レンジサイドローブ除去装置、信号処理装置、同信号処理装置を備えたレーダ装置、レンジサイドローブ除去方法及びプログラム
【課題】レンジサイドローブによる偽像を低減し、物標を確実に検出する。
【解決手段】レーダ装置１において、レンジサイドローブ除去装置３６は、レーダーアンテナ１０からの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するパルス圧縮部３３と、受信信号から、パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成する擬似レンジサイドローブ生成部３４と、パルス圧縮信号から擬似信号に相当する成分を除去する信号除去部３５と、を備える。
【解決手段】レーダ装置１において、レンジサイドローブ除去装置３６は、レーダーアンテナ１０からの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するパルス圧縮部３３と、受信信号から、パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成する擬似レンジサイドローブ生成部３４と、パルス圧縮信号から擬似信号に相当する成分を除去する信号除去部３５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス状電波により反射物体を探知するレーダ装置において、特にパルス圧縮処理された信号のレンジサイドローブを低減する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置においては、受信信号のＳ/Ｎ比の改善や距離分解能の向上図る技術として、パルス圧縮方式を用いている。パルス圧縮方式においては、周波数変調及び符号変調等で変調された送信信号を用い、その受信信号と送信信号に基づき発生させた参照信号との相関によりパルス圧縮を行う。パルス圧縮方式を用いることにより、受信信号のＳ／Ｎ比や分解能は改善されるが、レンジサイドローブが発生して偽像の原因となる。
【０００３】
このようなレンジサイドローブを低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２８２７８号公報
【特許文献２】特許第２９８２７６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１２は、受信電力の大きさが異なる物標Ａ、Ｂ、Ｃを含む信号の波形を示す。物標検出のためスレッショルドＴ１を設定した場合、スレッショルドＴ１は物標Ａのレンジサイドローブの上限よりも高く設定されているため、レンジサイドローブの影響は受けず、レーダ画像では物標Ａ及びＢが検出できる。しかし、スレッショルドＴ１より受信電力が小さい物標Ｃは検出できなくなる。一方、弱い受信信号でも検出できるようにするため、スレッショルドＴ２を設定した場合、受信電力が小さい物標Ｃは検出できるが、スレッショルドＴ２のレベルではレンジサイドローブに重複してしまう物標Ｂは検出できない。
【０００６】
本発明は、レンジサイドローブによる偽像を低減し、物標を確実に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一つの観点によれば、レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するパルス圧縮部と、受信信号から、パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成する擬似レンジサイドローブ生成部と、パルス圧縮信号から擬似信号に相当する成分を除去する信号除去部と、を備えるレンジサイドローブ除去装置が提供される。
【０００８】
ここでは、レーダーアンテナからの受信信号から生成されたレンジサイドローブの擬似信号に相当する成分をパルス圧縮信号より除去することにより、レンジサイドローブによる偽像を低減し、物標を確実に検出することができる。
【０００９】
上記レンジサイドローブ除去装置においては、擬似レンジサイドローブ生成部は、受信信号を、レンジサイドローブに近似した波形に整形することにより、擬似信号を生成するようにしてもよい。
【００１０】
上記レンジサイドローブ除去装置においては、擬似レンジサイドローブ生成部は、受信信号の包絡線の移動平均値を演算する平均値演算部を備え、同移動平均値に基づき擬似信号を生成してもよい。
【００１１】
或いは、上記レンジサイドローブ除去装置においては、擬似レンジサイドローブ生成部は、受信信号の包絡線の加重平均値を演算する平均値演算部を備え、同加重平均値に基づき擬似信号を生成してもよい。
【００１２】
更に、上記レンジサイドローブ除去装置においては、受信信号を直交検波する直交検波器を更に備え、擬似レンジサイドローブ生成部は、直交検波器が直交検波した受信信号の絶対値を算出することにより、受信信号の包絡線を取得する絶対値演算部を更に有していてもよい。
【００１３】
或いは、上記レンジサイドローブ除去装置においては、受信信号をエンベロープ検波することにより受信信号の包絡線を取得するエンベロープ検波器を更に備えていてもよい。
【００１４】
更に上記レンジサイドローブ除去装置において、擬似レンジサイドローブ生成部は、受信信号の信号レベルに応じて、受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を減衰させることにより、擬似信号を生成してもよい。この場合、疑似レンジサイドローブ生成部は、受信信号のＢＴ積に応じて、受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を減衰させることにより、疑似信号を生成してもよい。また、擬似レンジサイドローブ生成部は、減衰された受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を対数変換するようにしてもよい。擬似レンジサイドローブ生成部は更に、減衰された受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値に１を加算して対数変換するようにしてもよい。
【００１５】
上記レンジサイドローブ除去装置においては、パルス圧縮部は、例えば、マッチドフィルタを有する。
【００１６】
本発明の他の観点によれば、上記レンジサイドローブ除去装置と、レーダーアンテナからの受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、レンジサイドローブ除去装置の出力信号を検波する検波器と、を備える信号処理装置が提供される。
【００１７】
本発明の更に他の観点によれば、上記信号処理装置と、レーダーアンテナと、同レーダーアンテナからの信号を受信し、同レーダーアンテナを介して信号を送信する送受信部と、上記信号処理装置からの信号に基づきレーダ画像を表示する表示装置と、を備えるレーダ装置が提供される。
【００１８】
本発明の別の観点によれば、レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するステップと、受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を演算し、同移動平均値又は加重平均値に基づきパルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成するステップと、パルス圧縮信号から擬似信号に相当する成分を除去するステップと、を備えるレンジサイドローブ除去方法が提供される。
【００１９】
本発明の更に別の観点によれば、レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するステップと、受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を演算し、同移動平均値又は加重平均値に基づきパルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成するステップと、パルス圧縮信号から擬似信号に相当する成分を除去するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レンジサイドローブによる偽像を低減し、物標を確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーダ装置の全体構成図である。
