レーダ装置
【課題】レーダ装置の方位分解能及び距離分解能を、アンテナの長さを変化させることなく向上させる。
【解決手段】水平回転するアンテナからの複数回の送信波に対応する物標Ａ、Ｂからの複数回の反射波を受信し、物標Ａ、Ｂまでの距離及び方位を測定するレーダ装置であって、受信した反射波に対応する物標Ａ、Ｂからの複数の受信信号値により形成される上方に凸形状の応答特性１００、１０２の最大値を求めた後、応答特性１００、１０２の最大値（物標Ａ、Ｂからの反射強度）を変化させずに、最大値の両近傍の受信信号値が徐々により小さい値となる演算処理を行うことで凸形状をより急峻な形状とする。これにより、アンテナの長さを変えることなしに方位分解能が向上した応答特性１０６を得ることができる。
【解決手段】水平回転するアンテナからの複数回の送信波に対応する物標Ａ、Ｂからの複数回の反射波を受信し、物標Ａ、Ｂまでの距離及び方位を測定するレーダ装置であって、受信した反射波に対応する物標Ａ、Ｂからの複数の受信信号値により形成される上方に凸形状の応答特性１００、１０２の最大値を求めた後、応答特性１００、１０２の最大値（物標Ａ、Ｂからの反射強度）を変化させずに、最大値の両近傍の受信信号値が徐々により小さい値となる演算処理を行うことで凸形状をより急峻な形状とする。これにより、アンテナの長さを変えることなしに方位分解能が向上した応答特性１０６を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を複数回送信し、この複数回の送信波に対応する物標からの複数回の反射波を受信し、この複数回の反射波に対応する複数の受信信号値から前記物標までの距離及び方位を測定するレーダ装置に関し、特に、船舶用に適用して好適なレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来技術に係るレーダ装置１の構成例を示すブロック図である。
【０００３】
レーダ装置１において、モータ２、ロータリジョイント４を通じて水平方向に回転されるアンテナ１０に対して、送信機６からの送信信号がデュプレクサ８、ロータリジョイント４、アンテナ１０を通じて電波として送信され、この送信波に対する物標からの反射波がアンテナ１０で受信される。アンテナ１０で受信された反射波は、ロータリジョイント４、デュプレクサ８を通じて受信機１２で受信信号とされ対数検波器１４で包絡線検波された後、Ａ／Ｄ変換器１６で量子化されデジタル化され受信信号値（スイープデータ）としてスイープメモリ１８に距離Ｒに応じて（距離Ｒをアドレスとして）格納される。スイープメモリ１８は、１スイープに係る（１回の送受信に係る）スイープデータを記憶する。
【０００４】
その一方、アンテナ１０の回転がエンコーダ２０、方位カウンタ２２によって検出され、アンテナ１０の方位θを示す角度信号が座標変換器２４に供給される。
【０００５】
座標変換器２４は、スイープメモリ１８上に格納されているスイープデータをレーダ映像メモリ２６に転送格納する回路であり、その際の書き込みアドレスを方位θと距離Ｒに応じて発生させる。これにより、レーダ映像に係るデータが極座標形式から直交座標形式に変換される。
【０００６】
レーダ映像メモリ２６に格納された１スキャン分のデータ（スイープメモリ１８の３６０゜分のデータ）は、表示読出回路２８を通じて映像信号に変換されて表示部３０に供給され、表示部３０の画面上に、レーダ映像がＰＰＩ方式で表示される。
【０００７】
ところで、船舶等に搭載されるレーダ装置１では、一般的に、方位方向の分解能（方位分解能）はアンテナの水平ビーム幅に依存し、距離方向の分解能（距離分解能）は、送信パルス幅に依存する（特許文献１）。
【０００８】
例えば、水平ビーム幅（放射特性の半値角）が３゜の場合には、３゜以上の方位分解能を得ることが難しく、送信パルス幅が１００ｎｓの場合には、２０ｍ以上の距離分可能を得ることが難しい。
【０００９】
方位分解能を上げるためにはアンテナの長さを長くして水平ビーム幅を細くする必要がある。また、距離分解能を上げるためには、送信パルス幅を短くする必要がある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１４７８３４号公報（段落［０００２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、アンテナの長さを長くするとアンテナの重量が大きくなり且つアンテナ寸法が大きくなるので、アンテナを支持し回転させるアンテナ駆動装置の構造を強固にする必要があり、結果として、風の対策等に関しコストが上昇し、特に小型船に搭載することが困難になる。また、送信パルス幅を短くすると、送信パルス発生回路の高周波化が必要であり、熱対策等も含めてコストが上昇する。
【００１２】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、アンテナの構造、アンテナ駆動装置の構造、送信パルス幅を変更することなく、簡易に方位分解能及び（又は）距離分解能を向上させることを可能とするレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、この発明は、同一の方位分解能であれば、アンテナの長さを短くすることを可能とするレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るレーダ装置は、電波を複数回送信し、この複数回の送信波に対応する物標からの複数回の反射波を受信し、この複数回の反射波に対応する複数の受信信号値から前記物標までの距離及び方位を測定するレーダ装置において、前記物標からの複数の前記受信信号値により形成される上方に凸形状の応答特性の最大値（極大値）を求める最大値検出手段と、前記凸形状の応答特性の前記最大値を変化させずに前記最大値の両近傍の前記受信信号値が徐々により小さい値となる演算処理を行い、前記凸形状をより急峻な形状とし分解能を向上させる分解能向上演算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、最大値検出手段により求められた、物標からの複数の受信信号値により形成される上方に凸形状の応答特性の最大値を、分解能向上演算手段により、前記最大値を変化させることなく前記最大値の両近傍の前記受信信号値を徐々により小さい値となる演算処理を行い、前記凸形状をより急峻な形状とすることで、分解能を向上させることができる。
【００１６】
ここで、スイープ間処理で方位分解能、距離方向処理で距離分解能を向上させることができる。
【００１７】
