目標検出装置
【課題】高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる目標検出装置を提供する。
【解決手段】入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１と、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によってフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎の時間−周波数軸上の信号に対して最大値抽出または加算演算を実施するＣＰＩ間ビデオ積分回路２と、ＣＰＩ間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路３とを備え、２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標を検出する。
【解決手段】入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１と、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によってフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎の時間−周波数軸上の信号に対して最大値抽出または加算演算を実施するＣＰＩ間ビデオ積分回路２と、ＣＰＩ間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路３とを備え、２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号から目標を検出する目標検出装置に関し、特に２次元離散ウェーブレット変換（以下、「ＤＷＴ；Discrete Wavelet Transform」と略する）を用いて目標を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばレーダ装置に備えられ、送信したパルス信号が目標で反射されて戻ってきた反射波を受信し、受信した反射波に基づき目標を検出する目標検出装置が知られている。このような目標検出装置においては、複数の反射波（ヒット）を受信して積分し、ＳＮ比（信号対雑音電力比；Signal to Noise Ratio）を向上させることが行われている。しかしながら、高速で動く目標（以下、「高速目標」という）に対しては、目標のレンジ方向のずれによって積分できるヒット数に上限があるので、積分によるＳＮ比の向上にも限界があり、目標の検出性能に劣る。
【０００３】
図１５は、従来の目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、コヒーレント積分回路１０１、最大値抽出回路１０２、および一定誤警報率（以下、「ＣＦＡＲ：Constant False Alarm Rate」という）回路５および検出回路６を備えている。
【０００４】
この目標検出装置は、以下のように動作する。すなわち、図示しないアンテナで反射波を受信することによって得られた受信信号は、コヒーレント積分回路１０１に送られる。コヒーレント積分回路１０１は、受信信号をコヒーレント積分、つまり高速フーリエ変換（以下、「ＦＦＴ；Fast Fourier Transform」と略する）して、最大値抽出回路１０２に送る。最大値抽出回路１０２は、コヒーレント積分回路１０１から送られてくる信号から最大値を抽出し、ＣＦＡＲ回路５に送る。
【０００５】
ＣＦＡＲ回路５は、最大値抽出回路１０２から送られてくる信号に対し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、検出回路６に送る。なお、ＣＦＡＲについては、例えば非特許文献１に説明されている。図１６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および除算回路５４から構成されている。
【０００６】
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化処理回路５３から送られてくる平均値で除算し、除算結果をＣＦＡＲ出力として検出回路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回路によって実現される場合もある。
【０００７】
検出回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる誤警報確率が一定の低さに抑えられた信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、検出した結果を検出値として出力する。
【非特許文献１】関根、“レーダ信号処理技術”、電子情報通信学会、pp.96-106(1991)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の目標検出装置には次のような問題がある。図１７は、複数のＰＲＩ（パルス繰返し周期：Pulse Repetition Interval）の各々において受信信号に現れる目標の様子を示す。高速目標の場合やレンジセル分解能に比べて目標速度が大きい場合には、レンジセルからのずれであるレンジウォークが発生して積分ロスが生じ、目標検出性能が劣化するという問題がある。また、高速目標が小目標である場合には、ＣＰＩ（コヒーレント処理周期；Coherent Processing Interval）内のみの積分処理ではＳＮ比が不足して、目標を検出できない場合がある。
【０００９】
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、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる目標検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明は、入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路と、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によってフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎の時間−周波数軸上の信号に対して最大値抽出または加算演算を実施するＣＰＩ間ビデオ積分回路と、ＣＰＩ間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路とを備え、２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標を検出することを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれか１つを用いて目標を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明は、第１の発明において、２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄの最大値を用いて目標を検出することを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１項記載の発明において、２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数の最大値の周りのＮ個（Ｎは正の整数）のセルのうち、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルが所定のスレショルドを越えた場合に目標である旨を検出するＭ／Ｎ検出回路を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、第５の発明は、第１乃至第３のいずれか１項記載の発明において、２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数の極値の最大値からＬ番目（Ｌは正の整数）までの各々について、該極値の周りのＮ個（Ｎは正の整数）のセルのうち、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルが所定のスレショルドを越えた場合に目標である旨を検出するＭ／Ｎ検出回路を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、第６の発明は、入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路と、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によるフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎のレンジ−クロスレンジ軸またはレンジ−角度軸上の目標位置を示すフレームを生成し、該フレーム間の最大値または加算した信号を生成するフレーム間ビデオ積分回路と、フレーム間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路とを備え、２次元ＤＷＴ回路の出力に所定の処理を施すことにより目標を検出することを特徴とする。
【００１６】
さらに、第７の発明は、第１乃至第６のいずれか１項記載の発明において、２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標が存在する目標範囲を抽出する目標範囲抽出回路と、目標範囲抽出回路で抽出された目標範囲に対する送受信に得られた入力データを高速フーリエ変換するＦＦＴ回路とを備え、ＦＦＴ回路に出力に所定の処理を施すことにより目標を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の目標検出装置によれば、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる目標検出装置を提供することができる。
【００１８】
具体的には、第１の発明によれば、２次元ＤＷＴにより、垂直方向、水平方向または対角方向の信号に分解できるため、信号に応じて最も効率のよい抽出方法をあらかじめ選定することにより、効率よく信号を抽出できる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００１９】
また、第２の発明によれば、２次元ＤＷＴにより分解された信号のうち、目標信号の検出に最も効率のよい信号を用いて目標を検出することができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２０】
また、第３の発明によれば、２次元ＤＷＴにより、垂直方向、水平方向または対角方向の信号に分解し、その最大値を用いるために、信号の時間−周波数軸上における広がりがわからなくても、自動的に最も効率のよい抽出方法を選定することができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２１】
また、第４の発明によれば、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の軸上で、目標信号が隣接セルに跨る可能性が高いことを利用して、所望の目標以外の誤警報が生じた場合であっても、誤警報を低減して、目標のみを検出できる確率が高くなる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２２】
また、第５の発明によれば、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の軸上で、目標信号が隣接セルに跨る可能性が高いことを利用して、所望の目標以外の誤警報が生じた場合であっても、誤警報を低減して、目標のみを検出できる確率が高くなる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２３】
また、第６の発明によれば、フレーム間を加算したデータを用いて、２次元ＤＷＴにより目標信号を加算し、目標を検出するように構成したので、目標を検出できる確率を向上させることができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２４】
