レーダ装置及び信号処理方法
【課題】連続する送信パルス信号の変調方式を互いに相関性の低い変調方式に切り替えることで１次エコー及び２次エコーの両方を用いて目標を観測する場合であっても、ブランク領域のない観測結果を取得する。
【解決手段】レーダ装置は、送信パルス信号の変調方式を一パルス毎に互いに相関性の低い変調方式に切り替えて送信すると共に、その送信パルス信号のＰＲＦを所定のタイミングで他のＰＲＦへ切り替えることで目標を観測する。そして、観測結果におけるブランク領域を他のＰＲＦにより取得された観測結果に基づいて補間する。これにより、レーダ装置は、観測結果におけるブランク領域を解消することが可能となる。
【解決手段】レーダ装置は、送信パルス信号の変調方式を一パルス毎に互いに相関性の低い変調方式に切り替えて送信すると共に、その送信パルス信号のＰＲＦを所定のタイミングで他のＰＲＦへ切り替えることで目標を観測する。そして、観測結果におけるブランク領域を他のＰＲＦにより取得された観測結果に基づいて補間する。これにより、レーダ装置は、観測結果におけるブランク領域を解消することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気象防災に資する気象レーダ装置等のレーダ装置及びこの装置に用いられる信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドップラ気象レーダ装置は、アンテナ（空中線装置）から空間にパルス状の電波を放射し、雨粒等に反射して戻ってきた反射信号のドップラ成分を解析することで目標の強度、速度（ドップラ速度）等を算出することができる。この種のドップラ気象レーダ装置において、算出可能なドップラ速度の最大値を高くするには、パルスを送信する際のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）を低下させる方法があるが、ＰＲＦを低下させると覆域が狭まってしまう問題がある。
【０００３】
特許文献１では、上述の問題を解消するための発明が提案されている。特許文献１において、ドップラ気象レーダ装置は、送信パルス信号を少なくとも１つ前の送信パルス信号と互いに相関の低い変調方式で変調し、所定のＰＲＦで送信する。そして、ドップラ気象レーダ装置は、送信した送信パルス信号による１次エコーと、この送信パルス信号よりも少なくとも１つ以上前の送信パルス信号による２次エコーとを受信し、それぞれを対応する復調方式により復調して信号処理を行う。これにより、１次エコー及び２次エコーを混信を避けて復調することが可能となるため、測定精度の向上及び覆域の拡大を図ることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、上述のようなドップラ気象レーダ装置では、送信パルス信号の送信中には反射信号を受信することが不可能であるため、この期間中に到来する反射信号による領域の観測を行うことができなかった。これにより、観測領域にブランク領域が生じてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−１３９５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、従来のドップラ気象レーダ装置では、連続する送信パルス信号の変調方式を互いに相関性の低い変調方式に切り替えることで、１次エコー及び２次エコーの両方を用いて目標を観測する場合、送信パルス信号の送信期間に当たる領域の観測を行えないという問題があった。
【０００６】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、連続する送信パルス信号の変調方式を互いに相関性の低い変調方式に切り替えることで１次エコー及び２次エコーの両方を用いて目標を観測する場合であっても、ブランク領域のない観測結果を取得することが可能なレーダ装置及びそのレーダ装置に用いられる信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るレーダ装置は、指定された繰返し周期で変調パルスを繰り返し生成するものであり、前記変調パルスは、少なくとも１つ前の変調方式とは互いに相関性の低い変調方式をサイクリックに切り替えて変調される変調パルス生成手段と、前記変調パルス生成手段で生成された変調パルスを空間に向けて送信し、目標物により反射された前記変調パルスの反射信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信された信号を前記変調パルス生成手段で用いた複数の変調方式に基づいてそれぞれ復調する復調手段と、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第１の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第１の繰返し周期で信号処理する第１の処理と、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第２の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第２の繰返し周期で信号処理する第２の処理と、前記変調パルスを送信する際の、前記反射信号を受信できない期間中における前記第１及び第２の処理の処理ブランクの一方を、前記第１及び第２の処理のうち他方の処理結果に基づいて補間するブランク補間処理とを行う信号処理手段とを具備する。
【０００８】
また、本発明に係る信号処理方法は、少なくとも１つ前の変調方式とは互いに相関性の低い変調方式をサイクリックに切り替えて変調される変調パスルを指定された繰返し周期で生成する変調パルス生成手段と、前記変調パルス生成手段で生成された変調パルスを送信して当該変調パルスの反射信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信された信号を前記変調パルス生成手段で用いた複数の変調方式に基づいてそれぞれ復調する復調手段とを具備するレーダ装置に用いられる信号処理方法おいて、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第１の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第１の繰返し周期で信号処理し、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第２の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第２の繰返し周期で信号処理し、前記変調パルスを送信する際の、前記反射信号を受信できない期間中における前記２つの信号処理の処理ブランクの一方を、他方の信号処理の処理結果に基づいて補間することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によるレーダ装置及び信号処理方法では、変調方式を一パルス毎に互いに相関性の低い変調方式に切り替えた変調パルスを所定の繰返し周期に従って送信することで目標の観測を行う。このとき、レーダ装置は、２スタガ方式を採用しており、２種類の繰返し周期を所定のタイミングで切り替えることで、それぞれの繰返し周期に従った観測を行う。そして、レーダ装置は、一方の繰返し周期に従って取得される観測領域におけるブランク領域を他の繰返し周期に従って取得される観測結果に基づいて補間するようにしている。これにより、レーダ装置は、観測領域におけるブランク領域を解消することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、連続する送信パルス信号の変調方式を互いに相関性の低い変調方式に切り替えることで１次エコー及び２次エコーの両方を用いて目標を観測する場合であっても、ブランク領域のない観測結果を取得することが可能なレーダ装置及びそのレーダ装置に用いられる信号処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明に係るレーダ装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係るドップラ気象レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図１において、変調パルス生成部１２は、デジタル処理により、互いに干渉を生じにくい２種類の変調方式を選択的に切り替え、変調パルス信号を生成する。具体的には、波形パターンメモリ１２１に予め２種類の変調方式による波形パターンを登録しておき、読み出し制御部１２２により順次切り替えながら読み出し出力する。その発生タイミングは信号処理装置１１からの送信トリガにより決定され、パルス内の変調方式は信号処理装置１１からの変調選択信号により決定される。
