説明

目標検出方法、パッシブレーダ装置及びレーダ装置

【課題】 信号帯域幅が広帯域或いは観測時間が大きくなる場合に、長時間積分を可能として、目標検出が可能である新規な目標検出方法、パッシブレーダ装置及びレーダ装置を提供すること。
【解決手段】 目標からの反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから目標を検出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、電波を送信する送信源として、既知電波源である携帯電話放送局、TV放送局、通信衛星などを利用し、受信アンテナは既知電波源とは別に配置し、送信源が送信した送信波(以下、直接波と呼ぶ)を受信し、かつ目標からの反射波を受信することで、目標位置を推定するパッシブレーダ装置や、目標に対して送信波を送信し、その送信波が目標に反射した反射波を受信して目標を検出するレーダ装置、及び、それらに使用する目標検出方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のパッシブレーダ装置やレーダ装置などにおける目標からの反射波を検出する手法については、非特許文献1に記載のようなものがある。その手法は、まず送信源から放射された信号は一般的に式(1)のように記述できる。
【0003】
【数1】

【0004】
ここで、s(t)は、複素振幅(送信信号の符号変調系列等を表す)、fcは送信波のキャリア周波数である。また、expは指数表示、tは時間、jは虚数表示、πは円周率を表す。一方、送信波が目標に反射され、受信アンテナで受信された場合の受信信号は、式(2)のように記述できる。
【0005】
【数2】

【0006】
ここで、αは目標の反射断面積等に起因する複素振幅係数、T0は、t=0における遅延時間(初期遅延時間)、vは目標から送信源への視線方向速度と、目標から受信アンテナへの視線方向速度の和である。また、式(2)では、観測時間t=0〜Tの間に、目標速度vは一定であると仮定し、初期遅延時間Toが短くなる方向(送信局、受信局に近づく方向)をvが正となる方向として定める。また、ここでは式の簡略化のため受信機雑音は考慮しないこととする。式(2)を変更し、以下の式(3)(4)(5)を得る。
【0007】
【数3】

【0008】
【数4】

【0009】
【数5】

【0010】
従来の目標反射波の検出法として、下記のような手段が用いられている。
【0011】
【数6】

【0012】
χ(τ,u)は相互相関関数(または、アンビギュイティ関数と呼ばれている)、τは遅延時間、uは周波数オフセット、Tは観測時間である。*は複素共役を表す。式(6)は送信信号r(t)の時間と周波数をオフセットさせた信号と反射波信号との相関を計算している。ここで、複素振幅s(t)が狭帯域である場合、すなわちs(t)の信号帯域幅Bが式(7)を満足する場合、式(3)は式(8)のように近似できる(非特許文献1参照)。
【0013】
【数7】

