レーダ装置
【課題】振幅及び位相情報を持つ連続するレンジビンの信号を加算し、目標の検出性能を改善できるレーダ装置を得る。
【解決手段】受信信号の周波数変換とＩ、Ｑ位相検波を行い、Ｉ、Ｑ成分の複素ビデオ信号を生成し、距離分解能で高距離分解能化を図った高距離分解能信号を出力する受信部４と、高距離分解能信号に対して、連続するレンジビンの信号に重み付けする為の荷重値を算出する荷重計算部６と、荷重値を用いて連続するレンジビンの信号に重み付けをする重み付け部７と、連続するレンジビンの信号を加算するレンジビン間積分部８と、目標寸法データと距離分解能の比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように各６、７及び８を制御する計算制御部５と、レンジビン間積分部８から出力される信号の検波を行う検波部９と、検波部９から出力される信号を用いて目標を検出する目標検出部１０とを設けた。
【解決手段】受信信号の周波数変換とＩ、Ｑ位相検波を行い、Ｉ、Ｑ成分の複素ビデオ信号を生成し、距離分解能で高距離分解能化を図った高距離分解能信号を出力する受信部４と、高距離分解能信号に対して、連続するレンジビンの信号に重み付けする為の荷重値を算出する荷重計算部６と、荷重値を用いて連続するレンジビンの信号に重み付けをする重み付け部７と、連続するレンジビンの信号を加算するレンジビン間積分部８と、目標寸法データと距離分解能の比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように各６、７及び８を制御する計算制御部５と、レンジビン間積分部８から出力される信号の検波を行う検波部９と、検波部９から出力される信号を用いて目標を検出する目標検出部１０とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標寸法よりも小さい距離分解能で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、電波の送受信により目標の距離及び速度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は、高周波の正弦波信号に変調が施された送信信号を空間へ放射し、目標により反射した送信信号を受信し、送信信号の送受信に要する時間から目標との相対距離を測定する。また、レーダ装置は、受信した信号のドップラー周波数を検出し、目標との相対速度を測定する。
【０００３】
レーダ装置に用いられる信号として、正弦波信号を等間隔に区切りパルス信号とするパルス変調方式の信号、パルス信号のパルス内にＦＭチャープや符号等の変調を施してパルス圧縮した信号等があり、これらの中でパルス変調方式がしばしば用いられている。パルス変調方式による目標との相対距離の測定において、２つの異なる目標を分離して検出することができる最小距離は距離分解能と呼ばれ、式（１）で表される。
【０００４】
【数１】
【０００５】
ここで、ΔＲは距離分解能、ｃは光速、ＴＰＷはパルス信号のパルス幅である。レーダ装置では、受信した信号をアナログ／ディジタル変換し時間を量子化することにより、距離方向の量子化が行われており、通常、距離方向の量子化単位、すなわちレンジビンは距離分解能と一致する。
【０００６】
通常、パルス幅ＴＰＷは数マイクロ秒に設定される。ＴＰＷ＝１μｓの場合、レンジビン寸法は、式（１）より約１５０ｍである。目標が艦船や航空機等であると想定すると、一般にレンジビン寸法のほうが目標寸法よりも大きい。このため、目標の存在するレンジビンが判明したとしても、目標との相対距離は約１５０ｍ刻みで測定されるため、高精度の測距は困難である。
【０００７】
そこで、パルス幅の短いパルスを用いる、あるいはパルス圧縮等の処理を用いることにより、目標寸法よりも小さい距離分解能を得て、目標との相対距離を高精度で測定し、かつ、目標の部分ごとの反射信号を用いて目標検出性能を改善するための対策が考えられている。
【０００８】
目標の部分ごとの反射信号を受信し、レンジビンごとに複数個のパルスを用いてノンコヒーレント積分を実行後、連続するレンジビンに分散した目標の部分ごとの反射信号をレンジ方向に加算し、反射信号の強度を大きくすることにより、目標検出性能を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特許第３７５５２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のレーダ装置においては、上述したように連続するレンジビンの信号の加算は、ノンコヒーレント積分実行後の振幅情報のみを持つ信号に対して行われるため、振幅及び位相情報を用いてコヒーレントに連続するレンジビンの信号を加算することについては言及されておらず、目標の検出性能に改善の余地があった。
【００１１】
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、振幅及び位相情報を持つ連続するレンジビンの信号を加算し、目標の検出性能を改善す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】
【００１２】
この発明に係るレーダ装置は、目標寸法よりも小さい距離分解能で目標を検出するレーダ装置であって、あらかじめ定めた変調方式で変調した送信信号を生成する送信部と、前記送信信号を空間へ放射するとともに、目標により反射し到来してくる前記送信信号を受信信号として受信するアンテナ部と、前記受信信号の周波数変換及びＩ、Ｑ位相検波を行って、Ｉ成分、Ｑ成分の複素ビデオ信号を生成し、生成した複素ビデオ信号をアナログ／ディジタル変換し、前記送信信号の変調方式に応じて決まる距離分解能で高距離分解能化を図ったレンジビンごとの信号を高距離分解能信号として出力する受信部と、前記高距離分解能信号に対して、レンジビン数だけ連続するレンジビンの信号に重み付けするための荷重値を算出する荷重計算部と、前記荷重値を用いて連続するレンジビンの信号に重み付けをする重み付け部と、前記重み付け部から出力され、目標の部分ごとに反射した受信信号が含まれる連続するレンジビンの信号を同相にした後、連続するレンジビンの信号を加算するレンジビン間積分部と、あらかじめ求めた目標寸法データと距離分解能との比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する計算制御部と、前記レンジビン間積分部から出力される信号の検波を行う検波部と、前記検波部から出力される信号を用いて目標を検出する目標検出部とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係るレーダ装置は、振幅及び位相情報を持つ連続するレンジビンの信号を加算し、目標の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】
【００１４】
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８までを参照しながら説明する。図１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、この実施の形態１では、パルス変調方式を用いるレーダ装置について説明する。また、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１５】
図１において、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、送信部１と、サーキュレータ２と、アンテナ部３と、受信部４と、計算制御部５と、荷重計算部６と、重み付け部７と、レンジビン間積分部８と、検波部９と、目標検出部１０とが設けられている。
【００１６】
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。
【００１７】
送信部１は、高周波の正弦波信号を目標寸法より小さい距離分解能に応じて決まるあらかじめ設定された狭パルス幅及びパルス繰返し周期でパルス変調した送信パルス信号を生成し、送信信号として出力する。
【００１８】
サーキュレータ２は、送信部１からの送信信号を後述するアンテナ部３へ出力する。また、サーキュレータ２は、アンテナ部３からの受信信号を受信部４へ出力する。
【００１９】
アンテナ部３は、サーキュレータ２からの送信信号を空間へ放射するとともに、目標により反射したパルス状の送信信号を受信信号として受信する。また、アンテナ部３は、受信信号をサーキュレータ２へ出力する。
【００２０】
受信部４は、受信信号を高周波から低周波へ周波数変換した後、Ｉ、Ｑ位相検波を行ってＩ成分、Ｑ成分の複素ビデオ信号を生成し、複素ビデオ信号をアナログ／ディジタル変換して送信パルス信号のパルス幅と同じ時間間隔のレンジビンに分割した高距離分解能信号を出力する。図２は、送信部１から出力された１個の送信パルス信号と、１個の送信パルス信号に対して得られた高距離分解能信号を模式的に示しており、縦軸は高距離分解能信号の強度を示している。レンジビン寸法が目標寸法よりも小さいため、連続するレンジビンに目標の部分ごとの反射強度に応じた高距離分解能信号が得られる。
【００２１】
計算制御部５は、後述する荷重計算部６、重み付け部７及びレンジビン間積分部８を制御するとともに、連続するレンジビンの信号を加算（レンジビン間積分と呼ぶ）する対象のレンジビンの個数を、レンジビン数として設定する。計算制御部５は、連続するレンジビンの寸法と目標寸法が一致するよう、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと、距離分解能ΔＲを用いて式（２）によりレンジビン数を求める。
【００２２】
【数２】
【００２３】
ただし、Ｐｉｎｔはレンジビン数、Ｆ［ｘ］はｘの小数点第一位を四捨五入し整数に丸める操作を示す。
【００２４】
計算制御部５は、レンジビン数Ｐｉｎｔの連続するレンジビンを距離方向へ移動し、レンジビン間積分が距離方向にわたって行われるように制御する。以降、計算制御部５による制御が行われているものとして説明を行う。
【００２５】
荷重計算部６は、受信部４から出力される高距離分解能信号に重み付けするための荷重値を算出する。この荷重計算部６は、最大比合成を用いて荷重値を算出する。一例として、図３を用いて、レンジビンの総数がＰの高距離分解能信号に対し、レンジビン間積分するレンジビン数Ｐｉｎｔを５として荷重値の算出方法を説明する。
【００２６】
図３において、距離方向の１次元配列に、高距離分解能信号が格納されている。図３の１次元配列のデータからなる行列Ｘｒを式（３）で定義する。
【００２７】
【数３】
【００２８】
ただし、添字Ｔは行列の転置を示す。行列Ｘｒは行数Ｐ、列数１の行列、ｘｉはｉ番目のレンジビンの高距離分解能信号を示す。
【００２９】
荷重計算部６は、レンジビン１からレンジビン５までに格納された合計５個の高距離分解能信号を抽出し、５個の荷重値を算出する。図４は、荷重計算部６が荷重値を算出する手順を示すフローチャートである。
【００３０】
まず、ステップ６０１では、５個の高距離分解能信号を用いて式（４）に示す５行１列の行列Ｘ１を生成する。
【００３１】
【数４】
【００３２】
ただし、行列Ｘ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビンの番号を示す。
【００３３】
次に、ステップ６０２では、行列Ｘ１の相関行列Ｒｘｘを式（５）により求める。
【００３４】
【数５】
【００３５】
ただし、Ｈは共役転置を示す。Ｒｘｘは５行５列の正方行列となる。
【００３６】
そして、ステップ６０３では、相関行列Ｒｘｘの固有値分析を行うことにより、最大固有値に対応する固有ベクトルを求めることで荷重ベクトル（荷重値を要素とするベクトル）を得る。荷重ベクトルｗｍａｘは式（６）で表される要素数５のベクトルである。
【００３７】
【数６】
【００３８】
荷重計算部６は、５個の荷重値ｗｋ（ｋ＝１，２，…，５）を出力する。
【００３９】
重み付け部７は、荷重計算部６からの荷重値を用いて受信部４からの高距離分解能信号に重み付けして出力する。図５は、重み付け部７の動作を示す図である。
【００４０】
まず、ステップ７０１において、重み付け部７は、荷重計算部６からの荷重値の複素共役（以降、共役荷重値と呼ぶ）を求める。
【００４１】
次に、ステップ７０２において、重み付け部７は、荷重計算部６が抽出したのと同じ高距離分解能信号（図３の例ではレンジビン１からレンジビン５までの信号）を抽出する。
【００４２】
そして、ステップ７０３において、重み付け部７は、抽出したレンジビンごとの高距離分解能信号に共役荷重値を乗算する。図３の例では式（７）の乗算結果を得る。
【００４３】
【数７】
【００４４】
ただし、行列Ｚ１は乗算結果、＊は複素共役であり、行列Ｚ１の要素は次の式（８）で表される。
【００４５】
【数８】
【００４６】
ただし、ｚ１，ｉは行列Ｚ１の第ｉ行の要素を示す。行列Ｚ１、ｚ１の添字１、及びｉｍｉｎは、レンジビンの抽出を開始したレンジビン番号を示す。
【００４７】
共役荷重値の乗算操作により、レンジビン番号１から５までに存在する目標による反射信号の位相は互いに同位相となる。一方、レンジビン番号１から５までに雑音信号のみが存在する場合、雑音信号の位相は、ランダム性を保ち、互いに同位相とならない。