【００１３】
変調パルス生成部１２で生成されたベースバンドの変調パルス信号は、直交変調部１３にて、デジタル処理によって直交変調された後、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部１４により中間周波数ｆｉのアナログ信号に変換される。このようにして生成された送信パルス信号は、送受信装置１５により送信周波数ｆ０に変換された後、電力増幅されて、空中線装置１６から送出される。
【００１４】
空中線装置１６から送出された周波数ｆ０の送信パルス信号は、目標（雨粒等）に当たって戻ってくるが、目標の移動によりドップラ周波数ｆｄを伴っている。この反射波の周波数をｆｒ＝ｆ０＋ｆｄとする。空中線装置１６はこの反射波を受信し、送受信装置１５へ出力する。なお、空中線装置１６では、送信パルス信号を送信している間は、反射波を受信することができない。
【００１５】
空中線装置１６で受けた反射波（周波数ｆ０＋ｆｄ）は、送受信装置１５で増幅された後、中間周波数ｆｉ＋ｆｄに変換される。続いて、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１７でデジタル値に変換された後、直交検波部１８にてデジタル処理により直交検波されてベースバンドのビデオ信号に変換される。
【００１６】
直交検波されたビデオ信号は復調部１９へ供給される。この復調部１９は、デジタル処理により、送信側の変調パルス生成部１２が備える複数の変調方式に基づいて入力ビデオ信号を復調する。各変調方式に基づいて復調された信号は、信号処理部１１に供給される。
【００１７】
信号処理部１１は、所定の送信パルス繰返し周期（ＰＲＦ）を決定し、このＰＲＦに基づいて送信トリガを生成する。また、信号処理部１１は、決定したＰＲＦに基づいて、１つ前の変調方式とは異なる変調方式で送信パルスを変調するよう変調選択信号を生成する。信号処理部１１は、決定したＰＲＦを用いて予め設定した回数だけ送信パルス信号を送信すると、ＰＲＦを異なるＰＲＦへ切り替える。
【００１８】
また、信号処理部１１は、復調部１９からの復調信号を受け取り、決定したＰＲＦに従って同一の変調方式に基づいて復調された復調信号毎に信号処理を行う。この信号処理により、目標の強度及びドップラ速度等が検出される。図２は、所定のＰＲＦに基づいて観測を行った際の観測領域を示す模式図である。図２において、内側の領域は１次エコーによる観測領域を示し、斜線領域はブランク領域を示し、外側の領域は２次エコーによる観測領域を示す。ここで、ブランク領域とは、空中線装置１６から送信パルス信号が送信されている間に戻ってきた反射波により観測されるはずであった領域を示す。信号処理部１１は、目標の強度を検出する際には、２つの異なるＰＲＦを用いた２スタガ方式を採用することで、それぞれで取得される観測結果に基づいてこのブランク領域を補間する。
【００１９】
さらに、信号処理部１１は、目標のドップラ速度を検出する際には、３つの異なるＰＲＦを用いた３スタガ方式を採用することで、それぞれで取得される観測結果に基づいて図２に示すブランク領域を補間する。
【００２０】
目標のドップラ速度が大きい場合には、決定したＰＲＦで検出可能な速度範囲を超え、速度の折返しが発生する。このような場合、一般に、２スタガ方式により、２つの異なるＰＲＦ毎の速度折返し特性の差を利用して検出したドップラ速度を補正する方法が採られている。本発明では、３つの異なるＰＲＦのうち２つずつを選択し、それぞれの検出処理で取得されたドップラ速度を補正する。そして、いずれかのＰＦＲで取得された観測領域におけるブランク領域を補正されたドップラ速度に基づいて補間するようにしている。
【００２１】
なお、本発明においてＤ／Ａ変換部１４とＡ／Ｄ変換部１７は必要不可欠なものではなく、変調パルスの選択的な生成処理、直交変調・復調処理、複数の変調方式による復調処理をアナログ処理で行う場合には不要である。
【００２２】
次に、上記構成におけるレーダ装置の動作を説明する。
【００２３】
（第１の実施例）
図３は、本発明に係るレーダ装置により目標の強度を検出する際の送信パルス信号の送信タイミングを示す模式図である。図４は、信号処理部１１による検出処理のフローチャートを示す図である。なお、ここでは目標の強度を検出する例について説明するが、この方式によって目標のドップラ速度を検出することも可能である。ただし、目標の移動速度が、速度の折返しが発生しない程度の速度である必要がある。
【００２４】
まず、信号処理部１１は、ＰＲＦ１を決定し、このＰＲＦ１に基づいて送信トリガを生成し、この送信トリガを変調パルス生成部１２へ出力する。このとき、信号処理部１１は、送信トリガを生成すると共に、連続するパルスの変調方式が互いに異なるものとなるように変調選択信号を生成し、この変調選択信号を変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ１に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００２５】
これにより、図３に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ１に従って交互に送信される。
【００２６】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ１に従って受信する。このとき受信される１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なる変調方式によるものである。復調部１９は、復調処理を２系統供え、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された信号は信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ４１）。
【００２７】
続いて、信号処理部１１は、ＰＲＦ１に従って送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ１からＰＲＦ２に切り替える。信号処理部１１は、決定したＰＲＦ２に従って送信トリガと変調選択信号とを生成し、これらを変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ２に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００２８】
これにより、図３に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ２に従って交互に送信される。
【００２９】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ２に従って受信する。１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なっており、復調部１９は、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された１次エコー及び２次エコーそれぞれの信号は、信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ４２）。
