測角装置
【課題】ウェーブレット変換を用いるレーダ装置であっても、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できる測角装置を提供する。
【解決手段】入力信号に対してウェーブレット変換を施すことにより得られたウェーブレット展開係数に基づき目標を検出する目標検出部２０と、目標検出部２０において目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部３０とを備えている。
【解決手段】入力信号に対してウェーブレット変換を施すことにより得られたウェーブレット展開係数に基づき目標を検出する目標検出部２０と、目標検出部２０において目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部３０とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捜索や追尾などを行うレーダ装置に適用されて目標の測角を行う測角装置に関し、特に離散ウェーブレット変換を用いて目標を検出する場合の測角技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の信号処理分野において、フーリエ変換や離散コサイン変換（ＤＣＴ）処理に代えて、ウェーブレット変換処理がよく利用されている。ウェーブレット変換処理に関しては、例えば非特許文献１に詳細が記述されている。ウェーブレット変換は、強度が局所的に分布する信号を効率良く処理できるため、画像処理や音声信号処理、さらにはレーダ装置におけるビデオ信号処理などといった種々の分野で応用されている。
【０００３】
レーダ装置においては、目標からの反射エコーに基づくビデオ信号をフーリエ変換処理して周波数軸上のスペクトラムを取得し、これをフィルタリングして目標成分を抽出することが行われている。しかしながら、フーリエ変換処理では時間に関する情報が失われ、処理効率も悪い。これに対し、ウェーブレット変換を用いれば、時間に関する情報を残しつつ効率的な処理を行うことができる。
【０００４】
図１４は、このようなウェーブレット変換を利用する既存のレーダ装置を示す機能ブロック図である。このレーダ装置では、ウェーブレット変換回路３におけるウェーブレット変換により生成された展開係数Ｗ１〜Ｗｊは、まず、展開係数選定回路４に入力される。展開係数選定回路４は、ノイズが含まれることが予想される展開係数成分を除去した展開係数を逆ウェーブレット変換回路５０に入力する。逆ウェーブレット変換回路５０は、与えられた展開係数成分を再び周波数成分に戻し、この再変換後のデータを用いてＣＦＡＲ回路５におけるＣＦＡＲ処理が行われ、さらに、検出器５１において目標検出処理が実施される。
【非特許文献１】中野他著、「ウェーブレットによる信号処理と画像処理」、共立出版株式会社、ｐｐ．４９−７０（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のレーダ装置では、ビデオ信号をウェーブレット変換し、ウェーブレット軸上で不要な成分を除去したのち再合成して時間軸上の信号に戻す。そして、この時間軸上の信号をスレッショルド検波して目標の有無を判別する。従ってウェーブレット変換後の再合成処理が必須であり、回路構成や信号処理の規模が増大するという問題がある。
【０００６】
また、ウェーブレット変換を用いるレーダ装置では、目標検出はできても、目標が存在する方向はビーム幅内でしか分からないため、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、ウェーブレット変換を用いるレーダ装置であっても、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できる測角装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記課題を解決するために、入力信号に対してウェーブレット変換を施すことにより得られたウェーブレット展開係数に基づき目標を検出する目標検出部と、目標検出部において目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、基準ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第１ウェーブレット展開係数と、副ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第２ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、基準ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第１ウェーブレット展開係数に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定する判定処理回路と、判定処理回路において、所定のスレッショルド値より小さくないことが判定された場合に、第１ウェーブレット展開係数と、副ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第２ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路と、判定処理回路において、所定のスレッショルド値以下であることが判定された場合に、目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、判定処理回路は、基準ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、第１ウェーブレット展開係数と第２ウェーブレット展開係数との少なくとも一方に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る測角装置によれば、ウェーブレット変換を用いるレーダ装置であっても、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できる。
【００１３】
すなわち、第１の発明によれば、ウェーブレット変換により検出した目標のビームポジションにモノパルスビームを送受信して、モノパルス測角を実施するので、ビーム幅内の目標の方向を測定できる。
【００１４】
また、第２の発明によれば、スクイントビームの各々のウェーブレット展開係数の比に基づき測角するので、ウェーブレット変換により目標を検出すると同時に、ウェーブレット展開係数の比により、ビーム幅内の目標の方向を測定できる。
【００１５】
また、第３の発明によれば、スクイントしたビームでそれぞれウェーブレット変換し、基準ビームのウェーブレット展開係数の値が所定のスレッショルド値より大きい場合には、ウェーブレット展開係数の比により測角し、所定のスレッショルド値以下であれば、目標を検出した方向にモノパルスビームを送受信し、モノパルス測角を実施するので、ウェーブレット展開係数のレベルを確認して測角精度を判定でき、所定のスレッショルド値より大きければ、ウェーブレット変換による測角を用いて短時間に測角でき、所定のスレッショルド値以下であれば、モノパルス測角を適用することにより、測角精度を上げることができる。
【００１６】
また、第４の発明によれば、スクイントしたビームでそれぞれウェーブレット変換し、スクイントビームの各々のウェーブレット展開係数の値が所定のスレッショルド値より大きい場合は、ウェーブレット展開係数の比により測角し、所定のスレッショルド値以下であれば、目標を検出した方向にモノパルスビームを送受信し、モノパルス測角を実施するように構成したので、第３の発明と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。なお、以下の各実施例において、同一または相当する構成部分には同一の符号を付して説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ１、ＰＣ（パルス圧縮：Pulse Compression）回路２、選択回路７、目標検出部２０および測角部３０から構成されている。