【0014】
【数8】

【0015】
したがって、式(8)を式(6)に代入することで、式(6)の相互相関関数χ(τ,u)は、τ=T0、u=fc+fdにてピークを持つことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0016】
【非特許文献1】T.Tsao,M.Slamani, P. Varshney, D. Weiner, H. Schwarzlander,S. Borek,“Ambiguity function for a bistatic radar,” IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems, vol. 33, pp. 1041−1051, July 1997.
【非特許文献2】R. J. Ulman , E. Geraniotis, “Wideband TDOA/FDOA Processing Using Summation of Short−Time CAF’s,”IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 47, no.12, Dec. 1999.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
しかし、従来の目標反射波の検出法において、式(7)の近似が成立しない場合、式(6)の相互相関関数χ(τ,u)のピーク強度が低下し、目標検出が困難となる課題があった(非特許文献2参照)。式(7)の近似が成立しない場合には、観測時間Tが長くなる,信号帯域幅Bが大きくなる,目標速度vが増加するなどの場合が考えられる。特に、微弱な目標の反射波を検出するためには、観測時間Tを増加させることは非常に効果的であるので、式(7)の近似が成立させるためのトレードオフが厳しいものとなり、微弱な目標の反射波から目標を検出することが困難となる課題もあった。
【0018】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、信号帯域幅Bが広帯域或いは観測時間Tが大きくなる場合に、長時間積分を可能として、目標検出が可能である新規な目標検出方法、パッシブレーダ装置及びレーダ装置を提供することを目的とする。従来の目標反射波の検出法では式(6)に示すように、遅延時間τと周波数オフセットuを独立に変化させて相互相関関数を算出していた。しかし、遅延時間τの変化量と周波数オフセットu(=キャリア周波数fc+ドップラー周波数fd)は式(3)、式(4)に示したように密接な関係がある。そこで、本発明では、遅延時間τの変化量と周波数オフセットuの関係を利用して遅延時間の変化量を補償することにより、長時間の積分を行うものである。
【課題を解決するための手段】
【0019】
請求項1の発明に係る目標検出方法は、送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を用いて前記目標を検出する目標検出方法において、前記反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出するものである。
【0020】
請求項2の発明に係る目標検出方法は、送信局が送信する送信波を用いて前記送信局を目標として検出する目標検出方法において、前記送信波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの送信波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記送信局を目標として検出するものである。
【0021】
請求項3の発明に係るパッシブレーダ装置は、送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を受信して前記目標を検出するパッシブレーダ装置において、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第1のブロック分割部と、この第1のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第1のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部と、この参照信号生成部が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割する第2のブロック分割部と、この第2のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第2のフーリエ変換部と、この第2のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第1のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたことを特徴とするものである。
【0022】
請求項4の発明に係るパッシブレーダ装置は、送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を受信して前記目標を検出するパッシブレーダ装置において、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第1のブロック分割部と、この第1のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第1のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波を受信して送信波の複素振幅データを検出する第2の受信部と、この第2の受信部が検出した複素振幅データを所定の間隔で分割する第2のブロック分割部と、この第2のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第2のフーリエ変換部と、この第2のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第1のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたことを特徴とするものである。
【0023】
請求項5の発明に係るパッシブレーダ装置は、送信局が送信する送信波を受信して前記送信局を検出するパッシブレーダ装置において、前記送信局からの送信波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第1のブロック分割部と、この第1のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第1のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波を受信して送信波の複素振幅データを検出する第2の受信部と、この第2の受信部が検出した複素振幅データを所定の間隔で分割する第2のブロック分割部と、この第2のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第2のフーリエ変換部と、この第2のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第1のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記周波数オフセット部で補償した周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記送信局を検出する目標検出部とを備えたことを特徴とするものである。
【0024】
請求項6の発明に係るレーダ装置は、目標に対して送信波を送信して、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う送受信部と、この送受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第1のブロック分割部と、この第1のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第1のフーリエ変換部と、前記送受信部が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部と、この参照信号生成部が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割する第2のブロック分割部と、この第2のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第2のフーリエ変換部と、この第2のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第1のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記周波数オフセット部で補償した周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0025】
以上のように、この発明によれば、目標からの反射波又は送信波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して相互相関関数を得るので、目標からの反射波又は送信波の信号帯域幅Bが広帯域或いは観測時間Tが大きい場合でも長時間積分ができ、相互相関関数のピークから目標検出が可能な目標検出方法、パッシブレーダ装置及びレーダ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】この発明の実施の形態1に係るパッシブレーダ装置の機能ブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態1〜4に係るブロック分割の説明図である。
【図3】この発明の実施の形態1〜4に係る加算の説明図である。
【図4】この発明の実施の形態2に係るパッシブレーダ装置の機能ブロック図である。
【図5】この発明の実施の形態3に係るパッシブレーダ装置の機能ブロック図である。
【図6】この発明の実施の形態4に係るレーダ装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1に係るパッシブレーダ装置及び目標検出方法について図1〜3を用いて説明する。図1〜3において、1は携帯電話放送局、TV放送局、通信衛星などの既知電波源である送信局であり、本願では、パッシブレーダ装置に代わって、レーダ装置を運用する場合は、送信局1がレーダ装置そのものであるとする。2は飛行機やヘリコプターなどの航空機や送信局1自身であるの目標、3は送信局1が送信する送信波が目標2に反射した反射波を受信する受信アンテナ部(第1の受信アンテナ部)、4は送信局1が送信する送信波が目標2に反射した反射波を受信して(受信アンテナ部3を介して)受信処理を行う受信部(第1の受信部)、5は受信部4が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部、6は周波数オフセット部5により補償された受信信号を所定の間隔で分割するブロック分割部(第1のブロック分割部)、7はブロック分割部6により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換するフーリエ変換部(第1のフーリエ変換部)である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【0028】
引き続き、図1〜3において、8は送信局1が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部、9は参照信号生成部8が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割するブロック分割部(第2のブロック分割部)、10はブロック分割部9により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換するフーリエ変換部(第2のフーリエ変換部)、11はフーリエ変換部10により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データからフーリエ変換部7により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を補償する遅延補償部、12は遅延補償部11により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部、13は加算部12より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部、14は逆フーリエ変換部13が導出した相互相関関数のピークから目標1を検出する目標検出部である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【0029】
次に動作について説明する。図1に示すように、送信局1から送信された電波(送信波)が目標2に反射した反射波を、別途配置した受信アンテナ部3にて受信する。受信部4では、受信アンテナ部2が受信した信号に対して以下の受信処理を行う。受信信号に対して帯域制限、増幅し、局部発信機(図示は省略)により搬送波周波数fcの正弦波信号でミキシングを行ったのち、A/D変換して、受信信号をディジタルデータに変換する。サンプリング周期Δtでディジタルデータに変換した受信信号は下記の式(9)のように記述できる。
【0030】
【数9】

