目標検出装置
【課題】長パルス信号波による受信障害を回避することができる目標検出装置を提供すること。
【解決手段】短パルス信号を送信し、目標における前記短パルス信号の反射により生じた第１の信号が受信された時点を前記目標との距離として識別する第１の識別手段と、前記短パルス信号よりパルス幅が長い長パルス信号を前記短パルス信号の後に送信し、前記目標における前記長パルス信号の反射により生じた第２の信号のパルス幅を圧縮することにより、前記目標を識別する第２の識別手段とを備えた目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記第１の信号が受信された時点が早いほど、前記長パルス信号の送信電力を小さな値に設定することによって構成される。
【解決手段】短パルス信号を送信し、目標における前記短パルス信号の反射により生じた第１の信号が受信された時点を前記目標との距離として識別する第１の識別手段と、前記短パルス信号よりパルス幅が長い長パルス信号を前記短パルス信号の後に送信し、前記目標における前記長パルス信号の反射により生じた第２の信号のパルス幅を圧縮することにより、前記目標を識別する第２の識別手段とを備えた目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記第１の信号が受信された時点が早いほど、前記長パルス信号の送信電力を小さな値に設定することによって構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば陸地や建造物等のような目標を検出する目標検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標を検出する装置としては、例えば、マイクロ波帯の電波を送信してその反射波を受信し、現在地から目標までの距離や方位を測定するレーダ装置がある。レーダ装置を用いて遠距離にある目標を高い距離分解能で検出しようとする場合、尖頭送信電力を上げ、且つ幅の狭いパルス信号を空間に発射する必要がある。
【０００３】
ところで、近年、電波資源有効利用の観点から、マグネトロンやクライストロン等の電子管に比べて不要輻射の少ない、半導体アンプを用いた固体化レーダ装置に注目が集まっている。しかしながら、固体化レーダ装置は、電子管を用いたレーダ装置に比べて送信電力が小さいので、遠方の目標に対する感度が低下してしまうという課題がある。
【０００４】
この課題を解決するため、所定の変調を施した幅の長いパルス信号（以下「長パルス信号」という。）の電波を発射し、目標からの反射波を受信してパルス圧縮処理を行うことにより、遠方の目標を高い距離分解能で検出できる装置（以下「パルス圧縮レーダ装置」という。）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、従来のパルス圧縮レーダ装置では、長パルス信号の発射に起因し、放送波や通信波等を受信する設備（以下「電波受信設備」という。）において受信障害が発生することがあった。例えば、スーパーヘテロダイン方式を採用している受信機のイメージ帯域に本レーダ装置が発射する長パルス信号が位置した場合、パルス圧縮レーダ装置特有の幅の広いパルス発射により、マグネトロンやクライストロン等の電子管に比べて長い期間、電波が照射され、混信が顕在化することがある。
【０００６】
そこで、その対策として、例えば、従来のパルス圧縮レーダ装置を陸上設置型の気象レーダに適用する場合は、受信障害が起こりうると想定した方位及び仰角方向に対し、長パルス信号の送信を停止するためセクタブランクを設ける処理を行っていた。
【０００７】
また、例えば、従来のパルス圧縮レーダ装置を船舶に搭載する場合は、図８に示すようなアジマスブランクを設ける処理を行っていた。図８は、パルス圧縮レーダ装置を搭載した停泊中の船舶１と、陸地２と、長パルス信号が発射可能である領域を示す電波発射可能領域３と、長パルス信号の発射を制限する領域を示す電波発射制限領域４とを表している。船舶１に搭載されたパルス圧縮レーダ装置からは、電波発射可能領域３に向けて長パルス信号を発射し、受信障害が起こりうると想定した陸地２の方位には長パルス信号を発射しないよう電波発射領域を設定し、陸地２における受信障害を回避するようにしている。
【非特許文献１】吉田 孝監修「改訂 レーダ技術」、社団法人電気通信学会、平成１１年５月２５日発行、ｐ２７５−２８０