【００１９】
アンテナ１は、送信信号を電波に変換してビームとして外部に送信するとともに、送信したビームの反射波を受信して受信信号としてＰＣ回路２に送る。アンテナ１によるビームの送受信方向は、目標検出部２０から送られてくる制御信号によって制御される。
【００２０】
ＰＣ回路２は、アンテナ１から送られてくる受信信号に対してパルス圧縮を施し、選択回路７に送る。なお、ＰＣ回路２において行われるパルス圧縮の詳細は、例えば『吉田他著、“改訂レーダ技術”、電子情報通信学会、pp.275-278(1996)』に説明されている。
【００２１】
選択回路７は、ＰＣ回路２から送られてくる信号を目標検出部２０に送るか測角部３０に送るかを選択する。具体的には、選択回路７は、目標検出時は、ＰＣ回路２から送られてくる信号を目標検出部２０に送り、目標検出部２０において検出された目標に対してモノパルスビームを送受信して測角を行う時は、ＰＣ回路２から送られてくる信号を測角部３０に送る。
【００２２】
目標検出部２０は、ウェーブレット変換を用いて目標を検出する処理を実行する。目標検出部２０は、ウェーブレット変換（ＤＷＴ：Discrete Wavelet Transform）回路３、展開係数選定回路４、ＣＦＡＲ（一定誤警報；Constant False Alarm Rate）回路５および相関処理回路６から構成されている。
【００２３】
ウェーブレット変換回路３は、アンテナ１からＰＣ回路２および選択回路７を経由して送られてくる受信信号を入力データとし、この入力データに対して離散ウェーブレット変換を施す。ここで、ウェーブレット変換回路３への入力データを、複素信号ｆ０（Ｉ＋ｊＱ）で表すと、離散ウェーブレット変換の対象となる信号ｆとしては、下式（１）〜（４）に示す４通りなどを考えることができる。
【数１】
【００２４】
ここで、
Ｉ：実部
Ｑ：虚部
ｊ：虚数単位
ウェーブレット変換回路３は、このような信号ｆを入力データとして、離散ウェーブレット変換を実行し、複数のウェーブレット展開係数を求める。離散ウェーブレット変換は、図３（ａ）に示すような入出力信号（原波形）をスケーリング係数とウェーブレット展開係数で近似するものである。スケーリング係数には複数のレベル１〜ｊがあり、各レベルに応じて近似の程度が異なる。ウェーブレット展開係数は、スケーリング係数のレベル間における差に相当する。
【００２５】
このような離散ウェーブレット変換はフィルタで表すことができる。図２は、離散ウェーブレット変換のフィルタ特性を示す図である。レベルの順に、周波数領域は、広域から低域へ遷移する。すなわち、高域においては短時間のフィルタ特性を持ち、低域に行くほど長時間のフィルタ特性を持つようになる。このフィルタ特性は、下式（５）〜（１０）で表すことができる。
【数２】
【００２６】
ここで、
ｆｊ：ｊレベルの近似関数(ｊ＝１〜Ｊ)
ｇｊ：ｊレベルの展開関数
ｓｋ：スケーリング展開係数（ｋ＝１〜Ｋ）
ｗｋ：ウェーブレット展開係数
φ ：スケーリング関数
ψ ：マザー・ウェーブレット関数
ｐｋ：マザー・ウェーブレット関数により決まる数列
＊ ：複素共役
ここで、（９）式に示すｗは、レベルｊにおける近似関数と実際の波形との差分を表す成分であり、ウェーブレット展開係数を表す。ウェーブレット展開係数が算出される様子を図３に示す。
【００２７】
別言すれば、目標検出の際に用いられるウェーブレット変換は、図４（ａ）に示すような入力データに対し、ウェーブレット変換核（例えばメキシカンハット等）のパラメータ（シフトＲやスケールｆ）を変化させながら相関処理を行うことによりフィッティングさせ、図４（ｂ）に示すような、高いウェーブレット変換データの出力を得る処理を実行する、と言うことができる。このウェーブレット展開を用いると、少ないヒット数で、信号を検出できるというメリットがある。ウェーブレット変換回路３において得られたウェーブレット展開係数は、展開係数選定回路４に送られる。
【００２８】
展開係数選定回路４は、ウェーブレット変換回路３から送られてくるウェーブレット展開係数から展開係数Ｗ１〜Ｗｍを選定し、ＣＦＡＲ回路５に送る。
【００２９】
ＣＦＡＲ回路５は、展開係数選定回路４から送られてくる展開係数Ｗ１〜Ｗｍの各々に対して、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、相関処理回路６に送る。
【００３０】
図５は、ＣＦＡＲ回路５の一例として、相加平均で規格化を行うリニアＣＦＡＲ回路の構成を示すブロック図である。ＣＦＡＲ回路５は、遅延回路５１、加算回路５２、平均化処理回路５３、除算回路５４およびスレッショルド検出回路５５から構成されている。
【００３１】
遅延回路５１は、入力された信号ｘｉを遅延させた後、加算回路５２および除算回路５４に送る。加算回路５２は、一定期間に遅延回路５１から送られてくるＮ個のデータを加算し、平均化処理回路５３に送る。平均化処理回路５３は、加算回路５２から送られてくるＮ個のデータの平均値を算出し、除算回路５４に送る。除算回路５４は、遅延回路５１から送られてくるデータを平均値で除算し、この除算結果をスレッショルド検出回路５５に送る。スレッショルド検出回路５５は、除算回路５４から送られてくる信号を所定のスレッショルドレベルと比較し、その比較結果を表す信号を、検出信号として相関処理回路６に送る。なお、ＣＦＡＲ回路５は、相乗平均で規格化を行う対数ＣＦＡＲ部によって実現することもできる。
【００３２】
相関処理回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる検出信号に対して相関処理を実施して検出信号の統合等を行うことにより誤警報を低減し、目標の検出情報として出力する。この相関処理回路６において生成された検出情報によって表される目標のビームポジションを表す信号はアンテナ１に送られる。これにより、引き続いて、目標が検出されたビームポジションに対するモノパルスビームの送受信が行われる。
【００３３】
測角部３０は、ＭＴＩ（移動目標指示：Moving Target Indicator）回路８、ＤＦＴ（離散フーリエ変換；Discreet Fourier Transform）回路９、ＣＦＡＲ回路１０およびモノパルス測角回路１１から構成されている。
【００３４】
ＭＴＩ回路８は、アンテナ１からＰＣ回路２および選択回路７を経由して受け取った受信信号に含まれるクラッタを抑圧し、ＤＦＴ回路９に送る。
【００３５】
ＤＦＴ回路９は、ＭＴＩ回路８から送られてくるクラッタが抑圧された信号を離散フーリエ変換により時間−周波数軸上の信号に変換し、ＣＦＡＲ回路１０に送る。ＣＦＡＲ回路１０は、上述した目標検出部２０のＣＦＡＲ回路５と同じであり、ＤＦＴ回路９から送られてくる信号に対してＣＦＡＲ処理を施してモノパルス測角回路１１に送る。
【００３６】
モノパルス測角回路１１は、あらかじめ用意された誤差曲線を用いて、モノパルス測角を実施する。モノパルス測角としては、スクイントしたΣビームを用いるスクイント測角（振幅比較モノパルス）と、ΣビームとΔビームを用いる位相モノパルス測角（位相比較モノパルス）がある。
【００３７】
スクイント測角の場合、図６（ａ）に示すようなΣＡビームおよびΣＢビームといった２つのビームの比をとって誤差電圧εを求め、あらかじめ用意された図６（ｂ）に示すような誤差曲線のテーブルを参照し、誤差電圧εに対応する角度を求める。誤差電圧εは、下記（１１）式により求められる。
【数３】
【００３８】
ここで、
ΣＡ；ΣＡビーム
ΣＢ；ΣＢビーム
＊ ；複素共役
