レーダ装置
【課題】ＪＥＭを伴う場合の目標相対速度を正しく算出し性能向上を図ったレーダ装置。
【解決手段】送受信手段で受信された時間領域の受信信号を周波数領域に変換する周波数領域変換手段と、周波数領域変換手段で変換された周波数領域の受信信号における信号強度に基づく演算処理を行い目標候補を検出するとともに目標候補の相対速度を算出する目標候補検出手段と、目標候補検出手段で検出された目標候補の相対速度に基づきＪＥＭ間隔を算出するＪＥＭ間隔算出手段と、ＪＥＭ間隔算出手段で算出された異なる時刻のＪＥＭ間隔に基づき目標の運動を判定する目標運動判定手段と、目標候補検出手段で算出された異なる時刻の目標候補の相対速度に基づき目標候補の加速度を算出する目標候補加速度算出手段と、目標運動判定手段の目標運動判定結果と目標候補加速度算出手段の目標候補の加速度に基づき目標および目標の目標相対速度を判定する目標判定手段とを含む。
【解決手段】送受信手段で受信された時間領域の受信信号を周波数領域に変換する周波数領域変換手段と、周波数領域変換手段で変換された周波数領域の受信信号における信号強度に基づく演算処理を行い目標候補を検出するとともに目標候補の相対速度を算出する目標候補検出手段と、目標候補検出手段で検出された目標候補の相対速度に基づきＪＥＭ間隔を算出するＪＥＭ間隔算出手段と、ＪＥＭ間隔算出手段で算出された異なる時刻のＪＥＭ間隔に基づき目標の運動を判定する目標運動判定手段と、目標候補検出手段で算出された異なる時刻の目標候補の相対速度に基づき目標候補の加速度を算出する目標候補加速度算出手段と、目標運動判定手段の目標運動判定結果と目標候補加速度算出手段の目標候補の加速度に基づき目標および目標の目標相対速度を判定する目標判定手段とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＪＥＭ(Jet Engine Modulation：ジェットエンジン変調)が発生した場合の目標検出を行うレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１に開示された従来のこの種のレーダ装置における、ＪＥＭが発生した場合の目標検出、目標相対距離算出では、目標のドップラ周波数は、ＪＥＭより高いドップラ周波数に検出されることを想定している。
【０００３】
従来のレーダ装置では、ＦＭ(Frequency Modulation：周波数変調)フェーズＣの受信ビデオ信号をＦＦＴ(Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換)することにより目標、ＪＥＭのドップラ周波数を算出する。また、ＦＭフェーズＢの受信ビート信号をＦＦＴすることにより目標、ＪＥＭのビート周波数を算出する。ＦＭフェーズＣのドップラ周波数がＦＭフェーズＢのビート周波数より小さい場合、測距回路が目標相対速度を算出する。さらに、距離判定回路は、算出された相対距離がＪＥＭの距離より小さい場合、真の目標相対距離として、表示器に出力する。
目標のドップラ周波数がＪＥＭより高い周波数に検出されることを前提にすることによって、ＪＥＭの相対距離を誤って目標の相対距離とせず、目標相対距離、目標検出性能の改善が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−５６４１３号公報(特に第１図、第３図、第７図、第８図)
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Enrico Piazza著、”Radar Signals Analysis and Modellization in the Presence of JEM Application to Civilian ATC Radars”、pp.35-pp.40、IEEE AES Systems Magazine,January 1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来のレーダ装置では、目標のドップラ周波数がＪＥＭより高い周波数に検出されることを前提にしているため、目標のドップラ周波数がＪＥＭより低い周波数に検出され、かつ、目標のビート周波数がＪＥＭより低い周波数に検出された場合、目標相対距離は算出されるが、目標相対速度を誤って算出してしまう問題がある。また、複数の送信周波数を用いるために、装置規模が大きくなり、かつ、処理が複雑になる問題がある。
【０００７】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、ＪＥＭが発生した場合の目標相対速度を正しく算出し、目標検出性能を向上させた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】
【０００８】
この発明は、目標との相対速度を算出し、目標検出を行うレーダ装置であって、所定の周波数のキャリア信号を所定の時間間隔でパルス変調した送信信号を放射すると共に、前記目標で反射しれた前記送信信号を受信信号として受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信された時間領域の受信信号を周波数領域に変換する周波数領域変換手段と、前記周波数領域変換手段で変換された前記周波数領域の受信信号における信号強度に基づく演算処理を行い、目標候補を検出するとともに、目標候補の相対速度を算出する目標候補検出手段と、前記目標候補検出手段で検出された前記目標候補の相対速度に基づき、ＪＥＭ間隔を算出するＪＥＭ間隔算出手段と、前記ＪＥＭ間隔算出手段で算出された異なる時刻の前記ＪＥＭ間隔に基づき、目標の運動を判定する目標運動判定手段と、前記目標候補検出手段で算出された異なる時刻の目標候補の相対速度に基づき、目標候補の加速度を算出する目標候補加速度算出手段と、前記目標運動判定手段から入力された目標運動判定結果と前記目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度に基づき目標および前記目標の目標相対速度を判定する目標判定手段と、を備えたことを特徴とするレーダ装置にある。
【発明の効果】
【０００９】
この発明では、ＪＥＭが発生した場合の目標相対速度を正しく算出し、目標検出性能の向上したレーダ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係わるレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】図１の信号処理器の処理フローを示す図である。
【図３】レーダと目標の関係を説明するための図である。
【図４】この発明における受信ビデオ信号と処理内容を説明するための図である。
【図５】この発明における受信ビデオ信号のサンプリング間隔を説明するための図である。
【図６】この発明におけるサイドローブの影響と窓関数処理の効果を説明するための図である。
【図７】図１の目標候補検出手段による目標検出処理を説明するための図である。
【図８】図１の目標候補検出手段においてＣＦＡＲ処理の結果、ＣＦＡＲ閾値を越えるセルが集合した場合の処理内容を示す図である。
【図９】目標に搭載されているジェットエンジンに起因する複数の目標候補が検出されることを示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１におけるＪＥＭ環境での目標判定の概念を示す図である(１目標の場合)。
【図１１】目標の速度と回転周波数の関係を示す図である。
【図１２】図１の目標運動判定手段における目標運動判定の処理フローを示す図である。
【図１３】図１の目標判定手段における判定フローを示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係わるレーダ装置の構成を示す図である。
【図１５】図１４の信号処理器の処理フローを示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２におけるＪＥＭ環境での目標判定の概念を示す図である(２目標の場合)。
【図１７】図１４の目標候補検出手段における目標候補検出を説明するための図である。
【図１８】この発明の実施の形態２におけるＰＲＩ変換と目標候補グループ分けの概念を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態２におけるＰＲＩ変換のパラメータを説明するための図である。
【図２０】この発明の実施の形態２における目標候補グループ分けの処理内容を説明するための図である。
【図２１】この発明の実施の形態２における各時刻の目標候補グループの組合せの概念を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態３に係わるレーダ装置の構成を示す図である。
【図２３】図２２の信号処理器の処理フローを示す図である。
【図２４】この発明の実施の形態３におけるＪＥＭ環境での目標判定の概念を示す図である。
【図２５】図２２の目標運動判定手段における目標運動判定の処理フローを示す図である。
【図２６】図２２の目標判定手段の判定フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明によるレーダ装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係わるレーダ装置の構成を示す図である。図１において、送信ＲＦ信号の送信、反射ＲＦ信号の受信を行う空中線１には、送受切替器３を介して送信機２と受信機４が接続されている。受信機４にはさらに信号処理器２０５Ａが接続されている。例えばコンピュータで構成される信号処理器２０５Ａは、機能ブロックとして示される周波数領域変換手段２０６、目標候補検出手段２０７、ＪＥＭ間隔算出手段２０８、目標運動判定手段２０９、目標候補加速度算出手段２１０、目標判定手段２１１を備える。信号処理器２０５Ａにはさらに表示器２０が接続されている。
【００１３】
なお、送信機２側の送信信号の発生および送信制御を行う構成については、この発明に直接関係しないため、詳細な図示、説明は省略する。
【００１４】
図２は信号処理器２０５Ａの処理フローを示す図であり、各処理に図１の実行する手段と同一の符号を付した。図３はレーダと目標の関係を説明するための図、図４は受信ビデオ信号と処理内容を説明するための図、図５は受信ビデオ信号のサンプリング間隔を説明するための図である。
【００１５】
最初に図１−５を参照しながら受信ビデオ信号を生成するまでの動作について示す。図４および図５において、ＴＣＰＩは受信ビデオ信号に対して周波数領域に変換するＦＦＴ(Fast Fourier Transform)間隔、ｎはＣＰＩ(Coherent Pulse Interval：コヒーレントパルスインターバル)番号、ＮはＣＰＩ数、ｍは１つのＣＰＩ内のパルス番号、Ｍは１つのＣＰＩ内のパルス数、Ｔｐｒｉはパルス繰り返し周期(ＰＲＩ:Pulse Repetition Interval)である。
