レーダ装置
【課題】気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定し、気象クラッタを適切に抑圧することができるレーダ装置を提供する。
【解決手段】パルス信号の送受信によって目標物を検出する装置であって、低周波受信パルス信号から気象クラッタを検出し、気象クラッタのドップラー周波数および強度を出力する気象クラッタ検出部６と、ビーム走査毎に、ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する第１折り返し補正部８と、ビーム走査間で、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する第２折り返し補正部１０と、第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する平均処理部１２とを備えたものである。
【解決手段】パルス信号の送受信によって目標物を検出する装置であって、低周波受信パルス信号から気象クラッタを検出し、気象クラッタのドップラー周波数および強度を出力する気象クラッタ検出部６と、ビーム走査毎に、ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する第１折り返し補正部８と、ビーム走査間で、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する第２折り返し補正部１０と、第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する平均処理部１２とを備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば艦船等に搭載され、電磁波を送受信して目標物までの距離等を測定するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電磁波の送受信によって目標物までの距離を測定する装置として、レーダ装置が知られている。この種のレーダ装置では、パルス信号を空間に送信し、目標物で反射したパルス信号を受信して、受信したパルス信号の空間伝搬時間を測定することにより、目標物までの距離を測定している。
受信したパルス信号には、目標物で反射したパルス信号の他に、例えば、雨粒や雲等で反射した信号（気象クラッタ）が含まれている。目標物で反射したパルス信号がこの気象クラッタに埋もれると、目標物までの距離を測定することが困難になる。
【０００３】
そこで、気象クラッタを抑圧するために、フィルタが利用されている。このフィルタの中心周波数は、気象クラッタのドップラー周波数によって決まる値であり、フィルタの特性を決める重要なパラメータの１つである。すなわち、フィルタの中心周波数を正確に決定するためには、気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定する必要がある。
【０００４】
気象クラッタのドップラー周波数を測定する方法としては、気象レーダで降雨量などの測定に広く利用されているパルスペア方式を利用する方法がある。パルスペア方式では、同一距離から反射した２つの連続するパルス信号を受信し、パルス信号の位相差を検出してドップラー周波数を測定している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、ドップラー周波数を高精度に測定するために、レーダ覆域中の距離方向および方位方向について、気象クラッタのドップラー周波数の測定値を平均化する処理が実行されている。
ドップラー周波数の測定値を平均化するものとして、従来のレーダ信号処理装置は、クラッタのドップラー周波数を距離方向に測定した後、ドップラー周波数の測定値に対してレンジブロック単位で平均化処理を実行する平均処理部を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、パルスペア方式を用いて気象クラッタのドップラー周波数を測定する場合には、パルス繰り返し周波数に対応してドップラー周波数の測定値の符号が反転し、距離方向または方位方向で値が不連続となる折り返し現象が発生する恐れがある。折り返し現象が発生すると、ドップラー周波数の測定値を平均化した場合に、符号が反転した箇所では、正確なドップラー周波数の平均値を得ることができず、ドップラー周波数を高精度に測定することができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、ドップラー周波数を高精度に測定するために、ドップラー周波数の測定値に対する平均化処理に先立って、ドップラー周波数の測定値に対する折り返し補正処理が実行されている。折り返し補正処理では、距離方向または方位方向で値が連続となるように、符号が反転したドップラー周波数の測定値に対して補正値を加算している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
なお、上記従来のレーダ装置では、気象クラッタのドップラー周波数の測定値に対する平均化処理および折り返し補正処理は、レーダ装置のビーム走査毎（レーダ装置のビームがレーダ覆域を１周する毎）に実行されている。
【０００９】
【非特許文献１】気象研究所編集、「気象研究所技術報告（第１９号）ドップラーレーダによる気象・海象の研究」、気象研究所、１９８６年３月３１日、ｐ．１０‐１３、ｐ．６３‐６４
【特許文献１】特開２００１−２０１５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
例えば、気象レーダ等のレーダ装置では、低速でアンテナを回転させながら各方位についてパルス信号を送受信しているので、１回のビーム走査で大量のパルス信号を送受信することができる。そのため、気象クラッタのドップラー周波数の測定値に対する平均化処理および折り返し補正処理を実行して、ドップラー周波数を高精度に測定することができる。
【００１１】
これに対して、例えば艦船等に搭載される捜索用のレーダ装置では、高速でアンテナを回転させながら各方位についてパルス信号を送受信している。そのため、ビーム走査１回あたりの時間が短くなり、送受信されるパルス信号の数（パルスヒット数）が気象レーダの場合よりも減少する。したがって、気象クラッタのドップラー周波数の測定値に対する平均化処理および折り返し補正処理を実行した場合であっても、ドップラー周波数を高精度に測定することができないという問題点があった。
【００１２】
そこで、艦船等に搭載されるレーダ装置において気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定するための方法として、複数回のビーム走査によって測定されたドップラー周波数どうしを平均化すること、すなわちビーム走査間（複数回のビーム走査の間）でドップラー周波数の測定値を平均化することが考えられる。しかしながら、ビーム走査間でドップラー周波数の測定値を平均化する場合には、ビーム走査毎に実行される折り返し補正処理による折り返し方向が、ビーム走査間で必ずしも同じ方向にならない。そのため、ビーム走査間で正確なドップラー周波数の平均値を得ることができず、ドップラー周波数を高精度に測定することができないという問題点があった。
【００１３】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定し、気象クラッタを適切に抑圧することができるレーダ装置を提供することにある。
【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、周波数変換を行うための局部発振信号を発生して出力する局部発振部と、低周波送信パルス信号を発生するとともに、局部発振信号を用いて低周波送信パルス信号を高周波送信パルス信号に周波数変換して出力する送信部と、高周波送信パルス信号を空間に放射するとともに、目標物で反射した高周波送信パルス信号を高周波受信パルス信号として受信する空中線部と、局部発振信号を用いて高周波受信パルス信号を低周波受信パルス信号に周波数変換するとともに、低周波受信パルス信号をＡＤ変換して出力する受信部と、デジタル化された低周波受信パルス信号から不要な信号である気象クラッタを検出し、気象クラッタのドップラー周波数および強度を出力する気象クラッタ検出部と、ビームがレーダ覆域を走査するビーム走査毎に、ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する第１折り返し補正部と、複数回のビーム走査の間であるビーム走査間で、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する第２折り返し補正部と、第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する平均処理部と、第１補正後ドップラー周波数およびドップラー周波数平均値のいずれか一方に基づいて、デジタル化された低周波受信パルス信号に含まれる気象クラッタを抑圧するためのフィルタ係数を算出するフィルタ設定部と、フィルタ係数に基づいて、デジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、気象クラッタを抑圧した抑圧後受信パルス信号を出力するクラッタ抑圧処理部と、抑圧後受信パルス信号に基づいて目標物を検出する目標検出部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のレーダ装置によれば、第１折り返し補正部は、ビーム走査毎に気象クラッタのドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する。第２折り返し補正部は、ビーム走査間で第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する。また、平均処理部は、第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する。クラッタ抑圧処理部は、ドップラー周波数平均値に基づいて算出されたフィルタ係数に応じて、デジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、気象クラッタを抑圧する。
そのため、気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定し、気象クラッタを適切に抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図１において、このレーダ装置は、局部発振部１と、送信部２と、サーキュレータ３と、空中線部４と、受信部５と、気象クラッタ検出部６と、気象クラッタマップ作成部７と、第１折り返し補正部８と、切り換えスイッチ９と、第２折り返し補正部１０と、データ記憶部１１と、平均処理部１２と、フィルタ設定部１３と、クラッタ抑圧処理部１４と、目標検出部１５とを備えている。
【００１８】
局部発振部１は、周波数変換を行うための局部発振信号を発生して、送信部２および受信部５に出力する。
送信部２は、低周波の正弦波信号をパルス変調して低周波送信パルス信号を発生する。また、送信部２は、局部発振部１からの局部発振信号を用いて、低周波送信パルス信号をギガヘルツ帯の高周波送信パルス信号に周波数変換して出力する。
【００１９】
サーキュレータ３は、送信部２からの高周波送信パルス信号を空中線部４に出力するとともに、空中線部４からの高周波受信パルス信号を受信部５に出力する。
空中線部４は、ビームを電子的に走査しながら、サーキュレータ３からの高周波送信パルス信号を空間に放射する。また、空中線部４は、空間中に存在する目標物で反射した高周波送信パルス信号を高周波受信パルス信号として受信する。
【００２０】
受信部５は、局部発振部１からの局部発振信号を用いて、空中線部４からの高周波受信パルス信号を低周波帯（数十〜数百メガヘルツ）の低周波受信パルス信号に周波数変換する。また、受信部５は、低周波受信パルス信号をＡＤ変換（アナログ−デジタル変換）し、デジタル化された低周波受信パルス信号を出力する。
【００２１】
以下、図２を参照しながら、受信部５による低周波受信パルス信号のＡＤ変換処理について説明する。
図２は、この発明の実施の形態１に係る低周波受信パルス信号のＡＤ変換処理を示す説明図である。
図２において、低周波送信パルス信号は、パルス繰り返し時間間隔で発生され、高周波送信パルス信号に周波数変換されて送信される。また、目標物で反射して受信された高周波受信パルス信号は、低周波受信パルス信号に周波数変換される。
【００２２】
ここで、パルス繰り返し時間は、１０の区間に分割されており、１区間がサンプリング間隔に相当する。また、これら１０区間のうち、低周波送信パルス信号の発生タイミングを除く９区間は、レーダ装置からの距離（第１距離〜第９距離）に対応している。
すなわち、低周波受信パルス信号をＡＤ変換することにより、レーダからの距離毎の情報が得られる。また、ＡＤ変換した低周波受信パルス信号をパルス繰り返し時間毎に並べ替えることにより、同一距離におけるパルス繰り返し時間毎の時系列データが、各距離について作成される。
図２には、例として、デジタル化された低周波受信パルス信号がパルス繰り返し時間毎に並べ替えられて作成された第５距離における時系列データを示す。この時系列データのサンプリング時間間隔は、パルス繰り返し時間と一致する。
【００２３】
気象クラッタ検出部６は、受信部５でデジタル化されてパルス繰り返し時間毎に並べ替えられた低周波送信パルス信号から、雨粒や雲等で反射した不要な信号である気象クラッタを検出し、気象クラッタのドップラー周波数および強度を出力する。
気象クラッタのドップラー周波数は、前述したパルスペア方式を用いて、次式（１）のように算出される。また、気象クラッタのドップラー周波数は、レーダ装置からの各距離について算出される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
式（１）において、ｆｄ（ｘ）は第ｘ距離における気象クラッタのドップラー周波数、Ｔｓはパルス繰り返し時間、ａｒｇは複素数値の位相角、Ｍはパルスヒット数、ｖ（ｘ，ｋ）は第ｘ距離におけるｋヒット目の低周波受信パルス信号、＊は複素共役を示している。
