不要波抑圧装置
【課題】回転するアンテナを備えた場合であっても、小さい演算規模で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる不要波抑圧装置を提供する。
【解決手段】素子またはサブアレイ型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部５と、最初のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）で算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部２〜４を備える。
【解決手段】素子またはサブアレイ型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部５と、最初のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）で算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部２〜４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置または受信装置などに適用されて不要波を抑圧する不要波抑圧装置に関し、特に回転するアンテナに対してアダプティブ処理またはＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置または受信装置に適用される不要波抑圧装置において、アダプティブ処理またはＳＴＡＰ処理を実施することにより、妨害波の到来方向のアンテナ利得を小さくしてヌル点を形成し、妨害波を抑圧するアダプティブヌルステアリングの技術が知られている。なお、アダプティブ処理およびＳＴＡＰ処理の詳細は、例えば、非特許文献１〜４および非特許文献５に記載されている。
【０００３】
図１１は、このような不要波抑圧装置の一例として、アダプティブヌルステアリングのシステムであるサイドローブキャンセラ（ＳＬＣ；Side lobe Canceller）を説明するための図である。
【０００４】
ＳＬＣ処理部は、図１１（ａ）に示すように、主アンテナからの信号と補助アンテナからの信号とを処理することにより妨害波の到来方向のアンテナ利得を小さくして妨害波を抑圧する。
【０００５】
具体的には、図１１（ｂ）に示すように、ＳＬＣ処理のフィードバックループにより、主アンテナのサイドローブと補助アンテナのレベルを一致させるようにウェイトを変化させ、図１１（ｃ）に示すように、主アンテナパターンにヌル点を形成する。これにより、妨害波の到来方向に対する感度を低下させ、妨害波を抑圧する。
【非特許文献１】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版(1999) pp.35-37,98-99
【非特許文献２】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版(1999) pp.67-86
【非特許文献３】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版(1999) pp.17-21
【非特許文献４】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版(1999) pp.43-46、76-78
【非特許文献５】Richard Klemm，”SPACE−TIME ADAPTIVE PROCESSING”，IEE RADAR，SONAR，NAVIGATION AND AVIONICS 9,pp.110-118(1998)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、回転するアンテナを備えたレーダ装置または受信装置において、アダプティブ処理またはＳＴＡＰ処理を実施して、図１２（ａ）に示すように、妨害波の到来方向にヌル点を形成するウェイトを算出し、そのウェイトを固定したままアンテナを回転させると、図１２（ｂ）に示すように、妨害波の到来方向に対するヌル点がずれるため、妨害残留電力が増加する。
【０００７】
このような状態を回避するためには、レンジセル単位または数レンジセル単位でウェイトを更新する必要があるが、アンテナが回転する都度、ウェイト演算を実施すると演算規模が大きくなり、規定時間内で処理することが困難になるという問題がある。また、アダプティブ処理によってメインローブが乱れ、アンテナ回転時に目標信号により、さらにメインローブが崩れるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、回転するアンテナを備えた場合であっても、小さい演算規模で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる不要波抑圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、素子またはサブアレイ型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、最初のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）で算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、ＳＬＣ（Side lobe Canceller）型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向けるための主チャンネル用の補正位相ウェイトおよび補助チャンネル用の補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、補正位相ウェイト演算部からの主チャンネル用および補助チャンネル用の補正位相ウェイトを、主チャンネル信号および補助チャンネル信号の最初のＰＲＩで算出した初期アダプティブウェイトにそれぞれ乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、ＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータより算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきＳＴＡＰ処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、ＳＬＣ（Side lobe Canceller）型ＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向けるための主チャンネル用の補正位相ウェイトおよび補助チャンネル用の補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、補正位相ウェイト演算部からの主チャンネル用および補助チャンネル用の補正位相ウェイトを、主チャンネル信号および補助チャンネル信号のＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータより算出した初期ウェイトにそれぞれ乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきＳＴＡＰ処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の発明において、処理部は、リカーシブ法により補正後ウェイトを算出する際に、反復回数に制限を与え、メインローブの乱れを抑えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、最初のＰＲＩで算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、これにアンテナの回転角に応じた補正位相ウェイトを乗算してウェイト（補正後ウェイト）を得るので、アンテナが回転した場合のウェイトを簡易に算出できる。その結果、回転するアンテナを備えた場合であっても、少ない演算量で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明によれば、ＳＬＣ型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、主チャンネルと補助チャンネルのウェイトに対して、アンテナの回転角に応じた補正位相ウェイトを乗算してウェイト（補正後ウェイト）を得るので、アンテナが回転した場合のウェイトを簡易に算出できる。その結果、回転するアンテナを備えた場合であっても、少ない演算量で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる。
