】
【０２５６】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 空中線、２ 送信機、３Ａ、３Ｂ 送受切替器、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 受信機、５ 送信機、６Ａ、６Ｂ 受信機、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ、７Ｇ、７Ｈ、７Ｉ、７Ｊ 信号処理器、８ 表示器、１０１ ドップラー周波数算出手段、１０２ 相対速度算出手段、１０３ 初期相対速度・相対加速度算出手段、２０１ 速度補償手段、２０２ 相関手段、２０３ 積分手段、２０４ 測距手段、２０４Ｂ 測距手段、２０４ 測距手段、２０５ レンジ補正手段、２０６ 加速度補償手段、２０７ 測位手段、２０７Ｂ、２０７Ｃ、２０７Ｄ 測位手段、２０８ 速度算出手段、２０８Ｂ 速度算出手段。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標検出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマルチスタティックレーダ装置について図２６及び図２７を参照しながら説明する（例えば、非特許文献１参照）。図２６は、従来のマルチスタティックレーダ装置の送信局、目標及び受信局の配置を示す図である。また、図２７は、従来のマルチスタティックレーダ装置の信号処理系統を示す図である。ここでは、非特許文献１で示された長時間積分の方法について説明する。
【０００３】
図２６に示すように、３つの送信局Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、１つの受信局Ｏにより目標Ｔの位置を算出する。送信波は符号変調されており、正確あるいは真値に近いドップラー周波数を用いて、図２７に示すように、反射波受信信号に対しドップラー変位の位相補正を行わなければ、コヒーレント積分の効率が劣化する。非特許文献１では、ドップラー周波数を算出することができないため、複数のドップラー周波数を用いて補正し、相関演算、コヒーレント積分を行っている。その結果、最も積分効率が良かった結果を抽出することによって、長時間積分による積分効率の向上を図る。
【０００４】
このマルチスタティックレーダ装置では、コヒーレント積分を利用するため、ノンコヒーレント積分に代表される振幅情報のみを用いる積分方式に比べ、信号対雑音電力比ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）の改善により、目標検出性能の改善が期待できる。
【０００５】
【非特許文献１】三島 哲生、松田 庄司、岡村 敦、‘符号化された電波を利用するマルチスタティック・レーダのフィールド実験’、電子情報通信学会技術研究報告、Ｖｏｌ．９２、Ｎｏ．８１（ＳＡＮＥ９２ ６−１１）、Ｐａｇｅ１−８（１９９２，０５，２９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述したような従来のマルチスタティックレーダ装置では、パルス間コヒーレント積分を行うために、目標の速度が未知なため、複数のドップラー補正量を用いて位相補正を行う必要があり、処理量が増大するという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、パルス間コヒーレント積分を行い、処理量を少なくすることができ、目標検出性能を改善することができるマルチスタティックレーダ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るマルチスタティックレーダ装置は、第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、前記第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１の信号処理器とを有する第１のレーダと、前記第１のレーダと２次元ジオメトリーで分離配置され、目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、第２のキャリア信号をパルス変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、前記第１の受信信号からドップラー周波数を算出し、算出されたドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出し、前記相対速度を用いて、前記第３の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行い、前記速度補償された第２の受信信号を相関演算し、前記相関演算された第２の受信信号を積分し、積分することにより生成された信号の強度に基づき目標との相対距離を算出する第２の信号処理器を有する第２のレーダとを設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るマルチスタティックレーダ装置は、第１の受信信号を利用し、各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、その速度補償量を用いて第２の受信信号に対し速度補償を行うので、複数のドップラー補正量を用いる必要がなくなり、処理量を少なくすることができ、移動目標に対する目標検出性能を改善することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置について図１から図５までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１１】
図１において、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【００１２】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【００１３】
また、信号処理器７Ａは、ドップラー周波数算出手段１０１が設けられている。
【００１４】
図２は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【００１５】
図２において、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｂと、表示器８とが設けられている。
【００１６】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【００１７】
また、信号処理器７Ｂは、ドップラー周波数算出手段１０１と、相対速度算出手段１０２と、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３と、速度補償手段２０１と、相関手段２０２と、積分手段２０３と、測距手段２０４とが設けられている。
【００１８】
なお、信号処理器７Ａ、７Ｂは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路を有するコンピュータから構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムに従ってＣＰＵで演算処理が行われる。また、信号処理器７Ａ、７Ｂは、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている。
【００１９】
図３は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【００２０】
図３に示すように、レーダ♯１とレーダ♯２は２次元ジオメトリーで分離配置されている。なお、レーダ♯２は、図２に示すように、空中線１Ｂと空中線１Ｃを有しているが、図３では１つの空中線で代表して示している。
【００２１】
つぎに、この実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
まず、レーダ♯１が第１の受信ビデオ信号を生成するまでの動作について説明する。送信機２は、第１のキャリア信号を目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能なパルス繰り返し周期ＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）でパルス変調して第１の送信ＲＦ信号を生成し、送受切替器３Ａに出力する。この送受切替器３Ａは、送信機２から入力された第１の送信ＲＦ信号を空中線１Ａに出力する。そして、空中線１Ａから第１の送信ＲＦ信号が空中に放射される。
【００２３】
空中に放射された第１の送信ＲＦ信号は、目標で反射され、第１の反射ＲＦ信号として空中線１Ａに入射する。そこで、空中線１Ａは、入射してきた第１の反射ＲＦ信号を受信し、第１の受信ＲＦ信号として送受切替器３Ａに出力する。送受切替器３Ａは、空中線１Ａから入力された第１の受信ＲＦ信号を受信機４Ａに出力する。受信機４Ａは、送受切替器３Ａから入力された第１の受信ＲＦ信号を増幅、位相検波の後、第１の受信ビデオ信号に変換し、信号処理器７Ａに出力する。
【００２４】
次に、レーダ♯２が第１の受信ビデオ信号を生成するまでの動作について説明する。レーダ♯１により空中に放射された第１の送信ＲＦ信号は、目標で反射され、第１の反射ＲＦ信号としてレーダ♯２の空中線１Ｂに入射する。そこで、空中線１Ｂは、入射してきた第１の反射ＲＦ信号を受信し、第１の受信ＲＦ信号として受信機４Ｂに出力する。受信機４Ａは、空中線１Ｂから入力された第１の受信ＲＦ信号を増幅、位相検波の後、第１の受信ビデオ信号に変換し、信号処理器７Ｂに出力する。
【００２５】
また、レーダ♯２が第２の受信ビデオ信号を生成するまでの動作について説明する。送信機５は、キャリア信号を目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な周波数になるようなパルス繰り返し周期でパルス変調し、さらにパルス内をアップチャープ変調あるいはダウンチャープ変調することを繰り返して第２の送信ＲＦ信号を生成し、送受切替器３Ｂに出力する。送受切替器３Ｂは、送信機５から入力された第２の送信ＲＦ信号を空中線１Ｃに出力する。そして、空中線１Ｃから第２の送信ＲＦ信号が空中に放射される。
【００２６】
空中に放射された第２の送信ＲＦ信号は、目標で反射され、第２の反射ＲＦ信号として空中線１Ｃに入射する。そこで、空中線１Ｃは、入射してきた第２の反射ＲＦ信号を受信し、第２の受信ＲＦ信号として送受切替器３Ｂに出力する。送受切替器３Ｂは、空中線１Ｃから入力された第２の受信ＲＦ信号を受信機６Ａに出力する。受信機６Ａは、送受切替器３Ｂから入力された第２の受信ＲＦ信号を増幅、位相検波の後、第２の受信ビデオ信号に変換し、信号処理器７Ｂに出力する。
【００２７】
ここで、以下の説明において、目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔になるようなパルス繰り返し周期ＰＲＩをＴｐｒｉ，Ｈ、目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔になるようなパルス繰り返し周期をＴｐｒｉ，Ｌと略記する。
【００２８】
次に、レーダ♯１の信号処理器７Ａとレーダ♯２の信号処理器７Ｂの処理動作について図４及び図５を参照して説明する。図４は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１とレーダ♯２の信号処理器の処理動作を示す図である。また、図５は、この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のチャープパルス圧縮の処理動作を示す図である。
【００２９】
ドップラー周波数算出手段１０１に入力される第１の受信ビデオ信号ＶＨ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ，ｍＨ）は、次の式（１）で表される。
【００３０】
【数１】
【００３１】
ここで、Ａ’Ｈ（ｉ）は第１の受信ビデオ信号の振幅、ｆ０，Ｈは第１の送信ＲＦ信号の送信中心周波数、ＲＴ，Ｈ（ｎｃｐｉ，Ｈ）は目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離、ＲＲ，Ｈ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）は目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対距離、ｖ０Ｔ（Ｈｎｏ）は目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの初期相対速度、ａＴ（Ｈｎｏ）は目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対加速度、ｖ０Ｒ（ｉ）は目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの初期相対速度、ａＲ（ｉ）は目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対加速度、Ｔｃｐｉ，ＨはＣＰＩ（Coherent Pulse Interval）、ｉはレーダ番号、Ｈｎｏは第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダ番号（Ｈｎｏ＝１として説明している）、ｎｃｐｉはＣＰＩ番号、ＮｃｐｉはＣＰＩ数、ｍＨは１ＣＰＩ内のサンプリング番号、ＭＨは１ＣＰＩのＡ／Ｄサンプリング点数、Ｒｄｒ＿ｎｕｍはレーダ数を表す。
【００３２】
目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離ＲＴ，Ｈ（ｎＨ）は、次の式（２）により表される。ここで、Ｒ０Ｔ（Ｈｎｏ）は目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの初期相対距離を表す。
【００３３】
【数２】
【００３４】
目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対距離ＲＲ，Ｈ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）は、次の式（３）により表される。ここで、Ｒ０Ｒ（ｉ）は目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの初期相対距離を表す。
【００３５】
【数３】
【００３６】
ドップラー周波数算出手段１０１は、入力された第１の受信ビデオ信号ＶＨ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ，ｍＨ）を、次の式（４）に従い高速フーリエ変換ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行い、時間領域の第１の受信ビデオ信号を周波数領域の第１の受信ビデオ信号ＦＶＨ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ，ｋｆ）に変換する。