位相モノパルスの場合、図７（ａ）に示すようなΣビームおよびΔビームといった２つのビームの比をとって誤差電圧εを求め、あらかじめ用意された図７（ｂ）に示すような誤差曲線のテーブルを参照し、誤差電圧εに対応する角度を求める。誤差電圧εは、下記（１１）式により求められる。
【数４】
【００３９】
ここで、
Σ；Σビーム
Δ；Δビーム
このようにしてモノパルス測角回路１１において算出された角度が、目標の角度を表す測角値として外部に出力される。
【００４０】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００４１】
レーダ装置による捜索が開始されると、まず、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による目標の検出処理が行われ（ステップＳ１）、目標が検出されたかどうかが調べられる（ステップＳ２）。このステップＳ２において、目標が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップＳ５に進む。
【００４２】
一方、ステップＳ２において、目標が検出されたことが判断されると、次いで、モノパルスビームの送受信が行われる（ステップＳ３）。次いで、モノパルス測角が行われる（ステップＳ４）。これにより、ビーム幅内における目標が存在する方向（角度）が取得される。
【００４３】
次いで、全空間の捜索が完了したかどうかが調べられる（ステップＳ５）。このステップＳ５において、全空間の捜索が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップＳ１に戻り、ビーム方向を次の方向に変更して上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ５において、全空間の捜索が完了したことが判断されると、ビーム方向が捜索空間の最初の位置に戻される（ステップＳ６）。その後、シーケンスはステップＳ１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【実施例２】
【００４４】
上述した実施例１に係る測角装置では、離散ウェーブレット変換により検出した目標が存在するビームポジションに対して、モノパルスビームを送受信して測角を行うように構成したが、実施例２に係る測角装置では、離散ウェーブレット変換の展開係数を用いて測角を実施するために、スクイントビームΣＡの送受信およびΣＢの受信を行うようにしたものである。
【００４５】
図９は、本発明の実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ１、ＰＣ回路２、ウェーブレット変換回路３、展開係数選定回路４、ＣＦＡＲ回路５、相関処理回路６およびウェーブレット変換測角回路（以下、「ＤＷＴ測角回路という）１２から構成されている。
【００４６】
アンテナ１で受信された受信信号はＰＣ回路２に送られる。ＰＣ回路２は、アンテナ１から送られてくる受信信号に対してパルス圧縮を施し、ウェーブレット変換回路３に送る。ウェーブレット変換回路３は、ＰＣ回路２から送られてくる信号に対して離散ウェーブレット変換を施し、展開係数選定回路４に送る。展開係数選定回路４は、ウェーブレット変換回路３から送られてくる信号から展開係数Ｗ１〜Ｗｍを選定し、ＣＦＡＲ回路５に送る。
【００４７】
ＣＦＡＲ回路５は、展開係数選定回路４から送られてくる展開係数Ｗ１〜Ｗｍの各々に対して、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、検出信号として相関処理回路６に送る。相関処理回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる検出信号に対して相関処理を実施して検出信号の統合等を行うことにより誤警報を低減し、検出情報としてＤＷＴ測角回路１２に送る。
【００４８】
ＤＷＴ測角回路１２は、スクイントされたΣビーム、より詳しくは、送受信に使用されるΣＡビーム（基準ビーム）および受信のみに使用されるΣＢビーム（副ビーム）を用いて測角を行う。具体的には、ＤＷＴ測角回路１２は、ΣＡビームにおいて離散ウェーブレット変換により目標を検出できた場合に、ΣＢビームに対しても離散ウェーブレット変換を実施し、ΣＡビームおよびΣＢビームの各ウェーブレット展開係数を用いて、下記（１３）式によりＤＷＴ測角を実施する。
【数５】
【００４９】
ここで、
ＷＡ：ΣＡのウェーブレット展開係数
ＷＢ：ΣＢのウェーブレット展開係数
すなわち、ＤＷＴ測角回路１２は、図１０（ａ）に示すようなΣＡのウェーブレット展開係数ＷＡとΣＢのウェーブレット展開係数ＷＢといった２つのウェーブレット展開係数の比をとって誤差電圧εを求め、あらかじめ用意された図１０（ｂ）に示すような誤差曲線のテーブルを参照し、誤差電圧εに対応する角度を求める。これにより、ビーム幅内の目標の測角値を得ることができる。
【００５０】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を図１１に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５１】
レーダ装置による捜索が開始されると、まず、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による目標の検出が行われ（ステップＳ１１）、目標が検出されたかどうかが調べられる（ステップＳ１２）。このステップＳ１２において、目標が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップＳ１４に進む。一方、ステップＳ１２において、目標が検出されたことが判断されると、次いで、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による測角が行われる（ステップＳ１３）。
【００５２】
次いで、全空間の捜索が完了したかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。このステップＳ１４において、全空間の捜索が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップＳ１１に戻り、ビーム方向を次の方向に変更して上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ１４において、全空間の捜索が完了したことが判断されると、ビーム方向が捜索空間の最初の位置に戻される（ステップＳ１５）。その後、シーケンスはステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【実施例３】
【００５３】
上述した実施例２に係る測角装置におけるＤＷＴ測角では、ＤＷＴ展開係数の値以下である場合には、ＤＷＴ展開係数と目標信号レベルが、必ずしも比例しないことにより測角誤差が生じる可能性がある。この対策として、実施例３に係る測角装置では、ＤＷＴ展開係数と所定のスレッショルド値とを比較して、ＤＷＴ展開係数が所定のスレッショルド値より大きければＤＷＴ測角を実施し、所定のスレッショルド値以下であれば、実施例１と同様に、目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信し、モノパルス測角を実施するようにしたものである。
【００５４】
図１２は、本発明の実施例３に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置に、判定処理回路１３、選択回路１４および測角部３０が追加されて構成されている。
【００５５】
判定処理回路１３は、相関処理回路６から出力される検出情報が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定する。そして、判定結果を選択回路１４に送るとともに、検出情報が所定のスレッショルド値以下である場合は、制御信号をアンテナ１に送る。これにより、目標が検出されたビームポジションに対してモノパルスビームの送受信が行われる。この場合、ＰＣ回路２から得られる信号は、測角部３０に送られる。