【００１６】
また、請求項３記載の発明によれば、素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ処理を行う不要波抑圧装置において、請求項１記載の発明と同様の構成を備えたので、アンテナが回転した場合のウェイトを簡易に算出できる。その結果、回転するアンテナを備えた場合であっても、少ない演算量で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明によれば、ＳＬＣ型ＳＴＡＰ処理を行う不要波抑圧装置において、請求項２記載の発明と同様の構成を備えたので、アンテナが回転した場合のウェイトを簡易に算出できる。その結果、回転するアンテナを備えた場合であっても、少ない演算量で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる。
【００１８】
また、請求項５記載の発明によれば、リカーシブ法の反復回数に制限を与えることにより、アダプティブ処理によるメインローブの乱れを抑えることができ、補正後ウェイトの設定後も位相ウェイトのみの変更であり、目標信号によるメインローブの変化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の原理を説明するための図である。今、図１（ａ）に示す状態から図１（ｂ）に示す状態にアンテナが回転すると、妨害波の到来方向が変わるので、本発明では、その妨害波の到来方向にヌルを向けるべく、アンテナの回転方向に対して逆の方向に、ビーム全体を走査する。すなわち、位相ウェイトによるバックスキャンを行い、ヌル点を保持するようにしたものである。
【００２１】
これをレーダ装置に適用された不要波抑圧装置の場合を例に挙げて、時系列で表現すると、図２に示すようになる。まず、図２（ａ）に示すように、ＣＰＩ（Coherent Processing Interval；コヒーレント処理周期）の最初のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し間隔）においてウェイト演算が実施され、アダプティブウェイト(初期ウェイト)が算出される。このアダプティブウェイトの演算は、妨害信号を抑圧するアダプティブ処理では、クラッタが含まれると、抑圧度の高いウェイトを算出することができないので、クラッタの少ないできるだけ遠方に対応するＰＲＩの後半で行われる。
【００２２】
なお、タイム・マネージメントに余裕がある場合は、図３（ａ）に示すように、最初の送信パルスの前に受信期間を設けて、クラッタが存在しない状態で、アダプティブウェイトを演算するように構成することもできる。
【００２３】
このようにして算出されたアダプティブウェイトはメモリに記憶され、図２（ｂ）に示すように、ＣＰＩの最初のＰＲＩで初期ウェイトとして設定される。この初期ウェイトに対して、アンテナの回転角に応じて、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎にバックスキャンする補正位相ウェイトが乗算され、この乗算結果が補正後ウェイトとして設定される。
【００２４】
アダプティブウェイトの演算および補正後ウェイトを定式化すると以下の通りである。まず、アダプティブウェイトＷｏｐｔは、ＳＭＩ方式（詳細は、非特許文献１参照）で演算する場合は、次式となる。
【数１】
【００２５】
ここで、
Ｗｏｐｔ：アダプティブウェイト(列ベクトル)
Ｙ ：アダプティブ出力
Ｘ ：入力信号
Ｒｘｘ ：入力信号Ｘの相関行列
Ｓ ：ステアリングベクトル
ｔ ：転置
ステアリングベクトルＳは、次式で表される。
【数２】
【００２６】
θｂ ：ビーム指向方向
ｋ ：波数ベクトル ２π／λ
λ ：波長
ｄｎ ：入力（素子またはサブアレイ）ｎの位相中心の位置ベクトル（ｎ＝１〜Ｎ）
ｊ ：虚数単位
ウェイトは、一般に、タップドディレイライン（詳細は、非特許文献３参照）を用いて表現されるが、簡単のため、複素ウェイトで表現している。このアダプティブウェイトＷｏｐｔに対して、回転角Δφを考慮すると、次式の補正位相ウェイトが必要である。
【数３】
【００２７】
ここで、
ΔＷ ：補正位相ウェイト
Δφ ：回転量
この補正位相ウェイトを用いて、補正後ウェイトＷｃは、次式で算出できる。
【数４】
【００２８】
図４は、本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置（素子またはサブアレイ型アダプティブ）の構成を示すブロック図である。この不要波抑圧装置によって、上述した処理が実現される。この不要波抑圧装置は、図示しないアンテナ素子または複数のアンテナ素子が配列されて成るサブアレイから送られてくる複数の入力信号Ｘ１〜ＸＮ（Ｎは正の整数）をレンジセル単位でそれぞれ遅延させる複数のＴＤＬ（Taped Delay Line；タップドディレイライン）２と、ＴＤＬ２の出力を加算し、アダプティブ出力Ｙとして出力する加算器３と、ＴＤＬ２の各タップから出力される信号に乗算するウェイトを計算するアダプティブ処理部４と、図示しないアンテナの角度検出部から送られてくる回転角情報に基づき補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部５から構成されている。
【００２９】
なお、ＴＤＬ型のアダプティブアレイおよびＳＴＡＰ処理の詳細は、非特許文献３および非特許文献５に記載されている。
【００３０】
次に、この実施例１に係る不要波抑圧装置の動作を、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、アダプティブウェイトが演算される（ステップＳ１）。すなわち、ＣＰＩの最初のＰＲＩにおいてアダプティブウェイトが算出さる。算出されたアダプティブウェイトは、初期ウェイトとして使用される。次いで、ＰＲＩがインクリメント（＋１）される（ステップＳ２）。なお、ＰＲＩの初期値は「０」とする。
【００３１】
次いで、初期ウェイトが設定される（ステップＳ３）。すなわち、ステップＳ１で算出された初期ウェイトが設定される。次いで、回転角に応じた補正後ウェイトが演算される（ステップＳ４）。すなわち、補正位相ウェイト演算部５は、回転するアンテナ（図示しない）からの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する。
【００３２】
次いで、補正後ウェイトが設定される（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ４で算出された補正後ウェイトがアダプティブ処理部４の内部に設定され、アダプティブ処理に使用される。この場合、補正後ウェイトは、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎に設定される。
【００３３】