【００４８】
重み付け部７は、乗算結果Ｚ１を出力する。
【００４９】
レンジビン間積分部８は、重み付け部７からの出力をレンジビン間積分し出力する。図６を用いて、レンジビン間積分部８の動作を説明する。レンジビン間積分部８は、重み付け部７からの乗算結果Ｚ１の要素ｚ１，ｉ（ｉ＝１，２，３，４，５）を加算することによりレンジビン間積分を実行する。このレンジビン間積分は、次の式（９）により行う。
【００５０】
【数９】
【００５１】
ただし、ｙ１はレンジビン間積分結果を示す。ｙ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビン番号が１であることを示す。
【００５２】
レンジビン番号１から５までに目標による反射信号が存在する場合、目標による反射信号は同位相で積分される。一方、目標による反射信号が存在せず雑音信号のみが存在する場合、雑音信号は異なる位相で積分されるため、加算後の振幅は増大しない。
【００５３】
以上説明したように、荷重計算部６、重み付け部７及びレンジビン間積分部８の動作により、レンジビン間積分が実行される。以上の説明は、レンジビン１からレンジビン５までを抽出しレンジビン間積分を実行する動作であった。レンジビン間積分結果ｙ１が算出されると、計算制御部５はレンジビン間積分の実行範囲を変更し、新たなレンジビンの高距離分解能信号を抽出しレンジビン間積分を実行するように制御する。
【００５４】
すなわち、計算制御部５は、レンジビン２からレンジビン６までに格納された合計５個の高距離分解能信号を抽出し、レンジビン２からレンジビン６までのレンジビン間積分結果ｙ２を算出するように制御する。図７に示すように、次々とレンジビン間積分の実行範囲を変更し、レンジビンＰ−４からレンジビンＰまでのレンジビンを用いて、レンジビン間積分結果ｙ（Ｐ−４）を算出した後、計算制御部５はレンジビン間積分を行う制御を停止する。この動作により、レンジビン間積分が距離方向にわたり実行されたことになる。
【００５５】
検波部９は、レンジビン間積分部８からのレンジビン間積分結果を検波する。レンジビン間積分部８からの出力は複素数のため、複素数を絶対値の２乗値｜ｙｉ｜２（ただし、ｉ＝１，２，…，Ｐ−４）に換算後、検波後信号として出力する。
【００５６】
目標検出部１０は、検波部９から出力される信号から、目標を検出する。
【００５７】
図８は、目標検出部１０が目標を検出する様子を説明する図である。目標検出部１０は、検波部９から出力されたレンジビンごとの検波後信号の中からピーク値を検出する。ピーク値があらかじめ設定したスレッショルド値ＡＴＨ以上ならば目標とみなし検出する。一方、検波部９から出力された検波後信号がスレッショルド値ＡＴＨ未満ならば雑音とみなす。図８には、実施の形態１及び従来技術の雑音電力も示しており、実施の形態１の雑音電力が従来技術の雑音電力よりも低減するため、従来よりも低電力の目標反射信号を検出することが可能となる。
【００５８】
なお、本実施の形態１では、送信部１において、狭パルス幅及びパルス繰返し周期でパルス変調した送信信号を生成し、生成した送信信号の送受信を行い、受信部４において高距離分解能信号を生成する例を示したが、目標寸法よりも小さい距離分解能の信号を生成することの可能な、公知のＦＭチャープや符号等の変調によるパルス圧縮を用いて送信信号を生成し、生成した送信信号の送受信を行い、受信部４において高距離分解能信号を生成してもよく、狭パルス幅のパルス変調を用いる場合と同様に、図２に示す高距離分解能信号を得ることが可能である。
【００５９】
以上のように、この実施の形態１によれば、高距離分解能化を図った信号に対して、連続するレンジビンの信号の位相補正後、レンジビン間積分を実行するように構成したので、目標からの反射信号に対しては、同位相で加算、すなわちコヒーレント積分が実行され、目標による反射信号の検出性能を改善させることが可能となる。
【００６０】
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９から図１７までを参照しながら説明する。図９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。
【００６１】
図９において、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置は、局部発振信号生成部１１と、送信部１Ａと、サーキュレータ２と、アンテナ部３と、受信部４Ａと、合成帯域処理部１２と、計算制御部５と、荷重計算部６と、重み付け部７と、レンジビン間積分部８と、検波部９と、レンジビン平均部１３と、目標検出部１０とが設けられている。
【００６２】
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。
【００６３】
上記の実施の形態１では、レンジビンごとの受信信号の数は１個であった。この実施の形態２では、有限個の送信パルス信号を繰り返し送信し、レンジビンごとに複数個の受信信号を取得し、レンジビン間積分を実行後、同一レンジビンの複数個の信号の平均を算出することに特徴を有しており、この場合の例について、例えばＤ．Ｒ．Ｗｅｈｎｅｒ著、“Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｒａｄａｒ（１９５５）”、Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ、記載の、合成帯域処理を適用した構成を用いて説明する。
【００６４】
ただし、計算制御部５、荷重計算部６、重み付け部７、レンジビン間積分部８、検波部９及び目標検出部１０については、上記の実施の形態１に係るレーダ装置で説明した機能と同様の機能をもつため、機能の説明を省略する。
【００６５】
図９において、局部発振信号生成部１１は、パルス信号を周波数変換するための局部発振信号を発生し、送信部１Ａ及び受信部４Ａに出力する。図１０は有限個のパルス数をＰ個とした場合の局部発信信号の周波数を示す図である。図１０に示すように、局部発信信号の周波数は、送信部１Ａで発生する低周波パルス信号のパルス繰り返し時間ＴＰＲＩごとに、周波数ｆ０からｆＰ−１まで周波数ステップΔｆずつ変化する。局部発振信号Ｗｎ（ｔ）は、式（１０）により表される。
【００６６】
【数１０】
【００６７】
ただし、Ｒｅ［ ］は［ ］内の実部を求める操作、Ｌは局部発振信号の振幅、ｆ０は送信最小周波数、ｎはパルスのインデックス番号、ｔは時刻、φｎは各送信周波数の初期位相、ＴＰＲＩはパルス繰り返し時間、ＴＰはパルス幅を示す。
【００６８】
送信部１Ａは、有限個の低周波送信パルス信号を発生し、局部発振信号を用いて低周波送信パルス信号のパルスごとに周波数変換し送信信号として出力する。図１１は有限個のパルス数をＰとし、周波数ｆ０からｆＰ−１まで周波数ステップΔｆずつパルスごとの周波数を変換する例を示す図である。ここで、繰り返し送信するＰ個の送信パルス信号Ｓｎ（ｔ）は式（１１）により表される。
【００６９】
【数１１】
【００７０】
ただし、Ａは送信信号の振幅を示す。なお、局部発振信号の周波数がｆＰ−１になると、再びｆ０から繰り返すことにより、送信部１Ａは、周波数ｆ０からｆＰ−１までのＰ個のパルス信号を繰り返し送信する。ここで、Ｐ個のパルス信号の繰り返し送信数をＣＰＩ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｕｌｓｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）数と呼ぶ。
【００７１】
アンテナ部３は、送信部１Ａから出力された送信信号を電波として空間へ放射するとともに、目標により反射し到来してくる電波を受信信号として受信し、受信部４Ａへ出力する。
【００７２】
受信部４Ａは、受信信号に含まれるパルスごとに、局部発振信号を用いて周波数変換、及びＩ、Ｑ位相検波を行って複素ビデオ信号を生成した後、生成した複素ビデオ信号にアナログ／ディジタル変換を行い、複素ディジタルビデオ信号を生成し出力する。
【００７３】
目標との相対速度が０ｍ／ｓである場合を例とし、受信部４Ａに入力された受信信号に含まれる受信パルス信号から複素ディジタルビデオ信号を生成する流れを説明する。
【００７４】
受信信号に含まれる受信パルス信号Ｕｎ（ｔ）は、式（１１）に対応して式（１２）により表される。
【００７５】
【数１２】
【００７６】
ただし、Ａ’は受信信号の振幅、Ｒは目標との相対距離、ｃは光速を示す。式（１２）で表されるＰ個の受信パルス信号は、繰り返して受信される。図１２は、一例として送信部１Ａから出力されたＰ個の送信パルス信号と、受信部４Ａに入力されるＰ個の受信パルス信号を示している。
【００７７】
式（１２）の受信パルス信号Ｕｎ（ｔ）を式（１０）の局部発振信号Ｗｎ（ｔ）で周波数変換、及びＩ、Ｑ位相検波を行い、式（１３）により表される複素ビデオ信号Ｖｎ（ｔ）が得られる。
【００７８】
【数１３】
【００７９】
ただし、Ａ”は複素ビデオ信号の振幅を示す。式（１３）のＶｎ（ｔ）を送信パルス幅と同じサンプリング間隔でアナログ／ディジタル変換し、パルス繰り返し時間ＴＰＲＩごとに信号を抽出し複素ディジタルビデオ信号を生成する。受信パルス信号の同一レンジビンのｎ番目のパルスに対する複素ディジタルビデオ信号Ｖ（ｎ）は、式（１３）のｎ番目の複素ビデオ信号に対応して式（１４）により表される。
【００８０】
【数１４】
【００８１】
式（１４）は、複素ディジタルビデオ信号がＰ個の離散値であることを示す。なお、送信部１ＡでＣＰＩ数がＫの場合、Ｐ個の複素ディジタルビデオ信号がＫ組得られる。
【００８２】
合成帯域処理部１２は、受信部４Ａより出力される複素ディジタルビデオ信号を用いて合成帯域処理を施し高距離分解能化を図り、高距離分解能信号を出力する。一例として、図１３を用いて、Ｐ個の受信パルス信号から生成されるＰ個の複素ディジタルビデオ信号を用いて高距離分解能信号を生成する流れを模式的に説明する。
【００８３】
図１３において、受信部４Ａで同一レンジビン（図１３ではレンジビン番号３）のＰ個の受信パルス信号から生成される同一レンジビンのＰ点の複素ディジタルビデオ信号に対して、逆フーリエ変換を実行する。この結果、受信パルス信号が存在するレンジビンをＰ点に細分した高距離分解能信号が得られる。
【００８４】
なお、送信部１ＡでＣＰＩ数がＫの場合、Ｐ個の受信パルス信号ごとに得られるＰ点の複素ディジタルビデオ信号を逆フーリエ変換することにより、Ｋ組の高距離分解能信号が得られる。
【００８５】
次に、荷重計算部６は、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号に重み付けするための荷重値を算出して出力する。一例として、図１４を用いて、ＣＰＩ数を３、高距離分解能化を図った後のレンジビンの数をＰ、レンジビン間積分するレンジビン数Ｐｉｎｔを５とした場合を例にして、荷重値を算出する方法を説明する。
【００８６】
図１４において、ＣＰＩ数が縦方向、距離方向が横方向である２次元配列に高距離分解能信号が格納されている。図１４の２次元配列のデータからなる行列Ｘｒは、式（１５）で表される。
【００８７】
【数１５】
【００８８】
ただし、行列Ｘｒは行数Ｐ、列数３の行列、ｘｉｊはｉ番目のレンジビン、ｊ番目のＣＰＩの高距離分解能信号を示す。
【００８９】
荷重計算部６は、荷重値の算出手順を示す図４のステップ６０１により、レンジビン１からレンジビン５に格納された合計１５個の高距離分解能信号を抽出し、式（１６）に示す５行３列の行列Ｘ１を生成する。
【００９０】
【数１６】
【００９１】
ただし、行列Ｘ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビン番号を示す。
【００９２】
ステップ６０２では、行列Ｘ１の相関行列Ｒｘｘを式（１７）により求める。
【００９３】
【数１７】
【００９４】
Ｒｘｘは、５行５列の正方行列となる。
【００９５】
ステップ６０３では、相関行列Ｒｘｘの最大固有値に対応する固有ベクトルを求めることで最大比合成の荷重ベクトル（荷重値を要素とするベクトル）を得る。荷重ベクトルｗｍａｘは要素数５のベクトルであり、式（１８）で表される。
【００９６】
【数１８】
【００９７】
荷重計算部６は、得られた５個の荷重値ｗｋ（ｋ＝１，２，…，５）を出力する。
【００９８】
次に、重み付け部７は、荷重計算部６から出力される荷重値を用いて、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号に重み付けして出力する。重み付けの動作手順を示す図５（ａ）のステップ７０１により、重み付け部７は荷重計算部６からの荷重値の複素共役（以降、共役荷重値と呼ぶ）を求める。
【００９９】
次に、ステップ７０２において、重み付け部７は、荷重計算部６が抽出したのと同じ高距離分解能信号（図１４の例ではレンジビン１からレンジビン５の信号）を抽出する。
【０１００】
そして、ステップ７０３において、ステップ７０２で抽出した高距離分解能信号に共役荷重値を乗算する。図１４の例では式（１９）の乗算結果が得られる。
【０１０１】
【数１９】
【０１０２】
ただし、行列Ｚ１は乗算結果、＊は複素共役であり、行列Ｚ１の要素は式（２０）で表される。