【００１６】
送信機２は、キャリア信号をパルス繰り返し周期でパルス変調して送信ＲＦ信号を生成し、送受切替器３に出力する。
送受切替器３は、送信機２から入力された送信ＲＦ信号を空中線１に出力する。この結果、空中線１から式(１)で表される送信ＲＦ信号Ｔｘ(ｔ)が空中に放射される。ここで、Ａは送信ＲＦ信号の振幅、ｆ０は送信周波数、φ０は送信信号の初期位相を表す。
【００１７】
【数１】
【００１８】
空中に放射された送信ＲＦ信号は、目標で反射され、式(２)で表される反射ＲＦ信号Ｒｘ(ｔ)として空中線１に入射する。ここで、Ａ’は反射ＲＦ信号の振幅、Ｒ(ｔ)は時刻ｔにおける目標相対距離、Ｒ０は目標初期相対距離、ｖ(ｔ)は時刻ｔの目標相対速度、ｃは光速を表す。ただし、時刻ｔの目標相対速度ｖ(ｔ)は、目標初期相対速度ｖ０、目標相対加速度ａを用いて、式(３)で表される。
【００１９】
【数２】
【００２０】
そこで、空中線１は、入射してきた反射ＲＦ信号を受信し、受信ＲＦ信号として送受切替器３に出力する。送受切替器３は、空中線１から入力された受信ＲＦ信号を受信機４に出力する。そして、受信機４は、送受切替器３から入力された受信ＲＦ信号を狭帯域フィルタを通過させ、増幅、位相検波の後(各部分図示省略)、式(４)で表される受信ビデオ信号Ｖ(ｔ)に変換し、信号処理器２０５Ａに出力する。ここで、ＡＳは受信ビデオ信号の振幅を表す。さらに、時刻ｎをＣＰＩ番号ｎ、１つのＣＰＩ内のパルス番号ｍを用いて、受信ビデオ信号を式(５)で表す。ただし、各時刻の目標相対速度ｖ(ｎ，ｍ)は式(６)で表される。
【００２１】
【数３】
【００２２】
信号処理器２０５Ａは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路(共に図示省略)を有するコンピュータから構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムに従って、ＣＰＵで演算処理が行われる。信号処理器２０５Ａの処理結果は、コンピュータ(例えばＲＡＭ)に記録される。
【００２３】
以降、各手段の処理内容について説明する。
周波数領域変換手段２０６は、受信機４から入力された時間領域の受信ビデオ信号を周波数領域に変換する。
周波数領域変換手段２０６は時間領域の受信ビデオ信号Ｖ(ｎ，ｍ)に対し、式(７)に表される高速フーリエ変換を行い、周波数領域に変換された受信ビデオ信号ＦＶ(ｎ，ｋ)を目標候補検出手段２０７に出力する(図４参照)。ここで、ＭｆｆｔはＦＦＴ点数を表す。ただし、Ｍｆｆｔ＞Ｍの場合は０を代入する。また、周波数領域のサンプリング間隔ΔＦｓａｍｐは、式(８)により表される。周波数領域変換手段２０６は、周波数領域の受信ビデオ信号を高精度にサンプリングするために、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いて高速フーリエ変換する(図５参照)。
【００２４】
【数４】
【００２５】
図６はこの発明におけるサイドローブの影響と窓関数処理の効果を説明するための図である。図６の(ａ)に示すように、窓関数処理を行わずＦＦＴを行った場合、目標がＪＥＭのサイドローブに埋もれることが懸念される場合、周波数領域変換手段２０６は式(９)により窓関数処理を行うことで目標検出性能を向上させる。ここで、Ｗｉｎｄ(ｍ)は窓関数を表し、例えば窓関数としてハミング窓を用いた場合は式(１０)により表される。
【００２６】
【数５】
【００２７】
また図６の(ｂ)に示すように、窓関数処理を行うことにより目標およびＪＥＭからなる目標候補のサイドローブが低減され、隣接する目標候補への影響が低減され、ＪＥＭのサイドローブの目標への影響が低減されて、目標検出性能が向上する。
【００２８】
次に、目標候補検出手段２０７において行われる、ＣＦＡＲ(Constant False Alarm Rate：一定誤警報確率)処理による目標(候補)検出の処理内容について説明する。図７は、目標候補検出手段２０７による周波数領域での目標検出処理を説明するための図である。より具体的には、この図７は、ＣＦＡＲ処理に関わる周波数領域における注目セル、注目セルの両側のガードセル、ガードセルのさらに外側のサンプルセルを示す。
【００２９】
目標候補検出手段２０７は、周波数領域変換手段２０６から得られる周波数領域に変換された受信ビデオ信号ＦＶ(ｎ，ｋ)に対し、式(１１)によりＣＦＡＲ処理を行い、目標候補を検出する。ここで、ＦＶ，ＣＦＡＲ(ｎ，ｋ)は周波数領域の受信ビデオ信号のＣＦＡＲ処理による目標候補検出結果を表し、目標候補は、「０」が設定される(その他は「１」)。
【００３０】
また、ＣＦＡＲ閾値ＣＦＡＲ_ｔｈ(ｎ，ｋ)は、式(１２)により算出する。ここで、ＣＦＡＲ_ｃｏｒはＣＦＡＲ係数、Ｓａｍｐ_ｃｅｌｌ(ｎ，ｋ)はサンプルセル、例えばａｖｅ(Ｚ(ｐ))は配列Ｚ(ｐ)の平均値、ａｂｓ(Ｚ(ｐ))は配列Ｚ(ｐ)の絶対値を表す。ただし、ＣＦＡＲ閾値ＣＦＡＲ_ｔｈｍ(ｋ)を越えるセルが集合した場合には、集合のなかで振幅の最大値を示すセルを目標候補として検出する。図８は、この実施の形態の目標候補検出手段２０７において、ＣＦＡＲ処理の結果、ＣＦＡＲ閾値を越えるセル(斜線で示されたセル)が集合した場合の処理内容を示す図である。
目標候補検出手段２０７は、周波数領域セル番号ｋ’で検出された目標候補の相対速度ｖ’を式(１３)により算出する。ここで、ｆ(ｋ’)は周波数領域セル番号ｋ’の周波数を表す。
目標候補検出手段２０７は、検出した目標候補とその相対速度をＪＥＭ間隔算出手段２０８に出力する。
【００３１】
【数６】
【００３２】
実施の形態１の以下の動作は、１目標の場合として説明する。
目標が一つの場合においても、目標に搭載されているジェットエンジンに起因するＪＥＭの影響により図９に示すように複数の目標候補(目標、ＪＥＭ１−３)が検出されることがある。このように目標が一つの場合でも、ＪＥＭの影響により複数の目標候補が検出され、真の目標の相対速度算出が困難になる。
以降、ＪＥＭ環境での目標測速度の算出方法までの各手段の動作を、図１０の目標判定の概念図を参照しながら説明する。ここで、図１０は異なる時刻の目標候補(目標、ＪＥＭ１−３)が同数あり、ＪＥＭ間隔の差が速度変化量より大きい目標を想定している。なお説明のために、目標を白抜き、ＪＥＭを黒塗りで表示している(図９，１６，１８，２０，２１，２４も同様)。
【００３３】
ＪＥＭ間隔算出手段２０８は、目標候補検出手段２０７から入力された目標候補の相対速度について、式(１４)により目標候補の相対速度の平均からＪＥＭ間隔Δｖ(ｎ)を算出する。ただし、目標候補検出手段２０７から入力された目標候補の相対速度を、図１０の表現と合わせて式(１５)としている。ここで、ｐは目標候補番号、Ｐは目標候補数である。
ＪＥＭ間隔算出手段２０８は、算出したＪＥＭ間隔Δｖ(ｎ)を目標運動判定手段２０９へ出力する。
【００３４】
【数７】
【００３５】
目標運動判定手段２０９の動作を説明するために、まず、目標速度とブレード回転周波数の関係と、ＪＥＭ間隔と目標速度とブレード回転周波数の関係について説明する。
この発明は、ＪＥＭを発生する移動目標に対するものである。ＪＥＭを発生する移動目標として、ジェットエンジンやプロペラエンジン等を搭載する移動目標を想定している。ここでは、ジェットエンジンを搭載する移動目標として説明する。その目標の推進力は、ジェットエンジンが前方から流れ込む空気を後方へ噴出することで得られる。そのため、より高速に移動するためには、流れ込む空気の量を増やす必要がある。図３に示すようなブレードの回転周波数を上げることで、より多くの流れ込む空気を得ることが可能になり、目標がより高速に移動することが可能になる。目標が減速する場合は、その逆になるため、推進力となる流れ込む空気を減らすためにブレードの回転周波数を下げる。図１１に目標の速度とその目標のブレードの回転周波数の関係を示す。目標の速度が高速になるほど、回転周波数が上がる。
【００３６】
また、ＪＥＭのドップラ周波数間隔Δｆは、式(１６)により表されることが知られている(上記非特許文献参照)。ここで、ｎｂはブレード数、ωｒはブレード回転周波数[ｒｐｍ]である。ＪＥＭ間隔Δｖは、ＪＥＭのドップラ周波数間隔Δｆから式(１７)により算出できる。
【００３７】
【数８】
【００３８】
このようなジェットエンジンの動作原理とＪＥＭ間隔の発生原理から、目標運動判定手段２０９は、図１２に示す目標運動判定の処理フローに基づき、異なる時刻に得られたＪＥＭ間隔Δｖ(０)，Δｖ(１)を用いて、目標の運動、つまり、加速目標か(Δｖ(０)＜Δｖ(１))、減速目標か(Δｖ(０)＞Δｖ(１))を判定する。Δｖ(０)＝Δｖ(１)の場合は次の異なる時刻の目標運動判定へ移る。図１０で示す状況の場合、目標運動判定手段２０９は、時刻ｔ＝０のＪＥＭ間隔Δｖ(０)より、時刻ｔ＝ＴＣＰＩのＪＥＭ間隔Δｖ(１)のＪＥＭ間隔が大きいため、加速目標と判定する。
目標運動判定手段２０９は得られた加速目標か減速目標かの目標運動判定結果を、目標判定手段２１１へ出力する。
【００３９】
目標候補加速度算出手段２１０は、目標候補検出手段２０７で得られた目標候補の相対速度から、目標候補の相対加速度ａ(ｎ，ｐ)を式(１８)により算出する。目標候補加速度算出手段２１０は、算出した目標候補の相対加速度を目標判定手段２１１に出力する。
【００４０】
【数９】
【００４１】
目標判定手段２１１は、図１３の判定フローに従い、目標運動判定手段２０９から入力された目標運動判定結果と、目標候補加速度算出手段２１０から入力された目標候補の相対加速度を用いて、目標判定を行う。図１０で示す状況の場合、目標判定手段２１１は、目標運動判定手段２０９により加速目標と判定されるため、目標候補加速度算出手段２１０で目標候補の加速度が０より大きく算出された目標候補のうち(なければ次の異なる時刻の目標判定へ移る)、最小の加速度を持つ目標候補を目標とする。目標判定手段２１１は、目標と判定された目標候補相対速度を目標相対速度と判定する。また、予め想定する相対加速度を持つ目標を検出する場合は、予め相対加速度の範囲を設定し、その範囲の中で最小の加速度を持つ目標候補を目標とする。
また、目標運動判定結果が減速目標の場合は、目標候補加速度算出手段２１０で目標候補の相対加速度が０より小さく算出された目標候補のうち(なければ次の異なる時刻の目標判定へ移る)、絶対値が最小の負の加速度を持つ目標候補を目標とする。
目標判定手段２１１は、目標と判定された目標候補の相対速度を、目標相対速度として表示器２０に出力する。
【００４２】
表示器２０は、目標情報として、時刻ｔの目標相対速度を画面上に表示する。
【００４３】
