レーダ装置
【課題】メインビームを妨害する妨害波が存在する条件下でも、モノパルス測角による目標測角を可能としつつ、演算量を軽減してコストアップを回避したレーダ装置を得る。
【解決手段】ビーム信号を送信して目標からの反射信号を受信する送受信機と、目標の到来方向を測角するモノパルス測角手段と、受信信号に含まれるメインビームを妨害する妨害波またはメインビームに干渉する干渉波を除去するための信号処理部１０Ａとを備え、信号処理部１０Ａは、メインビームを保護するメインローブプロテクション手段４４と、受信信号から妨害波を除去するサイドローブ妨害抑圧手段４０とを備えている。サイドローブ妨害抑圧手段４０は、メインローブプロテクション手段４４と協働して、メインローブ成分の過剰抑圧を防ぐためのブロッキングフィルタ４７を含む。
【解決手段】ビーム信号を送信して目標からの反射信号を受信する送受信機と、目標の到来方向を測角するモノパルス測角手段と、受信信号に含まれるメインビームを妨害する妨害波またはメインビームに干渉する干渉波を除去するための信号処理部１０Ａとを備え、信号処理部１０Ａは、メインビームを保護するメインローブプロテクション手段４４と、受信信号から妨害波を除去するサイドローブ妨害抑圧手段４０とを備えている。サイドローブ妨害抑圧手段４０は、メインローブプロテクション手段４４と協働して、メインローブ成分の過剰抑圧を防ぐためのブロッキングフィルタ４７を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビーム信号を送信して目標からの反射波をアレーアンテナで受信し、受信信号に含まれる目標信号を推定することにより目標の到来方向を測角し、測角結果に基づき次の送信ビームの指向方向を決定するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、艦載型レーダや地上レーダにおいては、目標信号を含む反射波のメインビーム方向から電磁波による妨害を受けた場合に、妨害波（ジャミング）の影響によりレーダ使用が不可能になった状況を打開するために、目標方向にエネルギー(パルスヒット数)を集中させて、目標からの信号電力と妨害波電力との比(以下、S/J比)の改善を図る、いわゆるバーンスルー・モードを用いて目標探知を行うことがある。しかしながら、バーンスルー・モードを適用した場合には、通常、目標の到来方向の測角が行われないので、目標に対する追尾性能が劣化するという問題があった。
【０００３】
また、メインビーム方向からの妨害波が存在する環境下で目標の測角を行うためには、通常のモノパルス測角法が使えないので、超分解能測角に切り替えて目標測角を行うことが多い。
【０００４】
超分解能測角については、従来、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法と称される高分解能のアルゴリズムが知られている（たとえば、非特許文献１参照）。また、スーパーレゾリューション性能を持つＥＳＰＲＩＴ法も知られており（たとえば、非特許文献２参照）、モノパルスレーダへの最尤推定法の適用も提案されている（たとえば、非特許文献３参照）。しかしながら、これらの測角法は、モノパルス測角法に比べて演算量が高いことから、装置への実装に際して、高速処理が可能なプロセッサを実装する必要があった。
【０００５】
一方、アダプティブアレー（ＡＡ）を用いるサイドローブ妨害抑圧手段と、メインローブキャンセラ（ＭＬＣ）を用いるメインローブ妨害除去手段とを併用し、さらに、これらの抑圧手段を併用することによりメインローブ成分の過剰抑圧を防ぐために、サイドローブ妨害抑圧手段にメインローブメンテナンス（ＭＬＭ）機能を備えたメインローブプロテクション手段を加えることにより、メインビーム妨害環境下においても、モノパルス測角を実現可能にした信号処理部を有するレーダ装置が提案されている（たとえば、非特許文献４参照）。
【０００６】
以下、図６のブロック構成図および図７〜図９の機能ブロック図を参照しながら、上記非特許文献４に記載された従来のレーダ装置の概要構成について説明する。
図６において、レーダ装置は、送信部として、送信周波数設定値および送信タイミングトリガを出力する制御器１と、送信周波数設定値に基づく連続波を発生する周波数発振器２と、送信タイミングトリガに基づき連続波をパルス変調した送信パルスを出力する送信機３と、送信パルスに対してビーム形成ウェイト設定値（後述する）に基づく位相操作を行う移相器４と、送受信を切り換える送受切換器５と、送受切換器５を介して入力される送信パルスを空中に送信するアレーアンテナ６とを備えている。
【０００７】
複数のアレーアンテナから構成されるアレーアンテナ６は、送信アレーアンテナとしてのみでなく、受信アレーアンテナとしても機能し、送信パルスが測角対象となる目標（図示せず）で反射された反射波（目標信号）を受信するとともに、クラッタ反射波や妨害波などの到来波をすべて受信する。
【０００８】
図６に示すレーダ装置は、受信部として、アレーアンテナ６と、送受切換器５を介して入力される到来波（受信信号）を中間周波数信号に周波数変換する受信機７と、位相検波器８と、信号処理部１０と、モノパルス測角手段１１と、送信ビーム指向方向計算手段１２とを備えている。
【０００９】
位相検波器８は、受信機７からの中間周波数信号をＡ／Ｄ変換および位相検波して、ベースバンド帯のＭ個の受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）として出力する。
信号処理部１０は、位相検波器８でディジタル信号に変換された受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に基づいて所望のパラメータを抽出し、モノパルス測角手段１１は、信号処理部１０で抽出されたパラメータに基づいて目標測角値を求める。
送信ビーム指向方向計算手段１２は、目標測角値に基づき、送信部の移相器４に対する設定値として、目標に対する次の送信ビーム指向方向およびビーム形成ウェイト設定値を計算して出力する。
【００１０】
図７は図６内の信号処理部１０の具体的構成を示す機能ブロック図である。
図７において、信号処理部１０は、サイドローブ妨害抑圧手段２０と、メインローブ妨害除去手段２１と、妨害波相関行列推定手段２２と、サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段２３と、メインローブプロテクション手段２４とを備えている。
【００１１】
サイドローブ妨害抑圧手段２０は、ＡＡを用いて、メインビーム方向以外から到来する妨害波を、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）から除去する。
また、メインローブ妨害除去手段２１は、ＭＬＣを用いて、メインビーム方向から到来する妨害波を、サイドローブ妨害抑圧手段２０からの受信信号ΔΔ、ΔＥｌ、ΔＡｚ、Σから除去する。
【００１２】
妨害波相関行列推定手段２２は、目標受信信号に関する相関行列を計算することにより、メインビーム方向以外からの妨害波の到来方向を推定する。
サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段２３は、推定された妨害波の到来方向の信号をキャンセルするための重み付け係数Ｗ＾ΣΣを計算する。
メインローブプロテクション手段２４は、サイドローブ妨害抑圧動作により、メインビーム方向の信号に及ぼす劣化を補償するための重み付け係数を計算する。
【００１３】
図８は図７内のサイドローブ妨害抑圧手段２０の具体的構成を示す機能ブロック図である。
図８において、サイドローブ妨害抑圧手段２０は、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）から差分ビームｒΔｅを抽出する差分ビーム計算手段３０と、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）から和ビームｒΣｅを抽出する和ビーム計算手段３１と、差分ビームｒΔｅを入力信号とする重み付け手段３２、３３と、和ビームｒΣｅを入力信号とする重み付け手段３４、３５とを備えている。
