レーダ装置
【課題】電力の微弱な目標の探知性能を向上できるレーダ装置を得る。
【解決手段】目標からの反射パルスを受信してＡ／Ｄ変換する受信手段１と、パルスヒット毎の受信、送信信号の相関をとるパルス圧縮手段２と、目標からの直接波とリピータを介した目標からの間接波とが存在するレンジビンを推定し、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する積分路探索手段３と、前記積分路に従って、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施するレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、パルスヒット毎に得たレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４の出力をヒット方向にノンコヒーレント積分を実施するヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５の積分結果を閾値処理し、閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす閾値手段６とを設けた。
【解決手段】目標からの反射パルスを受信してＡ／Ｄ変換する受信手段１と、パルスヒット毎の受信、送信信号の相関をとるパルス圧縮手段２と、目標からの直接波とリピータを介した目標からの間接波とが存在するレンジビンを推定し、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する積分路探索手段３と、前記積分路に従って、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施するレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、パルスヒット毎に得たレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４の出力をヒット方向にノンコヒーレント積分を実施するヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５の積分結果を閾値処理し、閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす閾値手段６とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送受信を行う１つのアクティブセンサと複数のリピータによって構成されるセンサネットワークにおいて、受信電力の微弱な目標を検出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置においては、複数のセンサによりセンサネットワークを構成し、間接波の信号をレンジ方向にノンコヒーレント積分している。
【０００３】
従来のレーダ装置について、図１７及び図１８を参照しながら説明する。図１７は、従来のレーダ装置におけるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、ＧＰＳ受信機及び目標の配置関係を示す図である（例えば、非特許文献１参照）。また、図１８は、従来のレーダ装置における直接波と間接波の関係を示す図である。
【０００４】
従来のレーダ装置では、図１７に示すように、複数のＧＰＳ衛星ＳＶｉ、ＳＶｊによる目標（Ｔａｒｇｅｔ）ｔの間接波をＧＰＳ受信機（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）ｒで受信する。この時、間接波からの到来時刻は、図１８のように表され、すべての間接波をノンコヒーレント積分すれば目標の信号が積分されるため、目標の探知性能が改善される。
【０００５】
【非特許文献１】E. P. Glennon， A. G. Dempster and C. Rizos， “Feasibility of Air Target Detection Using GPS as a Bistatic Radar， “ Proc GNSS 2005， Hong Kong， Dec 8-10 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のレーダ装置では、間接波をノンコヒーレント積分しようとしても、低ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：信号対雑音電力比）の場合、直接波並びに間接波の見極めが困難であるという問題点があった。また、受信機雑音などによる誤警報を間接波と誤って積分する可能性があるという問題点があった。このため、ノンコヒーレント積分を実施する前に間接波と直接波の判別を行うことが望まれていた。
【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、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定し、また、間接波と判断されたレンジビンを直接波のレンジビンにノンコヒーレント積分し、目標からの信号を積分することで電力の微弱な目標の探知性能を向上させることができる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】
この発明に係るレーダ装置は、送受信を行う１つのアクティブセンサと複数のリピータによって構成されるセンサネットワークにおいて、レーダからの送信波が目標で反射された直接波、及び目標で反射されリピータを介した間接波を含む反射パルスを受信し、パルスヒット毎の受信信号をＡ／Ｄ変換する受信手段と、パルスヒット毎の受信信号と送信信号との相関をとるパルス圧縮手段と、前記パルス圧縮手段の出力に基づき、前記直接波及び間接波が存在するレンジビンを推定し、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する積分路探索手段と、前記積分路探索手段によって得られた積分路に従って、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施するレンジ方向ノンコヒーレント積分手段と、パルスヒット毎に得た前記レンジ方向ノンコヒーレント積分手段の出力をヒット方向にノンコヒーレント積分を実施するヒット方向ノンコヒーレント積分手段と、前記ヒット方向ノンコヒーレント積分手段の積分結果を閾値処理し、閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす閾値手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るレーダ装置は、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても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に係るレーダ装置について図１から図６までを参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置とリピータの配置関係を示す図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の直接波と間接波の関係を示す図である。
【００１２】
この発明の実施の形態１では、上記の理論（すべての間接波をノンコヒーレント積分すれば目標の信号が積分されるため、目標の探知性能が改善される）を、図１に示すような１つのレーダ装置（アクティブセンサ）と複数のリピータＲＰＴ１、ＲＰＴ２、ＲＰＴ３によって構成されるセンサネットワークに適用する。ここで、リピータの総数は既知とし、この総数をＭ（１以上の自然数）とする。この場合、パルスを送信するレーダ装置は、目標で反射して直接受信する直接波と、目標で反射し、リピータＲＰＴ１、ＲＰＴ２、ＲＰＴ３経由で間接的に受信する間接波とが得られる。すなわち、レーダ装置の受信信号は、図２のように直接波と間接波が含まれる。従って、間接波の信号を直接波の信号にノンコヒーレント積分すれば目標の信号が積分でき、探知性能が改善される。
【００１３】
図３は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。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。
【００１４】
図３において、この実施の形態１に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段３と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【００１５】
また、積分路探索手段３は、振幅検波部３１と、積分路探索部３２と、積分路評価部３３と、直接波決定部３４と、間接波決定部３５と、推移確率設定部３６とが設けられている。
【００１６】
この発明の実施の形態１は、図１に示す、送受信を行う１つのアクティブセンサと複数のリピータによって構成されるセンサネットワークを仮定している。なお、リピータの代わりに、コーナーリフレクタのような反射体も適用可能である。また、この実施の形態１は、積分路探索の処理に特徴を有するので、センサを含む受信処理の詳細説明は省略している。
【００１７】
つぎに、この実施の形態１に係る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。図４は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の間接波から直接波への積分路を説明するための図である。
【００１８】
受信手段１は、目標からの反射パルスを受信し、パルスヒット毎の受信信号をＡ／Ｄ変換する。パルス圧縮手段２は、パルスヒット毎の受信信号と送信信号との相関をとる。この処理は、従来のレーダ信号処理と変わらない。この結果、パルスヒット毎に得られるパルス圧縮手段２の出力は、図２に示すように、目標からの直接波と、リピータを介した目標からの間接波が得られる。但し、低ＳＮＲ環境を想定しているため、それらの受信電力は小さいことを想定している。
【００１９】
積分路探索手段３は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【００２０】
振幅検波部３１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【００２１】
積分路探索部３２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。図４において、縦方向はレンジビンを表している。この「レンジビン」とは距離の最小単位を意味し、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期で決まる。ここでは、全レンジビン数をｍ（１以上の自然数）とおく。また、横方向は間接波から直接波への積分路の推移を表しており、これらは同一ヒットにおけるパルス圧縮後の受信信号である。図４におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部３２では、図４に示すように、間接波レンジビンｉ、つまり間接波が存在するレンジビンｉから直接波レンジビンｊ、つまり直接波が存在するレンジビンｊへのすべての遷移を設定する。
【００２２】
積分路評価部３３では、積分路探索部３２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部３６において実施する。
【００２３】
直接波決定部３４では、積分路評価部３３で得た積分路に対する評価関数値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００２４】
間接波決定部３５では、直接波決定部３４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部３３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００２５】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４は、積分路探索手段３の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、間接波レンジビンｉに含まれる振幅検波後のビデオ信号を直接波レンジビンに加算する。加算後の間接波レンジビンｉにはノイズレベル相当の振幅値を与える。積分後の結果は、メモリ１００に蓄える。以上、積分路探索手段３（振幅検波部３１〜間接波決定部３５）からレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４までの処理をパルスヒット毎に実施する。
【００２６】
ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５は、パルスヒット毎に得たレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４の出力をヒット方向に積分処理する。この処理は従来と変わらず、同じレンジビン同士の振幅情報をヒット方向に加算処理する。
【００２７】
閾値手段６は、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５の出力である積分結果を入力し、閾値処理を実施する。閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす。
【００２８】
つづいて、この実施の形態１に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の積分路探索を説明するための図である。また、図６は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【００２９】
積分路探索手段３では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部３１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、次の式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【００３０】
【数１】
【００３１】
積分路探索部３２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。図４におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部３２では、図４に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへのすべての遷移を設定する。なお、ヒット１、ヒット１’とは厳密には同じパルスヒットによる受信データであるが、間接波から直接波への遷移を示すために記号を分けている。間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離を、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図４に示す如く右斜め下の方向となる。
【００３２】