また、気象クラッタの強度は、各距離について低周波受信パルス信号の電力または電圧を測定することによって求められる。
なお、気象クラッタのドップラー周波数および強度は、ビームが走査範囲（ビーム覆域）を走査するビーム走査毎に、各距離および各方位について測定される。
【００２６】
気象クラッタマップ作成部７は、気象クラッタ検出部６から出力された気象クラッタのドップラー周波数および強度のデータに基づいて、ドップラー周波数および強度の距離特性を示す気象クラッタマップを、方位毎に作成する。
以下、図３を参照しながら、気象クラッタマップ作成部７で作成される気象クラッタマップについて説明する。
【００２７】
図３は、この発明の実施の形態１に係る気象クラッタマップを示す説明図である。図３では、例として、ｉ番目の方位（第ｉ方位）における気象クラッタマップを示す。
図３において、気象クラッタマップは、距離方向を横軸とし、ドップラー周波数および強度をそれぞれ縦軸として方位毎に作成されている。また、距離方向の各レンジセルは、図２で示した第１距離〜第９距離にそれぞれ対応している。
【００２８】
第１折り返し補正部８は、気象クラッタマップ作成部７で作成された気象クラッタマップに基づいて、気象クラッタのドップラー周波数に対する折り返し補正処理を距離方向および方位方向について実行し、第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度を出力する。第１折り返し補正部８は、ビーム走査毎にこの折り返し補正処理を実行する。また、第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度は、ビーム走査毎にデータ記憶部１１に記憶される。
【００２９】
気象クラッタの折り返しには、距離の折り返しおよびドップラー周波数の折り返しがある。距離の折り返しは、前に送信された高周波送信パルス信号が非常に遠い物体で反射し、次に送信された高周波送信パルス信号に混入して受信される場合に発生するものである。
ここで、距離の折り返しを抑制するために、パルス繰り返し時間を大きくすることが考えられるが、この場合には、ドップラー周波数の折り返しが発生する。
【００３０】
ドップラー周波数の折り返しは、次式（２）で表される最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも高いドップラー周波数が正確に認識されないために発生するものである。
式（２）において、Ｔｓはパルス繰り返し時間を示している。
【００３１】
【数２】
【００３２】
すなわち、図４に示すように、真のドップラー周波数に対して、ドップラー周波数の測定値は、−ｆｍａｘ〜ｆｍａｘの値をとる。そのため、最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きなドップラー周波数を直接測定することができない。
ドップラー周波数の折り返しが発生すると、真のドップラー周波数に最大折り返し周波数ｆｍａｘを偶数倍した値が加算または減算されるので、折り返しの発生前後で距離方向に不連続な領域が生じる。
【００３３】
そこで、第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しを検出するとともに、ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を距離方向について実行する。
以下、図５を参照しながら、第１折り返し補正部８によるドップラー周波数に対する距離方向の折り返し補正処理について説明する。
【００３４】
図５は、この発明の実施の形態１に係るドップラー周波数に対する距離方向の折り返し補正処理を示す説明図である。
図５において、まず、第１折り返し補正部８は、距離毎に気象クラッタの強度とあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、気象クラッタの強度がしきい値よりも小さい場合に、その気象クラッタのドップラー周波数および強度をノイズとして除去する。また、第１折り返し補正部８は、残った気象クラッタの強度のうち、強度が最大の距離（レンジセル）を検出し、この距離におけるドップラー周波数を基準（真）値とする。以下、このドップラー周波数の基準値を基準ドップラー周波数と表記する。
【００３５】
続いて、第１折り返し補正部８は、着目する距離におけるドップラー周波数ｆｎと、ドップラー周波数ｆｎに隣接するドップラー周波数ｆｍとを比較する。第１折り返し補正部８は、両者の差の絶対値が最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きくなる場合、すなわち次式（３）が成り立つ場合に、ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断する。
【００３６】
｜ｆｎ−ｆｍ｜＞ｆｍａｘ ・・・（３）
【００３７】
第１折り返し補正部８は、最初に上記基準ドップラー周波数と、基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数とを比較する。このとき、着目する距離におけるドップラー周波数ｆｎが基準ドップラー周波数となり、ドップラー周波数ｆｎに隣接するドップラー周波数ｆｍが基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数となる。
【００３８】
第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しが発生していないと判断した場合には、ドップラー周波数ｆｍを補正しない。
また、第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断した場合には、ドップラー周波数ｆｍがドップラー周波数ｆｎに最も近くなるように、ドップラー周波数ｆｍに最大折り返し周波数ｆｍａｘを偶数倍した値を加算または減算して、次式（４）で表されるドップラー周波数ｆｐに補正する。
式（４）において、ｓは１または−１である。
【００３９】
ｆｐ＝ｆｍ＋２ｓｆｍａｘ ・・・（４）
【００４０】
次に、第１折り返し補正部８は、基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数と、基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数にさらに隣接する（すなわち、基準ドップラー周波数の２つ隣の）ドップラー周波数とを比較する。このとき、着目する距離におけるドップラー周波数ｆｎは、基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数（ｆｍまたはｆｐ）となる。第１折り返し補正部８は、以下、同様にして次々と隣接する距離方向のドップラー周波数を補正する。
【００４１】
なお、気象クラッタのドップラー周波数および強度の測定値には、ノイズ等による誤差が含まれているので、ドップラー周波数および強度は、不連続な値をとることがある。この不連続な値を、ドップラー周波数の折り返しが発生していると誤って判断すると、ドップラー周波数を適切に補正することができない。
そのため、ドップラー周波数および強度の測定値に対して、既存の処理であるメジアンフィルタ処理等のノイズ除去処理を事前に施す必要がある。
【００４２】
以上、図５を参照しながら、ドップラー周波数に対する距離方向の折り返し補正処理について説明した。しかしながら、距離方向の折り返し補正処理を実行した場合であっても、隣接する方位で折り返しの向き（プラス方向側およびマイナス方向側のいずれかの向き）が一致しないので、方位方向でドップラー周波数が不連続な値をとる可能性がある。
【００４３】
そこで、第１折り返し補正部８は、距離方向についてドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行した後に、方位方向についてドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する。
以下、図６を参照しながら、第１折り返し補正部８によるドップラー周波数に対する方位方向の折り返し補正処理について説明する。
【００４４】
図６は、この発明の実施の形態１に係るドップラー周波数に対する方位方向の折り返し補正処理を示す説明図である。
図６において、まず、第１折り返し補正部８は、着目する第ｉ方位において気象クラッタの強度が最大となる距離におけるドップラー周波数ｆｉと、第ｉ方位に隣接する第ｉ＋１方位において気象クラッタの強度が最大となる距離におけるドップラー周波数ｆｉ＋１とを比較する。第１折り返し補正部８は、両者の差の絶対値が最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きくなる場合、すなわち次式（５）が成り立つ場合に、ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断する。
【００４５】
｜ｆｉ＋１−ｆｉ｜＞ｆｍａｘ ・・・（５）
【００４６】
第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しが発生していないと判断した場合には、ドップラー周波数ｆｉ＋１を補正しない。
また、第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断した場合には、第ｉ＋１方位のドップラー周波数が第ｉ方位のドップラー周波数に最も近くなるように、第ｉ＋１方位のドップラー周波数を補正する。具体的には、第ｉ＋１方位における各距離のドップラー周波数のそれぞれに、最大折り返し周波数ｆｍａｘを偶数倍した値を加算または減算する。第ｉ＋１方位における各距離の補正後のドップラー周波数ｆｉ＋１（ｘ）は、次式（６）で表される。
【００４７】
ｆｉ＋１（ｘ）＝ｆｉ＋１，ｘ＋２ｔｆｍａｘ ・・・（６）
【００４８】
式（６）において、ｆｉ＋１，ｘは第ｉ＋１方位における第ｘ距離のドップラー周波数を示している。また、式（６）において、ｔは１または−１である。
次に、第１折り返し補正部８は、第ｉ＋１方位において気象クラッタの強度が最大となる距離におけるドップラー周波数ｆｉ＋１と、第ｉ＋１方位に隣接する第ｉ＋２方位において気象クラッタの強度が最大となる距離におけるドップラー周波数ｆｉ＋２とを比較する。第１折り返し補正部８は、以下、同様にして次々と隣接する方位方向のドップラー周波数を補正する。
【００４９】
切り換えスイッチ９は、第１折り返し補正部８から出力された第１補正後ドップラー周波数の進路を切り換えて、第２折り返し補正部１０およびフィルタ設定部１３のいずれか一方に出力する。
切り換えスイッチ９をフィルタ設定部１３側に切り換えた場合には、ビーム走査毎に折り返し補正処理が実行された気象クラッタのドップラー周波数、および気象クラッタの強度に基づいて、気象クラッタを抑圧するためのフィルタ係数が算出される。
一方、切り換えスイッチ９を第２折り返し補正部１０側に切り換えた場合には、ビーム走査間で折り返し補正処理が実行され、平均化処理された気象クラッタのドップラー周波数（ドップラー周波数平均値）、および平均化処理された気象クラッタの強度に基づいて、フィルタ係数が算出される。
【００５０】
第２折り返し補正部１０は、ビーム走査間で、第１折り返し補正部８から出力された第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度を出力する。
前述の第１折り返し補正部８は、気象クラッタのドップラー周波数に対する距離方向および方位方向の折り返し補正処理をビーム走査毎に実行している。しかしながら、ビーム走査毎に折り返しの向きがプラス方向側またはマイナス方向側となり、ビーム走査間で見ると、第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生している可能性がある。
【００５１】
そこで、第２折り返し補正部１０は、ビーム走査間で第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する。
以下、図７を参照しながら、第２折り返し補正部１０による第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理について説明する。
図７は、この発明の実施の形態１に係る第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を示す説明図である。
【００５２】
図７において、まず、第２折り返し補正部１０は、ｊ回目のビーム走査における第１補正後ドップラー周波数と、ｊ＋１回目のビーム走査における第１補正後ドップラー周波数とを方位毎に比較する。具体的には、ｊ回目のビーム走査において第ｉ方位の気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数ｆｊ，ｉと、ｊ＋１回目のビーム走査において第ｉ方位の気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数ｆｊ＋１，ｉとを比較する。
第２折り返し補正部１０は、両者の差の絶対値が最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きくなる場合、すなわち次式（７）が成り立つ場合に、第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断する。
【００５３】
｜ｆｊ＋１，ｉ−ｆｊ，ｉ｜＞ｆｍａｘ ・・・（７）
【００５４】
第２折り返し補正部１０は、第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生していないと判断した場合には、第１補正後ドップラー周波数ｆｊ＋１，ｉを補正しない。