【００１４】
重み付け手段３２、３３、３４、３５は、ＡＡを用いて、サイドローブ妨害波をキャンセルしたビームΔΔ、ΔＥｌ、ΔＡｚ、Σを出力する。
また、各重み付け手段３２、３３、３４、３５からの出力ビームは、サイドローブ妨害抑圧手段２０の後段に位置するメインローブ妨害除去手段２１で使用されるパラメータに変換されている。
【００１５】
図９は重み付け手段３２、３３、３４、３５の具体的構成例を示す機能ブロック図であり、代表的に、和ビーム計算手段３１に関連した重み付け手段３５を示している。
図９において、重み付け手段３５は、Ｎ個のＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ３６（０）〜３６（Ｎ−１）と、ＦＩＲフィルタ３６（０）〜３６（Ｎ−１）の各出力信号を加算する総和器３７とを備えている。
ＦＩＲフィルタ３６（０）〜３６（Ｎ−１）は、Ｍ個の受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に基づくＮ個の和ビームｒΣｅ（０）〜ｒΣｅ（Ｎ−１）を入力信号としている。
【００１６】
一方、サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段２３に関連したメインローブプロテクション手段２４（図７、図８参照）は、以下の（１）〜（５）のメインローブプロテクション動作を含む。
（１）部分空間拘束を用いる共分散行列の再構築動作、
（２）対角線ローディングを用いるメインローブ保持動作、
（３）固有値解析に基づき有力な信号のみ（所定の閾値を上回る信号のみ）抽出する動作、
（４）メインローブ妨害波のフィルタリング動作、
（５）ＭＵＳＩＣ法（非特許文献１）を用いて、以下に述べるブロッキングフィルタ係数を計算する動作。
【００１７】
しかしながら、非特許文献４に記載のレーダ装置の特徴である上記（１）〜（５）のメインローブプロテクション動作（＝ブロッキングフィルタ係数の算出動作）は、きわめて演算量の多い適応処理（適応重み付け）などを用いて実現しているので、レーダ装置への実装に際しては、やはり高速処理が可能なプロセッサを実装する必要があり、装置のコストアップを招く要因となっている。
【００１８】
また、サイドローブキャンセラ（ＳＬＣ）を実現する手法として、上記ＡＡを用いる手法のほかに、一般化サイドローブキャンセル（ＧＳＣ）を用いる手法も提案されている（たとえば、非特許文献５参照）。
【００１９】
ＧＳＣを用いる手法においては、所望波成分が補助チャネルに混入してキャンセルされてしまうのを防ぐため、補助チャネルへの混入をブロックするためのブロッキングフィルタ（または、ブロッキング行列）を備えている。
しかしながら、ブロッキングフィルタの形状や特性ついては有効な知見が得られておらず、結局、ＧＳＣを用いる手法は、実用レベルに達していない。
【００２０】
【非特許文献１】Ｒ．Ｏ．Ｓｃｈｉｄｔ，「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ， ｖｏｌ．ＡＰ−３４， Ｎｏ．３（Ｍａｒ． １９８６）
【非特許文献２】Ｒ．Ｒｏｙ， Ｔ．Ｋａｉｌａｔｈ，「ＥＳＰＲＩＴ − Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ｖｉａ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ， Ｓｐｅｅｃｈ， ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｖｏｌ．３７， Ｎｏ．７（Ｊｕｌｙ １９８９）
【非特許文献３】Ｉ．Ｚｉｓｋｉｎｄ， Ｍ．Ｗａｘ，「Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｏｕｒｃｅｓ ｂｙ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ， Ｓｐｅｅｃｈ， ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｖｏｌ．３６， Ｎｏ．１０（Ｏｃｔ． １９８８）
【非特許文献４】Ｋａｉ−Ｂｏｒ Ｙｕ， Ｄ．Ｊ．Ｍｕｒｒｏｗ，「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｆｏｒ Ａｎｇｌｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｊａｍｍｉｎｇ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓ ｖｏｌ．３７， Ｎｏ．２（Ａｐｒｉｌ ２００１）
【非特許文献５】Ｌ．Ｊ．Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ， Ｃ．Ｗ．Ｊｉｍ，「Ａｎ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｌｉｎｅａｒｌｙ Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ， ｖｏｌ．ＡＰ−３０， Ｎｏ．１（Ｊａｎ． １９８６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従来のレーダ装置では、非特許文献１〜４のいずれの場合においても、演算量が多いので、高速処理が可能なプロセッサを実装する必要があり、装置全体のコストアップを招くという課題があり、非特許文献５のようにＧＳＣを用いる手法も、実用段階に達していないという課題があった。
【００２２】
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り、メインビームを妨害する妨害波が存在する条件下でも、モノパルス測角による目標測角を可能としつつ、演算量を軽減してコストアップを回避した実用的なレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明によるレーダ装置は、信号を送受信するアレーアンテナと、所定周波数のビーム信号をアレーアンテナから送信する送信機と、ビーム信号に基づく目標からの反射信号を受信信号としてアレーアンテナから受信する受信機と、受信信号に基づいて目標の到来方向を測角するモノパルス測角手段と、受信信号に含まれるメインビームを妨害する妨害波またはメインビームに干渉する干渉波を除去して、モノパルス測角手段による測角を可能にするための信号処理部とを備えたレーダ装置において、信号処理部は、メインビームを保護するメインローブプロテクション手段と、受信信号から妨害波または干渉波を除去するサイドローブ妨害抑圧手段とを備え、サイドローブ妨害抑圧手段は、メインローブプロテクション手段と協働して、メインローブ成分の過剰抑圧によってＭＬＣ処理に悪影響を及ぼすのを防ぐためのブロッキングフィルタを含むものである。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、ＡＡ（アダプティブアレー）とＭＬＣ（メインローブキャンセラ）との組み合わせに、さらに、メインローブプロテクション機能を加える方式をベースとしつつ、演算量の少ない方式を実現することにより、コストアップを回避して実用的なレーダ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１においては、サイドローブ妨害抑圧機能として、従来装置におけるＡＡに代えて、ＧＳＣ（一般化サイドローブキャンセラ）を用いる。以下、この発明の実施の形態１におけるＧＳＣを「モノパルスビーム拘束型ＧＳＣ」と称する。