【００５６】
測角部３０は、実施例１のそれと同じである。この測角部３０におけるモノパルス測角により得られた測角値は、選択回路１４に送られる。
【００５７】
選択回路１４は、判定処理回路１３から送られてくる判定結果に応じて、ＤＷＴ測角回路１２から送られてくる測角値または測角部３０から送られてくる測角値の何れかを選択して出力する。従って、ＤＷＴ展開係数が所定のスレッショルド値より大きければＤＷＴ測角により得られた測角値が出力され、所定のスレッショルド値以下であれば、モノパルス測角により得られた測角値が出力される。
【００５８】
なお、スレッショルド値については、ΣＡとΣＢの両者に設定しても、またΣＡの値のみに設定してもよい。
【００５９】
次に、上記のように構成される本発明の実施例３に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を図１３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６０】
レーダ装置による捜索が開始されると、まず、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による目標の検出が行われ（ステップＳ２１）、目標が検出されたかどうかが調べられる（ステップＳ２２）。このステップＳ２２において、目標が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップＳ２７に進む。一方、ステップＳ２２において、目標が検出されたことが判断されると、次いで、検出情報が所定のスレッショルド値より大きいかどうかが調べられる（ステップＳ２３）。
【００６１】
このステップＳ２３において、検出情報が所定のスレッショルド値より大きいことが判断されると、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による測角が行われる（ステップＳ２４）。その後、シーケンスは、ステップＳ２７に進む。一方、上記ステップＳ２３において、検出情報が所定のスレッショルド値より大きくないことが判断されると、次いで、モノパルスビームの送受信が行われる（ステップＳ２５）。次いで、モノパルス測角が行われる（ステップＳ２６）。その後、シーケンスは、ステップＳ２７に進む。
【００６２】
ステップＳ２７では、全空間の捜索が完了したかどうかが調べられる。このステップＳ２７において、全空間の捜索が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップＳ２１に戻り、ビーム方向を次の方向に変更して上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ２７において、全空間の捜索が完了したことが判断されると、ビーム方向が捜索空間の最初の位置に戻される（ステップＳ２８）。その後、シーケンスはステップＳ２１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００６３】
なお、本発明では、ウェーブレット変換を用いて測角を行うことができれば、信号処理の順番を変更することができる。例えば、ウェーブレット変換の前に、ＭＴＩ処理を含めて、クラッタを抑圧した後に、ウェーブレット変換を適用するように構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る測角装置は、レーダ装置や受信装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】離散ウェーブレット変換のフィルタ特性を示す図である。
【図３】離散ウェーブレット変換においてウェーブレット展開係数が算出される様子を示す図である。
【図４】離散ウェーブレット変換の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置におけるＣＦＡＲ回路の構成を示すブロック図である。
【図６】スクイント測角の原理を示す図である。
【図７】位相モノパルス測角の原理を示す図である。
【図８】本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】ウェーブレットによる測角の原理を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例３に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施例３に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】従来のウェーブレット変換を利用したレーダ装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ アンテナ
２ ＰＣ回路
３ ウェーブレット変換回路
４ 展開係数選定回路
５ ＣＦＡＲ回路
６ 相関処理回路
７ ＤＷＴ測角回路
８ ＭＴＩ回路
９ ＤＦＴ回路
１０ ＣＦＡＲ回路
１１ モノパルス測角回路
１２ ＤＷＴ測角回路
１３ 判定処理回路
１４ 選択回路
２０ 目標検出部
３０ 測角部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捜索や追尾などを行うレーダ装置に適用されて目標の測角を行う測角装置に関し、特に離散ウェーブレット変換を用いて目標を検出する場合の測角技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の信号処理分野において、フーリエ変換や離散コサイン変換（ＤＣＴ）処理に代えて、ウェーブレット変換処理がよく利用されている。ウェーブレット変換処理に関しては、例えば非特許文献１に詳細が記述されている。ウェーブレット変換は、強度が局所的に分布する信号を効率良く処理できるため、画像処理や音声信号処理、さらにはレーダ装置におけるビデオ信号処理などといった種々の分野で応用されている。
【０００３】
レーダ装置においては、目標からの反射エコーに基づくビデオ信号をフーリエ変換処理して周波数軸上のスペクトラムを取得し、これをフィルタリングして目標成分を抽出することが行われている。しかしながら、フーリエ変換処理では時間に関する情報が失われ、処理効率も悪い。これに対し、ウェーブレット変換を用いれば、時間に関する情報を残しつつ効率的な処理を行うことができる。
【０００４】
図１４は、このようなウェーブレット変換を利用する既存のレーダ装置を示す機能ブロック図である。このレーダ装置では、ウェーブレット変換回路３におけるウェーブレット変換により生成された展開係数Ｗ１〜Ｗｊは、まず、展開係数選定回路４に入力される。展開係数選定回路４は、ノイズが含まれることが予想される展開係数成分を除去した展開係数を逆ウェーブレット変換回路５０に入力する。逆ウェーブレット変換回路５０は、与えられた展開係数成分を再び周波数成分に戻し、この再変換後のデータを用いてＣＦＡＲ回路５におけるＣＦＡＲ処理が行われ、さらに、検出器５１において目標検出処理が実施される。
【非特許文献１】中野他著、「ウェーブレットによる信号処理と画像処理」、共立出版株式会社、ｐｐ．４９−７０（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のレーダ装置では、ビデオ信号をウェーブレット変換し、ウェーブレット軸上で不要な成分を除去したのち再合成して時間軸上の信号に戻す。そして、この時間軸上の信号をスレッショルド検波して目標の有無を判別する。従ってウェーブレット変換後の再合成処理が必須であり、回路構成や信号処理の規模が増大するという問題がある。
【０００６】