【0031】
周波数オフセット部5では、受信部4により生成されたディジタルデータのドップラー周波数を補償するため、周波数オフセットukの正弦波信号を乗算する。正弦波信号を乗算した信号yk(nΔt)は下記の式(10)のように記述できる。
【0032】
【数10】

【0033】
乗算する正弦波信号の周波数オフセットは、想定する目標1のドップラー周波数の範囲に相当する周波数オフセットu1〜uKを持つ正弦波を乗算する。ここで、隣接する周波数オフセットの差 Δu=uk − uk−1 は、観測時間Tの逆数以下になるように設定する。
【0034】
参照信号生成部8では、送信局が放射している複素振幅s(t)のディジタルデータのレプリカ(参照信号)r(nΔt)を生成する。送信局1には、携帯電話放送局、TV放送局、通信衛星等の既存の電波源を利用することを考えており、それらの信号の複素振幅s(t)の全てあるいは一部が既知である場合が多い。たとえば、既存電波源からの信号には、一般にパイロット信号と呼ばれる既知の信号がある周期で埋め込まれており、これを活用して受信信号と同期を取ることでデータの復調が可能となる。従って、パイロット信号を参照信号r(nΔt)として用いることが可能である。
【0035】
また、受信アンテナ部3にて、送信局1からの直接波を受信している場合、受信部4から得られた信号(式(9))をそのまま、参照信号r(nΔt)として用いる構成も考えられる。さらに、送信局1からの直接波を他のアンテナで受信し、それを参照信号r(nΔt)としても用いることもできる。上記構成については、実施の形態2で述べる。
【0036】
本実施の形態1では、パイロット信号を参照信号として用いる構成について述べる。実際には、パイロット信号は複素振幅s(t)の一部であるため、パイロット信号を参照信号として用いた場合、r(nΔt)≠s(nΔt)であるが、ここではパイロット信号意外の複素振幅は雑音であるとみなす。また、送信局と参照信号生成部8との基準時刻が同期しているならば、r(nΔt)=s(nΔt)と書ける。
【0037】
ブロック分割部6では、周波数オフセット部5により生成された信号をTPRI(=NPRIΔt)毎にブロック分割し、分割した信号をyk,p(nΔt)とおく。全ブロック数をPとする。ここで、TPRIは送信局1−目標2−受信アンテナ部3間の距離を光速で割ったものより大きくとる必要がある。また、TPRI内において、反射波の遅延時間が変化しない、つまり式(11)の仮定をおく。
【0038】
【数11】