また、第２折り返し補正部１０は、第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断した場合には、ｊ＋１回目のビーム走査における第ｉ方位の第１補正後ドップラー周波数が、ｊ回目のビーム走査における第ｉ方位の第１補正後ドップラー周波数に最も近くなるように、ｊ＋１回目のビーム走査における第ｉ方位の第１補正後ドップラー周波数を補正する。具体的には、ｊ＋１回目のビーム走査の第ｉ方位における各距離の第１補正後ドップラー周波数のそれぞれに、最大折り返し周波数ｆｍａｘを偶数倍した値を加算または減算する。ｊ＋１回目のビーム走査の第ｉ方位における各距離の補正後の第１補正後ドップラー周波数ｆｊ＋１，ｉ（ｘ）は、次式（８）で表される。
【００５５】
ｆｉ＋１，ｉ（ｘ）＝ｆｊ＋１，ｉ，ｘ＋２ｕｆｍａｘ ・・・（８）
【００５６】
式（８）において、ｆｊ＋１，ｉ，ｘは、ｊ＋１回目のビーム走査における第ｉ方位、第ｘ距離の第１補正後ドップラー周波数を示している。また、式（８）において、ｕは１または−１である。
なお、第２折り返し補正部１０によるビーム走査間の折り返し補正処理は、ビーム走査回数が２回以上になると実行することができる。すなわち、第２折り返し補正部１０は、ビーム走査回数が２回以上になると、データ記憶部１１に記憶された第１補正後ドップラー周波数を読み出す。また、第２折り返し補正部１０は、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行した後、第２補正後ドップラー周波数としてデータ記憶部１１に格納する。
【００５７】
データ記憶部１１は、第１折り返し補正部８から出力された第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度、および第２折り返し補正部１０から出力された第２補正後ドップラー周波数を記憶する。
【００５８】
平均処理部１２は、第２折り返し補正部１０から出力された第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値および強度平均値を出力する。平均処理部１２は、ビーム走査間での同一距離および同一方位における第２補正後ドップラー周波数どうし、および強度どうしを平均する。
なお、平均化処理に用いるビーム走査回数は、固定の値であるとする。平均化処理に用いるビーム走査回数が多いほど、信号処理に用いるパルスヒット数が増加するので、気象クラッタのドップラー周波数の測定精度を向上させることができる。
【００５９】
フィルタ設定部１３は、受信部５からのデジタル化された低周波受信パルス信号に含まれる気象クラッタを抑圧するためのフィルタ係数を算出する。
フィルタ設定部１３は、第１折り返し補正部８からの第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度が入力された場合には、第１補正後ドップラー周波数に減衰特性を有し、気象クラッタの強度以上の減衰量特性を有する帯域制限フィルタのフィルタ係数を算出する。
【００６０】
また、フィルタ設定部１３は、平均処理部１２からのドップラー周波数平均値および強度平均値が入力された場合には、ドップラー周波数平均値に減衰特性を有し、強度平均値以上の減衰量特性を有する帯域制限フィルタのフィルタ係数を算出する。
ここで、例えば公知のＦＩＲ型またはＩＩＲ型のデジタルフィルタにおけるフィルタ係数を設定することにより、気象クラッタを抑圧するフィルタが設定される。
【００６１】
クラッタ抑圧処理部１４は、フィルタ設定部１３で算出された帯域制限フィルタのフィルタ係数に基づいて、受信部５からのデジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、気象クラッタを抑圧した抑圧後受信パルス信号を出力する。
【００６２】
すなわち、切り換えスイッチ９が第２折り返し補正部１０側に切り換えられている場合、クラッタ抑圧処理部１４には、ｎ回目までの過去の複数回のビーム走査に対してビーム走査間で平均化された第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に応じた帯域制限フィルタが設定されている。また、クラッタ抑圧処理部１４は、この帯域制限フィルタを用いて、ｎ＋１回目のビーム走査で受信部５から出力されるデジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行する。この結果、デジタル化された低周波受信パルス信号から気象クラッタ成分が抑圧される。
【００６３】
目標検出部１５は、クラッタ抑圧処理部１４から出力された抑圧後受信パルス信号に基づいて、目標物を検出する。
目標検出部１５は、例えば公知のＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理等の方法によって、目標物を検出する。
【００６４】
この発明の実施の形態１に係るレーダ装置によれば、第１折り返し補正部８は、気象クラッタマップ作成部７からの気象クラッタマップに基づいて、ビーム走査毎に気象クラッタのドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する。第２折り返し補正部１０は、ビーム走査間で第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する。また、平均処理部１２は、第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する。クラッタ抑圧処理部１４は、ドップラー周波数平均値に基づいてフィルタ設定部１３で算出されたフィルタ係数に応じて、デジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、気象クラッタを抑圧する。
そのため、ビーム走査間で正確なドップラー周波数平均値を得ることができるので、気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定することができる。
また、このドップラー周波数平均値に基づいて帯域制限フィルタのフィルタ係数を正確に算出することにより、気象クラッタを適切に抑圧することができる。
【００６５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、平均処理部１２において、第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理に用いるビーム走査回数は、固定の値であるとした。しかしながら、これに限定されず、平均化処理に用いるビーム走査回数は、目標検出部１５における目標物の検出結果に応じて任意に設定されてもよい。
以下、目標検出部１５における目標物の検出結果に応じて平均化処理に用いるビーム走査回数を可変設定する処理について説明する。
【００６６】
図８は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図８において、このレーダ装置は、図１に示した平均処理部１２に代えて、平均処理部１２Ａを備えている。また、このレーダ装置は、目標検出部１５における目標物の検出結果に応じて、第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理に用いるビーム走査回数を設定し、平均処理部１２Ａに出力する平均回数制御部１６を備えている。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００６７】
一般的に、気象クラッタを抑制するためのフィルタ係数は、気象クラッタのドップラー周波数および強度の測定精度が高いほど正確な値となる。気象クラッタのドップラー周波数および強度の測定精度を向上させるための方法として、平均化処理に用いるパルスヒット数を増加させることが考えられる。パルスヒット数を増加させるためには、平均化処理に用いるビーム走査回数を増加させればよい。
【００６８】
そこで、平均回数制御部１６は、目標検出部１５における目標物の検出結果、具体的には、クラッタ抑圧処理部１４からの抑圧後受信パルス信号における気象クラッタの消え残りの大きさに応じて、平均化処理に用いるビーム走査回数を設定する。平均処理部１２Ａは、平均回数制御部１６で設定されたビーム走査回数に応じて、第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理を実行する。
【００６９】
このため、抑圧後受信パルス信号における所望信号対クラッタ信号の電力比で表される気象クラッタの消え残りの大きさを、平均化処理に用いるビーム走査回数と対応付けてあらかじめ設定しておく。平均回数制御部１６は、所望信号対クラッタ信号の電力比を実際に測定した結果に基づいて、平均化処理に用いるビーム走査回数を設定する。なお、所望信号とは、目標物を示す信号であり、クラッタ信号とは、気象クラッタを示す信号である。
【００７０】
ここで、抑圧後受信パルス信号における所望信号対クラッタ信号の電力比と、平均化処理に用いるビーム走査回数との関係を図９に例示する。
図９において、所望信号対クラッタ信号の電力比が小さいほど、所望信号が気象クラッタに埋もれているので、平均化処理に用いるビーム走査回数が大きく設定されている。
なお、所望信号対クラッタ信号の電力比と、平均化処理に用いるビーム走査回数との関係は、図９に示されたものに限定されず、レーダ装置の仕様や電波環境等に応じて変更される。
【００７１】
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置によれば、平均回数制御部１６は、目標検出部１５における目標物の検出結果、すなわち気象クラッタの消え残りの大きさを示す所望信号対クラッタ信号の電力比に応じて、平均化処理に用いるビーム走査回数を設定する。
そのため、気象クラッタのドップラー周波数および強度の測定精度を向上させることができるとともに、気象クラッタを抑圧するための帯域フィルタのフィルタ係数をより正確に算出することができる。
【００７２】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、第２折り返し補正部１０は、隣接する２回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返しの発生を判断し、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行していた。しかしながら、これに限定されず、２回以上の複数回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を一度に判定し、この折り返し方向に基づいて、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行してもよい。
以下、複数回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定し、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する処理について説明する。
【００７３】
図１０は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図１０において、このレーダ装置は、図１に示した第２折り返し補正部１０に代えて、第２折り返し補正部１０Ｂを備えている。また、このレーダ装置は、折り返し方向判定部１７を備えている。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００７４】
折り返し方向判定部１７は、複数回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定する。また、折り返し方向判定部１７は、基準のビーム走査として決定したビーム走査の回数番号、および第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査の回数番号を第２折り返し補正部１０Ｂに出力する。第２折り返し補正部１０Ｂは、基準として決定したビーム走査の値を基準にして、折り返し補正処理が必要と判断されたビーム走査についてのみ、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する。
【００７５】
以下、図１１を参照しながら、折り返し方向判定部１７の動作について詳細に説明する。
図１１は、この発明の実施の形態３に係る折り返し方向判定部１７の動作を示す説明図である。ここでは、３回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定し、基準のビーム走査および折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査を決定する処理について説明する。
【００７６】
図１１において、まず、折り返し方向判定部１７には、データ記憶部１１から、複数回のビーム走査における第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度が入力される。続いて、折り返し方向判定部１７は、各々のビーム走査における気象クラッタの強度を比較し、最大の強度が含まれているビーム走査を基準のビーム走査として決定する。
具体的には、ｊ−１回目、ｊ回目、ｊ＋１回目のビーム走査のうち、強度が最大の気象クラッタを測定したビーム走査を基準のビーム走査とする。ここでは、ｊ−１回目の第ｐ方位において気象クラッタの強度が最大になったとし、ｊ−１回目のビーム走査を基準のビーム走査と決定する。
【００７７】
続いて、折り返し方向判定部１７は、基準のビーム走査において気象クラッタの強度が最大である方位と同じ方位に限定して、基準のビーム走査と他のビーム走査との間で、気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数を比較する。折り返し方向判定部１７は、互いの差の絶対値が前述した式（２）に示す最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きくなる場合に、他のビーム走査を、折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査と決定する。
【００７８】