また、ウェーブレット変換を用いるレーダ装置では、目標検出はできても、目標が存在する方向はビーム幅内でしか分からないため、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、ウェーブレット変換を用いるレーダ装置であっても、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できる測角装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記課題を解決するために、入力信号に対してウェーブレット変換を施すことにより得られたウェーブレット展開係数に基づき目標を検出する目標検出部と、目標検出部において目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、基準ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第１ウェーブレット展開係数と、副ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第２ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、基準ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第１ウェーブレット展開係数に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定する判定処理回路と、判定処理回路において、所定のスレッショルド値より小さくないことが判定された場合に、第１ウェーブレット展開係数と、副ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第２ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路と、判定処理回路において、所定のスレッショルド値以下であることが判定された場合に、目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、判定処理回路は、基準ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、第１ウェーブレット展開係数と第２ウェーブレット展開係数との少なくとも一方に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る測角装置によれば、ウェーブレット変換を用いるレーダ装置であっても、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できる。
【００１３】
すなわち、第１の発明によれば、ウェーブレット変換により検出した目標のビームポジションにモノパルスビームを送受信して、モノパルス測角を実施するので、ビーム幅内の目標の方向を測定できる。
【００１４】
また、第２の発明によれば、スクイントビームの各々のウェーブレット展開係数の比に基づき測角するので、ウェーブレット変換により目標を検出すると同時に、ウェーブレット展開係数の比により、ビーム幅内の目標の方向を測定できる。
【００１５】
また、第３の発明によれば、スクイントしたビームでそれぞれウェーブレット変換し、基準ビームのウェーブレット展開係数の値が所定のスレッショルド値より大きい場合には、ウェーブレット展開係数の比により測角し、所定のスレッショルド値以下であれば、目標を検出した方向にモノパルスビームを送受信し、モノパルス測角を実施するので、ウェーブレット展開係数のレベルを確認して測角精度を判定でき、所定のスレッショルド値より大きければ、ウェーブレット変換による測角を用いて短時間に測角でき、所定のスレッショルド値以下であれば、モノパルス測角を適用することにより、測角精度を上げることができる。
【００１６】
また、第４の発明によれば、スクイントしたビームでそれぞれウェーブレット変換し、スクイントビームの各々のウェーブレット展開係数の値が所定のスレッショルド値より大きい場合は、ウェーブレット展開係数の比により測角し、所定のスレッショルド値以下であれば、目標を検出した方向にモノパルスビームを送受信し、モノパルス測角を実施するように構成したので、第３の発明と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。なお、以下の各実施例において、同一または相当する構成部分には同一の符号を付して説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ１、ＰＣ（パルス圧縮：Pulse Compression）回路２、選択回路７、目標検出部２０および測角部３０から構成されている。
【００１９】
アンテナ１は、送信信号を電波に変換してビームとして外部に送信するとともに、送信したビームの反射波を受信して受信信号としてＰＣ回路２に送る。アンテナ１によるビームの送受信方向は、目標検出部２０から送られてくる制御信号によって制御される。
【００２０】
ＰＣ回路２は、アンテナ１から送られてくる受信信号に対してパルス圧縮を施し、選択回路７に送る。なお、ＰＣ回路２において行われるパルス圧縮の詳細は、例えば『吉田他著、“改訂レーダ技術”、電子情報通信学会、pp.275-278(1996)』に説明されている。
【００２１】
選択回路７は、ＰＣ回路２から送られてくる信号を目標検出部２０に送るか測角部３０に送るかを選択する。具体的には、選択回路７は、目標検出時は、ＰＣ回路２から送られてくる信号を目標検出部２０に送り、目標検出部２０において検出された目標に対してモノパルスビームを送受信して測角を行う時は、ＰＣ回路２から送られてくる信号を測角部３０に送る。
【００２２】
目標検出部２０は、ウェーブレット変換を用いて目標を検出する処理を実行する。目標検出部２０は、ウェーブレット変換（ＤＷＴ：Discrete Wavelet Transform）回路３、展開係数選定回路４、ＣＦＡＲ（一定誤警報；Constant False Alarm Rate）回路５および相関処理回路６から構成されている。
【００２３】
ウェーブレット変換回路３は、アンテナ１からＰＣ回路２および選択回路７を経由して送られてくる受信信号を入力データとし、この入力データに対して離散ウェーブレット変換を施す。ここで、ウェーブレット変換回路３への入力データを、複素信号ｆ０（Ｉ＋ｊＱ）で表すと、離散ウェーブレット変換の対象となる信号ｆとしては、下式（１）〜（４）に示す４通りなどを考えることができる。
【数１】
【００２４】
ここで、
Ｉ：実部
Ｑ：虚部
ｊ：虚数単位
ウェーブレット変換回路３は、このような信号ｆを入力データとして、離散ウェーブレット変換を実行し、複数のウェーブレット展開係数を求める。離散ウェーブレット変換は、図３（ａ）に示すような入出力信号（原波形）をスケーリング係数とウェーブレット展開係数で近似するものである。スケーリング係数には複数のレベル１〜ｊがあり、各レベルに応じて近似の程度が異なる。ウェーブレット展開係数は、スケーリング係数のレベル間における差に相当する。
【００２５】
このような離散ウェーブレット変換はフィルタで表すことができる。図２は、離散ウェーブレット変換のフィルタ特性を示す図である。レベルの順に、周波数領域は、広域から低域へ遷移する。すなわち、高域においては短時間のフィルタ特性を持ち、低域に行くほど長時間のフィルタ特性を持つようになる。このフィルタ特性は、下式（５）〜（１０）で表すことができる。
【数２】
【００２６】
ここで、
ｆｊ：ｊレベルの近似関数(ｊ＝１〜Ｊ)
ｇｊ：ｊレベルの展開関数
ｓｋ：スケーリング展開係数（ｋ＝１〜Ｋ）
ｗｋ：ウェーブレット展開係数
φ ：スケーリング関数
ψ ：マザー・ウェーブレット関数
ｐｋ：マザー・ウェーブレット関数により決まる数列
＊ ：複素共役