この発明は、送信方位毎に距離データが得られるレーダに適用することができるので、適用可能なレーダ方式として、パルスレーダ方式はもちろんのこと、ＦＭＣＷレーダ方式にも適用することができる。
【００１８】
ここで、前記分解能向上演算手段は、前記最大値をＭａｘ、定数をＫ（Ｋ＞０）、指数をｎ（ｎ＞０）、前記演算処理後の出力値をＹとし、ある方位方向のある距離にある前記物標からの複数の前記受信信号値を構成するそれぞれ一の受信信号値をＸとしたとき、式
Ｙ＝Ｘ−Ｋ×（Ｍａｘ−Ｘ）n（ＸがＭａｘのとき、Ｙ＝Ｘ＝Ｍａｘ）
により出力値Ｙを求める。
【００１９】
この式から理解できるように、定数Ｋの値を大きくすることで、上方に凸形状の応答特性の最大値を変化させることなく最大値の両近傍の受信信号値を徐々により小さい値とすることができ、上方に凸形状をより急峻な形状とすることができる。また、指数ｎの値が大きい場合、Ｍａｘ−Ｘの値が１未満であるとより小さい値になることから指数ｎの値により最大値近傍の傾斜を変化させることができる。
【００２０】
例えば、Ｋ＝０．５、ｎ＝２とした、式Ｙ＝Ｘ−０．５×（Ｍａｘ−Ｘ）2、あるいは、Ｋ＝２、ｎ＝１とした、式Ｙ＝Ｘ−２×（Ｍａｘ−Ｘ）を用いることで一定の分解能向上効果が得られることが確認できた。Ｋの値は０．５〜２、ｎの値は１〜２が、バランスがとれた好ましい範囲であることを確認した。
【００２１】
なお、前記定数Ｋ及び（又は）前記指数ｎ、並びに演算に供する前記受信信号値の数のうち、少なくとも１つを変化させる可変手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、アンテナの構造、アンテナ駆動装置の構造、送信パルス幅を変更することなく、演算により方位分解能及び（又は）距離分解能を向上させることができる。
【００２３】
また、この発明は、同一の方位分解能であれば、長さの短いアンテナを利用することができる。
【００２４】
すなわち、演算により方位分解能及び（又は）距離分解能を向上させることができるので、アンテナの長さを変えることなく方位分解能を低コストに向上させることができる。
【００２５】
また、同一の方位分解能であれば、アンテナの長さを短くすることができるので、アンテナの小型・軽量化が図れる。さらに、アンテナの回転モーメントが低減することから、アンテナ駆動装置の構造を簡略化できると同時にアンテナ駆動装置の回路の消費電力を低減することができる。ロータリジョイントも含め、機械的・電気的信頼性を向上させることができる。小型・軽量なアンテナは、小型船舶に搭載することが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図８に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１は、この発明の一実施形態に係るレーダ装置５０の構成を示すブロック図である。
【００２８】
このレーダ装置５０は、図８に示したレーダ装置１に比較して、基本的には、分解能向上演算部７０を備える点で異なる。この分解能向上演算部７０は、方位方向遅延回路５２と、最大値検出器５４と、分解能向上演算器６４とから構成される。
【００２９】
図１において、レーダ装置５０は、船舶等の見晴らしの良い箇所に設けられたアンテナ１０を備えている。アンテナ１０は、モータ２及びロータリジョイント４を通じて水平方向に所定速度で回転しつつ、送信機６からデュプレクサ８及びロータリジョイント４を通じて供給される送信信号により電波として送信波を所定角度（所定方位）毎に放射する。すなわち、アンテナ１０の１回転で送信波が多数回放射される。また、この各送信波に対する物標からの反射波がアンテナ１０により受信され、ロータリジョイント４及びデュプレクサ８を通じて受信機１２により受信処理され、対数検波器１４で包絡線検波される。検波信号は、Ａ／Ｄ変換器１６で量子化されデジタル化され受信信号値（スイープデータ）として方位方向遅延回路５２に供給される。なお、対数化処理は、Ａ／Ｄ変換後に数値演算により行うようにしてもよい。
【００３０】
方位方向遅延回路５２は、１度に参照して演算しようとする方位角度、例えば概ね水平ビーム幅をカバーする範囲の方位角度（以下、方位角度範囲という。）に対応する複数のスイープメモリ５６から構成されている。この実施形態では、水平ビーム幅を２．７［ｄｅｇ］と想定しているので、次段の最大値検出器５４で最大値を検出するために参照する複数の受信信号値を格納する方位方向で、方位角度範囲２［ｄｅｇ］分の受信信号値（２０個分のスイープデータ）を格納するスイープメモリ５６が直列に接続された回路構成とされている。なお、Ａ／Ｄ変換器１６から直接最大値検出器５４に供給される受信信号値（スイープデータ）も、同時に参照するので、２１個分の受信信号値（スイープデータ）を参照することとなる。
【００３１】
送信トリガ毎に次段のスイープメモリ５６に受信信号値（スイープデータ）が転送され上書きされる。
【００３２】
最大値検出器５４には、中央（後述する参照範囲ｐ＋ｑ＋１の中央）のスイープメモリ５６ｃからの受信信号値Ｘ、換言すれば、受信信号値を求めようとする方位（当該方位という。）からの受信信号値Ｘと、当該方位の両近傍の各方位からの受信信号値Ｘが供給される。
【００３３】
最大値検出器５４は、複数の受信信号値Ｘから受信信号値（スイープデータ）の等距離毎の最大値Ｍａｘを検出し、分解能向上演算器６４を構成する減算器５７に供給する。
【００３４】
この実施形態において、分解能向上演算器６４は、減算器５７と自乗器５８と定数（分解能向上係数）Ｋ（Ｋ＞０、ここでは、Ｋ＝０．５とする。）倍の乗算器６０と減算器６２との直列回路により構成され、減算器６２の出力側に、各スイープデータである受信信号値Ｘを加工した（演算処理した）スイープデータの出力値Ｙとして、次の（１）式（分解能向上式）で計算した出力値Ｙが得られる。
Ｙ＝Ｘ−Ｋ×（Ｍａｘ−Ｘ）2｛ＸがＭａｘのとき、Ｙ＝Ｘ＝Ｍａｘ｝
＝Ｘ−０．５×（Ｍａｘ−Ｘ）2 …（１）
【００３５】
出力値Ｙは、座標変換器２４の一方の入力ポートに供給される。
【００３６】
実際上、（１）式は、ある方位方向のある距離にある受信信号値Ｘ（ｉ，ｊ）｛ｊ番目のスイープのｉ番目の距離にあるデータ｝、その最大値Ｍａｘ（ｉ，ｊ）、中央のスイープの前側ｐスイープ、後側ｑスイープとし、合計ｐ＋ｑ＋１本（ここでは上述したように、ｐ＝ｑ＝１０として、合計で２１本）のスイープデータを参照し、その最大値Ｍａｘ（ｉ，ｊ）を使用し、出力値Ｙ（ｉ，ｊ）を求める（１ａ）式が採用される。一般式を（１ｂ）に示す。
Ｙ（ｉ，ｊ）＝Ｘ（ｉ，ｊ）−０．５×｛Ｍａｘ（ｉ，ｊ）−Ｘ（ｉ，ｊ）2｝