【００３７】
【数４】
【００３８】
ここで、ｌＨはサンプリング番号、ＬＨは第１の受信ビデオ信号に対するＦＦＴ点数、ｋｆは周波数領域の第１の受信ビデオ信号の周波数ビン番号を表す。
【００３９】
ドップラー周波数算出手段１０１は、周波数領域の第１の受信ビデオ信号ＦＶＨ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ，ｋｆ）の最大振幅を示すドップラー周波数ｆｄ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）を次の式（５）に従って算出する。
【００４０】
【数５】
【００４１】
ここで、ｍａｘ＿Ｆ（ＦＸ）は、周波数領域の信号ＦＸの最大振幅を示すドップラー周波数を表す。
【００４２】
相対速度算出手段１０２に入力されたドップラー周波数ｆｄ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）は、目標と第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対速度ｖＴ（Ｈｎｏ，ｎｃｐｉ，Ｈ）と目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダの相対速度ｖＲ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）から、次の式（６）により表される。
【００４３】
【数６】
【００４４】
ただし、第１の送信ＲＦ信号を送信し、第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダ♯１は、ｖＴ（Ｈｎｏ，ｎｃｐｉ，Ｈ）＝ｖＲ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）の関係になり、次の式（７）により表される。
【００４５】
【数７】
【００４６】
相対速度算出手段１０２は、目標と第１の送信ＲＦ信号を送信し、第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対速度ｖ’Ｒ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）を次の式（８）により算出する。
【００４７】
【数８】
【００４８】
また、相対速度算出手段１０２は、目標と第１の反射ＲＦ信号を受信するレーダの相対速度との相対速度ｖ’Ｒ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）を次の式（９）により算出する。
【００４９】
【数９】
【００５０】
ここで、真値と区別し、式（８）、式（９）により算出された目標とレーダとの相対速度であることを表すために’を付している。以降、ｖ’Ｒ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）を目標との相対速度と記述する。
【００５１】
初期相対速度・相対加速度算出手段１０３に入力された各ＣＰＩで算出された目標との相対速度ｖ’Ｒ（ｉ，ｎｃｐｉ，Ｈ）と、目標との初期相対速度ｖ０Ｒ（ｉ）、目標との相対加速度ａＲ（ｉ）は、次の式（１０）により表される。また、式（１０）は、式（１１）により表される。ただし、ＡＨ、ＸＨ（ｉ）、ＢＨ（ｉ）は式（１２）により表される。
【００５２】
【数１０】
【００５３】
初期相対速度・相対加速度算出手段１０３は、式（１１）を次の式（１３）に従い解き、目標との初期相対速度ｖ０Ｒ（ｉ）、目標との相対加速度ａＲ（ｉ）を算出する。
【００５４】
【数１１】
【００５５】
ここで、ＺＴは行列Ｚの転置、Ｚ−１は行列Ｚの逆行列を表す。また、真値と区別し、式（１３）により算出された目標との初期相対速度、相対加速度であることを表すために’を付している。
【００５６】
速度補償手段２０１に入力される第２の受信ビデオ信号ＶＬ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）は、次の式（１４）で表される。
【００５７】
【数１２】
【００５８】
ここで、ｆ０，Ｌは第２の送信ＲＦ信号の送信中心周波数、Ｔｐｒｉ，Ｌは第２の送信ＲＦ信号のパルス繰り返し周期、Ｂ０，Ｌは第２の送信ＲＦ信号の送信帯域幅、Ｔ０，Ｌは第２の送信ＲＦ信号の送信パルス幅、φ０，Ｌは第２の送信ＲＦ信号の初期位相、Ａ’Ｌ（ｉ）は第２の受信ビデオ信号の振幅、ＲＴ，Ｌ（ｎＬ）は目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離、ＲＲ，Ｌ（ｉ，ｎＬ）は目標と第２の反射信号を受信するレーダとの相対距離、ｖ０Ｔ（Ｌｎｏ）は目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの初期相対速度、ａＴ（Ｌｎｏ）は目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対加速度、ｖ０Ｒ（ｉ）は目標と第２の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの初期相対速度、ａＲ（ｉ）は目標と第２の反射信号を受信するレーダとの相対加速度、Ｌｎｏは第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダ番号（Ｌｎｏ＝２として説明している）、ｎＬは第２の送信ＲＦ信号のパルス番号、ＮＬは第２の送信ＲＦ信号のパルス数、ΔｔＬは第２の受信ビデオ信号に対するＡ／Ｄサンプリング周期、ｍＬは第２の受信ビデオ信号に対するＡ／Ｄサンプリング番号、ＭＬは１ＰＲＩのＡ／Ｄサンプリング点数を表す。また、ｃｈｉｒｐは第２の送信ＲＦ信号がアップチャープ変調のとき１が代入され、ダウンチャープ変調のとき−１が代入される。
【００５９】
目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離ＲＴ，Ｌ（ｎＬ）は、次の式（１５）により表される。ここで、Ｒ０Ｔ（Ｌｎｏ）は目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの初期相対距離を表す。
【００６０】
【数１３】
【００６１】
目標と第２の反射信号を受信するレーダとの相対距離ＲＲ，Ｌ（ｉ，ｎＬ）は、次の式（１６）により表される。ここで、Ｒ０Ｒ（ｉ）は目標と第２の反射信号を受信するレーダとの初期相対距離を表す。
【００６２】
【数１４】
【００６３】
速度補償手段２０１は、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３から入力される目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、相対加速度ａ’Ｒ（ｉ）を用いて、チャープパルス圧縮することにより生成された信号の振幅が最大を示す目標までの距離が同一になるような速度補償量ｖｃｏｒ，Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）を、式（１７）に従い算出する。ただし、目標とレーダとの初期相対速度の和ｖ０ＴＲ（ｉ）は式（１８）、目標とレーダとの相対加速度の和ａＴＲ（ｉ）は式（１９）により表される。
【００６４】
【数１５】
【００６５】
そして、速度補償手段２０１は、速度補償量ｖｃｏｒ，Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）を用いて第２の受信ビデオ信号ＶＬ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）の速度補償を次の式（２０）に従って行い、速度補償後の第２の受信ビデオ信号Ｖ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）を出力する。
【００６６】
【数１６】
【００６７】
相関手段２０２は、速度補償後の第２の受信ビデオ信号Ｖ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）と参照信号の相関演算を行い、チャープパルス圧縮を行う。相関手段２０２で用いる第２の送信ＲＦ信号の変調成分と複素共役の関係にある参照信号Ｅｘ（ｍτ）は、次の式（２１）で表される。ここで、Ａ’は参照信号の振幅、ｍτは参照信号のサンプリング番号を表す。また、参照信号のサンプリング点数Ｍτは、次の式（２２）により表される。ここで、Ｓａｍｐ＿ｆは第２の受信ビデオ信号に対するサンプリング周波数を表す。
【００６８】
【数１７】
【００６９】
相関手段２０２は、速度補償後の第２の受信ビデオ信号Ｖ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）と参照信号Ｅｘ（ｍτ）を、次の式（２３）、式（２４）により、それぞれＦＦＴした後、式（２５）に従い、乗算する。ここで、ｌはレンジビン番号、Ｌ’はレンジ方向ＦＦＴ点数を表す。ただし、Ｌ’＞ＭＬの時にはＶ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）に０を代入し、Ｌ’＞Ｍτの時にはＥｘ（ｍτ）に０を代入する。
【００７０】
【数１８】
【００７１】
また、相関演算後の信号を第２の受信ビデオ信号に対するＡ／Ｄサンプリング間隔よりも高精度にサンプリングする場合は、相関手段２０２は次の式（２６）により０を設定する。ここで、Ｌはレンジ方向高速フーリエ逆変換ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）点数であり、次の式（２７）により表される。ただし、ｑは０以上の整数である。また、ｑ＝０の場合は、Ａ／Ｄサンプリング間隔と同じサンプリング間隔になる。
【００７２】
【数１９】
【００７３】
最後に、相関手段２０２は、乗算結果を、次の式（２８）により高速フーリエ逆変換ＩＦＦＴを行い、相関演算の結果、すなわちチャープパルス圧縮後の信号ＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を出力する。
【００７４】
【数２０】
【００７５】
このような処理を行うことによって、図５に示すように、第２の受信ビデオ信号に対し速度補償を行った後、チャープパルス圧縮により生成された信号の振幅が最大を示す目標までの距離が同一になり、かつ、パルス間でコヒーレントになり、パルス間コヒーレント積分が可能になる。
【００７６】
積分手段２０３は、パルス間での積分を行うものであり、相関手段２０２の出力であるチャープパルス圧縮後の信号ＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を入力とし、例えば、高速フーリエ変換処理等を行い、レンジビン毎の信号成分、即ち、周波数スペクトルＲｆ（ｉ，ｋｈ，ｌ）を次の式（２９）に従って求めることにより、各周波数ビンの積分を行う。ここで、ｋｈは周波数ビン番号、Ｈはパルス方向ＦＦＴ点数を表す。ただし、Ｈ＞ＮＬの時にはＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）に０埋めを行う。
【００７７】
【数２１】
【００７８】
測距手段２０４は、積分手段２０３から入力される周波数スペクトルＲｆ（ｉ，ｋｈ，ｌ）を用いて目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）を次の式（３０）に従って算出する。ここで、ｍａｘ＿Ｒ（ＦＳ）は、周波数スペクトルＦＳの最大振幅を示す距離を表す。
【００７９】
【数２２】
【００８０】
表示器８は、信号処理器７Ｂから入力される処理結果を表示する。
【００８１】
このように、実施の形態１によれば、第１の受信ビデオ信号を利用し、第２の受信ビデオ信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、その速度補償量を用いて第２の受信ビデオ信号に対し速度補償を行うので、複数のドップラー補正量を用いる必要がなくなり、処理量が少なく、移動目標に対する目標検出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【００８２】
また、速度補償後の第２の受信ビデオ信号に対し、相関演算することにより、移動目標に対する目標検出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【００８３】
また、実施の形態１の相関手段２０２は、速度補償手段２０１と積分手段２０３の間に配置されているが、積分手段２０３と測距手段２０４の間に配置した場合でも同様の効果を得ることが可能になる。
【００８４】
また、第１の送信ＲＦ信号は第２の送信ＲＦ信号よりＤｕｔｙ（＝送信パルス幅／パルス繰り返し周期）が高いことや、第１の送信ＲＦ信号を送信するレーダを第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダより目標に近い距離に分離配置することにより、第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダの最大探知距離を延伸することが可能になる。
【００８５】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【００８６】
さらに、３次元ジオメトリーにおいても同様の効果を得ることが可能になる。
【００８７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置について図６から図８までを参照しながら説明する。この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【００８８】
すなわち、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【００８９】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【００９０】
図６は、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【００９１】
図６において、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｃと、表示器８とが設けられている。
【００９２】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【００９３】
また、レーダ♯１とレーダ♯２は、上記の実施の形態１の図３と同様に、２次元ジオメトリーで分離配置されている。
【００９４】