【０１０３】
【数２０】
【０１０４】
ただし、ｚ１，ｉｊは行列Ｚ１の（ｉ，ｊ）成分を示す。なお、行列Ｚ１及びｚ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビン番号が１であることを示す。重み付け部７は、重み付け後の信号ｚ１，ｉｊを出力する。
【０１０５】
次に、レンジビン間積分部８は、重み付け部７から出力される、重み付け後の信号をレンジビン間積分し出力する。図１５は、一例として図１４で抽出した高距離分解能信号にレンジビン間積分を行う様子を模式的に示す図であり、図１５に示すように、レンジビン間積分部８は、重み付け部７からの重み付け後の信号ｚ１，ｉｊ（ｉ＝１，２，３，４，５，ｊ＝１，２，３）に対して、同一のＣＰＩ番号の５個のレンジビンの信号を加算する。加算は式（２１）から（２３）により行う。
【０１０６】
【数２１】
【０１０７】
ただし、ｙ１，ｊ（ｊ＝１，２，３）はＣＰＩ番号がｊのレンジビン間積分結果を示す。ｙ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビン番号が１であることを示す。
【０１０８】
レンジビン間積分結果ｙ１，ｊ（ｊ＝１，２，３）が算出されると、計算制御部５はレンジビン間積分の実行範囲を変更し、新たなレンジビンの高距離分解能信号を抽出しレンジビン間積分を実行するように制御する。
【０１０９】
すなわち、計算制御部５は、レンジビン２からレンジビン６に格納された合計１５個の高距離分解能信号を抽出し、レンジビン２からレンジビン６までのレンジビン間積分結果ｙ２，ｊ（ｊ＝１，２，３）を算出するように制御する。図１６に示すように、次々とレンジビン間積分の実行範囲を変更し、レンジビンＰ−４からレンジビンＰまでのレンジビンを用いて、レンジビン間積分結果ｙ（Ｐ−４），ｊ（ｊ＝１，２，３）を算出した後、計算制御部５はレンジビン間積分を行う制御を停止する。この動作により、レンジビン間積分が距離方向にわたり実行されたことになる。
【０１１０】
次に、検波部９は、レンジビン間積分部８から出力されるレンジビン間積分結果を検波する。レンジビン間積分部８から出力される信号は複素数のため、複素数の絶対値の２乗値｜ｙｍ，ｊ｜２（ｍ＝１，２，…，Ｐ−４，ｊ＝１，２，３）に換算する。ただし、ｍはレンジビンの番号を示す。
【０１１１】
次に、レンジビン平均部１３は、検波部９から出力された検波後の信号に対して、レンジビンごとにＣＰＩ方向で平均化する。図１７は一例として、検波部９から出力された検波後の信号に対して、平均化を行う動作を模式的に示す図であり、本実施の形態２ではＣＰＩ数が３なので、ＣＰＩ方向の平均化は式（２４）により行う。
【０１１２】
【数２２】
【０１１３】
ここで、｜（−）ｙｍ｜はＣＰＩ方向で平均化した後のレンジビン間積分結果を示す。なお、（−）ｙは、ｙの上に−があることを表す。
【０１１４】
そして、目標検出部１０は、レンジビン平均部１３から出力される信号から、目標を検出する。
【０１１５】
以上のように、この実施の形態２によれば、有限個の送信パルス信号を繰り返し送信し、レンジビンごとに複数個の受信信号を取得するように構成したので、相関行列の計算に用いる受信信号の数が増加するので相関行列から求める荷重値の精度がより改善するとともに、同一レンジビンの受信信号の数が増加するため、目標検出性能を更に改善させることが可能である。
【０１１６】
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１８から図２１までを参照しながら説明する。図１８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。
【０１１７】
図１８において、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置は、局部発振信号生成部１１と、送信部１Ａと、サーキュレータ２と、アンテナ部３と、受信部４Ａと、合成帯域処理部１２と、相対距離推定部１４と、計算制御部５と、荷重計算部６と、重み付け部７と、レンジビン間積分部８と、検波部９と、レンジビン平均部１３と、目標検出部１０とが設けられている。
【０１１８】
図１９は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の相対距離推定部の構成を示すブロック図である。
【０１１９】
図１９において、相対距離推定部１４は、相関行列計算部１４ａと、固有値データ記憶部１４ｂと、距離区間設定部１４ｃとが設けられている。
【０１２０】
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。
【０１２１】
上記の実施の形態１及び２では、レンジビン間積分は、目標からの反射信号の有無と無関係に、距離方向にわたって実行していた。この実施の形態３では、相対距離推定部１４で目標の存在する相対距離を推定し、推定した目標の存在する距離範囲に基づきレンジビン間積分の実行範囲を限定することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。
【０１２２】
相対距離推定部１４は、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号を用いて、目標の存在する区間および雑音の区間を推定する。図１９を用いて、相対距離推定部１４の動作を説明する。
【０１２３】
相関行列計算部１４ａは、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号の連続するレンジビンの信号を用いて相関行列及び相関行列の最大固有値を求める。
【０１２４】
図２０は、相関行列計算部１４ａの動作を模式的に説明する図である。図２０に示すように、相関行列計算部１４ａは、レンジビン１からレンジビン５までの１５個の高距離分解能信号を抽出し、行列Ｘ１を生成し、荷重計算部６と同様の方法により、行列Ｘ１の相関行列、及び相関行列の最大固有値を求め、固有値データ記憶部１４ｂに出力する。
【０１２５】
次に、相関行列計算部１４ａは、レンジビン２からレンジビン６までの１５個の高距離分解能信号を抽出し、行列Ｘ２を生成し、行列Ｘ２の相関行列、及び相関行列の最大固有値を求め、固有値データ記憶部１４ｂに出力する。レンジビン方向に次々と最大固有値を算出し、レンジビンＰ−４からレンジビンＰの１５個の高距離分解能信号を抽出し、行列ＸＰ−４を生成し、行列ＸＰ−４の相関行列、及び相関行列の最大固有値を算出する。
【０１２６】
図２１（ａ）は、一例として、固有値データ記憶部１４ｂに入力されたレンジビンごとの最大固有値の大きさを示す図であり、最大固有値の大きさは、距離（レンジビン）方向に対して凸形の特性となる。
【０１２７】
最大固有値の値は、目標からの反射信号強度に比例することが知られている。このため、距離区間設定部１４ｃは、最大固有値の大きいレンジビンに目標からの反射信号が存在するとみなし、スレッショルド判定により目標が存在する距離区間を推定する。すなわち、最大固有値があらかじめ設定したスレッショルドＢＴＨ以上の連続するレンジビンの区間を求め、図２１（ｂ）に示すように、区間の下端をＳ１、上端をＳ２とする。
【０１２８】
距離区間設定部１４ｃは、目標が存在する区間の上端及び下端を計算制御部５に出力する。計算制御部５は、相対距離推定部１４から出力される目標が存在する区間に限定しレンジビン間積分を行うように制御する。
【０１２９】
以上のように、この実施の形態３によれば、目標の相対距離を事前に推定し、レンジビン間積分を行う区間を限定するように構成したので、レンジビン間積分の実行、特に、重み付け部７及びレンジビン間積分部８での計算量の低減が可能となる。
【０１３０】
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２２から図２５までを参照しながら説明する。図２２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。
【０１３１】
図２２において、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置は、局部発振信号生成部１１と、送信部１Ａと、サーキュレータ２と、アンテナ部３と、受信部４Ａと、合成帯域処理部１２と、目標寸法推定部１５と、計算制御部５と、荷重計算部６と、重み付け部７と、レンジビン間積分部８と、検波部９と、レンジビン平均部１３と、目標検出部１０とが設けられている。
【０１３２】
図２３（ａ）は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の目標寸法推定部の構成を示すブロック図である。
【０１３３】
図２３（ａ）において、目標寸法推定部１５は、推定用計算制御部１５ａと、スイッチ１５ｂと、推定用荷重計算部１５ｃと、推定用重み付け部１５ｄと、推定用レンジビン間積分部１５ｅと、推定用積分データ記憶部１５ｆと、繰り返し判定部１５ｇと、推定用レンジビン平均部１５ｈと、目標寸法設定部１５ｉとが設けられている。
【０１３４】
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。
【０１３５】
上記の実施の形態１及び２では、計算制御部５において、レンジビン間積分するレンジビン数の設定に用いる目標寸法データは既知としていた。この実施の形態４では、目標寸法データが不明の場合、目標寸法推定部１５で目標寸法を推定し、レンジビン間積分するレンジビン数を設定することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。
【０１３６】
目標寸法推定部１５は、合成帯域処理部１２から出力された高距離分解能信号を用いて、目標寸法を推定する。図２４は、目標寸法推定部１５の動作を説明するための図である。図２３及び図２４を併用し、目標寸法推定部１５の動作について説明する。
【０１３７】
推定用計算制御部１５ａは、スイッチ１５ｂ、推定用荷重計算部１５ｃ、推定用重み付け部１５ｄ、推定用レンジビン間積分部１５ｅを制御する。以降、推定用計算制御部１５ａによる制御が行われているものとして説明を行う。
【０１３８】
スイッチ１５ｂは、推定用荷重計算部１５ｃに入力するデータを切換える。スイッチ１５ｂは、図２３（ａ）に示すように、はじめ端子Ａ側に接続する。すると、合成帯域処理部１２からの高距離分解能信号が推定用荷重計算部１５ｃに入力される。
【０１３９】
推定用荷重計算部１５ｃは、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号に対して、連続する２個のレンジビンに重み付けするための推定用荷重値を算出する。図２４（ａ）に示すように、レンジビン１からレンジビン２に格納された合計６個の高距離分解能信号を用いて、式（２５）に示す行列Ｘｅ１を生成する。
【０１４０】
【数２３】
【０１４１】
推定用荷重計算部１５ｃは、荷重計算部６と同様の動作を行い、式（２５）で表される行列Ｘｅ１の相関行列を式（２６）に示すように求める。
【０１４２】
【数２４】
【０１４３】
そして、相関行列Ｒｘｘの最大固有値に対応する固有ベクトルを求めることで荷重ベクトル（荷重値を要素とするベクトル）を得る。固有ベクトルｗｅｍａｘは、式（２７）で表される要素数２のベクトルである。
【０１４４】
【数２５】
【０１４５】
推定用荷重計算部１５ｃは、荷重値ｗｅｉ（ｉ＝１，２）を推定用重み付け部１５ｄに出力する。
【０１４６】
推定用重み付け部１５ｄは、推定用荷重計算部１５ｃからの推定用荷重値で高距離分解能信号を重み付けして出力する。図２４（ｂ）に示すように、推定用荷重計算部１５ｃで求めた推定用荷重値の複素共役（以降、共役推定荷重値と呼ぶ）を、推定用荷重計算部１５ｃが抽出した高距離分解能信号に乗算し、式（２８）の行列Ｚｅ１を得る。
【０１４７】
【数２６】
【０１４８】
ただし、行列Ｚｅ１は乗算結果を表し、行列Ｚｅ１の要素は式（２９）で表される。
【０１４９】
【数２７】
【０１５０】
ただし、ｚｅ１，ｉｊは行列Ｚｅ１の（ｉ，ｊ）成分を示す。推定用重み付け部１５ｄは行列Ｚｅ１を推定用レンジビン間積分部１５ｅに出力する。
【０１５１】
推定用レンジビン間積分部１５ｅは、推定用重み付け部１５ｄから出力された行列Ｚｅ１をレンジビン間積分する。図２４（ｃ）に示すように、行列Ｚｅ１の要素ｚｅ１，ｉｊ（ｉ＝１，２，ｊ＝１，２，３）を式（３０）から式（３２）までにより加算することでレンジビン間積分を実行する。
【０１５２】
【数２８】
【０１５３】
ただし、ｙｅ１，ｊ（ｊ＝１，２，３）は推定用レンジビン間積分結果を示す。推定用レンジビン間積分部１５ｅは、ｙｅ１，ｊ（ｊ＝１，２，３）を推定用積分データ記憶部１５ｆに出力する。
【０１５４】
推定用レンジビン間積分結果が推定用積分データ記憶部１５ｆに出力された後、推定用計算制御部１５ａは、レンジビン間積分の実行範囲を変更し、新たなレンジビンの高距離分解能後信号を抽出し、レンジビン間積分を実行するように制御する。
【０１５５】