以上のようにこの実施の形態１によれば、ＪＥＭが発生した場合においても、目標とＪＥＭの目標候補から、ＪＥＭ間隔算出手段２０８によりＪＥＭ間隔を算出し、目標運動判定手段２０９は、加速目標はＪＥＭ間隔が大きくなり、一方、減速目標はＪＥＭ間隔が小さくなることを利用して、異なる時刻の目標候補のＪＥＭ間隔から、加速目標か減速目標かを判定し、目標候補加速度算出手段２１０は目標候補検出手段２０７で得られた目標候補の相対加速度を算出し、目標判定手段２１１は、目標運動判定結果と目標候補の相対加速度を用いて、目標運動が加速目標と判定した場合、加速度が０より大きい目標候補のうち、最小の加速度を持つ目標候補を目標とし、目標運動が減速目標と判定した場合、加速度が０より小さい目標候補のうち、絶対値が最小の負の加速度を持つ目標候補を目標と判定し、目標と判定された相対速度を目標相対速度と判定するため、ＪＥＭが発生した場合においても、ＪＥＭを目標の相対速度と誤ることがなく、目標検出性能と目標相対速度算出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることができる。
【００４４】
また、複数の送信周波数を用いる必要がないため、装置規模の縮小が可能になる。
周波数領域変換手段２０６は、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いて高速フーリエ変換することで、目標相対速度算出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることができる。さらに、周波数領域変換手段２０６は、窓関数を行うことで目標候補のサイドローブの影響を抑圧することで、目標検出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることができる。
【００４５】
実施の形態２．
図１４はこの発明の実施の形態２に係わるレーダ装置の構成を示す図である。図１に示した上記実施の形態１のレーダ装置と異なる部分は、信号処理器２０５Ｂが、目標候補検出手段２０７に代えて目標候補検出手段２０７Ｂを、ＪＥＭ間隔算出手段２０８に代えてＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂを備え、さらにＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂと目標運動判定手段２０９の間に目標候補グループ分け手段２１２と目標候補グループ組合せ手段２１３を備えている点である。また、図１５は信号処理器２０５Ｂの処理フローを示す図であり、各処理に図１４の実行する手段と同一の符号を付した。
【００４６】
図１６は実施の形態２における２目標の場合のＪＥＭ環境での目標判定の概念図、図１７は目標候補検出手段２０７Ｂの目標候補検出を説明するための図、図１８はＰＲＩ変換と目標候補グループ分けの概念図、図１９はＰＲＩ変換のパラメータを説明するための図、図２０は目標候補グループ分けの処理内容を説明するための図、図２１は各時刻の目標候補グループの組合せの概念図である。
【００４７】
先の実施の形態１では、図１０に示すように１つの目標を想定し、それ以外は１つの目標に起因するＪＥＭが発生した場合を前提としている。しかし、図１６に示すように２つの目標ｖ1,T(０)、ｖ2,T(０)を想定した場合、ＪＥＭ間隔を精度良く算出することが難しくなり、目標の判定が困難になる。
そのため、この実施の形態２では、２つの目標を想定した場合においても目標の判定を可能にするために、目標毎にＪＥＭの周期性が異なることを利用し、ＪＥＭ間隔を算出し、目標の判定を行う。以下、図１５−２１を参照して実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００４８】
実施の形態１で示したように、周波数領域変換手段２０６は、周波数領域の受信ビデオ信号を高精度にサンプリングするために、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いて高速フーリエ変換する。また、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いることで、より多くの目標候補を検出することで、ＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢによるＪＥＭ間隔の算出を高精度に行える効果がある。
【００４９】
目標候補検出手段２０７Ｂは、集合した目標候補から最大値を集合した目標候補の相対速度とする。また、目標候補検出手段２０７Ｂは、図１７に示すように、目標候補が集合した場合においても、全てを目標候補としてＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂに出力する。目標候補が多くなることにより、ＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢでＪＥＭの周期性を算出する際に、目標のＪＥＭ間隔の積分値が大きくなり、ＪＥＭ間隔の算出精度が向上する。
【００５０】
図１８を参照し、ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂと目標候補グループ分け手段２１２の処理内容を説明する。
ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂは、目標候補検出手段２０７Ｂから入力された目標候補の相対速度に対して、ＪＥＭの周期性を算出するために、例えば、式(１９)によるＰＲＩ変換を行う。ここで、図１９を参照し、Δｖｋは式(２０)で表される調査するＪＥＭ間隔、Ｄ(ｋ)はＪＥＭ間隔Δｖｋの積分値、ΔｖＩは調査するＪＥＭ間隔の間隔、Δｖｍｉｎは調査するＪＥＭ間隔の最小値、Ｋは調査するＪＥＭ間隔の数である。
【００５１】
目標候補の相対速度に周期性がある場合、その周期性、つまりＪＥＭ間隔の速度の積分値が高くなる。ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂは、ＰＲＩ変換結果から、予め設定した閾値以上のＪＥＭ間隔を、目標候補のＪＥＭ間隔とする。また、ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂは、閾値以上のＪＥＭ間隔数を目標候補グループ数とする。閾値を設定するには、目標候補検出手段２０７Ｂで用いたＣＦＡＲ処理により設定しても良い。このＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢのＪＥＭ間隔算出処理は、目標が１つの場合においても、また、目標が複数の場合においても効果がある。
【００５２】
【数１０】
【００５３】
目標候補グループ分け手段２１２は、ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂから入力されたＪＥＭ間隔を用いて、目標候補検出手段２０７Ｂから入力された目標候補に対して、図２０の(ａ)(ｂ)に示すように目標候補のグループ分けを行う。目標候補グループ分け手段２１２は、まず、グループ分けの起源となる目標候補を決定する。図２０では、目標候補の最小相対速度としている。次に、相対速度を起源として、ＪＥＭ間隔に周期的に目標候補が存在しているか調べる。図２０の(ａ)では、ＪＥＭ間隔をΔｖ１(０)で調査を行っている。その結果、ＪＥＭ間隔Δｖ１(０)に周期的に存在していた目標候補数１を記憶しておく。次に、ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂは、ＪＥＭ間隔をΔｖ２(０)に変更し、同様に周期性を調査する。図２０の(ｂ)に示すように、ＪＥＭ間隔Δｖ２(０)に周期的に存在していた目標候補数４を記憶する。
【００５４】
目標候補グループ分け手段２１２は、ＪＥＭ間隔Δｖ１(０)とΔｖ２(０)の周期的に存在していた目標候補数を比較し、目標候補数が大きい方、つまり、ＪＥＭ間隔Δｖ２(０)で周期的に現れた目標候補を、目標と目標に起因するＪＥＭとしてＪＥＭ間隔Δｖ２(０)の目標候補グループとする。ＪＥＭ間隔Δｖ２(０)の目標候補グループ以外に対して、ＪＥＭ間隔Δｖ１(０)で調査をし、目標候補が存在している場合、ＪＥＭ間隔Δｖ１(０)の目標候補グループとする。
目標候補グループ分け手段２１２は、目標候補グループを目標候補グループ組合せ手段２１３へ出力する。
【００５５】
目標候補グループ組合せ手段２１３は、図２１に示すように、時刻間の目標候補グループの組合せを、目標候補グループ内の目標候補数が近いもの同士を組み合わせて行う。目標候補グループ組合せ手段２１３は、各時刻の目標候補グループと、時刻間の組合せを目標運動判定手段２０９に出力する。目標運動判定手段２０９は目標候補グループ組合せ手段２１３から入力された各時刻の目標候補グループと時刻間の組合せに基づくＪＥＭ間隔に基づき、目標の運動を判定する。複数目標の場合においても、目標候補グループ分けされ、かつ、時刻間の組合せが決定されているので、以降の処理は同様に行うことが可能になる。
【００５６】
以上のようにこの実施の形態２によれば、ＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢはＪＥＭの周期性を用いて、ＪＥＭ間隔を算出し、目標候補グループ分け手段２１２はＪＥＭ間隔を用いて、目標候補をグループ分けし、目標候補グループ組合せ手段２１３は目標候補グループの目標候補数を用いて、時刻間の目標候補グループを組合せ、組合せ後は、目標が１つの場合と同様に、独立して処理を行えるので、複数目標の場合においても、目標検出性能と目標相対速度性能が向上したレーダ装置を得ることができる。
また、周波数領域変換手段２０６において、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いることで、目標候補検出手段２０７Ｂで多くの目標候補を検出し、その結果、多数の目標候補を用いることで、ＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢによるＪＥＭ間隔が高精度に算出することができるので、目標相対速度算出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることができる。
【００５７】
実施の形態３．
図２２はこの発明の実施の形態３に係わるレーダ装置の構成を示す図である。図１４に示した上記実施の形態２のレーダ装置と異なる部分は、信号処理器２０５Ｃが、目標運動判定手段２０９に代えて目標運動判定手段２０９Ｂを、目標候補加速度算出手段２１０に代えて目標候補加速度算出手段２１０Ｂ、また、目標判定手段２１１に代えて目標判定手段２１１Ｂを備えている点である。また、図２３は信号処理器２０５Ｃの処理フローを示す図であり、各処理に図２２の実行する手段と同一の符号を付した。
【００５８】
図２４は実施の形態３におけるＪＥＭ環境での目標判定する概念図、図２５は目標運動判定手段２０９Ｂにおける目標運動判定の処理フローを示す図、図２６は目標判定手段２１１Ｂの判定フローを示す図である。
【００５９】