この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、上述したように、レーダ♯２の信号処理器７Ｃが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、この実施の形態２の信号処理器７Ｃは、図６に示すように、上記の実施の形態１の信号処理器７Ｂの速度補償手段２０１の代わりに、レンジ補正手段２０５と、加速度補償手段２０６とを有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【００９５】
つぎに、この実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００９６】
この実施の形態２の信号処理器７Ｃの処理動作について図７及び図８を参照して説明する。図７は、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１とレーダ♯２の信号処理器の処理動作を示す図である。また、図８は、この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレンジ補正の処理動作を示す図である。
【００９７】
相関手段２０２は、速度補償後の第２の受信ビデオ信号Ｖ’Ｌ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）に代えて、第２の受信ビデオ信号ＶＬ（ｉ，ｎＬ，ｍＬ）を入力として、参照信号Ｅｘ（ｍτ）との相関演算を式（２３）から式（２８）までに従って行い、相関演算の結果、すなわちチャープパルス圧縮後の信号ＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を出力する。
【００９８】
周知のように移動目標からの反射ビデオ信号に対してチャープパルス圧縮を行った場合、目標との相対速度にほぼ比例した距離だけシフトして測距され、各パルスのチャープパルス圧縮後の信号の最大振幅を示すまでの距離ＲＰＣ，ｐｅａｋ（ｉ，ｎＬ）は、次の式（３１）により表される。この式（３１）において、ｖＴＲ（ｉ，ｎＬ）は式（３２）で表される各パルスの目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対速度と、目標と第２の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対速度の和、ＲＴＲ（ｉ，ｎＬ）は式（３３）で表される各パルスの目標と第２の送信ＲＦ信号を送信するレーダとの相対距離と、目標と第２の反射ＲＦ信号を受信するレーダとの相対距離の和、ΔＴは式（３４）で表される定数である。
【００９９】
【数２３】
【０１００】
レンジ補正手段２０５は、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標とレーダとの初期相対速度の和ｖ０ＴＲ（ｉ）、相対加速度の和ａＴＲ（ｉ）を用いて、次の式（３５）に従って、レンジ補正量Ｒｃｏｒ（ｉ，ｎＬ）を算出する。
【０１０１】
【数２４】
【０１０２】
また、レンジ補正手段２０５は、次の式（３６）に従い、レンジ補正量Ｒｃｏｒ（ｉ，ｎＬ）をレンジビン単位で表すレンジ補正量Ｒｃｏｒ＿ｂｉｎ（ｉ，ｎＬ）に変換する。
【０１０３】
【数２５】
【０１０４】
ここで、Δｒはチャープパルス圧縮後のサンプリング間隔、ｆｌｏｏｒ（Ｙ）は、変数Ｙを越えない最大の整数を示す。
【０１０５】
そして、レンジ補正手段２０５は、算出されたレンジ補正量Ｒｃｏｒ（ｉ，ｎＬ）を用いて、次の式（３７）に従って、チャープパルス圧縮することにより生成された信号ＲＶ・Ｅｘ（ｉ，ｎＬ，ｌ）のレンジ補正を行い、レンジ補正された信号ＲＶ・Ｅｘ＿ｃｏｒ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を出力する。このような処理を行うことによって、図８に示すように、チャープパルス圧縮により生成され、レンジ補正された信号の振幅が最大を示す目標までの距離を同一にすることができる。
【０１０６】
【数２６】
【０１０７】
移動目標がパルス間で加速度を有している場合、パルス間でコヒーレントにならないため、目標検出性能が劣化する可能性がある。そのため、加速度補償手段２０６は、レンジ補正された信号に対して、加速度補償を行い、加速度を有する移動目標に対する目標検出性能の向上を図る。
【０１０８】
加速度補償手段２０６は、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標とレーダとの初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、相対加速度ａ’Ｒ（ｉ）から求められた目標とレーダとの相対加速度の和ａＴＲ（ｉ）を用いて、次の式（３８）に従い、レンジ補正手段２０５の出力であるレンジ補正された信号ＲＶ・Ｅｘ＿ｃｏｒ（ｉ，ｎＬ，ｌ）に対して加速度補償を行い、加速度補償された信号Ｒ’Ｖ・Ｅｘ＿ｃｏｒ（ｉ，ｎＬ，ｌ）を出力する。
【０１０９】
【数２７】
【０１１０】
このように、実施の形態２によれば、第２の受信信号に対しチャープパルス圧縮した後、レンジ補正、加速度補償をすることにより、目標との相対距離を考慮せず補償することができ、遠距離移動目標に対する目標検出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１１１】
また、実施の形態２の相関手段２０２は、受信機６Ａとレンジ補正手段２０５の間に配置されていたが、レンジ補正手段２０５と加速度補償手段２０６の間に配置した場合でも同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０１１３】
さらに、３次元ジオメトリーにおいても同様の効果を得ることが可能になる。
【０１１４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置について図９から図１５までを参照しながら説明する。この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０１１５】
すなわち、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０１１６】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【０１１７】
図９は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０１１８】
図９において、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｄと、表示器８とが設けられている。
【０１１９】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【０１２０】
図１０は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成を示す図である。
【０１２１】
図１０において、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及び♯４は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｅとが設けられている。
【０１２２】
なお、第４の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第５の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。第６の受信手段は、レーダ♯４の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第７の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。
【０１２３】
図１１は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【０１２４】
図１１に示すように、４つのレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４は、２次元ジオメトリーで分離配置されている。なお、各レーダは、複数の空中線を有しているものもあるが、図１１では１つの空中線で代表して示している。
【０１２５】
この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、レーダ♯２の信号処理器７Ｄ、レーダ♯３、レーダ♯４が異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態３の信号処理器７Ｄは、図９に示すように、実施の形態１の信号処理器７Ｂと比較して、測位手段２０７と速度算出手段２０８を有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１２６】
また、実施の形態３のレーダ♯３とレーダ♯４は、図１０に示すように、実施の形態１のレーダ♯２と比較して、送信機５と送受切替器３Ｂがなく、信号処理器７Ｂに代えて信号処理器７Ｅを有することが異なっている。
【０１２７】
信号処理器７Ｅは、実施の形態１の信号処理器７Ｂの測距手段２０４の代わりに測距手段２０４Ｂを有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１２８】
また、測位手段２０７と速度算出手段２０８は、レーダ♯１、♯３、♯４や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０１２９】
つぎに、この実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１３０】
図１２は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４の信号処理器の処理動作を示す図である。図１３は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対距離を説明するための図である。図１４は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対位置ベクトルを説明するための図である。図１５は、この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対速度ベクトルを説明するための図である。
【０１３１】
測距手段２０４Ｂは、積分手段２０３から入力される周波数スペクトルＲｆ（ｉ，ｋｈ，ｌ）を用いて目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）を次の式（３９）に従って算出する。ここで、真値と区別し、式（３９）により算出された目標との相対距離であることを表すために’を付している。
【０１３２】
【数２８】
【０１３３】
測位手段２０７に、測距手段２０４と測距手段２０４Ｂから入力される目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）と、目標の初期位置Ｐｔｇｔ＝（ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ）から、次の式（４０）の測位方程式が成り立つ。
【０１３４】
【数２９】
【０１３５】
また、式（４０）の両辺を二乗し展開すると、次の式（４１）のように表される。
【０１３６】
【数３０】
【０１３７】
測位方程式を解くために、式（４１）中のｘｔｇｔ２，ｙｔｇｔ２の項を消去すると次の式（４２）のように表される。
【０１３８】
【数３１】
【０１３９】
また、式（４２）を行列として、次の式（４３）のように表す。また、式（４３）は、式（４４）により表される。ただし、ＡＰ，Ｐｔｇｔ，ＢＰは式（４５）により表される。
【０１４０】
【数３２】
【０１４１】
測位手段２０７は、式（４４）を次の式（４６）に従い解くことによって、目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔを算出する。ここで、真値と区別し、式（４６）により算出された目標との初期位置であることを表すために’を付している。
【０１４２】
【数３３】
【０１４３】
速度算出手段２０８は、測位手段２０７の出力である目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔ、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、既知であるレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉから、目標の速度ｖｔｇｔ＝（ｖｘｔｇｔ，ｖｙｔｇｔ）を算出する。
【０１４４】
測位手段２０７の出力である目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔ、既知であるレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉ、目標の速度ｖｔｇｔから、次の式（４７）が成り立つ。ここで、式（４８）で表されるｖｔｇｔ，ｉは目標とレーダとの相対速度ベクトル、式（４９）で表されるＰ’ｔｇｔ，ｉは目標とレーダとの相対位置ベクトル、θｉは目標とレーダとの相対速度ベクトルと目標とレーダとの相対位置ベクトルのなす角、｜Ｗ｜はベクトルＷの絶対値を表す。
【０１４５】
【数３４】
【０１４６】
初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）は、｜ｖｔｇｔ，ｉ｜ｃｏｓθｉ≒（ほぼ等しい）ｖ’０Ｒ（ｉ）の関係にあり、式（４７）は式（４８）と式（４９）を用いて、次の式（５０）のように表すことができる。
【０１４７】
【数３５】
【０１４８】
さらに、式（５０）は行列式として次の式（５１）により表される。また、式（５１）は、式（５２）により表される。ただし、ＡＰｖ、ｖｔｇｔＴ、ＢＰｖは式（５３）により表される。
【０１４９】
【数３６】
【０１５０】
速度算出手段２０８は、式（５２）を次の式（５４）に従い解き、目標の速度ｖ’ｔｇｔを算出する。ここで、ＺＴは行列Ｚの転置、Ｚ−１は行列Ｚの逆行列を表す。また、真値と区別し、式（５４）により算出された目標の速度であることを表すために’を付している。また、速度算出手段２０８の説明において、分離配置された４つのレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉを用いたが、２次元ジオメトリーにおいて分離配置された２つ以上のレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉを用いて、２次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出することが可能である。
【０１５１】
【数３７】
【０１５２】