すなわち、推定用計算制御部１５ａは、図２４（ｄ）に示すように、レンジビン２からレンジビン３に格納された６個の高距離分解能信号を抽出し、レンジビン２からレンジビン３までのレンジビン間積分結果ｙｅ２，ｊ（ｊ＝１，２，３）を算出するように制御する。続いて、推定用計算制御部１５ａは、図２４（ｅ）に示すように、レンジビンＰ−１からレンジビンＰを用いて、レンジビン間積分結果ｙｅ（Ｐ−１），ｊ（ｊ＝１，２，３）を算出するまで、レンジビン間積分の実行範囲を１レンジビンずつ変更し、レンジビン間積分を行うように制御し、レンジビン間積分を行う制御を停止する。
【０１５６】
なお、距離（レンジビン）方向の点数をＰに保つため、レンジビン番号Ｐの高距離分解能信号を推定用積分データ記憶部１５ｆに格納した後、スイッチ１５ｂのスイッチを、図２３（ｃ）に示すように、端子Ｂ側に切換える。
【０１５７】
推定用レンジビン間積分部１５ｅは、推定用積分データ記憶部１５ｆに格納していた、レンジビン間積分結果及びレンジビン番号Ｐの信号を、繰り返し判定部１５ｇに出力する。
【０１５８】
繰り返し判定部１５ｇは、推定用レンジビン間積分部１５ｅからの出力を、推定用荷重計算部１５ｃへ出力する。すなわち、本実施の形態４において、目標寸法推定部１５は、レンジビン間積分の実行結果に、再度レンジビン間積分を行うという動作を繰り返し実行するものとする。
【０１５９】
レンジビン間積分の繰り返しの回数が、あらかじめ設定した回数に達すると、レンジビン間積分結果を推定用レンジビン平均部１５ｈへ出力する。
【０１６０】
推定用レンジビン平均部１５ｈは、繰り返し判定部１５ｇからのレンジビン間積分結果を絶対値の２乗値に換算後、ＣＰＩ方向に平均化処理を行う。ＣＰＩ方向の平均化は、本実施の形態４のＣＰＩ数が３なので、式（３３）により行う。
【０１６１】
【数２９】
【０１６２】
ここで、｜（−）ｙｅｍ｜はＣＰＩ方向で平均化した、レンジビン間積分結果を示す。なお、（−）ｙは、ｙの上に−があることを表す。
【０１６３】
目標寸法設定部１５ｉは、推定用レンジビン平均部１５ｈからの出力に対し、目標の存在するレンジビンを検出し、目標寸法を設定する。図２５に示すように、推定用レンジビン平均部１５ｈから出力されたレンジビン間積分結果のピーク値を検出し、検出したピーク値があらかじめ設定したスレッショルド値ＣＴＨ以上ならば目標とし、スレッショルド値ＣＴＨ以上の連続するレンジビンの範囲が目標寸法に一致するとみなす。目標寸法設定部１５ｉは、目標寸法に一致するとみなしたレンジビン数Ｌｅを計算制御部５に出力する。
【０１６４】
計算制御部５は、レンジビン間積分するレンジビン数をＬｅに設定し、レンジビン間積分を実施するように制御する。
【０１６５】
以上のように、この実施の形態４によれば、目標寸法を推定し、レンジビン間積分するレンジビン数を設定するように構成したので、目標寸法データが不明の場合でも、レンジビン間積分するレンジビン数を推定し、設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】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２】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の送信パルス信号及び高距離分解能信号を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の荷重計算部の動作を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の荷重計算部の荷重値算出動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の重み付け部の動作を示す図である。
【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部の動作を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の計算制御部の動作を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の検波部及び目標検出部の動作を示す図である。
【図９】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１０】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の局部発振信号生成部の局部発振信号を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の送信パルス信号を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の送信及び受信パルス信号を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の合成帯域処理部の動作を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の荷重計算部の動作を示す図である。
【図１５】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部の動作を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の計算制御部の動作を示す図である。
【図１７】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平均部の動作を示す図である。
【図１８】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１９】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の相対距離推定部の構成を示すブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の相対距離推定部の相関行列計算部の動作を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の相対距離推定部の固有値データ記憶部のデータを示す図である。
【図２２】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２３】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の目標寸法推定部の構成を示すブロック図である。
【図２４】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の目標寸法推定部の動作を示す図である。
【図２５】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の目標寸法推定部の目標寸法設定部の動作を示す図である。
【符号の説明】
【０１６７】
１ 送信部、１Ａ 送信部、２ サーキュレータ、３ アンテナ部、４ 受信部、４Ａ 受信部、５ 計算制御部、６ 荷重計算部、７ 重み付け部、８ レンジビン間積分部、９ 検波部、１０ 目標検出部、１１ 局部発振信号生成部、１２ 合成帯域処理部、１３ レンジビン平均部、１４ 相対距離推定部、１４ａ 相関行列計算部、１４ｂ 固有値データ記憶部、１４ｃ 距離区間設定部、１５ 目標寸法推定部、１５ａ 推定用計算制御部、１５ｂ スイッチ、１５ｃ 推定用荷重計算部、１５ｄ 推定用重み付き部、１５ｅ 推定用レンジビン間積分部、１５ｆ 推定用積分データ記憶部、１５ｇ 繰り返し判定部、１５ｈ 推定用レンジビン平均部、１５ｉ 目標寸法設定部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標寸法よりも小さい距離分解能で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、電波の送受信により目標の距離及び速度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は、高周波の正弦波信号に変調が施された送信信号を空間へ放射し、目標により反射した送信信号を受信し、送信信号の送受信に要する時間から目標との相対距離を測定する。また、レーダ装置は、受信した信号のドップラー周波数を検出し、目標との相対速度を測定する。
【０００３】
レーダ装置に用いられる信号として、正弦波信号を等間隔に区切りパルス信号とするパルス変調方式の信号、パルス信号のパルス内にＦＭチャープや符号等の変調を施してパルス圧縮した信号等があり、これらの中でパルス変調方式がしばしば用いられている。パルス変調方式による目標との相対距離の測定において、２つの異なる目標を分離して検出することができる最小距離は距離分解能と呼ばれ、式（１）で表される。
【０００４】
【数１】
【０００５】
ここで、ΔＲは距離分解能、ｃは光速、ＴＰＷはパルス信号のパルス幅である。レーダ装置では、受信した信号をアナログ／ディジタル変換し時間を量子化することにより、距離方向の量子化が行われており、通常、距離方向の量子化単位、すなわちレンジビンは距離分解能と一致する。
【０００６】
通常、パルス幅ＴＰＷは数マイクロ秒に設定される。ＴＰＷ＝１μｓの場合、レンジビン寸法は、式（１）より約１５０ｍである。目標が艦船や航空機等であると想定すると、一般にレンジビン寸法のほうが目標寸法よりも大きい。このため、目標の存在するレンジビンが判明したとしても、目標との相対距離は約１５０ｍ刻みで測定されるため、高精度の測距は困難である。
【０００７】
そこで、パルス幅の短いパルスを用いる、あるいはパルス圧縮等の処理を用いることにより、目標寸法よりも小さい距離分解能を得て、目標との相対距離を高精度で測定し、かつ、目標の部分ごとの反射信号を用いて目標検出性能を改善するための対策が考えられている。
【０００８】
目標の部分ごとの反射信号を受信し、レンジビンごとに複数個のパルスを用いてノンコヒーレント積分を実行後、連続するレンジビンに分散した目標の部分ごとの反射信号をレンジ方向に加算し、反射信号の強度を大きくすることにより、目標検出性能を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特許第３７５５２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のレーダ装置においては、上述したように連続するレンジビンの信号の加算は、ノンコヒーレント積分実行後の振幅情報のみを持つ信号に対して行われるため、振幅及び位相情報を用いてコヒーレントに連続するレンジビンの信号を加算することについては言及されておらず、目標の検出性能に改善の余地があった。
【００１１】
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、振幅及び位相情報を持つ連続するレンジビンの信号を加算し、目標の検出性能を改善す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】
【００１２】
この発明に係るレーダ装置は、目標寸法よりも小さい距離分解能で目標を検出するレーダ装置であって、あらかじめ定めた変調方式で変調した送信信号を生成する送信部と、前記送信信号を空間へ放射するとともに、目標により反射し到来してくる前記送信信号を受信信号として受信するアンテナ部と、前記受信信号の周波数変換及びＩ、Ｑ位相検波を行って、Ｉ成分、Ｑ成分の複素ビデオ信号を生成し、生成した複素ビデオ信号をアナログ／ディジタル変換し、前記送信信号の変調方式に応じて決まる距離分解能で高距離分解能化を図ったレンジビンごとの信号を高距離分解能信号として出力する受信部と、前記高距離分解能信号に対して、レンジビン数だけ連続するレンジビンの信号に重み付けするための荷重値を算出する荷重計算部と、前記荷重値を用いて連続するレンジビンの信号に重み付けをする重み付け部と、前記重み付け部から出力され、目標の部分ごとに反射した受信信号が含まれる連続するレンジビンの信号を同相にした後、連続するレンジビンの信号を加算するレンジビン間積分部と、あらかじめ求めた目標寸法データと距離分解能との比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する計算制御部と、前記レンジビン間積分部から出力される信号の検波を行う検波部と、前記検波部から出力される信号を用いて目標を検出する目標検出部とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係るレーダ装置は、振幅及び位相情報を持つ連続するレンジビンの信号を加算し、目標の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】
【００１４】
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８までを参照しながら説明する。図１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、この実施の形態１では、パルス変調方式を用いるレーダ装置について説明する。また、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１５】
図１において、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、送信部１と、サーキュレータ２と、アンテナ部３と、受信部４と、計算制御部５と、荷重計算部６と、重み付け部７と、レンジビン間積分部８と、検波部９と、目標検出部１０とが設けられている。