【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、従来のパルス圧縮レーダ装置では、電波受信設備が存在すると予測される領域とレーダ装置の位置との関係に応じて、電波送信制限を設ける方位や仰角を都度設定する必要がある。そのため、海浜付近を航行する船舶や、都市型豪雨観測のために人口密集地帯で移動観測を行う移動体に従来のパルス圧縮レーダ装置を搭載した場合は、電波発射制限領域を常に最適に設定することは困難であった。したがって、従来のパルス圧縮レーダ装置では、長パルス信号による受信障害の回避が困難であるという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、長パルス信号による受信障害を回避することができる目標検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目標検出装置では、第１の識別手段は、短パルス信号を送信し、前記短パルス信号を送信した時点から目標における前記短パルス信号の反射により生じた第１の信号が受信された時点までの時間を前記目標との距離として識別する。第２の識別手段は、前記短パルス信号よりパルス幅が長い長パルス信号を前記短パルス信号の後に送信し、前記目標における前記長パルス信号の反射により生じた第２の信号のパルス幅を圧縮することにより、前記目標を識別する。また、前記第２の識別手段は、前記短パルス信号を送信した時点から前記第１の信号が受信された時点までの時間が短いほど、前記長パルス信号の送信電力を小さな値に設定する。
【００１１】
この構成により、本発明の目標検出装置では、目標の識別に用いられる長パルス信号の送信電力は、その目標との距離が短いほど小さな値に設定される。したがって、このような目標との距離の如何にかかわらず送信電力が変更されることがない場合に比べて、到来する長パルス信号の電力が大き過ぎることに起因する目標への干渉・妨害等の障害が緩和され、あるいは回避される。
【００１２】
また、本発明の目標検出装置では、請求項１に記載の目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記目標に到来する前記長パルス信号に対する前記目標の受信諸元データと、前記第２の識別手段が前記第２のパルス信号に対して有する送信諸元データとに基づいて、前記長パルス信号の送信電力を求める。
【００１３】
この構成により、本発明の目標検出装置では、長パルス信号が第２の識別手段から目標に到達する（照射される）往路の伝搬路と、反対に第２の信号が目標から第２の識別手段に到達する復路の伝搬路との特性が加味されて、長パルス信号の送信電力が設定される。したがって、既述の目標への干渉・妨害等の障害がより確度高く緩和され、あるいは回避される。
【００１４】
さらに、本発明の目標検出装置では、請求項１または請求項２に記載の目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記長パルス信号の送信および前記第２の信号の受信に供されるアンテナのビームの方向を可変し、前記ビームを介して前記長パルス信号が照射される領域毎の相対距離に基づいて前記送信諸元データを設定する。
【００１５】
この構成により、本発明の目標検出装置では、長パルス信号が照射される領域が変化する場合であっても、その領域毎に既述の往路および復路の伝搬路の特性が加味されつつ長パルス信号の送信電力が設定される。したがって、長パルス信号を用いて識別されるべき目標が異なる方向に位置し、あるいは分布する場合であっても、これらの目標への干渉・妨害等の障害がより確度高く緩和され、あるいは回避される。
【００１６】
さらに、本発明の目標検出装置では、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の目標検出装置において、レンジ補完手段は、前記第１の信号と前記第２の信号との組み合わせにより、前記目標より近いレンジと遠いレンジとをカバーする。
【００１７】
この構成により、本発明の目標検出装置では、Ａスコープ上における長パルス信号のパルス幅以下のレンジは、そのレンジ内に位置する反射体（分布目標を含む。）で短パルスが反射することによって生じた信号に基づいて補完される。したがって、測位や測距なレンジの幅にかかわる制約の緩和が可能となる。
【００１８】
本発明の目標検出装置では、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の目標検出装置において、前記長パルス信号は、前記圧縮を可能とする処理が施された電波、音波、光の何れか１つに該当する。
【００１９】