先の実施の形態１，２の目標運動判定手段２０９や目標候補加速度算出手段２１０では、異なる２つの時刻の目標候補のＪＥＭ間隔や相対速度を用いて、目標候補のＪＥＭ間隔や相対加速度を算出しており、雑音等の観測誤差が大きい場合、目標候補のＪＥＭ間隔や相対加速度算出精度が劣化する可能性がある。
そのため、この実施の形態３では、雑音等の観測誤差が大きい場合においても目標候補のＪＥＭ間隔や相対速度を高精度に算出することを可能にする。
また、目標判定精度を向上するために、目標判定手段２１１Ｂは目標の判定に加え、ＪＥＭを判定する。
この実施の形態３では図２２，図２３の構成を例に挙げて、実施の形態２と異なる部分について説明する。
【００６０】
図２４は異なる３つの時刻０，ＴＣＰＩ，２ＴＣＰＩの目標候補のＪＥＭ間隔を想定した場合である。時刻ｔ＝(ｎ−１)ＴＣＰＩの目標候補のＪＥＭ間隔Δｖ(ｎ)は、式(２１)で表すことができる。ここで、ＷＪは目標候補のＪＥＭ間隔の変化率である。また、式(２１)において、時刻ｔ＝(ｎ−１)ＴＣＰＩの目標候補のＪＥＭ間隔Δｖ’(ｎ)、時刻ｔ＝０の目標候補のＪＥＭ間隔Δｖ’(０)は線形にモデル化されていることを表すために「’」を付加している。
目標運動判定手段２０９Ｂは、最小二乗法を用いて、式(２２)により目標候補のＪＥＭ間隔の変化率ＷＪを算出する。
【００６１】
【数１１】
【００６２】
目標運動判定手段２０９Ｂは、図２５に示す目標運動判定の処理フローに基づき、算出したＪＥＭ間隔の変化率ＷＪを用いて、目標の運動、つまり、加速目標か(０＜ＷＪ)、減速目標(０＞ＷＪ)かを判定する。０＝ＷＪの場合は次の異なる時刻の目標運動判定へ移る。図２４で示す状況の場合、目標運動判定手段２０９Ｂは、目標候補のＪＥＭ間隔の変化率ＷＪが０より大きく算出され、加速目標と判定する。
目標運動判定手段２０９Ｂは得られた加速目標か減速目標かの目標運動判定結果を、目標判定手段２１１Ｂへ出力する。
より多くの時刻のＪＥＭ間隔Δｖ(ｎ)を用いて、最小二乗法による式(２２)により目標候補のＪＥＭ間隔の変化率ＷＪを算出するため、雑音等の観測誤差の影響が低減され、高精度に目標運動を判定することが可能になる。
【００６３】
時刻ｔ＝(ｎ−１)ＴＣＰＩの目標候補の相対速度ｖ’’(ｎ，ｐ)は、式(２３)で表すことができる。ここで、ａ’’(ｐ)は目標候補の相対加速度である。また、式(２３)において、時刻ｔ＝(ｎ−１)ＴＣＰＩの目標候補の相対速度ｖ’’(ｎ，ｐ)、時刻ｔ＝０の目標候補の相対速度ｖ’’(０，ｐ)は線形にモデル化されていることを表されるために「’’」を付加している。
目標候補加速度算出手段２１０Ｂは、目標候補検出手段２０７Ｂで得られた目標候補の相対加速度ａ’’(ｐ)を式(２４)により算出する。目標候補加速度算出手段２１０Ｂは、算出した目標候補の相対加速度を目標判定手段２１１Ｂに出力する。
【００６４】
【数１２】
【００６５】
より多くの時刻の目標候補の相対速度ｖ’’(ｎ，ｐ)を用いて、最小二乗法による式(２４)により目標候補の相対加速度ａ’’(ｐ)を算出するため、雑音等の観測誤差の影響が低減され、高精度に目標候補の相対加速度を算出することが可能になる。
【００６６】
目標判定手段２１１Ｂは、図２６の判定フローに従い、目標運動判定手段２０９Ｂから入力された目標運動判定結果と、目標候補加速度算出手段２１０Ｂから入力された目標候補の相対加速度を用いて、目標判定を行う。また、目標判定手段２１１Ｂは、目標候補のうち、ＪＥＭを判定する。図２４で示す状況の場合、目標判定手段２１１Ｂは、目標運動判定手段２０９Ｂにより加速目標と判定されるため、目標候補加速度算出手段２１０Ｂで目標候補の加速度が０より小さく算出された目標候補、つまり、減速目標をＪＥＭと判定する。次に、残った目標候補の加速度が０より大きく算出された目標候補のうち(なければ次の異なる時刻の目標判定へ移る)、最小の加速度を持つ目標候補を目標とする。目標判定手段２１１Ｂは、目標と判定された目標候補相対速度を目標相対速度と判定する。また、予め想定する相対加速度を持つ目標を検出する場合は、予め相対加速度の範囲を設定し、その範囲の中で最小の加速度を持つ目標候補を目標とする。
また、目標運動判定結果が減速目標の場合は、目標候補加速度算出手段２１０Ｂで目標候補の加速度が０より大きく算出された目標候補、つまり、加速目標をＪＥＭと判定する。次に、残った目標候補の加速度が０より小さく算出された目標候補のうち(なければ次の異なる時刻の目標判定へ移る)、絶対値が最小の負の加速度を持つ目標候補を目標とする。
このように、目標判定手段２１１Ｂは、目標候補からＪＥＭを判定するため、ＪＥＭを目標と誤って判定することがなくなり、検出性能が向上する。また、目標候補が減り、目標判定の負荷が減り、装置規模の縮小が可能になる。
【００６７】
以上のようにこの実施の形態３によれば、目標運動判定手段２０９Ｂは、最小二乗法により目標候補のＪＥＭ間隔の変化率を算出し、その目標候補のＪＥＭ間隔の変化率に基づき、目標運動を判定し、雑音等の観測誤差の影響が低減され、高精度に目標運動を判定するレーダ装置を得ることができる。また、目標候補加速度算出手段２１０Ｂは、複数時刻の目標候補の相対速度から、最小二乗法により目標候補の相対加速度を算出するため、雑音等の観測誤差の影響が低減され、高精度に目標候補の相対加速度を算出するレーダ装置を得ることができる。目標運動判定手段２０９Ｂと目標候補加速度算出手段２１０Ｂにより、高精度に目標運動、目標候補の相対加速度を算出することが可能になり、高精度に目標判定を行う装置を得ることができる。
また、目標判定手段２１１Ｂは、目標候補のうち、目標運動と異なる運動をする目標候補をＪＥＭと判定するため、ＪＥＭを目標と誤って判定することがなくなり、検出性能が向上し、かつ、目標判定の処理負荷が低減になり、装置規模の縮小が可能になる。
【００６８】
なおこの発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１ 空中線、２ 送信機、３ 送受切替器、４ 受信機、２０５Ａ，２０５Ｂ，２０５Ｃ 信号処理器、２０６ 周波数領域変換手段、２０７，２０７Ｂ 目標候補検出手段、２０８，２０８Ｂ ＪＥＭ間隔算出手段、２０９，２０９Ｂ 目標運動判定手段、２１０，２１０Ｂ 目標候補加速度算出手段、２１０，２１０Ｂ 目標候補加速度算出手段、２１１，２１１Ｂ 目標判定手段。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＪＥＭ(Jet Engine Modulation：ジェットエンジン変調)が発生した場合の目標検出を行うレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１に開示された従来のこの種のレーダ装置における、ＪＥＭが発生した場合の目標検出、目標相対距離算出では、目標のドップラ周波数は、ＪＥＭより高いドップラ周波数に検出されることを想定している。
【０００３】
従来のレーダ装置では、ＦＭ(Frequency Modulation：周波数変調)フェーズＣの受信ビデオ信号をＦＦＴ(Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換)することにより目標、ＪＥＭのドップラ周波数を算出する。また、ＦＭフェーズＢの受信ビート信号をＦＦＴすることにより目標、ＪＥＭのビート周波数を算出する。ＦＭフェーズＣのドップラ周波数がＦＭフェーズＢのビート周波数より小さい場合、測距回路が目標相対速度を算出する。さらに、距離判定回路は、算出された相対距離がＪＥＭの距離より小さい場合、真の目標相対距離として、表示器に出力する。
目標のドップラ周波数がＪＥＭより高い周波数に検出されることを前提にすることによって、ＪＥＭの相対距離を誤って目標の相対距離とせず、目標相対距離、目標検出性能の改善が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−５６４１３号公報(特に第１図、第３図、第７図、第８図)
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Enrico Piazza著、”Radar Signals Analysis and Modellization in the Presence of JEM Application to Civilian ATC Radars”、pp.35-pp.40、IEEE AES Systems Magazine,January 1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来のレーダ装置では、目標のドップラ周波数がＪＥＭより高い周波数に検出されることを前提にしているため、目標のドップラ周波数がＪＥＭより低い周波数に検出され、かつ、目標のビート周波数がＪＥＭより低い周波数に検出された場合、目標相対距離は算出されるが、目標相対速度を誤って算出してしまう問題がある。また、複数の送信周波数を用いるために、装置規模が大きくなり、かつ、処理が複雑になる問題がある。
【０００７】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、ＪＥＭが発生した場合の目標相対速度を正しく算出し、目標検出性能を向上させた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】
【０００８】
この発明は、目標との相対速度を算出し、目標検出を行うレーダ装置であって、所定の周波数のキャリア信号を所定の時間間隔でパルス変調した送信信号を放射すると共に、前記目標で反射しれた前記送信信号を受信信号として受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信された時間領域の受信信号を周波数領域に変換する周波数領域変換手段と、前記周波数領域変換手段で変換された前記周波数領域の受信信号における信号強度に基づく演算処理を行い、目標候補を検出するとともに、目標候補の相対速度を算出する目標候補検出手段と、前記目標候補検出手段で検出された前記目標候補の相対速度に基づき、ＪＥＭ間隔を算出するＪＥＭ間隔算出手段と、前記ＪＥＭ間隔算出手段で算出された異なる時刻の前記ＪＥＭ間隔に基づき、目標の運動を判定する目標運動判定手段と、前記目標候補検出手段で算出された異なる時刻の目標候補の相対速度に基づき、目標候補の加速度を算出する目標候補加速度算出手段と、前記目標運動判定手段から入力された目標運動判定結果と前記目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度に基づき目標および前記目標の目標相対速度を判定する目標判定手段と、を備えたことを特徴とするレーダ装置にある。
【発明の効果】
【０００９】
この発明では、ＪＥＭが発生した場合の目標相対速度を正しく算出し、目標検出性能の向上したレーダ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係わるレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】図１の信号処理器の処理フローを示す図である。