積分路評価部３３は、積分路探索部３２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価は、式（３）、（４）に示す評価関数を使用する。ここで、Ａｋは図４に示すヒット１’におけるレンジビンの集まりである。式（３）において、右辺第１項はヒット１から１’までの評価関数の増分、右辺第２項はヒット１までの評価関数を表す。したがって、各ヒットまでの評価関数は、各ヒットから次ヒットに至る評価関数の増分を算出し、それを累積することで得られる。式（４）において、右辺第１項は目標がレンジビンＡｋ−１からＡｋに推移する確率、右辺第２項は目標がθｋに存在した場合の受信信号の振幅値ｚｋの確率密度（目標の振幅モデルより算出）ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。式（４）のうち、推移確率に相当する項については、推移確率設定部３６により設定され、設定方法としては、例えば式（５）に従う。ここで、Ｌは遷移の総数である。
【００３３】
図１の処理を式（３）、（４）を用いて表現したものを図５に示す。図５の丸印（○）は、レンジビンを示している。縦方向がレンジビン番号、横方向がヒット方向のながれ、実際には同じヒットのデータであり、間接波から直接波へのながれを意味する。例えば、ヒット番号１から太い丸印で示したヒット番号１’、レンジビン番号ｊへの推移を考える。このレンジビンへはヒット番号１のレンジビンから３本の矢印が繋がっている。この矢印は、ヒット番号１から太い丸印で示したヒット番号１’、レンジビン番号ｊへの推移の可能性があることを示している。積分路評価部３３では、この３本の矢印で現される推移を式（３）、（４）を用いて評価する。
【００３４】
直接波決定部３４では、積分路評価部３３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。例えば、図６（ａ）において、塗りつぶしたレンジビンが式（３）、（４）で計算される評価関数値の合計が最大となったとすると、塗りつぶしたレンジビンを直接波が存在するレンジビンとみなされる。
【００３５】
間接波決定部３５では、直接波決定部３４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部３３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。例えば、図６（ｂ）において塗りつぶしたレンジビンがヒット１’における直接波とみなされた場合、間接波の候補は塗りつぶしたレンジビンに接続されているレンジビンとなる。そこで、個々の積分路に対する評価関数の値を参照し、評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００３６】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４は、積分路探索手段３の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、間接波レンジビンｉに含まれる振幅検波後のビデオ信号を、図６（ｃ）に示すように直接波レンジビンに加算する。加算後の間接波レンジビンｉにはノイズレベル相当の振幅値を与える。積分後の結果は、メモリ１００に蓄える。
【００３７】
ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５は、パルスヒット毎に得たレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４の出力をヒット方向に積分処理する。この処理は従来と変わらず、同じレンジビン同士の振幅情報をヒット方向に加算処理する。
【００３８】
閾値手段６は、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５の出力である積分結果を入力し、閾値処理を実施する。閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす。
【００３９】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。
【００４０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置について図７及び図８を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００４１】
図７において、この実施の形態２に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段７と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段８と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【００４２】
また、積分路探索手段７は、振幅検波部７１と、積分路探索部７２と、積分路評価部７３と、直接波決定部７４と、間接波決定部７５と、推移確率設定部７６とが設けられている。
【００４３】
つぎに、この実施の形態２に係る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。ここでは、この実施の形態２の要旨とする部分のみを説明する。
【００４４】
図７において、積分路探索手段７は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【００４５】
振幅検波部７１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【００４６】
積分路探索部７２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。
【００４７】
積分路評価部７３では、積分路探索部７２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部７６において実施する。
【００４８】
直接波決定部７４では、積分路評価部７３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計上位Ｎ（１以上の自然数）個のヒット１’におけるレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００４９】
間接波決定部７５では、直接波決定部７４で得られたＮ個の直接波レンジビンの積分路をそれぞれ逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部７３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。直接波はＮ個抽出されているので間接波とみなされるレンジビンの総数はＮ×Ｍとなる。
【００５０】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段８は、積分路探索手段７の出力である直接波レンジビンｊ（総数Ｎ）、間接波レンジビンｉ（Ｎ通りの直接波毎に総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、間接波レンジビンｉに含まれる振幅検波後のビデオ信号を直接波レンジビンに加算する。加算後の間接波レンジビンｉにはノイズレベル相当の振幅値を与える。積分後の結果は、メモリ１００に蓄える。
【００５１】
つづいて、この実施の形態２に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【００５２】
積分路探索手段７では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部７１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【００５３】
積分路探索部７２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図４に示す如く右斜め下の方向となる。
【００５４】
積分路評価部７３は、積分路探索部７２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価は、式（３）、（４）に示す評価関数を使用する。ここで、Ａｋは図４に示すヒット１’におけるレンジビンの集まりである。式（３）において、右辺第１項はヒット１から１’までの評価関数の増分、右辺第２項はヒット１までの評価関数を表す。したがって、各ヒットまでの評価関数は、各ヒットから次ヒットに至る評価関数の増分を算出し、それを累積することで得られる。式（４）において、右辺第１項は目標がレンジビンＡｋ−１からＡｋに推移する確率、右辺第２項は目標がθｋに存在した場合の受信信号の振幅値ｚｋの確率密度（目標の振幅モデルより算出）ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。式（４）のうち、推移確率に相当する項については、推移確率設定部７６により設定され、設定方法としては、例えば式（５）に従う。ここで、Ｌは遷移の総数である。
【００５５】
直接波決定部７４では、積分路評価部７３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計上位Ｎ個までのヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。例えば、図８（ａ）において塗りつぶしたレンジビンが式（３）、（４）で計算される評価関数値の合計上位Ｎ個とすると、塗りつぶしたレンジビンを直接波が存在するレンジビンとみなされる。
【００５６】
間接波決定部７５では、直接波決定部７４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部７３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。例えば、図８（ｂ）において塗りつぶしたレンジビンがヒット１’における直接波とみなされた場合、間接波の候補は塗りつぶしたレンジビンに接続されているレンジビンとなる。そこで、個々の積分路に対する評価関数値を参照し、評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００５７】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段８は、積分路探索手段７の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、間接波レンジビンｉに含まれる振幅検波後のビデオを図８（ｃ）に示すように直接波レンジビンに加算する。加算後の間接波レンジビンｉにはノイズレベル相当の振幅値を与える。積分後の結果は、メモリ１００に蓄える。
【００５８】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができ、かつ複数目標に対応することができる。
【００５９】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置について図９を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００６０】
図９において、この実施の形態３に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段９と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【００６１】
また、積分路探索手段９は、振幅検波部９１と、積分路探索部９２と、積分路評価部９３と、直接波決定部９４と、間接波決定部９５と、推移確率設定部９６と、ヒット数カウンタ９７と、探索ヒット数設定部９８とが設けられている。
【００６２】
つぎに、この実施の形態３に係る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。ここでは、この実施の形態３の要旨とする部分のみを説明する。
【００６３】
図９において、積分路探索手段９は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、目標からの直接波とリピータを介した目標からの間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【００６４】
振幅検波部９１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【００６５】
積分路探索部９２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。
【００６６】
積分路評価部９３では、積分路探索部９２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部９６において実施する。
【００６７】
直接波決定部９４では、積分路評価部９３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’におけるレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００６８】
間接波決定部９５では、直接波決定部９４で得られた直接波レンジビンの積分路をそれぞれ逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部９３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００６９】
ヒット数カウンタ９７は、パルスヒット毎のビデオ信号を受信するごとにヒット数をカウントし、カウント値を直接波決定部９４、間接波決定部９５にそれぞれ出力する。また、探索ヒット数設定部９８は、探索処理を実施するヒット数上限値ＨＬ（１以上の自然数）が設定されており、ヒット数上限値ＨＬを直接波決定部９４、間接波決定部９５にそれぞれ出力する。直接波決定部９４及び間接波決定部９５は、ヒット数カウンタ９７により出力されるヒット数がヒット数上限値ＨＬを上回る場合には、それぞれ探索処理を実施せずに前ヒットで出力された直接波レンジビン、間接波レンジビンの値を適用する。
【００７０】
つづいて、この実施の形態３に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。
【００７１】
積分路探索手段９では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部９１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【００７２】
積分路探索部９２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図４に示す如く右斜め下の方向となる。
【００７３】
積分路評価部９３は、積分路探索部９２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価は、式（３）、（４）に示す評価関数を使用する。ここで、Ａｋは図４に示すヒット１’におけるレンジビンの集まりである。式（３）において、右辺第１項はヒット１から１’までの評価関数の増分、右辺第２項はヒット１までの評価関数を表す。したがって、各ヒットまでの評価関数は、各ヒットから次ヒットに至る評価関数の増分を算出し、それを累積することで得られる。式（４）において、右辺第１項は目標がレンジビンＡｋ−１からＡｋに推移する確率、右辺第２項は目標がθｋに存在した場合の受信信号の振幅値ｚｋの確率密度（目標の振幅モデルより算出）ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。式（４）のうち、推移確率に相当する項については、推移確率設定部９６により設定され、設定方法としては、例えば式（５）に従う。ここで、Ｌは遷移の総数である。