この構成により、本発明の目標検出装置は、多様な目標および分野に適した波動信号にパルス圧縮の技術を適用することによる測位や測距が可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る目標検出装置によれば、長パルス信号の電力が大き過ぎることに起因する目標への干渉・妨害等の障害が緩和され、あるいは回避される。
【００２１】
本発明に係る目標検出装置によれば、長パルス信号を用いて識別されるべき目標が異なる方向に位置し、あるいは分布する場合であっても、これらの目標への干渉・妨害等の障害がより確度高く緩和され、あるいは回避される。
【００２２】
本発明に係る目標検出装置によれば、測位や測距なレンジの幅にかかわる制約が緩和される。
【００２３】
本発明に係る目標検出装置によれば、多様な目標および分野に適した波動信号にパルス圧縮の技術を適用することによる測位や測距が可能となる。
【００２４】
したがって、本発明によれば、従来例に比べてハードフェアの構成が大幅に変更されることなく、所望の目標にかかわる測位や測距が精度よく柔軟に実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明に係る目標検出装置を、船舶に搭載され、マイクロ波帯の電波を使用するレーダ装置に適用した例を挙げて説明する。
【００２６】
まず、本発明に係るレーダ装置の一実施形態における構成について説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態におけるレーダ装置１０は、送信タイミング指示部１１、ニアパルス信号生成部１２、長パルス信号生成部１３、送信部１４、空中線部１５を備えている。また、レーダ装置１０は、受信部１６、目標検出部１７、電界強度計算部１８、諸元データ保持部１９、閾値データ保持部２０、判定部２１、長パルス信号指示部２２を備えている。
【００２８】
送信タイミング指示部１１は、予め定められたパルス繰り返し周期（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）に基づいて、後述するニアパルス信号及び長パルス信号を送信するタイミングを指示する送信トリガ信号を生成し、ニアパルス信号生成部１２及び長パルス信号生成部１３にそれぞれ出力するようになっている。
【００２９】
ニアパルス信号生成部１２は、送信タイミング指示部１１から送信トリガ信号を入力し、送信トリガ信号に基づいてニアパルス信号を生成するようになっている。このニアパルス信号は、長パルス信号の発射期間中にその回り込み信号が原因となって信号の受信が不可能となる期間を、補完する為に発射するものである。前記信号受信不可能期間は、長パルス信号幅と光速により、以下の様に計算される。
【００３０】
［数１］
信号受信不可能期間＝（光速×長パルス信号幅）／２
【００３１】
例えば、５０μｓの長パルス信号を発射する場合、ニアパルス信号はレーダ装置１０を搭載した船舶の位置を中心として、半径７．５ｋｍまでの領域に存在する目標を検出するための近距離観測用のパルス信号である。また、ニアパルス信号は、例えば、パルス幅が最大４μｓ程度で、無変調のパルス信号である。ここで、目標とは、陸地や、その海岸線、陸上又は海上の建造物等をいう。以下の説明では、レーダ装置１０が目標を検出した場合は、検出した目標の付近に電波受信設備があるものと仮定する。なお、ニアパルス信号生成部１２は、本発明に係る第１の識別手段を構成する。
【００３２】
長パルス信号生成部１３は、送信タイミング指示部１１から送信トリガ信号を入力し、送信トリガ信号に基づいて長パルス信号を生成するようになっている。この長パルス信号は、レーダ装置１０を搭載した船舶の位置を中心として、数１で決まる信号受信不可能期間以遠に存在する目標を検出することができるパルス信号である。この長パルス信号は、例えば、パルス幅が２０μｓ〜５０μｓ程度で、予め定めた変調方式によって変調された信号成分を含むものである。変調方式としては、例えば、チャープ変調方式や位相変調方式を挙げることができる。なお、長パルス信号生成部１３は、本発明に係る第２の識別手段を構成する。
【００３３】
ここで、送信トリガ信号、ニアパルス信号及び長パルス信号について、図２を用いて説明する。図２は、各信号の時間軸上の位置関係を概念的に示すタイミングチャートである。
【００３４】
まず、図２の上段に示すように、送信トリガ信号は、ＰＲＩに基づき、送信タイミング指示部１１によって生成される。また、図２の中段に示すように、ニアパルス信号及び長パルス信号は、送信トリガ信号に基づき、それぞれ、ニアパルス信号生成部１２及び長パルス信号生成部１３によって生成される。すなわち、ＰＲＩごとに、ニアパルス信号及び長パルス信号がそれぞれ１つずつ生成されるようになっている。ニアパルス信号と長パルス信号との時間間隔は、例えば、長パルス信号のパルス幅相当の時間間隔とされる。