このように、実施の形態３によれば、実施の形態１にレーダ♯３とレーダ♯４を追加したことにより、精度の良い３つの測距結果から目標の測位をすることが可能になり、さらに、測位結果を用いて目標の速度を算出することが可能になり、測位性能と速度算出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１５３】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０１５４】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置について図１６から図１８までを参照しながら説明する。この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０１５５】
すなわち、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０１５６】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【０１５７】
図１６は、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０１５８】
図１６において、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｆと、表示器８とが設けられている。
【０１５９】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【０１６０】
図１７は、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成を示す図である。
【０１６１】
図１７において、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及び♯４は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｇとが設けられている。
【０１６２】
なお、第４の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第５の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。第６の受信手段は、レーダ♯４の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第７の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。
【０１６３】
また、レーダ♯１〜レーダ♯４は、上記の実施の形態３の図１１と同様に、２次元ジオメトリーで分離配置されている。
【０１６４】
この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、信号処理器７Ｆ、７Ｇが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態４の信号処理器７Ｆは、図１６に示すように、実施の形態２の信号処理器７Ｃと比較して、測位手段２０７と速度算出手段２０８を有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１６５】
また、実施の形態４の信号処理器７Ｇは、図１７に示すように、実施の形態２の信号処理器７Ｃと比較して、送信機５と送受切替器３Ｂがなく、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１６６】
また、測位手段２０７と速度算出手段２０８は、レーダ♯１、♯３、♯４や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０１６７】
つぎに、この実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１６８】
図１８は、この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４の信号処理器の処理動作を示す図である。
【０１６９】
測位手段２０７は、３つのレーダの積分手段２０３の出力である周波数スペクトルＲｆ（ｉ，ｋｈ，ｌ）の最大振幅を示す距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）を用いて、式（４６）に従い、目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔを算出する。
【０１７０】
速度算出手段２０８は、測位手段２０７の出力である目標の初期位置Ｐ’ｔｇｔ、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、既知であるレーダの初期位置Ｐｉと速度ｖｉから式（５２）を式（５４）に従い、目標の速度ｖ’ｔｇｔを算出する。
【０１７１】
このように、実施の形態４によれば、第２の受信ビデオ信号に対しチャープパルス圧縮した後、レンジ補正、加速度補償をすることにより、目標との相対距離を考慮せず補償することができ、遠距離移動目標に対する目標検出性能を改善し、さらに３つのレーダの測距結果を用いた遠距離移動目標に対する測位性能と速度算出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１７２】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０１７３】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置について図１９を参照しながら説明する。この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０１７４】
すなわち、この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０１７５】
図１９は、この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０１７６】
図１９において、この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｈと、表示器８とが設けられている。なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【０１７７】
この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成は、上記の実施の形態３の図１０と同様である。
【０１７８】
すなわち、この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及び♯４は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｅとが設けられている。
【０１７９】
また、レーダ♯１〜レーダ♯４は、上記の実施の形態３の図１１と同様に、２次元ジオメトリーで分離配置されている。
【０１８０】
この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、信号処理器７Ｈが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態５の信号処理器７Ｈは、図１９に示すように、実施の形態３の信号処理器７Ｄの測位手段２０７に代えて、測位手段２０７Ｂを備えることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０１８１】
また、測位手段２０７Ｂと速度算出手段２０８は、レーダ♯１、♯３、♯４や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０１８２】
つぎに、この実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１８３】
測位手段２０７Ｂは、測距手段２０４から入力される目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）、未知である目標の初期位置Ｐｔｇｔ＝（ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ）と、既知であるレーダの初期位置Ｐｉ＝（ｘｉ，ｙｉ）を用いて、Ｇ（ｉ，ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ）を次の式（５５）のように定義する。
【０１８４】
【数３８】
【０１８５】
また、Ｇ（ｉ，ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ）に対して、ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔについて偏微分して次の式（５６）により近似式が得られる。
【０１８６】
【数３９】
【０１８７】
ここで、ハットｘｔｇｔ，ハットｙｔｇｔはｘｔｇｔ，ｙｔｇｔの近似値を表す。また、式（５６）を行列として、次の式（５７）のように表す。また、式（５７）は、式（５８）により表される。ただし、チルダＡＰ，δチルダＰｔｇｔ，チルダＢＰは式（５９）により表される。
【０１８８】
【数４０】
【０１８９】
ここで、δチルダＰｔｇｔは真の目標の初期位置と目標の初期位置の近似値の差であり、逐次近似法による補正量である。式（５８）を次の式（６０）により解くことによって、逐次近似法による補正量δチルダＰｔｇｔを算出することが可能になる。
【０１９０】
【数４１】
【０１９１】
測距手段２０４あるいは測距手段２０４Ｂに誤差が含まれている場合、測位手段２０７が算出する目標の初期位置には誤差が含まれる。測位手段２０７Ｂは、測位精度を向上させるために、式（６０）と次の式（６１）により目標の初期位置の近似値ハットｘｔｇｔ，ハットｙｔｇｔを繰り返し更新し、逐次近似法による補正量δＰｔｇｔが十分小さくなるまで行い、２次元ジオメトリーにおける目標の初期位置チルダＰ’ｔｇｔを算出する。また、測位手段２０７Ｂは、目標の初期位置の近似値の初期設定として、式（４６）により算出される目標との初期位置の位置Ｐ’ｔｇｔを用いる。ここで、ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔは更新された目標の初期位置の近似値、チルダＰ’ｔｇｔ＝（ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ）は式（６０）と次の式（６１）により最終的に算出した目標の初期位置を表す。また、真値と区別し、チルダＰ’ｔｇｔ＝（ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ）は式（６０）と次の式（６１）により最終的に算出した目標の初期位置を表すために’を付している。また、レーダ♯１あるいはレーダ♯２の送信方向等をもとに、ある程度目標の初期位置を推定できる場合は、レーダ♯１あるいはレーダ♯２の送信方向の位置を目標の初期位置の近似値の初期設定にすることにより、レーダ♯４を使用せず、測位手段２０７Ｂによる目標の初期位置を算出することが可能である。
【０１９２】
【数４２】
【０１９３】
このように、実施の形態５によれば、実施の形態３の信号処理器７Ｄの測位手段２０７に代えて、測位手段２０７Ｂを備えることにより、精度の良い２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出することが可能になり、測位性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１９４】
また、実施の形態４の信号処理器７Ｆの測位手段２０７に代えて、測位手段２０７Ｂを備えることにより、同様な効果を得るマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０１９５】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０１９６】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置について図２０から図２４までを参照しながら説明する。この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０１９７】
すなわち、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０１９８】
なお、第１の送信手段は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａとから構成される。また、第１の受信手段は、空中線１Ａと、送受切替器３Ａと、受信機４Ａとから構成される。
【０１９９】
図２０は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０２００】
図２０において、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｉと、表示器８とが設けられている。
【０２０１】
なお、第２の受信手段は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂとから構成される。また、第２の送信手段は、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂとから構成される。さらに、第３の受信手段は、空中線１Ｃと、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａとから構成される。
【０２０２】
この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３、レーダ♯４及びレーダ♯５の構成は、上記の実施の形態３の図１０と同様である。
【０２０３】
すなわち、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３、♯４及び♯５は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｅとが設けられている。
【０２０４】
なお、第４の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第５の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。第６の受信手段は、レーダ♯４の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第７の受信手段は、レーダ♯３の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。第８の受信手段は、レーダ♯５の空中線１Ｄと、受信機４Ｃとから構成される。また、第９の受信手段は、レーダ♯５の空中線１Ｅと、受信機６Ｂととから構成される。
【０２０５】
図２１は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【０２０６】