【００３０】
図５は、ＰＲＦ１に基づく観測領域と、ＰＲＦ２に基づく観測領域とを示す模式図である。このとき、ＰＲＦ１に基づく観測領域におけるブランク領域と、ＰＲＦ２に基づく観測領域におけるブランク領域とは互いに異なる位置に発生する。信号処理部１１は、ＰＲＦ１に基づく観測領域におけるブランク領域を、ＰＲＦ２の観測領域のうち黒色で示された領域を用いて補間する（ステップ４３）。
【００３１】
信号処理部１１は、ＰＲＦ２に基づいて送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ２からＰＲＦ１に切り替え、上述の処理を繰り返す。
【００３２】
なお、送信パルス信号を送信する所定のパルス数は、目標の強度を検出するのに十分なパルス数であり、例えばＰＲＦ１に基づくパルス数を３２パルス、ＰＲＦ２に基づくパルス数を２５パルスと設定することが可能である。
【００３３】
（第２の実施例）
図６は、本発明に係るレーダ装置により目標のドップラ速度を検出する際の送信パルス信号の送信タイミングを示す模式図である。図７は、信号処理部１１による検出処理のフローチャートを示す図である。なお、ここでは、３スタガ方式を採用して目標のドップラ速度を検出する例について説明するが、この方式によって目標の強度を検出することも可能である。
【００３４】
まず、信号処理部１１は、ＰＲＦ１を決定し、このＰＲＦ１に従って送信トリガと変調選択信号とを生成し、これらを変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ１に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００３５】
これにより、図６に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ１に従って交互に送信される。
【００３６】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ１に従って受信する。１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なっており、復調部１９は、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された信号は、信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ７１）。
【００３７】
続いて、信号処理部１１は、ＰＲＦ１に基づいて送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ１からＰＲＦ２に切り替える。信号処理部１１は、決定したＰＲＦ２に基づいて送信トリガと変調選択信号とを生成し、これらを変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ２に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００３８】
これにより、図６に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ２に従って交互に送信される。
【００３９】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ２に従って受信する。１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なっており、復調部１９は、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された１次エコー及び２次エコーそれぞれの信号は、信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ７２）。
【００４０】
続いて、信号処理部１１は、ＰＲＦ２に基づいて送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ２からＰＲＦ３に切り替える。信号処理部１１は、決定したＰＲＦ３に基づいて送信トリガと変調選択信号とを生成し、これらを変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ３に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００４１】
これにより、図６に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ３に従って交互に送信される。
【００４２】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ３に従って受信する。１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なっており、復調部１９は、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された１次エコー及び２次エコーそれぞれの信号は、信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ７３）。
【００４３】
図８は、ＰＲＦ１に基づく観測領域と、ＰＲＦ２に基づく観測領域と、ＰＲＦ３に基づく観測領域とを示す模式図である。このとき、ＰＲＦ１に基づく観測領域におけるブランク領域１と、ＰＲＦ２に基づく観測領域におけるブランク領域２と、ＰＲＦ３に基づく観測領域におけるブランク領域３とは互いに異なる位置に発生する。
【００４４】
移動速度の大きい目標を検出する際には、速度の折返しが発生する場合がある。このような場合、以下の処理を行って最大速度検出範囲を拡大するようにする。信号処理部１１は、ＰＲＦ２による速度折返し特性と、ＰＲＦ３による速度折返し特性との違いに基づいて、ＰＲＦ３による観測領域における目標のドップラ速度を補正する（ステップ７４）。
【００４５】
信号処理部１１は、ＰＲＦ１による速度折返し特性と、ＰＲＦ２による速度折返し特性との違いに基づいて、ＰＲＦ２による観測領域における目標のドップラ速度を補正する。そして、信号処理部１１は、ここで補正されたドップラ速度を用いて、ステップ７４においてブランク領域３の影響でドップラ速度を補正することができなかった領域を補間する（ステップ７５）。
【００４６】
続いて、信号処理部１１は、ＰＲＦ１による速度折返し特性と、ＰＲＦ３による速度折返し特性との違いに基づいて、ＰＲＦ３による観測領域における目標のドップラ速度を補正する。そして、信号処理部１１は、ここで補正されたドップラ速度により、ステップ７４においてブランク領域２の影響でドップラ速度を補正することができなかった領域を補間する（ステップ７６）。
【００４７】
信号処理部１１は、ＰＲＦ３に基づいて送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ３からＰＲＦ１に切り替え、上述の処理を繰り返す。
【００４８】
以上のように、上記一実施形態において、レーダ装置は、送信パルス信号の変調方式を一パルス毎に互いに相関性の低い変調方式に切り替えて送信すると共に、その送信パルス信号のＰＲＦを所定のタイミングで他のＰＲＦへ切り替えることで目標の観測を行う。このとき、目標の強度を検出する場合は２スタガ方式を採用し、ドップラ速度を検出する場合は３スタガ方式を採用する。そして、レーダ装置は、観測領域におけるブランク領域を他のＰＲＦに基づく観測領域により補間するようにしている。これにより、レーダ装置は、観測領域におけるブランク領域を解消することが可能となる。
【００４９】
したがって、本発明に係るレーダ装置は、連続する送信パルス信号の変調方式を互いに相関性の低い変調方式に切り替えることで１次エコー及び２次エコーの両方を用いて目標を観測する場合であっても、ブランク領域のない観測結果を取得することができる。
【００５０】