…（１ａ）
Ｙ（ｉ，ｊ）＝Ｘ（ｉ，ｊ）−Ｋ×｛Ｍａｘ（ｉ，ｊ）−Ｘ（ｉ，ｊ）n｝
…（１ｂ）
【００３７】
一方、アンテナ１０の回転がロータリジョイント４及びエンコーダ２０を通じて検出されジャイロコンパスを備える方位カウンタ２２からアンテナ１０の送信・受信の方位θを示す角度信号が各スイープ毎に座標変換器２４の他方の入力ポートに供給される。
【００３８】
座標変換器２４により、中央のスイープメモリ５６ｃの受信信号値Ｘ（ｉ，ｊ）に対応して演算処理された出力値Ｙ（ｉ，ｊ）に係るスイープデータが書込アドレス操作され、極座標極座標形式から直交座標形式に変換されてレーダ映像メモリ２６に格納される。
【００３９】
スイープメモリ５６は１スイープに係るスイープデータを記憶するメモリであり、レーダ映像メモリ２６は、フレームメモリであって、表示部３０の画面に対応した記憶空間を有するメモリである。
【００４０】
ラスタスキャン方式の表示部３０上には、レーダ映像メモリ２６に書き込まれているデータが、表示読出回路２８により読み出されることでラスタスキャン方式によるＰＰＩ表示が好適に行われる。
【００４１】
すなわち、レーダ映像メモリ２６に格納された１スキャン分のデータ（３６０゜分のデータ）は、表示読出回路２８を通じて映像信号に変換され、表示部３０に供給され、表示部３０の画面上に、レーダ映像がＰＰＩ方式で表示される。
【００４２】
次いで、分解能向上演算部７０による分解能向上手法についてシミュレーション結果を用いて詳しく説明する。
【００４３】
自船からの距離が同一距離で方位が２．５［ｄｅｇ］の間隔で２つの物標Ａ、Ｂ（物標Ａ、Ｂともに点物標であるものとする。）が存在し、Ｓバンド（３［ＧＨｚ］）でアンテナ１０の長さが８ｆｔ（≒２．４［ｍ］）、水平ビーム幅が２．７［ｄｅｇ］と仮定する。
【００４４】
このとき、水平ビーム幅が０［ｄｅｇ］ではなく、２．７［ｄｅｇ］と有限であることから（広がっていることから）、物標Ａについては、図２の点線で示す応答特性１００が得られ、物標Ｂについては、図２の一点鎖線で示す応答特性１０２が得られる。応答特性１００、１０２は、複数の受信信号値により形成され、物標Ａ、Ｂの位置を最大値（極大値）とする上方に凸形状の特性になる。
【００４５】
図２において、規格化した方位角度０［ｄｅｇ］の位置に物標Ａの最大値Ｍａｘが存在し、方位角度２．５［ｄｅｇ］の位置に物標Ｂの最大値ＭＡＸが存在する。
【００４６】
図３は、分解能向上演算部７０による処理を行わなかった場合の応答特性１００と応答特性１０２を合成した応答特性１０４を示している。この応答特性１０４では、物標Ａ、Ｂの方位角度の中間の角度１．２５［ｄｅｇ］近傍での交差点における最大値Ｍａｘからの落ち込み量が約−５［ｄＢ］になる。
【００４７】
一般に、レーダ装置５０において、隣り合う物標Ａ、Ｂを表示部３０の画面上に輝度変調等により区別して表示するためには、落ち込み量が約−１０［ｄＢ］以上、必要なことが分かっており、分解能向上演算部７０による処理を行わなかった場合、この図３の応答特性１０４にかかる方位角度差２．５［ｄｅｇ］で隣り合う物標Ａ、Ｂが、表示部３０上では１つの物標と認識され、表示部３０の画面上で物標Ａ、Ｂを区別することができない。
【００４８】
これに対して、この実施形態では、分解能向上演算器６４による分解能向上として、上記（１）式を用い、参照範囲ｐ＋ｑ＋１＝２［ｄｅｇ］分で、出力値Ｙを求めると、物標Ａ、Ｂの最大値Ｍａｘは変化せずに｛Ｘ＝Ｍａｘのときには、上記（１）式の右辺第２項はゼロ値となるので、出力値Ｙは、Ｙ＝Ｍａｘとなる。｝、特性１００と特性１０２の上方に凸形状をより急峻な凸形状とすることができる。
【００４９】
図４に、（１）式を用いて分解能向上演算部７０による処理を行った場合の応答特性１００と応答特性１０２の演算処理後の特性（より急峻な凸形状の特性）を合成した応答特性１０６を示す。
【００５０】
この合成した応答特性１０６では、隣り合う物標Ａ、Ｂの角度１．２５［ｄｅｇ］近傍での交差点での最大値Ｍａｘからの落ち込み量が約−１８［ｄＢ］と大きくなっており、落ち込み量が−１０［ｄＢ］以上の値となるので、隣り合う物標Ａ、Ｂを表示部３０の画面上で明確に識別することができるようになり、水平方向の分解能が向上する。
【００５１】
具体的な数値例として、（１）式を用いて分解能向上演算を行った場合には、水平ビーム幅２．７［ｄｅｇ］であっても、少なくとも方位差２．５［ｄｅｇ］以上の分解能を得ることができる。
【００５２】
このように上述した実施形態では、分解能向上演算部７０での演算処理を行うことにより、方位分解能が向上し、Ｓバンド（３［ＧＨｚ］）、アンテナ１０の長さが８ｆｔ（≒２．４［ｍ］）で、水平ビーム幅が２．７［ｄｅｇ］の場合に、方位差２．５［ｄｅｇ］で隣り合う物標Ａ、Ｂを十分に識別することができるようになる。
【００５３】
図５は、方位差２．５［ｄｅｇ］で隣り合う物標Ａ、Ｂを認識するために必要なアンテナ長を計算した比較例（分解能向上処理を行わない例）を説明するシミュレーションによる図である。この図５例では、アンテナの長さを１２ｆｔ（≒３．６［ｍ］）と約５割長くして水平ビーム幅を１．９［ｄｅｇ］とした場合に、合成した応答特性１０８上、角度１．２５［ｄｅｇ］近傍での交差点での最大値Ｍａｘからの落ち込み量が−１０［ｄＢ］となり、方位差２．５［ｄＢ］を表示部３０の画面上で識別できるようになる。
【００５４】
上記実施形態（図４の応答特性１０６）と比較例（図５の応答特性１０８）の結果を考察すると、同一水平分解能２．５［ｄｅｇ］を確保するために、アンテナ１０の長さを１２ｆｔ（図５の比較例）から８ｆｔ（図４の実施形態）と２／３の長さに短くできることから、アンテナ１０の小型・軽量化を図ることができる。さらに、アンテナ１０の長さが短くなることを原因として回転モーメントが低減することから、アンテナ駆動装置の構造を簡略化できると同時にアンテナ駆動装置の回路の消費電力を低減することができる。ロータリジョイント４も含め、機械的・電気的信頼性を向上させることができる。そして、小型・軽量なアンテナ１０は、小型船舶にも容易に搭載することができる。
【００５５】
なお、図４の実施形態において、物標Ａ、Ｂの最大値Ｍａｘ間の方位差が２．５［ｄｅｇ］であることから参照範囲（スイープメモリ５６の個数＋１）を２．５［ｄｅｇ］未満の値にしないと、物標Ａ、Ｂを区別することができないことが分かる。
【００５６】
この実施形態において、参照範囲（演算に供する複数の受信信号値の数）は、水平ビーム幅２．７［ｄｅｇ］の約０．７５倍程度（２／２．７≒０．７５）としているが、水平ビーム幅の１倍（２［ｄｅｇ］分）〜０．５倍（１［ｄｅｇ］分）程度としてもよい。