具体的には、ｊ−１回目のビーム走査において第ｐ方位の気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数ｆｊ−１，ｐと、ｊ回目およびｊ＋１回目のビーム走査において第ｐ方位の気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数ｆｊ，ｐ、ｆｊ＋１，ｐとをそれぞれ比較する。ここでは、ｊ回目のビーム走査において第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生しているので、ｊ回目のビーム走査を、折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査と決定する。
【００７９】
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置によれば、折り返し方向判定部１７は、複数回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定する。また、折り返し方向判定部１７は、基準のビーム走査として決定したビーム走査の回数番号、および第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査の回数番号を第２折り返し補正部１０Ｂに出力する。
そのため、２回以上の複数回のビーム走査について第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する場合に、第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向および折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査が分かった上で、折り返し補正処理を実行することができる。
したがって、折り返し方向を逐一決定して折り返し補正処理を実行する場合と比較して、手順を簡素化することができる。
【００８０】
実施の形態４．
上記実施の形態１では、フィルタ設定部１３において、ドップラー周波数平均値に減衰特性を有し、強度平均値以上の減衰量特性を有する帯域制限フィルタのフィルタ係数が算出されるとした。しかしながら、これに限定されず、気象クラッタの周波数幅を測定して、気象クラッタを抑圧するフィルタの帯域幅を設定してもよい。
以下、気象クラッタの周波数幅を測定して、気象クラッタを抑圧するフィルタの帯域幅を設定する処理について説明する。
【００８１】
図１２は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図１２において、このレーダ装置は、図１に示した気象クラッタ検出部６、気象クラッタマップ作成部７および平均処理部１２に代えて、気象クラッタ検出部６Ｃ、気象クラッタマップ作成部７Ｃおよび平均処理部１２Ｃを備えている。また、このレーダ装置は、フィルタ形状算出部１９を備えている。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００８２】
気象クラッタ検出部６Ｃは、受信部５でデジタル化されてパルス繰り返し時間毎に並べ替えられた低周波送信パルス信号から、気象クラッタを検出し、気象クラッタのドップラー周波数、強度および周波数幅を出力する。
ここで、気象クラッタのドップラー周波数および強度は、前述した実施の形態１で示した方法によって算出される。一方、気象クラッタの周波数幅は、低周波送信パルス信号を使用して、前述したパルスペア方式により、次式（９）のように算出される。なお、気象クラッタの周波数幅は、ビーム走査毎に、各距離および各方位について測定される。
【００８３】
【数３】
【００８４】
式（９）において、σｆ（ｘ）は第ｘ距離における気象クラッタの周波数幅、Ｔｓはパルス繰り返し時間、Ｒ（ｘ，Ｔｓ）は第ｘ距離においてパルス繰り返し時間Ｔｓをタイムラグとした受信パルス列の自己相関、Ｒ（ｘ，０）は第ｘ距離における受信パルス列の自己相関を示している。また、記号｜ ｜は絶対値を示している。
なお、式（９）におけるＲ（ｘ，Ｔｓ）およびＲ（ｘ，０）は、次式（１０）および次式（１１）でそれぞれ表される。
【００８５】
【数４】
【数５】
【００８６】
式（１０）および式（１１）において、Ｔｓはパルス繰返し時間、ａｒｇは複素数値の位相角、Ｍはパルスヒット数、ｖ（ｘ，ｋ）は第ｘ距離におけるｋヒット目の低周波受信パルス信号、＊は複素共役を示している。
気象クラッタマップ作成部７Ｃは、気象クラッタ検出部６Ｃから出力された気象クラッタのドップラー周波数、強度および周波数幅のデータに基づいて、ドップラー周波数、強度および周波数幅の距離特性を示す気象クラッタマップを、方位毎に作成する。
ここで、第ｉ方位における周波数幅の距離特性を示す気象クラッタマップを図１３に例示する。
【００８７】
また、平均処理部１２Ｃは、第２折り返し補正部１０から出力された第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理を実行するとともに、複数のビーム走査間で気象クラッタの周波数幅に対する平均化処理を実行し、周波数幅平均値を出力する。
【００８８】
フィルタ形状算出部１９は、平均処理部１２Ｃから出力されるドップラー周波数平均値、強度平均値および周波数幅平均値に基づいて、気象クラッタを抑圧するためのフィルタ形状を算出する。すなわち、ドップラー周波数平均値に一致するようにフィルタの中心周波数を設定し、強度平均値以上となるように減衰量を設定し、周波数幅平均値以上となるようにフィルタの帯域幅を設定する。なお、フィルタの設定は、各方位について距離毎に行われる。
【００８９】
また、フィルタ設定部１３は、前述した実施の形態１で示した方法で、帯域制限フィルタのフィルタ係数を算出する。すなわち、例えば公知のＦＩＲ型またはＩＩＲ型のデジタルフィルタにおけるフィルタ係数を設定し、気象クラッタを抑圧するフィルタを設定する。
【００９０】
この発明の実施の形態４に係るレーダ装置によれば、気象クラッタ検出部６Ｃは、気象クラッタの周波数幅を測定する。また、フィルタ形状算出部１９は、平均処理部１２Ｃで平均化された周波数幅平均値を用いて、気象クラッタを抑圧するフィルタの帯域幅を設定する。
そのため、気象クラッタを抑圧するフィルタの形状を正確に設定することができる。
【００９１】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、フィルタ形状算出部１９は、気象クラッタの強度および周波数幅について、平均処理部１２Ｃで平均化された強度平均値および周波数幅平均値を用いてフィルタ形状を算出するとした。しかしながら、これに限定されず、気象クラッタの強度および周波数幅の最大値を検出し、これらの最大値を用いてフィルタ形状を算出してもよい。
以下、気象クラッタの強度および周波数幅の最大値を用いてフィルタ形状を算出する処理について説明する。
【００９２】
図１４は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図１４において、このレーダ装置は、図１２に示した平均処理部１２Ｃおよびフィルタ形状算出部１９に代えて、平均処理部１２Ｄおよびフィルタ形状算出部１９Ｄを備えている。また、このレーダ装置は、最大値検出部２０を備えている。
その他の構成については、前述の実施の形態４と同様であり、その説明を省略する。
【００９３】
平均処理部１２Ｄは、第２折り返し補正部１０から出力された第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する。
最大値検出部２０は、複数のビーム走査（ビーム走査間で平均化処理を実行しようとした場合のビーム走査回数）で、各方位について距離毎に気象クラッタの強度および周波数幅の最大値を検出し、強度最大値および周波数幅最大値を出力する。
【００９４】
フィルタ形状算出部１９は、平均処理部１２Ｄから出力されるドップラー周波数平均値と、最大値検出部２０から出力される強度最大値および周波数幅最大値とに基づいて、気象クラッタを抑圧するためのフィルタ形状を算出する。すなわち、ドップラー周波数平均値に一致するようにフィルタの中心周波数を設定し、強度最大値以上となるように減衰量を設定し、周波数幅最大値以上となるようにフィルタの帯域幅を設定する。なお、フィルタの設定は、各方位について距離毎に行われる。
【００９５】
この発明の実施の形態５に係るレーダ装置によれば、フィルタ形状算出部１９Ｄは、最大値検出部２０で検出された強度最大値および周波数幅最大値を用いて、気象クラッタを抑圧するフィルタの減衰量および帯域幅を設定する。
そのため、フィルタの減衰特性を十分に確保することができ、気象クラッタの抑圧性能を向上させることができる。
【００９６】
なお、フィルタ形状算出部１９は、気象クラッタの時間的な変動に応じて、強度平均値および周波数幅平均値と、強度最大値および周波数幅最大値との何れかを選択してフィルタ形状を算出してもよい。
この場合も、上記実施の形態４または５と同様の効果を奏することができる。
【００９７】
なお、上記実施の形態１〜５では、レンジセルの数を９としているが、これに限定されない。レンジセルの数は、任意の値に設定することができる。
この場合も、上記実施の形態１〜５と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る低周波受信パルス信号のＡＤ変換処理を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る気象クラッタマップを示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る真のドップラー周波数とドップラー周波数の測定値との関係を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るドップラー周波数に対する距離方向の折り返し補正処理を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るドップラー周波数に対する方位方向の折り返し補正処理を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る所望信号対クラッタ信号の電力比と、平均化処理に用いるビーム走査回数との関係を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る折り返し方向判定部の動作を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態４に係る周波数幅の距離特性を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【００９９】
１ 局部発振部、２ 送信部、４ 空中線部、５ 受信部、６、６Ｃ 気象クラッタ検出部、８ 第１折り返し補正部、１０、１０Ｂ 第２折り返し補正部、１２、１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄ 平均処理部、１３ フィルタ設定部、１４ クラッタ抑圧処理部、１５ 目標検出部、１６ 平均回数制御部、１７ 折り返し方向判定部、１９、１９Ｄ フィルタ形状算出部、２０ 最大値検出部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば艦船等に搭載され、電磁波を送受信して目標物までの距離等を測定するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電磁波の送受信によって目標物までの距離を測定する装置として、レーダ装置が知られている。この種のレーダ装置では、パルス信号を空間に送信し、目標物で反射したパルス信号を受信して、受信したパルス信号の空間伝搬時間を測定することにより、目標物までの距離を測定している。
受信したパルス信号には、目標物で反射したパルス信号の他に、例えば、雨粒や雲等で反射した信号（気象クラッタ）が含まれている。目標物で反射したパルス信号がこの気象クラッタに埋もれると、目標物までの距離を測定することが困難になる。
【０００３】
そこで、気象クラッタを抑圧するために、フィルタが利用されている。このフィルタの中心周波数は、気象クラッタのドップラー周波数によって決まる値であり、フィルタの特性を決める重要なパラメータの１つである。すなわち、フィルタの中心周波数を正確に決定するためには、気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定する必要がある。
【０００４】
気象クラッタのドップラー周波数を測定する方法としては、気象レーダで降雨量などの測定に広く利用されているパルスペア方式を利用する方法がある。パルスペア方式では、同一距離から反射した２つの連続するパルス信号を受信し、パルス信号の位相差を検出してドップラー周波数を測定している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、ドップラー周波数を高精度に測定するために、レーダ覆域中の距離方向および方位方向について、気象クラッタのドップラー周波数の測定値を平均化する処理が実行されている。
ドップラー周波数の測定値を平均化するものとして、従来のレーダ信号処理装置は、クラッタのドップラー周波数を距離方向に測定した後、ドップラー周波数の測定値に対してレンジブロック単位で平均化処理を実行する平均処理部を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、パルスペア方式を用いて気象クラッタのドップラー周波数を測定する場合には、パルス繰り返し周波数に対応してドップラー周波数の測定値の符号が反転し、距離方向または方位方向で値が不連続となる折り返し現象が発生する恐れがある。折り返し現象が発生すると、ドップラー周波数の測定値を平均化した場合に、符号が反転した箇所では、正確なドップラー周波数の平均値を得ることができず、ドップラー周波数を高精度に測定することができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、ドップラー周波数を高精度に測定するために、ドップラー周波数の測定値に対する平均化処理に先立って、ドップラー周波数の測定値に対する折り返し補正処理が実行されている。折り返し補正処理では、距離方向または方位方向で値が連続となるように、符号が反転したドップラー周波数の測定値に対して補正値を加算している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