なお、上記一実施形態における送信パルスの変調方式は、周波数を変調する方式においては、例えば低い周波数から高い周波数に変化させる（アップチャープ）送信パルスを変調１、高い周波数から低い周波数に変化させる（ダウンチャープ）送信パルスを変調２とすることが考えられる。この場合の送信信号の例を図９に示す。また、パルス内の位相をコード化する方式においては、相関性の低いコードを２組準備し、それぞれを変調１、変調２とすることが考えられる。この場合の送信信号の例を図１０に示す。さらには、周波数変調と位相変調を組み合わせることも考えられる。
【００５１】
また、上記一実施形態の第１の実施例では、ＰＲＦ１のブランク領域での検出強度をＰＲＦ２の観測結果を用いて補間する例を説明したが、ＰＲＦ２のブランク領域での検出強度をＰＲＦ１に基づく観測結果を用いて補間する場合であっても同様に実施可能である。
【００５２】
また、上記一実施形態の第２の実施例では、ＰＲＦ３のブランク領域でのドップラ速度を、ＰＲＦ１乃至ＰＲＦ３の観測結果を用いて補間する例について説明したが、補間されるブランク領域は、ＰＲＦ３のブランク領域に限定されるわけではない。
【００５３】
また、上記一実施形態では、１次エコー及び２次エコーを利用して観測処理を行う場合のブランク領域の解消を例に説明したが、３次以上の多次エコーを利用して観測処理を行う場合であっても同様に実施可能である。ただし、この際、波形パターンメモリ１２１には、３種類以上の変調方式による波形パターンを予め登録しておく必要がある。
【００５４】
さらに、この発明は上記一実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係るドップラ気象レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】所定のＰＲＦを決定した際のレーダ装置の観測領域を示す模式図である。
【図３】図１のレーダ装置により強度を検出する際の送信パルス信号の送信タイミングを示す図である。
【図４】図１の信号処理部による強度検出処理のフローチャートを示す図である。
【図５】ＰＲＦ１に基づいて取得された観測結果と、ＰＲＦ２に基づいて取得された観測結果とを示す図である。
【図６】図１のレーダ装置によりドップラ速度を検出する際の送信パルス信号の送信タイミングを示す図である。
【図７】図１の信号処理部によるドップラ速度検出処理のフローチャートを示す図である。
【図８】ＰＲＦ１に基づいて取得された観測結果と、ＰＲＦ２に基づいて取得された観測結果と、ＰＲＦ３に基づいて取得された観測結果とを示す図である。
【図９】変調方式にアップチャープとダウンチャープによる周波数変調を用いた場合の送信パルスの例を示す図である。
【図１０】変調方式に互いに相関性の低いコードで位相変調を施す符号変調を用いた場合の送信パルスの例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１…信号処理部
１２…変調パルス生成部
１２１…波形パターンメモリ
１２２…読み出し制御部
１３…直交変調部
１４…Ｄ／Ａ
１５…送受信装置
１６…空中線装置
１７…Ａ／Ｄ
１８…直交検波部
１９…復調部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気象防災に資する気象レーダ装置等のレーダ装置及びこの装置に用いられる信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドップラ気象レーダ装置は、アンテナ（空中線装置）から空間にパルス状の電波を放射し、雨粒等に反射して戻ってきた反射信号のドップラ成分を解析することで目標の強度、速度（ドップラ速度）等を算出することができる。この種のドップラ気象レーダ装置において、算出可能なドップラ速度の最大値を高くするには、パルスを送信する際のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）を低下させる方法があるが、ＰＲＦを低下させると覆域が狭まってしまう問題がある。
【０００３】
特許文献１では、上述の問題を解消するための発明が提案されている。特許文献１において、ドップラ気象レーダ装置は、送信パルス信号を少なくとも１つ前の送信パルス信号と互いに相関の低い変調方式で変調し、所定のＰＲＦで送信する。そして、ドップラ気象レーダ装置は、送信した送信パルス信号による１次エコーと、この送信パルス信号よりも少なくとも１つ以上前の送信パルス信号による２次エコーとを受信し、それぞれを対応する復調方式により復調して信号処理を行う。これにより、１次エコー及び２次エコーを混信を避けて復調することが可能となるため、測定精度の向上及び覆域の拡大を図ることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、上述のようなドップラ気象レーダ装置では、送信パルス信号の送信中には反射信号を受信することが不可能であるため、この期間中に到来する反射信号による領域の観測を行うことができなかった。これにより、観測領域にブランク領域が生じてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−１３９５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、従来のドップラ気象レーダ装置では、連続する送信パルス信号の変調方式を互いに相関性の低い変調方式に切り替えることで、１次エコー及び２次エコーの両方を用いて目標を観測する場合、送信パルス信号の送信期間に当たる領域の観測を行えないという問題があった。
【０００６】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、連続する送信パルス信号の変調方式を互いに相関性の低い変調方式に切り替えることで１次エコー及び２次エコーの両方を用いて目標を観測する場合であっても、ブランク領域のない観測結果を取得することが可能なレーダ装置及びそのレーダ装置に用いられる信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るレーダ装置は、指定された繰返し周期で変調パルスを繰り返し生成するものであり、前記変調パルスは、少なくとも１つ前の変調方式とは互いに相関性の低い変調方式をサイクリックに切り替えて変調される変調パルス生成手段と、前記変調パルス生成手段で生成された変調パルスを空間に向けて送信し、目標物により反射された前記変調パルスの反射信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信された信号を前記変調パルス生成手段で用いた複数の変調方式に基づいてそれぞれ復調する復調手段と、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第１の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第１の繰返し周期で信号処理する第１の処理と、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第２の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第２の繰返し周期で信号処理する第２の処理と、前記変調パルスを送信する際の、前記反射信号を受信できない期間中における前記第１及び第２の処理の処理ブランクの一方を、前記第１及び第２の処理のうち他方の処理結果に基づいて補間するブランク補間処理とを行う信号処理手段とを具備する。
【０００８】
