レーダ装置
【課題】 パルスドップラレーダにおいて、目標機の送信波やエンジンブレードの回転によって多くの不要波が発生し、目標の探知確率が低下するという問題がある。
【解決手段】 ＦＭレンジング処理を行う際に、不要波を含む複数の受信ドップラ周波数の中から目標信号のみを抽出するために、目標信号特有の周波数データ、および強度データを利用した条件による判定処理を行い、最終的にそれらの条件を満たした信号のみに対してレンジ計算を行うことにより、不要波を抑えて正確な目標探知が可能となる。
【解決手段】 ＦＭレンジング処理を行う際に、不要波を含む複数の受信ドップラ周波数の中から目標信号のみを抽出するために、目標信号特有の周波数データ、および強度データを利用した条件による判定処理を行い、最終的にそれらの条件を満たした信号のみに対してレンジ計算を行うことにより、不要波を抑えて正確な目標探知が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パルス繰り返し周波数を有した送信波を出力して、目標を検出するパルスドップラ方式のレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機搭載用のパルスドップラレーダにおいて、ＨＰＲＦ（high pulse repetition frequency）を使用したレーダモードでの測距方法として、ＦＭレンジングが使用されている。これは、送信時に送信周波数にチャープ処理を施し、受信ドップラの周波数の変位を観測して、その変位量から目標までの距離を算出するものである（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】George W. Stimson 著、「Airborne Radar Second Edition」、SciTECH Publishing, Inc、Chapters 14 and 28
【０００４】
しかし、目標から反射されて受信する目標信号以外にも、目標機から送出される送信波を受信したり、目標信号が目標機のエンジンブレードの回転によって変調を受ける（ＪＥＭ：Ｊｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などして、受信帯域に不要波が発生してしまう。この不要波の存在は、目標の探知確率の低下を招き、探知性能に悪影響を与える。
【０００５】
これに対し、例えば特許文献１に示すように、目標の正確なレンジ情報を得るＦＭレンジング処理を行うことで、不要波の誤認識を抑える方法が知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４３８４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示すような従来のＦＭレンジング処理においては、レンジ計算の対象となるドップラ周波数データは、送受信によって得られた全データ中から抽出された一部のデータのみに限られる。この抽出される周波数データ数は、レーダ装置のメモリや機器構成上の制約から、あらかじめ設定した固定値で与えられるため、時間的に取得タイミングの早いものから優先的に、所定数分だけ周波数データが抽出される。
【０００８】
ところが、多くの不要波が発生した場合、上記の抽出方法では不要波のみが処理対象データとして抽出されてしまい、肝心の目標信号が処理対象データとして抽出されない現象を生じる可能性が高くなる。不要波の数が多いほど、限られた計算処理対象データ数の中に目標信号が入れなくなる可能性が高くなり、全ての枠を不要波が占有してしまうと、目標探知に失敗するという問題があった。
【０００９】
この発明は係る課題を解決するために成されたものであり、全取得データ中から処理対象となるデータを抽出して目標のレンジ情報を得る際に、予めドップラ周波数データによる目標判定処理を設けることによって、多数の不要波が存在する中で確実に目標のレンジ情報を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によるレーダ装置は、周波数の時間変化率がそれぞれ異なる少なくとも３つの連続したフェーズで、周波数の時間変化率がそれぞれ一定となる周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、上記励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、ＦＭレンジング処理を施す信号処理器とを備え、上記信号処理器は、フェーズ間で組み合わせたドップラ周波数データの差分結果と周波数の時間変化率との相関関係から規定される、目標信号に特有の判定条件に基づき、目標信号候補のドップラ周波数データを選択し、選択したドップラ周波数データと周波数の時間変化率とから目標の距離情報を求めるものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ＦＭレンジング処理において、ドップラ周波数データと周波数の時間変化率とを用いて目標信号候補を抽出することによって、不要波が複数存在する状況であっても、目標信号を正確に検出して、目標信号についてのみレンジ計算を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置について、図を用いて説明する。
図１は実施の形態１におけるレーダ装置の電波の送受信の様子を示す図である。図１において、レーダ装置３を搭載した航空機（自機１）と、目標となる航空機（目標機２）とが向かい合って飛行し、両航空機の飛行中にレーダ装置３が電波を送受信することを前提としている。自機１は、目標機２を発見するために、自機１の機首にレーダ装置３を搭載し、レーダ装置３を用いて目標の捜索を行う。自機１のレーダ装置３からの送信波４が目標である目標機２にて反射し、返ってくる目標信号を受信して、目標の探知が行われる。このとき、目標機２から送出される送信波５や、ＪＥＭによる不要波が、レーダ装置３にて受信される状況が生じる。
【００１３】
次に、レーダ装置３の構成について説明する。図２は実施の形態１によるレーダ装置３の構成を示す図であり、レーダ波の受信からレンジ算出処理を行う機器の構成を示している。
図２において、レーダ装置３は、アンテナ６と、励振受信機７と、信号処理器８によって構成される。信号処理器８は、信号処理部９とデータ処理部１０から構成される。アンテナ６は励振受信機７によって発振及び周波数変調された送信電波を空間に放射し、目標信号を含む空間から入射する電波を受信する。アンテナ６によって受信され、励振受信機７によって周波数混合及び復調処理された信号は、信号処理器８の信号処理部９に送られる。
【００１４】
信号処理部９によって高速フーリエ変換、ＣＦＡＲ処理（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ：一定誤警報確率）、及びピーク検出処理が行われて、ドップラ周波数データが取得される。これらのドップラ周波数データとそれぞれのドップラ周波数が持つ強度データとは、データ処理部１０に送られる。データ処理部１０にて、このドップラ周波数データ及び強度データに対するＦＭレンジング処理が実施される。
【００１５】
ここで、データ処理部１０にて主に処理が行われる、ＦＭレンジング処理について説明する。