ここで、（９）式に示すｗは、レベルｊにおける近似関数と実際の波形との差分を表す成分であり、ウェーブレット展開係数を表す。ウェーブレット展開係数が算出される様子を図３に示す。
【００２７】
別言すれば、目標検出の際に用いられるウェーブレット変換は、図４（ａ）に示すような入力データに対し、ウェーブレット変換核（例えばメキシカンハット等）のパラメータ（シフトＲやスケールｆ）を変化させながら相関処理を行うことによりフィッティングさせ、図４（ｂ）に示すような、高いウェーブレット変換データの出力を得る処理を実行する、と言うことができる。このウェーブレット展開を用いると、少ないヒット数で、信号を検出できるというメリットがある。ウェーブレット変換回路３において得られたウェーブレット展開係数は、展開係数選定回路４に送られる。
【００２８】
展開係数選定回路４は、ウェーブレット変換回路３から送られてくるウェーブレット展開係数から展開係数Ｗ１〜Ｗｍを選定し、ＣＦＡＲ回路５に送る。
【００２９】
ＣＦＡＲ回路５は、展開係数選定回路４から送られてくる展開係数Ｗ１〜Ｗｍの各々に対して、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、相関処理回路６に送る。
【００３０】
図５は、ＣＦＡＲ回路５の一例として、相加平均で規格化を行うリニアＣＦＡＲ回路の構成を示すブロック図である。ＣＦＡＲ回路５は、遅延回路５１、加算回路５２、平均化処理回路５３、除算回路５４およびスレッショルド検出回路５５から構成されている。
【００３１】
遅延回路５１は、入力された信号ｘｉを遅延させた後、加算回路５２および除算回路５４に送る。加算回路５２は、一定期間に遅延回路５１から送られてくるＮ個のデータを加算し、平均化処理回路５３に送る。平均化処理回路５３は、加算回路５２から送られてくるＮ個のデータの平均値を算出し、除算回路５４に送る。除算回路５４は、遅延回路５１から送られてくるデータを平均値で除算し、この除算結果をスレッショルド検出回路５５に送る。スレッショルド検出回路５５は、除算回路５４から送られてくる信号を所定のスレッショルドレベルと比較し、その比較結果を表す信号を、検出信号として相関処理回路６に送る。なお、ＣＦＡＲ回路５は、相乗平均で規格化を行う対数ＣＦＡＲ部によって実現することもできる。
【００３２】
相関処理回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる検出信号に対して相関処理を実施して検出信号の統合等を行うことにより誤警報を低減し、目標の検出情報として出力する。この相関処理回路６において生成された検出情報によって表される目標のビームポジションを表す信号はアンテナ１に送られる。これにより、引き続いて、目標が検出されたビームポジションに対するモノパルスビームの送受信が行われる。
【００３３】
測角部３０は、ＭＴＩ（移動目標指示：Moving Target Indicator）回路８、ＤＦＴ（離散フーリエ変換；Discreet Fourier Transform）回路９、ＣＦＡＲ回路１０およびモノパルス測角回路１１から構成されている。
【００３４】
ＭＴＩ回路８は、アンテナ１からＰＣ回路２および選択回路７を経由して受け取った受信信号に含まれるクラッタを抑圧し、ＤＦＴ回路９に送る。
【００３５】
ＤＦＴ回路９は、ＭＴＩ回路８から送られてくるクラッタが抑圧された信号を離散フーリエ変換により時間−周波数軸上の信号に変換し、ＣＦＡＲ回路１０に送る。ＣＦＡＲ回路１０は、上述した目標検出部２０のＣＦＡＲ回路５と同じであり、ＤＦＴ回路９から送られてくる信号に対してＣＦＡＲ処理を施してモノパルス測角回路１１に送る。
【００３６】
モノパルス測角回路１１は、あらかじめ用意された誤差曲線を用いて、モノパルス測角を実施する。モノパルス測角としては、スクイントしたΣビームを用いるスクイント測角（振幅比較モノパルス）と、ΣビームとΔビームを用いる位相モノパルス測角（位相比較モノパルス）がある。
【００３７】
スクイント測角の場合、図６（ａ）に示すようなΣＡビームおよびΣＢビームといった２つのビームの比をとって誤差電圧εを求め、あらかじめ用意された図６（ｂ）に示すような誤差曲線のテーブルを参照し、誤差電圧εに対応する角度を求める。誤差電圧εは、下記（１１）式により求められる。
【数３】
【００３８】
ここで、
ΣＡ；ΣＡビーム
ΣＢ；ΣＢビーム
＊ ；複素共役
位相モノパルスの場合、図７（ａ）に示すようなΣビームおよびΔビームといった２つのビームの比をとって誤差電圧εを求め、あらかじめ用意された図７（ｂ）に示すような誤差曲線のテーブルを参照し、誤差電圧εに対応する角度を求める。誤差電圧εは、下記（１１）式により求められる。
【数４】
【００３９】
ここで、
Σ；Σビーム
Δ；Δビーム
このようにしてモノパルス測角回路１１において算出された角度が、目標の角度を表す測角値として外部に出力される。
【００４０】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００４１】
レーダ装置による捜索が開始されると、まず、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による目標の検出処理が行われ（ステップＳ１）、目標が検出されたかどうかが調べられる（ステップＳ２）。このステップＳ２において、目標が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップＳ５に進む。
【００４２】
一方、ステップＳ２において、目標が検出されたことが判断されると、次いで、モノパルスビームの送受信が行われる（ステップＳ３）。次いで、モノパルス測角が行われる（ステップＳ４）。これにより、ビーム幅内における目標が存在する方向（角度）が取得される。
【００４３】
次いで、全空間の捜索が完了したかどうかが調べられる（ステップＳ５）。このステップＳ５において、全空間の捜索が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップＳ１に戻り、ビーム方向を次の方向に変更して上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ５において、全空間の捜索が完了したことが判断されると、ビーム方向が捜索空間の最初の位置に戻される（ステップＳ６）。その後、シーケンスはステップＳ１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【実施例２】
【００４４】
上述した実施例１に係る測角装置では、離散ウェーブレット変換により検出した目標が存在するビームポジションに対して、モノパルスビームを送受信して測角を行うように構成したが、実施例２に係る測角装置では、離散ウェーブレット変換の展開係数を用いて測角を実施するために、スクイントビームΣＡの送受信およびΣＢの受信を行うようにしたものである。
【００４５】
図９は、本発明の実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ１、ＰＣ回路２、ウェーブレット変換回路３、展開係数選定回路４、ＣＦＡＲ回路５、相関処理回路６およびウェーブレット変換測角回路（以下、「ＤＷＴ測角回路という）１２から構成されている。
【００４６】
アンテナ１で受信された受信信号はＰＣ回路２に送られる。ＰＣ回路２は、アンテナ１から送られてくる受信信号に対してパルス圧縮を施し、ウェーブレット変換回路３に送る。ウェーブレット変換回路３は、ＰＣ回路２から送られてくる信号に対して離散ウェーブレット変換を施し、展開係数選定回路４に送る。展開係数選定回路４は、ウェーブレット変換回路３から送られてくる信号から展開係数Ｗ１〜Ｗｍを選定し、ＣＦＡＲ回路５に送る。
【００４７】