【００３５】
次に、図２の下段は、受信部１６における検波出力を示したものであって、同図左から、ニアパルス信号が目標で反射した反射波信号の波形と、長パルス信号の発射期間中にその回り込み信号（メインバング）が原因となって信号の受信が不可能となる期間（ブラインドレンジ）と、長パルス信号が目標で反射した反射波信号の波形とが示されている。公知の技術として、ニアパルス信号による反射波信号を用いてブラインドレンジを補完する手法が知られている。本実施形態においては、受信部１６が、ブラインドレンジを補完するようになっている。
【００３６】
図１に戻り、送信部１４は、ニアパルス信号生成部１２が生成したニアパルス信号と、長パルス信号生成部１３が生成した長パルス信号とを入力し、ニアパルス信号及び長パルス信号を空間に発射する周波数に周波数変換し、電力増幅を行って空中線部１５に出力するようになっている。
【００３７】
空中線部１５は、船舶を中心とする周囲３６０度の領域に対し、電波の発射及び反射波の受信を行うアンテナ１５ａと、アンテナ１５ａの方位角を可変してアンテナ１５ａの走査領域を設定する駆動部１５ｂとを備え、送信部１４が周波数変換及び電力増幅を行ったニアパルス信号による電波と、長パルス信号による電波とを順次発射するようになっている。また、空中線部１５は、ニアパルス信号及び長パルス信号による各電波が目標で反射した反射波信号を受信し、受信部１６に出力するようになっている。なお、本実施形態において、駆動部１５ｂが、アンテナ１５ａの方位角のみを可変できるものとして説明するが、駆動部１５ｂがアンテナ１５ａの方位角及び仰角の少なくともいずれか一方を可変するものであってもよい。
【００３８】
受信部１６は、空中線部１５からの反射波信号の電力増幅、検波及び長パルス信号に対してはパルス圧処理を行って、検波後の反射波信号を目標検出部１７に出力するようになっている。また、前述のように、受信部１６は、ニアパルス信号による反射波信号を用いて、ブラインドレンジを補完するようになっている。なお、受信部１６は、本発明に係るレンジ補完手段を構成する。
【００３９】
目標検出部１７は、検波後の反射波信号に基づいて、目標である陸地や建造物等の検出を行うようになっている。また、目標検出部１７は、目標を検出しない場合はその旨を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力し、目標を検出した場合はレーダ装置１０から目標までの距離を求め、求めた距離情報を含む信号を電界強度計算部１８に出力するようになっている。陸地や建造物等の検出方法としては、例えば、特開２００３−２２７８７１号公報の図２に示されたセルアベレージ値の単調減少規則を利用することができる。なお、目標検出部１７は、本発明に係る第１の識別手段及び第２の識別手段を構成する。
【００４０】
電界強度計算部１８は、目標検出部１７が求めた距離に基づき、検出した目標の付近に存在すると仮定した電波受信設備における長パルス信号によるパルス信号波の電界強度を計算するようになっている。この電界強度は、例えば数２によって、レーダ装置１０から距離ｒだけ離れた電波受信設備における受信電力を求めることにより算出できる。
【００４１】
［数２］
【００４２】
各変数の説明を以下に示す。
Ｐｒ：レーダ装置１０から距離ｒだけ離れた位置での受信電力（＝電界強度の２乗）
Ｐｔ：長パルス信号の尖頭送信電力［Ｗ］
τ：長パルス信号の変調パルス幅［秒］
Ｇｔ：長パルス信号の空中線利得［倍］
Ｇｒ：電波受信設備の受信空中線利得［倍］
Ｇｒｅｃ：長パルス信号の送信波長に対する電波受信設備の受信機利得［倍］
Ａｅ：電波受信設備の受信空中線の開口面積［ｍ２］
λ：長パルス信号の送信波長［ｍ］
数１の右辺の変数のうち、Ｐｔ、τ、Ｇｔ及びλは、レーダ装置１０における送信に係る変数であり、以下「送信諸元」という。また、数１の右辺の変数のうち、Ｇｒ、Ｇｒｅｃ及びＡｅは、電波受信設備での受信に係る変数であり、以下「受信諸元」という。
【００４３】
諸元データ保持部１９は、数２に示した送信諸元及び受信諸元のデータを保持しており、電界強度計算部１８によって読み出されるようになっている。ここで、送信諸元のデータは、レーダ装置１０を動作させる際に決定されるものであるので自明である。一方、受信諸元のデータは、受信障害の回避対象とする電波受信設備によって異なるものであるが、各電波受信設備が備える受信機は、放送波や通信波等に関する規格団体が提案した規格に基づいて設計されているので、その規格を参照して受信諸元のデータを決定することができる。また、予め実験を行って、受信諸元のデータを決定することもできる。