【００１６】
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。
【００１７】
送信部１は、高周波の正弦波信号を目標寸法より小さい距離分解能に応じて決まるあらかじめ設定された狭パルス幅及びパルス繰返し周期でパルス変調した送信パルス信号を生成し、送信信号として出力する。
【００１８】
サーキュレータ２は、送信部１からの送信信号を後述するアンテナ部３へ出力する。また、サーキュレータ２は、アンテナ部３からの受信信号を受信部４へ出力する。
【００１９】
アンテナ部３は、サーキュレータ２からの送信信号を空間へ放射するとともに、目標により反射したパルス状の送信信号を受信信号として受信する。また、アンテナ部３は、受信信号をサーキュレータ２へ出力する。
【００２０】
受信部４は、受信信号を高周波から低周波へ周波数変換した後、Ｉ、Ｑ位相検波を行ってＩ成分、Ｑ成分の複素ビデオ信号を生成し、複素ビデオ信号をアナログ／ディジタル変換して送信パルス信号のパルス幅と同じ時間間隔のレンジビンに分割した高距離分解能信号を出力する。図２は、送信部１から出力された１個の送信パルス信号と、１個の送信パルス信号に対して得られた高距離分解能信号を模式的に示しており、縦軸は高距離分解能信号の強度を示している。レンジビン寸法が目標寸法よりも小さいため、連続するレンジビンに目標の部分ごとの反射強度に応じた高距離分解能信号が得られる。
【００２１】
計算制御部５は、後述する荷重計算部６、重み付け部７及びレンジビン間積分部８を制御するとともに、連続するレンジビンの信号を加算（レンジビン間積分と呼ぶ）する対象のレンジビンの個数を、レンジビン数として設定する。計算制御部５は、連続するレンジビンの寸法と目標寸法が一致するよう、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと、距離分解能ΔＲを用いて式（２）によりレンジビン数を求める。
【００２２】
【数２】
【００２３】
ただし、Ｐｉｎｔはレンジビン数、Ｆ［ｘ］はｘの小数点第一位を四捨五入し整数に丸める操作を示す。
【００２４】
計算制御部５は、レンジビン数Ｐｉｎｔの連続するレンジビンを距離方向へ移動し、レンジビン間積分が距離方向にわたって行われるように制御する。以降、計算制御部５による制御が行われているものとして説明を行う。
【００２５】
荷重計算部６は、受信部４から出力される高距離分解能信号に重み付けするための荷重値を算出する。この荷重計算部６は、最大比合成を用いて荷重値を算出する。一例として、図３を用いて、レンジビンの総数がＰの高距離分解能信号に対し、レンジビン間積分するレンジビン数Ｐｉｎｔを５として荷重値の算出方法を説明する。
【００２６】
図３において、距離方向の１次元配列に、高距離分解能信号が格納されている。図３の１次元配列のデータからなる行列Ｘｒを式（３）で定義する。
【００２７】
【数３】
【００２８】
ただし、添字Ｔは行列の転置を示す。行列Ｘｒは行数Ｐ、列数１の行列、ｘｉはｉ番目のレンジビンの高距離分解能信号を示す。
【００２９】
荷重計算部６は、レンジビン１からレンジビン５までに格納された合計５個の高距離分解能信号を抽出し、５個の荷重値を算出する。図４は、荷重計算部６が荷重値を算出する手順を示すフローチャートである。
【００３０】
まず、ステップ６０１では、５個の高距離分解能信号を用いて式（４）に示す５行１列の行列Ｘ１を生成する。
【００３１】
【数４】
【００３２】
ただし、行列Ｘ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビンの番号を示す。
【００３３】
次に、ステップ６０２では、行列Ｘ１の相関行列Ｒｘｘを式（５）により求める。
【００３４】
【数５】
【００３５】
ただし、Ｈは共役転置を示す。Ｒｘｘは５行５列の正方行列となる。
【００３６】
そして、ステップ６０３では、相関行列Ｒｘｘの固有値分析を行うことにより、最大固有値に対応する固有ベクトルを求めることで荷重ベクトル（荷重値を要素とするベクトル）を得る。荷重ベクトルｗｍａｘは式（６）で表される要素数５のベクトルである。
【００３７】
【数６】
【００３８】
荷重計算部６は、５個の荷重値ｗｋ（ｋ＝１，２，…，５）を出力する。
【００３９】
重み付け部７は、荷重計算部６からの荷重値を用いて受信部４からの高距離分解能信号に重み付けして出力する。図５は、重み付け部７の動作を示す図である。
【００４０】
まず、ステップ７０１において、重み付け部７は、荷重計算部６からの荷重値の複素共役（以降、共役荷重値と呼ぶ）を求める。
【００４１】
次に、ステップ７０２において、重み付け部７は、荷重計算部６が抽出したのと同じ高距離分解能信号（図３の例ではレンジビン１からレンジビン５までの信号）を抽出する。
【００４２】
そして、ステップ７０３において、重み付け部７は、抽出したレンジビンごとの高距離分解能信号に共役荷重値を乗算する。図３の例では式（７）の乗算結果を得る。
【００４３】
【数７】
【００４４】
ただし、行列Ｚ１は乗算結果、＊は複素共役であり、行列Ｚ１の要素は次の式（８）で表される。
【００４５】
【数８】
【００４６】
ただし、ｚ１，ｉは行列Ｚ１の第ｉ行の要素を示す。行列Ｚ１、ｚ１の添字１、及びｉｍｉｎは、レンジビンの抽出を開始したレンジビン番号を示す。
【００４７】
共役荷重値の乗算操作により、レンジビン番号１から５までに存在する目標による反射信号の位相は互いに同位相となる。一方、レンジビン番号１から５までに雑音信号のみが存在する場合、雑音信号の位相は、ランダム性を保ち、互いに同位相とならない。
【００４８】
重み付け部７は、乗算結果Ｚ１を出力する。
【００４９】
レンジビン間積分部８は、重み付け部７からの出力をレンジビン間積分し出力する。図６を用いて、レンジビン間積分部８の動作を説明する。レンジビン間積分部８は、重み付け部７からの乗算結果Ｚ１の要素ｚ１，ｉ（ｉ＝１，２，３，４，５）を加算することによりレンジビン間積分を実行する。このレンジビン間積分は、次の式（９）により行う。
【００５０】
【数９】
【００５１】
ただし、ｙ１はレンジビン間積分結果を示す。ｙ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビン番号が１であることを示す。
【００５２】
レンジビン番号１から５までに目標による反射信号が存在する場合、目標による反射信号は同位相で積分される。一方、目標による反射信号が存在せず雑音信号のみが存在する場合、雑音信号は異なる位相で積分されるため、加算後の振幅は増大しない。
【００５３】
以上説明したように、荷重計算部６、重み付け部７及びレンジビン間積分部８の動作により、レンジビン間積分が実行される。以上の説明は、レンジビン１からレンジビン５までを抽出しレンジビン間積分を実行する動作であった。レンジビン間積分結果ｙ１が算出されると、計算制御部５はレンジビン間積分の実行範囲を変更し、新たなレンジビンの高距離分解能信号を抽出しレンジビン間積分を実行するように制御する。
【００５４】
すなわち、計算制御部５は、レンジビン２からレンジビン６までに格納された合計５個の高距離分解能信号を抽出し、レンジビン２からレンジビン６までのレンジビン間積分結果ｙ２を算出するように制御する。図７に示すように、次々とレンジビン間積分の実行範囲を変更し、レンジビンＰ−４からレンジビンＰまでのレンジビンを用いて、レンジビン間積分結果ｙ（Ｐ−４）を算出した後、計算制御部５はレンジビン間積分を行う制御を停止する。この動作により、レンジビン間積分が距離方向にわたり実行されたことになる。
【００５５】
検波部９は、レンジビン間積分部８からのレンジビン間積分結果を検波する。レンジビン間積分部８からの出力は複素数のため、複素数を絶対値の２乗値｜ｙｉ｜２（ただし、ｉ＝１，２，…，Ｐ−４）に換算後、検波後信号として出力する。
【００５６】
目標検出部１０は、検波部９から出力される信号から、目標を検出する。
【００５７】
図８は、目標検出部１０が目標を検出する様子を説明する図である。目標検出部１０は、検波部９から出力されたレンジビンごとの検波後信号の中からピーク値を検出する。ピーク値があらかじめ設定したスレッショルド値ＡＴＨ以上ならば目標とみなし検出する。一方、検波部９から出力された検波後信号がスレッショルド値ＡＴＨ未満ならば雑音とみなす。図８には、実施の形態１及び従来技術の雑音電力も示しており、実施の形態１の雑音電力が従来技術の雑音電力よりも低減するため、従来よりも低電力の目標反射信号を検出することが可能となる。
【００５８】
なお、本実施の形態１では、送信部１において、狭パルス幅及びパルス繰返し周期でパルス変調した送信信号を生成し、生成した送信信号の送受信を行い、受信部４において高距離分解能信号を生成する例を示したが、目標寸法よりも小さい距離分解能の信号を生成することの可能な、公知のＦＭチャープや符号等の変調によるパルス圧縮を用いて送信信号を生成し、生成した送信信号の送受信を行い、受信部４において高距離分解能信号を生成してもよく、狭パルス幅のパルス変調を用いる場合と同様に、図２に示す高距離分解能信号を得ることが可能である。
【００５９】
以上のように、この実施の形態１によれば、高距離分解能化を図った信号に対して、連続するレンジビンの信号の位相補正後、レンジビン間積分を実行するように構成したので、目標からの反射信号に対しては、同位相で加算、すなわちコヒーレント積分が実行され、目標による反射信号の検出性能を改善させることが可能となる。
【００６０】
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９から図１７までを参照しながら説明する。図９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。
【００６１】
図９において、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置は、局部発振信号生成部１１と、送信部１Ａと、サーキュレータ２と、アンテナ部３と、受信部４Ａと、合成帯域処理部１２と、計算制御部５と、荷重計算部６と、重み付け部７と、レンジビン間積分部８と、検波部９と、レンジビン平均部１３と、目標検出部１０とが設けられている。
【００６２】
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。
【００６３】
上記の実施の形態１では、レンジビンごとの受信信号の数は１個であった。この実施の形態２では、有限個の送信パルス信号を繰り返し送信し、レンジビンごとに複数個の受信信号を取得し、レンジビン間積分を実行後、同一レンジビンの複数個の信号の平均を算出することに特徴を有しており、この場合の例について、例えばＤ．Ｒ．Ｗｅｈｎｅｒ著、“Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｒａｄａｒ（１９５５）”、Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ、記載の、合成帯域処理を適用した構成を用いて説明する。
【００６４】
ただし、計算制御部５、荷重計算部６、重み付け部７、レンジビン間積分部８、検波部９及び目標検出部１０については、上記の実施の形態１に係るレーダ装置で説明した機能と同様の機能をもつため、機能の説明を省略する。
【００６５】
図９において、局部発振信号生成部１１は、パルス信号を周波数変換するための局部発振信号を発生し、送信部１Ａ及び受信部４Ａに出力する。図１０は有限個のパルス数をＰ個とした場合の局部発信信号の周波数を示す図である。図１０に示すように、局部発信信号の周波数は、送信部１Ａで発生する低周波パルス信号のパルス繰り返し時間ＴＰＲＩごとに、周波数ｆ０からｆＰ−１まで周波数ステップΔｆずつ変化する。局部発振信号Ｗｎ（ｔ）は、式（１０）により表される。
【００６６】
【数１０】
【００６７】
ただし、Ｒｅ［ ］は［ ］内の実部を求める操作、Ｌは局部発振信号の振幅、ｆ０は送信最小周波数、ｎはパルスのインデックス番号、ｔは時刻、φｎは各送信周波数の初期位相、ＴＰＲＩはパルス繰り返し時間、ＴＰはパルス幅を示す。
【００６８】
送信部１Ａは、有限個の低周波送信パルス信号を発生し、局部発振信号を用いて低周波送信パルス信号のパルスごとに周波数変換し送信信号として出力する。図１１は有限個のパルス数をＰとし、周波数ｆ０からｆＰ−１まで周波数ステップΔｆずつパルスごとの周波数を変換する例を示す図である。ここで、繰り返し送信するＰ個の送信パルス信号Ｓｎ（ｔ）は式（１１）により表される。
【００６９】
【数１１】
【００７０】
ただし、Ａは送信信号の振幅を示す。なお、局部発振信号の周波数がｆＰ−１になると、再びｆ０から繰り返すことにより、送信部１Ａは、周波数ｆ０からｆＰ−１までのＰ個のパルス信号を繰り返し送信する。ここで、Ｐ個のパルス信号の繰り返し送信数をＣＰＩ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｕｌｓｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）数と呼ぶ。