【００７４】
ヒット数カウンタ９７は、パルスヒット毎のビデオ信号を受信するごとにヒット数をカウントし、カウント値を直接波決定部９４、間接波決定部９５にそれぞれ出力する。
【００７５】
直接波決定部９４では、積分路評価部９３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。ただし、探索ヒット数設定部９８により設定された探索処理のヒット数上限値ＨＬを、ヒット数カウンタ９７のカウント値が上回った場合には、探索処理は実施せずに前ヒットでの探索結果を使用する。
【００７６】
間接波決定部９５では、直接波決定部９４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部９３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。ただし、探索ヒット数設定部９８により設定された探索処理のヒット数上限値ＨＬを、ヒット数カウンタ９７のカウント値が上回った場合には、探索処理は実施せずに前ヒットでの探索結果を使用する。
【００７７】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができ、かつ結果がヒット毎に変わることを防ぐことができる。
【００７８】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るレーダ装置について図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００７９】
図１０において、この実施の形態４に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段１０と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【００８０】
また、積分路探索手段１０は、振幅検波部１０１と、積分路探索部１０２と、積分路評価部１０３と、直接波決定部１０４と、間接波決定部１０５と、推移確率設定部１０６と、直接波候補選択部１０７とが設けられている。
【００８１】
つぎに、この実施の形態４に係る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。図１１は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。ここでは、この実施の形態４の要旨とする部分のみを説明する。
【００８２】
図１０において、積分路探索手段１０は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【００８３】
振幅検波部１０１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【００８４】
積分路探索部１０２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図１１に示すように設定する。図１１におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部１０２では、図１１に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへのすべての遷移を設定する。
【００８５】
これまでの実施の形態においては、全レンジビンを積分路探索の対象としていたが、本実施の形態４においては、積分路探索の対象を限定する。すなわち、直接波候補選択部１０７により、振幅検波部１０１の出力に基づき、直接波レンジビンの候補を振幅検波部１０１が算出した振幅値の上位ＡＰ（１以上の自然数）レンジビン分を直接波の候補とみなす。
【００８６】
積分路評価部１０３では、積分路探索部１０２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部１０６において実施する。
【００８７】
直接波決定部１０４では、積分路評価部１０３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００８８】
間接波決定部１０５では、直接波決定部１０４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１０３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００８９】
つづいて、この実施の形態４に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。
【００９０】
積分路探索手段１０では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部１０１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【００９１】
積分路探索部１０２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図１１に示すように設定する。図１１におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部１０２では、図１１に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへのすべての遷移を設定する。
【００９２】
但し、直接波の候補としては、直接波候補選択部１０７により、振幅検波部１０１の出力に基づき、振幅検波部１０１が算出した振幅値の上位ＡＰレンジビン分を直接波の候補とみなす。すなわち、ヒット１’における直接波の候補は、図１１の太線で示したレンジビンに限定される。
【００９３】
間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。但し、直接波の候補は振幅値が上位ＡＰレンジビンであるため、それ以外のレンジビンの積分路は棄却される。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図１１に示す如く右斜め下の方向となる。
【００９４】
積分路評価部１０３は、積分路探索部１０２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価方法は、他の実施の形態と同様なので省略する。
【００９５】
直接波決定部１０４では、積分路評価部１０３で得た積分路に対する評価値の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００９６】
間接波決定部１０５では、直接波決定部１０４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１０３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００９７】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。また、直接波レンジビンの候補を絞りこむことで処理、負荷の軽減を図ることができる。
【００９８】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るレーダ装置について図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００９９】
図１２において、この実施の形態５に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段１１と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【０１００】
また、積分路探索手段１１は、振幅検波部１１１と、積分路探索部１１２と、積分路評価部１１３と、直接波決定部１１４と、間接波決定部１１５と、推移確率設定部１１６と、ＣＦＡＲ型直接波候補選択部１１７とが設けられている。
【０１０１】
つぎに、この実施の形態５に係る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。図１３は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。ここでは、この実施の形態５の要旨とする部分のみを説明する。
【０１０２】
図１２において、積分路探索手段１１は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【０１０３】
振幅検波部１１１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【０１０４】
積分路探索部１１２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図１３に示すように設定する。図１３におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部１１２では、図１３に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへの遷移を設定する。
【０１０５】
但し、本実施の形態５においては、上記実施の形態４と同様に積分路探索の対象を限定する。すなわち、直接波レンジビンの候補としては、ＣＦＡＲ型直接波候補選択部１１７により、受信ビデオデータにＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を実施し、閾値以上となったレンジビンを直接波の候補とみなす。ＣＦＡＲ処理については従来の方法と同じであり、レンジビン毎の振幅値より各レンジビンに対する閾値を決定する。
【０１０６】
積分路評価部１１３では、積分路探索部１１２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部１１６において実施する。
【０１０７】
直接波決定部１１４では、積分路評価部１１３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【０１０８】
間接波決定部１１５では、直接波決定部１１４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１１３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【０１０９】
つづいて、この実施の形態５に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。
【０１１０】
積分路探索手段１１では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部１１１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【０１１１】
積分路探索部１１２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図１３に示すように設定する。図１３におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部１１２では、図１３に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへの遷移を設定する。
【０１１２】
但し、直接波の候補としては、ＣＦＡＲ型直接波候補選択部１１７により、ヒット１’にＣＦＡＲ処理を施し、閾値を超えたレンジビンを直接波の候補とみなす。すなわち、ヒット１’における直接波の候補は、図１３の太線で示したレンジビンに限定される。
【０１１３】
間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。但し、直接波の候補はＣＦＡＲ閾値を超えたレンジビンであるため、それ以外のレンジビンの積分路は棄却される。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図１３に示す如く右斜め下の方向となる。
【０１１４】
積分路評価部１１３は、積分路探索部１１２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価方法は、他の実施の形態と同様なので省略する。
【０１１５】
直接波決定部１１４では、積分路評価部１１３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【０１１６】
間接波決定部１１５では、直接波決定部１１４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１１３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【０１１７】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。また、直接波レンジビンの候補を絞りこむことで処理、負荷の軽減を図ることができる。
【０１１８】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るレーダ装置について図１４及び図１５を参照しながら説明する。図１４は、この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０１１９】
図１４において、この実施の形態６に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段１２と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段１３と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段１４と、閾値手段６とが設けられている。
【０１２０】
また、積分路探索手段１２は、振幅検波部１２１と、積分路探索部１２２と、積分路評価部１２３と、直接波決定部１２４と、間接波決定部１２５と、推移確率設定部１２６と、メモリ１２７と、第２の直接波決定部１２８と、第２の間接波決定部１２９とが設けられている。
【０１２１】
つぎに、この実施の形態６に係る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。ここでは、この実施の形態６の要旨とする部分のみを説明する。
【０１２２】
図１４において、積分路探索手段１２は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【０１２３】
振幅検波部１２１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【０１２４】
積分路探索部１２２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。図４において、縦方向はレンジビンを表している。レンジビンとは距離の最小単位を意味し、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期で決まる。ここでは、全レンジビン数をｍとおく。また、横方向は間接波から直接波への積分路の推移を表しており、これらは同一ヒットにおけるパルス圧縮後の受信信号である。
【０１２５】
積分路評価部１２３では、積分路探索部１２２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部１２６において実施する。
【０１２６】