次いで、１つのＣＰＩに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ６）。このステップＳ６において、１つのＣＰＩに対する処理が終了していないことが判断されると、ステップＳ２に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、１つのＣＰＩに対する処理が終了したことが判断されると、次のＣＰＩに対する処理に移る。
【００３４】
なお、アダプティブウェイト（初期ウェイト）を演算する間隔は、アンテナの回転速度およびＰＲＩ等に応じて、ＣＰＩ単位または数ＰＲＩ単位と決定することができる。
【００３５】
なお、ウェイト演算方式としては、リカーシブ・アルゴリズムのＭＳＮ（Maximum Signal to Noise Ratio）方式（詳細は、非特許文献２参照）等といった他の方式を用いることもできる。
【実施例２】
【００３６】
図６は、本発明の実施例２に係る不要波抑圧装置（ＳＬＣ型アダプティブ）の構成を示すブロック図であり、図７は、この不要波抑圧装置で使用される演算セルの構成を示す図である。なお、ＳＬＣ型アダプティブの構成は周知であるので、以下では、本発明に直接関係する部分を中心に説明する。
【００３７】
この不要波抑圧装置は、主アンテナ６を構成する複数のアンテナ素子にて送受信された信号は、主チャンネル（以下、「主ＣＨ」と略する）信号としてビーム合成回路７に送られる。
【００３８】
なお、複数のアンテナ素子の代わりに、複数のサブアレイを用いることもできる。ビーム合成回路７は、補助位相ウェイト演算部１０から送られてくる主ＣＨ用の補正位相ウェイトを用いてウェイト演算が行った後にビーム合成し、キャンセル処理回路１２に送る。
【００３９】
主アンテナ６を構成する複数のアンテナ素子またはサブアレイの一部または全部は補助アンテナとして共用される。この補助アンテナによって得られる補助チャンネル（以下、「補助ＣＨ」と略する）信号は、ＴＤＬ８に送られる。
【００４０】
ＴＤＬ８は、ＳＬＣ処理部９と相俟って、補助アンテナからの補助ＣＨ信号のレンジセル単位の信号を用いてアダプティブ処理を行うことにより、不要波を抑圧する。アダプティブ処理の最適ウェイトＷｏｐｔとして、ＳＭＩ（直接解法；Sampled Matrix Inversion）アルゴリズム演算（非特許文献１参照）を用いると、次式となる。
【数５】
【００４１】
ここで、
Ｗｏｐｔ：アダプティブウェイト(列ベクトル)
Ｙ ：アダプティブ出力
Ｘｍ ：主ＣＨ信号
Ｘａ ：補助ＣＨ信号
Ｒｘｘ ：入力信号Ｘａの相関行列
ｒｘｄ ：補助ＣＨ信号ＸａとＳＬＣ出力Ｙの相関係数
Ｓｍ ：主ＣＨ用ウェイト（ステアリングベクトル）
【数６】
【００４２】
θｂ ：ビーム指向方向
ｄｎ ：主ＣＨの入力（素子またはサブアレイ）の位相中心の位置ベクトル（ｎ＝１〜Ｎ）
このウェイトＷｏｐｔに対して、回転角Δφを考慮すると、次式の補正位相ウェイトが必要である。
【数７】
【００４３】
ここで、
ΔＳ ：補正位相ウェイト
Δφ ：回転量
Ｎ ：主ＣＨの素子数（ｎ＝１〜Ｎ）
また、補助ＣＨも同様に、次式となる。
【数８】
【００４４】
ここで、
Ｎａ ：補助ＣＨの素子数
ｄｎａ ：補助ＣＨの入力（素子またはサブアレイ）の位相中心の位置ベクトル（ｎａ＝１〜Ｎａ）
この補正位相ウェイトを用いて、補正後ウェイトは次式で算出できる。
【数９】
【００４５】
ここで、
Ｓｃ ：主ＣＨの補正後ウェイト
Ｗｃ ：補助ＣＨの補正後ウェイト
以上の処理は、図５のフローチャートに示した実施例１に係る不要波抑圧装置における処理により実現できる。なお、補正後ウェイトは、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎に設定する。また、アダプティブウェイト（初期ウェイト）を演算する間隔は、アンテナの回転速度およびＰＲＩ等に応じて、ＣＰＩ単位または数ＰＲＩ単位と決定することができる。
【実施例３】
【００４６】
上述した実施例１および実施例２に係る不要波抑圧装置においては、空間軸で信号処理を行うように構成したが、さらに時間軸（周波数軸）を加えると、空間−時間（周波数）軸上の多次元のＳＴＡＰ処理（例えば、非特許文献５参照）が可能となる。図８は、本発明の実施例３に係る不要波抑圧装置（素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ）の構成を示すブロック図である。なお、素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰの構成は周知であるので、以下では、本発明に直接関係する部分を中心に説明する。
【００４７】
この不要波抑圧装置で行われるＳＴＡＰ処理の最適ウェイトＷｏｐｔは、直接解法（非特許文献４参照）の場合は次式で表すことができる。
【数１０】
【００４８】
ここで、
Ｗｏｐｔ ：アダプティブウェイト(列ベクトル)
Ｙ ：ＳＴＡＰ出力
Ｘ ：入力信号（Ｎ×Ｍ個、Ｎ：補助アンテナ数、Ｍ：タップ数）
Ｘ＝［Ｘ１１・・・、ＸＮＭ］ｔ
Ｒｘｘ ：入力信号Ｘの相関行列
Ｓ ：ステアリングベクトル
【数１１】
【００４９】
上記は、リニアアレイの場合である。
【００５０】
θｂ： ビーム指向方向
ｐ ：周波数バンク番号（ｐ＝１〜Ｐ）
ｍ ：タップ番号（ｍ＝１〜Ｍ）
このウェイトＷｏｐｔに対して、回転角Δφを考慮すると、次式の補正位相が算出できる。
【数１２】
【００５１】
ここで、
ΔＷ ：補正位相ウェイト
Δφ ：回転量
この補正位相ウェイトを用いて、補正後ウェイトＷｃは次式で算出できる。
【数１３】
【００５２】
以上の処理は、図５のフローチャートに示した実施例１に係る不要波抑圧装置における処理により実現できる。なお、補正後ウェイトは、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎に設定する。また、アダプティブウェイト（初期ウェイト）を演算する間隔は、アンテナの回転速度およびＰＲＩ等に応じて、ＣＰＩ単位または数ＰＲＩ単位と決定することができる。
【００５３】
なお、初期ウェイトを演算する際には、ＳＴＡＰ処理の場合は、図９に示すように、ＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータによりウェイト演算を実施する。
【実施例４】
【００５４】
上述した実施例３に係る不要波抑圧装置は、素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ処理を行う構成であるが、ＳＬＣ型ＳＴＡＰ処理を行うように構成することができる。図１０は、本発明の実施例４に係る不要波抑圧装置（ＳＬＣ型ＳＴＡＰ）の構成を示すブロック図である。なお、ＳＬＣ型ＳＴＡＰの構成は周知であるので、以下では、本発明に直接関係する部分を中心に説明する。
【００５５】
この不要波抑圧装置では、主アンテナ６からの主ＣＨ信号をビーム合成回路７でビーム合成した後、フーリエ変換回路１２により、時空間でビーム形成される。ＳＴＡＰ処理の最適ウェイトＷｏｐｔとして、ＳＭＩ（直接解法：Sampled Matrix Inversion）アルゴリズム演算を用いると、次式となる。
【数１４】
【００５６】
ここで、
Ｗｏｐｔ：アダプティブウェイト(列ベクトル)
Ｙ ：アダプティブ出力
Ｘｍ ：主ＣＨ信号
Ｘａ ：補助ＣＨ信号
（Ｎ×Ｍ個、Ｎ：補助アンテナ数、Ｍ：タップ数）
Ｘａ＝［Ｘ１１・・・、ＸＮＭ］ｔ
Ｒｘｘ ：入力信号Ｘａの相関行列
ｒｘｄ ：補助ＣＨＸａとＳＬＣ出力Ｙの相関係数
Ｓｍ ：主ＣＨ用ウェイト（ステアリングベクトル）
【数１５】
【００５７】
ｐ ：周波数バンク番号（ｐ＝１〜Ｐ）
ｍ ：タップ番号（ｍ＝１〜Ｍ）
ｄｎ ：主ＣＨの入力（素子またはサブアレイ）の位相中心の位置ベクトル（ｎ＝１〜Ｎ）
この最適ウェイトをアダプティブ処理の演算セルに設定し、補助ＣＨの信号を加算して、キャンセル処理の演算セルで主ＣＨ信号から減算する。
【００５８】
このウェイトＷｏｐｔに対して、回転角Δφを考慮すると、次式の補正位相ウェイトが必要である。