【図２】同実施形態に係るレンジサイドローブ除去部の構成図である。
【図３】受信信号と、同レンジサイドローブ除去部における擬似レンジサイドローブ生成部の各部の出力信号の波形を簡略化して示す図である。
【図４】同レンジサイドローブ除去部におけるパルス圧縮部の出力信号の例を示す図である。
【図５】同レンジサイドローブ除去部における擬似レンジサイドローブ生成部の出力信号の例を示す図である。
【図６】同レンジサイドローブ除去部の出力信号を、レンジサイドローブの除去処理をしない場合の出力信号と比較して示した図である。
【図７】同実施形態に係る信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】受信電力に応じた、擬似レンジサイドローブ生成部の出力信号の例を示した図である。
【図９】レンジサイドローブの除去処理をしなかった場合における受信電力に応じたパルス圧縮処理後の出力信号を示す。
【図１０】本実施形態に係るレンジサイドローブの除去処理をした場合における受信電力に応じたパルス圧縮処理後の出力信号を示す。
【図１１】その他の実施形態に係るレンジサイドローブ除去部の構成図である。
【図１２】レンジサイドローブを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜１．実施形態＞
以下、本発明のレーダ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態に係るレーダ装置１は、例えば、船舶等に設けられ、海上の他船やブイ、鳥等の物標の位置を検出するための船舶用レーダ装置である。
【００２４】
本実施形態に係るレーダ装置１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るレーダ装置１の全体構成を概略的に示す図である。
【００２５】
図１に示すように、このレーダ装置１は、アンテナ１０、送受信部２０、信号処理部（信号処理装置）３０及び表示装置４０を備える。以下、レーダ装置１を構成する各構成要素について詳細に説明する。
＜１．１ アンテナ１０＞
アンテナ１０は、鋭い指向性を持ったパルス状電波であるレーダ送信信号のビームを送信するとともに、その周囲にある物標からの反射波を受信する。アンテナ１０は、水平面内で回転しながら、上記の送信と受信を繰り返す。
【００２６】
アンテナ１０では、レーダ送信信号を、ある方向へ集中して発射することで、物標からの反射波である物標信号を含むレーダ受信信号を受信する。レーダ装置１から物標までの距離は、その物標信号を含むレーダ受信信号の受信時間と、当該レーダ受信信号に対応するレーダ送信信号の送信時間との時間差から求められる。また、物標の方位は、対応するレーダ送信信号を送信するときのアンテナ１０の方位から求められる。
＜１．２ 送受信部２０＞
送受信部２０は、レーダ送信信号を生成してアンテナ１０へ送出する。また、送受信部２０は、アンテナ１０からレーダ受信信号を取り込み、レーダ受信信号を周波数変換する。この実施形態では、送受信部２０は、信号生成器２１、送信周波数変換器２２、局部発振器２３、送受切換器２４、及び受信周波数変換器２５を備える。
【００２７】
信号生成器２１は、同一の時間間隔で、又は異なる時間間隔で、中間周波数のレーダ送信信号を生成して送信周波数変換器２２へ出力する。信号生成器２１が生成するレーダ送信信号は、例えば、チャープ信号として知られている周波数変調信号である。或いは、信号生成器２１が位相変調信号や無変調のパルスを生成する場合にも、レーダ装置１は同様の構成をとることが可能である。
【００２８】
送信周波数変換器２２は、信号生成器２１の出力信号を局部発振器２３から出力されるローカル信号と混合し、信号生成器２１の出力信号を周波数変換して送受切換器２４へ出力する。
【００２９】
送受切換器２４は、アンテナ１０と接続可能に構成されている。送受切換器２４は、アンテナ１０と送受信部２０との間の信号の切り換えを行う。すなわち、この送受切換器２４では、送信時には、レーダ送信信号が受信回路（すなわち受信周波数変換器２５）に回り込まないようにし、受信時には、レーダ受信信号が送信回路（すなわち送信周波数変換器２２）に回り込まないようにする。送受切換器２４としては、例えば、サーキュレータ（Circulator）等の電子部品が用いられる。
【００３０】
受信周波数変換器２５は、アンテナ１０から出力されるレーダ受信信号を送受切換器２４を介して取り込む。そして、受信周波数変換器２５は、レーダ受信信号を局部発振器２３から出力されるローカル信号と混合し、受信周波数変換器２５の出力信号を中間周波数に変換し、後段の信号処理部３０へ出力する。
【００３１】
なお図１の送受信部２０では、増幅器やフィルタの図示を省略している。
＜１．３ 信号処理部３０＞
信号処理部３０は、送受信部２０より入力されたレーダ受信信号（例えば、図３（ａ））をデジタル信号に変換して信号処理を行う。信号処理部３０は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器３１、レンジサイドローブ除去部３６、検波器３７、及び表示処理部３８を備える。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器３１は、送受信部２０の受信周波数変換器２５から出力されるアナログ値の中間周波数信号をデジタル信号に変換する。
【００３３】
レンジサイドローブ除去部３６は、後述するように、直交検波器３２から出力された複素受信信号Ｚのパルス圧縮処理を行うと共に、直交検波器３２から出力されたＩ、Ｑ信号から後述するレンジサイドローブの擬似信号（以下、レンジサイドローブ擬似信号と呼ぶ。）を生成する。そして、レンジサイドローブ除去部３６は、パルス圧縮されから信号から、レンジサイドローブ擬似信号に相当する成分を減算する。
【００３４】
検波器３７は、レンジサイドローブ除去部３６から出力された信号（以下、レンジサイドローブ除去信号と呼ぶ。）を検波する。
【００３５】
表示処理部３８は、検波器３７より入力された信号に基づいて表示用信号を生成し、表示装置４０へ出力する。
＜１．４ 表示装置４０の構成＞
表示装置４０は、図示しないＣＰＵ、メモリ及び入力装置等のデバイスを備える。この表示装置４０では、各スイープで得られた振幅のデータＳ’を画像表示用のメモリに記憶するとともに、記憶したデータを所定の順序でこのメモリから読み出し、レーダ画像としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等に表示する。
＜１．５ レンジサイドローブ除去部３６＞
図１に示すように、レンジサイドローブ除去部３６は、直交検波器３２、パルス圧縮部３３、擬似レンジサイドローブ生成部３４、及び減算部（信号除去部）３５を有する。以下、レンジサイドローブ除去部３６の各構成部分について、詳細に説明する。
【００３６】
図２は、レンジサイドローブ除去部３６の詳細な構成を示す。
＜１．５．１ 直交検波器３２＞
直交検波器３２は、Ａ／Ｄ変換器３１から出力されるデジタル値の中間周波数信号を直交検波する。具体的には、直交検波器３２は、Ａ／Ｄ変換器３１の出力のレーダ受信信号から、これと同位相のＩ（In-Phase）信号及びこれとπ／２だけ位相の異なるＱ（Quadrature）信号を生成する。ここで、Ｉ信号，Ｑ信号（以下、適宜「Ｉ」，「Ｑ」と略記する。）はそれぞれ、レーダ受信信号である複素受信信号Ｚの実数部，虚数部である。複素受信信号Ｚの振幅は、（Ｉ２＋Ｑ２）１／２で表され、複素受信信号Ｚの位相は、ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）で表される。
＜１．５．２ パルス圧縮部３３＞
パルス圧縮部３３は、直交検波器３２から出力された複素受信信号Ｚのパルス圧縮処理を行い、パルス圧縮処理された信号（以下、パルス圧縮信号と呼ぶ。）を出力する。図２に示すように、パルス圧縮部３３は、マッチドフィルタ（Matched Filter）３３１と、遅延器３３２と、対数変換器３３３とを有する。
【００３７】
マッチドフィルタ３３１は、直交検波器３２の出力信号Ｉ，Ｑを取り込み、取り込まれた複素受信信号Ｚを圧縮する。このパルス幅の圧縮によって、表示装置４０において表示されるレーダ画像の解像度が高くなる。このパルス圧縮処理は、送信信号に基づく基準信号と受信信号の相関演算によって行われる。