ＣＦＡＲ回路５は、展開係数選定回路４から送られてくる展開係数Ｗ１〜Ｗｍの各々に対して、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、検出信号として相関処理回路６に送る。相関処理回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる検出信号に対して相関処理を実施して検出信号の統合等を行うことにより誤警報を低減し、検出情報としてＤＷＴ測角回路１２に送る。
【００４８】
ＤＷＴ測角回路１２は、スクイントされたΣビーム、より詳しくは、送受信に使用されるΣＡビーム（基準ビーム）および受信のみに使用されるΣＢビーム（副ビーム）を用いて測角を行う。具体的には、ＤＷＴ測角回路１２は、ΣＡビームにおいて離散ウェーブレット変換により目標を検出できた場合に、ΣＢビームに対しても離散ウェーブレット変換を実施し、ΣＡビームおよびΣＢビームの各ウェーブレット展開係数を用いて、下記（１３）式によりＤＷＴ測角を実施する。
【数５】
【００４９】
ここで、
ＷＡ：ΣＡのウェーブレット展開係数
ＷＢ：ΣＢのウェーブレット展開係数
すなわち、ＤＷＴ測角回路１２は、図１０（ａ）に示すようなΣＡのウェーブレット展開係数ＷＡとΣＢのウェーブレット展開係数ＷＢといった２つのウェーブレット展開係数の比をとって誤差電圧εを求め、あらかじめ用意された図１０（ｂ）に示すような誤差曲線のテーブルを参照し、誤差電圧εに対応する角度を求める。これにより、ビーム幅内の目標の測角値を得ることができる。
【００５０】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を図１１に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５１】
レーダ装置による捜索が開始されると、まず、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による目標の検出が行われ（ステップＳ１１）、目標が検出されたかどうかが調べられる（ステップＳ１２）。このステップＳ１２において、目標が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップＳ１４に進む。一方、ステップＳ１２において、目標が検出されたことが判断されると、次いで、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による測角が行われる（ステップＳ１３）。
【００５２】
次いで、全空間の捜索が完了したかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。このステップＳ１４において、全空間の捜索が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップＳ１１に戻り、ビーム方向を次の方向に変更して上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ１４において、全空間の捜索が完了したことが判断されると、ビーム方向が捜索空間の最初の位置に戻される（ステップＳ１５）。その後、シーケンスはステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【実施例３】
【００５３】
上述した実施例２に係る測角装置におけるＤＷＴ測角では、ＤＷＴ展開係数の値以下である場合には、ＤＷＴ展開係数と目標信号レベルが、必ずしも比例しないことにより測角誤差が生じる可能性がある。この対策として、実施例３に係る測角装置では、ＤＷＴ展開係数と所定のスレッショルド値とを比較して、ＤＷＴ展開係数が所定のスレッショルド値より大きければＤＷＴ測角を実施し、所定のスレッショルド値以下であれば、実施例１と同様に、目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信し、モノパルス測角を実施するようにしたものである。
【００５４】
図１２は、本発明の実施例３に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置に、判定処理回路１３、選択回路１４および測角部３０が追加されて構成されている。
【００５５】
判定処理回路１３は、相関処理回路６から出力される検出情報が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定する。そして、判定結果を選択回路１４に送るとともに、検出情報が所定のスレッショルド値以下である場合は、制御信号をアンテナ１に送る。これにより、目標が検出されたビームポジションに対してモノパルスビームの送受信が行われる。この場合、ＰＣ回路２から得られる信号は、測角部３０に送られる。
【００５６】
測角部３０は、実施例１のそれと同じである。この測角部３０におけるモノパルス測角により得られた測角値は、選択回路１４に送られる。
【００５７】
選択回路１４は、判定処理回路１３から送られてくる判定結果に応じて、ＤＷＴ測角回路１２から送られてくる測角値または測角部３０から送られてくる測角値の何れかを選択して出力する。従って、ＤＷＴ展開係数が所定のスレッショルド値より大きければＤＷＴ測角により得られた測角値が出力され、所定のスレッショルド値以下であれば、モノパルス測角により得られた測角値が出力される。
【００５８】
なお、スレッショルド値については、ΣＡとΣＢの両者に設定しても、またΣＡの値のみに設定してもよい。
【００５９】
次に、上記のように構成される本発明の実施例３に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を図１３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６０】
レーダ装置による捜索が開始されると、まず、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による目標の検出が行われ（ステップＳ２１）、目標が検出されたかどうかが調べられる（ステップＳ２２）。このステップＳ２２において、目標が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップＳ２７に進む。一方、ステップＳ２２において、目標が検出されたことが判断されると、次いで、検出情報が所定のスレッショルド値より大きいかどうかが調べられる（ステップＳ２３）。
【００６１】
このステップＳ２３において、検出情報が所定のスレッショルド値より大きいことが判断されると、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）による測角が行われる（ステップＳ２４）。その後、シーケンスは、ステップＳ２７に進む。一方、上記ステップＳ２３において、検出情報が所定のスレッショルド値より大きくないことが判断されると、次いで、モノパルスビームの送受信が行われる（ステップＳ２５）。次いで、モノパルス測角が行われる（ステップＳ２６）。その後、シーケンスは、ステップＳ２７に進む。
【００６２】
ステップＳ２７では、全空間の捜索が完了したかどうかが調べられる。このステップＳ２７において、全空間の捜索が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップＳ２１に戻り、ビーム方向を次の方向に変更して上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ２７において、全空間の捜索が完了したことが判断されると、ビーム方向が捜索空間の最初の位置に戻される（ステップＳ２８）。その後、シーケンスはステップＳ２１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００６３】