【００５７】
参照範囲を狭くしすぎると、信号である物標Ａ、Ｂと、ノイズとを区別することができなくなるおそれがある。参照範囲は、０．５倍分から水平ビーム幅倍分の間で可変できるようにしてもよい。
【００５８】
また、上記一般式（１ｂ）中、乗算器６０の定数Ｋ、自乗器５８に代替される累乗器の指数ｎ、並びに参照範囲は、入力器としての可変手段（ユーザが操作可能なボリュームあるいはスイッチ等）により、ユーザが可変できる構成にすることが可能である。この実施形態において、分解能向上演算部７０は、マイクロコンピュータあるいはデジタルシグナルプロセッサにより構成することができる。
【００５９】
図６は、自船からの距離が同一位置で方位が４．０［ｄｅｇ］の間隔で振幅差（応答差）２０［ｄＢ］を有する２つの物標Ａ、Ｂ´が存在し、水平ビーム幅２．７［ｄｅｇ］、Ｓバンド（３［ＧＨｚ］）、アンテナ１０の長さが８ｆｔ（≒２．４［ｍ］）、参照範囲ｐ＋ｑ＋１＝２［ｄｅｇ］分で、上記（１）式を用いて分解能向上演算を行った場合の他の例を示している。
【００６０】
この場合には、（１）式による分解能向上演算部７０による処理を行わない場合の応答特性１００、１０８では交差点での落ち込み量が約−６［ｄＢ］と識別が困難であるのに対し、分解能向上演算処理を行った場合の応答特性が応答特性１１０、１１２では、物標Ａ、Ｂ´をより明確に識別できるようになる。ただし、図６例において、参照範囲ｍ＋ｎ＋１を４［ｄｅｇ］分以上にすると、物標Ｂ´は演算処理により消えてしまうことになるので、参照範囲は、水平ビーム幅２．７［ｄｅｇ］未満の値に設定する。
【００６１】
なお、上記した実施形態では、方位方向の分解能向上処理について説明したが、距離方向の分解能向上処理も同様に行うことができる。
【００６２】
図７は、図１中の方位方向の分解能向上演算部７０を、距離方向の分解能向上演算部１７０に代替したレーダ装置１５０の構成を示している。この場合、図１中の方位方向遅延回路５２が距離方向遅延回路１５２に代替され、スイープメモリ５６が、距離方向の反射波に係る受信信号値を順次格納するレジスタ１５６に代替された構成にされる。参照範囲を方位範囲から距離範囲に代替すれば、上記（１）式を使用して同様に距離の分解能を向上させることができる。
【００６３】
もちろん、２次元（距離方向と方位方向）を参照すれば、方位方向と距離方向の両方の分解能を同時に向上させることができる。
【００６４】
また、この発明は、レーダ装置としてパルスレーダ装置に限らず、ＦＭ−ＣＷレーダ装置にも適用することができる。ＦＭ−ＣＷレーダ装置では、連続的な電波に周波数変調を加えて送信し、送信波の一部を、物体から反射してきた受信波と混合すれば、電波が往復する遅延時間に比例したビート波が生じる。このビート信号を周波数分析した場合、周波数が物体までの距離に対応し、振幅（強度）が物体の散乱の強さに対応する。このＦＭ−ＣＷレーダ装置では、距離に対して上記（１）式による分解能向上処理を適用することができる。
【００６５】
このように上述の実施形態による、例えばレーダ装置５０は、電波を複数回送信し、この複数回の送信波に対応する物標Ａ、Ｂからの複数回の反射波を受信し、この複数回の反射波に対応する複数の受信信号値Ｘから物標Ａ、Ｂまでの距離及び方位を測定するレーダ装置であって、物標Ａ、Ｂからの複数の受信信号値Ｘにより形成される上方に凸形状の応答特性１００、１０２の最大値Ｍａｘを求める最大値検出器５４（最大値検出手段）と、凸形状の応答特性１００、１０２の最大値Ｍａｘを変化させずに最大値Ｍａｘの両近傍の受信信号値Ｘが徐々により小さい値となる演算処理を行い、凸形状をより急峻な形状とし分解能を向上させる分解能向上演算器６４（分解能向上演算手段）と、を備える。
【００６６】
すなわち、最大値検出器５４により求められた、物標Ａ、Ｂからの複数の受信信号値Ｘにより形成される上方に凸形状の応答特性１００、１０２の最大値Ｍａｘを、分解能向上演算器６４により、最大値Ｍａｘを変化させることなく最大値Ｍａｘの両近傍の受信信号値Ｘを徐々により小さい値となる演算処理を行い、前記凸形状の応答特性１００、１０２よりより急峻な形状の応答特性１０６とすることで、分解能を向上させることができる。この場合、スイープ間処理で方位分解能、距離方向処理で距離分解能を向上させることができる。
【００６７】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の一実施形態に係る方位方向の分解能を向上させるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】分解能向上処理前の応答特性の説明図（その１）である。
【図３】分解能向上処理前の応答特性の説明図（その２）である。
【図４】分解能向上処理後の応答特性の説明図である。
【図５】アンテナ長を長くした場合の比較例の応答特性の説明図である。
【図６】分解能向上処理の他の例の説明図である。
【図７】この発明の他の実施形態に係る距離方向の分解能を向上させるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来技術に係るレーダ装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、５０、１５０…レーダ装置 １０…アンテナ
５２…方位方向遅延回路 ５４…最大値検出器
５６、５６ｃ…スイープメモリ ６４…分解能向上演算器
７０、１７０…分解能向上演算部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を複数回送信し、この複数回の送信波に対応する物標からの複数回の反射波を受信し、この複数回の反射波に対応する複数の受信信号値から前記物標までの距離及び方位を測定するレーダ装置に関し、特に、船舶用に適用して好適なレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来技術に係るレーダ装置１の構成例を示すブロック図である。
【０００３】
レーダ装置１において、モータ２、ロータリジョイント４を通じて水平方向に回転されるアンテナ１０に対して、送信機６からの送信信号がデュプレクサ８、ロータリジョイント４、アンテナ１０を通じて電波として送信され、この送信波に対する物標からの反射波がアンテナ１０で受信される。アンテナ１０で受信された反射波は、ロータリジョイント４、デュプレクサ８を通じて受信機１２で受信信号とされ対数検波器１４で包絡線検波された後、Ａ／Ｄ変換器１６で量子化されデジタル化され受信信号値（スイープデータ）としてスイープメモリ１８に距離Ｒに応じて（距離Ｒをアドレスとして）格納される。スイープメモリ１８は、１スイープに係る（１回の送受信に係る）スイープデータを記憶する。