【数１６】
【００５９】
また、補助ＣＨも同様に、次式となる。
【数１７】
【００６０】
ここで、
Ｎａ ：補助ＣＨの素子数
ｄｎａ：補助ＣＨの入力（素子またはサブアレイ）の位相中心の位置ベクトル（ｎａ＝１〜Ｎａ）
この補正位相ウェイトを用いて、補正後ウェイトは次式で算出できる。
【数１８】
【００６１】
ここで、
Ｓｃ ：主ＣＨの補正後ウェイト
Ｗｃ ：補助ＣＨの補正後ウェイト
以上の処理は、図５のフローチャートに示した実施例１に係る不要波抑圧装置における処理により実現できる。なお、補正後ウェイトは、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎に設定する。また、アダプティブウェイト（初期ウェイト）を演算する間隔は、アンテナの回転速度およびＰＲＩ等に応じて、ＣＰＩ単位または数ＰＲＩ単位と決定することができる。
【００６２】
なお、初期ウェイトを演算する際には、ＳＴＡＰの場合は、図９に示すようにＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータによりウェイト演算を実施する。
【実施例５】
【００６３】
実施例５に係る不要波抑圧装置は、処理部がリカーシブ法により補正後ウェイトを算出する際に、反復回数に制限を与えることにより、メインローブの乱れを抑えるものである。
【００６４】
この実施例５に係る不要波抑圧装置は、リカーシブ法では反復しながらウェイトが逐次演算されるが、この反復回数に制限を与えて、制限回数を超えた場合にウェイト演算を中止するように構成したものである。
【００６５】
これにより、不要波抑圧性能は若干劣化するものの、メインローブに影響を与えない範囲のウェイトを算出することができる。なお、リカーシブ法としては、ＭＳＮ方式（非特許文献２参照）、ＲＬＳ方式（非特許文献４参照）等といった種々の方式を用いることができる。
【００６６】
なお、反復回数に制限を与えてメインローブの乱れを抑圧する方法は、反復回数がゼロになる固定の場合も含めて適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、回転するアンテナを備えたレーダ装置または受信装置などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置において、送信タイミングで初期ウェイトを決定する動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置において、送信タイミングで初期ウェイトを決定する他の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係る不要波抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例２に係る不要波抑圧装置で使用される演算セルの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係る不要波抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例３に係る不要波抑圧装置において、送信タイミングで初期ウェイトを決定する動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例４に係る不要波抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の不要波抑圧装置の一例として、アダプティブヌルステアリングのシステムであるＳＬＣの原理を説明するための図である。
【図１２】従来の不要波抑圧装置の問題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
２ ＴＤＬ（レンジセル単位）
２ａ ＴＤＬ（ＰＲＩ単位）
３ 加算器
４ アダプティブ処理部
４ａ ＳＴＡＰ処理部
５、５ａ 補正位相ウェイト演算部
６ 主アンテナ
７ ビーム合成回路
８ ＴＤＬ（レンジセル単位）
８ａ ＴＤＬ（ＰＲＩ単位）
９ ＳＬＣ処理部
９ａ ＳＴＡＰ処理部
１０、１０ａ 補正位相ウェイト演算部
１１、１１ａ キャンセル処理回路
１２ フーリエ変換回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置または受信装置などに適用されて不要波を抑圧する不要波抑圧装置に関し、特に回転するアンテナに対してアダプティブ処理またはＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置または受信装置に適用される不要波抑圧装置において、アダプティブ処理またはＳＴＡＰ処理を実施することにより、妨害波の到来方向のアンテナ利得を小さくしてヌル点を形成し、妨害波を抑圧するアダプティブヌルステアリングの技術が知られている。なお、アダプティブ処理およびＳＴＡＰ処理の詳細は、例えば、非特許文献１〜４および非特許文献５に記載されている。
【０００３】
図１１は、このような不要波抑圧装置の一例として、アダプティブヌルステアリングのシステムであるサイドローブキャンセラ（ＳＬＣ；Side lobe Canceller）を説明するための図である。
【０００４】
ＳＬＣ処理部は、図１１（ａ）に示すように、主アンテナからの信号と補助アンテナからの信号とを処理することにより妨害波の到来方向のアンテナ利得を小さくして妨害波を抑圧する。
【０００５】
具体的には、図１１（ｂ）に示すように、ＳＬＣ処理のフィードバックループにより、主アンテナのサイドローブと補助アンテナのレベルを一致させるようにウェイトを変化させ、図１１（ｃ）に示すように、主アンテナパターンにヌル点を形成する。これにより、妨害波の到来方向に対する感度を低下させ、妨害波を抑圧する。
【非特許文献１】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版(1999) pp.35-37,98-99
【非特許文献２】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版(1999) pp.67-86
【非特許文献３】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版(1999) pp.17-21
【非特許文献４】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版(1999) pp.43-46、76-78
【非特許文献５】Richard Klemm，”SPACE−TIME ADAPTIVE PROCESSING”，IEE RADAR，SONAR，NAVIGATION AND AVIONICS 9,pp.110-118(1998)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、回転するアンテナを備えたレーダ装置または受信装置において、アダプティブ処理またはＳＴＡＰ処理を実施して、図１２（ａ）に示すように、妨害波の到来方向にヌル点を形成するウェイトを算出し、そのウェイトを固定したままアンテナを回転させると、図１２（ｂ）に示すように、妨害波の到来方向に対するヌル点がずれるため、妨害残留電力が増加する。
【０００７】