直接波決定部１２４では、積分路評価部１２３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【０１２７】
間接波決定部１２５では、直接波決定部１２４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１２３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。以上の処理を信号処理周期（ＳＰＩ：Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）内の全ヒットに対して実施し、それらの結果をメモリ１２７に記憶する。
【０１２８】
第２の直接波決定部１２８では、ヒット毎の直接波選択結果を参照し、直接波とみなさたレンジビンのうち、選択頻度が最も高いレンジビンを直接波レンジビンとみなす。どのヒットにおいても直接波レンジビンが異なる場合は、ヒット毎に選択されたレンジビンを出力する。
【０１２９】
第２の間接波決定部１２９では、第２の直接波決定部１２８の結果を入力し、第２の直接波決定部１２８の出力と同じレンジビンが選択されたヒットにおける間接波選択結果をメモリ１２７より参照する。その中で選択頻度の高い上位Ｍ個の間接波レンジビンを第２の間接波決定部１２９の出力とみなす。
【０１３０】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段１３は、積分路探索手段１２の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を全ヒットに対して実施する。すなわち、積分路探索手段１２によってヒット間で同じレンジビンが直接波とみなされる場合は同じ積分処理を実施する。ヒット間で異なるレンジビンが直接波とみなされた場合はヒット毎に異なる積分シフト量を与える。
【０１３１】
ヒット方向ノンコヒーレント積分手段１４は、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段１３の出力に基づき、同じレンジビン同士をヒット間で積分する。
【０１３２】
つづいて、この実施の形態６に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。図１５は、この発明の実施の形態６に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【０１３３】
積分路探索手段１２では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部１２１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【０１３４】
積分路探索部１２２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図４に示す如く右斜め下の方向となる。
【０１３５】
積分路評価部１２３は、積分路探索部１２２で設定した積分探査路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価は、式（３）、（４）に示す評価関数を使用する。ここで、Ａｋは図４に示すヒット１’におけるレンジビンの集まりである。式（３）において、右辺第１項はヒット１から１’までの評価関数の増分、右辺第２項はヒット１までの評価関数を表す。したがって、各ヒットまでの評価関数は、各ヒットから次ヒットに至る評価関数の増分を算出し、それを累積することで得られる。式（４）において、右辺第１項は目標がレンジビンＡｋ−１からＡｋに推移する確率、右辺第２項は目標がθｋに存在した場合の受信信号の振幅値ｚｋの確率密度（目標の振幅モデルより算出）ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。式（４）のうち、推移確率に相当する項については、推移確率設定部１２６により設定され、設定方法としては、例えば式（５）に従う。ここで、Ｌは遷移の総数である。
【０１３６】
直接波決定部１２４では、積分路評価部１２３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【０１３７】
間接波決定部１２５では、直接波決定部１２４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１２３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。以上の処理を信号処理周期（ＳＰＩ）内の全ヒットに対して適用し、その結果をメモリ１２７に記憶させる。
【０１３８】
第２の直接波決定部１２８では、ヒット毎の直接波選択結果を参照し、直接波とみなさたレンジビンのうち、選択頻度が最も高いレンジビンを直接波レンジビンとみなす。どのヒットにおいても直接波レンジビンが異なる場合は、ヒット毎に選択されたレンジビンを出力する。
【０１３９】
第２の間接波決定部１２９では、第２の直接波決定部１２８の結果を入力し、第２の直接波決定部１２８の出力と同じレンジビンが選択されたヒットにおける間接波選択結果をメモリ１２７より参照する。その中で選択頻度の高い上位Ｍ個の間接波レンジビンを第２の間接波決定部１２９の出力とみなす。
【０１４０】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段１３は、積分路探索手段１２の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、積分路探索手段１２によってヒット間で同じレンジビンが直接波とみなされる場合は、図１５（ａ）のように同じ積分処理を実施する。ヒット間で異なるレンジビンが直接波とみなされた場合は、図１５（ｂ）のようにヒット毎に異なる積分シフト量を与える。
【０１４１】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。また、信号処理周期内の全ヒットについて直接波、間接波の選択結果について整合性を取ることで、ヒット毎に結果が異なり不安定となることを防ぐことができる。
【０１４２】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るレーダ装置について図１６を参照しながら説明する。図１６は、この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０１４３】
図１６において、この実施の形態７に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段３と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、測位手段１５と、メモリ１００とが設けられている。
【０１４４】
また、積分路探索手段３は、振幅検波部３１と、積分路探索部３２と、積分路評価部３３と、直接波決定部３４と、間接波決定部３５と、推移確率設定部３６とが設けられている。
【０１４５】
つぎに、この実施の形態７に係る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。ここでは、この実施の形態７の要旨とする部分のみを説明する。
【０１４６】
図１６において、測位手段１５は、閾値手段６により目標の検出と判定されると、直接波ならびに間接波レンジビンから目標の３次元位置を定める。直接波レンジビン、間接波レンジビンが定まると、それらの距離差を表す関係式より目標の３次元位置を最小自乗法により算出できる。
【０１４７】
つづいて、この実施の形態７に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。
【０１４８】
測位手段１５は、閾値手段６により目標の検出と判定されると、積分路探索手段３により得られた直接波ならびに間接波レンジビンを入力する。直接波ならびに間接波レンジビンより、それらの距離差が得られるから、その関係は次の式（６）のように記述できる。
【０１４９】
【数２】
【０１５０】
ここで、（ｘ、ｙ、ｚ）は未知である目標の３次元位置、（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）は既知のリピータ設置位置、（ｘ０、ｙ０、ｚ０）はレーダ装置の設置位置である。Δｉは直接波と間接波の距離差である。
【０１５１】
このように未知数は目標の３次元位置であるが、リピータ数は既知でその数はＭであるから、式（６）のような関係式がリピータ設置数分のＭ個得られる。従って、最小自乗法によって未知数を導出することが可能である。最小自乗法による導出については自明であるため説明を省略する。
【０１５２】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。また、低ＳＮＲ環境においても目標の３次元位置が測位可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置とリピータの配置関係を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の直接波と間接波の関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の間接波から直接波への積分路を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の積分路探索を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図１４】この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態６に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図１６】この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】従来のレーダ装置におけるＧＰＳ衛星、ＧＰＳ受信機及び目標の配置関係を示す図である。
【図１８】従来のレーダ装置における直接波と間接波の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１ 受信手段、２ パルス圧縮手段、３ 積分路探索手段、４ レンジ方向ノンコヒーレント積分手段、５ ヒット方向ノンコヒーレント積分手段、６ 閾値手段、７ 積分路探索手段、８ レンジ方向ノンコヒーレント積分手段、９ 積分路探索手段、１０ 積分路探索手段、１１ 積分路探索手段、１２ 積分路探索手段、１３ レンジ方向ノンコヒーレント積分手段、１４ ヒット方向ノンコヒーレント積分手段、１５ 測位手段、３１ 振幅検波部、３２ 積分路探索部、３３ 積分路評価部、３４ 直接波決定部、３５ 間接波決定部、３６ 推移確率設定部、７１ 振幅検波部、７２ 積分路探索部、７３ 積分路評価部、７４ 直接波決定部、７５ 間接波決定部、７６ 推移確率設定部、９１ 振幅検波部、９２ 積分路探索部、９３ 積分路評価部、９４ 直接波決定部、９５ 間接波決定部、９６ 推移確率設定部、９７ ヒット数カウンタ、９８ 探索ヒット数設定部、１００ メモリ、１０１ 振幅検波部、１０２ 積分路探索部、１０３ 積分路評価部、１０４ 直接波決定部、１０５ 間接波決定部、１０６ 推移確率設定部、１０７ 直接波候補選択部、１１１ 振幅検波部、１１２ 積分路探索部、１１３ 積分路評価部、１１４ 直接波決定部、１１５ 間接波決定部、１１６ 推移確率設定部、１１７ ＣＦＡＲ型直接波候補選択部、１２１ 振幅検波部、１２２ 積分路探索部、１２３ 積分路評価部、１２４ 直接波決定部、１２５ 間接波決定部、１２６ 推移確率設定部、１２７ メモリ、１２８ 第２の直接波決定部、１２９ 第２の間接波決定部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送受信を行う１つのアクティブセンサと複数のリピータによって構成されるセンサネットワークにおいて、受信電力の微弱な目標を検出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置においては、複数のセンサによりセンサネットワークを構成し、間接波の信号をレンジ方向にノンコヒーレント積分している。
【０００３】
従来のレーダ装置について、図１７及び図１８を参照しながら説明する。図１７は、従来のレーダ装置におけるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、ＧＰＳ受信機及び目標の配置関係を示す図である（例えば、非特許文献１参照）。また、図１８は、従来のレーダ装置における直接波と間接波の関係を示す図である。
【０００４】
従来のレーダ装置では、図１７に示すように、複数のＧＰＳ衛星ＳＶｉ、ＳＶｊによる目標（Ｔａｒｇｅｔ）ｔの間接波をＧＰＳ受信機（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）ｒで受信する。この時、間接波からの到来時刻は、図１８のように表され、すべての間接波をノンコヒーレント積分すれば目標の信号が積分されるため、目標の探知性能が改善される。
【０００５】
【非特許文献１】E. P. Glennon， A. G. Dempster and C. Rizos， “Feasibility of Air Target Detection Using GPS as a Bistatic Radar， “ Proc GNSS 2005， Hong Kong， Dec 8-10 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のレーダ装置では、間接波をノンコヒーレント積分しようとしても、低ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：信号対雑音電力比）の場合、直接波並びに間接波の見極めが困難であるという問題点があった。また、受信機雑音などによる誤警報を間接波と誤って積分する可能性があるという問題点があった。このため、ノンコヒーレント積分を実施する前に間接波と直接波の判別を行うことが望まれていた。
【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、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定し、また、間接波と判断されたレンジビンを直接波のレンジビンにノンコヒーレント積分し、目標からの信号を積分することで電力の微弱な目標の探知性能を向上させることができる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】