ＦＭレンジング処理では、信号処理部９によって励振受信機７の生成する送信周波数が制御され、励振受信機７から少なくとも３種類以上の複数種類の送信パターンから成る送信波が出力されて、目標の捜索が行われる。図３は、周波数が一定または周波数の時間変化が直線的となる３種類の送信パターンを用いることによって、送信周波数を時間に応じて連続的に変化させた例を示す図である。
【００１６】
図において、３つの送信パターンは、それぞれＣフェーズ、Ｂフェーズ、Ａフェーズとして構成され、Ｃフェーズでは一定の送信周波数を用いており、Ｃフェーズに続くＢフェーズでは送信周波数の周波数の時間変化率（以下、周波数変化率）が一定（直線周波数変調率）となる周波数変調を行う周波数チャープが与えられており、Ｂフェーズに続くＡフェーズでは送信周波数においてＢフェーズとは異なる一定の周波数変化率（直線周波数変調率）で周波数変調を行う周波数チャープが与えられている。このような送信パターンによって周波数の変化した送信波は、目標にて反射され励振受信機７で受信されて、信号処理部９にてドップラ周波数データ及び強度データが生成され、生成されたデータは順次、データ処理部１０における図示しないメモリのデータ格納領域に、取得データファイルとして格納される。
【００１７】
例えば、一定の送信周波数を用いるＣフェーズにて、励振受信機７がドップラ周波数ｆｃ［Ｈｚ］の信号を受信し、この受信信号に対応したドップラ周波数データ及び強度データがデータ処理部１０のデータ格納領域に格納される。
Ｃフェーズで信号が受信されると、次に信号処理部９からの命令により、Ｂフェーズ、Ａフェーズが起動する。ＢフェーズとＡフェーズでは励振受信機７により送信周波数にチャープが与えられている。
これにより、送信周波数は図３に示すように連続的に変化した状態で送信が行われ、受信時にデチャープ処理を行うことでドップラ周波数データおよび強度データが取り出されて、データ処理部１０のデータ格納領域に格納される。
なお、送信パターンはこのＡ、Ｂ、Ｃの３種類のフェーズに限ることはなく、４種類以上のフェーズを用いても良い。
【００１８】
ここで、Ｂ、Ａフェーズで受信し、信号処理部９にて検出されたドップラ周波数をそれぞれｆｂ［Ｈｚ］、ｆａ［Ｈｚ］とする。また、送信周波数の変化率は図３に示すようなグラフの傾きで表され、Ｂフェーズでの周波数の傾き１１をｆｋｂ［Ｈｚ/ｓ］、Ａフェーズでの周波数の傾き１２をｆｋａ［Ｈｚ/ｓ］とする。周波数の傾きの符号や大小によって以降の処理内容が異なるが、ここでは例えばｆｋｂ：ｆｋａ＝２：１、ｆｋｂ＞０、ｆｋａ＞０とし、送信周波数の各変化率ｆｋａ、ｆｋｂを予め設定した値とする。
【００１９】
ＦＭレンジング処理では、検出したドップラ周波数、及びＢ、Ａフェーズでの周波数の変化率と光の速度ｃにより、一般にレンジ（例えば目標までの距離）が、次の式（１）または式（２）に示すレンジ計算式によって求められる。
【００２０】
【数１】
【００２１】
レンジ計算処理１００では、式（１）または式（２）を用いて、Ｃ、Ｂフェーズによるドップラ周波数及び周波数の変化率のデータを用いた結果Ｒｃｂと、Ｃ、Ａフェーズによるドップラ周波数及び周波数の変化率のデータを用いた結果Ｒｃａの２通りのレンジを算出することができる。なお、式（１）及び式（２）による、これら２通りの計算結果を比較することで、目標までの距離をより精度良く確定することが可能となる。
【００２２】
次に、レンジ計算処理の対象となる目標信号に対応した周波数データを選択するための、目標判定処理について説明する。図４は、データ処理部１０のデータ格納領域に格納された、取得データファイルでのデータの流れを示す図である。
まず、励振受信機７による送信波及び受信信号の送受信によって得られたドップラ周波数データは、送信パターンのフェーズ毎に、図４のようにデータ処理部１０のデータ格納領域における取得データファイル１３に格納される。図４において、例えば、Ｃ、Ｂ、Ａの各フェーズそれぞれＮ個のデータを受信したとして、ｆｃ（ｎ）、ｆｂ（ｎ）、ｆａ（ｎ）、（ｎ＝１、２、３、・・・、Ｎ−１、Ｎ）と表している。ただし、同じ周波数を持ったデータが受信された場合、新規データとして追加しないため、同一フェーズ内で同じ値のデータは存在しない。
【００２３】
続いて、データ処理部１０における目標判定アルゴリズム５０のデータ抽出処理によって、取得データファイル１３の中からレンジ計算処理の対象となるドップラ周波数データが抽出され、抽出されたドップラ周波数データ及びそれに対応した強度データが目標候補ファイル１４に格納される。このデータ抽出処理では、フェーズ間でのドップラ周波数データの関係性に複数の条件を設けて目標か否かの判定をしていく。その際、ＦＭレンジングでは周波数の傾きが大きいほど測距精度が高くなり、図３の例ではｆｂ＞ｆａとしたことから、ＢフェーズでのデータｆｂをＡフェーズでのデータｆａに対して優先的に考慮していくこととなる。
次に、目標判定アルゴリズム５０のデータ抽出処理の詳細について説明する。
【００２４】
まず、Ｃ、Ｂフェーズのデータの相関に関する一つ目、及び二つ目の条件判定処理を行う。
一つ目の条件判定処理では、周波数の傾きが正（ｆｋｂ＞０）であるとき、目標信号はＣフェーズからＢフェーズに移行した際に、周波数の低い方へ変位することを利用する（ｆｋｂ＜０であれば周波数の高い方へ変位する）。
つまり、ドップラ周波数データの差分をｆｃｂ＝ｆｃ−ｆｂとしたとき、「０＜ｆｃｂ」となるｆｃ、ｆｂの組合せは目標信号である可能性があるということになる。これを一つ目の条件（Ｊ１）とする。なお、この一つ目の条件（Ｊ１）では、図１に示すように自機１と目標機２とが向かい合って飛行している状態を前提としている。
【００２５】
データ処理の手順は、まずＣフェーズでのドップラ周波数データｆｃ（ｎ）を固定し、それに対してドップラ周波数データｆｂ（１）、ｆｂ（２）、・・・、ｆｂ（Ｎ）と順にドップラ周波数データの差分ｆｃｂを算出して、一つ目の条件（０＜ｆｃｂ）による条件判定処理を行っていく。
この条件判定処理の結果、ｆｃｂが一つ目の条件を満たせば、次の二つ目の条件判定処理に移行する。
また、最後のドップラ周波数データｆｂ（Ｎ）まで一つ目の条件判定処理が終了したら、ドップラ周波数データｆｃ（ｎ）をｆｃ（ｎ＋１）にして、ドップラ周波数データｆｃ（ｎ＋１）を固定し、それに対してドップラ周波数データｆｂ（１）、ｆｂ（２）、・・・、ｆｂ（Ｎ）と順にドップラ周波数データの差分ｆｃｂを算出して、再び一つ目の条件判定処理動作を順次繰り返して行く。
【００２６】
二つ目の条件判定処理においても、Ｃ、Ｂフェーズのドップラ周波数データを利用する。
式（１）に示すレンジ計算式から、ドップラ周波数データの差分ｆｃｂは目標までの距離と比例していることが分かる。そこで、目標を観測する最大距離を設定すれば、そのときのドップラ周波数データの差分ｆｃｂは一意に定まる。
この最大距離をｆｃｂＭとおけば、二つ目の条件（Ｊ２）では、「ｆｃｂ＜ｆｃｂＭ」となるドップラ周波数データｆｃ、ｆｂを目標信号候補として抽出する。最大距離ｆｃｂＭは、例えば送信電力や遠方の地表までの距離などから決定することができる。
一つ目の条件（Ｊ１）を満たしたドップラ周波数データｆｂ（ｎ）についてｆｃｂを算出し、二つ目の条件（ｆｃｂ＜ｆｃｂＭ）による二つ目の条件判定処理を行う。ドップラ周波数データｆｂ（ｎ）がこの二つ目の条件（Ｊ２）を満たした場合、次の条件判定処理へ移行する。