このような状態を回避するためには、レンジセル単位または数レンジセル単位でウェイトを更新する必要があるが、アンテナが回転する都度、ウェイト演算を実施すると演算規模が大きくなり、規定時間内で処理することが困難になるという問題がある。また、アダプティブ処理によってメインローブが乱れ、アンテナ回転時に目標信号により、さらにメインローブが崩れるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、回転するアンテナを備えた場合であっても、小さい演算規模で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる不要波抑圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、素子またはサブアレイ型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、最初のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）で算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、ＳＬＣ（Side lobe Canceller）型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向けるための主チャンネル用の補正位相ウェイトおよび補助チャンネル用の補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、補正位相ウェイト演算部からの主チャンネル用および補助チャンネル用の補正位相ウェイトを、主チャンネル信号および補助チャンネル信号の最初のＰＲＩで算出した初期アダプティブウェイトにそれぞれ乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、ＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータより算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきＳＴＡＰ処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、ＳＬＣ（Side lobe Canceller）型ＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う不要波抑圧装置において、回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向けるための主チャンネル用の補正位相ウェイトおよび補助チャンネル用の補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、補正位相ウェイト演算部からの主チャンネル用および補助チャンネル用の補正位相ウェイトを、主チャンネル信号および補助チャンネル信号のＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータより算出した初期ウェイトにそれぞれ乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきＳＴＡＰ処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の発明において、処理部は、リカーシブ法により補正後ウェイトを算出する際に、反復回数に制限を与え、メインローブの乱れを抑えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、最初のＰＲＩで算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、これにアンテナの回転角に応じた補正位相ウェイトを乗算してウェイト（補正後ウェイト）を得るので、アンテナが回転した場合のウェイトを簡易に算出できる。その結果、回転するアンテナを備えた場合であっても、少ない演算量で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明によれば、ＳＬＣ型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、主チャンネルと補助チャンネルのウェイトに対して、アンテナの回転角に応じた補正位相ウェイトを乗算してウェイト（補正後ウェイト）を得るので、アンテナが回転した場合のウェイトを簡易に算出できる。その結果、回転するアンテナを備えた場合であっても、少ない演算量で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる。
【００１６】
また、請求項３記載の発明によれば、素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ処理を行う不要波抑圧装置において、請求項１記載の発明と同様の構成を備えたので、アンテナが回転した場合のウェイトを簡易に算出できる。その結果、回転するアンテナを備えた場合であっても、少ない演算量で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明によれば、ＳＬＣ型ＳＴＡＰ処理を行う不要波抑圧装置において、請求項２記載の発明と同様の構成を備えたので、アンテナが回転した場合のウェイトを簡易に算出できる。その結果、回転するアンテナを備えた場合であっても、少ない演算量で不要波を抑圧し、メインローブの乱れを低減することができる。
【００１８】
また、請求項５記載の発明によれば、リカーシブ法の反復回数に制限を与えることにより、アダプティブ処理によるメインローブの乱れを抑えることができ、補正後ウェイトの設定後も位相ウェイトのみの変更であり、目標信号によるメインローブの変化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の原理を説明するための図である。今、図１（ａ）に示す状態から図１（ｂ）に示す状態にアンテナが回転すると、妨害波の到来方向が変わるので、本発明では、その妨害波の到来方向にヌルを向けるべく、アンテナの回転方向に対して逆の方向に、ビーム全体を走査する。すなわち、位相ウェイトによるバックスキャンを行い、ヌル点を保持するようにしたものである。
【００２１】
これをレーダ装置に適用された不要波抑圧装置の場合を例に挙げて、時系列で表現すると、図２に示すようになる。まず、図２（ａ）に示すように、ＣＰＩ（Coherent Processing Interval；コヒーレント処理周期）の最初のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し間隔）においてウェイト演算が実施され、アダプティブウェイト(初期ウェイト)が算出される。このアダプティブウェイトの演算は、妨害信号を抑圧するアダプティブ処理では、クラッタが含まれると、抑圧度の高いウェイトを算出することができないので、クラッタの少ないできるだけ遠方に対応するＰＲＩの後半で行われる。
【００２２】
なお、タイム・マネージメントに余裕がある場合は、図３（ａ）に示すように、最初の送信パルスの前に受信期間を設けて、クラッタが存在しない状態で、アダプティブウェイトを演算するように構成することもできる。
【００２３】
このようにして算出されたアダプティブウェイトはメモリに記憶され、図２（ｂ）に示すように、ＣＰＩの最初のＰＲＩで初期ウェイトとして設定される。この初期ウェイトに対して、アンテナの回転角に応じて、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎にバックスキャンする補正位相ウェイトが乗算され、この乗算結果が補正後ウェイトとして設定される。
【００２４】
アダプティブウェイトの演算および補正後ウェイトを定式化すると以下の通りである。まず、アダプティブウェイトＷｏｐｔは、ＳＭＩ方式（詳細は、非特許文献１参照）で演算する場合は、次式となる。
【数１】
【００２５】
ここで、
Ｗｏｐｔ：アダプティブウェイト(列ベクトル)
Ｙ ：アダプティブ出力
Ｘ ：入力信号
Ｒｘｘ ：入力信号Ｘの相関行列
Ｓ ：ステアリングベクトル
ｔ ：転置
ステアリングベクトルＳは、次式で表される。
【数２】
【００２６】
θｂ ：ビーム指向方向
ｋ ：波数ベクトル ２π／λ
λ ：波長
ｄｎ ：入力（素子またはサブアレイ）ｎの位相中心の位置ベクトル（ｎ＝１〜Ｎ）
ｊ ：虚数単位