この発明に係るレーダ装置は、送受信を行う１つのアクティブセンサと複数のリピータによって構成されるセンサネットワークにおいて、レーダからの送信波が目標で反射された直接波、及び目標で反射されリピータを介した間接波を含む反射パルスを受信し、パルスヒット毎の受信信号をＡ／Ｄ変換する受信手段と、パルスヒット毎の受信信号と送信信号との相関をとるパルス圧縮手段と、前記パルス圧縮手段の出力に基づき、前記直接波及び間接波が存在するレンジビンを推定し、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する積分路探索手段と、前記積分路探索手段によって得られた積分路に従って、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施するレンジ方向ノンコヒーレント積分手段と、パルスヒット毎に得た前記レンジ方向ノンコヒーレント積分手段の出力をヒット方向にノンコヒーレント積分を実施するヒット方向ノンコヒーレント積分手段と、前記ヒット方向ノンコヒーレント積分手段の積分結果を閾値処理し、閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす閾値手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るレーダ装置は、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても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に係るレーダ装置について図１から図６までを参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置とリピータの配置関係を示す図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の直接波と間接波の関係を示す図である。
【００１２】
この発明の実施の形態１では、上記の理論（すべての間接波をノンコヒーレント積分すれば目標の信号が積分されるため、目標の探知性能が改善される）を、図１に示すような１つのレーダ装置（アクティブセンサ）と複数のリピータＲＰＴ１、ＲＰＴ２、ＲＰＴ３によって構成されるセンサネットワークに適用する。ここで、リピータの総数は既知とし、この総数をＭ（１以上の自然数）とする。この場合、パルスを送信するレーダ装置は、目標で反射して直接受信する直接波と、目標で反射し、リピータＲＰＴ１、ＲＰＴ２、ＲＰＴ３経由で間接的に受信する間接波とが得られる。すなわち、レーダ装置の受信信号は、図２のように直接波と間接波が含まれる。従って、間接波の信号を直接波の信号にノンコヒーレント積分すれば目標の信号が積分でき、探知性能が改善される。
【００１３】
図３は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。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。
【００１４】
図３において、この実施の形態１に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段３と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【００１５】
また、積分路探索手段３は、振幅検波部３１と、積分路探索部３２と、積分路評価部３３と、直接波決定部３４と、間接波決定部３５と、推移確率設定部３６とが設けられている。
【００１６】
この発明の実施の形態１は、図１に示す、送受信を行う１つのアクティブセンサと複数のリピータによって構成されるセンサネットワークを仮定している。なお、リピータの代わりに、コーナーリフレクタのような反射体も適用可能である。また、この実施の形態１は、積分路探索の処理に特徴を有するので、センサを含む受信処理の詳細説明は省略している。
【００１７】
つぎに、この実施の形態１に係る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。図４は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の間接波から直接波への積分路を説明するための図である。
【００１８】
受信手段１は、目標からの反射パルスを受信し、パルスヒット毎の受信信号をＡ／Ｄ変換する。パルス圧縮手段２は、パルスヒット毎の受信信号と送信信号との相関をとる。この処理は、従来のレーダ信号処理と変わらない。この結果、パルスヒット毎に得られるパルス圧縮手段２の出力は、図２に示すように、目標からの直接波と、リピータを介した目標からの間接波が得られる。但し、低ＳＮＲ環境を想定しているため、それらの受信電力は小さいことを想定している。
【００１９】
積分路探索手段３は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【００２０】
振幅検波部３１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【００２１】
積分路探索部３２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。図４において、縦方向はレンジビンを表している。この「レンジビン」とは距離の最小単位を意味し、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期で決まる。ここでは、全レンジビン数をｍ（１以上の自然数）とおく。また、横方向は間接波から直接波への積分路の推移を表しており、これらは同一ヒットにおけるパルス圧縮後の受信信号である。図４におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部３２では、図４に示すように、間接波レンジビンｉ、つまり間接波が存在するレンジビンｉから直接波レンジビンｊ、つまり直接波が存在するレンジビンｊへのすべての遷移を設定する。
【００２２】
積分路評価部３３では、積分路探索部３２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部３６において実施する。
【００２３】
直接波決定部３４では、積分路評価部３３で得た積分路に対する評価関数値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００２４】
間接波決定部３５では、直接波決定部３４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部３３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００２５】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４は、積分路探索手段３の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、間接波レンジビンｉに含まれる振幅検波後のビデオ信号を直接波レンジビンに加算する。加算後の間接波レンジビンｉにはノイズレベル相当の振幅値を与える。積分後の結果は、メモリ１００に蓄える。以上、積分路探索手段３（振幅検波部３１〜間接波決定部３５）からレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４までの処理をパルスヒット毎に実施する。
【００２６】
ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５は、パルスヒット毎に得たレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４の出力をヒット方向に積分処理する。この処理は従来と変わらず、同じレンジビン同士の振幅情報をヒット方向に加算処理する。
【００２７】
閾値手段６は、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５の出力である積分結果を入力し、閾値処理を実施する。閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす。
【００２８】
つづいて、この実施の形態１に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の積分路探索を説明するための図である。また、図６は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【００２９】
積分路探索手段３では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部３１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、次の式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【００３０】
【数１】
【００３１】
積分路探索部３２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。図４におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部３２では、図４に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへのすべての遷移を設定する。なお、ヒット１、ヒット１’とは厳密には同じパルスヒットによる受信データであるが、間接波から直接波への遷移を示すために記号を分けている。間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離を、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図４に示す如く右斜め下の方向となる。
【００３２】
積分路評価部３３は、積分路探索部３２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価は、式（３）、（４）に示す評価関数を使用する。ここで、Ａｋは図４に示すヒット１’におけるレンジビンの集まりである。式（３）において、右辺第１項はヒット１から１’までの評価関数の増分、右辺第２項はヒット１までの評価関数を表す。したがって、各ヒットまでの評価関数は、各ヒットから次ヒットに至る評価関数の増分を算出し、それを累積することで得られる。式（４）において、右辺第１項は目標がレンジビンＡｋ−１からＡｋに推移する確率、右辺第２項は目標がθｋに存在した場合の受信信号の振幅値ｚｋの確率密度（目標の振幅モデルより算出）ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。式（４）のうち、推移確率に相当する項については、推移確率設定部３６により設定され、設定方法としては、例えば式（５）に従う。ここで、Ｌは遷移の総数である。
【００３３】
図１の処理を式（３）、（４）を用いて表現したものを図５に示す。図５の丸印（○）は、レンジビンを示している。縦方向がレンジビン番号、横方向がヒット方向のながれ、実際には同じヒットのデータであり、間接波から直接波へのながれを意味する。例えば、ヒット番号１から太い丸印で示したヒット番号１’、レンジビン番号ｊへの推移を考える。このレンジビンへはヒット番号１のレンジビンから３本の矢印が繋がっている。この矢印は、ヒット番号１から太い丸印で示したヒット番号１’、レンジビン番号ｊへの推移の可能性があることを示している。積分路評価部３３では、この３本の矢印で現される推移を式（３）、（４）を用いて評価する。
【００３４】
直接波決定部３４では、積分路評価部３３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。例えば、図６（ａ）において、塗りつぶしたレンジビンが式（３）、（４）で計算される評価関数値の合計が最大となったとすると、塗りつぶしたレンジビンを直接波が存在するレンジビンとみなされる。
【００３５】
間接波決定部３５では、直接波決定部３４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部３３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。例えば、図６（ｂ）において塗りつぶしたレンジビンがヒット１’における直接波とみなされた場合、間接波の候補は塗りつぶしたレンジビンに接続されているレンジビンとなる。そこで、個々の積分路に対する評価関数の値を参照し、評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００３６】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４は、積分路探索手段３の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、間接波レンジビンｉに含まれる振幅検波後のビデオ信号を、図６（ｃ）に示すように直接波レンジビンに加算する。加算後の間接波レンジビンｉにはノイズレベル相当の振幅値を与える。積分後の結果は、メモリ１００に蓄える。
【００３７】
ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５は、パルスヒット毎に得たレンジ方向ノンコヒーレント積分手段４の出力をヒット方向に積分処理する。この処理は従来と変わらず、同じレンジビン同士の振幅情報をヒット方向に加算処理する。
【００３８】
閾値手段６は、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５の出力である積分結果を入力し、閾値処理を実施する。閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす。
【００３９】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。
【００４０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置について図７及び図８を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００４１】
図７において、この実施の形態２に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段７と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段８と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【００４２】
また、積分路探索手段７は、振幅検波部７１と、積分路探索部７２と、積分路評価部７３と、直接波決定部７４と、間接波決定部７５と、推移確率設定部７６とが設けられている。
【００４３】
つぎに、この実施の形態２に係る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。ここでは、この実施の形態２の要旨とする部分のみを説明する。
【００４４】
図７において、積分路探索手段７は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【００４５】
振幅検波部７１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【００４６】
積分路探索部７２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。
【００４７】
積分路評価部７３では、積分路探索部７２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部７６において実施する。
【００４８】
直接波決定部７４では、積分路評価部７３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計上位Ｎ（１以上の自然数）個のヒット１’におけるレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００４９】
間接波決定部７５では、直接波決定部７４で得られたＮ個の直接波レンジビンの積分路をそれぞれ逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部７３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。直接波はＮ個抽出されているので間接波とみなされるレンジビンの総数はＮ×Ｍとなる。