また、第７の発明によれば、目標範囲を抽出して、限定した範囲で多パルス積分することにより、ＳＮ比を向上させることができるので、効率よく目標を検出できる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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、背景技術の欄で説明した従来の目標検出装置と同一または相当する構成部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２、２次元ＤＷＴ回路３、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４、ＣＦＡＲ回路５および検出回路６を備えている。これらの構成要素のうち、ＣＦＡＲ回路５および検出回路６は、背景技術の欄で説明したそれらと同じである。
【００２７】
ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１は、入力データをＣＰＩ毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。これにより、図２（ａ）に示すようなレンジ−ドップラ周波数軸上、つまり時間−周波数軸上の目標位置を表すデータが得られる。このＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１で得られた目標位置を表すデータは、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２に送られる。
【００２８】
ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から送られてくる目標位置を表すデータを順次に保存し、保存したＣＰＩ毎の目標位置を表すデータに対して最大値抽出または加算演算を実施し、図２（ｂ）に示すような合成ＣＰＩデータを生成する。ＣＰＩ間ビデオ積分回路２で生成された合成ＣＰＩデータは、２次元ＤＷＴ回路３に送られる。
【００２９】
２次元ＤＷＴ回路３は、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２から送られてくる合成ＣＰＩデータの目標信号部分を積分するために、合成ＣＰＩデータに対して２次元ＤＷＴを実施する。
【００３０】
ここで、ウェーブレット変換（ＤＷＴ）の原理を説明する。まず、１次元ＤＷＴについて説明する。目標を検出する際に用いられるウェーブレット変換は、図３（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３（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と言うことができる。
【００３１】
これを離散的に表現すると、図４に示すようになる。すなわち、ウェーブレット変換は、入力信号波形をスケーリング係数とウェーブレット展開関数で近似するものであり、レベルにより近似の程度が異なる。これをフィルタで表すと、図５に示すようなフィルタに相当し、高い周波数では細かい時間分解能で抽出し、低い周波数では粗い時間分解能で抽出することに相当する。このフィルタの特性は、例えば『中野他、“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、pp.101-110 (1999)』に説明されているように、下式（１）〜（３）で表すことができる。
【数１】
【００３２】
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、（５）式に示すｗは、各レベル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には信号成分が含まれるため、このウェーブレット展開係数を用いて、信号を抽出することができる。
【００３３】
次に、本発明の実施例１で使用される２次元離散ウェーブレット変換について説明する。２次元離散ウェーブレット変換は、２軸の各軸方向に対して１次元離散ウェーブレット変換を実施するものであり、例えば『中野他、‘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.71-73(1999)』に説明されているように、下式（７）〜（１０）で表すことができる。
【数２】
【００３４】
ここで、添字を省略すると、
ｓ；スケーリング展開係数
ｗ；ウェーブレット展開係数
ｐ；マザー・ウェーブレット関数により決まる数列
ｑ；（ｋ；ウェーブレットを表す数列の番号）
ｊ；ウェーブレット展開レベル
ｍ、ｎ；２次元軸の番号
＊；複素共役
上添字がｈ、ｖおよびｄの場合のウェーブレット展開係数をそれぞれ、ｗｈ、ｗｖおよびｗｄとする。ウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖおよびｗｄは、それぞれ、横軸方向に連続した信号、縦軸方向に連続した信号、および対角線方向に連続した信号がある場合に、値が大きくなる性質を持っている。この様子を図６に示す。２次元ＤＷＴ回路３は、２次元離散ウェーブレット変換により得られたウェーブレット展開係数を、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送る。
【００３５】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、上述した性質を利用して、図２（ｂ）に示した信号に対してウェーブレット展開係数の最大値を抽出し、ＣＦＡＲの判定セル範囲を指定する。この最大値検出及び判定セル範囲指定回路４で指定された判定セル範囲は、ＣＦＡＲ回路５に送られる。ＣＦＡＲ回路５は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から送られてくる判定セル範囲で、ＣＦＡＲ処理を実施する。
【００３６】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００３７】
まず、信号の送受信が行われる（ステップＳ１１）。次いで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１は、ステップＳ１１における送受信により得られた１つのＣＰＩにおける入力データを高速フーリエ変換し、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２に送る。ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から送られてくる目標位置を表すデータを順次に保存する。
【００３８】
次いで、すべてのＣＰＩが終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、すべてのＣＰＩが終了していないことが判断されると、次いで、ＣＰＩの変更が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、次のＣＰＩに対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００３９】
ステップＳ１３において、すべてのＣＰＩが終了したことが判断されると、次いで、ＣＰＩ間積分が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から受け取って保存されているＣＰＩ毎の目標位置を表すデータの最大値抽出または加算演算を実施し、図２（ｂ）に示すような合成ＣＰＩデータを生成し、２次元ＤＷＴ回路３に送る。
【００４０】
次いで、２次元ＤＷＴが行われる（ステップＳ１６）。すなわち、２次元ＤＷＴ回路３は、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２から送られてくる合成ＣＰＩデータに対して２次元ＤＷＴを実施する。２次元ＤＷＴにより得られたウェーブレット展開係数は最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送られる。
【００４１】
次いで、最大値検出及び判定セル範囲指定が行われる（ステップＳ１７）。すなわち、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、図２（ｂ）に示した信号に対してウェーブレット展開係数の最大値を抽出してＣＦＡＲの判定セル範囲を指定し、指定した判定セル範囲を表すデータをＣＦＡＲ回路５に送る。
【００４２】
次いで、ＣＦＡＲ処理および検出処理が行われる（ステップＳ１８）。すなわち、ＣＦＡＲ回路５は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から送られてくるデータによって示される判定セル範囲でＣＦＡＲ処理を実施し、その結果を検出回路６に送る。検出回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる誤警報確率が一定の低さに抑えられた信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、検出した結果を検出値として出力する。
【００４３】
次いで、すべての判定セル範囲についての処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１９）。ステップＳ１９において、すべての判定セル範囲についての処理が終了していないことが判断されると、次いで、セル範囲の変更が行われる（ステップＳ２０）。すなわち、次のセル範囲に対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ１８に戻り、上述した処理が繰り返される。ステップＳ１９において、すべての判定セル範囲についての処理が終了したことが判断されると、目標検出装置の動作は終了する。
【００４４】
以上説明したように本発明の実施例１に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴにより、垂直方向、水平方向または対角方向の信号に分解できるため、信号に応じて最も効率のよい抽出方法をあらかじめ選定することにより、効率よく信号を抽出できる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例２】
【００４５】
本発明の実施例２に係る目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置において、目標信号の広がりの方向をあらかじめ予測して、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれかを選定するようにしたものである。
【００４６】
実施例２に係る目標検出装置の構成は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に対して２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれかを選定するように設定されることを除けば、図１に示し実施例１に係る目標検出装置の構成と同じである。
【００４７】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、２次元ＤＷＴ回路３から送られてくるウェーブレット展開係数のうち、あらかじめ設定されているウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれかを用いてＣＦＡＲの判定セル範囲を指定する。この最大値検出及び判定セル範囲指定回路４で指定された判定セル範囲は、ＣＦＡＲ回路５に送られる。
【００４８】
上記のように構成される実施例２に係る目標検出装置の動作は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４が上述した動作を行うことを除けば、図７のフローチャートを参照して説明した実施例１に係る目標検出装置の動作と同じである。
【００４９】
以上説明したように本発明の実施例２に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴにより分解された信号のうち、目標信号の検出に最も効率のよい信号を用いて目標を検出することができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００５０】