【０００４】
その一方、アンテナ１０の回転がエンコーダ２０、方位カウンタ２２によって検出され、アンテナ１０の方位θを示す角度信号が座標変換器２４に供給される。
【０００５】
座標変換器２４は、スイープメモリ１８上に格納されているスイープデータをレーダ映像メモリ２６に転送格納する回路であり、その際の書き込みアドレスを方位θと距離Ｒに応じて発生させる。これにより、レーダ映像に係るデータが極座標形式から直交座標形式に変換される。
【０００６】
レーダ映像メモリ２６に格納された１スキャン分のデータ（スイープメモリ１８の３６０゜分のデータ）は、表示読出回路２８を通じて映像信号に変換されて表示部３０に供給され、表示部３０の画面上に、レーダ映像がＰＰＩ方式で表示される。
【０００７】
ところで、船舶等に搭載されるレーダ装置１では、一般的に、方位方向の分解能（方位分解能）はアンテナの水平ビーム幅に依存し、距離方向の分解能（距離分解能）は、送信パルス幅に依存する（特許文献１）。
【０００８】
例えば、水平ビーム幅（放射特性の半値角）が３゜の場合には、３゜以上の方位分解能を得ることが難しく、送信パルス幅が１００ｎｓの場合には、２０ｍ以上の距離分可能を得ることが難しい。
【０００９】
方位分解能を上げるためにはアンテナの長さを長くして水平ビーム幅を細くする必要がある。また、距離分解能を上げるためには、送信パルス幅を短くする必要がある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１４７８３４号公報（段落［０００２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、アンテナの長さを長くするとアンテナの重量が大きくなり且つアンテナ寸法が大きくなるので、アンテナを支持し回転させるアンテナ駆動装置の構造を強固にする必要があり、結果として、風の対策等に関しコストが上昇し、特に小型船に搭載することが困難になる。また、送信パルス幅を短くすると、送信パルス発生回路の高周波化が必要であり、熱対策等も含めてコストが上昇する。
【００１２】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、アンテナの構造、アンテナ駆動装置の構造、送信パルス幅を変更することなく、簡易に方位分解能及び（又は）距離分解能を向上させることを可能とするレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、この発明は、同一の方位分解能であれば、アンテナの長さを短くすることを可能とするレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るレーダ装置は、電波を複数回送信し、この複数回の送信波に対応する物標からの複数回の反射波を受信し、この複数回の反射波に対応する複数の受信信号値から前記物標までの距離及び方位を測定するレーダ装置において、前記物標からの複数の前記受信信号値により形成される上方に凸形状の応答特性の最大値（極大値）を求める最大値検出手段と、前記凸形状の応答特性の前記最大値を変化させずに前記最大値の両近傍の前記受信信号値が徐々により小さい値となる演算処理を行い、前記凸形状をより急峻な形状とし分解能を向上させる分解能向上演算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、最大値検出手段により求められた、物標からの複数の受信信号値により形成される上方に凸形状の応答特性の最大値を、分解能向上演算手段により、前記最大値を変化させることなく前記最大値の両近傍の前記受信信号値を徐々により小さい値となる演算処理を行い、前記凸形状をより急峻な形状とすることで、分解能を向上させることができる。
【００１６】
ここで、スイープ間処理で方位分解能、距離方向処理で距離分解能を向上させることができる。
【００１７】
この発明は、送信方位毎に距離データが得られるレーダに適用することができるので、適用可能なレーダ方式として、パルスレーダ方式はもちろんのこと、ＦＭＣＷレーダ方式にも適用することができる。
【００１８】
ここで、前記分解能向上演算手段は、前記最大値をＭａｘ、定数をＫ（Ｋ＞０）、指数をｎ（ｎ＞０）、前記演算処理後の出力値をＹとし、ある方位方向のある距離にある前記物標からの複数の前記受信信号値を構成するそれぞれ一の受信信号値をＸとしたとき、式
Ｙ＝Ｘ−Ｋ×（Ｍａｘ−Ｘ）n（ＸがＭａｘのとき、Ｙ＝Ｘ＝Ｍａｘ）
により出力値Ｙを求める。
【００１９】
この式から理解できるように、定数Ｋの値を大きくすることで、上方に凸形状の応答特性の最大値を変化させることなく最大値の両近傍の受信信号値を徐々により小さい値とすることができ、上方に凸形状をより急峻な形状とすることができる。また、指数ｎの値が大きい場合、Ｍａｘ−Ｘの値が１未満であるとより小さい値になることから指数ｎの値により最大値近傍の傾斜を変化させることができる。
【００２０】
例えば、Ｋ＝０．５、ｎ＝２とした、式Ｙ＝Ｘ−０．５×（Ｍａｘ−Ｘ）2、あるいは、Ｋ＝２、ｎ＝１とした、式Ｙ＝Ｘ−２×（Ｍａｘ−Ｘ）を用いることで一定の分解能向上効果が得られることが確認できた。Ｋの値は０．５〜２、ｎの値は１〜２が、バランスがとれた好ましい範囲であることを確認した。
【００２１】
なお、前記定数Ｋ及び（又は）前記指数ｎ、並びに演算に供する前記受信信号値の数のうち、少なくとも１つを変化させる可変手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、アンテナの構造、アンテナ駆動装置の構造、送信パルス幅を変更することなく、演算により方位分解能及び（又は）距離分解能を向上させることができる。
【００２３】
また、この発明は、同一の方位分解能であれば、長さの短いアンテナを利用することができる。
【００２４】
すなわち、演算により方位分解能及び（又は）距離分解能を向上させることができるので、アンテナの長さを変えることなく方位分解能を低コストに向上させることができる。
【００２５】
また、同一の方位分解能であれば、アンテナの長さを短くすることができるので、アンテナの小型・軽量化が図れる。さらに、アンテナの回転モーメントが低減することから、アンテナ駆動装置の構造を簡略化できると同時にアンテナ駆動装置の回路の消費電力を低減することができる。ロータリジョイントも含め、機械的・電気的信頼性を向上させることができる。小型・軽量なアンテナは、小型船舶に搭載することが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図８に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１は、この発明の一実施形態に係るレーダ装置５０の構成を示すブロック図である。