【００５０】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段８は、積分路探索手段７の出力である直接波レンジビンｊ（総数Ｎ）、間接波レンジビンｉ（Ｎ通りの直接波毎に総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、間接波レンジビンｉに含まれる振幅検波後のビデオ信号を直接波レンジビンに加算する。加算後の間接波レンジビンｉにはノイズレベル相当の振幅値を与える。積分後の結果は、メモリ１００に蓄える。
【００５１】
つづいて、この実施の形態２に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【００５２】
積分路探索手段７では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部７１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【００５３】
積分路探索部７２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図４に示す如く右斜め下の方向となる。
【００５４】
積分路評価部７３は、積分路探索部７２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価は、式（３）、（４）に示す評価関数を使用する。ここで、Ａｋは図４に示すヒット１’におけるレンジビンの集まりである。式（３）において、右辺第１項はヒット１から１’までの評価関数の増分、右辺第２項はヒット１までの評価関数を表す。したがって、各ヒットまでの評価関数は、各ヒットから次ヒットに至る評価関数の増分を算出し、それを累積することで得られる。式（４）において、右辺第１項は目標がレンジビンＡｋ−１からＡｋに推移する確率、右辺第２項は目標がθｋに存在した場合の受信信号の振幅値ｚｋの確率密度（目標の振幅モデルより算出）ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。式（４）のうち、推移確率に相当する項については、推移確率設定部７６により設定され、設定方法としては、例えば式（５）に従う。ここで、Ｌは遷移の総数である。
【００５５】
直接波決定部７４では、積分路評価部７３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計上位Ｎ個までのヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。例えば、図８（ａ）において塗りつぶしたレンジビンが式（３）、（４）で計算される評価関数値の合計上位Ｎ個とすると、塗りつぶしたレンジビンを直接波が存在するレンジビンとみなされる。
【００５６】
間接波決定部７５では、直接波決定部７４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部７３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。例えば、図８（ｂ）において塗りつぶしたレンジビンがヒット１’における直接波とみなされた場合、間接波の候補は塗りつぶしたレンジビンに接続されているレンジビンとなる。そこで、個々の積分路に対する評価関数値を参照し、評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００５７】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段８は、積分路探索手段７の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、間接波レンジビンｉに含まれる振幅検波後のビデオを図８（ｃ）に示すように直接波レンジビンに加算する。加算後の間接波レンジビンｉにはノイズレベル相当の振幅値を与える。積分後の結果は、メモリ１００に蓄える。
【００５８】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができ、かつ複数目標に対応することができる。
【００５９】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置について図９を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００６０】
図９において、この実施の形態３に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段９と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【００６１】
また、積分路探索手段９は、振幅検波部９１と、積分路探索部９２と、積分路評価部９３と、直接波決定部９４と、間接波決定部９５と、推移確率設定部９６と、ヒット数カウンタ９７と、探索ヒット数設定部９８とが設けられている。
【００６２】
つぎに、この実施の形態３に係る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。ここでは、この実施の形態３の要旨とする部分のみを説明する。
【００６３】
図９において、積分路探索手段９は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、目標からの直接波とリピータを介した目標からの間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【００６４】
振幅検波部９１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【００６５】
積分路探索部９２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。
【００６６】
積分路評価部９３では、積分路探索部９２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部９６において実施する。
【００６７】
直接波決定部９４では、積分路評価部９３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’におけるレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００６８】
間接波決定部９５では、直接波決定部９４で得られた直接波レンジビンの積分路をそれぞれ逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部９３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００６９】
ヒット数カウンタ９７は、パルスヒット毎のビデオ信号を受信するごとにヒット数をカウントし、カウント値を直接波決定部９４、間接波決定部９５にそれぞれ出力する。また、探索ヒット数設定部９８は、探索処理を実施するヒット数上限値ＨＬ（１以上の自然数）が設定されており、ヒット数上限値ＨＬを直接波決定部９４、間接波決定部９５にそれぞれ出力する。直接波決定部９４及び間接波決定部９５は、ヒット数カウンタ９７により出力されるヒット数がヒット数上限値ＨＬを上回る場合には、それぞれ探索処理を実施せずに前ヒットで出力された直接波レンジビン、間接波レンジビンの値を適用する。
【００７０】
つづいて、この実施の形態３に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。
【００７１】
積分路探索手段９では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部９１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【００７２】
積分路探索部９２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図４に示す如く右斜め下の方向となる。
【００７３】
積分路評価部９３は、積分路探索部９２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価は、式（３）、（４）に示す評価関数を使用する。ここで、Ａｋは図４に示すヒット１’におけるレンジビンの集まりである。式（３）において、右辺第１項はヒット１から１’までの評価関数の増分、右辺第２項はヒット１までの評価関数を表す。したがって、各ヒットまでの評価関数は、各ヒットから次ヒットに至る評価関数の増分を算出し、それを累積することで得られる。式（４）において、右辺第１項は目標がレンジビンＡｋ−１からＡｋに推移する確率、右辺第２項は目標がθｋに存在した場合の受信信号の振幅値ｚｋの確率密度（目標の振幅モデルより算出）ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。式（４）のうち、推移確率に相当する項については、推移確率設定部９６により設定され、設定方法としては、例えば式（５）に従う。ここで、Ｌは遷移の総数である。
【００７４】
ヒット数カウンタ９７は、パルスヒット毎のビデオ信号を受信するごとにヒット数をカウントし、カウント値を直接波決定部９４、間接波決定部９５にそれぞれ出力する。
【００７５】
直接波決定部９４では、積分路評価部９３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。ただし、探索ヒット数設定部９８により設定された探索処理のヒット数上限値ＨＬを、ヒット数カウンタ９７のカウント値が上回った場合には、探索処理は実施せずに前ヒットでの探索結果を使用する。
【００７６】
間接波決定部９５では、直接波決定部９４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部９３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。ただし、探索ヒット数設定部９８により設定された探索処理のヒット数上限値ＨＬを、ヒット数カウンタ９７のカウント値が上回った場合には、探索処理は実施せずに前ヒットでの探索結果を使用する。
【００７７】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができ、かつ結果がヒット毎に変わることを防ぐことができる。
【００７８】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るレーダ装置について図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００７９】
図１０において、この実施の形態４に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段１０と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【００８０】
また、積分路探索手段１０は、振幅検波部１０１と、積分路探索部１０２と、積分路評価部１０３と、直接波決定部１０４と、間接波決定部１０５と、推移確率設定部１０６と、直接波候補選択部１０７とが設けられている。
【００８１】
つぎに、この実施の形態４に係る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。図１１は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。ここでは、この実施の形態４の要旨とする部分のみを説明する。
【００８２】
図１０において、積分路探索手段１０は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【００８３】
振幅検波部１０１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【００８４】
積分路探索部１０２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図１１に示すように設定する。図１１におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部１０２では、図１１に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへのすべての遷移を設定する。
【００８５】
これまでの実施の形態においては、全レンジビンを積分路探索の対象としていたが、本実施の形態４においては、積分路探索の対象を限定する。すなわち、直接波候補選択部１０７により、振幅検波部１０１の出力に基づき、直接波レンジビンの候補を振幅検波部１０１が算出した振幅値の上位ＡＰ（１以上の自然数）レンジビン分を直接波の候補とみなす。
【００８６】
積分路評価部１０３では、積分路探索部１０２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部１０６において実施する。
【００８７】
直接波決定部１０４では、積分路評価部１０３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００８８】
間接波決定部１０５では、直接波決定部１０４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１０３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００８９】
つづいて、この実施の形態４に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。
【００９０】
積分路探索手段１０では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部１０１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【００９１】
積分路探索部１０２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図１１に示すように設定する。図１１におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部１０２では、図１１に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへのすべての遷移を設定する。
【００９２】
但し、直接波の候補としては、直接波候補選択部１０７により、振幅検波部１０１の出力に基づき、振幅検波部１０１が算出した振幅値の上位ＡＰレンジビン分を直接波の候補とみなす。すなわち、ヒット１’における直接波の候補は、図１１の太線で示したレンジビンに限定される。
【００９３】
間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。但し、直接波の候補は振幅値が上位ＡＰレンジビンであるため、それ以外のレンジビンの積分路は棄却される。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図１１に示す如く右斜め下の方向となる。
【００９４】
積分路評価部１０３は、積分路探索部１０２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価方法は、他の実施の形態と同様なので省略する。