【００７１】
アンテナ部３は、送信部１Ａから出力された送信信号を電波として空間へ放射するとともに、目標により反射し到来してくる電波を受信信号として受信し、受信部４Ａへ出力する。
【００７２】
受信部４Ａは、受信信号に含まれるパルスごとに、局部発振信号を用いて周波数変換、及びＩ、Ｑ位相検波を行って複素ビデオ信号を生成した後、生成した複素ビデオ信号にアナログ／ディジタル変換を行い、複素ディジタルビデオ信号を生成し出力する。
【００７３】
目標との相対速度が０ｍ／ｓである場合を例とし、受信部４Ａに入力された受信信号に含まれる受信パルス信号から複素ディジタルビデオ信号を生成する流れを説明する。
【００７４】
受信信号に含まれる受信パルス信号Ｕｎ（ｔ）は、式（１１）に対応して式（１２）により表される。
【００７５】
【数１２】
【００７６】
ただし、Ａ’は受信信号の振幅、Ｒは目標との相対距離、ｃは光速を示す。式（１２）で表されるＰ個の受信パルス信号は、繰り返して受信される。図１２は、一例として送信部１Ａから出力されたＰ個の送信パルス信号と、受信部４Ａに入力されるＰ個の受信パルス信号を示している。
【００７７】
式（１２）の受信パルス信号Ｕｎ（ｔ）を式（１０）の局部発振信号Ｗｎ（ｔ）で周波数変換、及びＩ、Ｑ位相検波を行い、式（１３）により表される複素ビデオ信号Ｖｎ（ｔ）が得られる。
【００７８】
【数１３】
【００７９】
ただし、Ａ”は複素ビデオ信号の振幅を示す。式（１３）のＶｎ（ｔ）を送信パルス幅と同じサンプリング間隔でアナログ／ディジタル変換し、パルス繰り返し時間ＴＰＲＩごとに信号を抽出し複素ディジタルビデオ信号を生成する。受信パルス信号の同一レンジビンのｎ番目のパルスに対する複素ディジタルビデオ信号Ｖ（ｎ）は、式（１３）のｎ番目の複素ビデオ信号に対応して式（１４）により表される。
【００８０】
【数１４】
【００８１】
式（１４）は、複素ディジタルビデオ信号がＰ個の離散値であることを示す。なお、送信部１ＡでＣＰＩ数がＫの場合、Ｐ個の複素ディジタルビデオ信号がＫ組得られる。
【００８２】
合成帯域処理部１２は、受信部４Ａより出力される複素ディジタルビデオ信号を用いて合成帯域処理を施し高距離分解能化を図り、高距離分解能信号を出力する。一例として、図１３を用いて、Ｐ個の受信パルス信号から生成されるＰ個の複素ディジタルビデオ信号を用いて高距離分解能信号を生成する流れを模式的に説明する。
【００８３】
図１３において、受信部４Ａで同一レンジビン（図１３ではレンジビン番号３）のＰ個の受信パルス信号から生成される同一レンジビンのＰ点の複素ディジタルビデオ信号に対して、逆フーリエ変換を実行する。この結果、受信パルス信号が存在するレンジビンをＰ点に細分した高距離分解能信号が得られる。
【００８４】
なお、送信部１ＡでＣＰＩ数がＫの場合、Ｐ個の受信パルス信号ごとに得られるＰ点の複素ディジタルビデオ信号を逆フーリエ変換することにより、Ｋ組の高距離分解能信号が得られる。
【００８５】
次に、荷重計算部６は、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号に重み付けするための荷重値を算出して出力する。一例として、図１４を用いて、ＣＰＩ数を３、高距離分解能化を図った後のレンジビンの数をＰ、レンジビン間積分するレンジビン数Ｐｉｎｔを５とした場合を例にして、荷重値を算出する方法を説明する。
【００８６】
図１４において、ＣＰＩ数が縦方向、距離方向が横方向である２次元配列に高距離分解能信号が格納されている。図１４の２次元配列のデータからなる行列Ｘｒは、式（１５）で表される。
【００８７】
【数１５】
【００８８】
ただし、行列Ｘｒは行数Ｐ、列数３の行列、ｘｉｊはｉ番目のレンジビン、ｊ番目のＣＰＩの高距離分解能信号を示す。
【００８９】
荷重計算部６は、荷重値の算出手順を示す図４のステップ６０１により、レンジビン１からレンジビン５に格納された合計１５個の高距離分解能信号を抽出し、式（１６）に示す５行３列の行列Ｘ１を生成する。
【００９０】
【数１６】
【００９１】
ただし、行列Ｘ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビン番号を示す。
【００９２】
ステップ６０２では、行列Ｘ１の相関行列Ｒｘｘを式（１７）により求める。
【００９３】
【数１７】
【００９４】
Ｒｘｘは、５行５列の正方行列となる。
【００９５】
ステップ６０３では、相関行列Ｒｘｘの最大固有値に対応する固有ベクトルを求めることで最大比合成の荷重ベクトル（荷重値を要素とするベクトル）を得る。荷重ベクトルｗｍａｘは要素数５のベクトルであり、式（１８）で表される。
【００９６】
【数１８】
【００９７】
荷重計算部６は、得られた５個の荷重値ｗｋ（ｋ＝１，２，…，５）を出力する。
【００９８】
次に、重み付け部７は、荷重計算部６から出力される荷重値を用いて、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号に重み付けして出力する。重み付けの動作手順を示す図５（ａ）のステップ７０１により、重み付け部７は荷重計算部６からの荷重値の複素共役（以降、共役荷重値と呼ぶ）を求める。
【００９９】
次に、ステップ７０２において、重み付け部７は、荷重計算部６が抽出したのと同じ高距離分解能信号（図１４の例ではレンジビン１からレンジビン５の信号）を抽出する。
【０１００】
そして、ステップ７０３において、ステップ７０２で抽出した高距離分解能信号に共役荷重値を乗算する。図１４の例では式（１９）の乗算結果が得られる。
【０１０１】
【数１９】
【０１０２】
ただし、行列Ｚ１は乗算結果、＊は複素共役であり、行列Ｚ１の要素は式（２０）で表される。
【０１０３】
【数２０】
【０１０４】
ただし、ｚ１，ｉｊは行列Ｚ１の（ｉ，ｊ）成分を示す。なお、行列Ｚ１及びｚ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビン番号が１であることを示す。重み付け部７は、重み付け後の信号ｚ１，ｉｊを出力する。
【０１０５】
次に、レンジビン間積分部８は、重み付け部７から出力される、重み付け後の信号をレンジビン間積分し出力する。図１５は、一例として図１４で抽出した高距離分解能信号にレンジビン間積分を行う様子を模式的に示す図であり、図１５に示すように、レンジビン間積分部８は、重み付け部７からの重み付け後の信号ｚ１，ｉｊ（ｉ＝１，２，３，４，５，ｊ＝１，２，３）に対して、同一のＣＰＩ番号の５個のレンジビンの信号を加算する。加算は式（２１）から（２３）により行う。
【０１０６】
【数２１】
【０１０７】
ただし、ｙ１，ｊ（ｊ＝１，２，３）はＣＰＩ番号がｊのレンジビン間積分結果を示す。ｙ１の添字１はレンジビンの抽出を開始したレンジビン番号が１であることを示す。
【０１０８】
レンジビン間積分結果ｙ１，ｊ（ｊ＝１，２，３）が算出されると、計算制御部５はレンジビン間積分の実行範囲を変更し、新たなレンジビンの高距離分解能信号を抽出しレンジビン間積分を実行するように制御する。
【０１０９】
すなわち、計算制御部５は、レンジビン２からレンジビン６に格納された合計１５個の高距離分解能信号を抽出し、レンジビン２からレンジビン６までのレンジビン間積分結果ｙ２，ｊ（ｊ＝１，２，３）を算出するように制御する。図１６に示すように、次々とレンジビン間積分の実行範囲を変更し、レンジビンＰ−４からレンジビンＰまでのレンジビンを用いて、レンジビン間積分結果ｙ（Ｐ−４），ｊ（ｊ＝１，２，３）を算出した後、計算制御部５はレンジビン間積分を行う制御を停止する。この動作により、レンジビン間積分が距離方向にわたり実行されたことになる。
【０１１０】
次に、検波部９は、レンジビン間積分部８から出力されるレンジビン間積分結果を検波する。レンジビン間積分部８から出力される信号は複素数のため、複素数の絶対値の２乗値｜ｙｍ，ｊ｜２（ｍ＝１，２，…，Ｐ−４，ｊ＝１，２，３）に換算する。ただし、ｍはレンジビンの番号を示す。
【０１１１】
次に、レンジビン平均部１３は、検波部９から出力された検波後の信号に対して、レンジビンごとにＣＰＩ方向で平均化する。図１７は一例として、検波部９から出力された検波後の信号に対して、平均化を行う動作を模式的に示す図であり、本実施の形態２ではＣＰＩ数が３なので、ＣＰＩ方向の平均化は式（２４）により行う。
【０１１２】
【数２２】
【０１１３】
ここで、｜（−）ｙｍ｜はＣＰＩ方向で平均化した後のレンジビン間積分結果を示す。なお、（−）ｙは、ｙの上に−があることを表す。
【０１１４】
そして、目標検出部１０は、レンジビン平均部１３から出力される信号から、目標を検出する。
【０１１５】
以上のように、この実施の形態２によれば、有限個の送信パルス信号を繰り返し送信し、レンジビンごとに複数個の受信信号を取得するように構成したので、相関行列の計算に用いる受信信号の数が増加するので相関行列から求める荷重値の精度がより改善するとともに、同一レンジビンの受信信号の数が増加するため、目標検出性能を更に改善させることが可能である。
【０１１６】
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１８から図２１までを参照しながら説明する。図１８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。
【０１１７】
図１８において、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置は、局部発振信号生成部１１と、送信部１Ａと、サーキュレータ２と、アンテナ部３と、受信部４Ａと、合成帯域処理部１２と、相対距離推定部１４と、計算制御部５と、荷重計算部６と、重み付け部７と、レンジビン間積分部８と、検波部９と、レンジビン平均部１３と、目標検出部１０とが設けられている。
【０１１８】
図１９は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の相対距離推定部の構成を示すブロック図である。
【０１１９】
図１９において、相対距離推定部１４は、相関行列計算部１４ａと、固有値データ記憶部１４ｂと、距離区間設定部１４ｃとが設けられている。
【０１２０】
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。
【０１２１】
上記の実施の形態１及び２では、レンジビン間積分は、目標からの反射信号の有無と無関係に、距離方向にわたって実行していた。この実施の形態３では、相対距離推定部１４で目標の存在する相対距離を推定し、推定した目標の存在する距離範囲に基づきレンジビン間積分の実行範囲を限定することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。
【０１２２】
相対距離推定部１４は、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号を用いて、目標の存在する区間および雑音の区間を推定する。図１９を用いて、相対距離推定部１４の動作を説明する。
【０１２３】
相関行列計算部１４ａは、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号の連続するレンジビンの信号を用いて相関行列及び相関行列の最大固有値を求める。
【０１２４】
図２０は、相関行列計算部１４ａの動作を模式的に説明する図である。図２０に示すように、相関行列計算部１４ａは、レンジビン１からレンジビン５までの１５個の高距離分解能信号を抽出し、行列Ｘ１を生成し、荷重計算部６と同様の方法により、行列Ｘ１の相関行列、及び相関行列の最大固有値を求め、固有値データ記憶部１４ｂに出力する。
【０１２５】
次に、相関行列計算部１４ａは、レンジビン２からレンジビン６までの１５個の高距離分解能信号を抽出し、行列Ｘ２を生成し、行列Ｘ２の相関行列、及び相関行列の最大固有値を求め、固有値データ記憶部１４ｂに出力する。レンジビン方向に次々と最大固有値を算出し、レンジビンＰ−４からレンジビンＰの１５個の高距離分解能信号を抽出し、行列ＸＰ−４を生成し、行列ＸＰ−４の相関行列、及び相関行列の最大固有値を算出する。
【０１２６】
図２１（ａ）は、一例として、固有値データ記憶部１４ｂに入力されたレンジビンごとの最大固有値の大きさを示す図であり、最大固有値の大きさは、距離（レンジビン）方向に対して凸形の特性となる。
【０１２７】
最大固有値の値は、目標からの反射信号強度に比例することが知られている。このため、距離区間設定部１４ｃは、最大固有値の大きいレンジビンに目標からの反射信号が存在するとみなし、スレッショルド判定により目標が存在する距離区間を推定する。すなわち、最大固有値があらかじめ設定したスレッショルドＢＴＨ以上の連続するレンジビンの区間を求め、図２１（ｂ）に示すように、区間の下端をＳ１、上端をＳ２とする。
【０１２８】
距離区間設定部１４ｃは、目標が存在する区間の上端及び下端を計算制御部５に出力する。計算制御部５は、相対距離推定部１４から出力される目標が存在する区間に限定しレンジビン間積分を行うように制御する。
【０１２９】
以上のように、この実施の形態３によれば、目標の相対距離を事前に推定し、レンジビン間積分を行う区間を限定するように構成したので、レンジビン間積分の実行、特に、重み付け部７及びレンジビン間積分部８での計算量の低減が可能となる。