また、ドップラ周波数データｆｂ（ｎ）がこの二つ目の条件（Ｊ２）を満たさなかった場合は、ドップラ周波数データｆｂ（ｎ）をｆｂ（ｎ＋１）にして一つ目の条件判定処理、及び二つ目の条件判定処理を再開する。
【００２７】
次に、三つ目の条件判定処理では、ＣフェーズとＢ、Ａフェーズとの相関関係を用いる。この条件判定処理では、ドップラ周波数データの差分ｆｃｂ及びｆｃａ（ｆｃａ＝ｆｃ−ｆａ）が目標までの距離と比例していること、及び目標信号であればＢ、Ａフェーズで同じ周波数の差分結果が得られることを利用する。
【００２８】
例えば、レンジ計算の式（１）において、目標までの距離をＲｃｂ＝Ｒｃａとすれば、概略「ｆｃｂ：ｆｃａ＝ｆｋｂ：ｆｋａ」となるので、これを三つ目の条件（Ｊ３）とする三つ目の条件判定処理を行う。
一つ目の条件（Ｊ１）及び二つ目の条件（Ｊ２）の二つの条件を満たした最初のドップラ周波数データの差分ｆｃｂに対して、ドップラ周波数データｆａ（１）、ｆａ（２）、・・・ｆａ（Ｎ）と、順次三つ目の条件（ｆｃｂ：ｆｃａ＝ｆｋｂ：ｆｋａ）による判定処理を行い、この三つ目の条件（Ｊ３）を満たすｆａが存在すれば、ｆｃｂの値とその強度データＰｃを目標信号候補として、目標候補ファイル１４に登録する。なお、目標候補ファイル１４は、データ処理部１０のメモリにおける別のデータ格納領域に構成されており、そのデータ容量が所定の大きさに限られている。
また、三つ目の条件判定処理の結果、このようなドップラ周波数データｆａが存在しなければ、ドップラ周波数データｆｂをｆｂ（ｎ＋１）にして一つ目の条件判定処理、二つ目の条件判定処理、及び三つ目の条件判定処理を再開する。
【００２９】
最後の条件（四つ目の条件（Ｊ４））では、信号の強度データＰｃを利用して四つ目の条件判定処理を行う。通常のＦＭレンジングでは不要波である、目標信号を中心とした高調波に対しては、目標と同じレンジ計算結果が算出されてしまう。これによって、同一のレンジ計算結果が複数得られてしまう場合があり、その中から真の目標信号を見つけ出す処理が必要となる。
そこで、目標信号を中心とした高調波群の強度が、総じて目標信号より小さいことを利用する。
すなわち、四つ目の条件判定処理では、目標候補ファイル１４に同値のｆｃｂが複数登録されていた場合、四つ目の条件（Ｊ４）として「最もＰｃの強度が大きいデータを残し、他は除外する」ことで、目標信号を抽出する。なお、この手法はＦＭレンジングだけでなく、一般的なパルスドップラレーダの処理にも応用可能である。
【００３０】
目標判定アルゴリズム５０において四つの条件判定処理を行うことにより、最終的に目標候補ファイル１４に登録されているデータを使用して、式（１）で示したレンジ計算処理１００を実行する。
例えば図４の例では、ドップラ周波数データｆｃ（１）、ｆｃ（４）、ｆｃ（５）が目標信号と判断され、それらに対応したＣ、Ｂフェーズのドップラ周波数データの差分ｆｃｂ（１）（＝ｆｃ（１）−ｆｂ（ｌ））、ｆｃｂ（２）（＝ｆｃ（４）−ｆｂ（ｍ））、ｆｃｂ（３）（＝ｆｃ（５）−ｆｂ（ｎ））、及び強度データＰｃ（１）、Ｐｃ（４）、Ｐｃ（５）が格納されている。
【００３１】
レンジ計算処理１００では、送信周波数の変化率が大きく、精度の高くなるＢフェーズでの結果を優先させるため、式（１）及び周波数変化率ｆｋａ、ｆｋｂに基づき、各目標信号ｆｃｂ（１）、ｆｃｂ（２）、ｆｃｂ（３）についてそれぞれレンジＲｃｂのみを算出して、算出したレンジＲｃｂを目標までの距離情報として出力する。
すなわち、式（１）、（２）に示したＢ、Ａフェーズのレンジ計算を両方とも行ってＲｃｂ、及びＲｃａを求める必要がなく、式（１）に示すＢフェーズのみのレンジ計算によって、レンジＲｃｂのみを算出することができる。
【００３２】
次いで、この発明の実施の形態１による判定処理についてフロー図を用いて再度説明する。図５はデータ処理部１０での判定処理フローを示す図である。
【００３３】
まず、ドップラ周波数データｆｃとｆｂの差分ｆｃｂについて一つ目の条件（Ｊ１）、二つ目の条件（Ｊ２）による判定処理を行う（Ｓ１０２）。
このとき、ｆｃとｆｂは総当りで判定を行っていくので、ループの開始時には取得データファイル１３からｆｃとｆｂの最初のデータ（例えばｆｃ（１）、ｆｂ（１））を選択する（Ｓ１００、Ｓ１０１）。
また、ｆｃとｆｂの最初のデータについて各判定処理が行われた後、次に判定処理を再開する際には、ｆｃとｆｂの次のデータ（例えば前のデータがｆｃ（ｎ）ならばｆｃ（ｎ＋１）、前のデータがｆｂ（ｍ）ならばｆｂ（ｍ＋１））が選択される（Ｓ１０８、Ｓ１０９）。
このｆｃとｆｂの次のデータが選択される際には、全てのデータに対して判定が終了したかどうかが逐一判定され（Ｓ１１０、Ｓ１１１）、全てのデータに対して判定が終了していない場合に限り、Ｓ１０８、Ｓ１０９にてｆｃとｆｂの次のデータが選択されることとなる。
また、Ｓ１０２の判定処理にて、ｆｃとｆｂの差分ｆｃｂが条件Ｊ１、Ｊ２を満たしていない場合にも、ｆｃとｆｂの次のデータが選択されることとなる（Ｓ１０８、Ｓ１０９）。
【００３４】
次に、Ｓ１０２の判定処理にて、ドップラ周波数データｆｃとｆｂの差分ｆｃｂが条件Ｊ１、Ｊ２を満たした場合のみ、ｆａが判定条件に関わってくる。
このとき、取得データファイル１３中のｆａの最初のデータが選択され（Ｓ１０３）、三つ目の条件（Ｊ３）による判定処理が実行される（Ｓ１０４）。
三つ目の条件（Ｊ３）による判定処理は、ｆａの最初のデータからｆａの次のデータ、更にｆａのその次のデータと選択が行われ（Ｓ１０６）、ｆａについて一つずつ条件Ｊ３の判定処理が実行されて行く（Ｓ１０４）。
【００３５】
全てのｆａに対して条件Ｊ３による判定が終わるか（Ｓ１０５）、ｆｃａとｆｃｂが条件Ｊ３を満たすと、再びＳ１０２の条件Ｊ１、Ｊ２の判定処理に戻る。
Ｓ１０４にて、条件３を満たした場合は、ｆｃｂを目標候補ファイル１４に格納する（Ｓ１０７）。
そして全てのｆｃに対して条件Ｊ３による判定処理が終了すると（Ｓ１１１）、目標候補ファイル１４の確認を行う（Ｓ１１２）。
【００３６】
Ｓ１１２の判定処理にて四つ目の条件（Ｊ４）による判定が行われ、目標候補ファイル１４中に信号が存在し、かつ同値のものが複数あった場合、強度Ｐｃが最大であるものを除いて消去する（Ｓ１１３）。
最終的に、目標候補ファイル１４に格納されているデータに対してレンジ計算を実施し、目標として登録し（Ｓ１１４）、終了する。
【００３７】
ところで、上記の実施の形態はあくまでも一例であって、パルスドップラ方式のレーダ装置であれば、航空機搭載用のレーダ装置のみならず、地上設置型のレーダ装置などに対しても、上記の実施の形態を同様に適用できるのは言うまでもない。
【００３８】
以上説明した通り、この実施の形態によれば、送信周波数が一定となるフェーズＣと、送信周波数が互いに異なる一定の周波数変化率を有して当該フェーズＣに連続したフェーズＢ、Ａとから成る３つのフェーズを有して、周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、ＦＭレンジング処理を施す信号処理器とを備え、信号処理器は、フェーズＣ、Ｂ間のドップラ周波数データの差分結果とフェーズＣ、Ａ間のドップラ周波数データの差分結果との比が、フェーズＣ、Ａの周波数変化率の比に概ね等しくなる条件に基づいて、目標信号候補となるフェーズＣ、Ｂ間のドップラ周波数データの差分結果を選択し、選択したドップラ周波数データの差分結果とフェーズＣでの周波数変化率とから目標までの距離（レンジ）を求めることを特徴とする。このように、ＦＭレンジングにおいて、フェーズ間での周波数の組合せが目標信号の持つ周波数の特徴と一致するもののみ抽出することによって、不要波が複数存在する状況であっても、正確な目標信号を検出して、目標信号についてのみレンジ計算を行うことが可能となる。