本発明の実施例３に係る目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置において、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖまたはｗｄのうち、最大値が存在するウェーブレット展開係数を用いるようにしたものである。
【００５１】
実施例３に係る目標検出装置の構成は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４が、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖまたはｗｄのうち、最大値が存在するウェーブレット展開係数を用いて判定セル範囲を指定することを除けば、図１に示し実施例１に係る目標検出装置の構成と同じである。
【００５２】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、上述したように、２次元ＤＷＴ回路３から送られてくるウェーブレット展開係数のうち、最大値が存在するウェーブレット展開係数を用いて判定セル範囲を指定する。最大値検出及び判定セル範囲指定回路４で指定された判定セル範囲は、ＣＦＡＲ回路５に送られる。
【００５３】
上記のように構成される実施例３に係る目標検出装置の動作は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４が上述した動作を行うことを除けば、図７のフローチャートを参照して説明した実施例１に係る目標検出装置の動作と同じである。
【００５４】
以上説明したように本発明の実施例３に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴにより、垂直方向、水平方向または対角方向の信号に分解し、その最大値を用いるために、信号の時間−周波数軸上における広がりがわからなくても、自動的に最も効率のよい抽出方法を選定することができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例４】
【００５５】
本発明の実施例４に係る目標検出装置は、目標信号が隣接セルに跨る可能性がある場合に、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の最大値を用いて、その周りのＮ＝Ｎ１×Ｎ２個（Ｎ、Ｎ１およびＮ２は正の整数）のセルで、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルがスレショルドを越えれば、目標である旨を検出するようにしたものである。
【００５６】
図８は、実施例４に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。実施例４に係る目標検出装置は、図１に示した目標検出装置の検出回路６がＭ／Ｎ検出回路７に置き換えられて構成されている。
【００５７】
図９は、実施例４に係る目標検出装置の動作を説明するための図である。まず、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、図９（ａ）に示すようなＰＲＩ−周波数軸上、つまり時間−周波数軸上の合成ＣＰＩデータを生成して２次元ＤＷＴ回路３に送る。２次元ＤＷＴ回路３は、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２から送られてくる信号を、図９（ｂ）に示すような入力データとして２次元離散ウェーブレット変換を行い、図９（ｃ）に示すような信号を最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送る。
【００５８】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、ウェーブレット展開係数Ｗ１ｖ、Ｗ１ｈおよびＷ１ｄの中から最大値を求め、図９（ｄ）に示すように、その最大値の周囲のＮ１×Ｎ２個の範囲のセルを表す信号を、ＣＦＡＲ回路５を介してＭ／Ｎ検出回路７に送る。
【００５９】
Ｍ／Ｎ検出回路７は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４からＣＦＡＲ回路５を介して送られてくるＮ個のセルを表す信号を所定のスレショルドレベルと比較し、Ｍ個以上が所定のスレショルドレベルを超えていれば、目標である旨を検出し、この検出結果を検出値として出力する。
【００６０】
上記のように構成される実施例４に係る目標検出装置の動作は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４およびＭ／Ｎ検出回路７が上述した動作を行うことを除けば、図７のフローチャートを参照して説明した実施例１に係る目標検出装置の動作と同じである。
【００６１】
以上説明したように本発明の実施例４に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の軸上で、目標信号が隣接セルに跨る可能性が高いことを利用して、所望の目標以外の誤警報が生じた場合であっても、誤警報を低減して、目標のみを検出できる確率が高くなる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例５】
【００６２】
本発明の実施例５に係る目標検出装置は、複数目標の検出に対応するために、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の極値の最大値からＬ番目（Ｌは正の整数）までを抽出し、各極値において、その周りのＮ＝Ｎ１×Ｎ２個のセルで、Ｍ個以上のセルがスレショルドを越えれば、目標である旨を検出するようにしたものである。
【００６３】
実施例５に係る目標検出装置の構成は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４およびＭ／Ｎ検出回路７の動作を除けば、図８に示し実施例４に係る目標検出装置の構成と同じである。
【００６４】
この実施例５に係る目標検出装置の動作を、上述した図９を参照しながら説明する。まず、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、図９（ａ）に示すようなＰＲＩ−周波数軸上、つまり時間−周波数軸上の合成ＣＰＩデータを生成して２次元ＤＷＴ回路３に送る。２次元ＤＷＴ回路３は、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２から送られてくる信号を、図９（ｂ）に示すような入力データとして２次元離散ウェーブレット変換を行い、図９（ｃ）に示すような信号を最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送る。
【００６５】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、ウェーブレット展開係数Ｗ１ｖ、Ｗ１ｈおよびＷ１ｄの中から最大値を求め、図９（ｄ）に示すように、複数のウェーブレット展開係数の極値の最大値からＬ番目までの各極値の周囲のＮ１×Ｎ２（＝Ｎ）の範囲のセルを表す信号を、ＣＦＡＲ回路５を介してＭ／Ｎ検出回路７に送る。
【００６６】
Ｍ／Ｎ検出回路７は、各極値について、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４からＣＦＡＲ回路５を介して送られてくるＮ個のセルを表す信号を所定のスレショルドレベルと比較し、Ｍ個以上が所定のスレショルドレベルを超えていれば、目標である旨を検出し、この検出結果を検出値として出力する。
【００６７】
上記のように構成される実施例５に係る目標検出装置の動作は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４およびＭ／Ｎ検出回路７が上述した動作を行うことを除けば、図７のフローチャートを参照して説明した実施例１に係る目標検出装置の動作と同じである。
【００６８】
以上説明したように本発明の実施例５に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の軸上で、目標信号が隣接セルに跨る可能性が高いことを利用して、所望の目標以外の誤警報が生じた場合であっても、誤警報を低減して、目標のみを検出でき、かつ、複数の極値を用いるので、複数の目標を検出する確率をあげることができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例６】
【００６９】
本発明の実施例６に係る目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置のような複数ＣＰＩの最大値抽出または加算データではなく、目標位置（レンジ−クロスレンジ軸またはレンジ−角度軸）を示す複数フレーム間の最大値抽出または加算したデータに対して、２次元ＤＷＴにより目標信号を加算して、目標を検出するようにしたものである。
【００７０】
図１０は、本発明の実施例６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置のＣＰＩ間ビデオ積分回路２がフレーム間ビデオ積分回路８に置き換えられて構成されている。
【００７１】
ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１は、入力データをＣＰＩ毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。これにより、図１１（ａ）に示すようなレンジ−角度軸上の目標位置を表すデータが得られる。ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１で得られた目標位置を表すデータは、フレーム間ビデオ積分回路８に送られる。
【００７２】
フレーム間ビデオ積分回路８は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から送られてくる目標位置を表すデータを順次に保存し、この保存したＣＰＩ毎の目標位置を表すデータの最大値抽出または加算演算を実施し、図１１（ｂ）に示すような合成ＣＰＩデータを生成する。フレーム間ビデオ積分回路８で生成された合成ＣＰＩデータは、２次元ＤＷＴ回路３に送られる。
【００７３】
次に、上記のように構成される本発明の実施例６に係る目標検出装置の動作を、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７４】
まず、送受信が行われる（ステップＳ２１）。次いで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１は、ステップＳ１１における送受信により得られた１つのＣＰＩにおける入力データを高速フーリエ変換し、レンジ−角度軸上の目標位置を表すデータを生成してフレーム間ビデオ積分回路８に送る。フレーム間ビデオ積分回路８は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から送られてくる目標位置を表すデータを順次に保存する。
【００７５】
次いで、捜索範囲が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において、捜索範囲が終了していないことが判断されると、次いで、ビームポジションの変更が行われる（ステップＳ２４）。すなわち、次のビームポジションに対する処理が行われるように捜索範囲が変更される。その後、ステップＳ２１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００７６】
ステップＳ２３において、捜索範囲が終了したことが判断されると、次いで、フレーム数が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において、フレーム数が終了していないことが判断されると、次いで、フレーム番号の変更が行われる（ステップＳ２６）。すなわち、次のフレームに対する処理が行われるようにフレーム番号が変更される。その後、ステップＳ２１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００７７】