図２１において、この実施の形態６は、３次元ジオメトリーを想定しており、５つのレーダは３次元ジオメトリーで分離配置されている。
【０２０７】
この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、レーダ♯２の信号処理器７Ｉが異なり、また、レーダ♯５が加えられており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態６の信号処理器７Ｉは、図２０に示すように、実施の形態３の信号処理器７Ｄと比較して、測位手段２０７と速度算出手段２０８に代えて、測位手段２０７Ｃと速度算出手段２０８Ｂを備えることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０２０８】
また、実施の形態６のレーダ♯５は、実施の形態３のレーダ♯３とレーダ♯４と同様であるので、説明を省略する。
【０２０９】
また、測位手段２０７Ｂと速度算出手段２０８は、レーダ♯１、♯３、♯４、♯５や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０２１０】
つぎに、この実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０２１１】
図２２は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対距離を説明するための図である。図２３は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対位置ベクトルを説明するための図である。図２４は、この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対速度ベクトルを説明するための図である。
【０２１２】
測位手段２０７Ｃに、測距手段２０４と測距手段２０４Ｂから入力される目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）と、目標の初期位置Ｐ３，ｔｇｔ＝（ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔ）から、次の式（６２）の測位方程式が成り立つ。また、式（６２）の両辺を二乗し展開すると、式（６３）のように表される。
【０２１３】
【数４３】
【０２１４】
測位方程式を解くために、式（６３）中のｘｔｇｔ２，ｙｔｇｔ２，ｚｔｇｔ２の項を消去すると次の式（６４）のように表される。
【０２１５】
【数４４】
【０２１６】
また、式（６４）を行列として、次の式（６５）のように表す。また、式（６５）は、式（６６）により表される。ただし、Ａ３，Ｐ，Ｐ３，ｔｇｔ，Ｂ３，Ｐは式（６７）により表される。
【０２１７】
【数４５】
【０２１８】
測位手段２０７Ｃは、式（６６）を次の式（６８）に従い、目標の初期位置Ｐ’３，ｔｇｔを算出する。ここで、真値と区別し、式（６８）により算出された目標との初期位置であることを表すために’を付している。
【０２１９】
【数４６】
【０２２０】
速度算出手段２０８Ｂは、測位手段２０７Ｃの出力である目標の初期位置Ｐ’３，ｔｇｔ、初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）、既知であるレーダの初期位置Ｐ３，ｉと速度ｖ３，ｉ＝（ｖｘｉ，ｖｙｉ，ｖｚｉ）から、目標の速度ｖ３，ｔｇｔ＝（ｖｘｔｇｔ，ｖｙｔｇｔ，ｖｚｔｇｔ）を算出する。測位手段２０７Ｃの出力である目標の初期位置Ｐ’３，ｔｇｔ、既知であるレーダの初期位置Ｐ３，ｉと速度ｖ３，ｉ、目標の速度ｖ３，ｔｇｔから、次の式（６９）が成り立つ。ここで、式（７０）で表されるｖ３，ｔｇｔ，ｉは目標とレーダとの相対速度ベクトル、式（７１）で表されるＰ’３，ｔｇｔ，ｉは目標とレーダとの相対位置ベクトル、θ３，ｉは目標とレーダとの相対速度ベクトルと目標とレーダとの相対位置ベクトルのなす角、｜Ｗ｜はベクトルＷの絶対値を表す。
【０２２１】
【数４７】
【０２２２】
初期相対速度・相対加速度算出手段１０３の出力である目標との初期相対速度ｖ’０Ｒ（ｉ）は｜ｖ３，ｔｇｔ，ｉ｜ｃｏｓθ３，ｉ≒（ほぼ等しい）ｖ’０Ｒ（ｉ）の関係にあり、式（６９）は式（７０）と式（７１）を用いて次の式（７２）のように表すことができる。
【０２２３】
【数４８】
【０２２４】
さらに、式（７２）は行列式として、次の式（７３）により表される。また、式（７３）は、式（７４）により表される。ただし、Ａ３，Ｐｖ、ｖ３，ｔｇｔＴ、Ｂ３，Ｐｖは式（７５）により表される。
【０２２５】
【数４９】
【０２２６】
速度算出手段２０８Ｂは、式（７４）を次の式（７６）に従い解き、３次元ジオメトリーにおける目標の速度ｖ’３，ｔｇｔを算出する。ここで、ＺＴは行列Ｚの転置、Ｚ−１は行列Ｚの逆行列を表す。また、真値と区別し、式（７６）により算出された目標の速度であることを表すために’を付している。また、速度算出手段２０８Ｂの説明において、分離配置された５つのレーダの初期位置Ｐ３，ｉと速度ｖ３，ｉを用いたが、３次元ジオメトリーにおいて分離配置された３つ以上のレーダの初期位置Ｐ３，ｉと速度ｖ３，ｉを用いて、３次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出することが可能である。
【０２２７】
【数５０】
【０２２８】
このように、実施の形態６によれば、実施の形態３の信号処理器７Ｄの測位手段２０７と速度算出手段２０８に代えて、測位手段２０７Ｃと速度算出手段２０８Ｂを備えることにより、４つの測距結果から３次元ジオメトリーにおける目標の測位をすることが可能になり、さらに、測位結果を用いて３次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出することが可能になり、３次元ジオメトリーにおける測位性能と速度算出性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０２２９】
また、実施の形態４の信号処理器７Ｄの測位手段２０７と速度算出手段２０８に代えて、測位手段２０７Ｃと速度算出手段２０８Ｂを備えることにより、同様な効果を得るマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０２３０】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【０２３１】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置について図２５を参照しながら説明する。この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成は、上記の実施の形態１の図１と同様である。
【０２３２】
すなわち、この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１は、空中線１Ａと、送信機２と、送受切替器３Ａと、受信機４Ａと、信号処理器７Ａとが設けられている。
【０２３３】
図２５は、この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【０２３４】
図２５において、この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２は、空中線１Ｂと、受信機４Ｂと、空中線１Ｃと、送信機５と、送受切替器３Ｂと、受信機６Ａと、信号処理器７Ｊと、表示器８とが設けられている。
【０２３５】
この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３、レーダ♯４及びレーダ♯５の構成は、上記の実施の形態３の図１０と同様である。
【０２３６】
すなわち、この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３、♯４及び♯５は、空中線１Ｄと、受信機４Ｃと、空中線１Ｅと、受信機６Ｂと、信号処理器７Ｅとが設けられている。
【０２３７】
また、５つのレーダは、上記の実施の形態６の図２１と同様に、３次元ジオメトリーで分離配置されている。
【０２３８】
この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置は、上記の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置と比較して、信号処理器７Ｊが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。そして、実施の形態７の信号処理器７Ｊは、図２５に示すように、実施の形態６の信号処理器７Ｉの測位手段２０７Ｃに代えて、測位手段２０７Ｄを備えることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して詳細な説明は省略する。
【０２３９】
また、測位手段２０７Ｄと速度算出手段２０８Ｂは、レーダ♯１、♯３、♯４、♯５や、ネットワークを介して処理結果等の情報が共有されている信号処理器に配置することが可能である。
【０２４０】
つぎに、この実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０２４１】
測位手段２０７Ｄは、測距手段２０４と測距手段２０４Ｂから入力される目標との相対距離Ｒｐｅａｋ（ｉ）、目標の初期位置Ｐ３，ｔｇｔ＝（ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔ）と、既知であるレーダの初期位置Ｐ３，ｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を用いて、Ｇ３（ｉ，ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔ）を次の式（７７）のように定義する。
【０２４２】
【数５１】
【０２４３】
また、Ｇ３（ｉ，ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔ）に対して、ｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔについて偏微分して次の式（７８）により近似式が得られる。
【０２４４】
【数５２】
【０２４５】
ここで、ハットｘｔｇｔ，ハットｙｔｇｔ，ハットｚｔｇｔはｘｔｇｔ，ｙｔｇｔ，ｚｔｇｔの近似値を表す。
【０２４６】
また、式（７８）を行列として、次の式（７９）のように表す。また、式（７９）は、式（８０）により表される。ただし、チルダＡ３，Ｐ，δチルダＰ３，ｔｇｔ，チルダＢ３，Ｐは式（８１）により表される。
【０２４７】
【数５３】
【０２４８】
ここで、δチルダＰ３，ｔｇｔは真の目標の初期位置と目標の初期位置の近似値の差であり、逐次近似法による補正量である。式（８０）を次の式（８２）により解くことによって、逐次近似法による補正量δチルダＰ３，ｔｇｔを算出することが可能になる。
【０２４９】
【数５４】
【０２５０】
測距手段２０４あるいは測距手段２０４Ｂに誤差が含まれている場合、測位手段２０７Ｃが算出する目標の初期位置には誤差が含まれる。測位手段２０７Ｄは、測位精度を向上させるために、式（８２）と次の式（８３）により目標の初期位置の近似値ハットｘｔｇｔ，ハットｙｔｇｔ，ハットｚｔｇｔを繰り返し更新し、逐次近似法による補正量δチルダＰ３，ｔｇｔが十分小さくなるまで行い、目標の初期位置Ｐ’３，ｔｇｔを算出する。また、測位手段２０７Ｄは、目標の初期位置の近似値の初期設定として、式（６８）により算出される目標との初期位置の位置Ｐ’３，ｔｇｔを用いる。ここで、ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ，ハットｚ’ｔｇｔは更新された目標の初期位置の近似値、チルダＰ’ｔｇｔ＝（ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ，ハットｚ’ｔｇｔ）は式（８２）と次の式（８３）により最終的に算出した目標の初期位置を表す。また、真値と区別し、チルダＰ’ｔｇｔ＝（ハットｘ’ｔｇｔ，ハットｙ’ｔｇｔ，ハットｚ’ｔｇｔ）は式（８２）と次の式（８３）により最終的に算出した目標の初期位置を表すために’を付している。また、レーダ♯１あるいはレーダ♯２の送信方向等をもとに、ある程度目標の初期位置を推定できる場合は、レーダ♯１あるいはレーダ♯２の送信方向の位置を目標の初期位置の近似値の初期設定にすることにより、レーダ♯５を使用せず、測位手段２０７Ｄによる目標の初期位置を算出することが可能である。
【０２５１】
【数５５】
【０２５２】
このように、実施の形態７によれば、実施の形態６の信号処理器７Ｉの測位手段２０７Ｃに代えて、測位手段２０７Ｄを備えることにより、精度の良い３次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出することが可能になり、測位性能を改善したマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０２５３】
また、実施の形態４の信号処理器７Ｆの測位手段２０７に代えて、測位手段２０７Ｄを備え、かつ、レーダ♯５を加えることにより、同様な効果を得るマルチスタティックレーダ装置を提供することができる。
【０２５４】
また、第１の反射ＲＦ信号と第２の反射ＲＦ信号を時分割に受信することにより、空中線や送信機、受信機の数を削減することが可能であり、かつ同様な効果を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０２５５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１とレーダ♯２の信号処理器の処理動作を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るマルチスタティックレーダ装置のチャープパルス圧縮の処理動作を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１とレーダ♯２の信号処理器の処理動作を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るマルチスタティックレーダ装置のレンジ補正の処理動作を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４の信号処理器の処理動作を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対距離を説明するための図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対位置ベクトルを説明するための図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係るマルチスタティックレーダ装置の目標と各レーダとの相対速度ベクトルを説明するための図である。