【００３９】
また、この実施の形態によれば、観測すべき最大距離を周波数データに変換して予め比較基準値として設定し、上記ドップラ周波数データの差分結果が当該比較基準値以内となるドップラ周波数データを目標信号として抽出することで、周波数データにてレンジ計算結果が一定距離以遠となるデータを除外することができ、レンジ計算を行った結果、不要波によって実際には目標が存在し得ない遥か遠方の値が算出され、誤目標となってしまうようなケースを防ぐことができる。
【００４０】
また、この実施の形態によれば、目標抽出にレンジ計算する前の周波数データを用いることから、目標信号でない信号に対するレンジ計算の手間を省くことが可能となる。
【００４１】
また、この実施の形態によれば、周波数データにてＢフェーズ、Ａフェーズでの受信結果を比較できることから、Ｂ、Ａフェーズ共にレンジ計算を行う必要がなくなり、Ｂフェーズのみの計算で目標判定と正確な目標検出を実現することができる。
【００４２】
さらに、この実施の形態によれば、目標信号候補となるドップラ周波数データの中から、受信信号強度の最も大きい信号のみを目標信号として抽出することで、複数の同一レンジ計算結果が算出されてしまう不要波群の中から、強度データを用いて最も強度の大きいドップラ周波数データの差分ｆｃｂから目標信号を検出することが可能となる。
【００４３】
実施の形態２．
図３に示した実施の形態１によるFMレンジングのCフェーズでは、通常、一定の送信周波数を用いている。しかし、この実施の形態２では、送信周波数を励振受信機７によって変調させ、Cフェーズにおいて２種類以上の送信周波数を用いることによって、目標機２の目標機送信波５の影響を低減することを特徴とする。なお、この実施の形態２では、励振受信機７及び信号処理部９に追加機能があることを除き、実施の形態１と同一のレーダ装置を構成している。
【００４４】
図６は、Cフェーズにおいて２種類の送信周波数を用いた際の受信信号の様子を示す図であり、（ａ）は第１の送信周波数を用いた受信信号の例、（ｂ）は第２の送信周波数を用いた受信信号の例、（ｃ）は２種類の送信周波数による受信信号の積の結果の例を示す図である。
図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、送信周波数を変化させても、受信領域は送信周波数を中心に定まるため、送信周波数の違いに関わらず目標信号１５は同じ位置に現れる。
【００４５】
一方、不要波である目標機送信波（目標送信信号）５とその高調波１６は周波数が変化しないものの、受信帯域は自機１の送信周波数に伴って変化していくため、相対的に現れる位置が変化する。
このことを利用して、実施の形態２による信号処理部９は、複数（図６の例では２種類）の送信周波数により得られた受信信号の積を取る。この結果、同じ位置に存在する目標信号１５の強度が大幅に増加するのに対して、目標送機信信号とその高調波１６のレベルはほぼ０まで低下するので、信号処理部９にて高調波１６を除去することができる。
【００４６】
この実施の形態によれば、Ｃフェーズにて複数種類の送信周波数でＦＭレンジング処理を行い、各送信周波数で得られたそれぞれの受信信号の積を取ることによって、目標機送信波５及びその高調波が自機のレーダ装置３で受信されても、その影響を受けることなく、目標信号のみを処理することが可能となる。
なお、この手法はFMレンジング処理のみならず、一般的なレーダに応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の電波の送受信の様子を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるＦＭレンジングの送信周波数の送信パターンを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるデータ処理部におけるデータフローの概念を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるデータ処理部における判定処理フローを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるフェーズＣでの周波数変調による不要波の除去を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 自機、２ 目標機、３ レーダ装置、６ アンテナ、７ 励振受信機、８ 信号処理器、９ 信号処理部、１０ データ処理部、１３ 取得データファイル、１４ 目標候補ファイル。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パルス繰り返し周波数を有した送信波を出力して、目標を検出するパルスドップラ方式のレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機搭載用のパルスドップラレーダにおいて、ＨＰＲＦ（high pulse repetition frequency）を使用したレーダモードでの測距方法として、ＦＭレンジングが使用されている。これは、送信時に送信周波数にチャープ処理を施し、受信ドップラの周波数の変位を観測して、その変位量から目標までの距離を算出するものである（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】George W. Stimson 著、「Airborne Radar Second Edition」、SciTECH Publishing, Inc、Chapters 14 and 28
【０００４】
しかし、目標から反射されて受信する目標信号以外にも、目標機から送出される送信波を受信したり、目標信号が目標機のエンジンブレードの回転によって変調を受ける（ＪＥＭ：Ｊｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などして、受信帯域に不要波が発生してしまう。この不要波の存在は、目標の探知確率の低下を招き、探知性能に悪影響を与える。
【０００５】
これに対し、例えば特許文献１に示すように、目標の正確なレンジ情報を得るＦＭレンジング処理を行うことで、不要波の誤認識を抑える方法が知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４３８４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示すような従来のＦＭレンジング処理においては、レンジ計算の対象となるドップラ周波数データは、送受信によって得られた全データ中から抽出された一部のデータのみに限られる。この抽出される周波数データ数は、レーダ装置のメモリや機器構成上の制約から、あらかじめ設定した固定値で与えられるため、時間的に取得タイミングの早いものから優先的に、所定数分だけ周波数データが抽出される。
【０００８】