【図３】レーダと目標の関係を説明するための図である。
【図４】この発明における受信ビデオ信号と処理内容を説明するための図である。
【図５】この発明における受信ビデオ信号のサンプリング間隔を説明するための図である。
【図６】この発明におけるサイドローブの影響と窓関数処理の効果を説明するための図である。
【図７】図１の目標候補検出手段による目標検出処理を説明するための図である。
【図８】図１の目標候補検出手段においてＣＦＡＲ処理の結果、ＣＦＡＲ閾値を越えるセルが集合した場合の処理内容を示す図である。
【図９】目標に搭載されているジェットエンジンに起因する複数の目標候補が検出されることを示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１におけるＪＥＭ環境での目標判定の概念を示す図である(１目標の場合)。
【図１１】目標の速度と回転周波数の関係を示す図である。
【図１２】図１の目標運動判定手段における目標運動判定の処理フローを示す図である。
【図１３】図１の目標判定手段における判定フローを示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係わるレーダ装置の構成を示す図である。
【図１５】図１４の信号処理器の処理フローを示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２におけるＪＥＭ環境での目標判定の概念を示す図である(２目標の場合)。
【図１７】図１４の目標候補検出手段における目標候補検出を説明するための図である。
【図１８】この発明の実施の形態２におけるＰＲＩ変換と目標候補グループ分けの概念を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態２におけるＰＲＩ変換のパラメータを説明するための図である。
【図２０】この発明の実施の形態２における目標候補グループ分けの処理内容を説明するための図である。
【図２１】この発明の実施の形態２における各時刻の目標候補グループの組合せの概念を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態３に係わるレーダ装置の構成を示す図である。
【図２３】図２２の信号処理器の処理フローを示す図である。
【図２４】この発明の実施の形態３におけるＪＥＭ環境での目標判定の概念を示す図である。
【図２５】図２２の目標運動判定手段における目標運動判定の処理フローを示す図である。
【図２６】図２２の目標判定手段の判定フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明によるレーダ装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係わるレーダ装置の構成を示す図である。図１において、送信ＲＦ信号の送信、反射ＲＦ信号の受信を行う空中線１には、送受切替器３を介して送信機２と受信機４が接続されている。受信機４にはさらに信号処理器２０５Ａが接続されている。例えばコンピュータで構成される信号処理器２０５Ａは、機能ブロックとして示される周波数領域変換手段２０６、目標候補検出手段２０７、ＪＥＭ間隔算出手段２０８、目標運動判定手段２０９、目標候補加速度算出手段２１０、目標判定手段２１１を備える。信号処理器２０５Ａにはさらに表示器２０が接続されている。
【００１３】
なお、送信機２側の送信信号の発生および送信制御を行う構成については、この発明に直接関係しないため、詳細な図示、説明は省略する。
【００１４】
図２は信号処理器２０５Ａの処理フローを示す図であり、各処理に図１の実行する手段と同一の符号を付した。図３はレーダと目標の関係を説明するための図、図４は受信ビデオ信号と処理内容を説明するための図、図５は受信ビデオ信号のサンプリング間隔を説明するための図である。
【００１５】
最初に図１−５を参照しながら受信ビデオ信号を生成するまでの動作について示す。図４および図５において、ＴＣＰＩは受信ビデオ信号に対して周波数領域に変換するＦＦＴ(Fast Fourier Transform)間隔、ｎはＣＰＩ(Coherent Pulse Interval：コヒーレントパルスインターバル)番号、ＮはＣＰＩ数、ｍは１つのＣＰＩ内のパルス番号、Ｍは１つのＣＰＩ内のパルス数、Ｔｐｒｉはパルス繰り返し周期(ＰＲＩ:Pulse Repetition Interval)である。
【００１６】
送信機２は、キャリア信号をパルス繰り返し周期でパルス変調して送信ＲＦ信号を生成し、送受切替器３に出力する。
送受切替器３は、送信機２から入力された送信ＲＦ信号を空中線１に出力する。この結果、空中線１から式(１)で表される送信ＲＦ信号Ｔｘ(ｔ)が空中に放射される。ここで、Ａは送信ＲＦ信号の振幅、ｆ０は送信周波数、φ０は送信信号の初期位相を表す。
【００１７】
【数１】
【００１８】
空中に放射された送信ＲＦ信号は、目標で反射され、式(２)で表される反射ＲＦ信号Ｒｘ(ｔ)として空中線１に入射する。ここで、Ａ’は反射ＲＦ信号の振幅、Ｒ(ｔ)は時刻ｔにおける目標相対距離、Ｒ０は目標初期相対距離、ｖ(ｔ)は時刻ｔの目標相対速度、ｃは光速を表す。ただし、時刻ｔの目標相対速度ｖ(ｔ)は、目標初期相対速度ｖ０、目標相対加速度ａを用いて、式(３)で表される。
【００１９】
【数２】
【００２０】
そこで、空中線１は、入射してきた反射ＲＦ信号を受信し、受信ＲＦ信号として送受切替器３に出力する。送受切替器３は、空中線１から入力された受信ＲＦ信号を受信機４に出力する。そして、受信機４は、送受切替器３から入力された受信ＲＦ信号を狭帯域フィルタを通過させ、増幅、位相検波の後(各部分図示省略)、式(４)で表される受信ビデオ信号Ｖ(ｔ)に変換し、信号処理器２０５Ａに出力する。ここで、ＡＳは受信ビデオ信号の振幅を表す。さらに、時刻ｎをＣＰＩ番号ｎ、１つのＣＰＩ内のパルス番号ｍを用いて、受信ビデオ信号を式(５)で表す。ただし、各時刻の目標相対速度ｖ(ｎ，ｍ)は式(６)で表される。
【００２１】
【数３】
【００２２】
信号処理器２０５Ａは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路(共に図示省略)を有するコンピュータから構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムに従って、ＣＰＵで演算処理が行われる。信号処理器２０５Ａの処理結果は、コンピュータ(例えばＲＡＭ)に記録される。
【００２３】
以降、各手段の処理内容について説明する。
周波数領域変換手段２０６は、受信機４から入力された時間領域の受信ビデオ信号を周波数領域に変換する。
周波数領域変換手段２０６は時間領域の受信ビデオ信号Ｖ(ｎ，ｍ)に対し、式(７)に表される高速フーリエ変換を行い、周波数領域に変換された受信ビデオ信号ＦＶ(ｎ，ｋ)を目標候補検出手段２０７に出力する(図４参照)。ここで、ＭｆｆｔはＦＦＴ点数を表す。ただし、Ｍｆｆｔ＞Ｍの場合は０を代入する。また、周波数領域のサンプリング間隔ΔＦｓａｍｐは、式(８)により表される。周波数領域変換手段２０６は、周波数領域の受信ビデオ信号を高精度にサンプリングするために、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いて高速フーリエ変換する(図５参照)。
【００２４】
【数４】
【００２５】
図６はこの発明におけるサイドローブの影響と窓関数処理の効果を説明するための図である。図６の(ａ)に示すように、窓関数処理を行わずＦＦＴを行った場合、目標がＪＥＭのサイドローブに埋もれることが懸念される場合、周波数領域変換手段２０６は式(９)により窓関数処理を行うことで目標検出性能を向上させる。ここで、Ｗｉｎｄ(ｍ)は窓関数を表し、例えば窓関数としてハミング窓を用いた場合は式(１０)により表される。
【００２６】
【数５】
【００２７】
また図６の(ｂ)に示すように、窓関数処理を行うことにより目標およびＪＥＭからなる目標候補のサイドローブが低減され、隣接する目標候補への影響が低減され、ＪＥＭのサイドローブの目標への影響が低減されて、目標検出性能が向上する。
【００２８】
次に、目標候補検出手段２０７において行われる、ＣＦＡＲ(Constant False Alarm Rate：一定誤警報確率)処理による目標(候補)検出の処理内容について説明する。図７は、目標候補検出手段２０７による周波数領域での目標検出処理を説明するための図である。より具体的には、この図７は、ＣＦＡＲ処理に関わる周波数領域における注目セル、注目セルの両側のガードセル、ガードセルのさらに外側のサンプルセルを示す。
【００２９】
目標候補検出手段２０７は、周波数領域変換手段２０６から得られる周波数領域に変換された受信ビデオ信号ＦＶ(ｎ，ｋ)に対し、式(１１)によりＣＦＡＲ処理を行い、目標候補を検出する。ここで、ＦＶ，ＣＦＡＲ(ｎ，ｋ)は周波数領域の受信ビデオ信号のＣＦＡＲ処理による目標候補検出結果を表し、目標候補は、「０」が設定される(その他は「１」)。
【００３０】
また、ＣＦＡＲ閾値ＣＦＡＲ_ｔｈ(ｎ，ｋ)は、式(１２)により算出する。ここで、ＣＦＡＲ_ｃｏｒはＣＦＡＲ係数、Ｓａｍｐ_ｃｅｌｌ(ｎ，ｋ)はサンプルセル、例えばａｖｅ(Ｚ(ｐ))は配列Ｚ(ｐ)の平均値、ａｂｓ(Ｚ(ｐ))は配列Ｚ(ｐ)の絶対値を表す。ただし、ＣＦＡＲ閾値ＣＦＡＲ_ｔｈｍ(ｋ)を越えるセルが集合した場合には、集合のなかで振幅の最大値を示すセルを目標候補として検出する。図８は、この実施の形態の目標候補検出手段２０７において、ＣＦＡＲ処理の結果、ＣＦＡＲ閾値を越えるセル(斜線で示されたセル)が集合した場合の処理内容を示す図である。
目標候補検出手段２０７は、周波数領域セル番号ｋ’で検出された目標候補の相対速度ｖ’を式(１３)により算出する。ここで、ｆ(ｋ’)は周波数領域セル番号ｋ’の周波数を表す。
目標候補検出手段２０７は、検出した目標候補とその相対速度をＪＥＭ間隔算出手段２０８に出力する。
【００３１】
【数６】
【００３２】
実施の形態１の以下の動作は、１目標の場合として説明する。
目標が一つの場合においても、目標に搭載されているジェットエンジンに起因するＪＥＭの影響により図９に示すように複数の目標候補(目標、ＪＥＭ１−３)が検出されることがある。このように目標が一つの場合でも、ＪＥＭの影響により複数の目標候補が検出され、真の目標の相対速度算出が困難になる。
以降、ＪＥＭ環境での目標測速度の算出方法までの各手段の動作を、図１０の目標判定の概念図を参照しながら説明する。ここで、図１０は異なる時刻の目標候補(目標、ＪＥＭ１−３)が同数あり、ＪＥＭ間隔の差が速度変化量より大きい目標を想定している。なお説明のために、目標を白抜き、ＪＥＭを黒塗りで表示している(図９，１６，１８，２０，２１，２４も同様)。
【００３３】