なお、本発明では、ウェーブレット変換を用いて測角を行うことができれば、信号処理の順番を変更することができる。例えば、ウェーブレット変換の前に、ＭＴＩ処理を含めて、クラッタを抑圧した後に、ウェーブレット変換を適用するように構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る測角装置は、レーダ装置や受信装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】離散ウェーブレット変換のフィルタ特性を示す図である。
【図３】離散ウェーブレット変換においてウェーブレット展開係数が算出される様子を示す図である。
【図４】離散ウェーブレット変換の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置におけるＣＦＡＲ回路の構成を示すブロック図である。
【図６】スクイント測角の原理を示す図である。
【図７】位相モノパルス測角の原理を示す図である。
【図８】本発明の実施例１に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】ウェーブレットによる測角の原理を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例３に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施例３に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】従来のウェーブレット変換を利用したレーダ装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ アンテナ
２ ＰＣ回路
３ ウェーブレット変換回路
４ 展開係数選定回路
５ ＣＦＡＲ回路
６ 相関処理回路
７ ＤＷＴ測角回路
８ ＭＴＩ回路
９ ＤＦＴ回路
１０ ＣＦＡＲ回路
１１ モノパルス測角回路
１２ ＤＷＴ測角回路
１３ 判定処理回路
１４ 選択回路
２０ 目標検出部
３０ 測角部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に対してウェーブレット変換を施すことにより得られたウェーブレット展開係数に基づき目標を検出する目標検出部と、
前記目標検出部において目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部と、
を備えたことを特徴とする測角装置。
【請求項２】
スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、
前記基準ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第１ウェーブレット展開係数と、前記副ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第２ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路と、
を備えたことを特徴とする測角装置。
【請求項３】
スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、
前記基準ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第１ウェーブレット展開係数に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定する判定処理回路と、
前記判定処理回路において、前記所定のスレッショルド値より小さくないことが判定された場合に、前記第１ウェーブレット展開係数と、前記副ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第２ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路と、
前記判定処理回路において、前記所定のスレッショルド値以下であることが判定された場合に、前記目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部と、
を備えたことを特徴とする測角装置。
【請求項４】
前記判定処理回路は、前記基準ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、前記第１ウェーブレット展開係数と前記第２ウェーブレット展開係数との少なくとも一方に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定することを特徴とする請求項３記載の測角装置。
【請求項１】
入力信号に対してウェーブレット変換を施すことにより得られたウェーブレット展開係数に基づき目標を検出する目標検出部と、
前記目標検出部において目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部と、
を備えたことを特徴とする測角装置。
【請求項２】
スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、
前記基準ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第１ウェーブレット展開係数と、前記副ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第２ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路と、
を備えたことを特徴とする測角装置。
【請求項３】
スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、
前記基準ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第１ウェーブレット展開係数に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定する判定処理回路と、
前記判定処理回路において、前記所定のスレッショルド値より小さくないことが判定された場合に、前記第１ウェーブレット展開係数と、前記副ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第２ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路と、
前記判定処理回路において、前記所定のスレッショルド値以下であることが判定された場合に、前記目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部と、
を備えたことを特徴とする測角装置。
【請求項４】
前記判定処理回路は、前記基準ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第１ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、前記第１ウェーブレット展開係数と前記第２ウェーブレット展開係数との少なくとも一方に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定することを特徴とする請求項３記載の測角装置。
【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】
【公開番号】特開２００７−３３３２６（Ｐ２００７−３３３２６Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１９１６９（Ｐ２００５−２１９１６９）
【出願日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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