【００３８】
遅延器３３２は、マッチドフィルタ３３２の出力信号を入力し、後述する擬似レンジサイドローブ生成部３４の出力信号とのタイミングを合わせる。
【００３９】
対数変換器３３３は、遅延器３３２の出力信号を対数変換する。対数変換器３３３より出力された出力信号、つまりパルス圧縮信号は、例えば、図４に示すような出力信号となる。同図に示すように、出力信号にはレンジサイドローブが出現している。なお、図４及び後述する図５、６に示す出力信号は、帯域幅２０ＭＨｚ、パルス幅５ｕｓ、減衰器による減衰量を０ｄＢとした場合の受信信号に基づくものを示している。
＜１．５．３ 擬似レンジサイドローブ生成部３４＞
擬似レンジサイドローブ生成部３４は、上記パルス圧縮信号のレンジサイドローブ擬似信号を生成する。ここで、レンジサイドローブ擬似信号とは、図４に示すパルス圧縮信号のうち、レンジサイドローブの信号成分に相当する信号を擬似的に生成したものである。図２に示すように、擬似レンジサイドローブ生成部３４は、絶対値演算部３４１と、平均値演算部３４２と、関数演算部３４３と、遅延器３４４とを有する。
【００４０】
絶対値演算部３４１は、次の式により、直交検波器の出力信号I、Ｑの絶対値ｘ（ｔ）を算出することにより、図３（ｂ）に簡略的に示すような包絡線（正の部分）を求める。なお、理解しやすいように、図３（ｂ）には受信信号（図３（ａ））の波形を点線で示しているが、本実施形態では当該受信信号はデジタル信号に変換された後、絶対値演算部３４１により絶対値を算出して包絡線を求める。
【００４１】
ｘ(ｔ)＝（Ｉ２＋Ｑ２）１／２
平均値演算部３４２は、絶対値演算部３４１の出力信号から、次の数式１により、絶対値ｘ(ｔ)の移動平均値を求める。この移動平均値は、パルス長Ｔに所定の係数α（パルス長Ｔに対する移動平均の割合）を掛けて求めたＴＴに応じたものである。移動平均値を取得することにより、図３（ｃ）に簡略的に示すような波形（実線）の信号が得られる。なお、係数αはハードウエアの設計上、或いはその他の条件を考慮して予め決められる。
【００４２】
ここでは計算量を減らすために移動平均値を用いているが、さらにレンジサイドローブ波形に近づけるために加重平均値を用いてもよい。
【００４３】
【数１】
【００４４】
関数演算部３４３は、平均値演算部３４２の出力信号から、次の数式２及び数式３により、レンジサイドローブ擬似信号を生成する。数式２では、ｘ(ｔ)の移動平均値の信号レベルを調整した値ＰＳＬ_ｅｓｔを得る。
【００４５】
【数２】
【００４６】
ここで、βは信号を減衰させる割合であり、ハードウエアの設計上、或いはその他の条件を考慮して予め決められる。βは次のような性質を有する。パルス圧縮前のエネルギー、つまりパルス圧縮前の受信波形の移動平均値(積分値)とパルス圧縮後のピーク値は一致する。パルス圧縮波形のピーク値とレンジサイドローブの比を６０ｄＢとすると、パルス圧縮前の受信波形の移動平均値に10^6を除算した値が擬似レンジサイドローブとなる。数式２のβは、おおよそレンジサイドローブ比を真数で表わした値となる。
【００４７】
また、このβは、受信信号のＢＴ積（時間帯域幅積）に応じた値としてもよい。
【００４８】
数式３では、受信電力が低いときに値がマイナスにならないように、値ＰＳＬ_ｅｓｔに１を加えて対数変換を行う。
【００４９】
【数３】
【００５０】
この結果、図３（ｄ）に簡略的に示すような波形（実線）の信号が得られる。
【００５１】
遅延器３４４は、関数演算部３４３の出力信号とパルス圧縮部３３の出力信号とのタイミングを合わせる。この結果、図３（ｅ）に簡略的に示すように、パルス圧縮部３３の出力信号とタイミングを合わせた波形（実線）の信号が得られる。
【００５２】
以上の処理の結果、図５に示すような波形に整形された信号が出力される。この信号は、図４に示すパルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号である。
＜１．５．４ 減算部３５＞
減算部３５は、パルス圧縮部３３の出力信号と擬似レンジサイドローブ生成部３４の出力信号とを入力し、パルス圧縮部３３の出力信号から擬似レンジサイドローブ生成部３４の出力信号の成分を減ずる。
【００５３】
この処理の結果、図６の黒線で示すように、レンジサイドローブが低減された信号（以下、レンジサイドローブ除去信号と呼ぶ。）が出力される。このレンジサイドローブ除去信号は、図６に示すパルス圧縮信号（グレー線）から、図５の擬似信号に相当する成分を減じたものである。同図に示すように、サイドローブのレベルが減少した信号が得られることが分かる。
＜１．６ 信号処理部３０の動作＞
次に、上記信号処理部３０の動作について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
【００５４】
Ｓ１０１：送受信部２０からの受信信号は、信号処理部３０のＡ／Ｄ変換器３１によりデジタル信号に変換される。
【００５５】
Ｓ１０２：Ａ／Ｄ変換器３１から出力されるデジタル信号は、直交検波器３２により直交検波され、Ｉ，Ｑ信号が生成される。
【００５６】
Ｓ１０３：Ｉ，Ｑ信号は、パルス圧縮部３３のマッチドフィルタ３３１を用いて相関処理され、例えば図４に示すようなパルス圧縮信号が生成される。
【００５７】
Ｓ１０４：一方、擬似レンジサイドローブ生成部３４により、受信したＩ，Ｑ信号に基づいて、例えば図５に示すようなレンジサイドローブ擬似信号が生成される。
【００５８】
Ｓ１０５：減算部３５により、パルス圧縮信号から、擬似レンジサイドローブ生成部３４の出力信号である擬似信号の成分が減算される。この処理の結果、図６の黒線で示すような、レンジサイドローブ除去信号が得られる。
【００５９】
Ｓ１０６：レンジサイドローブ除去部３６から出力されたレンジサイドローブ除去信号は、検波器３７により検波処理され、更に表示処理部３８により表示用信号に生成され、表示装置４０へ出力される。
【００６０】
なお、上記信号処理部３０による処理の流れは一例であり、各処理の順序やタイミング等は上記に限定されない。
＜１．７ 実施形態の効果＞
＜１．７．１＞
上記の通り、本実施形態に係るレーダ装置１によれば、レンジサイドローブ除去部３６により、レンジサイドローブ擬似信号に相当する成分をパルス圧縮信号から減ずることにより、レンジサイドローブを低減させた信号を得ることができる。これにより、レンジサイドローブの影響を排除でき、物標の探知性能を上げることができる。
【００６１】
また、レンジサイドローブ擬似信号をパルス圧縮する前の受信信号に基づいて生成するため、従来に比してより簡単且つ確実にレンジサイドローブに相当する信号を生成することができる。
＜１．７．２＞
更に、上記実施形態においては、小さい受信電力による影響は出ない。図８は、入力電力を変化させたとき（０ｄＢ〜３０ｄＢまで６ｄＢずつ減衰させたとき）の、上記実施形態により生成されるレンジサイドローブ擬似信号の波形を示す。入力電力レベルに応じて、擬似信号のレベルも変化する。従って、元々レンジサイドローブとして影響しないような小さいレベルの受信信号は、本実施形態のレンジサイドローブ除去処理により影響を受けない。
【００６２】
図９及び１０は、入力電力を変化させた（０ｄＢ〜３０ｄＢまで６ｄＢずつ減衰させたとき）場合において，レンジサイドローブ除去処理しなかったとき（図９）と本実施形態により除去処理したとき（図１０）のパルス圧縮波形（ピーク近傍）をそれぞれ示す。比較すると、図１０において、受信電力が高い（つまり、減衰量が少ない）信号波形ではレンジサイドローブが低減されているのが分かる。一方受信電力が低い（つまり、減衰量が多い）信号波形では、除去されるレンジサイドローブのレベルも低いため、ピーク以外の信号レベルが小さい箇所においてレンジサイドローブ除去処理による影響は受けていないことが分かる。
【００６３】
以上のように、本実施形態によれば、受信電力のレベルに影響されずにレンジサイドローブを低減することができる。
＜２ その他実施形態＞
＜２．１＞
上記実施形態では、レンジサイドローブ除去部３６の擬似レンジサイドローブ生成部３４は、平均値演算部３４２により移動平均値を求めた後関数演算部３４３により移動平均値を減衰させているが、本発明はこれに限定されない。擬似レンジサイドローブ生成部３４は、平均値を演算する前に受信信号を減衰させてもよい。
＜２．２＞