【００９５】
直接波決定部１０４では、積分路評価部１０３で得た積分路に対する評価値の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【００９６】
間接波決定部１０５では、直接波決定部１０４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１０３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【００９７】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。また、直接波レンジビンの候補を絞りこむことで処理、負荷の軽減を図ることができる。
【００９８】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るレーダ装置について図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００９９】
図１２において、この実施の形態５に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段１１と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、メモリ１００とが設けられている。
【０１００】
また、積分路探索手段１１は、振幅検波部１１１と、積分路探索部１１２と、積分路評価部１１３と、直接波決定部１１４と、間接波決定部１１５と、推移確率設定部１１６と、ＣＦＡＲ型直接波候補選択部１１７とが設けられている。
【０１０１】
つぎに、この実施の形態５に係る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。図１３は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。ここでは、この実施の形態５の要旨とする部分のみを説明する。
【０１０２】
図１２において、積分路探索手段１１は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【０１０３】
振幅検波部１１１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【０１０４】
積分路探索部１１２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図１３に示すように設定する。図１３におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部１１２では、図１３に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへの遷移を設定する。
【０１０５】
但し、本実施の形態５においては、上記実施の形態４と同様に積分路探索の対象を限定する。すなわち、直接波レンジビンの候補としては、ＣＦＡＲ型直接波候補選択部１１７により、受信ビデオデータにＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を実施し、閾値以上となったレンジビンを直接波の候補とみなす。ＣＦＡＲ処理については従来の方法と同じであり、レンジビン毎の振幅値より各レンジビンに対する閾値を決定する。
【０１０６】
積分路評価部１１３では、積分路探索部１１２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部１１６において実施する。
【０１０７】
直接波決定部１１４では、積分路評価部１１３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【０１０８】
間接波決定部１１５では、直接波決定部１１４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１１３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【０１０９】
つづいて、この実施の形態５に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。
【０１１０】
積分路探索手段１１では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部１１１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【０１１１】
積分路探索部１１２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図１３に示すように設定する。図１３におけるヒット１からヒット１’への矢印のながれがレンジビンの遷移を表しており、積分路探索部１１２では、図１３に示す間接波レンジビンｉから直接波レンジビンｊへの遷移を設定する。
【０１１２】
但し、直接波の候補としては、ＣＦＡＲ型直接波候補選択部１１７により、ヒット１’にＣＦＡＲ処理を施し、閾値を超えたレンジビンを直接波の候補とみなす。すなわち、ヒット１’における直接波の候補は、図１３の太線で示したレンジビンに限定される。
【０１１３】
間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。但し、直接波の候補はＣＦＡＲ閾値を超えたレンジビンであるため、それ以外のレンジビンの積分路は棄却される。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図１３に示す如く右斜め下の方向となる。
【０１１４】
積分路評価部１１３は、積分路探索部１１２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価方法は、他の実施の形態と同様なので省略する。
【０１１５】
直接波決定部１１４では、積分路評価部１１３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【０１１６】
間接波決定部１１５では、直接波決定部１１４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１１３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。
【０１１７】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。また、直接波レンジビンの候補を絞りこむことで処理、負荷の軽減を図ることができる。
【０１１８】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るレーダ装置について図１４及び図１５を参照しながら説明する。図１４は、この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０１１９】
図１４において、この実施の形態６に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段１２と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段１３と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段１４と、閾値手段６とが設けられている。
【０１２０】
また、積分路探索手段１２は、振幅検波部１２１と、積分路探索部１２２と、積分路評価部１２３と、直接波決定部１２４と、間接波決定部１２５と、推移確率設定部１２６と、メモリ１２７と、第２の直接波決定部１２８と、第２の間接波決定部１２９とが設けられている。
【０１２１】
つぎに、この実施の形態６に係る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。ここでは、この実施の形態６の要旨とする部分のみを説明する。
【０１２２】
図１４において、積分路探索手段１２は、パルス圧縮手段２の出力に基づき、レーダからの送信波が目標で反射された直接波と目標で反射されリピータを介した間接波とが存在するレンジビンを推定する。この結果により、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する。
【０１２３】
振幅検波部１２１は、パルス圧縮後のレンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出する。
【０１２４】
積分路探索部１２２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。図４において、縦方向はレンジビンを表している。レンジビンとは距離の最小単位を意味し、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期で決まる。ここでは、全レンジビン数をｍとおく。また、横方向は間接波から直接波への積分路の推移を表しており、これらは同一ヒットにおけるパルス圧縮後の受信信号である。
【０１２５】
積分路評価部１２３では、積分路探索部１２２で設定した積分路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価においては、間接波レンジビンから直接波レンジビンへの推移の可能性である推移確率の設定が必要であり、その設定を推移確率設定部１２６において実施する。
【０１２６】
直接波決定部１２４では、積分路評価部１２３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【０１２７】
間接波決定部１２５では、直接波決定部１２４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１２３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。以上の処理を信号処理周期（ＳＰＩ：Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）内の全ヒットに対して実施し、それらの結果をメモリ１２７に記憶する。
【０１２８】
第２の直接波決定部１２８では、ヒット毎の直接波選択結果を参照し、直接波とみなさたレンジビンのうち、選択頻度が最も高いレンジビンを直接波レンジビンとみなす。どのヒットにおいても直接波レンジビンが異なる場合は、ヒット毎に選択されたレンジビンを出力する。
【０１２９】
第２の間接波決定部１２９では、第２の直接波決定部１２８の結果を入力し、第２の直接波決定部１２８の出力と同じレンジビンが選択されたヒットにおける間接波選択結果をメモリ１２７より参照する。その中で選択頻度の高い上位Ｍ個の間接波レンジビンを第２の間接波決定部１２９の出力とみなす。
【０１３０】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段１３は、積分路探索手段１２の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を全ヒットに対して実施する。すなわち、積分路探索手段１２によってヒット間で同じレンジビンが直接波とみなされる場合は同じ積分処理を実施する。ヒット間で異なるレンジビンが直接波とみなされた場合はヒット毎に異なる積分シフト量を与える。
【０１３１】
ヒット方向ノンコヒーレント積分手段１４は、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段１３の出力に基づき、同じレンジビン同士をヒット間で積分する。
【０１３２】
つづいて、この実施の形態６に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。図１５は、この発明の実施の形態６に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【０１３３】
積分路探索手段１２では、パルス圧縮手段２の出力に基づき、積分路を探索する。まず、振幅検波部１２１は、レンジビン毎のディジタルビデオ信号Ｖｋ（ｊ）について、式（１）のように振幅値Ａｋ（ｊ）を算出する。ここで、ｋはヒット番号、ｊはレンジビン番号を表す。
【０１３４】
積分路探索部１２２は、レンジビン毎に間接波から直接波への積分路を考慮した積分路を図４に示すように設定する。間接波から直接波への遷移の設定は、式（２）の関係に基づいて処理される。各レンジビンを直接波レンジビンとみなした場合、間接波の遅れ量は、式（２）の関係によって記述されるため、各レンジビンを直接波と仮定した場合の間接波からの積分路が決まる。式（２）において、ｒｋは直接波レンジビン、ｒ０はレーダ装置とリピータの距離、θはレーダ装置の方位角、θ０はレーダ装置から見たリピータの方位角、Δｒはシステム雑音を表す。式（２）のように、間接波は直接波に比べて距離が遠いことを想定しているため、間接波から直接波への推移は、図４に示す如く右斜め下の方向となる。
【０１３５】
積分路評価部１２３は、積分路探索部１２２で設定した積分探査路を評価関数（例えば、トラックスコア：ｔｒａｃｋ ｓｃｏｒｅ）で評価し、目標が存在する可能性を評価する。積分路の評価は、式（３）、（４）に示す評価関数を使用する。ここで、Ａｋは図４に示すヒット１’におけるレンジビンの集まりである。式（３）において、右辺第１項はヒット１から１’までの評価関数の増分、右辺第２項はヒット１までの評価関数を表す。したがって、各ヒットまでの評価関数は、各ヒットから次ヒットに至る評価関数の増分を算出し、それを累積することで得られる。式（４）において、右辺第１項は目標がレンジビンＡｋ−１からＡｋに推移する確率、右辺第２項は目標がθｋに存在した場合の受信信号の振幅値ｚｋの確率密度（目標の振幅モデルより算出）ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。式（４）のうち、推移確率に相当する項については、推移確率設定部１２６により設定され、設定方法としては、例えば式（５）に従う。ここで、Ｌは遷移の総数である。
【０１３６】
直接波決定部１２４では、積分路評価部１２３で得た積分路に対する評価関数の値を参照し、直接波が存在するレンジビンを決定する。すなわち、ヒット１’におけるレンジビンｊ毎にレンジビンｊ（ｊ＝１，…，ｍ）が接続されているヒット１でのレンジビンｉ（ｉ＝１，…，ｍ）からの評価関数値の合計を算出する。評価関数値の合計が最大となるヒット１’のレンジビンｊを直接波が存在するレンジビンとみなす。
【０１３７】
間接波決定部１２５では、直接波決定部１２４で得られた直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、間接波レンジビンを決定する。すなわち、直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路評価部１２３で得た積分路毎の評価関数値を参照する。リピータ数Ｍは既知であることから評価関数値の上位Ｍ個の積分路を抽出し、積分路の接続元であるヒット１におけるレンジビンｉ（総数Ｍ）を間接波とみなす。以上の処理を信号処理周期（ＳＰＩ）内の全ヒットに対して適用し、その結果をメモリ１２７に記憶させる。
【０１３８】
第２の直接波決定部１２８では、ヒット毎の直接波選択結果を参照し、直接波とみなさたレンジビンのうち、選択頻度が最も高いレンジビンを直接波レンジビンとみなす。どのヒットにおいても直接波レンジビンが異なる場合は、ヒット毎に選択されたレンジビンを出力する。
【０１３９】