ウェイトは、一般に、タップドディレイライン（詳細は、非特許文献３参照）を用いて表現されるが、簡単のため、複素ウェイトで表現している。このアダプティブウェイトＷｏｐｔに対して、回転角Δφを考慮すると、次式の補正位相ウェイトが必要である。
【数３】
【００２７】
ここで、
ΔＷ ：補正位相ウェイト
Δφ ：回転量
この補正位相ウェイトを用いて、補正後ウェイトＷｃは、次式で算出できる。
【数４】
【００２８】
図４は、本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置（素子またはサブアレイ型アダプティブ）の構成を示すブロック図である。この不要波抑圧装置によって、上述した処理が実現される。この不要波抑圧装置は、図示しないアンテナ素子または複数のアンテナ素子が配列されて成るサブアレイから送られてくる複数の入力信号Ｘ１〜ＸＮ（Ｎは正の整数）をレンジセル単位でそれぞれ遅延させる複数のＴＤＬ（Taped Delay Line；タップドディレイライン）２と、ＴＤＬ２の出力を加算し、アダプティブ出力Ｙとして出力する加算器３と、ＴＤＬ２の各タップから出力される信号に乗算するウェイトを計算するアダプティブ処理部４と、図示しないアンテナの角度検出部から送られてくる回転角情報に基づき補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部５から構成されている。
【００２９】
なお、ＴＤＬ型のアダプティブアレイおよびＳＴＡＰ処理の詳細は、非特許文献３および非特許文献５に記載されている。
【００３０】
次に、この実施例１に係る不要波抑圧装置の動作を、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、アダプティブウェイトが演算される（ステップＳ１）。すなわち、ＣＰＩの最初のＰＲＩにおいてアダプティブウェイトが算出さる。算出されたアダプティブウェイトは、初期ウェイトとして使用される。次いで、ＰＲＩがインクリメント（＋１）される（ステップＳ２）。なお、ＰＲＩの初期値は「０」とする。
【００３１】
次いで、初期ウェイトが設定される（ステップＳ３）。すなわち、ステップＳ１で算出された初期ウェイトが設定される。次いで、回転角に応じた補正後ウェイトが演算される（ステップＳ４）。すなわち、補正位相ウェイト演算部５は、回転するアンテナ（図示しない）からの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する。
【００３２】
次いで、補正後ウェイトが設定される（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ４で算出された補正後ウェイトがアダプティブ処理部４の内部に設定され、アダプティブ処理に使用される。この場合、補正後ウェイトは、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎に設定される。
【００３３】
次いで、１つのＣＰＩに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ６）。このステップＳ６において、１つのＣＰＩに対する処理が終了していないことが判断されると、ステップＳ２に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、１つのＣＰＩに対する処理が終了したことが判断されると、次のＣＰＩに対する処理に移る。
【００３４】
なお、アダプティブウェイト（初期ウェイト）を演算する間隔は、アンテナの回転速度およびＰＲＩ等に応じて、ＣＰＩ単位または数ＰＲＩ単位と決定することができる。
【００３５】
なお、ウェイト演算方式としては、リカーシブ・アルゴリズムのＭＳＮ（Maximum Signal to Noise Ratio）方式（詳細は、非特許文献２参照）等といった他の方式を用いることもできる。
【実施例２】
【００３６】
図６は、本発明の実施例２に係る不要波抑圧装置（ＳＬＣ型アダプティブ）の構成を示すブロック図であり、図７は、この不要波抑圧装置で使用される演算セルの構成を示す図である。なお、ＳＬＣ型アダプティブの構成は周知であるので、以下では、本発明に直接関係する部分を中心に説明する。
【００３７】
この不要波抑圧装置は、主アンテナ６を構成する複数のアンテナ素子にて送受信された信号は、主チャンネル（以下、「主ＣＨ」と略する）信号としてビーム合成回路７に送られる。
【００３８】
なお、複数のアンテナ素子の代わりに、複数のサブアレイを用いることもできる。ビーム合成回路７は、補助位相ウェイト演算部１０から送られてくる主ＣＨ用の補正位相ウェイトを用いてウェイト演算が行った後にビーム合成し、キャンセル処理回路１２に送る。
【００３９】
主アンテナ６を構成する複数のアンテナ素子またはサブアレイの一部または全部は補助アンテナとして共用される。この補助アンテナによって得られる補助チャンネル（以下、「補助ＣＨ」と略する）信号は、ＴＤＬ８に送られる。
【００４０】
ＴＤＬ８は、ＳＬＣ処理部９と相俟って、補助アンテナからの補助ＣＨ信号のレンジセル単位の信号を用いてアダプティブ処理を行うことにより、不要波を抑圧する。アダプティブ処理の最適ウェイトＷｏｐｔとして、ＳＭＩ（直接解法；Sampled Matrix Inversion）アルゴリズム演算（非特許文献１参照）を用いると、次式となる。
【数５】
【００４１】
ここで、
Ｗｏｐｔ：アダプティブウェイト(列ベクトル)
Ｙ ：アダプティブ出力
Ｘｍ ：主ＣＨ信号
Ｘａ ：補助ＣＨ信号
Ｒｘｘ ：入力信号Ｘａの相関行列
ｒｘｄ ：補助ＣＨ信号ＸａとＳＬＣ出力Ｙの相関係数
Ｓｍ ：主ＣＨ用ウェイト（ステアリングベクトル）
【数６】
【００４２】
θｂ ：ビーム指向方向
ｄｎ ：主ＣＨの入力（素子またはサブアレイ）の位相中心の位置ベクトル（ｎ＝１〜Ｎ）
このウェイトＷｏｐｔに対して、回転角Δφを考慮すると、次式の補正位相ウェイトが必要である。
【数７】
【００４３】
ここで、
ΔＳ ：補正位相ウェイト
Δφ ：回転量
Ｎ ：主ＣＨの素子数（ｎ＝１〜Ｎ）
また、補助ＣＨも同様に、次式となる。
【数８】
【００４４】
ここで、
Ｎａ ：補助ＣＨの素子数
ｄｎａ ：補助ＣＨの入力（素子またはサブアレイ）の位相中心の位置ベクトル（ｎａ＝１〜Ｎａ）
この補正位相ウェイトを用いて、補正後ウェイトは次式で算出できる。
【数９】
【００４５】
ここで、
Ｓｃ ：主ＣＨの補正後ウェイト
Ｗｃ ：補助ＣＨの補正後ウェイト
以上の処理は、図５のフローチャートに示した実施例１に係る不要波抑圧装置における処理により実現できる。なお、補正後ウェイトは、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎に設定する。また、アダプティブウェイト（初期ウェイト）を演算する間隔は、アンテナの回転速度およびＰＲＩ等に応じて、ＣＰＩ単位または数ＰＲＩ単位と決定することができる。
【実施例３】
【００４６】
上述した実施例１および実施例２に係る不要波抑圧装置においては、空間軸で信号処理を行うように構成したが、さらに時間軸（周波数軸）を加えると、空間−時間（周波数）軸上の多次元のＳＴＡＰ処理（例えば、非特許文献５参照）が可能となる。図８は、本発明の実施例３に係る不要波抑圧装置（素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ）の構成を示すブロック図である。なお、素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰの構成は周知であるので、以下では、本発明に直接関係する部分を中心に説明する。
【００４７】
この不要波抑圧装置で行われるＳＴＡＰ処理の最適ウェイトＷｏｐｔは、直接解法（非特許文献４参照）の場合は次式で表すことができる。
【数１０】
【００４８】
ここで、
Ｗｏｐｔ ：アダプティブウェイト(列ベクトル)