【0039】
ブロック分割部9では、ブロック分割部6と同様に、参照信号生成部8にて生成された信号s(nΔt)をP個のブロックに分割する。分割した信号をs(nΔt)とおく。
上記ブロック分割部6及び、ブロック分割部9の処理の詳細については、図2に示す。
【0040】
フーリエ変換部7では、ブロック分割部6により算出された信号yk,p(nΔt)をブロック毎に対して離散フーリエ変換(DFT)を施す。ブロック内のサンプル数NPRIが2のべき乗である場合には、離散フーリエ変換は、高速フーリエ変換に取って変わる。また、2のべき乗でない場合においても、ブロック内のサンプルに0を付け足すことで、FFTの実行が可能である。DFT後の信号を、Yk,p(mΔf)とおく。ここで、mは周波数インデックス、Δfは周波数ステップであり、Δf=1/TPRIである。
【0041】
フーリエ変換部10では、フーリエ変換部7と同様に、ブロック分割部9により算出された信号s(nΔt)のDFTを行う。DFT後の信号を、S(mΔf)とおく。次に、遅延補償部11の説明を行う。遅延補償部11では、ブロック毎に変化する遅延時間を周波数領域で補償する。上記の遅延時間の補償は、周波数オフセット部5にて乗算した正弦波の周波数オフセットukに基づき、行う。上記手順について以下で述べる。まず、目標反射波の遅延時間について考察する。pブロックにおける目標反射の遅延時間は、式(3)及び式(11)より、下記の式(12)のように示すことができる。
【0042】
【数12】

【0043】
ここで、目標速度vは未知であるが、周波数オフセット部5で乗算した正弦波の周波数オフセットukと式(4)の関係を用いて、式(12)の遅延時間を下記の式(13)のように推定できる。
【0044】
【数13】

【0045】
すなわち、周波数オフセットukが目標のドップラー周波数fdと一致した場合、式(13)の遅延時間は正確に目標の遅延時間を示すことになる。従って、ブロック毎の遅延時間の変化は、式(13)の第二項で表されることとなる。
【0046】
遅延補償部11では、式(13)に基づき、ブロック毎のフーリエ変換結果Yk,p(mΔf)に対して、式(14)を乗算することで、ブロック毎の遅延時間を補償し、ブロック毎の相互相関関数のフーリエ変換(クロススペクトル)を算出する。
【0047】
【数14】