ステップＳ２５において、フレーム数が終了したことが判断されると、次いで、フレーム間積分が行われる（ステップＳ２７）。すなわち、フレーム間ビデオ積分回路８は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から受け取って保存されているフレーム毎の目標位置を表すデータの最大値抽出または加算演算を実施し、図１１（ｂ）に示すような合成ＣＰＩデータを生成して２次元ＤＷＴ回路３に送る。
【００７８】
次いで、２次元ＤＷＴが行われる（ステップＳ２８）。すなわち、２次元ＤＷＴ回路３は、フレーム間ビデオ積分回路８から送られてくる合成ＣＰＩデータに対して２次元ＤＷＴを実施することによって得られたウェーブレット展開係数を最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送る。
【００７９】
次いで、最大値検出及び判定セル範囲指定が行われる（ステップＳ２９）。すなわち、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、図１１（ｂ）に示した信号に対してウェーブレット展開係数の最大値を抽出してＣＦＡＲの判定セル範囲を指定し、指定した判定セル範囲を表すデータをＣＦＡＲ回路５に送る。
【００８０】
次いで、ＣＦＡＲ処理および検出処理が行われる（ステップＳ１８）。すなわち、ＣＦＡＲ回路５は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から送られてくるデータによって示される判定セル範囲で、ＣＦＡＲ処理を実施し、その結果を検出回路６に送る。検出回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる誤警報確率が一定の低さに抑えられた信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、検出した結果を検出値として出力する。
【００８１】
以上説明したように本発明の実施例６に係る目標検出装置によれば、フレーム間を加算したデータを用いて、２次元ＤＷＴにより目標信号を加算し、目標を検出するように構成したので、目標を検出できる確率を向上させることができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例７】
【００８２】
上述した実施例１〜実施例６に係る目標検出装置は、２次元ＤＷＴをそのまま用いて目標を検出するように構成したが、本発明の実施例７に係る目標検出装置は、２次元ＤＷＴの結果により目標範囲を抽出し、その抽出され範囲内で再度、信号の送受信を行い、効率的に積分して、目標をより高い確度で検出するようにしたものである。
【００８３】
図１３は、本発明の実施例７に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、実施例６に係る目標検出装置の最大値検出及び判定セル範囲指定回路４とＣＦＡＲ回路５との間に、目標範囲抽出回路９、レーダ制御装置１０およびＦＦＴ回路１１が追加されて構成されている。
【００８４】
目標範囲抽出回路９は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から出力される信号に基づき目標範囲を抽出する。この目標範囲抽出回路９で抽出された目標範囲を表す信号は、レーダ制御装置１０に送られる。
【００８５】
レーダ制御装置１０は、目標範囲抽出回路９から送られてくる信号によって示される目標範囲に向けて信号の送受信を行う。このレーダ制御装置１０による送受信によって目標範囲の目標から送られてくる受信信号は、入力データ２としてＦＦＴ回路１１に入力される。ＦＦＴ回路１１は、入力データ２を高速フーリエ変換し、ＣＦＡＲ回路５に送る。
【００８６】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１２に示した実施例６に係る目標検出装置の動作を示すフローチャートと同一の処理を行うステップには、図１２で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８７】
まず、ステップＳ２１〜ステップＳ２８の処理は、図１２に示した実施例６に係る目標検出装置の動作を示すフローチャートに示した処理と同じである。ステップＳ２９では、最大値検出及び判定セル範囲指定が行われる。すなわち、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、図１１（ｂ）に示した信号に対してウェーブレット展開係数の最大値を抽出してＣＦＡＲの判定セル範囲を指定し、指定した判定セル範囲を表す信号を目標範囲抽出回路９に送る。
【００８８】
次いで、目標範囲抽出が行われる（ステップＳ３１）。すなわち、目標範囲抽出回路９は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から送られてくる信号に基づき目標範囲を抽出し、その旨を表す信号をレーダ制御装置１０に送る。
【００８９】
次いで、送受信が行われる（ステップＳ３２）。すなわち、レーダ制御装置１０は、目標範囲抽出回路９から送られてくる信号によって示される目標範囲に向けて信号を送受信する。このレーダ制御装置１０による送受信により、目標範囲の目標で反射された受信信号は、入力データ２としてＦＦＴ回路１１に入力される。
【００９０】
次いで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ３３）。すなわち、ＦＦＴ回路１１は、入力データ２をフーリエ変換し、その結果をＣＦＡＲ回路５に送る。
【００９１】
次いで、ＣＦＡＲ処理および検出処理が行われる（ステップＳ３４）。すなわち、ＣＦＡＲ回路５は、ＦＦＴ回路１１から送られてくる信号にＣＦＡＲ処理を実施し、その結果を検出回路６に送る。検出回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる誤警報確率が一定の低さに抑えられた信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、この検出した結果を検出値として出力する。
【００９２】
以上説明したように本発明の実施例７に係る目標検出装置によれば、目標範囲を抽出して、限定した範囲で多パルス積分することにより、ＳＮ比を向上させることができるので、効率よく目標を検出できる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００９３】
なお、上述した実施例１〜実施例６に係る目標検出装置においては、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数は、入力信号を１回だけウェーブレット変換するように構成したが、複数回展開するように構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、高速で移動する小目標を検出して追尾する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】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるＣＰＩ間ビデオ積分を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換のウェーブレット展開係数を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換の時間−周波数フィルタを示す図である。
【図６】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換の入出力信号を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施例４に係る目標検出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４に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施例６に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施例６に係る目標検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例７に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施例７に係る目標検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】従来の目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】従来の目標検出装置で使用されるＣＦＡＲ回路の詳細を示すブロック図である。
【図１７】従来の目標検出装置において送受信される複数のＰＲＩの各々において、受信信号に現れる目標の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路
２ ＣＰＩ間ビデオ積分回路
３ ２次元ＤＷＴ回路
４ 最大値及び判定セル範囲指定回路
５ ＣＦＡＲ回路
６ 検出回路
７ Ｍ／Ｎ検出回路
８ フレーム間ビデオ積分回路
９ 目標範囲抽出回路
１０ レーダ制御装置
１１ ＦＦＴ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号から目標を検出する目標検出装置に関し、特に２次元離散ウェーブレット変換（以下、「ＤＷＴ；Discrete Wavelet Transform」と略する）を用いて目標を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばレーダ装置に備えられ、送信したパルス信号が目標で反射されて戻ってきた反射波を受信し、受信した反射波に基づき目標を検出する目標検出装置が知られている。このような目標検出装置においては、複数の反射波（ヒット）を受信して積分し、ＳＮ比（信号対雑音電力比；Signal to Noise Ratio）を向上させることが行われている。しかしながら、高速で動く目標（以下、「高速目標」という）に対しては、目標のレンジ方向のずれによって積分できるヒット数に上限があるので、積分によるＳＮ比の向上にも限界があり、目標の検出性能に劣る。
【０００３】
図１５は、従来の目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、コヒーレント積分回路１０１、最大値抽出回路１０２、および一定誤警報率（以下、「ＣＦＡＲ：Constant False Alarm Rate」という）回路５および検出回路６を備えている。
【０００４】
この目標検出装置は、以下のように動作する。すなわち、図示しないアンテナで反射波を受信することによって得られた受信信号は、コヒーレント積分回路１０１に送られる。コヒーレント積分回路１０１は、受信信号をコヒーレント積分、つまり高速フーリエ変換（以下、「ＦＦＴ；Fast Fourier Transform」と略する）して、最大値抽出回路１０２に送る。最大値抽出回路１０２は、コヒーレント積分回路１０１から送られてくる信号から最大値を抽出し、ＣＦＡＲ回路５に送る。
【０００５】
ＣＦＡＲ回路５は、最大値抽出回路１０２から送られてくる信号に対し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、検出回路６に送る。なお、ＣＦＡＲについては、例えば非特許文献１に説明されている。図１６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および除算回路５４から構成されている。
【０００６】
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化処理回路５３から送られてくる平均値で除算し、除算結果をＣＦＡＲ出力として検出回路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回路によって実現される場合もある。
【０００７】
検出回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる誤警報確率が一定の低さに抑えられた信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、検出した結果を検出値として出力する。