また、この発明の実施の形態１においては、メインローブプロテクション機能を実現するための「ブロッキングフィルタ」の実現方法として、目標信号の到来方向(受信波のメインビーム方向)がレーダアンテナの送信ビーム方向に限定できることに着目し、レーダアンテナの送信ビーム方向に対応する、送信ビーム幅内のステアリングベクトルが存在する部分空間を張る複数の固有ベクトルを求め、これら固有ベクトルをビームウェイトとするブロッキング行列を計算し、これをメインビームプロテクション行列として適用するものである。
本方式は、非適応的な固有ベクトル計算を用いてブロッキング行列計算を実現できることから,これにより、従来装置において、適応処理に基づくＡＡ方式に比べて、簡素でかつ少ない演算量で、適応方式と同等の機能および性能を実現する。
【００２６】
以下、図１〜図３を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
なお、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の概略構成は、図６に示した通りであり、信号処理部の機能が一部異なるのみである。
図１はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の信号処理部１０Ａの具体的構成を示す機能ブロック図であり、前述（図７参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００２７】
図１において、信号処理部１０Ａは、サイドローブ妨害抑圧手段４０と、メインローブ妨害除去手段４１と、妨害波相関行列推定手段４２と、サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段４３と、メインローブプロテクション手段４４と、メインビーム相関行列計算手段４５とを備えている。
信号処理部１０Ａ内の各手段４０〜４４は、前述（図７参照）の各手段２０〜２４にそれぞれ対応している。
【００２８】
妨害波相関行列推定手段４２は、妨害波相関行列として共分散行列Ｒを生成し、共分散行列Ｒをサイドローブ妨害波ウェイト推定手段４３に入力する。
メインビーム相関行列計算手段４５は、サイドローブに対応するステアリングベクトルが存在する部分空間を張る複数の固有ベクトルに対応したメインビーム相関行列ＲＭＢを生成し、メインビーム相関行列ＲＭＢをメインローブプロテクション手段４４に入力する。
【００２９】
メインローブプロテクション手段４４は、メインビーム相関行列ＲＭＢに基づいて複数の固有ベクトルを求めるとともに、複数の固有ベクトルをビームウェイトとするブロッキングフィルタ係数を計算し、ブロッキングフィルタ係数をブロッキングフィルタ４７およびサイドローブ妨害波ウェイト推定手段４３に入力する。
サイドローブ妨害波ウェイト推定手段４３は、共分散行列Ｒおよびブロッキングフィルタ係数に基づいて、サイドローブ妨害波ウェイトＷ＾ΣΣを生成し、サイドローブ妨害波ウェイトＷ＾ΣΣをサイドローブ妨害抑圧手段４３に入力する。
【００３０】
なお、メインビーム相関行列計算手段４５の具体的動作は、公知文献（たとえば、高橋、諏訪、稲葉、「アレーアンテナメインビーム幅内ステアリングベクトルの部分空間構造を利用した目標推定法」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８９−Ｂ、Ｎｏ．７、２００６）に詳述されている。
【００３１】
図２は図１内のサイドローブ妨害抑圧手段４０の具体的構成を示す機能ブロック図である。
図２において、サイドローブ妨害抑圧手段４０は、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に所定係数を乗算する乗算器４６と、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）からサイドローブ成分のみを抽出するブロッキングフィルタ４７と、乗算器４６の出力信号から差分ビームｒΔｅおよび和ビームｒΣｅを計算する差分ビーム計算手段４８および和ビーム計算手段４９と、ブロッキングフィルタ４７の出力信号から差分ビームｒ'Δｅおよび和ビームｒ'Σｅを計算する差分ビーム計算手段５０および和ビーム計算手段５１と、差分ビームｒΔｅを加算する総和器５２と、和ビームｒΣｅを加算する総和器５３と、受信信号からサイドローブ成分を除算したビーム信号ΔΔ、ΔＥｌ、ΔＡｚ、Σを出力する加算器５４〜５７と、各計算手段４８〜５１の出力信号に基づいてサイドローブ妨害波をキャンセルしたビームを出力する重み付け手段５８〜６５とを備えている。
【００３２】
差分ビーム計算手段４８、５０は、前述（図８参照）の差分ビーム計算手段３０に対応し、和ビーム計算手段４９、５１は、前述の和ビーム計算手段３１に対応している。
また、重み付け手段５８〜６１は、それぞれ、前述の重み付け手段３２〜３５に対応し、同様に、重み付け手段６２〜６５は、それぞれ、前述の重み付け手段３２〜３５に対応している。
各重み付け手段５８〜６５は、前述と同様に、それぞれＡＡにより実現される。
【００３３】
図３は重み付け手段５８〜６５の具体的構成例を示す機能ブロック図であり、代表的に、和ビーム計算手段５１に関連した重み付け手段６５を示している。
図３において、重み付け手段６５は、Ｎ個のＦＩＲフィルタ６６（０）〜６６（Ｎ−１）と、ＦＩＲフィルタ６６（０）〜６６（Ｎ−１）の各出力信号を加算する総和器６７とを備えている。
【００３４】
ＦＩＲフィルタ６６（０）〜６６（Ｎ−１）は、Ｍ個の受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に基づくＮ個の和ビームｒ'Σｅ（０）〜ｒ'Σｅ（Ｎ−１）を入力信号としている。
ＦＩＲフィルタ６６（０）〜６６（Ｎ−１）は、前述（図９参照）のＦＩＲフィルタ３６（０）〜３６（Ｎ−１）に対応し、総和器６７は、前述の総和器３７に対応している。
【００３５】
以上のように、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、信号を送受信するアレーアンテナ６（図６参照）と、所定周波数のビーム信号をアレーアンテナ６から送信する送信機３と、ビーム信号に基づく目標からの反射信号を受信信号としてアレーアンテナ６から受信する受信機７と、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に基づいて目標の到来方向を測角するモノパルス測角手段１１と、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に含まれるメインビームを妨害する妨害波またはメインビームに干渉する干渉波を除去して、モノパルス測角手段１１による測角を可能にするための信号処理部１０Ａとを備えている。
【００３６】
信号処理部１０Ａは、メインビームを保護するメインローブプロテクション手段４４と、受信信号から妨害波または干渉波を除去するサイドローブ妨害抑圧手段４０とを備え、サイドローブ妨害抑圧手段４０は、メインローブプロテクション手段４４と協働して、サイドローブ妨害抑圧手段４０が、メインローブ成分まで過剰に抑圧して、後続するＭＬＣ処理に悪影響を及ぼすのを防ぐためのブロッキングフィルタ４７を含む。
【００３７】
また、信号処理部１０Ａは、メインビーム相関行列計算手段４５を備えており、メインビーム相関行列計算手段４５は、レーダアンテナの送信ビーム方向に対応した、送信ビーム幅内のステアリングベクトルが存在する部分空間に対し、部分空間を張る複数の固有ベクトルに対応したメインビーム相関行列ＲＭＢを生成し、メインビーム相関行列ＲＭＢをメインローブプロテクション手段４４に入力する。
メインローブプロテクション手段４４は、メインビーム相関行列ＲＭＢに基づいて複数の固有ベクトルを求めるとともに、複数の固有ベクトルをビームウェイトとするブロッキングフィルタ係数を計算し、ブロッキングフィルタ係数をブロッキングフィルタ４７に入力する。