Ｙ ：ＳＴＡＰ出力
Ｘ ：入力信号（Ｎ×Ｍ個、Ｎ：補助アンテナ数、Ｍ：タップ数）
Ｘ＝［Ｘ１１・・・、ＸＮＭ］ｔ
Ｒｘｘ ：入力信号Ｘの相関行列
Ｓ ：ステアリングベクトル
【数１１】
【００４９】
上記は、リニアアレイの場合である。
【００５０】
θｂ： ビーム指向方向
ｐ ：周波数バンク番号（ｐ＝１〜Ｐ）
ｍ ：タップ番号（ｍ＝１〜Ｍ）
このウェイトＷｏｐｔに対して、回転角Δφを考慮すると、次式の補正位相が算出できる。
【数１２】
【００５１】
ここで、
ΔＷ ：補正位相ウェイト
Δφ ：回転量
この補正位相ウェイトを用いて、補正後ウェイトＷｃは次式で算出できる。
【数１３】
【００５２】
以上の処理は、図５のフローチャートに示した実施例１に係る不要波抑圧装置における処理により実現できる。なお、補正後ウェイトは、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎に設定する。また、アダプティブウェイト（初期ウェイト）を演算する間隔は、アンテナの回転速度およびＰＲＩ等に応じて、ＣＰＩ単位または数ＰＲＩ単位と決定することができる。
【００５３】
なお、初期ウェイトを演算する際には、ＳＴＡＰ処理の場合は、図９に示すように、ＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータによりウェイト演算を実施する。
【実施例４】
【００５４】
上述した実施例３に係る不要波抑圧装置は、素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ処理を行う構成であるが、ＳＬＣ型ＳＴＡＰ処理を行うように構成することができる。図１０は、本発明の実施例４に係る不要波抑圧装置（ＳＬＣ型ＳＴＡＰ）の構成を示すブロック図である。なお、ＳＬＣ型ＳＴＡＰの構成は周知であるので、以下では、本発明に直接関係する部分を中心に説明する。
【００５５】
この不要波抑圧装置では、主アンテナ６からの主ＣＨ信号をビーム合成回路７でビーム合成した後、フーリエ変換回路１２により、時空間でビーム形成される。ＳＴＡＰ処理の最適ウェイトＷｏｐｔとして、ＳＭＩ（直接解法：Sampled Matrix Inversion）アルゴリズム演算を用いると、次式となる。
【数１４】
【００５６】
ここで、
Ｗｏｐｔ：アダプティブウェイト(列ベクトル)
Ｙ ：アダプティブ出力
Ｘｍ ：主ＣＨ信号
Ｘａ ：補助ＣＨ信号
（Ｎ×Ｍ個、Ｎ：補助アンテナ数、Ｍ：タップ数）
Ｘａ＝［Ｘ１１・・・、ＸＮＭ］ｔ
Ｒｘｘ ：入力信号Ｘａの相関行列
ｒｘｄ ：補助ＣＨＸａとＳＬＣ出力Ｙの相関係数
Ｓｍ ：主ＣＨ用ウェイト（ステアリングベクトル）
【数１５】
【００５７】
ｐ ：周波数バンク番号（ｐ＝１〜Ｐ）
ｍ ：タップ番号（ｍ＝１〜Ｍ）
ｄｎ ：主ＣＨの入力（素子またはサブアレイ）の位相中心の位置ベクトル（ｎ＝１〜Ｎ）
この最適ウェイトをアダプティブ処理の演算セルに設定し、補助ＣＨの信号を加算して、キャンセル処理の演算セルで主ＣＨ信号から減算する。
【００５８】
このウェイトＷｏｐｔに対して、回転角Δφを考慮すると、次式の補正位相ウェイトが必要である。
【数１６】
【００５９】
また、補助ＣＨも同様に、次式となる。
【数１７】
【００６０】
ここで、
Ｎａ ：補助ＣＨの素子数
ｄｎａ：補助ＣＨの入力（素子またはサブアレイ）の位相中心の位置ベクトル（ｎａ＝１〜Ｎａ）
この補正位相ウェイトを用いて、補正後ウェイトは次式で算出できる。
【数１８】
【００６１】
ここで、
Ｓｃ ：主ＣＨの補正後ウェイト
Ｗｃ ：補助ＣＨの補正後ウェイト
以上の処理は、図５のフローチャートに示した実施例１に係る不要波抑圧装置における処理により実現できる。なお、補正後ウェイトは、レンジセル毎または数レンジセル（間引きしたレンジセル）毎に設定する。また、アダプティブウェイト（初期ウェイト）を演算する間隔は、アンテナの回転速度およびＰＲＩ等に応じて、ＣＰＩ単位または数ＰＲＩ単位と決定することができる。
【００６２】
なお、初期ウェイトを演算する際には、ＳＴＡＰの場合は、図９に示すようにＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータによりウェイト演算を実施する。
【実施例５】
【００６３】
実施例５に係る不要波抑圧装置は、処理部がリカーシブ法により補正後ウェイトを算出する際に、反復回数に制限を与えることにより、メインローブの乱れを抑えるものである。
【００６４】
この実施例５に係る不要波抑圧装置は、リカーシブ法では反復しながらウェイトが逐次演算されるが、この反復回数に制限を与えて、制限回数を超えた場合にウェイト演算を中止するように構成したものである。
【００６５】
これにより、不要波抑圧性能は若干劣化するものの、メインローブに影響を与えない範囲のウェイトを算出することができる。なお、リカーシブ法としては、ＭＳＮ方式（非特許文献２参照）、ＲＬＳ方式（非特許文献４参照）等といった種々の方式を用いることができる。
【００６６】
なお、反復回数に制限を与えてメインローブの乱れを抑圧する方法は、反復回数がゼロになる固定の場合も含めて適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、回転するアンテナを備えたレーダ装置または受信装置などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置において、送信タイミングで初期ウェイトを決定する動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置において、送信タイミングで初期ウェイトを決定する他の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例１に係る不要波抑圧装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係る不要波抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例２に係る不要波抑圧装置で使用される演算セルの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係る不要波抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例３に係る不要波抑圧装置において、送信タイミングで初期ウェイトを決定する動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例４に係る不要波抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の不要波抑圧装置の一例として、アダプティブヌルステアリングのシステムであるＳＬＣの原理を説明するための図である。
【図１２】従来の不要波抑圧装置の問題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
２ ＴＤＬ（レンジセル単位）
２ａ ＴＤＬ（ＰＲＩ単位）
３ 加算器
４ アダプティブ処理部
４ａ ＳＴＡＰ処理部
５、５ａ 補正位相ウェイト演算部
６ 主アンテナ
７ ビーム合成回路
８ ＴＤＬ（レンジセル単位）
８ａ ＴＤＬ（ＰＲＩ単位）
９ ＳＬＣ処理部
９ａ ＳＴＡＰ処理部
１０、１０ａ 補正位相ウェイト演算部
１１、１１ａ キャンセル処理回路
１２ フーリエ変換回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子またはサブアレイ型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、
回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、