また、本発明に係る信号処理方法は、少なくとも１つ前の変調方式とは互いに相関性の低い変調方式をサイクリックに切り替えて変調される変調パスルを指定された繰返し周期で生成する変調パルス生成手段と、前記変調パルス生成手段で生成された変調パルスを送信して当該変調パルスの反射信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信された信号を前記変調パルス生成手段で用いた複数の変調方式に基づいてそれぞれ復調する復調手段とを具備するレーダ装置に用いられる信号処理方法おいて、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第１の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第１の繰返し周期で信号処理し、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第２の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第２の繰返し周期で信号処理し、前記変調パルスを送信する際の、前記反射信号を受信できない期間中における前記２つの信号処理の処理ブランクの一方を、他方の信号処理の処理結果に基づいて補間することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によるレーダ装置及び信号処理方法では、変調方式を一パルス毎に互いに相関性の低い変調方式に切り替えた変調パルスを所定の繰返し周期に従って送信することで目標の観測を行う。このとき、レーダ装置は、２スタガ方式を採用しており、２種類の繰返し周期を所定のタイミングで切り替えることで、それぞれの繰返し周期に従った観測を行う。そして、レーダ装置は、一方の繰返し周期に従って取得される観測領域におけるブランク領域を他の繰返し周期に従って取得される観測結果に基づいて補間するようにしている。これにより、レーダ装置は、観測領域におけるブランク領域を解消することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、連続する送信パルス信号の変調方式を互いに相関性の低い変調方式に切り替えることで１次エコー及び２次エコーの両方を用いて目標を観測する場合であっても、ブランク領域のない観測結果を取得することが可能なレーダ装置及びそのレーダ装置に用いられる信号処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明に係るレーダ装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係るドップラ気象レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図１において、変調パルス生成部１２は、デジタル処理により、互いに干渉を生じにくい２種類の変調方式を選択的に切り替え、変調パルス信号を生成する。具体的には、波形パターンメモリ１２１に予め２種類の変調方式による波形パターンを登録しておき、読み出し制御部１２２により順次切り替えながら読み出し出力する。その発生タイミングは信号処理装置１１からの送信トリガにより決定され、パルス内の変調方式は信号処理装置１１からの変調選択信号により決定される。
【００１３】
変調パルス生成部１２で生成されたベースバンドの変調パルス信号は、直交変調部１３にて、デジタル処理によって直交変調された後、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部１４により中間周波数ｆｉのアナログ信号に変換される。このようにして生成された送信パルス信号は、送受信装置１５により送信周波数ｆ０に変換された後、電力増幅されて、空中線装置１６から送出される。
【００１４】
空中線装置１６から送出された周波数ｆ０の送信パルス信号は、目標（雨粒等）に当たって戻ってくるが、目標の移動によりドップラ周波数ｆｄを伴っている。この反射波の周波数をｆｒ＝ｆ０＋ｆｄとする。空中線装置１６はこの反射波を受信し、送受信装置１５へ出力する。なお、空中線装置１６では、送信パルス信号を送信している間は、反射波を受信することができない。
【００１５】
空中線装置１６で受けた反射波（周波数ｆ０＋ｆｄ）は、送受信装置１５で増幅された後、中間周波数ｆｉ＋ｆｄに変換される。続いて、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１７でデジタル値に変換された後、直交検波部１８にてデジタル処理により直交検波されてベースバンドのビデオ信号に変換される。
【００１６】
直交検波されたビデオ信号は復調部１９へ供給される。この復調部１９は、デジタル処理により、送信側の変調パルス生成部１２が備える複数の変調方式に基づいて入力ビデオ信号を復調する。各変調方式に基づいて復調された信号は、信号処理部１１に供給される。
【００１７】
信号処理部１１は、所定の送信パルス繰返し周期（ＰＲＦ）を決定し、このＰＲＦに基づいて送信トリガを生成する。また、信号処理部１１は、決定したＰＲＦに基づいて、１つ前の変調方式とは異なる変調方式で送信パルスを変調するよう変調選択信号を生成する。信号処理部１１は、決定したＰＲＦを用いて予め設定した回数だけ送信パルス信号を送信すると、ＰＲＦを異なるＰＲＦへ切り替える。
【００１８】
また、信号処理部１１は、復調部１９からの復調信号を受け取り、決定したＰＲＦに従って同一の変調方式に基づいて復調された復調信号毎に信号処理を行う。この信号処理により、目標の強度及びドップラ速度等が検出される。図２は、所定のＰＲＦに基づいて観測を行った際の観測領域を示す模式図である。図２において、内側の領域は１次エコーによる観測領域を示し、斜線領域はブランク領域を示し、外側の領域は２次エコーによる観測領域を示す。ここで、ブランク領域とは、空中線装置１６から送信パルス信号が送信されている間に戻ってきた反射波により観測されるはずであった領域を示す。信号処理部１１は、目標の強度を検出する際には、２つの異なるＰＲＦを用いた２スタガ方式を採用することで、それぞれで取得される観測結果に基づいてこのブランク領域を補間する。
【００１９】
さらに、信号処理部１１は、目標のドップラ速度を検出する際には、３つの異なるＰＲＦを用いた３スタガ方式を採用することで、それぞれで取得される観測結果に基づいて図２に示すブランク領域を補間する。
【００２０】
目標のドップラ速度が大きい場合には、決定したＰＲＦで検出可能な速度範囲を超え、速度の折返しが発生する。このような場合、一般に、２スタガ方式により、２つの異なるＰＲＦ毎の速度折返し特性の差を利用して検出したドップラ速度を補正する方法が採られている。本発明では、３つの異なるＰＲＦのうち２つずつを選択し、それぞれの検出処理で取得されたドップラ速度を補正する。そして、いずれかのＰＦＲで取得された観測領域におけるブランク領域を補正されたドップラ速度に基づいて補間するようにしている。
【００２１】
なお、本発明においてＤ／Ａ変換部１４とＡ／Ｄ変換部１７は必要不可欠なものではなく、変調パルスの選択的な生成処理、直交変調・復調処理、複数の変調方式による復調処理をアナログ処理で行う場合には不要である。
【００２２】
次に、上記構成におけるレーダ装置の動作を説明する。
【００２３】
（第１の実施例）
図３は、本発明に係るレーダ装置により目標の強度を検出する際の送信パルス信号の送信タイミングを示す模式図である。図４は、信号処理部１１による検出処理のフローチャートを示す図である。なお、ここでは目標の強度を検出する例について説明するが、この方式によって目標のドップラ速度を検出することも可能である。ただし、目標の移動速度が、速度の折返しが発生しない程度の速度である必要がある。
【００２４】
まず、信号処理部１１は、ＰＲＦ１を決定し、このＰＲＦ１に基づいて送信トリガを生成し、この送信トリガを変調パルス生成部１２へ出力する。このとき、信号処理部１１は、送信トリガを生成すると共に、連続するパルスの変調方式が互いに異なるものとなるように変調選択信号を生成し、この変調選択信号を変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ１に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００２５】
これにより、図３に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ１に従って交互に送信される。