【００３８】
また、サイドローブ妨害抑圧手段４０は、ブロッキングフィルタ４７と協働する和ビーム計算手段５０および差分ビーム計算手段５１と、和ビーム計算手段５０および差分ビーム計算手段５１で計算された和ビームおよび差分ビームに対して重み付け演算を行い、サイドローブ妨害波をキャンセルしたビームを出力する重み付け手段６２〜６５とを含む。
【００３９】
このように、信号処理部１０Ａ内にメインビーム相関行列計算手段４５を設け、メインローブプロテクション手段４４にブロッキングフィルタ係数（レーダアンテナの送信ビーム方向に対応したステアリングベクトルが存在する部分空間を張る複数の固有ベクトルをビームウェイトとする）を入力するとともに、メインローブプロテクション手段４４と協働するサイドローブ妨害抑圧手段４０内にブロッキングフィルタ４７を設け、モノパルスビーム拘束型ＧＳＣの補助チャネル（非拘束成分）系のメインローブプロテクション行列として、ブロッキングフィルタ係数をメインローブプロテクション行列として用いる。
【００４０】
これにより、メインビーム成分は、ブロッキング行列を構成する各固有ベクトルとほぼ直交することになるのでキャンセルされ、ブロッキングフィルタ４７の後段からメインローブ成分が漏れ出すことがなくなる。したがって、加算器５４〜５７でサイドローブキャンセル動作を実行しても、メインローブ成分まで過剰にキャンセル（抑圧）されることなく良好に保持される。
この結果、補助チャネルにメインビーム妨害波が混入するのを防ぐことができ、モノパルスビーム拘束型ＧＳＣは、サイドローブ妨害のみを選択的に抑圧することができる。
【００４１】
また、メインローブプロテクション手段４４の動作は、メインビーム相関行列計算手段４５で生成したメインビーム相関行列ＲＭＢに基づいて、複数の固有ベクトルを求めることのみなので、演算量の多い適応処理を行うことなくブロッキングフィルタ係数を求めることができ、演算量を大幅に削減することができる。
したがって、高速処理が可能なプロセッサを必要とすることがなく、コストアップを招くこともない。
【００４２】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図２）では、各計算手段４８〜５１の入力側にブロッキングフィルタ４７を設けたが、図４のように、各計算手段７０、７１の出力側に、ブロッキングフィルタ４７に対応したブロッキング行列７２〜７５を設けてもよい。
図４はこの発明の実施の形態２に係る信号処理部内のサイドローブ妨害抑圧手段４０Ｂを示す機能ブロック図である。
【００４３】
図４において、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
この場合、サイドローブ妨害抑圧手段４０Ｂは、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）を入力信号とする差分ビーム計算手段７０および和ビーム計算手段７１と、差分ビーム計算手段７０からの差分ビームｒΔｅを入力信号とするブロッキング行列７２、７３と、和ビーム計算手段７１からの和ビームｒΣｅを入力信号とするブロッキング行列７４、７５と、前述と同様の加算器５４〜５７および重み付け手段５８〜６５とを備えている。
【００４４】
また、図５は和ビーム計算手段７１に関連したブロッキング行列７５および重み付け手段６１、６５の相互関係を示す機能ブロック図である。
図５において、ブロッキング行列（ＢΣΣ）７５は、Ｎ個の和ビームｒ'Σｅ（０）〜ｒ'Σｅ（Ｎ−１）に基づいて、所要のＤ次（最大で（Ｎ−１）次）の出力信号を生成して重み付け手段６５に入力する。
【００４５】
図４、図５に示すように、メインローブプロテクション手段４４Ｂと協働するブロッキング行列７２〜７５を、差分ビーム７０および和ビーム計算手段７１の後段に配置した場合でも、前述の実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の信号処理部を示す機能ブロック図である。
【図２】図１内のサイドローブ妨害抑圧手段の具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図２内の重み付け手段の具体的構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る信号処理部内のサイドローブ妨害抑圧手段の具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図４内のブロッキング行列および重み付け手段の相互関係を示す機能ブロック図である。
【図６】一般的なレーダ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【図７】従来のレーダ装置の信号処理部を具体的に示す機能ブロック図である。
【図８】従来の信号処理部内のサイドローブ妨害抑圧手段を具体的に示す機能ブロック図である。
【図９】従来の信号処理部のサイドローブ妨害抑圧手段内の重み付け手段を具体的に示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 制御器、２ 周波数発振器、３ 送信機、４ 移相器、５ 送受信切換器、６ アレーアンテナ、７ 受信機、８ 位相検波器、１０Ａ 信号処理部、１１ モノパルス測角手段、１２ 送信ビーム指向方向計算手段、４０、４０Ｂ サイドローブ妨害抑圧手段、４１ メインローブ妨害除去手段、４２ 妨害波相関行列推定手段、４３、４３Ｂ サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段、４４、４４Ｂ メインローブプロテクション手段、４５ メインビーム相関行列計算手段、４７ ブロッキングフィルタ、４８、５０、７０ 差分ビーム計算手段、４９、５１、７１ 和ビーム計算手段、５４〜５７ 加算器、５８〜６５ 重み付け手段、７２〜７５ ブロッキング行列。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビーム信号を送信して目標からの反射波をアレーアンテナで受信し、受信信号に含まれる目標信号を推定することにより目標の到来方向を測角し、測角結果に基づき次の送信ビームの指向方向を決定するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、艦載型レーダや地上レーダにおいては、目標信号を含む反射波のメインビーム方向から電磁波による妨害を受けた場合に、妨害波（ジャミング）の影響によりレーダ使用が不可能になった状況を打開するために、目標方向にエネルギー(パルスヒット数)を集中させて、目標からの信号電力と妨害波電力との比(以下、S/J比)の改善を図る、いわゆるバーンスルー・モードを用いて目標探知を行うことがある。しかしながら、バーンスルー・モードを適用した場合には、通常、目標の到来方向の測角が行われないので、目標に対する追尾性能が劣化するという問題があった。
【０００３】
また、メインビーム方向からの妨害波が存在する環境下で目標の測角を行うためには、通常のモノパルス測角法が使えないので、超分解能測角に切り替えて目標測角を行うことが多い。
【０００４】
超分解能測角については、従来、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法と称される高分解能のアルゴリズムが知られている（たとえば、非特許文献１参照）。また、スーパーレゾリューション性能を持つＥＳＰＲＩＴ法も知られており（たとえば、非特許文献２参照）、モノパルスレーダへの最尤推定法の適用も提案されている（たとえば、非特許文献３参照）。しかしながら、これらの測角法は、モノパルス測角法に比べて演算量が高いことから、装置への実装に際して、高速処理が可能なプロセッサを実装する必要があった。
【０００５】