ＪＥＭ間隔算出手段２０８は、目標候補検出手段２０７から入力された目標候補の相対速度について、式(１４)により目標候補の相対速度の平均からＪＥＭ間隔Δｖ(ｎ)を算出する。ただし、目標候補検出手段２０７から入力された目標候補の相対速度を、図１０の表現と合わせて式(１５)としている。ここで、ｐは目標候補番号、Ｐは目標候補数である。
ＪＥＭ間隔算出手段２０８は、算出したＪＥＭ間隔Δｖ(ｎ)を目標運動判定手段２０９へ出力する。
【００３４】
【数７】
【００３５】
目標運動判定手段２０９の動作を説明するために、まず、目標速度とブレード回転周波数の関係と、ＪＥＭ間隔と目標速度とブレード回転周波数の関係について説明する。
この発明は、ＪＥＭを発生する移動目標に対するものである。ＪＥＭを発生する移動目標として、ジェットエンジンやプロペラエンジン等を搭載する移動目標を想定している。ここでは、ジェットエンジンを搭載する移動目標として説明する。その目標の推進力は、ジェットエンジンが前方から流れ込む空気を後方へ噴出することで得られる。そのため、より高速に移動するためには、流れ込む空気の量を増やす必要がある。図３に示すようなブレードの回転周波数を上げることで、より多くの流れ込む空気を得ることが可能になり、目標がより高速に移動することが可能になる。目標が減速する場合は、その逆になるため、推進力となる流れ込む空気を減らすためにブレードの回転周波数を下げる。図１１に目標の速度とその目標のブレードの回転周波数の関係を示す。目標の速度が高速になるほど、回転周波数が上がる。
【００３６】
また、ＪＥＭのドップラ周波数間隔Δｆは、式(１６)により表されることが知られている(上記非特許文献参照)。ここで、ｎｂはブレード数、ωｒはブレード回転周波数[ｒｐｍ]である。ＪＥＭ間隔Δｖは、ＪＥＭのドップラ周波数間隔Δｆから式(１７)により算出できる。
【００３７】
【数８】
【００３８】
このようなジェットエンジンの動作原理とＪＥＭ間隔の発生原理から、目標運動判定手段２０９は、図１２に示す目標運動判定の処理フローに基づき、異なる時刻に得られたＪＥＭ間隔Δｖ(０)，Δｖ(１)を用いて、目標の運動、つまり、加速目標か(Δｖ(０)＜Δｖ(１))、減速目標か(Δｖ(０)＞Δｖ(１))を判定する。Δｖ(０)＝Δｖ(１)の場合は次の異なる時刻の目標運動判定へ移る。図１０で示す状況の場合、目標運動判定手段２０９は、時刻ｔ＝０のＪＥＭ間隔Δｖ(０)より、時刻ｔ＝ＴＣＰＩのＪＥＭ間隔Δｖ(１)のＪＥＭ間隔が大きいため、加速目標と判定する。
目標運動判定手段２０９は得られた加速目標か減速目標かの目標運動判定結果を、目標判定手段２１１へ出力する。
【００３９】
目標候補加速度算出手段２１０は、目標候補検出手段２０７で得られた目標候補の相対速度から、目標候補の相対加速度ａ(ｎ，ｐ)を式(１８)により算出する。目標候補加速度算出手段２１０は、算出した目標候補の相対加速度を目標判定手段２１１に出力する。
【００４０】
【数９】
【００４１】
目標判定手段２１１は、図１３の判定フローに従い、目標運動判定手段２０９から入力された目標運動判定結果と、目標候補加速度算出手段２１０から入力された目標候補の相対加速度を用いて、目標判定を行う。図１０で示す状況の場合、目標判定手段２１１は、目標運動判定手段２０９により加速目標と判定されるため、目標候補加速度算出手段２１０で目標候補の加速度が０より大きく算出された目標候補のうち(なければ次の異なる時刻の目標判定へ移る)、最小の加速度を持つ目標候補を目標とする。目標判定手段２１１は、目標と判定された目標候補相対速度を目標相対速度と判定する。また、予め想定する相対加速度を持つ目標を検出する場合は、予め相対加速度の範囲を設定し、その範囲の中で最小の加速度を持つ目標候補を目標とする。
また、目標運動判定結果が減速目標の場合は、目標候補加速度算出手段２１０で目標候補の相対加速度が０より小さく算出された目標候補のうち(なければ次の異なる時刻の目標判定へ移る)、絶対値が最小の負の加速度を持つ目標候補を目標とする。
目標判定手段２１１は、目標と判定された目標候補の相対速度を、目標相対速度として表示器２０に出力する。
【００４２】
表示器２０は、目標情報として、時刻ｔの目標相対速度を画面上に表示する。
【００４３】
以上のようにこの実施の形態１によれば、ＪＥＭが発生した場合においても、目標とＪＥＭの目標候補から、ＪＥＭ間隔算出手段２０８によりＪＥＭ間隔を算出し、目標運動判定手段２０９は、加速目標はＪＥＭ間隔が大きくなり、一方、減速目標はＪＥＭ間隔が小さくなることを利用して、異なる時刻の目標候補のＪＥＭ間隔から、加速目標か減速目標かを判定し、目標候補加速度算出手段２１０は目標候補検出手段２０７で得られた目標候補の相対加速度を算出し、目標判定手段２１１は、目標運動判定結果と目標候補の相対加速度を用いて、目標運動が加速目標と判定した場合、加速度が０より大きい目標候補のうち、最小の加速度を持つ目標候補を目標とし、目標運動が減速目標と判定した場合、加速度が０より小さい目標候補のうち、絶対値が最小の負の加速度を持つ目標候補を目標と判定し、目標と判定された相対速度を目標相対速度と判定するため、ＪＥＭが発生した場合においても、ＪＥＭを目標の相対速度と誤ることがなく、目標検出性能と目標相対速度算出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることができる。
【００４４】
また、複数の送信周波数を用いる必要がないため、装置規模の縮小が可能になる。
周波数領域変換手段２０６は、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いて高速フーリエ変換することで、目標相対速度算出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることができる。さらに、周波数領域変換手段２０６は、窓関数を行うことで目標候補のサイドローブの影響を抑圧することで、目標検出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることができる。
【００４５】
実施の形態２．
図１４はこの発明の実施の形態２に係わるレーダ装置の構成を示す図である。図１に示した上記実施の形態１のレーダ装置と異なる部分は、信号処理器２０５Ｂが、目標候補検出手段２０７に代えて目標候補検出手段２０７Ｂを、ＪＥＭ間隔算出手段２０８に代えてＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂを備え、さらにＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂと目標運動判定手段２０９の間に目標候補グループ分け手段２１２と目標候補グループ組合せ手段２１３を備えている点である。また、図１５は信号処理器２０５Ｂの処理フローを示す図であり、各処理に図１４の実行する手段と同一の符号を付した。
【００４６】
図１６は実施の形態２における２目標の場合のＪＥＭ環境での目標判定の概念図、図１７は目標候補検出手段２０７Ｂの目標候補検出を説明するための図、図１８はＰＲＩ変換と目標候補グループ分けの概念図、図１９はＰＲＩ変換のパラメータを説明するための図、図２０は目標候補グループ分けの処理内容を説明するための図、図２１は各時刻の目標候補グループの組合せの概念図である。
【００４７】
先の実施の形態１では、図１０に示すように１つの目標を想定し、それ以外は１つの目標に起因するＪＥＭが発生した場合を前提としている。しかし、図１６に示すように２つの目標ｖ1,T(０)、ｖ2,T(０)を想定した場合、ＪＥＭ間隔を精度良く算出することが難しくなり、目標の判定が困難になる。
そのため、この実施の形態２では、２つの目標を想定した場合においても目標の判定を可能にするために、目標毎にＪＥＭの周期性が異なることを利用し、ＪＥＭ間隔を算出し、目標の判定を行う。以下、図１５−２１を参照して実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００４８】
実施の形態１で示したように、周波数領域変換手段２０６は、周波数領域の受信ビデオ信号を高精度にサンプリングするために、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いて高速フーリエ変換する。また、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いることで、より多くの目標候補を検出することで、ＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢによるＪＥＭ間隔の算出を高精度に行える効果がある。
【００４９】
目標候補検出手段２０７Ｂは、集合した目標候補から最大値を集合した目標候補の相対速度とする。また、目標候補検出手段２０７Ｂは、図１７に示すように、目標候補が集合した場合においても、全てを目標候補としてＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂに出力する。目標候補が多くなることにより、ＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢでＪＥＭの周期性を算出する際に、目標のＪＥＭ間隔の積分値が大きくなり、ＪＥＭ間隔の算出精度が向上する。
【００５０】
図１８を参照し、ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂと目標候補グループ分け手段２１２の処理内容を説明する。
ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂは、目標候補検出手段２０７Ｂから入力された目標候補の相対速度に対して、ＪＥＭの周期性を算出するために、例えば、式(１９)によるＰＲＩ変換を行う。ここで、図１９を参照し、Δｖｋは式(２０)で表される調査するＪＥＭ間隔、Ｄ(ｋ)はＪＥＭ間隔Δｖｋの積分値、ΔｖＩは調査するＪＥＭ間隔の間隔、Δｖｍｉｎは調査するＪＥＭ間隔の最小値、Ｋは調査するＪＥＭ間隔の数である。
【００５１】
目標候補の相対速度に周期性がある場合、その周期性、つまりＪＥＭ間隔の速度の積分値が高くなる。ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂは、ＰＲＩ変換結果から、予め設定した閾値以上のＪＥＭ間隔を、目標候補のＪＥＭ間隔とする。また、ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂは、閾値以上のＪＥＭ間隔数を目標候補グループ数とする。閾値を設定するには、目標候補検出手段２０７Ｂで用いたＣＦＡＲ処理により設定しても良い。このＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢのＪＥＭ間隔算出処理は、目標が１つの場合においても、また、目標が複数の場合においても効果がある。
【００５２】
【数１０】
【００５３】