【0048】
ここで、式(14)のSp(mΔf)はフーリエ変換部10により算出された参照信号の周波数スペクトルであるので、式(14)のexpの項が無ければ、従来の相互相関関数の算出処理(または、レーダでのパルス圧縮処理)と同様である。
【0049】
加算部12では、遅延補償部11により算出されたクロススペクトルをブロック毎に加算する。ブロック毎の遅延時間の変化は遅延補償部11により補償されているため、ブロック毎に加算することで、信号の同期加算が行え、SN比(信号電力対雑音電力比)の改善が可能となる。
加算部12の動作について、図3に示す。フーリエ変換部7のフーリエ変換結果Yk,p(mΔf)と遅延補償部11の結果である式(14)を乗算し、クロススペクトルを算出する。上記クロススペクトルの周波数インデックスmをブロック毎に加算することで、SN比の改善を行う。
【0050】
次に、逆フーリエ変換部13について説明する。加算部12により加算された周波数領域の信号を、逆フーリエ変換することにより、クロススペクトルが時間領域に戻り相互相関関数が算出される。ここで、逆フーリエ変換は、実際にはIDFT(Inverse DFT)により実行され、フーリエ変換部7、フーリエ変換部10と同様にFFT(Inverse FFT)により実行しても良い。
【0051】
以上の操作を想定する全ての周波数オフセットukに対して実行することでブロック毎に加算された相互相関関数χ(τm,uk)が求まるので、これのピークを検出することで、目標を検出するともに、目標の初期遅延時間T及びドップラー周波数fdが求まることになる。なお、τm=qΔtであり、qは遅延時間のインデックスである。
【0052】
このように実施の形態1に係るパッシブレーダ装置では、送信局1が送信する送信波が目標2に反射した反射波を用いて目標2を検出する方法において、反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する方法と採っているので、長時間の積分処理が可能となり、相互相関関数から目標2の検出及びドップラー周波数、遅延時間を推定することができる。
【0053】
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るパッシブレーダ装置及び目標検出方法について図2を用いて説明する。図2において、15は送信局1が送信する送信波を受信する受信アンテナ部(第2の受信アンテナ部)、16は送信局1が送信する送信波を受信して(受信アンテナ部15を介して)受信処理を行う受信部(第2の受信部)である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。実施の形態1では、パッシブレーダ装置内部の参照信号生成部8により送信局1が送信するパイロット信号を参照信号としたが、通常、パイロット信号は信号の一部であり、それ以外にデータ系列(送信局が送信する情報ビット系列)が含まれている。従って、パイロット信号のみを用いることは、信号の一部しか活用しないため、SN比の劣化につながる。また、データ系列は事前には未知であるので、受信機内部で生成することができない。そこで、本実施の形態2では、送信局1から送信された信号を直接受信することで、それを参照信号として用いる。
【0054】
実施の形態2に係るパッシブレーダ装置では、実施の形態1に係るパッシブレーダ装置の参照信号生成部8に代わり、受信アンテナ部15、受信部16を備えたものである。図4に示すように、受信アンテナ部15では、送信局1からの信号(送信波)を直接受信する。受信部16では、受信アンテナ部15が受信した信号に対して帯域制限、増幅、局部発信機により搬送波周波数fcの正弦波信号でミキシングを行ったのち、A/D変換を行い、受信信号をディジタルデータに変換することにより、参照信号(送信局1の複素振幅データ)を得ることができるので、以下の処理は実施の形態1と同様であるので、説明は省略する。
【0055】
この実施の形態2に係るパッシブレーダ装置では、パッシブレーダ装置内部で参照信号を生成することが難しい場合であっても、送信局1からの信号を直接受信することで、送信局1が送信する送信波が目標2に反射した反射波を用いて目標2を検出する方法において、反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する方法と採っているので、長時間の積分処理が可能となり、相互相関関数から目標2の検出及びドップラー周波数、遅延時間を推定することができる。
【0056】
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係るパッシブレーダ装置及び目標検出方法について図5を用いて説明する。図5において、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。本実施の形態3では、送信局1の位置決めを目的とした目標検出装置について説明する。つまり、実施の形態3では、送信局1自身が目標2となる。実施の形態3に係るパッシブレーダ装置の構成は、実施の形態2と同じである。送信局1からの信号を受信アンテナ部3、受信アンテナ部15で受信し、どちらかの一方の信号を参照信号として、実施の形態2と同様の処理を行うことにより、目標2(送信局1)の検出及び、遅延時間差、ドップラー周波数差を推定する。基本処理は実施の形態1及び2と同様であるので、説明は省略する。
【0057】
この実施の形態3に係るパッシブレーダ装置では、パッシブレーダ装置内部で参照信号を生成することが難しい場合であっても、送信局1からの信号を直接受信することで、送信局1が送信する送信波を用いて目標2(送信局1)を検出する方法において、反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する方法と採っているので、長時間の積分処理が可能となり、相互相関関数から目標2の検出及びドップラー周波数、遅延時間を推定することができる。
【0058】
実施の形態4.
この発明の実施の形態4に係るパッシブレーダ装置及び目標検出方法について図6を用いて説明する。図6において、17は送受信アンテナ部であり、送信アンテナ部と受信アンテナ部とを別に構成してもよい。18は送信波を送信処理して送受信アンテナ部17に送り、その送信波が目標2に反射した反射波を受信して(送受信アンテナ部17を介して)受信処理を行う送受信部、19は送信波を送受信部18から送受信アンテナ部17へ送り、目標2からの反射波を送受信アンテナ部17から送受信部18へ送るサーキュレータであり、同様の機能をフィルタ回路で構成してもよい。20は送受信部18が送信する送信波の参照信号である複素振幅データを生成する参照信号生成部である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【0059】
本実施の形態4では、既知電波源である携帯電話放送局、TV放送局、通信衛星などを利用せずに、信号(送信波)を目標に対して送信し、目標が反射した反射波を受信するレーダ装置について説明する。つまり、実施の形態4においては、送信局1がレーダ装置に内包されたものであると介することができる。実施の形態4に係るレーダ装置の構成は、実施の形態1〜3に係るパッシブレーダ装置の受信アンテナ部3に代わり、送受信アンテナ部17を設け、実施の形態1〜3に係るパッシブレーダ装置の受信部3に代わり、送受信部18を設け、新たにサーキュレータ19を設けたものである。
【0060】
まず、参照信号生成部20では、パルス状の波形を生成し、送受信部18に送る。送受信部18では、参照信号生成部8から送られてきた信号を局発信号を乗算し、アップコンバートする。次に帯域制限、増幅を行った後に、送受信アンテナ部17にサーキュレータ19を介して送る。サーキュレータ19では、受信素子が送信信号の電力により影響を受けないように、経路を切り替え、送信信号を送受信アンテナ部17に送る。送受信アンテナ部17では、サーキュレータ19より送られた信号を目標2に向けて放射し、目標2が反射した信号(反射波)を受信する。