【０１３０】
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２２から図２５までを参照しながら説明する。図２２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。
【０１３１】
図２２において、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置は、局部発振信号生成部１１と、送信部１Ａと、サーキュレータ２と、アンテナ部３と、受信部４Ａと、合成帯域処理部１２と、目標寸法推定部１５と、計算制御部５と、荷重計算部６と、重み付け部７と、レンジビン間積分部８と、検波部９と、レンジビン平均部１３と、目標検出部１０とが設けられている。
【０１３２】
図２３（ａ）は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の目標寸法推定部の構成を示すブロック図である。
【０１３３】
図２３（ａ）において、目標寸法推定部１５は、推定用計算制御部１５ａと、スイッチ１５ｂと、推定用荷重計算部１５ｃと、推定用重み付け部１５ｄと、推定用レンジビン間積分部１５ｅと、推定用積分データ記憶部１５ｆと、繰り返し判定部１５ｇと、推定用レンジビン平均部１５ｈと、目標寸法設定部１５ｉとが設けられている。
【０１３４】
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。
【０１３５】
上記の実施の形態１及び２では、計算制御部５において、レンジビン間積分するレンジビン数の設定に用いる目標寸法データは既知としていた。この実施の形態４では、目標寸法データが不明の場合、目標寸法推定部１５で目標寸法を推定し、レンジビン間積分するレンジビン数を設定することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。
【０１３６】
目標寸法推定部１５は、合成帯域処理部１２から出力された高距離分解能信号を用いて、目標寸法を推定する。図２４は、目標寸法推定部１５の動作を説明するための図である。図２３及び図２４を併用し、目標寸法推定部１５の動作について説明する。
【０１３７】
推定用計算制御部１５ａは、スイッチ１５ｂ、推定用荷重計算部１５ｃ、推定用重み付け部１５ｄ、推定用レンジビン間積分部１５ｅを制御する。以降、推定用計算制御部１５ａによる制御が行われているものとして説明を行う。
【０１３８】
スイッチ１５ｂは、推定用荷重計算部１５ｃに入力するデータを切換える。スイッチ１５ｂは、図２３（ａ）に示すように、はじめ端子Ａ側に接続する。すると、合成帯域処理部１２からの高距離分解能信号が推定用荷重計算部１５ｃに入力される。
【０１３９】
推定用荷重計算部１５ｃは、合成帯域処理部１２から出力される高距離分解能信号に対して、連続する２個のレンジビンに重み付けするための推定用荷重値を算出する。図２４（ａ）に示すように、レンジビン１からレンジビン２に格納された合計６個の高距離分解能信号を用いて、式（２５）に示す行列Ｘｅ１を生成する。
【０１４０】
【数２３】
【０１４１】
推定用荷重計算部１５ｃは、荷重計算部６と同様の動作を行い、式（２５）で表される行列Ｘｅ１の相関行列を式（２６）に示すように求める。
【０１４２】
【数２４】
【０１４３】
そして、相関行列Ｒｘｘの最大固有値に対応する固有ベクトルを求めることで荷重ベクトル（荷重値を要素とするベクトル）を得る。固有ベクトルｗｅｍａｘは、式（２７）で表される要素数２のベクトルである。
【０１４４】
【数２５】
【０１４５】
推定用荷重計算部１５ｃは、荷重値ｗｅｉ（ｉ＝１，２）を推定用重み付け部１５ｄに出力する。
【０１４６】
推定用重み付け部１５ｄは、推定用荷重計算部１５ｃからの推定用荷重値で高距離分解能信号を重み付けして出力する。図２４（ｂ）に示すように、推定用荷重計算部１５ｃで求めた推定用荷重値の複素共役（以降、共役推定荷重値と呼ぶ）を、推定用荷重計算部１５ｃが抽出した高距離分解能信号に乗算し、式（２８）の行列Ｚｅ１を得る。
【０１４７】
【数２６】
【０１４８】
ただし、行列Ｚｅ１は乗算結果を表し、行列Ｚｅ１の要素は式（２９）で表される。
【０１４９】
【数２７】
【０１５０】
ただし、ｚｅ１，ｉｊは行列Ｚｅ１の（ｉ，ｊ）成分を示す。推定用重み付け部１５ｄは行列Ｚｅ１を推定用レンジビン間積分部１５ｅに出力する。
【０１５１】
推定用レンジビン間積分部１５ｅは、推定用重み付け部１５ｄから出力された行列Ｚｅ１をレンジビン間積分する。図２４（ｃ）に示すように、行列Ｚｅ１の要素ｚｅ１，ｉｊ（ｉ＝１，２，ｊ＝１，２，３）を式（３０）から式（３２）までにより加算することでレンジビン間積分を実行する。
【０１５２】
【数２８】
【０１５３】
ただし、ｙｅ１，ｊ（ｊ＝１，２，３）は推定用レンジビン間積分結果を示す。推定用レンジビン間積分部１５ｅは、ｙｅ１，ｊ（ｊ＝１，２，３）を推定用積分データ記憶部１５ｆに出力する。
【０１５４】
推定用レンジビン間積分結果が推定用積分データ記憶部１５ｆに出力された後、推定用計算制御部１５ａは、レンジビン間積分の実行範囲を変更し、新たなレンジビンの高距離分解能後信号を抽出し、レンジビン間積分を実行するように制御する。
【０１５５】
すなわち、推定用計算制御部１５ａは、図２４（ｄ）に示すように、レンジビン２からレンジビン３に格納された６個の高距離分解能信号を抽出し、レンジビン２からレンジビン３までのレンジビン間積分結果ｙｅ２，ｊ（ｊ＝１，２，３）を算出するように制御する。続いて、推定用計算制御部１５ａは、図２４（ｅ）に示すように、レンジビンＰ−１からレンジビンＰを用いて、レンジビン間積分結果ｙｅ（Ｐ−１），ｊ（ｊ＝１，２，３）を算出するまで、レンジビン間積分の実行範囲を１レンジビンずつ変更し、レンジビン間積分を行うように制御し、レンジビン間積分を行う制御を停止する。
【０１５６】
なお、距離（レンジビン）方向の点数をＰに保つため、レンジビン番号Ｐの高距離分解能信号を推定用積分データ記憶部１５ｆに格納した後、スイッチ１５ｂのスイッチを、図２３（ｃ）に示すように、端子Ｂ側に切換える。
【０１５７】
推定用レンジビン間積分部１５ｅは、推定用積分データ記憶部１５ｆに格納していた、レンジビン間積分結果及びレンジビン番号Ｐの信号を、繰り返し判定部１５ｇに出力する。
【０１５８】
繰り返し判定部１５ｇは、推定用レンジビン間積分部１５ｅからの出力を、推定用荷重計算部１５ｃへ出力する。すなわち、本実施の形態４において、目標寸法推定部１５は、レンジビン間積分の実行結果に、再度レンジビン間積分を行うという動作を繰り返し実行するものとする。
【０１５９】
レンジビン間積分の繰り返しの回数が、あらかじめ設定した回数に達すると、レンジビン間積分結果を推定用レンジビン平均部１５ｈへ出力する。
【０１６０】
推定用レンジビン平均部１５ｈは、繰り返し判定部１５ｇからのレンジビン間積分結果を絶対値の２乗値に換算後、ＣＰＩ方向に平均化処理を行う。ＣＰＩ方向の平均化は、本実施の形態４のＣＰＩ数が３なので、式（３３）により行う。
【０１６１】
【数２９】
【０１６２】
ここで、｜（−）ｙｅｍ｜はＣＰＩ方向で平均化した、レンジビン間積分結果を示す。なお、（−）ｙは、ｙの上に−があることを表す。
【０１６３】
目標寸法設定部１５ｉは、推定用レンジビン平均部１５ｈからの出力に対し、目標の存在するレンジビンを検出し、目標寸法を設定する。図２５に示すように、推定用レンジビン平均部１５ｈから出力されたレンジビン間積分結果のピーク値を検出し、検出したピーク値があらかじめ設定したスレッショルド値ＣＴＨ以上ならば目標とし、スレッショルド値ＣＴＨ以上の連続するレンジビンの範囲が目標寸法に一致するとみなす。目標寸法設定部１５ｉは、目標寸法に一致するとみなしたレンジビン数Ｌｅを計算制御部５に出力する。
【０１６４】
計算制御部５は、レンジビン間積分するレンジビン数をＬｅに設定し、レンジビン間積分を実施するように制御する。
【０１６５】
以上のように、この実施の形態４によれば、目標寸法を推定し、レンジビン間積分するレンジビン数を設定するように構成したので、目標寸法データが不明の場合でも、レンジビン間積分するレンジビン数を推定し、設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】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２】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の送信パルス信号及び高距離分解能信号を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の荷重計算部の動作を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の荷重計算部の荷重値算出動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の重み付け部の動作を示す図である。
【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部の動作を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の計算制御部の動作を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の検波部及び目標検出部の動作を示す図である。
【図９】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１０】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の局部発振信号生成部の局部発振信号を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の送信パルス信号を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の送信及び受信パルス信号を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の合成帯域処理部の動作を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の荷重計算部の動作を示す図である。
【図１５】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部の動作を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の計算制御部の動作を示す図である。
【図１７】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平均部の動作を示す図である。
【図１８】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１９】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の相対距離推定部の構成を示すブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の相対距離推定部の相関行列計算部の動作を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の相対距離推定部の固有値データ記憶部のデータを示す図である。
【図２２】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２３】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の目標寸法推定部の構成を示すブロック図である。
【図２４】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の目標寸法推定部の動作を示す図である。
【図２５】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の目標寸法推定部の目標寸法設定部の動作を示す図である。
【符号の説明】
【０１６７】
１ 送信部、１Ａ 送信部、２ サーキュレータ、３ アンテナ部、４ 受信部、４Ａ 受信部、５ 計算制御部、６ 荷重計算部、７ 重み付け部、８ レンジビン間積分部、９ 検波部、１０ 目標検出部、１１ 局部発振信号生成部、１２ 合成帯域処理部、１３ レンジビン平均部、１４ 相対距離推定部、１４ａ 相関行列計算部、１４ｂ 固有値データ記憶部、１４ｃ 距離区間設定部、１５ 目標寸法推定部、１５ａ 推定用計算制御部、１５ｂ スイッチ、１５ｃ 推定用荷重計算部、１５ｄ 推定用重み付き部、１５ｅ 推定用レンジビン間積分部、１５ｆ 推定用積分データ記憶部、１５ｇ 繰り返し判定部、１５ｈ 推定用レンジビン平均部、１５ｉ 目標寸法設定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標寸法よりも小さい距離分解能で目標を検出するレーダ装置であって、
あらかじめ定めた変調方式で変調した送信信号を生成する送信部と、