【非特許文献１】関根、“レーダ信号処理技術”、電子情報通信学会、pp.96-106(1991)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の目標検出装置には次のような問題がある。図１７は、複数のＰＲＩ（パルス繰返し周期：Pulse Repetition Interval）の各々において受信信号に現れる目標の様子を示す。高速目標の場合やレンジセル分解能に比べて目標速度が大きい場合には、レンジセルからのずれであるレンジウォークが発生して積分ロスが生じ、目標検出性能が劣化するという問題がある。また、高速目標が小目標である場合には、ＣＰＩ（コヒーレント処理周期；Coherent Processing Interval）内のみの積分処理ではＳＮ比が不足して、目標を検出できない場合がある。
【０００９】
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、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる目標検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明は、入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路と、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によってフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎の時間−周波数軸上の信号に対して最大値抽出または加算演算を実施するＣＰＩ間ビデオ積分回路と、ＣＰＩ間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路とを備え、２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標を検出することを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれか１つを用いて目標を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明は、第１の発明において、２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄの最大値を用いて目標を検出することを特徴とする。
【００１３】
また、第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１項記載の発明において、２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数の最大値の周りのＮ個（Ｎは正の整数）のセルのうち、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルが所定のスレショルドを越えた場合に目標である旨を検出するＭ／Ｎ検出回路を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、第５の発明は、第１乃至第３のいずれか１項記載の発明において、２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数の極値の最大値からＬ番目（Ｌは正の整数）までの各々について、該極値の周りのＮ個（Ｎは正の整数）のセルのうち、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルが所定のスレショルドを越えた場合に目標である旨を検出するＭ／Ｎ検出回路を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、第６の発明は、入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路と、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によるフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎のレンジ−クロスレンジ軸またはレンジ−角度軸上の目標位置を示すフレームを生成し、該フレーム間の最大値または加算した信号を生成するフレーム間ビデオ積分回路と、フレーム間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路とを備え、２次元ＤＷＴ回路の出力に所定の処理を施すことにより目標を検出することを特徴とする。
【００１６】
さらに、第７の発明は、第１乃至第６のいずれか１項記載の発明において、２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標が存在する目標範囲を抽出する目標範囲抽出回路と、目標範囲抽出回路で抽出された目標範囲に対する送受信に得られた入力データを高速フーリエ変換するＦＦＴ回路とを備え、ＦＦＴ回路に出力に所定の処理を施すことにより目標を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の目標検出装置によれば、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる目標検出装置を提供することができる。
【００１８】
具体的には、第１の発明によれば、２次元ＤＷＴにより、垂直方向、水平方向または対角方向の信号に分解できるため、信号に応じて最も効率のよい抽出方法をあらかじめ選定することにより、効率よく信号を抽出できる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００１９】
また、第２の発明によれば、２次元ＤＷＴにより分解された信号のうち、目標信号の検出に最も効率のよい信号を用いて目標を検出することができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２０】
また、第３の発明によれば、２次元ＤＷＴにより、垂直方向、水平方向または対角方向の信号に分解し、その最大値を用いるために、信号の時間−周波数軸上における広がりがわからなくても、自動的に最も効率のよい抽出方法を選定することができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２１】
また、第４の発明によれば、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の軸上で、目標信号が隣接セルに跨る可能性が高いことを利用して、所望の目標以外の誤警報が生じた場合であっても、誤警報を低減して、目標のみを検出できる確率が高くなる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２２】
また、第５の発明によれば、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の軸上で、目標信号が隣接セルに跨る可能性が高いことを利用して、所望の目標以外の誤警報が生じた場合であっても、誤警報を低減して、目標のみを検出できる確率が高くなる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２３】
また、第６の発明によれば、フレーム間を加算したデータを用いて、２次元ＤＷＴにより目標信号を加算し、目標を検出するように構成したので、目標を検出できる確率を向上させることができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００２４】
また、第７の発明によれば、目標範囲を抽出して、限定した範囲で多パルス積分することにより、ＳＮ比を向上させることができるので、効率よく目標を検出できる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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、背景技術の欄で説明した従来の目標検出装置と同一または相当する構成部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２、２次元ＤＷＴ回路３、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４、ＣＦＡＲ回路５および検出回路６を備えている。これらの構成要素のうち、ＣＦＡＲ回路５および検出回路６は、背景技術の欄で説明したそれらと同じである。
【００２７】
ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１は、入力データをＣＰＩ毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。これにより、図２（ａ）に示すようなレンジ−ドップラ周波数軸上、つまり時間−周波数軸上の目標位置を表すデータが得られる。このＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１で得られた目標位置を表すデータは、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２に送られる。
【００２８】
ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から送られてくる目標位置を表すデータを順次に保存し、保存したＣＰＩ毎の目標位置を表すデータに対して最大値抽出または加算演算を実施し、図２（ｂ）に示すような合成ＣＰＩデータを生成する。ＣＰＩ間ビデオ積分回路２で生成された合成ＣＰＩデータは、２次元ＤＷＴ回路３に送られる。
【００２９】
２次元ＤＷＴ回路３は、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２から送られてくる合成ＣＰＩデータの目標信号部分を積分するために、合成ＣＰＩデータに対して２次元ＤＷＴを実施する。
【００３０】
ここで、ウェーブレット変換（ＤＷＴ）の原理を説明する。まず、１次元ＤＷＴについて説明する。目標を検出する際に用いられるウェーブレット変換は、図３（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３（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と言うことができる。
【００３１】
これを離散的に表現すると、図４に示すようになる。すなわち、ウェーブレット変換は、入力信号波形をスケーリング係数とウェーブレット展開関数で近似するものであり、レベルにより近似の程度が異なる。これをフィルタで表すと、図５に示すようなフィルタに相当し、高い周波数では細かい時間分解能で抽出し、低い周波数では粗い時間分解能で抽出することに相当する。このフィルタの特性は、例えば『中野他、“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、pp.101-110 (1999)』に説明されているように、下式（１）〜（３）で表すことができる。
【数１】
【００３２】
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、（５）式に示すｗは、各レベル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には信号成分が含まれるため、このウェーブレット展開係数を用いて、信号を抽出することができる。
【００３３】
次に、本発明の実施例１で使用される２次元離散ウェーブレット変換について説明する。２次元離散ウェーブレット変換は、２軸の各軸方向に対して１次元離散ウェーブレット変換を実施するものであり、例えば『中野他、‘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.71-73(1999)』に説明されているように、下式（７）〜（１０）で表すことができる。
【数２】
【００３４】
ここで、添字を省略すると、
ｓ；スケーリング展開係数
ｗ；ウェーブレット展開係数
ｐ；マザー・ウェーブレット関数により決まる数列
ｑ；（ｋ；ウェーブレットを表す数列の番号）
ｊ；ウェーブレット展開レベル
ｍ、ｎ；２次元軸の番号
＊；複素共役