【００２８】
このレーダ装置５０は、図８に示したレーダ装置１に比較して、基本的には、分解能向上演算部７０を備える点で異なる。この分解能向上演算部７０は、方位方向遅延回路５２と、最大値検出器５４と、分解能向上演算器６４とから構成される。
【００２９】
図１において、レーダ装置５０は、船舶等の見晴らしの良い箇所に設けられたアンテナ１０を備えている。アンテナ１０は、モータ２及びロータリジョイント４を通じて水平方向に所定速度で回転しつつ、送信機６からデュプレクサ８及びロータリジョイント４を通じて供給される送信信号により電波として送信波を所定角度（所定方位）毎に放射する。すなわち、アンテナ１０の１回転で送信波が多数回放射される。また、この各送信波に対する物標からの反射波がアンテナ１０により受信され、ロータリジョイント４及びデュプレクサ８を通じて受信機１２により受信処理され、対数検波器１４で包絡線検波される。検波信号は、Ａ／Ｄ変換器１６で量子化されデジタル化され受信信号値（スイープデータ）として方位方向遅延回路５２に供給される。なお、対数化処理は、Ａ／Ｄ変換後に数値演算により行うようにしてもよい。
【００３０】
方位方向遅延回路５２は、１度に参照して演算しようとする方位角度、例えば概ね水平ビーム幅をカバーする範囲の方位角度（以下、方位角度範囲という。）に対応する複数のスイープメモリ５６から構成されている。この実施形態では、水平ビーム幅を２．７［ｄｅｇ］と想定しているので、次段の最大値検出器５４で最大値を検出するために参照する複数の受信信号値を格納する方位方向で、方位角度範囲２［ｄｅｇ］分の受信信号値（２０個分のスイープデータ）を格納するスイープメモリ５６が直列に接続された回路構成とされている。なお、Ａ／Ｄ変換器１６から直接最大値検出器５４に供給される受信信号値（スイープデータ）も、同時に参照するので、２１個分の受信信号値（スイープデータ）を参照することとなる。
【００３１】
送信トリガ毎に次段のスイープメモリ５６に受信信号値（スイープデータ）が転送され上書きされる。
【００３２】
最大値検出器５４には、中央（後述する参照範囲ｐ＋ｑ＋１の中央）のスイープメモリ５６ｃからの受信信号値Ｘ、換言すれば、受信信号値を求めようとする方位（当該方位という。）からの受信信号値Ｘと、当該方位の両近傍の各方位からの受信信号値Ｘが供給される。
【００３３】
最大値検出器５４は、複数の受信信号値Ｘから受信信号値（スイープデータ）の等距離毎の最大値Ｍａｘを検出し、分解能向上演算器６４を構成する減算器５７に供給する。
【００３４】
この実施形態において、分解能向上演算器６４は、減算器５７と自乗器５８と定数（分解能向上係数）Ｋ（Ｋ＞０、ここでは、Ｋ＝０．５とする。）倍の乗算器６０と減算器６２との直列回路により構成され、減算器６２の出力側に、各スイープデータである受信信号値Ｘを加工した（演算処理した）スイープデータの出力値Ｙとして、次の（１）式（分解能向上式）で計算した出力値Ｙが得られる。
Ｙ＝Ｘ−Ｋ×（Ｍａｘ−Ｘ）2｛ＸがＭａｘのとき、Ｙ＝Ｘ＝Ｍａｘ｝
＝Ｘ−０．５×（Ｍａｘ−Ｘ）2 …（１）
【００３５】
出力値Ｙは、座標変換器２４の一方の入力ポートに供給される。
【００３６】
実際上、（１）式は、ある方位方向のある距離にある受信信号値Ｘ（ｉ，ｊ）｛ｊ番目のスイープのｉ番目の距離にあるデータ｝、その最大値Ｍａｘ（ｉ，ｊ）、中央のスイープの前側ｐスイープ、後側ｑスイープとし、合計ｐ＋ｑ＋１本（ここでは上述したように、ｐ＝ｑ＝１０として、合計で２１本）のスイープデータを参照し、その最大値Ｍａｘ（ｉ，ｊ）を使用し、出力値Ｙ（ｉ，ｊ）を求める（１ａ）式が採用される。一般式を（１ｂ）に示す。
Ｙ（ｉ，ｊ）＝Ｘ（ｉ，ｊ）−０．５×｛Ｍａｘ（ｉ，ｊ）−Ｘ（ｉ，ｊ）2｝
…（１ａ）
Ｙ（ｉ，ｊ）＝Ｘ（ｉ，ｊ）−Ｋ×｛Ｍａｘ（ｉ，ｊ）−Ｘ（ｉ，ｊ）n｝
…（１ｂ）
【００３７】
一方、アンテナ１０の回転がロータリジョイント４及びエンコーダ２０を通じて検出されジャイロコンパスを備える方位カウンタ２２からアンテナ１０の送信・受信の方位θを示す角度信号が各スイープ毎に座標変換器２４の他方の入力ポートに供給される。
【００３８】
座標変換器２４により、中央のスイープメモリ５６ｃの受信信号値Ｘ（ｉ，ｊ）に対応して演算処理された出力値Ｙ（ｉ，ｊ）に係るスイープデータが書込アドレス操作され、極座標極座標形式から直交座標形式に変換されてレーダ映像メモリ２６に格納される。
【００３９】
スイープメモリ５６は１スイープに係るスイープデータを記憶するメモリであり、レーダ映像メモリ２６は、フレームメモリであって、表示部３０の画面に対応した記憶空間を有するメモリである。
【００４０】
ラスタスキャン方式の表示部３０上には、レーダ映像メモリ２６に書き込まれているデータが、表示読出回路２８により読み出されることでラスタスキャン方式によるＰＰＩ表示が好適に行われる。
【００４１】
すなわち、レーダ映像メモリ２６に格納された１スキャン分のデータ（３６０゜分のデータ）は、表示読出回路２８を通じて映像信号に変換され、表示部３０に供給され、表示部３０の画面上に、レーダ映像がＰＰＩ方式で表示される。
【００４２】
次いで、分解能向上演算部７０による分解能向上手法についてシミュレーション結果を用いて詳しく説明する。
【００４３】
自船からの距離が同一距離で方位が２．５［ｄｅｇ］の間隔で２つの物標Ａ、Ｂ（物標Ａ、Ｂともに点物標であるものとする。）が存在し、Ｓバンド（３［ＧＨｚ］）でアンテナ１０の長さが８ｆｔ（≒２．４［ｍ］）、水平ビーム幅が２．７［ｄｅｇ］と仮定する。
【００４４】
このとき、水平ビーム幅が０［ｄｅｇ］ではなく、２．７［ｄｅｇ］と有限であることから（広がっていることから）、物標Ａについては、図２の点線で示す応答特性１００が得られ、物標Ｂについては、図２の一点鎖線で示す応答特性１０２が得られる。応答特性１００、１０２は、複数の受信信号値により形成され、物標Ａ、Ｂの位置を最大値（極大値）とする上方に凸形状の特性になる。
【００４５】
図２において、規格化した方位角度０［ｄｅｇ］の位置に物標Ａの最大値Ｍａｘが存在し、方位角度２．５［ｄｅｇ］の位置に物標Ｂの最大値ＭＡＸが存在する。
【００４６】