上記第１実施形態では、レンジサイドローブ除去部３６は直交検波器３２を有し、直交検波器３２から出力された出力信号Ｉ，Ｑの絶対値を算出することにより、包絡線を取得しているが、本発明はこれに限定されない。
【００６４】
図１１は、本実施形態に係るレンジサイドローブ除去部３６´の構成を示す。レンジサイドローブ除去部３６´は、直交検波器３２、パルス圧縮部３３、エンベロープ検波器３９、Ａ／Ｄ変換機３１０、擬似レンジサイドローブ生成部３４´、及び減算部３５を有する。なお、第１実施形態と同様の構成及び機能を有する部分については、同一の符号を付している。
【００６５】
本実施形態に係るレンジサイドローブ除去部３６´は、エンベロープ検波器３９を設けた点において、第１実施形態と異なる。エンベロープ検波器３９は、受信信号（アナログ信号）を入力し、受信信号のエンベロープを検波することにより包絡線を示す出力信号を取得する。エンベロープ検波器３９の出力信号は、Ａ／Ｄ変換機３１０によりデジタル信号に変換された後、擬似レンジサイドローブ生成部３４´に入力される。エンベロープ検波器３９により包絡線の信号を取得しているため、擬似レンジサイドローブ生成部３４´は、絶対値演算部を必要としない。従って、擬似レンジサイドローブ生成部３４´に入力された信号は、平均値演算部３４２に直接入力される。その後、上記第１実施形態と同様にしてレンジサイドローブ擬似信号が生成される。
【００６６】
その他の構成及び機能は上記第１実施形態と同様である。
＜２．３＞
上記実施形態では、アンテナ１０、送受信部２０、信号処理部３０、及び表示装置４０を備えるレーダ装置１について示しているが、本発明は、例えば信号処理部３０のみを備える形態（例えば、集積回路、半導体、モジュール、チップ）、または、送受信部２０及び信号処理部３０のみを備える形態（例えば、集積回路、半導体、チップ、モジュール）として適用することも可能である。
＜２．４＞
上記実施形態においては、本発明は装置や集積回路として説明したが、レンジサイドローブ除去方法やコンピュータプログラムとしても実現し得るものである。この場合、プロセッサがＲＯＭ等のメモリに記憶された所定のプログラムを実行することによって上記レンジサイドローブの除去処理を実行する。
【符号の説明】
【００６７】
１ レーダ装置
１０ アンテナ
２０ 送受信部
２１ 信号生成器
２２ 送信周波数変換器
２３ 局部発振器
２４ 送信切換器
２５ 受信周波数変換器
３０ 信号処理部
３１ Ａ／Ｄ変換器
３２ 直交検波器
３３ パルス圧縮部
３３１ マッチドフィルタ
３３２ 遅延器
３３３ 対数変換器
３４ 擬似レンジサイドローブ生成部
３４１ 絶対値演算部
３４２ 平均値演算部
３４３ 関数演算部
３４４ 遅延器
３５ 減算部
３６ レンジサイドローブ除去部
３７ 検波器
４０ 表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス状電波により反射物体を探知するレーダ装置において、特にパルス圧縮処理された信号のレンジサイドローブを低減する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置においては、受信信号のＳ/Ｎ比の改善や距離分解能の向上図る技術として、パルス圧縮方式を用いている。パルス圧縮方式においては、周波数変調及び符号変調等で変調された送信信号を用い、その受信信号と送信信号に基づき発生させた参照信号との相関によりパルス圧縮を行う。パルス圧縮方式を用いることにより、受信信号のＳ／Ｎ比や分解能は改善されるが、レンジサイドローブが発生して偽像の原因となる。
【０００３】
このようなレンジサイドローブを低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２８２７８号公報
【特許文献２】特許第２９８２７６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１２は、受信電力の大きさが異なる物標Ａ、Ｂ、Ｃを含む信号の波形を示す。物標検出のためスレッショルドＴ１を設定した場合、スレッショルドＴ１は物標Ａのレンジサイドローブの上限よりも高く設定されているため、レンジサイドローブの影響は受けず、レーダ画像では物標Ａ及びＢが検出できる。しかし、スレッショルドＴ１より受信電力が小さい物標Ｃは検出できなくなる。一方、弱い受信信号でも検出できるようにするため、スレッショルドＴ２を設定した場合、受信電力が小さい物標Ｃは検出できるが、スレッショルドＴ２のレベルではレンジサイドローブに重複してしまう物標Ｂは検出できない。
【０００６】
本発明は、レンジサイドローブによる偽像を低減し、物標を確実に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一つの観点によれば、レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するパルス圧縮部と、受信信号から、パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成する擬似レンジサイドローブ生成部と、パルス圧縮信号から擬似信号に相当する成分を除去する信号除去部と、を備えるレンジサイドローブ除去装置が提供される。
【０００８】
ここでは、レーダーアンテナからの受信信号から生成されたレンジサイドローブの擬似信号に相当する成分をパルス圧縮信号より除去することにより、レンジサイドローブによる偽像を低減し、物標を確実に検出することができる。
【０００９】
上記レンジサイドローブ除去装置においては、擬似レンジサイドローブ生成部は、受信信号を、レンジサイドローブに近似した波形に整形することにより、擬似信号を生成するようにしてもよい。
【００１０】
上記レンジサイドローブ除去装置においては、擬似レンジサイドローブ生成部は、受信信号の包絡線の移動平均値を演算する平均値演算部を備え、同移動平均値に基づき擬似信号を生成してもよい。
【００１１】
或いは、上記レンジサイドローブ除去装置においては、擬似レンジサイドローブ生成部は、受信信号の包絡線の加重平均値を演算する平均値演算部を備え、同加重平均値に基づき擬似信号を生成してもよい。
【００１２】
更に、上記レンジサイドローブ除去装置においては、受信信号を直交検波する直交検波器を更に備え、擬似レンジサイドローブ生成部は、直交検波器が直交検波した受信信号の絶対値を算出することにより、受信信号の包絡線を取得する絶対値演算部を更に有していてもよい。
【００１３】
或いは、上記レンジサイドローブ除去装置においては、受信信号をエンベロープ検波することにより受信信号の包絡線を取得するエンベロープ検波器を更に備えていてもよい。
【００１４】
更に上記レンジサイドローブ除去装置において、擬似レンジサイドローブ生成部は、受信信号の信号レベルに応じて、受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を減衰させることにより、擬似信号を生成してもよい。この場合、疑似レンジサイドローブ生成部は、受信信号のＢＴ積に応じて、受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を減衰させることにより、疑似信号を生成してもよい。また、擬似レンジサイドローブ生成部は、減衰された受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を対数変換するようにしてもよい。擬似レンジサイドローブ生成部は更に、減衰された受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値に１を加算して対数変換するようにしてもよい。
【００１５】
上記レンジサイドローブ除去装置においては、パルス圧縮部は、例えば、マッチドフィルタを有する。
【００１６】
本発明の他の観点によれば、上記レンジサイドローブ除去装置と、レーダーアンテナからの受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、レンジサイドローブ除去装置の出力信号を検波する検波器と、を備える信号処理装置が提供される。
【００１７】
本発明の更に他の観点によれば、上記信号処理装置と、レーダーアンテナと、同レーダーアンテナからの信号を受信し、同レーダーアンテナを介して信号を送信する送受信部と、上記信号処理装置からの信号に基づきレーダ画像を表示する表示装置と、を備えるレーダ装置が提供される。
【００１８】