上添字がｈ、ｖおよびｄの場合のウェーブレット展開係数をそれぞれ、ｗｈ、ｗｖおよびｗｄとする。ウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖおよびｗｄは、それぞれ、横軸方向に連続した信号、縦軸方向に連続した信号、および対角線方向に連続した信号がある場合に、値が大きくなる性質を持っている。この様子を図６に示す。２次元ＤＷＴ回路３は、２次元離散ウェーブレット変換により得られたウェーブレット展開係数を、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送る。
【００３５】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、上述した性質を利用して、図２（ｂ）に示した信号に対してウェーブレット展開係数の最大値を抽出し、ＣＦＡＲの判定セル範囲を指定する。この最大値検出及び判定セル範囲指定回路４で指定された判定セル範囲は、ＣＦＡＲ回路５に送られる。ＣＦＡＲ回路５は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から送られてくる判定セル範囲で、ＣＦＡＲ処理を実施する。
【００３６】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００３７】
まず、信号の送受信が行われる（ステップＳ１１）。次いで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１は、ステップＳ１１における送受信により得られた１つのＣＰＩにおける入力データを高速フーリエ変換し、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２に送る。ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から送られてくる目標位置を表すデータを順次に保存する。
【００３８】
次いで、すべてのＣＰＩが終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、すべてのＣＰＩが終了していないことが判断されると、次いで、ＣＰＩの変更が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、次のＣＰＩに対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００３９】
ステップＳ１３において、すべてのＣＰＩが終了したことが判断されると、次いで、ＣＰＩ間積分が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から受け取って保存されているＣＰＩ毎の目標位置を表すデータの最大値抽出または加算演算を実施し、図２（ｂ）に示すような合成ＣＰＩデータを生成し、２次元ＤＷＴ回路３に送る。
【００４０】
次いで、２次元ＤＷＴが行われる（ステップＳ１６）。すなわち、２次元ＤＷＴ回路３は、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２から送られてくる合成ＣＰＩデータに対して２次元ＤＷＴを実施する。２次元ＤＷＴにより得られたウェーブレット展開係数は最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送られる。
【００４１】
次いで、最大値検出及び判定セル範囲指定が行われる（ステップＳ１７）。すなわち、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、図２（ｂ）に示した信号に対してウェーブレット展開係数の最大値を抽出してＣＦＡＲの判定セル範囲を指定し、指定した判定セル範囲を表すデータをＣＦＡＲ回路５に送る。
【００４２】
次いで、ＣＦＡＲ処理および検出処理が行われる（ステップＳ１８）。すなわち、ＣＦＡＲ回路５は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から送られてくるデータによって示される判定セル範囲でＣＦＡＲ処理を実施し、その結果を検出回路６に送る。検出回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる誤警報確率が一定の低さに抑えられた信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、検出した結果を検出値として出力する。
【００４３】
次いで、すべての判定セル範囲についての処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１９）。ステップＳ１９において、すべての判定セル範囲についての処理が終了していないことが判断されると、次いで、セル範囲の変更が行われる（ステップＳ２０）。すなわち、次のセル範囲に対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ１８に戻り、上述した処理が繰り返される。ステップＳ１９において、すべての判定セル範囲についての処理が終了したことが判断されると、目標検出装置の動作は終了する。
【００４４】
以上説明したように本発明の実施例１に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴにより、垂直方向、水平方向または対角方向の信号に分解できるため、信号に応じて最も効率のよい抽出方法をあらかじめ選定することにより、効率よく信号を抽出できる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例２】
【００４５】
本発明の実施例２に係る目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置において、目標信号の広がりの方向をあらかじめ予測して、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれかを選定するようにしたものである。
【００４６】
実施例２に係る目標検出装置の構成は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に対して２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれかを選定するように設定されることを除けば、図１に示し実施例１に係る目標検出装置の構成と同じである。
【００４７】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、２次元ＤＷＴ回路３から送られてくるウェーブレット展開係数のうち、あらかじめ設定されているウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれかを用いてＣＦＡＲの判定セル範囲を指定する。この最大値検出及び判定セル範囲指定回路４で指定された判定セル範囲は、ＣＦＡＲ回路５に送られる。
【００４８】
上記のように構成される実施例２に係る目標検出装置の動作は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４が上述した動作を行うことを除けば、図７のフローチャートを参照して説明した実施例１に係る目標検出装置の動作と同じである。
【００４９】
以上説明したように本発明の実施例２に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴにより分解された信号のうち、目標信号の検出に最も効率のよい信号を用いて目標を検出することができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００５０】
本発明の実施例３に係る目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置において、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖまたはｗｄのうち、最大値が存在するウェーブレット展開係数を用いるようにしたものである。
【００５１】
実施例３に係る目標検出装置の構成は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４が、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数のｗｈ、ｗｖまたはｗｄのうち、最大値が存在するウェーブレット展開係数を用いて判定セル範囲を指定することを除けば、図１に示し実施例１に係る目標検出装置の構成と同じである。
【００５２】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、上述したように、２次元ＤＷＴ回路３から送られてくるウェーブレット展開係数のうち、最大値が存在するウェーブレット展開係数を用いて判定セル範囲を指定する。最大値検出及び判定セル範囲指定回路４で指定された判定セル範囲は、ＣＦＡＲ回路５に送られる。
【００５３】
上記のように構成される実施例３に係る目標検出装置の動作は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４が上述した動作を行うことを除けば、図７のフローチャートを参照して説明した実施例１に係る目標検出装置の動作と同じである。
【００５４】
以上説明したように本発明の実施例３に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴにより、垂直方向、水平方向または対角方向の信号に分解し、その最大値を用いるために、信号の時間−周波数軸上における広がりがわからなくても、自動的に最も効率のよい抽出方法を選定することができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例４】
【００５５】
本発明の実施例４に係る目標検出装置は、目標信号が隣接セルに跨る可能性がある場合に、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の最大値を用いて、その周りのＮ＝Ｎ１×Ｎ２個（Ｎ、Ｎ１およびＮ２は正の整数）のセルで、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルがスレショルドを越えれば、目標である旨を検出するようにしたものである。
【００５６】
図８は、実施例４に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。実施例４に係る目標検出装置は、図１に示した目標検出装置の検出回路６がＭ／Ｎ検出回路７に置き換えられて構成されている。
【００５７】
図９は、実施例４に係る目標検出装置の動作を説明するための図である。まず、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、図９（ａ）に示すようなＰＲＩ−周波数軸上、つまり時間−周波数軸上の合成ＣＰＩデータを生成して２次元ＤＷＴ回路３に送る。２次元ＤＷＴ回路３は、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２から送られてくる信号を、図９（ｂ）に示すような入力データとして２次元離散ウェーブレット変換を行い、図９（ｃ）に示すような信号を最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送る。
【００５８】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、ウェーブレット展開係数Ｗ１ｖ、Ｗ１ｈおよびＷ１ｄの中から最大値を求め、図９（ｄ）に示すように、その最大値の周囲のＮ１×Ｎ２個の範囲のセルを表す信号を、ＣＦＡＲ回路５を介してＭ／Ｎ検出回路７に送る。
【００５９】
Ｍ／Ｎ検出回路７は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４からＣＦＡＲ回路５を介して送られてくるＮ個のセルを表す信号を所定のスレショルドレベルと比較し、Ｍ個以上が所定のスレショルドレベルを超えていれば、目標である旨を検出し、この検出結果を検出値として出力する。
【００６０】