【0061】
前記送受信アンテナ部17が受信した目標の反射信号は、サーキュレータ19により受信専用の経路を通って、送受信部18へと送られる。以下の処理については、実施の形態1〜3と同様であるので説明を省略する。なお、実施の形態1〜3において説明した参照信号は、実施の形態4においては、参照信号生成部20が生成したパルス状の波形が参照信号(複素振幅データ)に相当する。
【0062】
この実施の形態4に係るレーダ装置では、既知電波源を利用せずとも、送信局1(実施の形態4では、レーダ装置そのものに相当する。)が送信する送信波が目標2に反射した反射波を用いて目標2を検出する方法において、反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する方法と採っているので、長時間の積分処理が可能となり、相互相関関数から目標2の検出及びドップラー周波数、遅延時間を推定することができる。
【符号の説明】
【0063】
1・・送信局、2・・目標、3・・受信アンテナ部(第1の受信アンテナ部)、4・・受信部(第1の受信部)、5・・周波数オフセット部、6・・ブロック分割部(第1のブロック分割部)、7・・フーリエ変換部(第1のフーリエ変換部)、8・・参照信号生成部、9・・ブロック分割部(第2のブロック分割部)、10・・フーリエ変換部(第2のフーリエ変換部)、11・・遅延補償部、12・・加算部、13・・逆フーリエ変換部、14・・目標検出部、15・・受信アンテナ部(第2の受信アンテナ部)、16・・受信部(第2の受信部)、17・・送受信アンテナ部、18・・送受信部、19・・サーキュレータ、20・・参照信号生成部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を用いて前記目標を検出する目標検出方法において、前記反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出方法。
【請求項2】
送信局が送信する送信波を用いて前記送信局を目標として検出する目標検出方法において、前記送信波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの送信波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記送信局を目標として検出する目標検出方法。
【請求項3】
送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を受信して前記目標を検出するパッシブレーダ装置において、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第1のブロック分割部と、この第1のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第1のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部と、この参照信号生成部が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割する第2のブロック分割部と、この第2のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第2のフーリエ変換部と、この第2のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第1のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたパッシブレーダ装置。
【請求項4】
送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を受信して前記目標を検出するパッシブレーダ装置において、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第1のブロック分割部と、この第1のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第1のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波を受信して送信波の複素振幅データを検出する第2の受信部と、この第2の受信部が検出した複素振幅データを所定の間隔で分割する第2のブロック分割部と、この第2のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第2のフーリエ変換部と、この第2のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第1のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたパッシブレーダ装置。
【請求項5】
送信局が送信する送信波を受信して前記送信局を検出するパッシブレーダ装置において、前記送信局からの送信波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第1のブロック分割部と、この第1のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第1のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波を受信して送信波の複素振幅データを検出する第2の受信部と、この第2の受信部が検出した複素振幅データを所定の間隔で分割する第2のブロック分割部と、この第2のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第2のフーリエ変換部と、この第2のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第1のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記送信局を検出する目標検出部とを備えたパッシブレーダ装置。
【請求項6】
目標に対して送信波を送信して、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う送受信部と、この送受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第1のブロック分割部と、この第1のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第1のフーリエ変換部と、前記送受信部が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部と、この参照信号生成部が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割する第2のブロック分割部と、この第2のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第2のフーリエ変換部と、この第2のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第1のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたレーダ装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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