【図１６】この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯３及びレーダ♯４の構成を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態４に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯１、レーダ♯２、レーダ♯３及びレーダ♯４の信号処理器の処理動作を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態５に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダの配置を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対距離を説明するための図である。
【図２３】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対位置ベクトルを説明するための図である。
【図２４】この発明の実施の形態６に係るマルチスタティックレーダ装置の３次元ジオメトリーにおける目標と各レーダとの相対速度ベクトルを説明するための図である。
【図２５】この発明の実施の形態７に係るマルチスタティックレーダ装置のレーダ♯２の構成を示す図である。
【図２６】従来のマルチスタティックレーダ装置の送信局、目標及び受信局の配置を示す図である。
【図２７】従来のマルチスタティックレーダ装置の信号処理系統を示す図である。
【符号の説明】
【０２５６】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 空中線、２ 送信機、３Ａ、３Ｂ 送受切替器、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 受信機、５ 送信機、６Ａ、６Ｂ 受信機、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ、７Ｇ、７Ｈ、７Ｉ、７Ｊ 信号処理器、８ 表示器、１０１ ドップラー周波数算出手段、１０２ 相対速度算出手段、１０３ 初期相対速度・相対加速度算出手段、２０１ 速度補償手段、２０２ 相関手段、２０３ 積分手段、２０４ 測距手段、２０４Ｂ 測距手段、２０４ 測距手段、２０５ レンジ補正手段、２０６ 加速度補償手段、２０７ 測位手段、２０７Ｂ、２０７Ｃ、２０７Ｄ 測位手段、２０８ 速度算出手段、２０８Ｂ 速度算出手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーダ及び第２のレーダが２次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記相対速度算出手段から得られる目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いて、前記第３の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う速度補償手段と、
前記速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する相関手段と、
前記相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する測距手段とを備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項２】
前記第２のレーダは、
前記速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する相関手段の代わりに、
前記積分手段から得られる積分することにより生成された信号を相関演算し、相関演算された第２の受信信号を前記測距手段に出力する相関手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項３】
第１のレーダ及び第２のレーダが２次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記第３の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する相関手段と、
前記相関手段から得られる第２の受信信号のレンジを補正すると同一になるように、前記目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いてレンジ補正量を算出し、前記レンジ補正量を用いて前記第２の受信信号のレンジを補正するレンジ補正手段と、
レンジ補正された信号に対して加速度補償を行う加速度補償手段と、
加速度補償された第２の受信信号を加算する積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する測距手段とを備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項４】
前記第２のレーダは、
前記第３の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する相関手段の代わりに、
前記レンジ補正手段から得られるレンジ補正された第２の受信信号を相関演算し、相関演算された第２の受信信号を前記加速度補償手段に出力する相関手段を備える
ことを特徴とする請求項３記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項５】
第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ及び第４のレーダが２次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する第１の相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記第１の相対速度算出手段から得られる目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いて、前記第３の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第１の速度補償手段と、
前記第１の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第１の相関手段と、
前記第１の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第１の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第１の測距手段とを備え、
前記第３のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第４の受信手段と、
前記第４の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第３のドップラー周波数算出手段と、
前記第３のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第３のレーダとの相対速度を算出する第２の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第５の受信手段と、
前記第２の相対速度算出手段から得られる目標と第３のレーダとの相対速度を用いて、前記第５の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第２の速度補償手段と、
前記第２の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第２の相関手段と、
前記第２の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第２の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第２の測距手段とを備え、
前記第４のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第６の受信手段と、
前記第６の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第４のドップラー周波数算出手段と、
前記第４のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第４のレーダとの相対速度を算出する第３の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第７の受信手段と、
前記第３の相対速度算出手段から得られる目標と第４のレーダとの相対速度を用いて、前記第７の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第３の速度補償手段と、
前記第３の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第３の相関手段と、
前記第３の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第３の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第３の測距手段とを備え、
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ又は第４のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段及び前記第４のレーダの第３の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項６】
第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ及び第４のレーダが２次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する第１の相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記第３の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する第１の相関手段と、
前記第１の相関手段から得られる第２の受信信号のレンジを補正すると同一になるように、前記目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いてレンジ補正量を算出し、前記レンジ補正量を用いて前記第２の受信信号のレンジを補正する第１のレンジ補正手段と、
レンジ補正された信号に対して加速度補償を行う第１の加速度補償手段と、
加速度補償された第２の受信信号を加算する第１の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第１の測距手段とを備え、
前記第３のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第４の受信手段と、
前記第４の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第３のドップラー周波数算出手段と、
前記第３のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第３のレーダとの相対速度を算出する第２の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第５の受信手段と、
前記第５の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する第２の相関手段と、
前記第２の相関手段から得られる第２の受信信号のレンジを補正すると同一になるように、前記目標と第３のレーダとの相対速度を用いてレンジ補正量を算出し、前記レンジ補正量を用いて前記第２の受信信号のレンジを補正する第２のレンジ補正手段と、
レンジ補正された信号に対して加速度補償を行う第２の加速度補償手段と、
加速度補償された第２の受信信号を加算する第２の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第２の測距手段とを備え、
前記第４のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第６の受信手段と、
前記第６の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第４のドップラー周波数算出手段と、
前記第４のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第４のレーダとの相対速度を算出する第３の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第７の受信手段と、
前記第７の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する第３の相関手段と、
前記第３の相関手段から得られる第２の受信信号のレンジを補正すると同一になるように、前記目標と第４のレーダとの相対速度を用いてレンジ補正量を算出し、前記レンジ補正量を用いて前記第２の受信信号のレンジを補正する第３のレンジ補正手段と、
レンジ補正された信号に対して加速度補償を行う第３の加速度補償手段と、
加速度補償された第２の受信信号を加算する第３の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第３の測距手段とを備え、
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ又は第４のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段及び前記第４のレーダの第３の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項７】
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ又は第４のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段及び前記第４のレーダの第３の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段の代わりに、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段及び前記第４のレーダの第３の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて逐次近似法によって２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項５記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項８】