ところが、多くの不要波が発生した場合、上記の抽出方法では不要波のみが処理対象データとして抽出されてしまい、肝心の目標信号が処理対象データとして抽出されない現象を生じる可能性が高くなる。不要波の数が多いほど、限られた計算処理対象データ数の中に目標信号が入れなくなる可能性が高くなり、全ての枠を不要波が占有してしまうと、目標探知に失敗するという問題があった。
【０００９】
この発明は係る課題を解決するために成されたものであり、全取得データ中から処理対象となるデータを抽出して目標のレンジ情報を得る際に、予めドップラ周波数データによる目標判定処理を設けることによって、多数の不要波が存在する中で確実に目標のレンジ情報を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によるレーダ装置は、周波数の時間変化率がそれぞれ異なる少なくとも３つの連続したフェーズで、周波数の時間変化率がそれぞれ一定となる周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、上記励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、ＦＭレンジング処理を施す信号処理器とを備え、上記信号処理器は、フェーズ間で組み合わせたドップラ周波数データの差分結果と周波数の時間変化率との相関関係から規定される、目標信号に特有の判定条件に基づき、目標信号候補のドップラ周波数データを選択し、選択したドップラ周波数データと周波数の時間変化率とから目標の距離情報を求めるものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ＦＭレンジング処理において、ドップラ周波数データと周波数の時間変化率とを用いて目標信号候補を抽出することによって、不要波が複数存在する状況であっても、目標信号を正確に検出して、目標信号についてのみレンジ計算を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置について、図を用いて説明する。
図１は実施の形態１におけるレーダ装置の電波の送受信の様子を示す図である。図１において、レーダ装置３を搭載した航空機（自機１）と、目標となる航空機（目標機２）とが向かい合って飛行し、両航空機の飛行中にレーダ装置３が電波を送受信することを前提としている。自機１は、目標機２を発見するために、自機１の機首にレーダ装置３を搭載し、レーダ装置３を用いて目標の捜索を行う。自機１のレーダ装置３からの送信波４が目標である目標機２にて反射し、返ってくる目標信号を受信して、目標の探知が行われる。このとき、目標機２から送出される送信波５や、ＪＥＭによる不要波が、レーダ装置３にて受信される状況が生じる。
【００１３】
次に、レーダ装置３の構成について説明する。図２は実施の形態１によるレーダ装置３の構成を示す図であり、レーダ波の受信からレンジ算出処理を行う機器の構成を示している。
図２において、レーダ装置３は、アンテナ６と、励振受信機７と、信号処理器８によって構成される。信号処理器８は、信号処理部９とデータ処理部１０から構成される。アンテナ６は励振受信機７によって発振及び周波数変調された送信電波を空間に放射し、目標信号を含む空間から入射する電波を受信する。アンテナ６によって受信され、励振受信機７によって周波数混合及び復調処理された信号は、信号処理器８の信号処理部９に送られる。
【００１４】
信号処理部９によって高速フーリエ変換、ＣＦＡＲ処理（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ：一定誤警報確率）、及びピーク検出処理が行われて、ドップラ周波数データが取得される。これらのドップラ周波数データとそれぞれのドップラ周波数が持つ強度データとは、データ処理部１０に送られる。データ処理部１０にて、このドップラ周波数データ及び強度データに対するＦＭレンジング処理が実施される。
【００１５】
ここで、データ処理部１０にて主に処理が行われる、ＦＭレンジング処理について説明する。
ＦＭレンジング処理では、信号処理部９によって励振受信機７の生成する送信周波数が制御され、励振受信機７から少なくとも３種類以上の複数種類の送信パターンから成る送信波が出力されて、目標の捜索が行われる。図３は、周波数が一定または周波数の時間変化が直線的となる３種類の送信パターンを用いることによって、送信周波数を時間に応じて連続的に変化させた例を示す図である。
【００１６】
図において、３つの送信パターンは、それぞれＣフェーズ、Ｂフェーズ、Ａフェーズとして構成され、Ｃフェーズでは一定の送信周波数を用いており、Ｃフェーズに続くＢフェーズでは送信周波数の周波数の時間変化率（以下、周波数変化率）が一定（直線周波数変調率）となる周波数変調を行う周波数チャープが与えられており、Ｂフェーズに続くＡフェーズでは送信周波数においてＢフェーズとは異なる一定の周波数変化率（直線周波数変調率）で周波数変調を行う周波数チャープが与えられている。このような送信パターンによって周波数の変化した送信波は、目標にて反射され励振受信機７で受信されて、信号処理部９にてドップラ周波数データ及び強度データが生成され、生成されたデータは順次、データ処理部１０における図示しないメモリのデータ格納領域に、取得データファイルとして格納される。
【００１７】
例えば、一定の送信周波数を用いるＣフェーズにて、励振受信機７がドップラ周波数ｆｃ［Ｈｚ］の信号を受信し、この受信信号に対応したドップラ周波数データ及び強度データがデータ処理部１０のデータ格納領域に格納される。
Ｃフェーズで信号が受信されると、次に信号処理部９からの命令により、Ｂフェーズ、Ａフェーズが起動する。ＢフェーズとＡフェーズでは励振受信機７により送信周波数にチャープが与えられている。
これにより、送信周波数は図３に示すように連続的に変化した状態で送信が行われ、受信時にデチャープ処理を行うことでドップラ周波数データおよび強度データが取り出されて、データ処理部１０のデータ格納領域に格納される。
なお、送信パターンはこのＡ、Ｂ、Ｃの３種類のフェーズに限ることはなく、４種類以上のフェーズを用いても良い。
【００１８】
ここで、Ｂ、Ａフェーズで受信し、信号処理部９にて検出されたドップラ周波数をそれぞれｆｂ［Ｈｚ］、ｆａ［Ｈｚ］とする。また、送信周波数の変化率は図３に示すようなグラフの傾きで表され、Ｂフェーズでの周波数の傾き１１をｆｋｂ［Ｈｚ/ｓ］、Ａフェーズでの周波数の傾き１２をｆｋａ［Ｈｚ/ｓ］とする。周波数の傾きの符号や大小によって以降の処理内容が異なるが、ここでは例えばｆｋｂ：ｆｋａ＝２：１、ｆｋｂ＞０、ｆｋａ＞０とし、送信周波数の各変化率ｆｋａ、ｆｋｂを予め設定した値とする。
【００１９】
ＦＭレンジング処理では、検出したドップラ周波数、及びＢ、Ａフェーズでの周波数の変化率と光の速度ｃにより、一般にレンジ（例えば目標までの距離）が、次の式（１）または式（２）に示すレンジ計算式によって求められる。
【００２０】
【数１】
【００２１】
レンジ計算処理１００では、式（１）または式（２）を用いて、Ｃ、Ｂフェーズによるドップラ周波数及び周波数の変化率のデータを用いた結果Ｒｃｂと、Ｃ、Ａフェーズによるドップラ周波数及び周波数の変化率のデータを用いた結果Ｒｃａの２通りのレンジを算出することができる。なお、式（１）及び式（２）による、これら２通りの計算結果を比較することで、目標までの距離をより精度良く確定することが可能となる。