前記送信信号を空間へ放射するとともに、目標により反射し到来してくる前記送信信号を受信信号として受信するアンテナ部と、
前記受信信号の周波数変換及びＩ、Ｑ位相検波を行って、Ｉ成分、Ｑ成分の複素ビデオ信号を生成し、生成した複素ビデオ信号をアナログ／ディジタル変換し、前記送信信号の変調方式に応じて決まる距離分解能で高距離分解能化を図ったレンジビンごとの信号を高距離分解能信号として出力する受信部と、
前記高距離分解能信号に対して、レンジビン数だけ連続するレンジビンの信号に重み付けするための荷重値を算出する荷重計算部と、
前記荷重値を用いて連続するレンジビンの信号に重み付けをする重み付け部と、
前記重み付け部から出力され、目標の部分ごとに反射した受信信号が含まれる連続するレンジビンの信号を同相にした後、連続するレンジビンの信号を加算するレンジビン間積分部と、
あらかじめ求めた目標寸法データと距離分解能との比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する計算制御部と、
前記レンジビン間積分部から出力される信号の検波を行う検波部と、
前記検波部から出力される信号を用いて目標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】
前記送信部は、高周波の正弦波信号を目標寸法より小さい距離分解能に応じて決まるあらかじめ設定された狭パルス幅及びパルス繰返し周期でパルス変調した送信パルス信号を生成し、送信信号として出力する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送信部は、目標寸法より小さい距離分解能に応じて決まるあらかじめ設定されたパルス信号のパルス内に所定の変調を施してパルス圧縮した信号を生成し、送信信号として出力する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
目標寸法よりも小さい距離分解能で目標を検出するレーダ装置であって、
パルス信号を周波数変換するための局部発振信号を生成する局部発振信号生成部と、
有限個の低周波送信パルス信号を発生し、前記局部発振信号を用いて低周波送信パルス信号のパルスごとに周波数変換し送信信号として出力する送信部と、
前記送信信号を空間へ放射するとともに、目標により反射し到来してくる前記送信信号を受信信号として受信するアンテナ部と、
前記受信信号に含まれるパルスごとに、前記局部発振信号を用いて周波数変換、及びＩ、Ｑ位相検波を行って複素ビデオ信号を生成した後、生成した複素ビデオ信号にアナログ／ディジタル変換を行い、複素ディジタルビデオ信号を生成し出力する受信部と、
前記受信部より出力される複素ディジタルビデオ信号を用いて合成帯域処理を施し高距離分解能化を図り、高距離分解能信号を出力する合成帯域処理部と、
前記高距離分解能信号に対して、レンジビン数だけ連続するレンジビンの信号に重み付けするための荷重値を算出する荷重計算部と、
前記荷重値を用いて連続するレンジビンの信号に重み付けをする重み付け部と、
前記重み付け部から出力され、目標の部分ごとに反射した受信信号が含まれる連続するレンジビンの信号を同相にした後、連続するレンジビンの信号を加算するレンジビン間積分部と、
あらかじめ求めた目標寸法データと距離分解能との比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する計算制御部と、
前記レンジビン間積分部から出力される信号の検波を行う検波部と、
前記検波部から出力された検波後の信号に対して、レンジビンごとにＣＰＩ方向で平均化するレンジビン平均部と、
前記レンジビン平均部から出力される信号を用いて目標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５】
前記合成帯域処理部から出力される高距離分解能信号を用いて、目標の存在する距離範囲を推定する相対距離推定部をさらに備え、
前記計算制御部は、推定した目標の存在する距離範囲で前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する
ことを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記相対距離推定部は、
前記合成帯域処理部から出力される高距離分解能信号の連続するレンジビンの信号を用いて相関行列及び相関行列の最大固有値を求める相関行列計算部と、
前記相関行列及び相関行列の最大固有値を記憶する固有値データ記憶部と、
最大固有値があらかじめ設定した第１の閾値以上の連続するレンジビンの区間である距離範囲を設定する距離区間設定部とを有する
ことを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記合成帯域処理部から出力される高距離分解能信号を用いて、目標寸法を推定する目標寸法推定部をさらに備え、
前記計算制御部は、推定した目標寸法データと距離分解能との比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する
ことを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記目標寸法推定部は、
前記合成帯域処理部から出力される高距離分解能信号に対して、連続するレンジビンの信号に重み付けするための推定用荷重値を算出する推定用荷重計算部と、
前記推定用荷重値を用いて高距離分解能信号に重み付けをする推定用重み付け部と、
前記推定用重み付け部から出力された行列をレンジビン間積分する推定用レンジビン間積分部と、
前記推定用レンジビン間積分部から出力されたレンジビン間積分結果をＣＰＩ方向で平均化する推定用レンジビン平均部と、
前記推定用レンジビン平均部から出力されたレンジビン間積分結果のピーク値を検出し、検出したピーク値があらかじめ設定した第２の閾値以上の連続するレンジビンの範囲を目標寸法として設定する目標寸法設定部とを有する
ことを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項１】
目標寸法よりも小さい距離分解能で目標を検出するレーダ装置であって、
あらかじめ定めた変調方式で変調した送信信号を生成する送信部と、
前記送信信号を空間へ放射するとともに、目標により反射し到来してくる前記送信信号を受信信号として受信するアンテナ部と、
前記受信信号の周波数変換及びＩ、Ｑ位相検波を行って、Ｉ成分、Ｑ成分の複素ビデオ信号を生成し、生成した複素ビデオ信号をアナログ／ディジタル変換し、前記送信信号の変調方式に応じて決まる距離分解能で高距離分解能化を図ったレンジビンごとの信号を高距離分解能信号として出力する受信部と、
前記高距離分解能信号に対して、レンジビン数だけ連続するレンジビンの信号に重み付けするための荷重値を算出する荷重計算部と、
前記荷重値を用いて連続するレンジビンの信号に重み付けをする重み付け部と、
前記重み付け部から出力され、目標の部分ごとに反射した受信信号が含まれる連続するレンジビンの信号を同相にした後、連続するレンジビンの信号を加算するレンジビン間積分部と、
あらかじめ求めた目標寸法データと距離分解能との比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する計算制御部と、
前記レンジビン間積分部から出力される信号の検波を行う検波部と、
前記検波部から出力される信号を用いて目標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】
前記送信部は、高周波の正弦波信号を目標寸法より小さい距離分解能に応じて決まるあらかじめ設定された狭パルス幅及びパルス繰返し周期でパルス変調した送信パルス信号を生成し、送信信号として出力する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送信部は、目標寸法より小さい距離分解能に応じて決まるあらかじめ設定されたパルス信号のパルス内に所定の変調を施してパルス圧縮した信号を生成し、送信信号として出力する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
目標寸法よりも小さい距離分解能で目標を検出するレーダ装置であって、
パルス信号を周波数変換するための局部発振信号を生成する局部発振信号生成部と、
有限個の低周波送信パルス信号を発生し、前記局部発振信号を用いて低周波送信パルス信号のパルスごとに周波数変換し送信信号として出力する送信部と、
前記送信信号を空間へ放射するとともに、目標により反射し到来してくる前記送信信号を受信信号として受信するアンテナ部と、
前記受信信号に含まれるパルスごとに、前記局部発振信号を用いて周波数変換、及びＩ、Ｑ位相検波を行って複素ビデオ信号を生成した後、生成した複素ビデオ信号にアナログ／ディジタル変換を行い、複素ディジタルビデオ信号を生成し出力する受信部と、
前記受信部より出力される複素ディジタルビデオ信号を用いて合成帯域処理を施し高距離分解能化を図り、高距離分解能信号を出力する合成帯域処理部と、
前記高距離分解能信号に対して、レンジビン数だけ連続するレンジビンの信号に重み付けするための荷重値を算出する荷重計算部と、
前記荷重値を用いて連続するレンジビンの信号に重み付けをする重み付け部と、
前記重み付け部から出力され、目標の部分ごとに反射した受信信号が含まれる連続するレンジビンの信号を同相にした後、連続するレンジビンの信号を加算するレンジビン間積分部と、
あらかじめ求めた目標寸法データと距離分解能との比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する計算制御部と、
前記レンジビン間積分部から出力される信号の検波を行う検波部と、
前記検波部から出力された検波後の信号に対して、レンジビンごとにＣＰＩ方向で平均化するレンジビン平均部と、
前記レンジビン平均部から出力される信号を用いて目標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５】
前記合成帯域処理部から出力される高距離分解能信号を用いて、目標の存在する距離範囲を推定する相対距離推定部をさらに備え、
前記計算制御部は、推定した目標の存在する距離範囲で前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する
ことを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記相対距離推定部は、
前記合成帯域処理部から出力される高距離分解能信号の連続するレンジビンの信号を用いて相関行列及び相関行列の最大固有値を求める相関行列計算部と、
前記相関行列及び相関行列の最大固有値を記憶する固有値データ記憶部と、
最大固有値があらかじめ設定した第１の閾値以上の連続するレンジビンの区間である距離範囲を設定する距離区間設定部とを有する
ことを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記合成帯域処理部から出力される高距離分解能信号を用いて、目標寸法を推定する目標寸法推定部をさらに備え、
前記計算制御部は、推定した目標寸法データと距離分解能との比からレンジビン数を設定し、レンジビン数だけ連続するレンジビンを距離方向へ移動するように前記荷重計算部、前記重み付け部及び前記レンジビン間積分部を制御する
ことを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記目標寸法推定部は、
前記合成帯域処理部から出力される高距離分解能信号に対して、連続するレンジビンの信号に重み付けするための推定用荷重値を算出する推定用荷重計算部と、
前記推定用荷重値を用いて高距離分解能信号に重み付けをする推定用重み付け部と、
前記推定用重み付け部から出力された行列をレンジビン間積分する推定用レンジビン間積分部と、
前記推定用レンジビン間積分部から出力されたレンジビン間積分結果をＣＰＩ方向で平均化する推定用レンジビン平均部と、
前記推定用レンジビン平均部から出力されたレンジビン間積分結果のピーク値を検出し、検出したピーク値があらかじめ設定した第２の閾値以上の連続するレンジビンの範囲を目標寸法として設定する目標寸法設定部とを有する
ことを特徴とする請求項７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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１０−６０３１８（Ｐ２０１０−６０３１８Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２３６６４（Ｐ２００８−２２３６６４）
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【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２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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