図３は、分解能向上演算部７０による処理を行わなかった場合の応答特性１００と応答特性１０２を合成した応答特性１０４を示している。この応答特性１０４では、物標Ａ、Ｂの方位角度の中間の角度１．２５［ｄｅｇ］近傍での交差点における最大値Ｍａｘからの落ち込み量が約−５［ｄＢ］になる。
【００４７】
一般に、レーダ装置５０において、隣り合う物標Ａ、Ｂを表示部３０の画面上に輝度変調等により区別して表示するためには、落ち込み量が約−１０［ｄＢ］以上、必要なことが分かっており、分解能向上演算部７０による処理を行わなかった場合、この図３の応答特性１０４にかかる方位角度差２．５［ｄｅｇ］で隣り合う物標Ａ、Ｂが、表示部３０上では１つの物標と認識され、表示部３０の画面上で物標Ａ、Ｂを区別することができない。
【００４８】
これに対して、この実施形態では、分解能向上演算器６４による分解能向上として、上記（１）式を用い、参照範囲ｐ＋ｑ＋１＝２［ｄｅｇ］分で、出力値Ｙを求めると、物標Ａ、Ｂの最大値Ｍａｘは変化せずに｛Ｘ＝Ｍａｘのときには、上記（１）式の右辺第２項はゼロ値となるので、出力値Ｙは、Ｙ＝Ｍａｘとなる。｝、特性１００と特性１０２の上方に凸形状をより急峻な凸形状とすることができる。
【００４９】
図４に、（１）式を用いて分解能向上演算部７０による処理を行った場合の応答特性１００と応答特性１０２の演算処理後の特性（より急峻な凸形状の特性）を合成した応答特性１０６を示す。
【００５０】
この合成した応答特性１０６では、隣り合う物標Ａ、Ｂの角度１．２５［ｄｅｇ］近傍での交差点での最大値Ｍａｘからの落ち込み量が約−１８［ｄＢ］と大きくなっており、落ち込み量が−１０［ｄＢ］以上の値となるので、隣り合う物標Ａ、Ｂを表示部３０の画面上で明確に識別することができるようになり、水平方向の分解能が向上する。
【００５１】
具体的な数値例として、（１）式を用いて分解能向上演算を行った場合には、水平ビーム幅２．７［ｄｅｇ］であっても、少なくとも方位差２．５［ｄｅｇ］以上の分解能を得ることができる。
【００５２】
このように上述した実施形態では、分解能向上演算部７０での演算処理を行うことにより、方位分解能が向上し、Ｓバンド（３［ＧＨｚ］）、アンテナ１０の長さが８ｆｔ（≒２．４［ｍ］）で、水平ビーム幅が２．７［ｄｅｇ］の場合に、方位差２．５［ｄｅｇ］で隣り合う物標Ａ、Ｂを十分に識別することができるようになる。
【００５３】
図５は、方位差２．５［ｄｅｇ］で隣り合う物標Ａ、Ｂを認識するために必要なアンテナ長を計算した比較例（分解能向上処理を行わない例）を説明するシミュレーションによる図である。この図５例では、アンテナの長さを１２ｆｔ（≒３．６［ｍ］）と約５割長くして水平ビーム幅を１．９［ｄｅｇ］とした場合に、合成した応答特性１０８上、角度１．２５［ｄｅｇ］近傍での交差点での最大値Ｍａｘからの落ち込み量が−１０［ｄＢ］となり、方位差２．５［ｄＢ］を表示部３０の画面上で識別できるようになる。
【００５４】
上記実施形態（図４の応答特性１０６）と比較例（図５の応答特性１０８）の結果を考察すると、同一水平分解能２．５［ｄｅｇ］を確保するために、アンテナ１０の長さを１２ｆｔ（図５の比較例）から８ｆｔ（図４の実施形態）と２／３の長さに短くできることから、アンテナ１０の小型・軽量化を図ることができる。さらに、アンテナ１０の長さが短くなることを原因として回転モーメントが低減することから、アンテナ駆動装置の構造を簡略化できると同時にアンテナ駆動装置の回路の消費電力を低減することができる。ロータリジョイント４も含め、機械的・電気的信頼性を向上させることができる。そして、小型・軽量なアンテナ１０は、小型船舶にも容易に搭載することができる。
【００５５】
なお、図４の実施形態において、物標Ａ、Ｂの最大値Ｍａｘ間の方位差が２．５［ｄｅｇ］であることから参照範囲（スイープメモリ５６の個数＋１）を２．５［ｄｅｇ］未満の値にしないと、物標Ａ、Ｂを区別することができないことが分かる。
【００５６】
この実施形態において、参照範囲（演算に供する複数の受信信号値の数）は、水平ビーム幅２．７［ｄｅｇ］の約０．７５倍程度（２／２．７≒０．７５）としているが、水平ビーム幅の１倍（２［ｄｅｇ］分）〜０．５倍（１［ｄｅｇ］分）程度としてもよい。
【００５７】
参照範囲を狭くしすぎると、信号である物標Ａ、Ｂと、ノイズとを区別することができなくなるおそれがある。参照範囲は、０．５倍分から水平ビーム幅倍分の間で可変できるようにしてもよい。
【００５８】
また、上記一般式（１ｂ）中、乗算器６０の定数Ｋ、自乗器５８に代替される累乗器の指数ｎ、並びに参照範囲は、入力器としての可変手段（ユーザが操作可能なボリュームあるいはスイッチ等）により、ユーザが可変できる構成にすることが可能である。この実施形態において、分解能向上演算部７０は、マイクロコンピュータあるいはデジタルシグナルプロセッサにより構成することができる。
【００５９】
図６は、自船からの距離が同一位置で方位が４．０［ｄｅｇ］の間隔で振幅差（応答差）２０［ｄＢ］を有する２つの物標Ａ、Ｂ´が存在し、水平ビーム幅２．７［ｄｅｇ］、Ｓバンド（３［ＧＨｚ］）、アンテナ１０の長さが８ｆｔ（≒２．４［ｍ］）、参照範囲ｐ＋ｑ＋１＝２［ｄｅｇ］分で、上記（１）式を用いて分解能向上演算を行った場合の他の例を示している。
【００６０】
この場合には、（１）式による分解能向上演算部７０による処理を行わない場合の応答特性１００、１０８では交差点での落ち込み量が約−６［ｄＢ］と識別が困難であるのに対し、分解能向上演算処理を行った場合の応答特性が応答特性１１０、１１２では、物標Ａ、Ｂ´をより明確に識別できるようになる。ただし、図６例において、参照範囲ｍ＋ｎ＋１を４［ｄｅｇ］分以上にすると、物標Ｂ´は演算処理により消えてしまうことになるので、参照範囲は、水平ビーム幅２．７［ｄｅｇ］未満の値に設定する。
【００６１】
なお、上記した実施形態では、方位方向の分解能向上処理について説明したが、距離方向の分解能向上処理も同様に行うことができる。
【００６２】
図７は、図１中の方位方向の分解能向上演算部７０を、距離方向の分解能向上演算部１７０に代替したレーダ装置１５０の構成を示している。この場合、図１中の方位方向遅延回路５２が距離方向遅延回路１５２に代替され、スイープメモリ５６が、距離方向の反射波に係る受信信号値を順次格納するレジスタ１５６に代替された構成にされる。参照範囲を方位範囲から距離範囲に代替すれば、上記（１）式を使用して同様に距離の分解能を向上させることができる。
【００６３】
もちろん、２次元（距離方向と方位方向）を参照すれば、方位方向と距離方向の両方の分解能を同時に向上させることができる。
【００６４】