【００２６】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ１に従って受信する。このとき受信される１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なる変調方式によるものである。復調部１９は、復調処理を２系統供え、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された信号は信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ４１）。
【００２７】
続いて、信号処理部１１は、ＰＲＦ１に従って送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ１からＰＲＦ２に切り替える。信号処理部１１は、決定したＰＲＦ２に従って送信トリガと変調選択信号とを生成し、これらを変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ２に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００２８】
これにより、図３に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ２に従って交互に送信される。
【００２９】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ２に従って受信する。１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なっており、復調部１９は、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された１次エコー及び２次エコーそれぞれの信号は、信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ４２）。
【００３０】
図５は、ＰＲＦ１に基づく観測領域と、ＰＲＦ２に基づく観測領域とを示す模式図である。このとき、ＰＲＦ１に基づく観測領域におけるブランク領域と、ＰＲＦ２に基づく観測領域におけるブランク領域とは互いに異なる位置に発生する。信号処理部１１は、ＰＲＦ１に基づく観測領域におけるブランク領域を、ＰＲＦ２の観測領域のうち黒色で示された領域を用いて補間する（ステップ４３）。
【００３１】
信号処理部１１は、ＰＲＦ２に基づいて送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ２からＰＲＦ１に切り替え、上述の処理を繰り返す。
【００３２】
なお、送信パルス信号を送信する所定のパルス数は、目標の強度を検出するのに十分なパルス数であり、例えばＰＲＦ１に基づくパルス数を３２パルス、ＰＲＦ２に基づくパルス数を２５パルスと設定することが可能である。
【００３３】
（第２の実施例）
図６は、本発明に係るレーダ装置により目標のドップラ速度を検出する際の送信パルス信号の送信タイミングを示す模式図である。図７は、信号処理部１１による検出処理のフローチャートを示す図である。なお、ここでは、３スタガ方式を採用して目標のドップラ速度を検出する例について説明するが、この方式によって目標の強度を検出することも可能である。
【００３４】
まず、信号処理部１１は、ＰＲＦ１を決定し、このＰＲＦ１に従って送信トリガと変調選択信号とを生成し、これらを変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ１に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００３５】
これにより、図６に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ１に従って交互に送信される。
【００３６】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ１に従って受信する。１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なっており、復調部１９は、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された信号は、信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ７１）。
【００３７】
続いて、信号処理部１１は、ＰＲＦ１に基づいて送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ１からＰＲＦ２に切り替える。信号処理部１１は、決定したＰＲＦ２に基づいて送信トリガと変調選択信号とを生成し、これらを変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ２に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００３８】
これにより、図６に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ２に従って交互に送信される。
【００３９】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ２に従って受信する。１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なっており、復調部１９は、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された１次エコー及び２次エコーそれぞれの信号は、信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ７２）。
【００４０】
続いて、信号処理部１１は、ＰＲＦ２に基づいて送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ２からＰＲＦ３に切り替える。信号処理部１１は、決定したＰＲＦ３に基づいて送信トリガと変調選択信号とを生成し、これらを変調パルス生成部１２へ出力する。変調パルス生成部１２は、送信トリガ及び変調選択信号を受け取ると、ＰＲＦ３に基づいた周期で変調１又は変調２で変調された変調パルス信号を交互に生成する。
【００４１】
これにより、図６に示すように、空中線装置１６から変調１又は変調２で変調された送信パルス信号がＰＲＦ３に従って交互に送信される。
【００４２】
空中線装置１６は、送信した送信パルス信号の反射波である１次エコー及び２次エコーをＰＲＦ３に従って受信する。１次エコーの変調方式と２次エコーの変調方式とは互いに異なっており、復調部１９は、受信された１次エコー及び２次エコーそれぞれを分離抽出して復調処理を行う。復調された１次エコー及び２次エコーそれぞれの信号は、信号処理部１１へ出力され、信号処理部１１はこれらの信号を受け取り、１次エコーによる検出処理及び２次エコーによる検出処理をそれぞれ行う（ステップ７３）。
【００４３】
図８は、ＰＲＦ１に基づく観測領域と、ＰＲＦ２に基づく観測領域と、ＰＲＦ３に基づく観測領域とを示す模式図である。このとき、ＰＲＦ１に基づく観測領域におけるブランク領域１と、ＰＲＦ２に基づく観測領域におけるブランク領域２と、ＰＲＦ３に基づく観測領域におけるブランク領域３とは互いに異なる位置に発生する。
【００４４】
移動速度の大きい目標を検出する際には、速度の折返しが発生する場合がある。このような場合、以下の処理を行って最大速度検出範囲を拡大するようにする。信号処理部１１は、ＰＲＦ２による速度折返し特性と、ＰＲＦ３による速度折返し特性との違いに基づいて、ＰＲＦ３による観測領域における目標のドップラ速度を補正する（ステップ７４）。
【００４５】
信号処理部１１は、ＰＲＦ１による速度折返し特性と、ＰＲＦ２による速度折返し特性との違いに基づいて、ＰＲＦ２による観測領域における目標のドップラ速度を補正する。そして、信号処理部１１は、ここで補正されたドップラ速度を用いて、ステップ７４においてブランク領域３の影響でドップラ速度を補正することができなかった領域を補間する（ステップ７５）。