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ又は第４のレーダは、
前記測位手段から得られる測位結果から２次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出する速度算出手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項５、６又は７記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項９】
第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ、第４のレーダ及び第５のレーダが３次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する第１の相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記第１の相対速度算出手段から得られる目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いて、前記第３の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第１の速度補償手段と、
前記第１の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第１の相関手段と、
前記第１の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第１の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第１の測距手段とを備え、
前記第３のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第４の受信手段と、
前記第４の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第３のドップラー周波数算出手段と、
前記第３のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第３のレーダとの相対速度を算出する第２の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第５の受信手段と、
前記第２の相対速度算出手段から得られる目標と第３のレーダとの相対速度を用いて、前記第５の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第２の速度補償手段と、
前記第２の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第２の相関手段と、
前記第２の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第２の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第２の測距手段とを備え、
前記第４のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第６の受信手段と、
前記第６の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第４のドップラー周波数算出手段と、
前記第４のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第４のレーダとの相対速度を算出する第３の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第７の受信手段と、
前記第３の相対速度算出手段から得られる目標と第４のレーダとの相対速度を用いて、前記第７の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第３の速度補償手段と、
前記第３の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第３の相関手段と、
前記第３の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第３の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第３の測距手段とを備え、
前記第５のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第８の受信手段と、
前記第８の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第５のドップラー周波数算出手段と、
前記第５のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第５のレーダとの相対速度を算出する第４の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第９の受信手段と、
前記第４の相対速度算出手段から得られる目標と第５のレーダとの相対速度を用いて、前記第９の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第４の速度補償手段と、
前記第４の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第４の相関手段と、
前記第４の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第４の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第４の測距手段とを備え、
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ、第４のレーダ又は第５のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段、前記第４のレーダの第３の測距手段及び前記第５のレーダの第４の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて３次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項１０】
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ、第４のレーダ又は第５のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段、前記第４のレーダの第３の測距手段及び前記第５のレーダの第４の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて３次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段の代わりに、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段、前記第４のレーダの第３の測距手段及び前記第５のレーダの第４の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて逐次近似法によって３次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項９記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項１１】
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ、第４のレーダ又は第５のレーダは、
前記測位手段から得られる測位結果から３次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出する速度算出手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項９又は１０記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項１】
第１のレーダ及び第２のレーダが２次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記相対速度算出手段から得られる目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いて、前記第３の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う速度補償手段と、
前記速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する相関手段と、
前記相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する測距手段とを備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項２】
前記第２のレーダは、
前記速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する相関手段の代わりに、
前記積分手段から得られる積分することにより生成された信号を相関演算し、相関演算された第２の受信信号を前記測距手段に出力する相関手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項３】
第１のレーダ及び第２のレーダが２次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記第３の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する相関手段と、
前記相関手段から得られる第２の受信信号のレンジを補正すると同一になるように、前記目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いてレンジ補正量を算出し、前記レンジ補正量を用いて前記第２の受信信号のレンジを補正するレンジ補正手段と、
レンジ補正された信号に対して加速度補償を行う加速度補償手段と、
加速度補償された第２の受信信号を加算する積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する測距手段とを備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項４】
前記第２のレーダは、
前記第３の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する相関手段の代わりに、
前記レンジ補正手段から得られるレンジ補正された第２の受信信号を相関演算し、相関演算された第２の受信信号を前記加速度補償手段に出力する相関手段を備える
ことを特徴とする請求項３記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項５】
第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ及び第４のレーダが２次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する第１の相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記第１の相対速度算出手段から得られる目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いて、前記第３の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第１の速度補償手段と、
前記第１の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第１の相関手段と、
前記第１の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第１の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第１の測距手段とを備え、
前記第３のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第４の受信手段と、
前記第４の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第３のドップラー周波数算出手段と、
前記第３のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第３のレーダとの相対速度を算出する第２の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第５の受信手段と、
前記第２の相対速度算出手段から得られる目標と第３のレーダとの相対速度を用いて、前記第５の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第２の速度補償手段と、
前記第２の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第２の相関手段と、
前記第２の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第２の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第２の測距手段とを備え、
前記第４のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第６の受信手段と、
前記第６の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第４のドップラー周波数算出手段と、
前記第４のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第４のレーダとの相対速度を算出する第３の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第７の受信手段と、
前記第３の相対速度算出手段から得られる目標と第４のレーダとの相対速度を用いて、前記第７の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第３の速度補償手段と、
前記第３の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第３の相関手段と、
前記第３の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第３の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第３の測距手段とを備え、