目標候補グループ分け手段２１２は、ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂから入力されたＪＥＭ間隔を用いて、目標候補検出手段２０７Ｂから入力された目標候補に対して、図２０の(ａ)(ｂ)に示すように目標候補のグループ分けを行う。目標候補グループ分け手段２１２は、まず、グループ分けの起源となる目標候補を決定する。図２０では、目標候補の最小相対速度としている。次に、相対速度を起源として、ＪＥＭ間隔に周期的に目標候補が存在しているか調べる。図２０の(ａ)では、ＪＥＭ間隔をΔｖ１(０)で調査を行っている。その結果、ＪＥＭ間隔Δｖ１(０)に周期的に存在していた目標候補数１を記憶しておく。次に、ＪＥＭ間隔算出手段２０８Ｂは、ＪＥＭ間隔をΔｖ２(０)に変更し、同様に周期性を調査する。図２０の(ｂ)に示すように、ＪＥＭ間隔Δｖ２(０)に周期的に存在していた目標候補数４を記憶する。
【００５４】
目標候補グループ分け手段２１２は、ＪＥＭ間隔Δｖ１(０)とΔｖ２(０)の周期的に存在していた目標候補数を比較し、目標候補数が大きい方、つまり、ＪＥＭ間隔Δｖ２(０)で周期的に現れた目標候補を、目標と目標に起因するＪＥＭとしてＪＥＭ間隔Δｖ２(０)の目標候補グループとする。ＪＥＭ間隔Δｖ２(０)の目標候補グループ以外に対して、ＪＥＭ間隔Δｖ１(０)で調査をし、目標候補が存在している場合、ＪＥＭ間隔Δｖ１(０)の目標候補グループとする。
目標候補グループ分け手段２１２は、目標候補グループを目標候補グループ組合せ手段２１３へ出力する。
【００５５】
目標候補グループ組合せ手段２１３は、図２１に示すように、時刻間の目標候補グループの組合せを、目標候補グループ内の目標候補数が近いもの同士を組み合わせて行う。目標候補グループ組合せ手段２１３は、各時刻の目標候補グループと、時刻間の組合せを目標運動判定手段２０９に出力する。目標運動判定手段２０９は目標候補グループ組合せ手段２１３から入力された各時刻の目標候補グループと時刻間の組合せに基づくＪＥＭ間隔に基づき、目標の運動を判定する。複数目標の場合においても、目標候補グループ分けされ、かつ、時刻間の組合せが決定されているので、以降の処理は同様に行うことが可能になる。
【００５６】
以上のようにこの実施の形態２によれば、ＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢはＪＥＭの周期性を用いて、ＪＥＭ間隔を算出し、目標候補グループ分け手段２１２はＪＥＭ間隔を用いて、目標候補をグループ分けし、目標候補グループ組合せ手段２１３は目標候補グループの目標候補数を用いて、時刻間の目標候補グループを組合せ、組合せ後は、目標が１つの場合と同様に、独立して処理を行えるので、複数目標の場合においても、目標検出性能と目標相対速度性能が向上したレーダ装置を得ることができる。
また、周波数領域変換手段２０６において、パルス数より多いＦＦＴ点数を用いることで、目標候補検出手段２０７Ｂで多くの目標候補を検出し、その結果、多数の目標候補を用いることで、ＪＥＭ間隔算出手段２０８ＢによるＪＥＭ間隔が高精度に算出することができるので、目標相対速度算出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることができる。
【００５７】
実施の形態３．
図２２はこの発明の実施の形態３に係わるレーダ装置の構成を示す図である。図１４に示した上記実施の形態２のレーダ装置と異なる部分は、信号処理器２０５Ｃが、目標運動判定手段２０９に代えて目標運動判定手段２０９Ｂを、目標候補加速度算出手段２１０に代えて目標候補加速度算出手段２１０Ｂ、また、目標判定手段２１１に代えて目標判定手段２１１Ｂを備えている点である。また、図２３は信号処理器２０５Ｃの処理フローを示す図であり、各処理に図２２の実行する手段と同一の符号を付した。
【００５８】
図２４は実施の形態３におけるＪＥＭ環境での目標判定する概念図、図２５は目標運動判定手段２０９Ｂにおける目標運動判定の処理フローを示す図、図２６は目標判定手段２１１Ｂの判定フローを示す図である。
【００５９】
先の実施の形態１，２の目標運動判定手段２０９や目標候補加速度算出手段２１０では、異なる２つの時刻の目標候補のＪＥＭ間隔や相対速度を用いて、目標候補のＪＥＭ間隔や相対加速度を算出しており、雑音等の観測誤差が大きい場合、目標候補のＪＥＭ間隔や相対加速度算出精度が劣化する可能性がある。
そのため、この実施の形態３では、雑音等の観測誤差が大きい場合においても目標候補のＪＥＭ間隔や相対速度を高精度に算出することを可能にする。
また、目標判定精度を向上するために、目標判定手段２１１Ｂは目標の判定に加え、ＪＥＭを判定する。
この実施の形態３では図２２，図２３の構成を例に挙げて、実施の形態２と異なる部分について説明する。
【００６０】
図２４は異なる３つの時刻０，ＴＣＰＩ，２ＴＣＰＩの目標候補のＪＥＭ間隔を想定した場合である。時刻ｔ＝(ｎ−１)ＴＣＰＩの目標候補のＪＥＭ間隔Δｖ(ｎ)は、式(２１)で表すことができる。ここで、ＷＪは目標候補のＪＥＭ間隔の変化率である。また、式(２１)において、時刻ｔ＝(ｎ−１)ＴＣＰＩの目標候補のＪＥＭ間隔Δｖ’(ｎ)、時刻ｔ＝０の目標候補のＪＥＭ間隔Δｖ’(０)は線形にモデル化されていることを表すために「’」を付加している。
目標運動判定手段２０９Ｂは、最小二乗法を用いて、式(２２)により目標候補のＪＥＭ間隔の変化率ＷＪを算出する。
【００６１】
【数１１】
【００６２】
目標運動判定手段２０９Ｂは、図２５に示す目標運動判定の処理フローに基づき、算出したＪＥＭ間隔の変化率ＷＪを用いて、目標の運動、つまり、加速目標か(０＜ＷＪ)、減速目標(０＞ＷＪ)かを判定する。０＝ＷＪの場合は次の異なる時刻の目標運動判定へ移る。図２４で示す状況の場合、目標運動判定手段２０９Ｂは、目標候補のＪＥＭ間隔の変化率ＷＪが０より大きく算出され、加速目標と判定する。
目標運動判定手段２０９Ｂは得られた加速目標か減速目標かの目標運動判定結果を、目標判定手段２１１Ｂへ出力する。
より多くの時刻のＪＥＭ間隔Δｖ(ｎ)を用いて、最小二乗法による式(２２)により目標候補のＪＥＭ間隔の変化率ＷＪを算出するため、雑音等の観測誤差の影響が低減され、高精度に目標運動を判定することが可能になる。
【００６３】
時刻ｔ＝(ｎ−１)ＴＣＰＩの目標候補の相対速度ｖ’’(ｎ，ｐ)は、式(２３)で表すことができる。ここで、ａ’’(ｐ)は目標候補の相対加速度である。また、式(２３)において、時刻ｔ＝(ｎ−１)ＴＣＰＩの目標候補の相対速度ｖ’’(ｎ，ｐ)、時刻ｔ＝０の目標候補の相対速度ｖ’’(０，ｐ)は線形にモデル化されていることを表されるために「’’」を付加している。
目標候補加速度算出手段２１０Ｂは、目標候補検出手段２０７Ｂで得られた目標候補の相対加速度ａ’’(ｐ)を式(２４)により算出する。目標候補加速度算出手段２１０Ｂは、算出した目標候補の相対加速度を目標判定手段２１１Ｂに出力する。
【００６４】
【数１２】
【００６５】
より多くの時刻の目標候補の相対速度ｖ’’(ｎ，ｐ)を用いて、最小二乗法による式(２４)により目標候補の相対加速度ａ’’(ｐ)を算出するため、雑音等の観測誤差の影響が低減され、高精度に目標候補の相対加速度を算出することが可能になる。
【００６６】
目標判定手段２１１Ｂは、図２６の判定フローに従い、目標運動判定手段２０９Ｂから入力された目標運動判定結果と、目標候補加速度算出手段２１０Ｂから入力された目標候補の相対加速度を用いて、目標判定を行う。また、目標判定手段２１１Ｂは、目標候補のうち、ＪＥＭを判定する。図２４で示す状況の場合、目標判定手段２１１Ｂは、目標運動判定手段２０９Ｂにより加速目標と判定されるため、目標候補加速度算出手段２１０Ｂで目標候補の加速度が０より小さく算出された目標候補、つまり、減速目標をＪＥＭと判定する。次に、残った目標候補の加速度が０より大きく算出された目標候補のうち(なければ次の異なる時刻の目標判定へ移る)、最小の加速度を持つ目標候補を目標とする。目標判定手段２１１Ｂは、目標と判定された目標候補相対速度を目標相対速度と判定する。また、予め想定する相対加速度を持つ目標を検出する場合は、予め相対加速度の範囲を設定し、その範囲の中で最小の加速度を持つ目標候補を目標とする。
また、目標運動判定結果が減速目標の場合は、目標候補加速度算出手段２１０Ｂで目標候補の加速度が０より大きく算出された目標候補、つまり、加速目標をＪＥＭと判定する。次に、残った目標候補の加速度が０より小さく算出された目標候補のうち(なければ次の異なる時刻の目標判定へ移る)、絶対値が最小の負の加速度を持つ目標候補を目標とする。
このように、目標判定手段２１１Ｂは、目標候補からＪＥＭを判定するため、ＪＥＭを目標と誤って判定することがなくなり、検出性能が向上する。また、目標候補が減り、目標判定の負荷が減り、装置規模の縮小が可能になる。
【００６７】
以上のようにこの実施の形態３によれば、目標運動判定手段２０９Ｂは、最小二乗法により目標候補のＪＥＭ間隔の変化率を算出し、その目標候補のＪＥＭ間隔の変化率に基づき、目標運動を判定し、雑音等の観測誤差の影響が低減され、高精度に目標運動を判定するレーダ装置を得ることができる。また、目標候補加速度算出手段２１０Ｂは、複数時刻の目標候補の相対速度から、最小二乗法により目標候補の相対加速度を算出するため、雑音等の観測誤差の影響が低減され、高精度に目標候補の相対加速度を算出するレーダ装置を得ることができる。目標運動判定手段２０９Ｂと目標候補加速度算出手段２１０Ｂにより、高精度に目標運動、目標候補の相対加速度を算出することが可能になり、高精度に目標判定を行う装置を得ることができる。
また、目標判定手段２１１Ｂは、目標候補のうち、目標運動と異なる運動をする目標候補をＪＥＭと判定するため、ＪＥＭを目標と誤って判定することがなくなり、検出性能が向上し、かつ、目標判定の処理負荷が低減になり、装置規模の縮小が可能になる。
【００６８】
なおこの発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１ 空中線、２ 送信機、３ 送受切替器、４ 受信機、２０５Ａ，２０５Ｂ，２０５Ｃ 信号処理器、２０６ 周波数領域変換手段、２０７，２０７Ｂ 目標候補検出手段、２０８，２０８Ｂ ＪＥＭ間隔算出手段、２０９，２０９Ｂ 目標運動判定手段、２１０，２１０Ｂ 目標候補加速度算出手段、２１０，２１０Ｂ 目標候補加速度算出手段、２１１，２１１Ｂ 目標判定手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標との相対速度を算出し、目標検出を行うレーダ装置であって、
所定の周波数のキャリア信号を所定の時間間隔でパルス変調した送信信号を放射すると共に、前記目標で反射しれた前記送信信号を受信信号として受信する送受信手段と、
前記送受信手段で受信された時間領域の受信信号を周波数領域に変換する周波数領域変換手段と、
前記周波数領域変換手段で変換された前記周波数領域の受信信号における信号強度に基づく演算処理を行い、目標候補を検出するとともに、目標候補の相対速度を算出する目標候補検出手段と、