上記のように構成される実施例４に係る目標検出装置の動作は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４およびＭ／Ｎ検出回路７が上述した動作を行うことを除けば、図７のフローチャートを参照して説明した実施例１に係る目標検出装置の動作と同じである。
【００６１】
以上説明したように本発明の実施例４に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の軸上で、目標信号が隣接セルに跨る可能性が高いことを利用して、所望の目標以外の誤警報が生じた場合であっても、誤警報を低減して、目標のみを検出できる確率が高くなる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例５】
【００６２】
本発明の実施例５に係る目標検出装置は、複数目標の検出に対応するために、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の極値の最大値からＬ番目（Ｌは正の整数）までを抽出し、各極値において、その周りのＮ＝Ｎ１×Ｎ２個のセルで、Ｍ個以上のセルがスレショルドを越えれば、目標である旨を検出するようにしたものである。
【００６３】
実施例５に係る目標検出装置の構成は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４およびＭ／Ｎ検出回路７の動作を除けば、図８に示し実施例４に係る目標検出装置の構成と同じである。
【００６４】
この実施例５に係る目標検出装置の動作を、上述した図９を参照しながら説明する。まず、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２は、図９（ａ）に示すようなＰＲＩ−周波数軸上、つまり時間−周波数軸上の合成ＣＰＩデータを生成して２次元ＤＷＴ回路３に送る。２次元ＤＷＴ回路３は、ＣＰＩ間ビデオ積分回路２から送られてくる信号を、図９（ｂ）に示すような入力データとして２次元離散ウェーブレット変換を行い、図９（ｃ）に示すような信号を最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送る。
【００６５】
最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、ウェーブレット展開係数Ｗ１ｖ、Ｗ１ｈおよびＷ１ｄの中から最大値を求め、図９（ｄ）に示すように、複数のウェーブレット展開係数の極値の最大値からＬ番目までの各極値の周囲のＮ１×Ｎ２（＝Ｎ）の範囲のセルを表す信号を、ＣＦＡＲ回路５を介してＭ／Ｎ検出回路７に送る。
【００６６】
Ｍ／Ｎ検出回路７は、各極値について、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４からＣＦＡＲ回路５を介して送られてくるＮ個のセルを表す信号を所定のスレショルドレベルと比較し、Ｍ個以上が所定のスレショルドレベルを超えていれば、目標である旨を検出し、この検出結果を検出値として出力する。
【００６７】
上記のように構成される実施例５に係る目標検出装置の動作は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４およびＭ／Ｎ検出回路７が上述した動作を行うことを除けば、図７のフローチャートを参照して説明した実施例１に係る目標検出装置の動作と同じである。
【００６８】
以上説明したように本発明の実施例５に係る目標検出装置によれば、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数の軸上で、目標信号が隣接セルに跨る可能性が高いことを利用して、所望の目標以外の誤警報が生じた場合であっても、誤警報を低減して、目標のみを検出でき、かつ、複数の極値を用いるので、複数の目標を検出する確率をあげることができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例６】
【００６９】
本発明の実施例６に係る目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置のような複数ＣＰＩの最大値抽出または加算データではなく、目標位置（レンジ−クロスレンジ軸またはレンジ−角度軸）を示す複数フレーム間の最大値抽出または加算したデータに対して、２次元ＤＷＴにより目標信号を加算して、目標を検出するようにしたものである。
【００７０】
図１０は、本発明の実施例６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置のＣＰＩ間ビデオ積分回路２がフレーム間ビデオ積分回路８に置き換えられて構成されている。
【００７１】
ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１は、入力データをＣＰＩ毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。これにより、図１１（ａ）に示すようなレンジ−角度軸上の目標位置を表すデータが得られる。ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１で得られた目標位置を表すデータは、フレーム間ビデオ積分回路８に送られる。
【００７２】
フレーム間ビデオ積分回路８は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から送られてくる目標位置を表すデータを順次に保存し、この保存したＣＰＩ毎の目標位置を表すデータの最大値抽出または加算演算を実施し、図１１（ｂ）に示すような合成ＣＰＩデータを生成する。フレーム間ビデオ積分回路８で生成された合成ＣＰＩデータは、２次元ＤＷＴ回路３に送られる。
【００７３】
次に、上記のように構成される本発明の実施例６に係る目標検出装置の動作を、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７４】
まず、送受信が行われる（ステップＳ２１）。次いで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１は、ステップＳ１１における送受信により得られた１つのＣＰＩにおける入力データを高速フーリエ変換し、レンジ−角度軸上の目標位置を表すデータを生成してフレーム間ビデオ積分回路８に送る。フレーム間ビデオ積分回路８は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から送られてくる目標位置を表すデータを順次に保存する。
【００７５】
次いで、捜索範囲が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において、捜索範囲が終了していないことが判断されると、次いで、ビームポジションの変更が行われる（ステップＳ２４）。すなわち、次のビームポジションに対する処理が行われるように捜索範囲が変更される。その後、ステップＳ２１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００７６】
ステップＳ２３において、捜索範囲が終了したことが判断されると、次いで、フレーム数が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において、フレーム数が終了していないことが判断されると、次いで、フレーム番号の変更が行われる（ステップＳ２６）。すなわち、次のフレームに対する処理が行われるようにフレーム番号が変更される。その後、ステップＳ２１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００７７】
ステップＳ２５において、フレーム数が終了したことが判断されると、次いで、フレーム間積分が行われる（ステップＳ２７）。すなわち、フレーム間ビデオ積分回路８は、ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路１から受け取って保存されているフレーム毎の目標位置を表すデータの最大値抽出または加算演算を実施し、図１１（ｂ）に示すような合成ＣＰＩデータを生成して２次元ＤＷＴ回路３に送る。
【００７８】
次いで、２次元ＤＷＴが行われる（ステップＳ２８）。すなわち、２次元ＤＷＴ回路３は、フレーム間ビデオ積分回路８から送られてくる合成ＣＰＩデータに対して２次元ＤＷＴを実施することによって得られたウェーブレット展開係数を最大値検出及び判定セル範囲指定回路４に送る。
【００７９】
次いで、最大値検出及び判定セル範囲指定が行われる（ステップＳ２９）。すなわち、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、図１１（ｂ）に示した信号に対してウェーブレット展開係数の最大値を抽出してＣＦＡＲの判定セル範囲を指定し、指定した判定セル範囲を表すデータをＣＦＡＲ回路５に送る。
【００８０】
次いで、ＣＦＡＲ処理および検出処理が行われる（ステップＳ１８）。すなわち、ＣＦＡＲ回路５は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から送られてくるデータによって示される判定セル範囲で、ＣＦＡＲ処理を実施し、その結果を検出回路６に送る。検出回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる誤警報確率が一定の低さに抑えられた信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、検出した結果を検出値として出力する。
【００８１】
以上説明したように本発明の実施例６に係る目標検出装置によれば、フレーム間を加算したデータを用いて、２次元ＤＷＴにより目標信号を加算し、目標を検出するように構成したので、目標を検出できる確率を向上させることができる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【実施例７】
【００８２】
上述した実施例１〜実施例６に係る目標検出装置は、２次元ＤＷＴをそのまま用いて目標を検出するように構成したが、本発明の実施例７に係る目標検出装置は、２次元ＤＷＴの結果により目標範囲を抽出し、その抽出され範囲内で再度、信号の送受信を行い、効率的に積分して、目標をより高い確度で検出するようにしたものである。
【００８３】
図１３は、本発明の実施例７に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、実施例６に係る目標検出装置の最大値検出及び判定セル範囲指定回路４とＣＦＡＲ回路５との間に、目標範囲抽出回路９、レーダ制御装置１０およびＦＦＴ回路１１が追加されて構成されている。
【００８４】
目標範囲抽出回路９は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から出力される信号に基づき目標範囲を抽出する。この目標範囲抽出回路９で抽出された目標範囲を表す信号は、レーダ制御装置１０に送られる。
【００８５】
レーダ制御装置１０は、目標範囲抽出回路９から送られてくる信号によって示される目標範囲に向けて信号の送受信を行う。このレーダ制御装置１０による送受信によって目標範囲の目標から送られてくる受信信号は、入力データ２としてＦＦＴ回路１１に入力される。ＦＦＴ回路１１は、入力データ２を高速フーリエ変換し、ＣＦＡＲ回路５に送る。
【００８６】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図１２に示した実施例６に係る目標検出装置の動作を示すフローチャートと同一の処理を行うステップには、図１２で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８７】
まず、ステップＳ２１〜ステップＳ２８の処理は、図１２に示した実施例６に係る目標検出装置の動作を示すフローチャートに示した処理と同じである。ステップＳ２９では、最大値検出及び判定セル範囲指定が行われる。すなわち、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４は、図１１（ｂ）に示した信号に対してウェーブレット展開係数の最大値を抽出してＣＦＡＲの判定セル範囲を指定し、指定した判定セル範囲を表す信号を目標範囲抽出回路９に送る。
【００８８】
次いで、目標範囲抽出が行われる（ステップＳ３１）。すなわち、目標範囲抽出回路９は、最大値検出及び判定セル範囲指定回路４から送られてくる信号に基づき目標範囲を抽出し、その旨を表す信号をレーダ制御装置１０に送る。