一方、アダプティブアレー（ＡＡ）を用いるサイドローブ妨害抑圧手段と、メインローブキャンセラ（ＭＬＣ）を用いるメインローブ妨害除去手段とを併用し、さらに、これらの抑圧手段を併用することによりメインローブ成分の過剰抑圧を防ぐために、サイドローブ妨害抑圧手段にメインローブメンテナンス（ＭＬＭ）機能を備えたメインローブプロテクション手段を加えることにより、メインビーム妨害環境下においても、モノパルス測角を実現可能にした信号処理部を有するレーダ装置が提案されている（たとえば、非特許文献４参照）。
【０００６】
以下、図６のブロック構成図および図７〜図９の機能ブロック図を参照しながら、上記非特許文献４に記載された従来のレーダ装置の概要構成について説明する。
図６において、レーダ装置は、送信部として、送信周波数設定値および送信タイミングトリガを出力する制御器１と、送信周波数設定値に基づく連続波を発生する周波数発振器２と、送信タイミングトリガに基づき連続波をパルス変調した送信パルスを出力する送信機３と、送信パルスに対してビーム形成ウェイト設定値（後述する）に基づく位相操作を行う移相器４と、送受信を切り換える送受切換器５と、送受切換器５を介して入力される送信パルスを空中に送信するアレーアンテナ６とを備えている。
【０００７】
複数のアレーアンテナから構成されるアレーアンテナ６は、送信アレーアンテナとしてのみでなく、受信アレーアンテナとしても機能し、送信パルスが測角対象となる目標（図示せず）で反射された反射波（目標信号）を受信するとともに、クラッタ反射波や妨害波などの到来波をすべて受信する。
【０００８】
図６に示すレーダ装置は、受信部として、アレーアンテナ６と、送受切換器５を介して入力される到来波（受信信号）を中間周波数信号に周波数変換する受信機７と、位相検波器８と、信号処理部１０と、モノパルス測角手段１１と、送信ビーム指向方向計算手段１２とを備えている。
【０００９】
位相検波器８は、受信機７からの中間周波数信号をＡ／Ｄ変換および位相検波して、ベースバンド帯のＭ個の受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）として出力する。
信号処理部１０は、位相検波器８でディジタル信号に変換された受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に基づいて所望のパラメータを抽出し、モノパルス測角手段１１は、信号処理部１０で抽出されたパラメータに基づいて目標測角値を求める。
送信ビーム指向方向計算手段１２は、目標測角値に基づき、送信部の移相器４に対する設定値として、目標に対する次の送信ビーム指向方向およびビーム形成ウェイト設定値を計算して出力する。
【００１０】
図７は図６内の信号処理部１０の具体的構成を示す機能ブロック図である。
図７において、信号処理部１０は、サイドローブ妨害抑圧手段２０と、メインローブ妨害除去手段２１と、妨害波相関行列推定手段２２と、サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段２３と、メインローブプロテクション手段２４とを備えている。
【００１１】
サイドローブ妨害抑圧手段２０は、ＡＡを用いて、メインビーム方向以外から到来する妨害波を、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）から除去する。
また、メインローブ妨害除去手段２１は、ＭＬＣを用いて、メインビーム方向から到来する妨害波を、サイドローブ妨害抑圧手段２０からの受信信号ΔΔ、ΔＥｌ、ΔＡｚ、Σから除去する。
【００１２】
妨害波相関行列推定手段２２は、目標受信信号に関する相関行列を計算することにより、メインビーム方向以外からの妨害波の到来方向を推定する。
サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段２３は、推定された妨害波の到来方向の信号をキャンセルするための重み付け係数Ｗ＾ΣΣを計算する。
メインローブプロテクション手段２４は、サイドローブ妨害抑圧動作により、メインビーム方向の信号に及ぼす劣化を補償するための重み付け係数を計算する。
【００１３】
図８は図７内のサイドローブ妨害抑圧手段２０の具体的構成を示す機能ブロック図である。
図８において、サイドローブ妨害抑圧手段２０は、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）から差分ビームｒΔｅを抽出する差分ビーム計算手段３０と、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）から和ビームｒΣｅを抽出する和ビーム計算手段３１と、差分ビームｒΔｅを入力信号とする重み付け手段３２、３３と、和ビームｒΣｅを入力信号とする重み付け手段３４、３５とを備えている。
【００１４】
重み付け手段３２、３３、３４、３５は、ＡＡを用いて、サイドローブ妨害波をキャンセルしたビームΔΔ、ΔＥｌ、ΔＡｚ、Σを出力する。
また、各重み付け手段３２、３３、３４、３５からの出力ビームは、サイドローブ妨害抑圧手段２０の後段に位置するメインローブ妨害除去手段２１で使用されるパラメータに変換されている。
【００１５】
図９は重み付け手段３２、３３、３４、３５の具体的構成例を示す機能ブロック図であり、代表的に、和ビーム計算手段３１に関連した重み付け手段３５を示している。
図９において、重み付け手段３５は、Ｎ個のＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ３６（０）〜３６（Ｎ−１）と、ＦＩＲフィルタ３６（０）〜３６（Ｎ−１）の各出力信号を加算する総和器３７とを備えている。
ＦＩＲフィルタ３６（０）〜３６（Ｎ−１）は、Ｍ個の受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に基づくＮ個の和ビームｒΣｅ（０）〜ｒΣｅ（Ｎ−１）を入力信号としている。
【００１６】
一方、サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段２３に関連したメインローブプロテクション手段２４（図７、図８参照）は、以下の（１）〜（５）のメインローブプロテクション動作を含む。
（１）部分空間拘束を用いる共分散行列の再構築動作、
（２）対角線ローディングを用いるメインローブ保持動作、
（３）固有値解析に基づき有力な信号のみ（所定の閾値を上回る信号のみ）抽出する動作、
（４）メインローブ妨害波のフィルタリング動作、
（５）ＭＵＳＩＣ法（非特許文献１）を用いて、以下に述べるブロッキングフィルタ係数を計算する動作。
【００１７】
しかしながら、非特許文献４に記載のレーダ装置の特徴である上記（１）〜（５）のメインローブプロテクション動作（＝ブロッキングフィルタ係数の算出動作）は、きわめて演算量の多い適応処理（適応重み付け）などを用いて実現しているので、レーダ装置への実装に際しては、やはり高速処理が可能なプロセッサを実装する必要があり、装置のコストアップを招く要因となっている。
【００１８】
また、サイドローブキャンセラ（ＳＬＣ）を実現する手法として、上記ＡＡを用いる手法のほかに、一般化サイドローブキャンセル（ＧＳＣ）を用いる手法も提案されている（たとえば、非特許文献５参照）。
【００１９】
ＧＳＣを用いる手法においては、所望波成分が補助チャネルに混入してキャンセルされてしまうのを防ぐため、補助チャネルへの混入をブロックするためのブロッキングフィルタ（または、ブロッキング行列）を備えている。
しかしながら、ブロッキングフィルタの形状や特性ついては有効な知見が得られておらず、結局、ＧＳＣを用いる手法は、実用レベルに達していない。
【００２０】
【非特許文献１】Ｒ．Ｏ．Ｓｃｈｉｄｔ，「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ， ｖｏｌ．ＡＰ−３４， Ｎｏ．３（Ｍａｒ． １９８６）