なお、上記従来のレーダ装置では、気象クラッタのドップラー周波数の測定値に対する平均化処理および折り返し補正処理は、レーダ装置のビーム走査毎（レーダ装置のビームがレーダ覆域を１周する毎）に実行されている。
【０００９】
【非特許文献１】気象研究所編集、「気象研究所技術報告（第１９号）ドップラーレーダによる気象・海象の研究」、気象研究所、１９８６年３月３１日、ｐ．１０‐１３、ｐ．６３‐６４
【特許文献１】特開２００１−２０１５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
例えば、気象レーダ等のレーダ装置では、低速でアンテナを回転させながら各方位についてパルス信号を送受信しているので、１回のビーム走査で大量のパルス信号を送受信することができる。そのため、気象クラッタのドップラー周波数の測定値に対する平均化処理および折り返し補正処理を実行して、ドップラー周波数を高精度に測定することができる。
【００１１】
これに対して、例えば艦船等に搭載される捜索用のレーダ装置では、高速でアンテナを回転させながら各方位についてパルス信号を送受信している。そのため、ビーム走査１回あたりの時間が短くなり、送受信されるパルス信号の数（パルスヒット数）が気象レーダの場合よりも減少する。したがって、気象クラッタのドップラー周波数の測定値に対する平均化処理および折り返し補正処理を実行した場合であっても、ドップラー周波数を高精度に測定することができないという問題点があった。
【００１２】
そこで、艦船等に搭載されるレーダ装置において気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定するための方法として、複数回のビーム走査によって測定されたドップラー周波数どうしを平均化すること、すなわちビーム走査間（複数回のビーム走査の間）でドップラー周波数の測定値を平均化することが考えられる。しかしながら、ビーム走査間でドップラー周波数の測定値を平均化する場合には、ビーム走査毎に実行される折り返し補正処理による折り返し方向が、ビーム走査間で必ずしも同じ方向にならない。そのため、ビーム走査間で正確なドップラー周波数の平均値を得ることができず、ドップラー周波数を高精度に測定することができないという問題点があった。
【００１３】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定し、気象クラッタを適切に抑圧することができるレーダ装置を提供することにある。
【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、周波数変換を行うための局部発振信号を発生して出力する局部発振部と、低周波送信パルス信号を発生するとともに、局部発振信号を用いて低周波送信パルス信号を高周波送信パルス信号に周波数変換して出力する送信部と、高周波送信パルス信号を空間に放射するとともに、目標物で反射した高周波送信パルス信号を高周波受信パルス信号として受信する空中線部と、局部発振信号を用いて高周波受信パルス信号を低周波受信パルス信号に周波数変換するとともに、低周波受信パルス信号をＡＤ変換して出力する受信部と、デジタル化された低周波受信パルス信号から不要な信号である気象クラッタを検出し、気象クラッタのドップラー周波数および強度を出力する気象クラッタ検出部と、ビームがレーダ覆域を走査するビーム走査毎に、ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する第１折り返し補正部と、複数回のビーム走査の間であるビーム走査間で、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する第２折り返し補正部と、第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する平均処理部と、第１補正後ドップラー周波数およびドップラー周波数平均値のいずれか一方に基づいて、デジタル化された低周波受信パルス信号に含まれる気象クラッタを抑圧するためのフィルタ係数を算出するフィルタ設定部と、フィルタ係数に基づいて、デジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、気象クラッタを抑圧した抑圧後受信パルス信号を出力するクラッタ抑圧処理部と、抑圧後受信パルス信号に基づいて目標物を検出する目標検出部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のレーダ装置によれば、第１折り返し補正部は、ビーム走査毎に気象クラッタのドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する。第２折り返し補正部は、ビーム走査間で第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する。また、平均処理部は、第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する。クラッタ抑圧処理部は、ドップラー周波数平均値に基づいて算出されたフィルタ係数に応じて、デジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、気象クラッタを抑圧する。
そのため、気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定し、気象クラッタを適切に抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図１において、このレーダ装置は、局部発振部１と、送信部２と、サーキュレータ３と、空中線部４と、受信部５と、気象クラッタ検出部６と、気象クラッタマップ作成部７と、第１折り返し補正部８と、切り換えスイッチ９と、第２折り返し補正部１０と、データ記憶部１１と、平均処理部１２と、フィルタ設定部１３と、クラッタ抑圧処理部１４と、目標検出部１５とを備えている。
【００１８】
局部発振部１は、周波数変換を行うための局部発振信号を発生して、送信部２および受信部５に出力する。
送信部２は、低周波の正弦波信号をパルス変調して低周波送信パルス信号を発生する。また、送信部２は、局部発振部１からの局部発振信号を用いて、低周波送信パルス信号をギガヘルツ帯の高周波送信パルス信号に周波数変換して出力する。
【００１９】
サーキュレータ３は、送信部２からの高周波送信パルス信号を空中線部４に出力するとともに、空中線部４からの高周波受信パルス信号を受信部５に出力する。
空中線部４は、ビームを電子的に走査しながら、サーキュレータ３からの高周波送信パルス信号を空間に放射する。また、空中線部４は、空間中に存在する目標物で反射した高周波送信パルス信号を高周波受信パルス信号として受信する。
【００２０】
受信部５は、局部発振部１からの局部発振信号を用いて、空中線部４からの高周波受信パルス信号を低周波帯（数十〜数百メガヘルツ）の低周波受信パルス信号に周波数変換する。また、受信部５は、低周波受信パルス信号をＡＤ変換（アナログ−デジタル変換）し、デジタル化された低周波受信パルス信号を出力する。
【００２１】
以下、図２を参照しながら、受信部５による低周波受信パルス信号のＡＤ変換処理について説明する。
図２は、この発明の実施の形態１に係る低周波受信パルス信号のＡＤ変換処理を示す説明図である。
図２において、低周波送信パルス信号は、パルス繰り返し時間間隔で発生され、高周波送信パルス信号に周波数変換されて送信される。また、目標物で反射して受信された高周波受信パルス信号は、低周波受信パルス信号に周波数変換される。
【００２２】
ここで、パルス繰り返し時間は、１０の区間に分割されており、１区間がサンプリング間隔に相当する。また、これら１０区間のうち、低周波送信パルス信号の発生タイミングを除く９区間は、レーダ装置からの距離（第１距離〜第９距離）に対応している。
すなわち、低周波受信パルス信号をＡＤ変換することにより、レーダからの距離毎の情報が得られる。また、ＡＤ変換した低周波受信パルス信号をパルス繰り返し時間毎に並べ替えることにより、同一距離におけるパルス繰り返し時間毎の時系列データが、各距離について作成される。
図２には、例として、デジタル化された低周波受信パルス信号がパルス繰り返し時間毎に並べ替えられて作成された第５距離における時系列データを示す。この時系列データのサンプリング時間間隔は、パルス繰り返し時間と一致する。
【００２３】
気象クラッタ検出部６は、受信部５でデジタル化されてパルス繰り返し時間毎に並べ替えられた低周波送信パルス信号から、雨粒や雲等で反射した不要な信号である気象クラッタを検出し、気象クラッタのドップラー周波数および強度を出力する。
気象クラッタのドップラー周波数は、前述したパルスペア方式を用いて、次式（１）のように算出される。また、気象クラッタのドップラー周波数は、レーダ装置からの各距離について算出される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
式（１）において、ｆｄ（ｘ）は第ｘ距離における気象クラッタのドップラー周波数、Ｔｓはパルス繰り返し時間、ａｒｇは複素数値の位相角、Ｍはパルスヒット数、ｖ（ｘ，ｋ）は第ｘ距離におけるｋヒット目の低周波受信パルス信号、＊は複素共役を示している。
また、気象クラッタの強度は、各距離について低周波受信パルス信号の電力または電圧を測定することによって求められる。
なお、気象クラッタのドップラー周波数および強度は、ビームが走査範囲（ビーム覆域）を走査するビーム走査毎に、各距離および各方位について測定される。
【００２６】
気象クラッタマップ作成部７は、気象クラッタ検出部６から出力された気象クラッタのドップラー周波数および強度のデータに基づいて、ドップラー周波数および強度の距離特性を示す気象クラッタマップを、方位毎に作成する。
以下、図３を参照しながら、気象クラッタマップ作成部７で作成される気象クラッタマップについて説明する。
【００２７】
図３は、この発明の実施の形態１に係る気象クラッタマップを示す説明図である。図３では、例として、ｉ番目の方位（第ｉ方位）における気象クラッタマップを示す。
図３において、気象クラッタマップは、距離方向を横軸とし、ドップラー周波数および強度をそれぞれ縦軸として方位毎に作成されている。また、距離方向の各レンジセルは、図２で示した第１距離〜第９距離にそれぞれ対応している。
【００２８】
第１折り返し補正部８は、気象クラッタマップ作成部７で作成された気象クラッタマップに基づいて、気象クラッタのドップラー周波数に対する折り返し補正処理を距離方向および方位方向について実行し、第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度を出力する。第１折り返し補正部８は、ビーム走査毎にこの折り返し補正処理を実行する。また、第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度は、ビーム走査毎にデータ記憶部１１に記憶される。
【００２９】
気象クラッタの折り返しには、距離の折り返しおよびドップラー周波数の折り返しがある。距離の折り返しは、前に送信された高周波送信パルス信号が非常に遠い物体で反射し、次に送信された高周波送信パルス信号に混入して受信される場合に発生するものである。
ここで、距離の折り返しを抑制するために、パルス繰り返し時間を大きくすることが考えられるが、この場合には、ドップラー周波数の折り返しが発生する。
【００３０】
ドップラー周波数の折り返しは、次式（２）で表される最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも高いドップラー周波数が正確に認識されないために発生するものである。
式（２）において、Ｔｓはパルス繰り返し時間を示している。
【００３１】
【数２】
【００３２】
すなわち、図４に示すように、真のドップラー周波数に対して、ドップラー周波数の測定値は、−ｆｍａｘ〜ｆｍａｘの値をとる。そのため、最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きなドップラー周波数を直接測定することができない。
ドップラー周波数の折り返しが発生すると、真のドップラー周波数に最大折り返し周波数ｆｍａｘを偶数倍した値が加算または減算されるので、折り返しの発生前後で距離方向に不連続な領域が生じる。
【００３３】
そこで、第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しを検出するとともに、ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を距離方向について実行する。
以下、図５を参照しながら、第１折り返し補正部８によるドップラー周波数に対する距離方向の折り返し補正処理について説明する。
【００３４】
図５は、この発明の実施の形態１に係るドップラー周波数に対する距離方向の折り返し補正処理を示す説明図である。
図５において、まず、第１折り返し補正部８は、距離毎に気象クラッタの強度とあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、気象クラッタの強度がしきい値よりも小さい場合に、その気象クラッタのドップラー周波数および強度をノイズとして除去する。また、第１折り返し補正部８は、残った気象クラッタの強度のうち、強度が最大の距離（レンジセル）を検出し、この距離におけるドップラー周波数を基準（真）値とする。以下、このドップラー周波数の基準値を基準ドップラー周波数と表記する。
【００３５】
続いて、第１折り返し補正部８は、着目する距離におけるドップラー周波数ｆｎと、ドップラー周波数ｆｎに隣接するドップラー周波数ｆｍとを比較する。第１折り返し補正部８は、両者の差の絶対値が最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きくなる場合、すなわち次式（３）が成り立つ場合に、ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断する。