本発明の別の観点によれば、レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するステップと、受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を演算し、同移動平均値又は加重平均値に基づきパルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成するステップと、パルス圧縮信号から擬似信号に相当する成分を除去するステップと、を備えるレンジサイドローブ除去方法が提供される。
【００１９】
本発明の更に別の観点によれば、レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するステップと、受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を演算し、同移動平均値又は加重平均値に基づきパルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成するステップと、パルス圧縮信号から擬似信号に相当する成分を除去するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レンジサイドローブによる偽像を低減し、物標を確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーダ装置の全体構成図である。
【図２】同実施形態に係るレンジサイドローブ除去部の構成図である。
【図３】受信信号と、同レンジサイドローブ除去部における擬似レンジサイドローブ生成部の各部の出力信号の波形を簡略化して示す図である。
【図４】同レンジサイドローブ除去部におけるパルス圧縮部の出力信号の例を示す図である。
【図５】同レンジサイドローブ除去部における擬似レンジサイドローブ生成部の出力信号の例を示す図である。
【図６】同レンジサイドローブ除去部の出力信号を、レンジサイドローブの除去処理をしない場合の出力信号と比較して示した図である。
【図７】同実施形態に係る信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】受信電力に応じた、擬似レンジサイドローブ生成部の出力信号の例を示した図である。
【図９】レンジサイドローブの除去処理をしなかった場合における受信電力に応じたパルス圧縮処理後の出力信号を示す。
【図１０】本実施形態に係るレンジサイドローブの除去処理をした場合における受信電力に応じたパルス圧縮処理後の出力信号を示す。
【図１１】その他の実施形態に係るレンジサイドローブ除去部の構成図である。
【図１２】レンジサイドローブを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜１．実施形態＞
以下、本発明のレーダ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態に係るレーダ装置１は、例えば、船舶等に設けられ、海上の他船やブイ、鳥等の物標の位置を検出するための船舶用レーダ装置である。
【００２４】
本実施形態に係るレーダ装置１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るレーダ装置１の全体構成を概略的に示す図である。
【００２５】
図１に示すように、このレーダ装置１は、アンテナ１０、送受信部２０、信号処理部（信号処理装置）３０及び表示装置４０を備える。以下、レーダ装置１を構成する各構成要素について詳細に説明する。
＜１．１ アンテナ１０＞
アンテナ１０は、鋭い指向性を持ったパルス状電波であるレーダ送信信号のビームを送信するとともに、その周囲にある物標からの反射波を受信する。アンテナ１０は、水平面内で回転しながら、上記の送信と受信を繰り返す。
【００２６】
アンテナ１０では、レーダ送信信号を、ある方向へ集中して発射することで、物標からの反射波である物標信号を含むレーダ受信信号を受信する。レーダ装置１から物標までの距離は、その物標信号を含むレーダ受信信号の受信時間と、当該レーダ受信信号に対応するレーダ送信信号の送信時間との時間差から求められる。また、物標の方位は、対応するレーダ送信信号を送信するときのアンテナ１０の方位から求められる。
＜１．２ 送受信部２０＞
送受信部２０は、レーダ送信信号を生成してアンテナ１０へ送出する。また、送受信部２０は、アンテナ１０からレーダ受信信号を取り込み、レーダ受信信号を周波数変換する。この実施形態では、送受信部２０は、信号生成器２１、送信周波数変換器２２、局部発振器２３、送受切換器２４、及び受信周波数変換器２５を備える。
【００２７】
信号生成器２１は、同一の時間間隔で、又は異なる時間間隔で、中間周波数のレーダ送信信号を生成して送信周波数変換器２２へ出力する。信号生成器２１が生成するレーダ送信信号は、例えば、チャープ信号として知られている周波数変調信号である。或いは、信号生成器２１が位相変調信号や無変調のパルスを生成する場合にも、レーダ装置１は同様の構成をとることが可能である。
【００２８】
送信周波数変換器２２は、信号生成器２１の出力信号を局部発振器２３から出力されるローカル信号と混合し、信号生成器２１の出力信号を周波数変換して送受切換器２４へ出力する。
【００２９】
送受切換器２４は、アンテナ１０と接続可能に構成されている。送受切換器２４は、アンテナ１０と送受信部２０との間の信号の切り換えを行う。すなわち、この送受切換器２４では、送信時には、レーダ送信信号が受信回路（すなわち受信周波数変換器２５）に回り込まないようにし、受信時には、レーダ受信信号が送信回路（すなわち送信周波数変換器２２）に回り込まないようにする。送受切換器２４としては、例えば、サーキュレータ（Circulator）等の電子部品が用いられる。
【００３０】
受信周波数変換器２５は、アンテナ１０から出力されるレーダ受信信号を送受切換器２４を介して取り込む。そして、受信周波数変換器２５は、レーダ受信信号を局部発振器２３から出力されるローカル信号と混合し、受信周波数変換器２５の出力信号を中間周波数に変換し、後段の信号処理部３０へ出力する。
【００３１】
なお図１の送受信部２０では、増幅器やフィルタの図示を省略している。
＜１．３ 信号処理部３０＞
信号処理部３０は、送受信部２０より入力されたレーダ受信信号（例えば、図３（ａ））をデジタル信号に変換して信号処理を行う。信号処理部３０は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器３１、レンジサイドローブ除去部３６、検波器３７、及び表示処理部３８を備える。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器３１は、送受信部２０の受信周波数変換器２５から出力されるアナログ値の中間周波数信号をデジタル信号に変換する。
【００３３】
レンジサイドローブ除去部３６は、後述するように、直交検波器３２から出力された複素受信信号Ｚのパルス圧縮処理を行うと共に、直交検波器３２から出力されたＩ、Ｑ信号から後述するレンジサイドローブの擬似信号（以下、レンジサイドローブ擬似信号と呼ぶ。）を生成する。そして、レンジサイドローブ除去部３６は、パルス圧縮されから信号から、レンジサイドローブ擬似信号に相当する成分を減算する。
【００３４】
検波器３７は、レンジサイドローブ除去部３６から出力された信号（以下、レンジサイドローブ除去信号と呼ぶ。）を検波する。
【００３５】
表示処理部３８は、検波器３７より入力された信号に基づいて表示用信号を生成し、表示装置４０へ出力する。
＜１．４ 表示装置４０の構成＞
表示装置４０は、図示しないＣＰＵ、メモリ及び入力装置等のデバイスを備える。この表示装置４０では、各スイープで得られた振幅のデータＳ’を画像表示用のメモリに記憶するとともに、記憶したデータを所定の順序でこのメモリから読み出し、レーダ画像としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等に表示する。
＜１．５ レンジサイドローブ除去部３６＞
図１に示すように、レンジサイドローブ除去部３６は、直交検波器３２、パルス圧縮部３３、擬似レンジサイドローブ生成部３４、及び減算部（信号除去部）３５を有する。以下、レンジサイドローブ除去部３６の各構成部分について、詳細に説明する。
【００３６】
図２は、レンジサイドローブ除去部３６の詳細な構成を示す。