【００４６】
続いて、信号処理部１１は、ＰＲＦ１による速度折返し特性と、ＰＲＦ３による速度折返し特性との違いに基づいて、ＰＲＦ３による観測領域における目標のドップラ速度を補正する。そして、信号処理部１１は、ここで補正されたドップラ速度により、ステップ７４においてブランク領域２の影響でドップラ速度を補正することができなかった領域を補間する（ステップ７６）。
【００４７】
信号処理部１１は、ＰＲＦ３に基づいて送信パルス信号が所定のパルス数だけ送信されると、ＰＲＦをＰＲＦ３からＰＲＦ１に切り替え、上述の処理を繰り返す。
【００４８】
以上のように、上記一実施形態において、レーダ装置は、送信パルス信号の変調方式を一パルス毎に互いに相関性の低い変調方式に切り替えて送信すると共に、その送信パルス信号のＰＲＦを所定のタイミングで他のＰＲＦへ切り替えることで目標の観測を行う。このとき、目標の強度を検出する場合は２スタガ方式を採用し、ドップラ速度を検出する場合は３スタガ方式を採用する。そして、レーダ装置は、観測領域におけるブランク領域を他のＰＲＦに基づく観測領域により補間するようにしている。これにより、レーダ装置は、観測領域におけるブランク領域を解消することが可能となる。
【００４９】
したがって、本発明に係るレーダ装置は、連続する送信パルス信号の変調方式を互いに相関性の低い変調方式に切り替えることで１次エコー及び２次エコーの両方を用いて目標を観測する場合であっても、ブランク領域のない観測結果を取得することができる。
【００５０】
なお、上記一実施形態における送信パルスの変調方式は、周波数を変調する方式においては、例えば低い周波数から高い周波数に変化させる（アップチャープ）送信パルスを変調１、高い周波数から低い周波数に変化させる（ダウンチャープ）送信パルスを変調２とすることが考えられる。この場合の送信信号の例を図９に示す。また、パルス内の位相をコード化する方式においては、相関性の低いコードを２組準備し、それぞれを変調１、変調２とすることが考えられる。この場合の送信信号の例を図１０に示す。さらには、周波数変調と位相変調を組み合わせることも考えられる。
【００５１】
また、上記一実施形態の第１の実施例では、ＰＲＦ１のブランク領域での検出強度をＰＲＦ２の観測結果を用いて補間する例を説明したが、ＰＲＦ２のブランク領域での検出強度をＰＲＦ１に基づく観測結果を用いて補間する場合であっても同様に実施可能である。
【００５２】
また、上記一実施形態の第２の実施例では、ＰＲＦ３のブランク領域でのドップラ速度を、ＰＲＦ１乃至ＰＲＦ３の観測結果を用いて補間する例について説明したが、補間されるブランク領域は、ＰＲＦ３のブランク領域に限定されるわけではない。
【００５３】
また、上記一実施形態では、１次エコー及び２次エコーを利用して観測処理を行う場合のブランク領域の解消を例に説明したが、３次以上の多次エコーを利用して観測処理を行う場合であっても同様に実施可能である。ただし、この際、波形パターンメモリ１２１には、３種類以上の変調方式による波形パターンを予め登録しておく必要がある。
【００５４】
さらに、この発明は上記一実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係るドップラ気象レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】所定のＰＲＦを決定した際のレーダ装置の観測領域を示す模式図である。
【図３】図１のレーダ装置により強度を検出する際の送信パルス信号の送信タイミングを示す図である。
【図４】図１の信号処理部による強度検出処理のフローチャートを示す図である。
【図５】ＰＲＦ１に基づいて取得された観測結果と、ＰＲＦ２に基づいて取得された観測結果とを示す図である。
【図６】図１のレーダ装置によりドップラ速度を検出する際の送信パルス信号の送信タイミングを示す図である。
【図７】図１の信号処理部によるドップラ速度検出処理のフローチャートを示す図である。
【図８】ＰＲＦ１に基づいて取得された観測結果と、ＰＲＦ２に基づいて取得された観測結果と、ＰＲＦ３に基づいて取得された観測結果とを示す図である。
【図９】変調方式にアップチャープとダウンチャープによる周波数変調を用いた場合の送信パルスの例を示す図である。
【図１０】変調方式に互いに相関性の低いコードで位相変調を施す符号変調を用いた場合の送信パルスの例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１…信号処理部
１２…変調パルス生成部
１２１…波形パターンメモリ
１２２…読み出し制御部
１３…直交変調部
１４…Ｄ／Ａ
１５…送受信装置
１６…空中線装置
１７…Ａ／Ｄ
１８…直交検波部
１９…復調部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指定された繰返し周期で変調パルスを繰り返し生成するものであり、前記変調パルスは、少なくとも１つ前の変調方式とは互いに相関性の低い変調方式をサイクリックに切り替えて変調される変調パルス生成手段と、
前記変調パルス生成手段で生成された変調パルスを空間に向けて送信し、目標物により反射された前記変調パルスの反射信号を受信する送受信手段と、
前記送受信手段で受信された信号を前記変調パルス生成手段で用いた複数の変調方式に基づいてそれぞれ復調する復調手段と、
前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第１の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第１の繰返し周期で信号処理する第１の処理と、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第２の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第２の繰返し周期で信号処理する第２の処理と、前記変調パルスを送信する際の、前記反射信号を受信できない期間中における前記第１及び第２の処理の処理ブランクの一方を、前記第１及び第２の処理のうち他方の処理結果に基づいて補間するブランク補間処理とを行う信号処理手段と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、
前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第３の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第３の繰返し周期で信号処理する第３の処理をさらに行い、
前記ブランク補間処理は、前記期間中における前記第１乃至第３の処理の処理ブランクのいずれかを、前記第１乃至第３の処理による処理結果のうち少なくともいずれかに基づいて補間することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記第１乃至第３の処理により目標物の移動速度が検出される場合、
前記信号処理手段は、前記第１乃至第３の繰返し周期による速度折返し特性の違いに基づいて、前記検出された移動速度を補正する速度補正処理をさらに行い、
前記ブランク補間処理は、前記期間中における前記第１乃至第３の処理の処理ブランクのいずれかを、前記第１乃至第３の処理で検出された移動速度の補正結果に基づいて補間することを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記複数の変調方式は、周波数変調、位相変調、符号変調又はこれらの組み合わせの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項５】