また、この発明は、レーダ装置としてパルスレーダ装置に限らず、ＦＭ−ＣＷレーダ装置にも適用することができる。ＦＭ−ＣＷレーダ装置では、連続的な電波に周波数変調を加えて送信し、送信波の一部を、物体から反射してきた受信波と混合すれば、電波が往復する遅延時間に比例したビート波が生じる。このビート信号を周波数分析した場合、周波数が物体までの距離に対応し、振幅（強度）が物体の散乱の強さに対応する。このＦＭ−ＣＷレーダ装置では、距離に対して上記（１）式による分解能向上処理を適用することができる。
【００６５】
このように上述の実施形態による、例えばレーダ装置５０は、電波を複数回送信し、この複数回の送信波に対応する物標Ａ、Ｂからの複数回の反射波を受信し、この複数回の反射波に対応する複数の受信信号値Ｘから物標Ａ、Ｂまでの距離及び方位を測定するレーダ装置であって、物標Ａ、Ｂからの複数の受信信号値Ｘにより形成される上方に凸形状の応答特性１００、１０２の最大値Ｍａｘを求める最大値検出器５４（最大値検出手段）と、凸形状の応答特性１００、１０２の最大値Ｍａｘを変化させずに最大値Ｍａｘの両近傍の受信信号値Ｘが徐々により小さい値となる演算処理を行い、凸形状をより急峻な形状とし分解能を向上させる分解能向上演算器６４（分解能向上演算手段）と、を備える。
【００６６】
すなわち、最大値検出器５４により求められた、物標Ａ、Ｂからの複数の受信信号値Ｘにより形成される上方に凸形状の応答特性１００、１０２の最大値Ｍａｘを、分解能向上演算器６４により、最大値Ｍａｘを変化させることなく最大値Ｍａｘの両近傍の受信信号値Ｘを徐々により小さい値となる演算処理を行い、前記凸形状の応答特性１００、１０２よりより急峻な形状の応答特性１０６とすることで、分解能を向上させることができる。この場合、スイープ間処理で方位分解能、距離方向処理で距離分解能を向上させることができる。
【００６７】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の一実施形態に係る方位方向の分解能を向上させるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】分解能向上処理前の応答特性の説明図（その１）である。
【図３】分解能向上処理前の応答特性の説明図（その２）である。
【図４】分解能向上処理後の応答特性の説明図である。
【図５】アンテナ長を長くした場合の比較例の応答特性の説明図である。
【図６】分解能向上処理の他の例の説明図である。
【図７】この発明の他の実施形態に係る距離方向の分解能を向上させるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来技術に係るレーダ装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、５０、１５０…レーダ装置 １０…アンテナ
５２…方位方向遅延回路 ５４…最大値検出器
５６、５６ｃ…スイープメモリ ６４…分解能向上演算器
７０、１７０…分解能向上演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を複数回送信し、この複数回の送信波に対応する物標からの複数回の反射波を受信し、この複数回の反射波に対応する複数の受信信号値から前記物標までの距離及び方位を測定するレーダ装置において、
前記物標からの複数の前記受信信号値により形成される上方に凸形状の応答特性の最大値を求める最大値検出手段と、
前記凸形状の応答特性の前記最大値を変化させずに前記最大値の両近傍の前記受信信号値が徐々により小さい値となる演算処理を行い、前記凸形状をより急峻な形状とし分解能を向上させる分解能向上演算手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーダ装置において、
前記分解能向上演算手段は、
前記最大値をＭａｘ、定数をＫ（Ｋ＞０）、指数をｎ（ｎ＞０）、前記演算処理後の出力値をＹとし、ある方位方向のある距離にある前記物標からの複数の前記受信信号値を構成するそれぞれ一の受信信号値をＸとしたとき、式
Ｙ＝Ｘ−Ｋ×（Ｍａｘ−Ｘ）n（ＸがＭａｘのとき、Ｙ＝Ｘ＝Ｍａｘ）
により出力値Ｙを求める
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項２記載のレーダ装置において、
前記分解能向上演算手段は、
前記定数Ｋ、前記指数ｎ、並びに演算に供する複数の前記受信信号値の数のうち、少なくとも１つを変化させる可変手段を備える
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１】
電波を複数回送信し、この複数回の送信波に対応する物標からの複数回の反射波を受信し、この複数回の反射波に対応する複数の受信信号値から前記物標までの距離及び方位を測定するレーダ装置において、
前記物標からの複数の前記受信信号値により形成される上方に凸形状の応答特性の最大値を求める最大値検出手段と、
前記凸形状の応答特性の前記最大値を変化させずに前記最大値の両近傍の前記受信信号値が徐々により小さい値となる演算処理を行い、前記凸形状をより急峻な形状とし分解能を向上させる分解能向上演算手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーダ装置において、
前記分解能向上演算手段は、
前記最大値をＭａｘ、定数をＫ（Ｋ＞０）、指数をｎ（ｎ＞０）、前記演算処理後の出力値をＹとし、ある方位方向のある距離にある前記物標からの複数の前記受信信号値を構成するそれぞれ一の受信信号値をＸとしたとき、式
Ｙ＝Ｘ−Ｋ×（Ｍａｘ−Ｘ）n（ＸがＭａｘのとき、Ｙ＝Ｘ＝Ｍａｘ）
により出力値Ｙを求める
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項２記載のレーダ装置において、
前記分解能向上演算手段は、
前記定数Ｋ、前記指数ｎ、並びに演算に供する複数の前記受信信号値の数のうち、少なくとも１つを変化させる可変手段を備える
ことを特徴とするレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−３０９６０６（Ｐ２００８−３０９６０６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５７１３７（Ｐ２００７−１５７１３７）
【出願日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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