＜１．５．１ 直交検波器３２＞
直交検波器３２は、Ａ／Ｄ変換器３１から出力されるデジタル値の中間周波数信号を直交検波する。具体的には、直交検波器３２は、Ａ／Ｄ変換器３１の出力のレーダ受信信号から、これと同位相のＩ（In-Phase）信号及びこれとπ／２だけ位相の異なるＱ（Quadrature）信号を生成する。ここで、Ｉ信号，Ｑ信号（以下、適宜「Ｉ」，「Ｑ」と略記する。）はそれぞれ、レーダ受信信号である複素受信信号Ｚの実数部，虚数部である。複素受信信号Ｚの振幅は、（Ｉ２＋Ｑ２）１／２で表され、複素受信信号Ｚの位相は、ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）で表される。
＜１．５．２ パルス圧縮部３３＞
パルス圧縮部３３は、直交検波器３２から出力された複素受信信号Ｚのパルス圧縮処理を行い、パルス圧縮処理された信号（以下、パルス圧縮信号と呼ぶ。）を出力する。図２に示すように、パルス圧縮部３３は、マッチドフィルタ（Matched Filter）３３１と、遅延器３３２と、対数変換器３３３とを有する。
【００３７】
マッチドフィルタ３３１は、直交検波器３２の出力信号Ｉ，Ｑを取り込み、取り込まれた複素受信信号Ｚを圧縮する。このパルス幅の圧縮によって、表示装置４０において表示されるレーダ画像の解像度が高くなる。このパルス圧縮処理は、送信信号に基づく基準信号と受信信号の相関演算によって行われる。
【００３８】
遅延器３３２は、マッチドフィルタ３３２の出力信号を入力し、後述する擬似レンジサイドローブ生成部３４の出力信号とのタイミングを合わせる。
【００３９】
対数変換器３３３は、遅延器３３２の出力信号を対数変換する。対数変換器３３３より出力された出力信号、つまりパルス圧縮信号は、例えば、図４に示すような出力信号となる。同図に示すように、出力信号にはレンジサイドローブが出現している。なお、図４及び後述する図５、６に示す出力信号は、帯域幅２０ＭＨｚ、パルス幅５ｕｓ、減衰器による減衰量を０ｄＢとした場合の受信信号に基づくものを示している。
＜１．５．３ 擬似レンジサイドローブ生成部３４＞
擬似レンジサイドローブ生成部３４は、上記パルス圧縮信号のレンジサイドローブ擬似信号を生成する。ここで、レンジサイドローブ擬似信号とは、図４に示すパルス圧縮信号のうち、レンジサイドローブの信号成分に相当する信号を擬似的に生成したものである。図２に示すように、擬似レンジサイドローブ生成部３４は、絶対値演算部３４１と、平均値演算部３４２と、関数演算部３４３と、遅延器３４４とを有する。
【００４０】
絶対値演算部３４１は、次の式により、直交検波器の出力信号I、Ｑの絶対値ｘ（ｔ）を算出することにより、図３（ｂ）に簡略的に示すような包絡線（正の部分）を求める。なお、理解しやすいように、図３（ｂ）には受信信号（図３（ａ））の波形を点線で示しているが、本実施形態では当該受信信号はデジタル信号に変換された後、絶対値演算部３４１により絶対値を算出して包絡線を求める。
【００４１】
ｘ(ｔ)＝（Ｉ２＋Ｑ２）１／２
平均値演算部３４２は、絶対値演算部３４１の出力信号から、次の数式１により、絶対値ｘ(ｔ)の移動平均値を求める。この移動平均値は、パルス長Ｔに所定の係数α（パルス長Ｔに対する移動平均の割合）を掛けて求めたＴＴに応じたものである。移動平均値を取得することにより、図３（ｃ）に簡略的に示すような波形（実線）の信号が得られる。なお、係数αはハードウエアの設計上、或いはその他の条件を考慮して予め決められる。
【００４２】
ここでは計算量を減らすために移動平均値を用いているが、さらにレンジサイドローブ波形に近づけるために加重平均値を用いてもよい。
【００４３】
【数１】
【００４４】
関数演算部３４３は、平均値演算部３４２の出力信号から、次の数式２及び数式３により、レンジサイドローブ擬似信号を生成する。数式２では、ｘ(ｔ)の移動平均値の信号レベルを調整した値ＰＳＬ_ｅｓｔを得る。
【００４５】
【数２】
【００４６】
ここで、βは信号を減衰させる割合であり、ハードウエアの設計上、或いはその他の条件を考慮して予め決められる。βは次のような性質を有する。パルス圧縮前のエネルギー、つまりパルス圧縮前の受信波形の移動平均値(積分値)とパルス圧縮後のピーク値は一致する。パルス圧縮波形のピーク値とレンジサイドローブの比を６０ｄＢとすると、パルス圧縮前の受信波形の移動平均値に10^6を除算した値が擬似レンジサイドローブとなる。数式２のβは、おおよそレンジサイドローブ比を真数で表わした値となる。
【００４７】
また、このβは、受信信号のＢＴ積（時間帯域幅積）に応じた値としてもよい。
【００４８】
数式３では、受信電力が低いときに値がマイナスにならないように、値ＰＳＬ_ｅｓｔに１を加えて対数変換を行う。
【００４９】
【数３】
【００５０】
この結果、図３（ｄ）に簡略的に示すような波形（実線）の信号が得られる。
【００５１】
遅延器３４４は、関数演算部３４３の出力信号とパルス圧縮部３３の出力信号とのタイミングを合わせる。この結果、図３（ｅ）に簡略的に示すように、パルス圧縮部３３の出力信号とタイミングを合わせた波形（実線）の信号が得られる。
【００５２】
以上の処理の結果、図５に示すような波形に整形された信号が出力される。この信号は、図４に示すパルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号である。
＜１．５．４ 減算部３５＞
減算部３５は、パルス圧縮部３３の出力信号と擬似レンジサイドローブ生成部３４の出力信号とを入力し、パルス圧縮部３３の出力信号から擬似レンジサイドローブ生成部３４の出力信号の成分を減ずる。
【００５３】
この処理の結果、図６の黒線で示すように、レンジサイドローブが低減された信号（以下、レンジサイドローブ除去信号と呼ぶ。）が出力される。このレンジサイドローブ除去信号は、図６に示すパルス圧縮信号（グレー線）から、図５の擬似信号に相当する成分を減じたものである。同図に示すように、サイドローブのレベルが減少した信号が得られることが分かる。
＜１．６ 信号処理部３０の動作＞
次に、上記信号処理部３０の動作について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
【００５４】
Ｓ１０１：送受信部２０からの受信信号は、信号処理部３０のＡ／Ｄ変換器３１によりデジタル信号に変換される。
【００５５】
Ｓ１０２：Ａ／Ｄ変換器３１から出力されるデジタル信号は、直交検波器３２により直交検波され、Ｉ，Ｑ信号が生成される。
【００５６】
Ｓ１０３：Ｉ，Ｑ信号は、パルス圧縮部３３のマッチドフィルタ３３１を用いて相関処理され、例えば図４に示すようなパルス圧縮信号が生成される。
【００５７】
Ｓ１０４：一方、擬似レンジサイドローブ生成部３４により、受信したＩ，Ｑ信号に基づいて、例えば図５に示すようなレンジサイドローブ擬似信号が生成される。
【００５８】
Ｓ１０５：減算部３５により、パルス圧縮信号から、擬似レンジサイドローブ生成部３４の出力信号である擬似信号の成分が減算される。この処理の結果、図６の黒線で示すような、レンジサイドローブ除去信号が得られる。
【００５９】
Ｓ１０６：レンジサイドローブ除去部３６から出力されたレンジサイドローブ除去信号は、検波器３７により検波処理され、更に表示処理部３８により表示用信号に生成され、表示装置４０へ出力される。
【００６０】
なお、上記信号処理部３０による処理の流れは一例であり、各処理の順序やタイミング等は上記に限定されない。
＜１．７ 実施形態の効果＞
＜１．７．１＞
上記の通り、本実施形態に係るレーダ装置１によれば、レンジサイドローブ除去部３６により、レンジサイドローブ擬似信号に相当する成分をパルス圧縮信号から減ずることにより、レンジサイドローブを低減させた信号を得ることができる。これにより、レンジサイドローブの影響を排除でき、物標の探知性能を上げることができる。
【００６１】
また、レンジサイドローブ擬似信号をパルス圧縮する前の受信信号に基づいて生成するため、従来に比してより簡単且つ確実にレンジサイドローブに相当する信号を生成することができる。
＜１．７．２＞
更に、上記実施形態においては、小さい受信電力による影響は出ない。図８は、入力電力を変化させたとき（０ｄＢ〜３０ｄＢまで６ｄＢずつ減衰させたとき）の、上記実施形態により生成されるレンジサイドローブ擬似信号の波形を示す。入力電力レベルに応じて、擬似信号のレベルも変化する。従って、元々レンジサイドローブとして影響しないような小さいレベルの受信信号は、本実施形態のレンジサイドローブ除去処理により影響を受けない。