少なくとも１つ前の変調方式とは互いに相関性の低い変調方式をサイクリックに切り替えて変調される変調パスルを指定された繰返し周期で生成する変調パルス生成手段と、前記変調パルス生成手段で生成された変調パルスを送信して当該変調パルスの反射信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信された信号を前記変調パルス生成手段で用いた複数の変調方式に基づいてそれぞれ復調する復調手段とを具備するレーダ装置に用いられる信号処理方法おいて、
前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第１の繰返し周期を指定し、
前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第１の繰返し周期で信号処理し、
前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第２の繰返し周期を指定し、
前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第２の繰返し周期で信号処理し、
前記変調パルスを送信する際の、前記反射信号を受信できない期間中における前記２つの信号処理の処理ブランクの一方を、他方の信号処理の処理結果に基づいて補間することを特徴とする信号処理方法。
【請求項６】
さらに、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第３の繰返し周期を指定し、
前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第３の繰返し周期で信号処理し、
前記処理ブランクの補間処理では、前記期間中における前記３つの信号処理の処理ブランクのいずれかを、前記３つの信号処理の処理結果のうち少なくともいずれかに基づいて補間することを特徴とする請求項５記載の信号処理方法。
【請求項７】
前記３つの信号処理により目標物の移動速度が検出される場合、
前記第１乃至第３の繰返し周期による速度折返し特性の違いに基づいて、前記検出された移動速度を補正する速度補正処理をさらに行い、
前記処理ブランクの補間処理では、前記期間中における前記３つの信号処理の処理ブランクのいずれかを、前記３つの信号処理により検出された移動速度の補正結果に基づいて補間することを特徴とする請求項６記載の信号処理方法。
【請求項１】
指定された繰返し周期で変調パルスを繰り返し生成するものであり、前記変調パルスは、少なくとも１つ前の変調方式とは互いに相関性の低い変調方式をサイクリックに切り替えて変調される変調パルス生成手段と、
前記変調パルス生成手段で生成された変調パルスを空間に向けて送信し、目標物により反射された前記変調パルスの反射信号を受信する送受信手段と、
前記送受信手段で受信された信号を前記変調パルス生成手段で用いた複数の変調方式に基づいてそれぞれ復調する復調手段と、
前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第１の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第１の繰返し周期で信号処理する第１の処理と、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第２の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第２の繰返し周期で信号処理する第２の処理と、前記変調パルスを送信する際の、前記反射信号を受信できない期間中における前記第１及び第２の処理の処理ブランクの一方を、前記第１及び第２の処理のうち他方の処理結果に基づいて補間するブランク補間処理とを行う信号処理手段と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、
前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第３の繰返し周期を指定し、前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第３の繰返し周期で信号処理する第３の処理をさらに行い、
前記ブランク補間処理は、前記期間中における前記第１乃至第３の処理の処理ブランクのいずれかを、前記第１乃至第３の処理による処理結果のうち少なくともいずれかに基づいて補間することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記第１乃至第３の処理により目標物の移動速度が検出される場合、
前記信号処理手段は、前記第１乃至第３の繰返し周期による速度折返し特性の違いに基づいて、前記検出された移動速度を補正する速度補正処理をさらに行い、
前記ブランク補間処理は、前記期間中における前記第１乃至第３の処理の処理ブランクのいずれかを、前記第１乃至第３の処理で検出された移動速度の補正結果に基づいて補間することを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記複数の変調方式は、周波数変調、位相変調、符号変調又はこれらの組み合わせの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項５】
少なくとも１つ前の変調方式とは互いに相関性の低い変調方式をサイクリックに切り替えて変調される変調パスルを指定された繰返し周期で生成する変調パルス生成手段と、前記変調パルス生成手段で生成された変調パルスを送信して当該変調パルスの反射信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信された信号を前記変調パルス生成手段で用いた複数の変調方式に基づいてそれぞれ復調する復調手段とを具備するレーダ装置に用いられる信号処理方法おいて、
前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第１の繰返し周期を指定し、
前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第１の繰返し周期で信号処理し、
前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第２の繰返し周期を指定し、
前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第２の繰返し周期で信号処理し、
前記変調パルスを送信する際の、前記反射信号を受信できない期間中における前記２つの信号処理の処理ブランクの一方を、他方の信号処理の処理結果に基づいて補間することを特徴とする信号処理方法。
【請求項６】
さらに、前記変調パルス生成手段に対して前記繰返し周期に第３の繰返し周期を指定し、
前記復調手段で得られた複数の復調信号を同一変調方式毎に前記第３の繰返し周期で信号処理し、
前記処理ブランクの補間処理では、前記期間中における前記３つの信号処理の処理ブランクのいずれかを、前記３つの信号処理の処理結果のうち少なくともいずれかに基づいて補間することを特徴とする請求項５記載の信号処理方法。
【請求項７】
前記３つの信号処理により目標物の移動速度が検出される場合、
前記第１乃至第３の繰返し周期による速度折返し特性の違いに基づいて、前記検出された移動速度を補正する速度補正処理をさらに行い、
前記処理ブランクの補間処理では、前記期間中における前記３つの信号処理の処理ブランクのいずれかを、前記３つの信号処理により検出された移動速度の補正結果に基づいて補間することを特徴とする請求項６記載の信号処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１８１２７３（Ｐ２０１０−１８１２７３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５０３７（Ｐ２００９−２５０３７）
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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