【００２２】
次に、レンジ計算処理の対象となる目標信号に対応した周波数データを選択するための、目標判定処理について説明する。図４は、データ処理部１０のデータ格納領域に格納された、取得データファイルでのデータの流れを示す図である。
まず、励振受信機７による送信波及び受信信号の送受信によって得られたドップラ周波数データは、送信パターンのフェーズ毎に、図４のようにデータ処理部１０のデータ格納領域における取得データファイル１３に格納される。図４において、例えば、Ｃ、Ｂ、Ａの各フェーズそれぞれＮ個のデータを受信したとして、ｆｃ（ｎ）、ｆｂ（ｎ）、ｆａ（ｎ）、（ｎ＝１、２、３、・・・、Ｎ−１、Ｎ）と表している。ただし、同じ周波数を持ったデータが受信された場合、新規データとして追加しないため、同一フェーズ内で同じ値のデータは存在しない。
【００２３】
続いて、データ処理部１０における目標判定アルゴリズム５０のデータ抽出処理によって、取得データファイル１３の中からレンジ計算処理の対象となるドップラ周波数データが抽出され、抽出されたドップラ周波数データ及びそれに対応した強度データが目標候補ファイル１４に格納される。このデータ抽出処理では、フェーズ間でのドップラ周波数データの関係性に複数の条件を設けて目標か否かの判定をしていく。その際、ＦＭレンジングでは周波数の傾きが大きいほど測距精度が高くなり、図３の例ではｆｂ＞ｆａとしたことから、ＢフェーズでのデータｆｂをＡフェーズでのデータｆａに対して優先的に考慮していくこととなる。
次に、目標判定アルゴリズム５０のデータ抽出処理の詳細について説明する。
【００２４】
まず、Ｃ、Ｂフェーズのデータの相関に関する一つ目、及び二つ目の条件判定処理を行う。
一つ目の条件判定処理では、周波数の傾きが正（ｆｋｂ＞０）であるとき、目標信号はＣフェーズからＢフェーズに移行した際に、周波数の低い方へ変位することを利用する（ｆｋｂ＜０であれば周波数の高い方へ変位する）。
つまり、ドップラ周波数データの差分をｆｃｂ＝ｆｃ−ｆｂとしたとき、「０＜ｆｃｂ」となるｆｃ、ｆｂの組合せは目標信号である可能性があるということになる。これを一つ目の条件（Ｊ１）とする。なお、この一つ目の条件（Ｊ１）では、図１に示すように自機１と目標機２とが向かい合って飛行している状態を前提としている。
【００２５】
データ処理の手順は、まずＣフェーズでのドップラ周波数データｆｃ（ｎ）を固定し、それに対してドップラ周波数データｆｂ（１）、ｆｂ（２）、・・・、ｆｂ（Ｎ）と順にドップラ周波数データの差分ｆｃｂを算出して、一つ目の条件（０＜ｆｃｂ）による条件判定処理を行っていく。
この条件判定処理の結果、ｆｃｂが一つ目の条件を満たせば、次の二つ目の条件判定処理に移行する。
また、最後のドップラ周波数データｆｂ（Ｎ）まで一つ目の条件判定処理が終了したら、ドップラ周波数データｆｃ（ｎ）をｆｃ（ｎ＋１）にして、ドップラ周波数データｆｃ（ｎ＋１）を固定し、それに対してドップラ周波数データｆｂ（１）、ｆｂ（２）、・・・、ｆｂ（Ｎ）と順にドップラ周波数データの差分ｆｃｂを算出して、再び一つ目の条件判定処理動作を順次繰り返して行く。
【００２６】
二つ目の条件判定処理においても、Ｃ、Ｂフェーズのドップラ周波数データを利用する。
式（１）に示すレンジ計算式から、ドップラ周波数データの差分ｆｃｂは目標までの距離と比例していることが分かる。そこで、目標を観測する最大距離を設定すれば、そのときのドップラ周波数データの差分ｆｃｂは一意に定まる。
この最大距離をｆｃｂＭとおけば、二つ目の条件（Ｊ２）では、「ｆｃｂ＜ｆｃｂＭ」となるドップラ周波数データｆｃ、ｆｂを目標信号候補として抽出する。最大距離ｆｃｂＭは、例えば送信電力や遠方の地表までの距離などから決定することができる。
一つ目の条件（Ｊ１）を満たしたドップラ周波数データｆｂ（ｎ）についてｆｃｂを算出し、二つ目の条件（ｆｃｂ＜ｆｃｂＭ）による二つ目の条件判定処理を行う。ドップラ周波数データｆｂ（ｎ）がこの二つ目の条件（Ｊ２）を満たした場合、次の条件判定処理へ移行する。
また、ドップラ周波数データｆｂ（ｎ）がこの二つ目の条件（Ｊ２）を満たさなかった場合は、ドップラ周波数データｆｂ（ｎ）をｆｂ（ｎ＋１）にして一つ目の条件判定処理、及び二つ目の条件判定処理を再開する。
【００２７】
次に、三つ目の条件判定処理では、ＣフェーズとＢ、Ａフェーズとの相関関係を用いる。この条件判定処理では、ドップラ周波数データの差分ｆｃｂ及びｆｃａ（ｆｃａ＝ｆｃ−ｆａ）が目標までの距離と比例していること、及び目標信号であればＢ、Ａフェーズで同じ周波数の差分結果が得られることを利用する。
【００２８】
例えば、レンジ計算の式（１）において、目標までの距離をＲｃｂ＝Ｒｃａとすれば、概略「ｆｃｂ：ｆｃａ＝ｆｋｂ：ｆｋａ」となるので、これを三つ目の条件（Ｊ３）とする三つ目の条件判定処理を行う。
一つ目の条件（Ｊ１）及び二つ目の条件（Ｊ２）の二つの条件を満たした最初のドップラ周波数データの差分ｆｃｂに対して、ドップラ周波数データｆａ（１）、ｆａ（２）、・・・ｆａ（Ｎ）と、順次三つ目の条件（ｆｃｂ：ｆｃａ＝ｆｋｂ：ｆｋａ）による判定処理を行い、この三つ目の条件（Ｊ３）を満たすｆａが存在すれば、ｆｃｂの値とその強度データＰｃを目標信号候補として、目標候補ファイル１４に登録する。なお、目標候補ファイル１４は、データ処理部１０のメモリにおける別のデータ格納領域に構成されており、そのデータ容量が所定の大きさに限られている。
また、三つ目の条件判定処理の結果、このようなドップラ周波数データｆａが存在しなければ、ドップラ周波数データｆｂをｆｂ（ｎ＋１）にして一つ目の条件判定処理、二つ目の条件判定処理、及び三つ目の条件判定処理を再開する。
【００２９】
最後の条件（四つ目の条件（Ｊ４））では、信号の強度データＰｃを利用して四つ目の条件判定処理を行う。通常のＦＭレンジングでは不要波である、目標信号を中心とした高調波に対しては、目標と同じレンジ計算結果が算出されてしまう。これによって、同一のレンジ計算結果が複数得られてしまう場合があり、その中から真の目標信号を見つけ出す処理が必要となる。
そこで、目標信号を中心とした高調波群の強度が、総じて目標信号より小さいことを利用する。
すなわち、四つ目の条件判定処理では、目標候補ファイル１４に同値のｆｃｂが複数登録されていた場合、四つ目の条件（Ｊ４）として「最もＰｃの強度が大きいデータを残し、他は除外する」ことで、目標信号を抽出する。なお、この手法はＦＭレンジングだけでなく、一般的なパルスドップラレーダの処理にも応用可能である。
【００３０】
目標判定アルゴリズム５０において四つの条件判定処理を行うことにより、最終的に目標候補ファイル１４に登録されているデータを使用して、式（１）で示したレンジ計算処理１００を実行する。
例えば図４の例では、ドップラ周波数データｆｃ（１）、ｆｃ（４）、ｆｃ（５）が目標信号と判断され、それらに対応したＣ、Ｂフェーズのドップラ周波数データの差分ｆｃｂ（１）（＝ｆｃ（１）−ｆｂ（ｌ））、ｆｃｂ（２）（＝ｆｃ（４）−ｆｂ（ｍ））、ｆｃｂ（３）（＝ｆｃ（５）−ｆｂ（ｎ））、及び強度データＰｃ（１）、Ｐｃ（４）、Ｐｃ（５）が格納されている。
【００３１】
レンジ計算処理１００では、送信周波数の変化率が大きく、精度の高くなるＢフェーズでの結果を優先させるため、式（１）及び周波数変化率ｆｋａ、ｆｋｂに基づき、各目標信号ｆｃｂ（１）、ｆｃｂ（２）、ｆｃｂ（３）についてそれぞれレンジＲｃｂのみを算出して、算出したレンジＲｃｂを目標までの距離情報として出力する。