【００８９】
次いで、送受信が行われる（ステップＳ３２）。すなわち、レーダ制御装置１０は、目標範囲抽出回路９から送られてくる信号によって示される目標範囲に向けて信号を送受信する。このレーダ制御装置１０による送受信により、目標範囲の目標で反射された受信信号は、入力データ２としてＦＦＴ回路１１に入力される。
【００９０】
次いで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ３３）。すなわち、ＦＦＴ回路１１は、入力データ２をフーリエ変換し、その結果をＣＦＡＲ回路５に送る。
【００９１】
次いで、ＣＦＡＲ処理および検出処理が行われる（ステップＳ３４）。すなわち、ＣＦＡＲ回路５は、ＦＦＴ回路１１から送られてくる信号にＣＦＡＲ処理を実施し、その結果を検出回路６に送る。検出回路６は、ＣＦＡＲ回路５から送られてくる誤警報確率が一定の低さに抑えられた信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、この検出した結果を検出値として出力する。
【００９２】
以上説明したように本発明の実施例７に係る目標検出装置によれば、目標範囲を抽出して、限定した範囲で多パルス積分することにより、ＳＮ比を向上させることができるので、効率よく目標を検出できる。その結果、高速目標が小目標であっても目標検出性能を向上させることができる。
【００９３】
なお、上述した実施例１〜実施例６に係る目標検出装置においては、２次元ＤＷＴのウェーブレット展開係数は、入力信号を１回だけウェーブレット変換するように構成したが、複数回展開するように構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、高速で移動する小目標を検出して追尾する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】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるＣＰＩ間ビデオ積分を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換のウェーブレット展開係数を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換の時間−周波数フィルタを示す図である。
【図６】本発明の実施例１に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換の入出力信号を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施例４に係る目標検出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４に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施例６に係る目標検出装置において行われるウェーブレット変換を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施例６に係る目標検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例７に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施例７に係る目標検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】従来の目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】従来の目標検出装置で使用されるＣＦＡＲ回路の詳細を示すブロック図である。
【図１７】従来の目標検出装置において送受信される複数のＰＲＩの各々において、受信信号に現れる目標の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路
２ ＣＰＩ間ビデオ積分回路
３ ２次元ＤＷＴ回路
４ 最大値及び判定セル範囲指定回路
５ ＣＦＡＲ回路
６ 検出回路
７ Ｍ／Ｎ検出回路
８ フレーム間ビデオ積分回路
９ 目標範囲抽出回路
１０ レーダ制御装置
１１ ＦＦＴ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路と、
前記ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によってフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎の時間−周波数軸上の信号に対して最大値抽出または加算演算を実施するＣＰＩ間ビデオ積分回路と、
前記ＣＰＩ間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路とを備え、
前記２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標を検出することを特徴とする目標検出装置。
【請求項２】
前記２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれか１つを用いて目標を検出することを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
【請求項３】
前記２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄの最大値を用いて目標を検出することを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
【請求項４】
前記２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数の最大値の周りのＮ個（Ｎは正の整数）のセルのうち、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルが所定のスレショルドを越えた場合に目標である旨を検出するＭ／Ｎ検出回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の目標検出装置。
【請求項５】
前記２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数の極値の最大値からＬ番目（Ｌは正の整数）までの各々について、該極値の周りのＮ個（Ｎは正の整数）のセルのうち、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルが所定のスレショルドを越えた場合に目標である旨を検出するＭ／Ｎ検出回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の目標検出装置。
【請求項６】
入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路と、
前記ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によるフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎のレンジ−クロスレンジ軸またはレンジ−角度軸上の目標位置を示すフレームを生成し、該フレーム間の最大値または加算した信号を生成するフレーム間ビデオ積分回路と、
前記フレーム間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路とを備え、
２次元ＤＷＴ回路の出力に所定の処理を施すことにより目標を検出することを特徴とする目標検出装置。
【請求項７】
前記２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標が存在する目標範囲を抽出する目標範囲抽出回路と、
前記目標範囲抽出回路で抽出された目標範囲に対する送受信に得られた入力データを高速フーリエ変換するＦＦＴ回路とを備え、
前記ＦＦＴ回路に出力に所定の処理を施すことにより目標を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の目標検出装置。
【請求項１】
入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路と、
前記ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によってフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎の時間−周波数軸上の信号に対して最大値抽出または加算演算を実施するＣＰＩ間ビデオ積分回路と、
前記ＣＰＩ間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路とを備え、
前記２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標を検出することを特徴とする目標検出装置。
【請求項２】
前記２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄのいずれか１つを用いて目標を検出することを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
【請求項３】
前記２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数ｗｈ、ｗｖまたはｗｄの最大値を用いて目標を検出することを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
【請求項４】
前記２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数の最大値の周りのＮ個（Ｎは正の整数）のセルのうち、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルが所定のスレショルドを越えた場合に目標である旨を検出するＭ／Ｎ検出回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の目標検出装置。
【請求項５】
前記２次元ＤＷＴ回路から出力されるウェーブレット展開係数の極値の最大値からＬ番目（Ｌは正の整数）までの各々について、該極値の周りのＮ個（Ｎは正の整数）のセルのうち、Ｍ個（Ｍは正の整数、Ｍ≦Ｎ）以上のセルが所定のスレショルドを越えた場合に目標である旨を検出するＭ／Ｎ検出回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の目標検出装置。
【請求項６】
入力データをコヒーレント処理周期（ＣＰＩ；Coherent Processing Interval）毎にフーリエ変換するＣＰＩ毎ＦＦＴ回路と、
前記ＣＰＩ毎ＦＦＴ回路によるフーリエ変換により得られたＣＰＩ毎のレンジ−クロスレンジ軸またはレンジ−角度軸上の目標位置を示すフレームを生成し、該フレーム間の最大値または加算した信号を生成するフレーム間ビデオ積分回路と、
前記フレーム間ビデオ積分回路の出力を２次元離散ウェーブレット変換する２次元ＤＷＴ回路とを備え、
２次元ＤＷＴ回路の出力に所定の処理を施すことにより目標を検出することを特徴とする目標検出装置。
【請求項７】
前記２次元ＤＷＴ回路の出力に基づき目標が存在する目標範囲を抽出する目標範囲抽出回路と、
前記目標範囲抽出回路で抽出された目標範囲に対する送受信に得られた入力データを高速フーリエ変換するＦＦＴ回路とを備え、
前記ＦＦＴ回路に出力に所定の処理を施すことにより目標を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の目標検出装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−２６４９００（Ｐ２００９−２６４９００Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１４１０９（Ｐ２００８−１１４１０９）
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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