第２の間接波決定部１２９では、第２の直接波決定部１２８の結果を入力し、第２の直接波決定部１２８の出力と同じレンジビンが選択されたヒットにおける間接波選択結果をメモリ１２７より参照する。その中で選択頻度の高い上位Ｍ個の間接波レンジビンを第２の間接波決定部１２９の出力とみなす。
【０１４０】
レンジ方向ノンコヒーレント積分手段１３は、積分路探索手段１２の出力である直接波レンジビンｊ、間接波レンジビンｉ（総数Ｍ）を入力し、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施する。すなわち、積分路探索手段１２によってヒット間で同じレンジビンが直接波とみなされる場合は、図１５（ａ）のように同じ積分処理を実施する。ヒット間で異なるレンジビンが直接波とみなされた場合は、図１５（ｂ）のようにヒット毎に異なる積分シフト量を与える。
【０１４１】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。また、信号処理周期内の全ヒットについて直接波、間接波の選択結果について整合性を取ることで、ヒット毎に結果が異なり不安定となることを防ぐことができる。
【０１４２】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るレーダ装置について図１６を参照しながら説明する。図１６は、この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０１４３】
図１６において、この実施の形態７に係るレーダ装置は、受信手段１と、パルス圧縮手段２と、積分路探索手段３と、レンジ方向ノンコヒーレント積分手段４と、ヒット方向ノンコヒーレント積分手段５と、閾値手段６と、測位手段１５と、メモリ１００とが設けられている。
【０１４４】
また、積分路探索手段３は、振幅検波部３１と、積分路探索部３２と、積分路評価部３３と、直接波決定部３４と、間接波決定部３５と、推移確率設定部３６とが設けられている。
【０１４５】
つぎに、この実施の形態７に係る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。ここでは、この実施の形態７の要旨とする部分のみを説明する。
【０１４６】
図１６において、測位手段１５は、閾値手段６により目標の検出と判定されると、直接波ならびに間接波レンジビンから目標の３次元位置を定める。直接波レンジビン、間接波レンジビンが定まると、それらの距離差を表す関係式より目標の３次元位置を最小自乗法により算出できる。
【０１４７】
つづいて、この実施の形態７に係るレーダ装置の詳細動作について数式及び図面を参照しながら説明する。
【０１４８】
測位手段１５は、閾値手段６により目標の検出と判定されると、積分路探索手段３により得られた直接波ならびに間接波レンジビンを入力する。直接波ならびに間接波レンジビンより、それらの距離差が得られるから、その関係は次の式（６）のように記述できる。
【０１４９】
【数２】
【０１５０】
ここで、（ｘ、ｙ、ｚ）は未知である目標の３次元位置、（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）は既知のリピータ設置位置、（ｘ０、ｙ０、ｚ０）はレーダ装置の設置位置である。Δｉは直接波と間接波の距離差である。
【０１５１】
このように未知数は目標の３次元位置であるが、リピータ数は既知でその数はＭであるから、式（６）のような関係式がリピータ設置数分のＭ個得られる。従って、最小自乗法によって未知数を導出することが可能である。最小自乗法による導出については自明であるため説明を省略する。
【０１５２】
以上のような構成により、直接波、間接波が存在するレンジビンを推定することで、低ＳＮＲ環境を想定した電力の微弱な目標に対しても検出性能を改善することができる。また、低ＳＮＲ環境においても目標の３次元位置が測位可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置とリピータの配置関係を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の直接波と間接波の関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の間接波から直接波への積分路を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の積分路探索を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図１４】この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態６に係るレーダ装置のレンジビン間積分を説明するための図である。
【図１６】この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】従来のレーダ装置におけるＧＰＳ衛星、ＧＰＳ受信機及び目標の配置関係を示す図である。
【図１８】従来のレーダ装置における直接波と間接波の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１ 受信手段、２ パルス圧縮手段、３ 積分路探索手段、４ レンジ方向ノンコヒーレント積分手段、５ ヒット方向ノンコヒーレント積分手段、６ 閾値手段、７ 積分路探索手段、８ レンジ方向ノンコヒーレント積分手段、９ 積分路探索手段、１０ 積分路探索手段、１１ 積分路探索手段、１２ 積分路探索手段、１３ レンジ方向ノンコヒーレント積分手段、１４ ヒット方向ノンコヒーレント積分手段、１５ 測位手段、３１ 振幅検波部、３２ 積分路探索部、３３ 積分路評価部、３４ 直接波決定部、３５ 間接波決定部、３６ 推移確率設定部、７１ 振幅検波部、７２ 積分路探索部、７３ 積分路評価部、７４ 直接波決定部、７５ 間接波決定部、７６ 推移確率設定部、９１ 振幅検波部、９２ 積分路探索部、９３ 積分路評価部、９４ 直接波決定部、９５ 間接波決定部、９６ 推移確率設定部、９７ ヒット数カウンタ、９８ 探索ヒット数設定部、１００ メモリ、１０１ 振幅検波部、１０２ 積分路探索部、１０３ 積分路評価部、１０４ 直接波決定部、１０５ 間接波決定部、１０６ 推移確率設定部、１０７ 直接波候補選択部、１１１ 振幅検波部、１１２ 積分路探索部、１１３ 積分路評価部、１１４ 直接波決定部、１１５ 間接波決定部、１１６ 推移確率設定部、１１７ ＣＦＡＲ型直接波候補選択部、１２１ 振幅検波部、１２２ 積分路探索部、１２３ 積分路評価部、１２４ 直接波決定部、１２５ 間接波決定部、１２６ 推移確率設定部、１２７ メモリ、１２８ 第２の直接波決定部、１２９ 第２の間接波決定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信を行う１つのアクティブセンサと複数のリピータによって構成されるセンサネットワークにおいて、
レーダからの送信波が目標で反射された直接波、及び目標で反射されリピータを介した間接波を含む反射パルスを受信し、パルスヒット毎の受信信号をＡ／Ｄ変換する受信手段と、
パルスヒット毎の受信信号と送信信号との相関をとるパルス圧縮手段と、
前記パルス圧縮手段の出力に基づき、前記直接波及び間接波が存在するレンジビンを推定し、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する積分路探索手段と、
前記積分路探索手段によって得られた積分路に従って、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施するレンジ方向ノンコヒーレント積分手段と、
パルスヒット毎に得た前記レンジ方向ノンコヒーレント積分手段の出力をヒット方向にノンコヒーレント積分を実施するヒット方向ノンコヒーレント積分手段と、
前記ヒット方向ノンコヒーレント積分手段の積分結果を閾値処理し、閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす閾値手段と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記積分路探索手段は、
前記積分路を評価関数で評価し、評価関数値の合計が最大のレンジビンを直接波とみなすとともに、
直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路毎の評価関数値を参照し、評価関数値が上位の積分路を抽出し、抽出した積分路の接続元であるレンジビンを間接波とみなす
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記積分路探索手段は、
前記積分路を評価関数で評価し、複数目標の存在を考慮し、評価関数値の合計が上位の複数のレンジビンを直接波とみなすとともに、
直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路毎の評価関数値を参照し、評価関数値が上位の積分路を抽出し、抽出した積分路の接続元であるレンジビンを間接波とみなす
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記積分路探索手段は、
パルスヒット毎のビデオ信号を受信するごとにヒット数をカウントし、
カウント値がヒット数上限値を上回る場合は探索処理を実施せずに前ヒットの探索結果を使用する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記積分路探索手段は、
レンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出し、
前記振幅値が上位のレンジビンに探索処理の対象を絞る
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記積分路探索手段は、
ビデオ信号にＣＦＡＲ処理を実施し、
閾値以上のレンジビンに探索処理の対象を絞る
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記積分路探索手段は、
１信号処理周期内のヒット毎の直接波選択結果を参照し、直接波とみなさたレンジビンのうち、選択頻度が最も高いレンジビンを直接波が存在するレンジビンとみなすとともに、
１信号処理周期内のヒット毎の間接波選択結果を参照し、間接波とみなさたレンジビンのうち、選択頻度が高い上位のレンジビンを間接波が存在するレンジビンとみなす
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記閾値手段による目標の検出後、前記積分路探索手段により算出された前記直接波及び間接波が存在するレンジビンを用いて、直接波レンジビンと間接波レンジビンの距離差を表す関係式に基づいて目標の３次元位置を最小自乗法により算出する測位手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項１】
送受信を行う１つのアクティブセンサと複数のリピータによって構成されるセンサネットワークにおいて、
レーダからの送信波が目標で反射された直接波、及び目標で反射されリピータを介した間接波を含む反射パルスを受信し、パルスヒット毎の受信信号をＡ／Ｄ変換する受信手段と、
パルスヒット毎の受信信号と送信信号との相関をとるパルス圧縮手段と、
前記パルス圧縮手段の出力に基づき、前記直接波及び間接波が存在するレンジビンを推定し、間接波が存在するレンジビンから直接波が存在するレンジビンへの積分路を決定する積分路探索手段と、
前記積分路探索手段によって得られた積分路に従って、レンジ方向にノンコヒーレント積分を実施するレンジ方向ノンコヒーレント積分手段と、
パルスヒット毎に得た前記レンジ方向ノンコヒーレント積分手段の出力をヒット方向にノンコヒーレント積分を実施するヒット方向ノンコヒーレント積分手段と、
前記ヒット方向ノンコヒーレント積分手段の積分結果を閾値処理し、閾値を越えたレンジビンに対して目標の検出とみなす閾値手段と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記積分路探索手段は、
前記積分路を評価関数で評価し、評価関数値の合計が最大のレンジビンを直接波とみなすとともに、
直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路毎の評価関数値を参照し、評価関数値が上位の積分路を抽出し、抽出した積分路の接続元であるレンジビンを間接波とみなす
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記積分路探索手段は、
前記積分路を評価関数で評価し、複数目標の存在を考慮し、評価関数値の合計が上位の複数のレンジビンを直接波とみなすとともに、
直接波レンジビンの積分路を逆方向に辿り、積分路毎の評価関数値を参照し、評価関数値が上位の積分路を抽出し、抽出した積分路の接続元であるレンジビンを間接波とみなす
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記積分路探索手段は、
パルスヒット毎のビデオ信号を受信するごとにヒット数をカウントし、
カウント値がヒット数上限値を上回る場合は探索処理を実施せずに前ヒットの探索結果を使用する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記積分路探索手段は、
レンジビン毎のビデオ信号の振幅値を算出し、
前記振幅値が上位のレンジビンに探索処理の対象を絞る
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記積分路探索手段は、
ビデオ信号にＣＦＡＲ処理を実施し、
閾値以上のレンジビンに探索処理の対象を絞る
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記積分路探索手段は、
１信号処理周期内のヒット毎の直接波選択結果を参照し、直接波とみなさたレンジビンのうち、選択頻度が最も高いレンジビンを直接波が存在するレンジビンとみなすとともに、
１信号処理周期内のヒット毎の間接波選択結果を参照し、間接波とみなさたレンジビンのうち、選択頻度が高い上位のレンジビンを間接波が存在するレンジビンとみなす
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記閾値手段による目標の検出後、前記積分路探索手段により算出された前記直接波及び間接波が存在するレンジビンを用いて、直接波レンジビンと間接波レンジビンの距離差を表す関係式に基づいて目標の３次元位置を最小自乗法により算出する測位手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【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】
【公開番号】特開２００８−８９５０４（Ｐ２００８−８９５０４Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７３０５０（Ｐ２００６−２７３０５０）
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【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２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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