【非特許文献２】Ｒ．Ｒｏｙ， Ｔ．Ｋａｉｌａｔｈ，「ＥＳＰＲＩＴ − Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ｖｉａ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ， Ｓｐｅｅｃｈ， ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｖｏｌ．３７， Ｎｏ．７（Ｊｕｌｙ １９８９）
【非特許文献３】Ｉ．Ｚｉｓｋｉｎｄ， Ｍ．Ｗａｘ，「Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｏｕｒｃｅｓ ｂｙ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ， Ｓｐｅｅｃｈ， ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｖｏｌ．３６， Ｎｏ．１０（Ｏｃｔ． １９８８）
【非特許文献４】Ｋａｉ−Ｂｏｒ Ｙｕ， Ｄ．Ｊ．Ｍｕｒｒｏｗ，「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｆｏｒ Ａｎｇｌｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｊａｍｍｉｎｇ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓ ｖｏｌ．３７， Ｎｏ．２（Ａｐｒｉｌ ２００１）
【非特許文献５】Ｌ．Ｊ．Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ， Ｃ．Ｗ．Ｊｉｍ，「Ａｎ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｌｉｎｅａｒｌｙ Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ， ｖｏｌ．ＡＰ−３０， Ｎｏ．１（Ｊａｎ． １９８６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従来のレーダ装置では、非特許文献１〜４のいずれの場合においても、演算量が多いので、高速処理が可能なプロセッサを実装する必要があり、装置全体のコストアップを招くという課題があり、非特許文献５のようにＧＳＣを用いる手法も、実用段階に達していないという課題があった。
【００２２】
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り、メインビームを妨害する妨害波が存在する条件下でも、モノパルス測角による目標測角を可能としつつ、演算量を軽減してコストアップを回避した実用的なレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明によるレーダ装置は、信号を送受信するアレーアンテナと、所定周波数のビーム信号をアレーアンテナから送信する送信機と、ビーム信号に基づく目標からの反射信号を受信信号としてアレーアンテナから受信する受信機と、受信信号に基づいて目標の到来方向を測角するモノパルス測角手段と、受信信号に含まれるメインビームを妨害する妨害波またはメインビームに干渉する干渉波を除去して、モノパルス測角手段による測角を可能にするための信号処理部とを備えたレーダ装置において、信号処理部は、メインビームを保護するメインローブプロテクション手段と、受信信号から妨害波または干渉波を除去するサイドローブ妨害抑圧手段とを備え、サイドローブ妨害抑圧手段は、メインローブプロテクション手段と協働して、メインローブ成分の過剰抑圧によってＭＬＣ処理に悪影響を及ぼすのを防ぐためのブロッキングフィルタを含むものである。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、ＡＡ（アダプティブアレー）とＭＬＣ（メインローブキャンセラ）との組み合わせに、さらに、メインローブプロテクション機能を加える方式をベースとしつつ、演算量の少ない方式を実現することにより、コストアップを回避して実用的なレーダ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１においては、サイドローブ妨害抑圧機能として、従来装置におけるＡＡに代えて、ＧＳＣ（一般化サイドローブキャンセラ）を用いる。以下、この発明の実施の形態１におけるＧＳＣを「モノパルスビーム拘束型ＧＳＣ」と称する。
また、この発明の実施の形態１においては、メインローブプロテクション機能を実現するための「ブロッキングフィルタ」の実現方法として、目標信号の到来方向(受信波のメインビーム方向)がレーダアンテナの送信ビーム方向に限定できることに着目し、レーダアンテナの送信ビーム方向に対応する、送信ビーム幅内のステアリングベクトルが存在する部分空間を張る複数の固有ベクトルを求め、これら固有ベクトルをビームウェイトとするブロッキング行列を計算し、これをメインビームプロテクション行列として適用するものである。
本方式は、非適応的な固有ベクトル計算を用いてブロッキング行列計算を実現できることから,これにより、従来装置において、適応処理に基づくＡＡ方式に比べて、簡素でかつ少ない演算量で、適応方式と同等の機能および性能を実現する。
【００２６】
以下、図１〜図３を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
なお、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の概略構成は、図６に示した通りであり、信号処理部の機能が一部異なるのみである。
図１はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の信号処理部１０Ａの具体的構成を示す機能ブロック図であり、前述（図７参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００２７】
図１において、信号処理部１０Ａは、サイドローブ妨害抑圧手段４０と、メインローブ妨害除去手段４１と、妨害波相関行列推定手段４２と、サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段４３と、メインローブプロテクション手段４４と、メインビーム相関行列計算手段４５とを備えている。
信号処理部１０Ａ内の各手段４０〜４４は、前述（図７参照）の各手段２０〜２４にそれぞれ対応している。
【００２８】
妨害波相関行列推定手段４２は、妨害波相関行列として共分散行列Ｒを生成し、共分散行列Ｒをサイドローブ妨害波ウェイト推定手段４３に入力する。
メインビーム相関行列計算手段４５は、サイドローブに対応するステアリングベクトルが存在する部分空間を張る複数の固有ベクトルに対応したメインビーム相関行列ＲＭＢを生成し、メインビーム相関行列ＲＭＢをメインローブプロテクション手段４４に入力する。
【００２９】
メインローブプロテクション手段４４は、メインビーム相関行列ＲＭＢに基づいて複数の固有ベクトルを求めるとともに、複数の固有ベクトルをビームウェイトとするブロッキングフィルタ係数を計算し、ブロッキングフィルタ係数をブロッキングフィルタ４７およびサイドローブ妨害波ウェイト推定手段４３に入力する。
サイドローブ妨害波ウェイト推定手段４３は、共分散行列Ｒおよびブロッキングフィルタ係数に基づいて、サイドローブ妨害波ウェイトＷ＾ΣΣを生成し、サイドローブ妨害波ウェイトＷ＾ΣΣをサイドローブ妨害抑圧手段４３に入力する。
【００３０】
なお、メインビーム相関行列計算手段４５の具体的動作は、公知文献（たとえば、高橋、諏訪、稲葉、「アレーアンテナメインビーム幅内ステアリングベクトルの部分空間構造を利用した目標推定法」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８９−Ｂ、Ｎｏ．７、２００６）に詳述されている。