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ又は第４のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段及び前記第４のレーダの第３の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項６】
第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ及び第４のレーダが２次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する第１の相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記第３の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する第１の相関手段と、
前記第１の相関手段から得られる第２の受信信号のレンジを補正すると同一になるように、前記目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いてレンジ補正量を算出し、前記レンジ補正量を用いて前記第２の受信信号のレンジを補正する第１のレンジ補正手段と、
レンジ補正された信号に対して加速度補償を行う第１の加速度補償手段と、
加速度補償された第２の受信信号を加算する第１の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第１の測距手段とを備え、
前記第３のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第４の受信手段と、
前記第４の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第３のドップラー周波数算出手段と、
前記第３のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第３のレーダとの相対速度を算出する第２の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第５の受信手段と、
前記第５の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する第２の相関手段と、
前記第２の相関手段から得られる第２の受信信号のレンジを補正すると同一になるように、前記目標と第３のレーダとの相対速度を用いてレンジ補正量を算出し、前記レンジ補正量を用いて前記第２の受信信号のレンジを補正する第２のレンジ補正手段と、
レンジ補正された信号に対して加速度補償を行う第２の加速度補償手段と、
加速度補償された第２の受信信号を加算する第２の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第２の測距手段とを備え、
前記第４のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第６の受信手段と、
前記第６の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第４のドップラー周波数算出手段と、
前記第４のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第４のレーダとの相対速度を算出する第３の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第７の受信手段と、
前記第７の受信手段から得られる第２の受信信号を相関演算する第３の相関手段と、
前記第３の相関手段から得られる第２の受信信号のレンジを補正すると同一になるように、前記目標と第４のレーダとの相対速度を用いてレンジ補正量を算出し、前記レンジ補正量を用いて前記第２の受信信号のレンジを補正する第３のレンジ補正手段と、
レンジ補正された信号に対して加速度補償を行う第３の加速度補償手段と、
加速度補償された第２の受信信号を加算する第３の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第３の測距手段とを備え、
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ又は第４のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段及び前記第４のレーダの第３の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項７】
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ又は第４のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段及び前記第４のレーダの第３の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段の代わりに、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段及び前記第４のレーダの第３の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて逐次近似法によって２次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項５記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項８】
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ又は第４のレーダは、
前記測位手段から得られる測位結果から２次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出する速度算出手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項５、６又は７記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項９】
第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ、第４のレーダ及び第５のレーダが３次元ジオメトリーで分離配置されているマルチスタティックレーダ装置であって、
前記第１のレーダは、
目標との相対速度がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第１のキャリア信号をパルス変調した第１の送信信号を放射する第１の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第１の受信手段と、
前記第１の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第１のドップラー周波数算出手段とを備え、
前記第２のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第２の受信手段と、
前記第２の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第２のドップラー周波数算出手段と、
前記第１及び第２のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を算出する第１の相対速度算出手段と、
目標との相対距離がアンビギュイティなく計測可能な時間間隔で第２のキャリア信号をパルス変調し、パルス内を変調した第２の送信信号を放射する第２の送信手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第３の受信手段と、
前記第１の相対速度算出手段から得られる目標と第１及び第２のレーダとの相対速度を用いて、前記第３の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第１の速度補償手段と、
前記第１の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第１の相関手段と、
前記第１の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第１の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第１の測距手段とを備え、
前記第３のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第４の受信手段と、
前記第４の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第３のドップラー周波数算出手段と、
前記第３のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第３のレーダとの相対速度を算出する第２の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第５の受信手段と、
前記第２の相対速度算出手段から得られる目標と第３のレーダとの相対速度を用いて、前記第５の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第２の速度補償手段と、
前記第２の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第２の相関手段と、
前記第２の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第２の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第２の測距手段とを備え、
前記第４のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第６の受信手段と、
前記第６の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第４のドップラー周波数算出手段と、
前記第４のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第４のレーダとの相対速度を算出する第３の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第７の受信手段と、
前記第３の相対速度算出手段から得られる目標と第４のレーダとの相対速度を用いて、前記第７の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第３の速度補償手段と、
前記第３の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第３の相関手段と、
前記第３の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第３の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第３の測距手段とを備え、
前記第５のレーダは、
目標で反射して戻った前記第１の送信信号を第１の受信信号として受信する第８の受信手段と、
前記第８の受信手段から得られる第１の受信信号からドップラー周波数を算出する第５のドップラー周波数算出手段と、
前記第５のドップラー周波数算出手段から得られるドップラー周波数を用いて、目標と第５のレーダとの相対速度を算出する第４の相対速度算出手段と、
目標で反射して戻った前記第２の送信信号を第２の受信信号として受信する第９の受信手段と、
前記第４の相対速度算出手段から得られる目標と第５のレーダとの相対速度を用いて、前記第９の受信手段から得られる各時刻の第２の受信信号がコヒーレントになる速度補償量を算出し、前記速度補償量を用いて前記第２の受信信号に対し速度補償を行う第４の速度補償手段と、
前記第４の速度補償手段から得られる速度補償された第２の受信信号を相関演算する第４の相関手段と、
前記第４の相関手段により相関演算された第２の受信信号を加算する第４の積分手段と、
積分することにより生成された信号の強度に基づいて目標との相対距離を算出する第４の測距手段とを備え、
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ、第４のレーダ又は第５のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段、前記第４のレーダの第３の測距手段及び前記第５のレーダの第４の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて３次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項１０】
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ、第４のレーダ又は第５のレーダは、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段、前記第４のレーダの第３の測距手段及び前記第５のレーダの第４の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて３次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段の代わりに、
前記第２のレーダの第１の測距手段、前記第３のレーダの第２の測距手段、前記第４のレーダの第３の測距手段及び前記第５のレーダの第４の測距手段から得られる測距結果から求められる測位方程式に基づいて逐次近似法によって３次元ジオメトリーにおける目標の位置を算出する測位手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項９記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項１１】
前記第１のレーダ、第２のレーダ、第３のレーダ、第４のレーダ又は第５のレーダは、
前記測位手段から得られる測位結果から３次元ジオメトリーにおける目標の速度を算出する速度算出手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項９又は１０記載のマルチスタティックレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００９−２７０８２７（Ｐ２００９−２７０８２７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１８７２０（Ｐ２００８−１１８７２０）
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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