すなわち、式（１）、（２）に示したＢ、Ａフェーズのレンジ計算を両方とも行ってＲｃｂ、及びＲｃａを求める必要がなく、式（１）に示すＢフェーズのみのレンジ計算によって、レンジＲｃｂのみを算出することができる。
【００３２】
次いで、この発明の実施の形態１による判定処理についてフロー図を用いて再度説明する。図５はデータ処理部１０での判定処理フローを示す図である。
【００３３】
まず、ドップラ周波数データｆｃとｆｂの差分ｆｃｂについて一つ目の条件（Ｊ１）、二つ目の条件（Ｊ２）による判定処理を行う（Ｓ１０２）。
このとき、ｆｃとｆｂは総当りで判定を行っていくので、ループの開始時には取得データファイル１３からｆｃとｆｂの最初のデータ（例えばｆｃ（１）、ｆｂ（１））を選択する（Ｓ１００、Ｓ１０１）。
また、ｆｃとｆｂの最初のデータについて各判定処理が行われた後、次に判定処理を再開する際には、ｆｃとｆｂの次のデータ（例えば前のデータがｆｃ（ｎ）ならばｆｃ（ｎ＋１）、前のデータがｆｂ（ｍ）ならばｆｂ（ｍ＋１））が選択される（Ｓ１０８、Ｓ１０９）。
このｆｃとｆｂの次のデータが選択される際には、全てのデータに対して判定が終了したかどうかが逐一判定され（Ｓ１１０、Ｓ１１１）、全てのデータに対して判定が終了していない場合に限り、Ｓ１０８、Ｓ１０９にてｆｃとｆｂの次のデータが選択されることとなる。
また、Ｓ１０２の判定処理にて、ｆｃとｆｂの差分ｆｃｂが条件Ｊ１、Ｊ２を満たしていない場合にも、ｆｃとｆｂの次のデータが選択されることとなる（Ｓ１０８、Ｓ１０９）。
【００３４】
次に、Ｓ１０２の判定処理にて、ドップラ周波数データｆｃとｆｂの差分ｆｃｂが条件Ｊ１、Ｊ２を満たした場合のみ、ｆａが判定条件に関わってくる。
このとき、取得データファイル１３中のｆａの最初のデータが選択され（Ｓ１０３）、三つ目の条件（Ｊ３）による判定処理が実行される（Ｓ１０４）。
三つ目の条件（Ｊ３）による判定処理は、ｆａの最初のデータからｆａの次のデータ、更にｆａのその次のデータと選択が行われ（Ｓ１０６）、ｆａについて一つずつ条件Ｊ３の判定処理が実行されて行く（Ｓ１０４）。
【００３５】
全てのｆａに対して条件Ｊ３による判定が終わるか（Ｓ１０５）、ｆｃａとｆｃｂが条件Ｊ３を満たすと、再びＳ１０２の条件Ｊ１、Ｊ２の判定処理に戻る。
Ｓ１０４にて、条件３を満たした場合は、ｆｃｂを目標候補ファイル１４に格納する（Ｓ１０７）。
そして全てのｆｃに対して条件Ｊ３による判定処理が終了すると（Ｓ１１１）、目標候補ファイル１４の確認を行う（Ｓ１１２）。
【００３６】
Ｓ１１２の判定処理にて四つ目の条件（Ｊ４）による判定が行われ、目標候補ファイル１４中に信号が存在し、かつ同値のものが複数あった場合、強度Ｐｃが最大であるものを除いて消去する（Ｓ１１３）。
最終的に、目標候補ファイル１４に格納されているデータに対してレンジ計算を実施し、目標として登録し（Ｓ１１４）、終了する。
【００３７】
ところで、上記の実施の形態はあくまでも一例であって、パルスドップラ方式のレーダ装置であれば、航空機搭載用のレーダ装置のみならず、地上設置型のレーダ装置などに対しても、上記の実施の形態を同様に適用できるのは言うまでもない。
【００３８】
以上説明した通り、この実施の形態によれば、送信周波数が一定となるフェーズＣと、送信周波数が互いに異なる一定の周波数変化率を有して当該フェーズＣに連続したフェーズＢ、Ａとから成る３つのフェーズを有して、周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、ＦＭレンジング処理を施す信号処理器とを備え、信号処理器は、フェーズＣ、Ｂ間のドップラ周波数データの差分結果とフェーズＣ、Ａ間のドップラ周波数データの差分結果との比が、フェーズＣ、Ａの周波数変化率の比に概ね等しくなる条件に基づいて、目標信号候補となるフェーズＣ、Ｂ間のドップラ周波数データの差分結果を選択し、選択したドップラ周波数データの差分結果とフェーズＣでの周波数変化率とから目標までの距離（レンジ）を求めることを特徴とする。このように、ＦＭレンジングにおいて、フェーズ間での周波数の組合せが目標信号の持つ周波数の特徴と一致するもののみ抽出することによって、不要波が複数存在する状況であっても、正確な目標信号を検出して、目標信号についてのみレンジ計算を行うことが可能となる。
【００３９】
また、この実施の形態によれば、観測すべき最大距離を周波数データに変換して予め比較基準値として設定し、上記ドップラ周波数データの差分結果が当該比較基準値以内となるドップラ周波数データを目標信号として抽出することで、周波数データにてレンジ計算結果が一定距離以遠となるデータを除外することができ、レンジ計算を行った結果、不要波によって実際には目標が存在し得ない遥か遠方の値が算出され、誤目標となってしまうようなケースを防ぐことができる。
【００４０】
また、この実施の形態によれば、目標抽出にレンジ計算する前の周波数データを用いることから、目標信号でない信号に対するレンジ計算の手間を省くことが可能となる。
【００４１】
また、この実施の形態によれば、周波数データにてＢフェーズ、Ａフェーズでの受信結果を比較できることから、Ｂ、Ａフェーズ共にレンジ計算を行う必要がなくなり、Ｂフェーズのみの計算で目標判定と正確な目標検出を実現することができる。
【００４２】
さらに、この実施の形態によれば、目標信号候補となるドップラ周波数データの中から、受信信号強度の最も大きい信号のみを目標信号として抽出することで、複数の同一レンジ計算結果が算出されてしまう不要波群の中から、強度データを用いて最も強度の大きいドップラ周波数データの差分ｆｃｂから目標信号を検出することが可能となる。
【００４３】
実施の形態２．
図３に示した実施の形態１によるFMレンジングのCフェーズでは、通常、一定の送信周波数を用いている。しかし、この実施の形態２では、送信周波数を励振受信機７によって変調させ、Cフェーズにおいて２種類以上の送信周波数を用いることによって、目標機２の目標機送信波５の影響を低減することを特徴とする。なお、この実施の形態２では、励振受信機７及び信号処理部９に追加機能があることを除き、実施の形態１と同一のレーダ装置を構成している。
【００４４】
図６は、Cフェーズにおいて２種類の送信周波数を用いた際の受信信号の様子を示す図であり、（ａ）は第１の送信周波数を用いた受信信号の例、（ｂ）は第２の送信周波数を用いた受信信号の例、（ｃ）は２種類の送信周波数による受信信号の積の結果の例を示す図である。
図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、送信周波数を変化させても、受信領域は送信周波数を中心に定まるため、送信周波数の違いに関わらず目標信号１５は同じ位置に現れる。
【００４５】
一方、不要波である目標機送信波（目標送信信号）５とその高調波１６は周波数が変化しないものの、受信帯域は自機１の送信周波数に伴って変化していくため、相対的に現れる位置が変化する。
このことを利用して、実施の形態２による信号処理部９は、複数（図６の例では２種類）の送信周波数により得られた受信信号の積を取る。この結果、同じ位置に存在する目標信号１５の強度が大幅に増加するのに対して、目標送機信信号とその高調波１６のレベルはほぼ０まで低下するので、信号処理部９にて高調波１６を除去することができる。