【００３１】
図２は図１内のサイドローブ妨害抑圧手段４０の具体的構成を示す機能ブロック図である。
図２において、サイドローブ妨害抑圧手段４０は、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に所定係数を乗算する乗算器４６と、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）からサイドローブ成分のみを抽出するブロッキングフィルタ４７と、乗算器４６の出力信号から差分ビームｒΔｅおよび和ビームｒΣｅを計算する差分ビーム計算手段４８および和ビーム計算手段４９と、ブロッキングフィルタ４７の出力信号から差分ビームｒ'Δｅおよび和ビームｒ'Σｅを計算する差分ビーム計算手段５０および和ビーム計算手段５１と、差分ビームｒΔｅを加算する総和器５２と、和ビームｒΣｅを加算する総和器５３と、受信信号からサイドローブ成分を除算したビーム信号ΔΔ、ΔＥｌ、ΔＡｚ、Σを出力する加算器５４〜５７と、各計算手段４８〜５１の出力信号に基づいてサイドローブ妨害波をキャンセルしたビームを出力する重み付け手段５８〜６５とを備えている。
【００３２】
差分ビーム計算手段４８、５０は、前述（図８参照）の差分ビーム計算手段３０に対応し、和ビーム計算手段４９、５１は、前述の和ビーム計算手段３１に対応している。
また、重み付け手段５８〜６１は、それぞれ、前述の重み付け手段３２〜３５に対応し、同様に、重み付け手段６２〜６５は、それぞれ、前述の重み付け手段３２〜３５に対応している。
各重み付け手段５８〜６５は、前述と同様に、それぞれＡＡにより実現される。
【００３３】
図３は重み付け手段５８〜６５の具体的構成例を示す機能ブロック図であり、代表的に、和ビーム計算手段５１に関連した重み付け手段６５を示している。
図３において、重み付け手段６５は、Ｎ個のＦＩＲフィルタ６６（０）〜６６（Ｎ−１）と、ＦＩＲフィルタ６６（０）〜６６（Ｎ−１）の各出力信号を加算する総和器６７とを備えている。
【００３４】
ＦＩＲフィルタ６６（０）〜６６（Ｎ−１）は、Ｍ個の受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に基づくＮ個の和ビームｒ'Σｅ（０）〜ｒ'Σｅ（Ｎ−１）を入力信号としている。
ＦＩＲフィルタ６６（０）〜６６（Ｎ−１）は、前述（図９参照）のＦＩＲフィルタ３６（０）〜３６（Ｎ−１）に対応し、総和器６７は、前述の総和器３７に対応している。
【００３５】
以上のように、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、信号を送受信するアレーアンテナ６（図６参照）と、所定周波数のビーム信号をアレーアンテナ６から送信する送信機３と、ビーム信号に基づく目標からの反射信号を受信信号としてアレーアンテナ６から受信する受信機７と、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に基づいて目標の到来方向を測角するモノパルス測角手段１１と、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）に含まれるメインビームを妨害する妨害波またはメインビームに干渉する干渉波を除去して、モノパルス測角手段１１による測角を可能にするための信号処理部１０Ａとを備えている。
【００３６】
信号処理部１０Ａは、メインビームを保護するメインローブプロテクション手段４４と、受信信号から妨害波または干渉波を除去するサイドローブ妨害抑圧手段４０とを備え、サイドローブ妨害抑圧手段４０は、メインローブプロテクション手段４４と協働して、サイドローブ妨害抑圧手段４０が、メインローブ成分まで過剰に抑圧して、後続するＭＬＣ処理に悪影響を及ぼすのを防ぐためのブロッキングフィルタ４７を含む。
【００３７】
また、信号処理部１０Ａは、メインビーム相関行列計算手段４５を備えており、メインビーム相関行列計算手段４５は、レーダアンテナの送信ビーム方向に対応した、送信ビーム幅内のステアリングベクトルが存在する部分空間に対し、部分空間を張る複数の固有ベクトルに対応したメインビーム相関行列ＲＭＢを生成し、メインビーム相関行列ＲＭＢをメインローブプロテクション手段４４に入力する。
メインローブプロテクション手段４４は、メインビーム相関行列ＲＭＢに基づいて複数の固有ベクトルを求めるとともに、複数の固有ベクトルをビームウェイトとするブロッキングフィルタ係数を計算し、ブロッキングフィルタ係数をブロッキングフィルタ４７に入力する。
【００３８】
また、サイドローブ妨害抑圧手段４０は、ブロッキングフィルタ４７と協働する和ビーム計算手段５０および差分ビーム計算手段５１と、和ビーム計算手段５０および差分ビーム計算手段５１で計算された和ビームおよび差分ビームに対して重み付け演算を行い、サイドローブ妨害波をキャンセルしたビームを出力する重み付け手段６２〜６５とを含む。
【００３９】
このように、信号処理部１０Ａ内にメインビーム相関行列計算手段４５を設け、メインローブプロテクション手段４４にブロッキングフィルタ係数（レーダアンテナの送信ビーム方向に対応したステアリングベクトルが存在する部分空間を張る複数の固有ベクトルをビームウェイトとする）を入力するとともに、メインローブプロテクション手段４４と協働するサイドローブ妨害抑圧手段４０内にブロッキングフィルタ４７を設け、モノパルスビーム拘束型ＧＳＣの補助チャネル（非拘束成分）系のメインローブプロテクション行列として、ブロッキングフィルタ係数をメインローブプロテクション行列として用いる。
【００４０】
これにより、メインビーム成分は、ブロッキング行列を構成する各固有ベクトルとほぼ直交することになるのでキャンセルされ、ブロッキングフィルタ４７の後段からメインローブ成分が漏れ出すことがなくなる。したがって、加算器５４〜５７でサイドローブキャンセル動作を実行しても、メインローブ成分まで過剰にキャンセル（抑圧）されることなく良好に保持される。
この結果、補助チャネルにメインビーム妨害波が混入するのを防ぐことができ、モノパルスビーム拘束型ＧＳＣは、サイドローブ妨害のみを選択的に抑圧することができる。
【００４１】
また、メインローブプロテクション手段４４の動作は、メインビーム相関行列計算手段４５で生成したメインビーム相関行列ＲＭＢに基づいて、複数の固有ベクトルを求めることのみなので、演算量の多い適応処理を行うことなくブロッキングフィルタ係数を求めることができ、演算量を大幅に削減することができる。
したがって、高速処理が可能なプロセッサを必要とすることがなく、コストアップを招くこともない。
【００４２】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図２）では、各計算手段４８〜５１の入力側にブロッキングフィルタ４７を設けたが、図４のように、各計算手段７０、７１の出力側に、ブロッキングフィルタ４７に対応したブロッキング行列７２〜７５を設けてもよい。
図４はこの発明の実施の形態２に係る信号処理部内のサイドローブ妨害抑圧手段４０Ｂを示す機能ブロック図である。
【００４３】
図４において、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
この場合、サイドローブ妨害抑圧手段４０Ｂは、受信信号Ｘ０（ｎ）〜ＸＭ−１（ｎ）を入力信号とする差分ビーム計算手段７０および和ビーム計算手段７１と、差分ビーム計算手段７０からの差分ビームｒΔｅを入力信号とするブロッキング行列７２、７３と、和ビーム計算手段７１からの和ビームｒΣｅを入力信号とするブロッキング行列７４、７５と、前述と同様の加算器５４〜５７および重み付け手段５８〜６５とを備えている。
【００４４】
また、図５は和ビーム計算手段７１に関連したブロッキング行列７５および重み付け手段６１、６５の相互関係を示す機能ブロック図である。