【００６２】
図９及び１０は、入力電力を変化させた（０ｄＢ〜３０ｄＢまで６ｄＢずつ減衰させたとき）場合において，レンジサイドローブ除去処理しなかったとき（図９）と本実施形態により除去処理したとき（図１０）のパルス圧縮波形（ピーク近傍）をそれぞれ示す。比較すると、図１０において、受信電力が高い（つまり、減衰量が少ない）信号波形ではレンジサイドローブが低減されているのが分かる。一方受信電力が低い（つまり、減衰量が多い）信号波形では、除去されるレンジサイドローブのレベルも低いため、ピーク以外の信号レベルが小さい箇所においてレンジサイドローブ除去処理による影響は受けていないことが分かる。
【００６３】
以上のように、本実施形態によれば、受信電力のレベルに影響されずにレンジサイドローブを低減することができる。
＜２ その他実施形態＞
＜２．１＞
上記実施形態では、レンジサイドローブ除去部３６の擬似レンジサイドローブ生成部３４は、平均値演算部３４２により移動平均値を求めた後関数演算部３４３により移動平均値を減衰させているが、本発明はこれに限定されない。擬似レンジサイドローブ生成部３４は、平均値を演算する前に受信信号を減衰させてもよい。
＜２．２＞
上記第１実施形態では、レンジサイドローブ除去部３６は直交検波器３２を有し、直交検波器３２から出力された出力信号Ｉ，Ｑの絶対値を算出することにより、包絡線を取得しているが、本発明はこれに限定されない。
【００６４】
図１１は、本実施形態に係るレンジサイドローブ除去部３６´の構成を示す。レンジサイドローブ除去部３６´は、直交検波器３２、パルス圧縮部３３、エンベロープ検波器３９、Ａ／Ｄ変換機３１０、擬似レンジサイドローブ生成部３４´、及び減算部３５を有する。なお、第１実施形態と同様の構成及び機能を有する部分については、同一の符号を付している。
【００６５】
本実施形態に係るレンジサイドローブ除去部３６´は、エンベロープ検波器３９を設けた点において、第１実施形態と異なる。エンベロープ検波器３９は、受信信号（アナログ信号）を入力し、受信信号のエンベロープを検波することにより包絡線を示す出力信号を取得する。エンベロープ検波器３９の出力信号は、Ａ／Ｄ変換機３１０によりデジタル信号に変換された後、擬似レンジサイドローブ生成部３４´に入力される。エンベロープ検波器３９により包絡線の信号を取得しているため、擬似レンジサイドローブ生成部３４´は、絶対値演算部を必要としない。従って、擬似レンジサイドローブ生成部３４´に入力された信号は、平均値演算部３４２に直接入力される。その後、上記第１実施形態と同様にしてレンジサイドローブ擬似信号が生成される。
【００６６】
その他の構成及び機能は上記第１実施形態と同様である。
＜２．３＞
上記実施形態では、アンテナ１０、送受信部２０、信号処理部３０、及び表示装置４０を備えるレーダ装置１について示しているが、本発明は、例えば信号処理部３０のみを備える形態（例えば、集積回路、半導体、モジュール、チップ）、または、送受信部２０及び信号処理部３０のみを備える形態（例えば、集積回路、半導体、チップ、モジュール）として適用することも可能である。
＜２．４＞
上記実施形態においては、本発明は装置や集積回路として説明したが、レンジサイドローブ除去方法やコンピュータプログラムとしても実現し得るものである。この場合、プロセッサがＲＯＭ等のメモリに記憶された所定のプログラムを実行することによって上記レンジサイドローブの除去処理を実行する。
【符号の説明】
【００６７】
１ レーダ装置
１０ アンテナ
２０ 送受信部
２１ 信号生成器
２２ 送信周波数変換器
２３ 局部発振器
２４ 送信切換器
２５ 受信周波数変換器
３０ 信号処理部
３１ Ａ／Ｄ変換器
３２ 直交検波器
３３ パルス圧縮部
３３１ マッチドフィルタ
３３２ 遅延器
３３３ 対数変換器
３４ 擬似レンジサイドローブ生成部
３４１ 絶対値演算部
３４２ 平均値演算部
３４３ 関数演算部
３４４ 遅延器
３５ 減算部
３６ レンジサイドローブ除去部
３７ 検波器
４０ 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するパルス圧縮部と、
前記受信信号から、前記パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成する擬似レンジサイドローブ生成部と、
前記パルス圧縮信号から前記擬似信号に相当する成分を除去する信号除去部と、
を備える、レンジサイドローブ除去装置。
【請求項２】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、前記受信信号を、前記レンジサイドローブに近似した波形に整形することにより、前記擬似信号を生成する、
請求項１に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項３】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、
前記受信信号の包絡線の移動平均値を演算する平均値演算部を備え、
前記移動平均値に基づき前記擬似信号を生成する、
請求項１又は２に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項４】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、
前記受信信号の包絡線の加重平均値を演算する平均値演算部を備え、
前記加重平均値に基づき前記擬似信号を生成する、
請求項１又は２に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項５】
前記受信信号を直交検波する直交検波器を更に備え、
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、前記直交検波器が直交検波した前記受信信号の絶対値を算出することにより、前記受信信号の包絡線を取得する絶対値演算部を更に有する、
請求項３又は４に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項６】
前記受信信号をエンベロープ検波することにより前記受信信号の包絡線を取得するエンベロープ検波器、を更に備える、
請求項３又は４に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項７】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、前記受信信号の信号レベルに応じて、前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を減衰させることにより、前記擬似信号を生成する、
請求項３又は４に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項８】
前記疑似レンジサイドローブ生成部は、前記受信信号のＢＴ積に応じて、前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を減衰させることにより、前記疑似信号を生成する、
請求項３又は４に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項９】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、減衰された前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を対数変換する、
請求項７又は８に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項１０】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は更に、減衰された前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値に１を加算して対数変換する、
請求項９に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項１１】
前記パルス圧縮部は、マッチドフィルタを有する、