【００３６】
｜ｆｎ−ｆｍ｜＞ｆｍａｘ ・・・（３）
【００３７】
第１折り返し補正部８は、最初に上記基準ドップラー周波数と、基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数とを比較する。このとき、着目する距離におけるドップラー周波数ｆｎが基準ドップラー周波数となり、ドップラー周波数ｆｎに隣接するドップラー周波数ｆｍが基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数となる。
【００３８】
第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しが発生していないと判断した場合には、ドップラー周波数ｆｍを補正しない。
また、第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断した場合には、ドップラー周波数ｆｍがドップラー周波数ｆｎに最も近くなるように、ドップラー周波数ｆｍに最大折り返し周波数ｆｍａｘを偶数倍した値を加算または減算して、次式（４）で表されるドップラー周波数ｆｐに補正する。
式（４）において、ｓは１または−１である。
【００３９】
ｆｐ＝ｆｍ＋２ｓｆｍａｘ ・・・（４）
【００４０】
次に、第１折り返し補正部８は、基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数と、基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数にさらに隣接する（すなわち、基準ドップラー周波数の２つ隣の）ドップラー周波数とを比較する。このとき、着目する距離におけるドップラー周波数ｆｎは、基準ドップラー周波数に隣接するドップラー周波数（ｆｍまたはｆｐ）となる。第１折り返し補正部８は、以下、同様にして次々と隣接する距離方向のドップラー周波数を補正する。
【００４１】
なお、気象クラッタのドップラー周波数および強度の測定値には、ノイズ等による誤差が含まれているので、ドップラー周波数および強度は、不連続な値をとることがある。この不連続な値を、ドップラー周波数の折り返しが発生していると誤って判断すると、ドップラー周波数を適切に補正することができない。
そのため、ドップラー周波数および強度の測定値に対して、既存の処理であるメジアンフィルタ処理等のノイズ除去処理を事前に施す必要がある。
【００４２】
以上、図５を参照しながら、ドップラー周波数に対する距離方向の折り返し補正処理について説明した。しかしながら、距離方向の折り返し補正処理を実行した場合であっても、隣接する方位で折り返しの向き（プラス方向側およびマイナス方向側のいずれかの向き）が一致しないので、方位方向でドップラー周波数が不連続な値をとる可能性がある。
【００４３】
そこで、第１折り返し補正部８は、距離方向についてドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行した後に、方位方向についてドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する。
以下、図６を参照しながら、第１折り返し補正部８によるドップラー周波数に対する方位方向の折り返し補正処理について説明する。
【００４４】
図６は、この発明の実施の形態１に係るドップラー周波数に対する方位方向の折り返し補正処理を示す説明図である。
図６において、まず、第１折り返し補正部８は、着目する第ｉ方位において気象クラッタの強度が最大となる距離におけるドップラー周波数ｆｉと、第ｉ方位に隣接する第ｉ＋１方位において気象クラッタの強度が最大となる距離におけるドップラー周波数ｆｉ＋１とを比較する。第１折り返し補正部８は、両者の差の絶対値が最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きくなる場合、すなわち次式（５）が成り立つ場合に、ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断する。
【００４５】
｜ｆｉ＋１−ｆｉ｜＞ｆｍａｘ ・・・（５）
【００４６】
第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しが発生していないと判断した場合には、ドップラー周波数ｆｉ＋１を補正しない。
また、第１折り返し補正部８は、ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断した場合には、第ｉ＋１方位のドップラー周波数が第ｉ方位のドップラー周波数に最も近くなるように、第ｉ＋１方位のドップラー周波数を補正する。具体的には、第ｉ＋１方位における各距離のドップラー周波数のそれぞれに、最大折り返し周波数ｆｍａｘを偶数倍した値を加算または減算する。第ｉ＋１方位における各距離の補正後のドップラー周波数ｆｉ＋１（ｘ）は、次式（６）で表される。
【００４７】
ｆｉ＋１（ｘ）＝ｆｉ＋１，ｘ＋２ｔｆｍａｘ ・・・（６）
【００４８】
式（６）において、ｆｉ＋１，ｘは第ｉ＋１方位における第ｘ距離のドップラー周波数を示している。また、式（６）において、ｔは１または−１である。
次に、第１折り返し補正部８は、第ｉ＋１方位において気象クラッタの強度が最大となる距離におけるドップラー周波数ｆｉ＋１と、第ｉ＋１方位に隣接する第ｉ＋２方位において気象クラッタの強度が最大となる距離におけるドップラー周波数ｆｉ＋２とを比較する。第１折り返し補正部８は、以下、同様にして次々と隣接する方位方向のドップラー周波数を補正する。
【００４９】
切り換えスイッチ９は、第１折り返し補正部８から出力された第１補正後ドップラー周波数の進路を切り換えて、第２折り返し補正部１０およびフィルタ設定部１３のいずれか一方に出力する。
切り換えスイッチ９をフィルタ設定部１３側に切り換えた場合には、ビーム走査毎に折り返し補正処理が実行された気象クラッタのドップラー周波数、および気象クラッタの強度に基づいて、気象クラッタを抑圧するためのフィルタ係数が算出される。
一方、切り換えスイッチ９を第２折り返し補正部１０側に切り換えた場合には、ビーム走査間で折り返し補正処理が実行され、平均化処理された気象クラッタのドップラー周波数（ドップラー周波数平均値）、および平均化処理された気象クラッタの強度に基づいて、フィルタ係数が算出される。
【００５０】
第２折り返し補正部１０は、ビーム走査間で、第１折り返し補正部８から出力された第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度を出力する。
前述の第１折り返し補正部８は、気象クラッタのドップラー周波数に対する距離方向および方位方向の折り返し補正処理をビーム走査毎に実行している。しかしながら、ビーム走査毎に折り返しの向きがプラス方向側またはマイナス方向側となり、ビーム走査間で見ると、第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生している可能性がある。
【００５１】
そこで、第２折り返し補正部１０は、ビーム走査間で第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する。
以下、図７を参照しながら、第２折り返し補正部１０による第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理について説明する。
図７は、この発明の実施の形態１に係る第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を示す説明図である。
【００５２】
図７において、まず、第２折り返し補正部１０は、ｊ回目のビーム走査における第１補正後ドップラー周波数と、ｊ＋１回目のビーム走査における第１補正後ドップラー周波数とを方位毎に比較する。具体的には、ｊ回目のビーム走査において第ｉ方位の気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数ｆｊ，ｉと、ｊ＋１回目のビーム走査において第ｉ方位の気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数ｆｊ＋１，ｉとを比較する。
第２折り返し補正部１０は、両者の差の絶対値が最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きくなる場合、すなわち次式（７）が成り立つ場合に、第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断する。
【００５３】
｜ｆｊ＋１，ｉ−ｆｊ，ｉ｜＞ｆｍａｘ ・・・（７）
【００５４】
第２折り返し補正部１０は、第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生していないと判断した場合には、第１補正後ドップラー周波数ｆｊ＋１，ｉを補正しない。
また、第２折り返し補正部１０は、第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生していると判断した場合には、ｊ＋１回目のビーム走査における第ｉ方位の第１補正後ドップラー周波数が、ｊ回目のビーム走査における第ｉ方位の第１補正後ドップラー周波数に最も近くなるように、ｊ＋１回目のビーム走査における第ｉ方位の第１補正後ドップラー周波数を補正する。具体的には、ｊ＋１回目のビーム走査の第ｉ方位における各距離の第１補正後ドップラー周波数のそれぞれに、最大折り返し周波数ｆｍａｘを偶数倍した値を加算または減算する。ｊ＋１回目のビーム走査の第ｉ方位における各距離の補正後の第１補正後ドップラー周波数ｆｊ＋１，ｉ（ｘ）は、次式（８）で表される。
【００５５】
ｆｉ＋１，ｉ（ｘ）＝ｆｊ＋１，ｉ，ｘ＋２ｕｆｍａｘ ・・・（８）
【００５６】
式（８）において、ｆｊ＋１，ｉ，ｘは、ｊ＋１回目のビーム走査における第ｉ方位、第ｘ距離の第１補正後ドップラー周波数を示している。また、式（８）において、ｕは１または−１である。
なお、第２折り返し補正部１０によるビーム走査間の折り返し補正処理は、ビーム走査回数が２回以上になると実行することができる。すなわち、第２折り返し補正部１０は、ビーム走査回数が２回以上になると、データ記憶部１１に記憶された第１補正後ドップラー周波数を読み出す。また、第２折り返し補正部１０は、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行した後、第２補正後ドップラー周波数としてデータ記憶部１１に格納する。
【００５７】
データ記憶部１１は、第１折り返し補正部８から出力された第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度、および第２折り返し補正部１０から出力された第２補正後ドップラー周波数を記憶する。
【００５８】
平均処理部１２は、第２折り返し補正部１０から出力された第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値および強度平均値を出力する。平均処理部１２は、ビーム走査間での同一距離および同一方位における第２補正後ドップラー周波数どうし、および強度どうしを平均する。
なお、平均化処理に用いるビーム走査回数は、固定の値であるとする。平均化処理に用いるビーム走査回数が多いほど、信号処理に用いるパルスヒット数が増加するので、気象クラッタのドップラー周波数の測定精度を向上させることができる。
【００５９】
フィルタ設定部１３は、受信部５からのデジタル化された低周波受信パルス信号に含まれる気象クラッタを抑圧するためのフィルタ係数を算出する。
フィルタ設定部１３は、第１折り返し補正部８からの第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度が入力された場合には、第１補正後ドップラー周波数に減衰特性を有し、気象クラッタの強度以上の減衰量特性を有する帯域制限フィルタのフィルタ係数を算出する。
【００６０】
また、フィルタ設定部１３は、平均処理部１２からのドップラー周波数平均値および強度平均値が入力された場合には、ドップラー周波数平均値に減衰特性を有し、強度平均値以上の減衰量特性を有する帯域制限フィルタのフィルタ係数を算出する。
ここで、例えば公知のＦＩＲ型またはＩＩＲ型のデジタルフィルタにおけるフィルタ係数を設定することにより、気象クラッタを抑圧するフィルタが設定される。
【００６１】
クラッタ抑圧処理部１４は、フィルタ設定部１３で算出された帯域制限フィルタのフィルタ係数に基づいて、受信部５からのデジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、気象クラッタを抑圧した抑圧後受信パルス信号を出力する。
【００６２】
すなわち、切り換えスイッチ９が第２折り返し補正部１０側に切り換えられている場合、クラッタ抑圧処理部１４には、ｎ回目までの過去の複数回のビーム走査に対してビーム走査間で平均化された第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に応じた帯域制限フィルタが設定されている。また、クラッタ抑圧処理部１４は、この帯域制限フィルタを用いて、ｎ＋１回目のビーム走査で受信部５から出力されるデジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行する。この結果、デジタル化された低周波受信パルス信号から気象クラッタ成分が抑圧される。
【００６３】
目標検出部１５は、クラッタ抑圧処理部１４から出力された抑圧後受信パルス信号に基づいて、目標物を検出する。
目標検出部１５は、例えば公知のＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理等の方法によって、目標物を検出する。
【００６４】