図５において、ブロッキング行列（ＢΣΣ）７５は、Ｎ個の和ビームｒ'Σｅ（０）〜ｒ'Σｅ（Ｎ−１）に基づいて、所要のＤ次（最大で（Ｎ−１）次）の出力信号を生成して重み付け手段６５に入力する。
【００４５】
図４、図５に示すように、メインローブプロテクション手段４４Ｂと協働するブロッキング行列７２〜７５を、差分ビーム７０および和ビーム計算手段７１の後段に配置した場合でも、前述の実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の信号処理部を示す機能ブロック図である。
【図２】図１内のサイドローブ妨害抑圧手段の具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図２内の重み付け手段の具体的構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る信号処理部内のサイドローブ妨害抑圧手段の具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図４内のブロッキング行列および重み付け手段の相互関係を示す機能ブロック図である。
【図６】一般的なレーダ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【図７】従来のレーダ装置の信号処理部を具体的に示す機能ブロック図である。
【図８】従来の信号処理部内のサイドローブ妨害抑圧手段を具体的に示す機能ブロック図である。
【図９】従来の信号処理部のサイドローブ妨害抑圧手段内の重み付け手段を具体的に示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 制御器、２ 周波数発振器、３ 送信機、４ 移相器、５ 送受信切換器、６ アレーアンテナ、７ 受信機、８ 位相検波器、１０Ａ 信号処理部、１１ モノパルス測角手段、１２ 送信ビーム指向方向計算手段、４０、４０Ｂ サイドローブ妨害抑圧手段、４１ メインローブ妨害除去手段、４２ 妨害波相関行列推定手段、４３、４３Ｂ サイドローブ妨害抑圧ウェイト推定手段、４４、４４Ｂ メインローブプロテクション手段、４５ メインビーム相関行列計算手段、４７ ブロッキングフィルタ、４８、５０、７０ 差分ビーム計算手段、４９、５１、７１ 和ビーム計算手段、５４〜５７ 加算器、５８〜６５ 重み付け手段、７２〜７５ ブロッキング行列。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を送受信するアレーアンテナと、
所定周波数のビーム信号を前記アレーアンテナから送信する送信機と、
前記ビーム信号に基づく目標からの反射信号を受信信号として前記アレーアンテナから受信する受信機と、
前記受信信号に基づいて前記目標の到来方向を測角するモノパルス測角手段と、
前記受信信号に含まれるメインビームを妨害する妨害波または前記メインビームに干渉する干渉波を除去して、前記モノパルス測角手段による測角を可能にするための信号処理部と
を備えたレーダ装置において、
前記信号処理部は、
前記メインビームを保護するメインローブプロテクション手段と、
前記受信信号から前記妨害波または前記干渉波を除去するサイドローブ妨害抑圧手段とを備え、
前記サイドローブ妨害抑圧手段は、前記メインローブプロテクション手段と協働して、メインローブ成分の過剰抑圧を防ぐためのブロッキングフィルタを含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、メインビーム相関行列計算手段を備え、
前記メインビーム相関行列計算手段は、前記サイドローブ成分に対応したステアリングベクトルが存在する部分空間に対し、前記部分空間を張る複数の固有ベクトルに対応したメインビーム相関行列を生成し、
前記メインローブプロテクション手段は、前記メインビーム相関行列に基づいて前記複数の固有ベクトルを求めるとともに、前記複数の固有ベクトルをビームウェイトとするブロッキングフィルタ係数を計算し、前記ブロッキングフィルタ係数を前記ブロッキングフィルタに入力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】
前記サイドローブ妨害抑圧手段は、
前記ブロッキングフィルタと協働する和ビーム計算手段および差分ビーム計算手段と、
前記和ビーム計算手段および前記差分ビーム計算手段で計算された和ビームおよび差分ビームに対して重み付け演算を行い、サイドローブ妨害波をキャンセルしたビームを出力する重み付け手段と
を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記ブロッキングフィルタは、ブロッキング行列からなることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１】
信号を送受信するアレーアンテナと、
所定周波数のビーム信号を前記アレーアンテナから送信する送信機と、
前記ビーム信号に基づく目標からの反射信号を受信信号として前記アレーアンテナから受信する受信機と、
前記受信信号に基づいて前記目標の到来方向を測角するモノパルス測角手段と、
前記受信信号に含まれるメインビームを妨害する妨害波または前記メインビームに干渉する干渉波を除去して、前記モノパルス測角手段による測角を可能にするための信号処理部と
を備えたレーダ装置において、
前記信号処理部は、
前記メインビームを保護するメインローブプロテクション手段と、
前記受信信号から前記妨害波または前記干渉波を除去するサイドローブ妨害抑圧手段とを備え、
前記サイドローブ妨害抑圧手段は、前記メインローブプロテクション手段と協働して、メインローブ成分の過剰抑圧を防ぐためのブロッキングフィルタを含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、メインビーム相関行列計算手段を備え、
前記メインビーム相関行列計算手段は、前記サイドローブ成分に対応したステアリングベクトルが存在する部分空間に対し、前記部分空間を張る複数の固有ベクトルに対応したメインビーム相関行列を生成し、
前記メインローブプロテクション手段は、前記メインビーム相関行列に基づいて前記複数の固有ベクトルを求めるとともに、前記複数の固有ベクトルをビームウェイトとするブロッキングフィルタ係数を計算し、前記ブロッキングフィルタ係数を前記ブロッキングフィルタに入力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】
前記サイドローブ妨害抑圧手段は、
前記ブロッキングフィルタと協働する和ビーム計算手段および差分ビーム計算手段と、
前記和ビーム計算手段および前記差分ビーム計算手段で計算された和ビームおよび差分ビームに対して重み付け演算を行い、サイドローブ妨害波をキャンセルしたビームを出力する重み付け手段と
を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記ブロッキングフィルタは、ブロッキング行列からなることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１６２６１３（Ｐ２００９−１６２６１３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１３（Ｐ２００８−５１３）
【出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【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７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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