請求項１に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のレンジサイドローブ除去装置と、
レーダーアンテナからの前記受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記レンジサイドローブ除去装置の出力信号を検波する検波器と、
を備える、信号処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の信号処理装置と、
レーダーアンテナと、
前記レーダーアンテナからの信号を受信し、前記レーダーアンテナを介して信号を送信する送受信部と、
前記信号処理装置からの信号に基づきレーダ画像を表示する表示装置と、
を備える、レーダ装置。
【請求項１４】
レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するステップと、
前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を演算し、前記移動平均値又は加重平均値に基づき前記パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成するステップと、
前記パルス圧縮信号から前記擬似信号に相当する成分を除去するステップと、
を備える、レンジサイドローブ除去方法。
【請求項１５】
レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するステップと、
前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を演算し、前記移動平均値又は加重平均値に基づき前記パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成するステップと、
前記パルス圧縮信号から前記擬似信号に相当する成分を除去するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するパルス圧縮部と、
前記受信信号から、前記パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成する擬似レンジサイドローブ生成部と、
前記パルス圧縮信号から前記擬似信号に相当する成分を除去する信号除去部と、
を備える、レンジサイドローブ除去装置。
【請求項２】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、前記受信信号を、前記レンジサイドローブに近似した波形に整形することにより、前記擬似信号を生成する、
請求項１に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項３】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、
前記受信信号の包絡線の移動平均値を演算する平均値演算部を備え、
前記移動平均値に基づき前記擬似信号を生成する、
請求項１又は２に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項４】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、
前記受信信号の包絡線の加重平均値を演算する平均値演算部を備え、
前記加重平均値に基づき前記擬似信号を生成する、
請求項１又は２に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項５】
前記受信信号を直交検波する直交検波器を更に備え、
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、前記直交検波器が直交検波した前記受信信号の絶対値を算出することにより、前記受信信号の包絡線を取得する絶対値演算部を更に有する、
請求項３又は４に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項６】
前記受信信号をエンベロープ検波することにより前記受信信号の包絡線を取得するエンベロープ検波器、を更に備える、
請求項３又は４に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項７】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、前記受信信号の信号レベルに応じて、前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を減衰させることにより、前記擬似信号を生成する、
請求項３又は４に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項８】
前記疑似レンジサイドローブ生成部は、前記受信信号のＢＴ積に応じて、前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を減衰させることにより、前記疑似信号を生成する、
請求項３又は４に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項９】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は、減衰された前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を対数変換する、
請求項７又は８に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項１０】
前記擬似レンジサイドローブ生成部は更に、減衰された前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値に１を加算して対数変換する、
請求項９に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項１１】
前記パルス圧縮部は、マッチドフィルタを有する、
請求項１に記載のレンジサイドローブ除去装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のレンジサイドローブ除去装置と、
レーダーアンテナからの前記受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記レンジサイドローブ除去装置の出力信号を検波する検波器と、
を備える、信号処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の信号処理装置と、
レーダーアンテナと、
前記レーダーアンテナからの信号を受信し、前記レーダーアンテナを介して信号を送信する送受信部と、
前記信号処理装置からの信号に基づきレーダ画像を表示する表示装置と、
を備える、レーダ装置。
【請求項１４】
レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するステップと、
前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を演算し、前記移動平均値又は加重平均値に基づき前記パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成するステップと、
前記パルス圧縮信号から前記擬似信号に相当する成分を除去するステップと、
を備える、レンジサイドローブ除去方法。
【請求項１５】
レーダーアンテナからの受信信号を取得し、パルス圧縮処理を行ってパルス圧縮信号を生成するステップと、
前記受信信号の包絡線の移動平均値又は加重平均値を演算し、前記移動平均値又は加重平均値に基づき前記パルス圧縮信号のレンジサイドローブの擬似信号を生成するステップと、
前記パルス圧縮信号から前記擬似信号に相当する成分を除去するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２２０４４９（Ｐ２０１２−２２０４４９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８９４１５（Ｐ２０１１−８９４１５）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
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