この発明の実施の形態１に係るレーダ装置によれば、第１折り返し補正部８は、気象クラッタマップ作成部７からの気象クラッタマップに基づいて、ビーム走査毎に気象クラッタのドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する。第２折り返し補正部１０は、ビーム走査間で第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する。また、平均処理部１２は、第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する。クラッタ抑圧処理部１４は、ドップラー周波数平均値に基づいてフィルタ設定部１３で算出されたフィルタ係数に応じて、デジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、気象クラッタを抑圧する。
そのため、ビーム走査間で正確なドップラー周波数平均値を得ることができるので、気象クラッタのドップラー周波数を高精度に測定することができる。
また、このドップラー周波数平均値に基づいて帯域制限フィルタのフィルタ係数を正確に算出することにより、気象クラッタを適切に抑圧することができる。
【００６５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、平均処理部１２において、第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理に用いるビーム走査回数は、固定の値であるとした。しかしながら、これに限定されず、平均化処理に用いるビーム走査回数は、目標検出部１５における目標物の検出結果に応じて任意に設定されてもよい。
以下、目標検出部１５における目標物の検出結果に応じて平均化処理に用いるビーム走査回数を可変設定する処理について説明する。
【００６６】
図８は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図８において、このレーダ装置は、図１に示した平均処理部１２に代えて、平均処理部１２Ａを備えている。また、このレーダ装置は、目標検出部１５における目標物の検出結果に応じて、第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理に用いるビーム走査回数を設定し、平均処理部１２Ａに出力する平均回数制御部１６を備えている。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００６７】
一般的に、気象クラッタを抑制するためのフィルタ係数は、気象クラッタのドップラー周波数および強度の測定精度が高いほど正確な値となる。気象クラッタのドップラー周波数および強度の測定精度を向上させるための方法として、平均化処理に用いるパルスヒット数を増加させることが考えられる。パルスヒット数を増加させるためには、平均化処理に用いるビーム走査回数を増加させればよい。
【００６８】
そこで、平均回数制御部１６は、目標検出部１５における目標物の検出結果、具体的には、クラッタ抑圧処理部１４からの抑圧後受信パルス信号における気象クラッタの消え残りの大きさに応じて、平均化処理に用いるビーム走査回数を設定する。平均処理部１２Ａは、平均回数制御部１６で設定されたビーム走査回数に応じて、第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理を実行する。
【００６９】
このため、抑圧後受信パルス信号における所望信号対クラッタ信号の電力比で表される気象クラッタの消え残りの大きさを、平均化処理に用いるビーム走査回数と対応付けてあらかじめ設定しておく。平均回数制御部１６は、所望信号対クラッタ信号の電力比を実際に測定した結果に基づいて、平均化処理に用いるビーム走査回数を設定する。なお、所望信号とは、目標物を示す信号であり、クラッタ信号とは、気象クラッタを示す信号である。
【００７０】
ここで、抑圧後受信パルス信号における所望信号対クラッタ信号の電力比と、平均化処理に用いるビーム走査回数との関係を図９に例示する。
図９において、所望信号対クラッタ信号の電力比が小さいほど、所望信号が気象クラッタに埋もれているので、平均化処理に用いるビーム走査回数が大きく設定されている。
なお、所望信号対クラッタ信号の電力比と、平均化処理に用いるビーム走査回数との関係は、図９に示されたものに限定されず、レーダ装置の仕様や電波環境等に応じて変更される。
【００７１】
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置によれば、平均回数制御部１６は、目標検出部１５における目標物の検出結果、すなわち気象クラッタの消え残りの大きさを示す所望信号対クラッタ信号の電力比に応じて、平均化処理に用いるビーム走査回数を設定する。
そのため、気象クラッタのドップラー周波数および強度の測定精度を向上させることができるとともに、気象クラッタを抑圧するための帯域フィルタのフィルタ係数をより正確に算出することができる。
【００７２】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、第２折り返し補正部１０は、隣接する２回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返しの発生を判断し、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行していた。しかしながら、これに限定されず、２回以上の複数回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を一度に判定し、この折り返し方向に基づいて、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行してもよい。
以下、複数回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定し、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する処理について説明する。
【００７３】
図１０は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図１０において、このレーダ装置は、図１に示した第２折り返し補正部１０に代えて、第２折り返し補正部１０Ｂを備えている。また、このレーダ装置は、折り返し方向判定部１７を備えている。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００７４】
折り返し方向判定部１７は、複数回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定する。また、折り返し方向判定部１７は、基準のビーム走査として決定したビーム走査の回数番号、および第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査の回数番号を第２折り返し補正部１０Ｂに出力する。第２折り返し補正部１０Ｂは、基準として決定したビーム走査の値を基準にして、折り返し補正処理が必要と判断されたビーム走査についてのみ、第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する。
【００７５】
以下、図１１を参照しながら、折り返し方向判定部１７の動作について詳細に説明する。
図１１は、この発明の実施の形態３に係る折り返し方向判定部１７の動作を示す説明図である。ここでは、３回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定し、基準のビーム走査および折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査を決定する処理について説明する。
【００７６】
図１１において、まず、折り返し方向判定部１７には、データ記憶部１１から、複数回のビーム走査における第１補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度が入力される。続いて、折り返し方向判定部１７は、各々のビーム走査における気象クラッタの強度を比較し、最大の強度が含まれているビーム走査を基準のビーム走査として決定する。
具体的には、ｊ−１回目、ｊ回目、ｊ＋１回目のビーム走査のうち、強度が最大の気象クラッタを測定したビーム走査を基準のビーム走査とする。ここでは、ｊ−１回目の第ｐ方位において気象クラッタの強度が最大になったとし、ｊ−１回目のビーム走査を基準のビーム走査と決定する。
【００７７】
続いて、折り返し方向判定部１７は、基準のビーム走査において気象クラッタの強度が最大である方位と同じ方位に限定して、基準のビーム走査と他のビーム走査との間で、気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数を比較する。折り返し方向判定部１７は、互いの差の絶対値が前述した式（２）に示す最大折り返し周波数ｆｍａｘよりも大きくなる場合に、他のビーム走査を、折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査と決定する。
【００７８】
具体的には、ｊ−１回目のビーム走査において第ｐ方位の気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数ｆｊ−１，ｐと、ｊ回目およびｊ＋１回目のビーム走査において第ｐ方位の気象クラッタの強度が最大となる距離における第１補正後ドップラー周波数ｆｊ，ｐ、ｆｊ＋１，ｐとをそれぞれ比較する。ここでは、ｊ回目のビーム走査において第１補正後ドップラー周波数の折り返しが発生しているので、ｊ回目のビーム走査を、折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査と決定する。
【００７９】
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置によれば、折り返し方向判定部１７は、複数回のビーム走査の間で第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定する。また、折り返し方向判定部１７は、基準のビーム走査として決定したビーム走査の回数番号、および第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査の回数番号を第２折り返し補正部１０Ｂに出力する。
そのため、２回以上の複数回のビーム走査について第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行する場合に、第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向および折り返し補正処理を実行する必要のあるビーム走査が分かった上で、折り返し補正処理を実行することができる。
したがって、折り返し方向を逐一決定して折り返し補正処理を実行する場合と比較して、手順を簡素化することができる。
【００８０】
実施の形態４．
上記実施の形態１では、フィルタ設定部１３において、ドップラー周波数平均値に減衰特性を有し、強度平均値以上の減衰量特性を有する帯域制限フィルタのフィルタ係数が算出されるとした。しかしながら、これに限定されず、気象クラッタの周波数幅を測定して、気象クラッタを抑圧するフィルタの帯域幅を設定してもよい。
以下、気象クラッタの周波数幅を測定して、気象クラッタを抑圧するフィルタの帯域幅を設定する処理について説明する。
【００８１】
図１２は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図１２において、このレーダ装置は、図１に示した気象クラッタ検出部６、気象クラッタマップ作成部７および平均処理部１２に代えて、気象クラッタ検出部６Ｃ、気象クラッタマップ作成部７Ｃおよび平均処理部１２Ｃを備えている。また、このレーダ装置は、フィルタ形状算出部１９を備えている。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００８２】
気象クラッタ検出部６Ｃは、受信部５でデジタル化されてパルス繰り返し時間毎に並べ替えられた低周波送信パルス信号から、気象クラッタを検出し、気象クラッタのドップラー周波数、強度および周波数幅を出力する。
ここで、気象クラッタのドップラー周波数および強度は、前述した実施の形態１で示した方法によって算出される。一方、気象クラッタの周波数幅は、低周波送信パルス信号を使用して、前述したパルスペア方式により、次式（９）のように算出される。なお、気象クラッタの周波数幅は、ビーム走査毎に、各距離および各方位について測定される。
【００８３】
【数３】
【００８４】
式（９）において、σｆ（ｘ）は第ｘ距離における気象クラッタの周波数幅、Ｔｓはパルス繰り返し時間、Ｒ（ｘ，Ｔｓ）は第ｘ距離においてパルス繰り返し時間Ｔｓをタイムラグとした受信パルス列の自己相関、Ｒ（ｘ，０）は第ｘ距離における受信パルス列の自己相関を示している。また、記号｜ ｜は絶対値を示している。
なお、式（９）におけるＲ（ｘ，Ｔｓ）およびＲ（ｘ，０）は、次式（１０）および次式（１１）でそれぞれ表される。
【００８５】
【数４】
【数５】
【００８６】
式（１０）および式（１１）において、Ｔｓはパルス繰返し時間、ａｒｇは複素数値の位相角、Ｍはパルスヒット数、ｖ（ｘ，ｋ）は第ｘ距離におけるｋヒット目の低周波受信パルス信号、＊は複素共役を示している。
気象クラッタマップ作成部７Ｃは、気象クラッタ検出部６Ｃから出力された気象クラッタのドップラー周波数、強度および周波数幅のデータに基づいて、ドップラー周波数、強度および周波数幅の距離特性を示す気象クラッタマップを、方位毎に作成する。
ここで、第ｉ方位における周波数幅の距離特性を示す気象クラッタマップを図１３に例示する。
【００８７】
また、平均処理部１２Ｃは、第２折り返し補正部１０から出力された第２補正後ドップラー周波数および気象クラッタの強度に対する平均化処理を実行するとともに、複数のビーム走査間で気象クラッタの周波数幅に対する平均化処理を実行し、周波数幅平均値を出力する。
【００８８】