前記目標候補検出手段で検出された前記目標候補の相対速度に基づき、ＪＥＭ間隔を算出するＪＥＭ間隔算出手段と、
前記ＪＥＭ間隔算出手段で算出された異なる時刻の前記ＪＥＭ間隔に基づき、目標の運動を判定する目標運動判定手段と、
前記目標候補検出手段で算出された異なる時刻の目標候補の相対速度に基づき、目標候補の加速度を算出する目標候補加速度算出手段と、
前記目標運動判定手段から入力された目標運動判定結果と前記目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度に基づき目標および前記目標の目標相対速度を判定する目標判定手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
ＪＥＭ間隔算出手段は、目標候補検出手段から検出された目標候補の相対速度の間隔の平均値をＪＥＭ間隔として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
ＪＥＭ間隔算出手段は、目標候補検出手段から検出された目標候補の相対速度の周期性を考慮して、ＰＲＩ変換によりＪＥＭ間隔を算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
ＪＥＭ間隔算出手段から入力されたＪＥＭ間隔を用いて、目標候補検出手段からの目標候補をグループ分けする目標候補グループ分け手段と、
前記目標候補グループ分け手段から入力された異なる時刻の目標候補グループを、目標候補グループ内の目標候補数に基づき、組合せを決定する目標候補グループ組合せ手段と、
をさらに備え、
目標運動判定手段が前記目標候補グループ組合せ手段からの各時刻の目標候補グループと時刻間の組合せに基づくＪＥＭ間隔に基づき目標の運動を判定することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
周波数領域変換手段は、送受信手段で受信された時間領域の受信信号を時間領域の受信信号の点数よりも多い点数で周波数領域に変換することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
周波数領域変換手段は、送受信手段で受信された時間領域の受信信号に対して窓関数処理を加えて行った後、時間領域の受信信号を周波数領域に変換することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
目標運動判定手段は、異なる時刻の目標候補のＪＥＭ間隔に基づき、時間経過によって、ＪＥＭ間隔が大きくなっていく場合に加速目標、小さくなっていく場合に減速目標と、目標の運動を判定することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項８】
目標運動判定手段は、異なる時刻の目標候補のＪＥＭ間隔に基づき、最小二乗法により目標候補のＪＥＭ間隔の変化率を算出し、ＪＥＭ間隔の変化率が０より大きい場合に加速目標と、０より小さい場合に減速目標と目標の運動を判定することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項９】
目標候補加速度算出手段は、目標候補検出手段で算出された異なる時刻の目標候補の相対速度に基づき、最小二乗法により目標候補の加速度を算出することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
目標判定手段は、目標運動判定手段から入力された目標候補の運動が加速目標の場合に、目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度が０より大きい目標候補のうち、最小の加速度を持つ目標候補を目標と判定し、目標候補の運動が減速目標の場合に、前記目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度が０より小さい目標候補のうち、絶対値が最小の負の加速度を持つ目標候補を目標と判定することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
目標判定手段は、さらに目標運動判定手段から入力された目標候補の運動が加速目標の場合に、目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度が０より小さい加速度を持つ目標候補をＪＥＭと判定し、目標候補の運動が減速目標の場合に、目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度が０より大きい加速度を持つ目標候補をＪＥＭと判定することを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１】
目標との相対速度を算出し、目標検出を行うレーダ装置であって、
所定の周波数のキャリア信号を所定の時間間隔でパルス変調した送信信号を放射すると共に、前記目標で反射しれた前記送信信号を受信信号として受信する送受信手段と、
前記送受信手段で受信された時間領域の受信信号を周波数領域に変換する周波数領域変換手段と、
前記周波数領域変換手段で変換された前記周波数領域の受信信号における信号強度に基づく演算処理を行い、目標候補を検出するとともに、目標候補の相対速度を算出する目標候補検出手段と、
前記目標候補検出手段で検出された前記目標候補の相対速度に基づき、ＪＥＭ間隔を算出するＪＥＭ間隔算出手段と、
前記ＪＥＭ間隔算出手段で算出された異なる時刻の前記ＪＥＭ間隔に基づき、目標の運動を判定する目標運動判定手段と、
前記目標候補検出手段で算出された異なる時刻の目標候補の相対速度に基づき、目標候補の加速度を算出する目標候補加速度算出手段と、
前記目標運動判定手段から入力された目標運動判定結果と前記目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度に基づき目標および前記目標の目標相対速度を判定する目標判定手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
ＪＥＭ間隔算出手段は、目標候補検出手段から検出された目標候補の相対速度の間隔の平均値をＪＥＭ間隔として算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
ＪＥＭ間隔算出手段は、目標候補検出手段から検出された目標候補の相対速度の周期性を考慮して、ＰＲＩ変換によりＪＥＭ間隔を算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
ＪＥＭ間隔算出手段から入力されたＪＥＭ間隔を用いて、目標候補検出手段からの目標候補をグループ分けする目標候補グループ分け手段と、
前記目標候補グループ分け手段から入力された異なる時刻の目標候補グループを、目標候補グループ内の目標候補数に基づき、組合せを決定する目標候補グループ組合せ手段と、
をさらに備え、
目標運動判定手段が前記目標候補グループ組合せ手段からの各時刻の目標候補グループと時刻間の組合せに基づくＪＥＭ間隔に基づき目標の運動を判定することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
周波数領域変換手段は、送受信手段で受信された時間領域の受信信号を時間領域の受信信号の点数よりも多い点数で周波数領域に変換することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
周波数領域変換手段は、送受信手段で受信された時間領域の受信信号に対して窓関数処理を加えて行った後、時間領域の受信信号を周波数領域に変換することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
目標運動判定手段は、異なる時刻の目標候補のＪＥＭ間隔に基づき、時間経過によって、ＪＥＭ間隔が大きくなっていく場合に加速目標、小さくなっていく場合に減速目標と、目標の運動を判定することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項８】
目標運動判定手段は、異なる時刻の目標候補のＪＥＭ間隔に基づき、最小二乗法により目標候補のＪＥＭ間隔の変化率を算出し、ＪＥＭ間隔の変化率が０より大きい場合に加速目標と、０より小さい場合に減速目標と目標の運動を判定することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項９】
目標候補加速度算出手段は、目標候補検出手段で算出された異なる時刻の目標候補の相対速度に基づき、最小二乗法により目標候補の加速度を算出することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
目標判定手段は、目標運動判定手段から入力された目標候補の運動が加速目標の場合に、目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度が０より大きい目標候補のうち、最小の加速度を持つ目標候補を目標と判定し、目標候補の運動が減速目標の場合に、前記目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度が０より小さい目標候補のうち、絶対値が最小の負の加速度を持つ目標候補を目標と判定することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
目標判定手段は、さらに目標運動判定手段から入力された目標候補の運動が加速目標の場合に、目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度が０より小さい加速度を持つ目標候補をＪＥＭと判定し、目標候補の運動が減速目標の場合に、目標候補加速度算出手段から入力された目標候補の加速度が０より大きい加速度を持つ目標候補をＪＥＭと判定することを特徴とする請求項１から１０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２６】
【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２６】
【公開番号】特開２０１２−１０７９２５（Ｐ２０１２−１０７９２５Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５７３４（Ｐ２０１０−２５５７３４）
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【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２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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