【００４６】
この実施の形態によれば、Ｃフェーズにて複数種類の送信周波数でＦＭレンジング処理を行い、各送信周波数で得られたそれぞれの受信信号の積を取ることによって、目標機送信波５及びその高調波が自機のレーダ装置３で受信されても、その影響を受けることなく、目標信号のみを処理することが可能となる。
なお、この手法はFMレンジング処理のみならず、一般的なレーダに応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の電波の送受信の様子を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるＦＭレンジングの送信周波数の送信パターンを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるデータ処理部におけるデータフローの概念を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるデータ処理部における判定処理フローを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるフェーズＣでの周波数変調による不要波の除去を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 自機、２ 目標機、３ レーダ装置、６ アンテナ、７ 励振受信機、８ 信号処理器、９ 信号処理部、１０ データ処理部、１３ 取得データファイル、１４ 目標候補ファイル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数の時間変化率がそれぞれ異なる少なくとも３つの連続したフェーズで、周波数の時間変化率がそれぞれ一定となる周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、
上記励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、ＦＭレンジング処理を施す信号処理器と、
を備え、
上記信号処理器は、フェーズ間で組み合わせたドップラ周波数データの差分結果と周波数の時間変化率との相関関係から規定される、目標信号に特有の判定条件に基づき、目標信号候補のドップラ周波数データを選択し、選択したドップラ周波数データと周波数の時間変化率とから目標の距離情報を求める、
ことを特徴としたレーダ装置。
【請求項２】
観測すべき最大距離を周波数データに変換して予め比較基準値として設定し、上記ドップラ周波数データの差分結果が当該比較基準値以内となるドップラ周波数データを、目標信号として抽出することを特徴とした請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
目標信号候補となるドップラ周波数データの中から、受信信号強度の最も大きい信号のみを目標信号として抽出することを特徴とした請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
送信周波数が一定となる第１のフェーズと、送信周波数が互いに異なる一定の周波数の時間変化率を有して当該第１のフェーズに連続した第２、第３のフェーズと、から成る３つのフェーズを有して、周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、
励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、ＦＭレンジング処理を施す信号処理器と、
を備え、
上記信号処理器は、上記第１、第２のフェーズ間のドップラ周波数データの差分結果と上記第１、第３のフェーズ間のドップラ周波数データの差分結果との比が、上記第２、第３のフェーズの周波数の時間変化率の比に概ね等しくなる条件に基づいて、目標信号候補となる第１、第２のフェーズ間のドップラ周波数データの差分結果を選択し、選択したドップラ周波数データの差分結果と第２のフェーズでの周波数変化率とから目標の距離情報を求める、
ことを特徴としたレーダ装置。
【請求項１】
周波数の時間変化率がそれぞれ異なる少なくとも３つの連続したフェーズで、周波数の時間変化率がそれぞれ一定となる周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、
上記励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、ＦＭレンジング処理を施す信号処理器と、
を備え、
上記信号処理器は、フェーズ間で組み合わせたドップラ周波数データの差分結果と周波数の時間変化率との相関関係から規定される、目標信号に特有の判定条件に基づき、目標信号候補のドップラ周波数データを選択し、選択したドップラ周波数データと周波数の時間変化率とから目標の距離情報を求める、
ことを特徴としたレーダ装置。
【請求項２】
観測すべき最大距離を周波数データに変換して予め比較基準値として設定し、上記ドップラ周波数データの差分結果が当該比較基準値以内となるドップラ周波数データを、目標信号として抽出することを特徴とした請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
目標信号候補となるドップラ周波数データの中から、受信信号強度の最も大きい信号のみを目標信号として抽出することを特徴とした請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
送信周波数が一定となる第１のフェーズと、送信周波数が互いに異なる一定の周波数の時間変化率を有して当該第１のフェーズに連続した第２、第３のフェーズと、から成る３つのフェーズを有して、周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、
励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、ＦＭレンジング処理を施す信号処理器と、
を備え、
上記信号処理器は、上記第１、第２のフェーズ間のドップラ周波数データの差分結果と上記第１、第３のフェーズ間のドップラ周波数データの差分結果との比が、上記第２、第３のフェーズの周波数の時間変化率の比に概ね等しくなる条件に基づいて、目標信号候補となる第１、第２のフェーズ間のドップラ周波数データの差分結果を選択し、選択したドップラ周波数データの差分結果と第２のフェーズでの周波数変化率とから目標の距離情報を求める、
ことを特徴としたレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−４３４１８（Ｐ２０１１−４３４１８Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９２０８５（Ｐ２００９−１９２０８５）
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【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２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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