フィルタ形状算出部１９は、平均処理部１２Ｃから出力されるドップラー周波数平均値、強度平均値および周波数幅平均値に基づいて、気象クラッタを抑圧するためのフィルタ形状を算出する。すなわち、ドップラー周波数平均値に一致するようにフィルタの中心周波数を設定し、強度平均値以上となるように減衰量を設定し、周波数幅平均値以上となるようにフィルタの帯域幅を設定する。なお、フィルタの設定は、各方位について距離毎に行われる。
【００８９】
また、フィルタ設定部１３は、前述した実施の形態１で示した方法で、帯域制限フィルタのフィルタ係数を算出する。すなわち、例えば公知のＦＩＲ型またはＩＩＲ型のデジタルフィルタにおけるフィルタ係数を設定し、気象クラッタを抑圧するフィルタを設定する。
【００９０】
この発明の実施の形態４に係るレーダ装置によれば、気象クラッタ検出部６Ｃは、気象クラッタの周波数幅を測定する。また、フィルタ形状算出部１９は、平均処理部１２Ｃで平均化された周波数幅平均値を用いて、気象クラッタを抑圧するフィルタの帯域幅を設定する。
そのため、気象クラッタを抑圧するフィルタの形状を正確に設定することができる。
【００９１】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、フィルタ形状算出部１９は、気象クラッタの強度および周波数幅について、平均処理部１２Ｃで平均化された強度平均値および周波数幅平均値を用いてフィルタ形状を算出するとした。しかしながら、これに限定されず、気象クラッタの強度および周波数幅の最大値を検出し、これらの最大値を用いてフィルタ形状を算出してもよい。
以下、気象クラッタの強度および周波数幅の最大値を用いてフィルタ形状を算出する処理について説明する。
【００９２】
図１４は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図１４において、このレーダ装置は、図１２に示した平均処理部１２Ｃおよびフィルタ形状算出部１９に代えて、平均処理部１２Ｄおよびフィルタ形状算出部１９Ｄを備えている。また、このレーダ装置は、最大値検出部２０を備えている。
その他の構成については、前述の実施の形態４と同様であり、その説明を省略する。
【００９３】
平均処理部１２Ｄは、第２折り返し補正部１０から出力された第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する。
最大値検出部２０は、複数のビーム走査（ビーム走査間で平均化処理を実行しようとした場合のビーム走査回数）で、各方位について距離毎に気象クラッタの強度および周波数幅の最大値を検出し、強度最大値および周波数幅最大値を出力する。
【００９４】
フィルタ形状算出部１９は、平均処理部１２Ｄから出力されるドップラー周波数平均値と、最大値検出部２０から出力される強度最大値および周波数幅最大値とに基づいて、気象クラッタを抑圧するためのフィルタ形状を算出する。すなわち、ドップラー周波数平均値に一致するようにフィルタの中心周波数を設定し、強度最大値以上となるように減衰量を設定し、周波数幅最大値以上となるようにフィルタの帯域幅を設定する。なお、フィルタの設定は、各方位について距離毎に行われる。
【００９５】
この発明の実施の形態５に係るレーダ装置によれば、フィルタ形状算出部１９Ｄは、最大値検出部２０で検出された強度最大値および周波数幅最大値を用いて、気象クラッタを抑圧するフィルタの減衰量および帯域幅を設定する。
そのため、フィルタの減衰特性を十分に確保することができ、気象クラッタの抑圧性能を向上させることができる。
【００９６】
なお、フィルタ形状算出部１９は、気象クラッタの時間的な変動に応じて、強度平均値および周波数幅平均値と、強度最大値および周波数幅最大値との何れかを選択してフィルタ形状を算出してもよい。
この場合も、上記実施の形態４または５と同様の効果を奏することができる。
【００９７】
なお、上記実施の形態１〜５では、レンジセルの数を９としているが、これに限定されない。レンジセルの数は、任意の値に設定することができる。
この場合も、上記実施の形態１〜５と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る低周波受信パルス信号のＡＤ変換処理を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る気象クラッタマップを示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る真のドップラー周波数とドップラー周波数の測定値との関係を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るドップラー周波数に対する距離方向の折り返し補正処理を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るドップラー周波数に対する方位方向の折り返し補正処理を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る所望信号対クラッタ信号の電力比と、平均化処理に用いるビーム走査回数との関係を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る折り返し方向判定部の動作を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態４に係る周波数幅の距離特性を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【００９９】
１ 局部発振部、２ 送信部、４ 空中線部、５ 受信部、６、６Ｃ 気象クラッタ検出部、８ 第１折り返し補正部、１０、１０Ｂ 第２折り返し補正部、１２、１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄ 平均処理部、１３ フィルタ設定部、１４ クラッタ抑圧処理部、１５ 目標検出部、１６ 平均回数制御部、１７ 折り返し方向判定部、１９、１９Ｄ フィルタ形状算出部、２０ 最大値検出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変換を行うための局部発振信号を発生して出力する局部発振部と、
低周波送信パルス信号を発生するとともに、前記局部発振信号を用いて前記低周波送信パルス信号を高周波送信パルス信号に周波数変換して出力する送信部と、
前記高周波送信パルス信号を空間に放射するとともに、目標物で反射した前記高周波送信パルス信号を高周波受信パルス信号として受信する空中線部と、
前記局部発振信号を用いて前記高周波受信パルス信号を低周波受信パルス信号に周波数変換するとともに、前記低周波受信パルス信号をＡＤ変換して出力する受信部と、
デジタル化された前記低周波受信パルス信号から不要な信号である気象クラッタを検出し、前記気象クラッタのドップラー周波数および強度を出力する気象クラッタ検出部と、
ビームがレーダ覆域を走査するビーム走査毎に、前記ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する第１折り返し補正部と、
複数回の前記ビーム走査の間であるビーム走査間で、前記第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する第２折り返し補正部と、
前記第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する平均処理部と、
前記第１補正後ドップラー周波数および前記ドップラー周波数平均値のいずれか一方に基づいて、前記デジタル化された低周波受信パルス信号に含まれる前記気象クラッタを抑圧するためのフィルタ係数を算出するフィルタ設定部と、
前記フィルタ係数に基づいて、前記デジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、前記気象クラッタを抑圧した抑圧後受信パルス信号を出力するクラッタ抑圧処理部と、
前記抑圧後受信パルス信号に基づいて前記目標物を検出する目標検出部と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記目標検出部における前記目標物の検出結果に応じて、前記平均化処理に用いる前記ビーム走査の回数を設定する平均回数制御部を備え、
前記平均処理部は、前記平均回数制御部で設定された前記ビーム走査の回数に応じて、前記平均化処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
複数回の前記ビーム走査による前記第１補正後ドップラー周波数に基づいて、前記第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定する折り返し方向判定部を備え、
前記第２折り返し補正部は、前記折り返し方向判定部で判定された前記折り返し方向に応じて、前記第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
フィルタ形状算出部を備え、
前記気象クラッタ検出部は、前記気象クラッタの周波数幅を出力し、
前記平均処理部は、前記ビーム走査間で前記周波数幅に対する平均化処理を実行して周波数幅平均値を出力し、
前記フィルタ形状算出部は、前記周波数幅平均値を用いて、前記気象クラッタを抑圧するためのフィルタの形状を算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
最大値検出部を備え、
前記気象クラッタ検出部は、前記気象クラッタの強度を出力し、
前記最大値検出部は、前記気象クラッタの強度および前記気象クラッタの周波数幅の最大値を検出して強度最大値および周波数幅最大値を出力し、
前記フィルタ形状算出部は、前記強度最大値および前記周波数幅最大値を用いて、前記気象クラッタを抑圧するためのフィルタの形状を算出することを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項１】
周波数変換を行うための局部発振信号を発生して出力する局部発振部と、
低周波送信パルス信号を発生するとともに、前記局部発振信号を用いて前記低周波送信パルス信号を高周波送信パルス信号に周波数変換して出力する送信部と、
前記高周波送信パルス信号を空間に放射するとともに、目標物で反射した前記高周波送信パルス信号を高周波受信パルス信号として受信する空中線部と、
前記局部発振信号を用いて前記高周波受信パルス信号を低周波受信パルス信号に周波数変換するとともに、前記低周波受信パルス信号をＡＤ変換して出力する受信部と、
デジタル化された前記低周波受信パルス信号から不要な信号である気象クラッタを検出し、前記気象クラッタのドップラー周波数および強度を出力する気象クラッタ検出部と、
ビームがレーダ覆域を走査するビーム走査毎に、前記ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第１補正後ドップラー周波数を出力する第１折り返し補正部と、
複数回の前記ビーム走査の間であるビーム走査間で、前記第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行し、第２補正後ドップラー周波数を出力する第２折り返し補正部と、
前記第２補正後ドップラー周波数に対する平均化処理を実行して、ドップラー周波数平均値を出力する平均処理部と、
前記第１補正後ドップラー周波数および前記ドップラー周波数平均値のいずれか一方に基づいて、前記デジタル化された低周波受信パルス信号に含まれる前記気象クラッタを抑圧するためのフィルタ係数を算出するフィルタ設定部と、
前記フィルタ係数に基づいて、前記デジタル化された低周波受信パルス信号に対するフィルタ処理を実行し、前記気象クラッタを抑圧した抑圧後受信パルス信号を出力するクラッタ抑圧処理部と、
前記抑圧後受信パルス信号に基づいて前記目標物を検出する目標検出部と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記目標検出部における前記目標物の検出結果に応じて、前記平均化処理に用いる前記ビーム走査の回数を設定する平均回数制御部を備え、
前記平均処理部は、前記平均回数制御部で設定された前記ビーム走査の回数に応じて、前記平均化処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
複数回の前記ビーム走査による前記第１補正後ドップラー周波数に基づいて、前記第１補正後ドップラー周波数の折り返し方向を判定する折り返し方向判定部を備え、
前記第２折り返し補正部は、前記折り返し方向判定部で判定された前記折り返し方向に応じて、前記第１補正後ドップラー周波数に対する折り返し補正処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
フィルタ形状算出部を備え、
前記気象クラッタ検出部は、前記気象クラッタの周波数幅を出力し、
前記平均処理部は、前記ビーム走査間で前記周波数幅に対する平均化処理を実行して周波数幅平均値を出力し、
前記フィルタ形状算出部は、前記周波数幅平均値を用いて、前記気象クラッタを抑圧するためのフィルタの形状を算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
最大値検出部を備え、
前記気象クラッタ検出部は、前記気象クラッタの強度を出力し、
前記最大値検出部は、前記気象クラッタの強度および前記気象クラッタの周波数幅の最大値を検出して強度最大値および周波数幅最大値を出力し、
前記フィルタ形状算出部は、前記強度最大値および前記周波数幅最大値を用いて、前記気象クラッタを抑圧するためのフィルタの形状を算出することを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−１０９４５７（Ｐ２００９−１０９４５７Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８４８６０（Ｐ２００７−２８４８６０）
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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