最初のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）で算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに前記補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項２】
ＳＬＣ（Side lobe Canceller）型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、
回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向けるための主チャンネル用の補正位相ウェイトおよび補助チャンネル用の補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、
前記補正位相ウェイト演算部からの主チャンネル用および補助チャンネル用の補正位相ウェイトを、主チャンネル信号および補助チャンネル信号の最初のＰＲＩで算出した初期アダプティブウェイトにそれぞれ乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項３】
素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う不要波抑圧装置において、
回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、
ＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータより算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに前記補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきＳＴＡＰ処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項４】
ＳＬＣ（Side lobe Canceller）型ＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う不要波抑圧装置において、
回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向けるための主チャンネル用の補正位相ウェイトおよび補助チャンネル用の補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、
前記補正位相ウェイト演算部からの主チャンネル用および補助チャンネル用の補正位相ウェイトを、主チャンネル信号および補助チャンネル信号のＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータより算出した初期ウェイトにそれぞれ乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきＳＴＡＰ処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項５】
前記処理部は、リカーシブ法により補正後ウェイトを算出する際に、反復回数に制限を与え、メインローブの乱れを抑えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の不要波抑圧装置。
【請求項１】
素子またはサブアレイ型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、
回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、
最初のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）で算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに前記補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項２】
ＳＬＣ（Side lobe Canceller）型アダプティブ処理を行う不要波抑圧装置において、
回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向けるための主チャンネル用の補正位相ウェイトおよび補助チャンネル用の補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、
前記補正位相ウェイト演算部からの主チャンネル用および補助チャンネル用の補正位相ウェイトを、主チャンネル信号および補助チャンネル信号の最初のＰＲＩで算出した初期アダプティブウェイトにそれぞれ乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきアダプティブ処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項３】
素子またはサブアレイ型ＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う不要波抑圧装置において、
回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向ける補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、
ＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータより算出したアダプティブウェイトを初期ウェイトとし、該初期ウェイトに前記補正位相ウェイト演算部からの補正位相ウェイトを乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきＳＴＡＰ処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項４】
ＳＬＣ（Side lobe Canceller）型ＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing）処理を行う不要波抑圧装置において、
回転するアンテナの回転角情報に基づき該アンテナの回転方向と逆方向にビームを向けるための主チャンネル用の補正位相ウェイトおよび補助チャンネル用の補正位相ウェイトを算出する補正位相ウェイト演算部と、
前記補正位相ウェイト演算部からの主チャンネル用および補助チャンネル用の補正位相ウェイトを、主チャンネル信号および補助チャンネル信号のＣＰＩの各ＰＲＩのレンジセルデータより算出した初期ウェイトにそれぞれ乗算して補正後ウェイトを算出し、該補正後ウェイトに基づきＳＴＡＰ処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする不要波抑圧装置。
【請求項５】
前記処理部は、リカーシブ法により補正後ウェイトを算出する際に、反復回数に制限を与え、メインローブの乱れを抑えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の不要波抑圧装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２５６４４９（Ｐ２００８−２５６４４９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９７４６８（Ｐ２００７−９７４６８）
【出願日】平成１９年４月３日（２００７．４．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月３日（２００７．４．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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