【００４４】
閾値データ保持部２０は、受信障害の回避対象とする電波受信設備において、受信障害が発生するか否かを判定するための電界強度閾値のデータを保持するようになっている。この電界強度閾値は、受信障害の回避対象とする電波受信設備における受信機が期待する所望信号受信電力に基づいて決定される値である。例えば、閾値データ保持部２０は、前記受信機の所望信号受信電力の２倍の値を電界強度閾値として保持している。前記受信機の所望信号受信電力は、放送波や通信波等に関する規格団体が提案した規格を参照して、又は予め実験を行って決定されるものである。
【００４５】
さらに図３を用いて閾値データ保持部２０が保持する電界強度閾値のデータを説明する。図３において、横軸はレーダ装置１０から目標までの距離を示し、縦軸は目標位置での電界強度を示す。
【００４６】
図３に示すように、レーダ装置１０が発射する長パルス信号波の電界強度は、距離の２乗に反比例し、尖頭送信電力が大きくなるに従って電界強度も大きくなるので、図示のように電界強度閾値を定めることにより、目標検出部１７が求めた距離と、電界強度計算部１８が計算した電波受信設備における電界強度とにより、その電波受信設備において受信障害が発生するおそれが有るか否かを判定できることとなる。
【００４７】
図１に戻り、判定部２１は、目標検出部１７が求めた距離と、電界強度計算部１８が計算した電波受信設備における電界強度と、閾値データ保持部２０が保持する電界強度閾値とに基づいて電界強度閾値に対する電波受信設備における電界強度の多寡を判定し、判定結果を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力するようになっている。また、判定部２１は、目標検出部１７が目標を検出した場合は、目標ごとの電界強度を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力するようになっている。
【００４８】
長パルス信号指示部２２は、諸元データ保持部１９が保持する送信諸元及び受信諸元のデータ及び判定部２１の判定結果に基づいて、長パルス信号に係る送信諸元のデータ値を長パルス信号生成部１３に指示するようになっている。なお、長パルス信号指示部２２は、本発明に係る第２の識別手段を構成する。以下、図４を用いて長パルス信号指示部２２の処理を具体的に説明する。
【００４９】
図４は、送信トリガ信号に基づいて生成されたニアパルス信号により目標からの反射波が得られた状態を示している。前述のように、この反射波の受信によって、陸地や建造物等の目標が有るか無いかの情報、レーダ装置１０から目標までの距離、目標付近の電波受信設備における電界強度が得られ、判定部２１は閾値データ保持部２０から電界強度閾値を読み出す（図１参照）。
【００５０】
そして、長パルス信号指示部２２は、陸地や建造物等が無い領域、又は陸地や建造物等は有るが受信障害の発生が無いと推定される領域に対して、長パルス信号を最大電力で送信するよう長パルス信号生成部１３に指示する。
【００５１】
また、長パルス信号指示部２２は、受信障害の発生が有ると推定される領域に対して、電波受信設備における電界強度と電界強度閾値との差に応じて、当該領域に対しては長パルス信号の振幅を低減する処理、パルス幅を短縮する処理、又は長パルス信号の送信停止を行う処理のいずれか１つを長パルス信号生成部１３に指示する。長パルス信号生成部１３は、この指示に基づいて長パルス信号を生成する。
【００５２】
次に、本実施形態におけるレーダ装置１０の動作について図１及び図５を用いて説明する。図５は、レーダ装置１０において、ニアパルス信号の生成から長パルス信号による反射波の受信までの動作を示すフローチャートである。
【００５３】
ニアパルス信号生成部１２は、送信タイミング指示部１１が出力する送信トリガ信号に基づいてニアパルス信号を生成し（ステップＳ１１）、送信部１４に出力する。
【００５４】
送信部１４は、入力したニアパルス信号を空間に発射する周波数に周波数変換し、電力増幅を行って（ステップＳ１２）、空中線部１５に出力する。
【００５５】
空中線部１５は、ニアパルス信号の電波を発射し（ステップＳ１３）、目標からの反射波を受信する（ステップＳ１４）。そして、空中線部１５は、反射波信号を受信部１６に出力する。
【００５６】
受信部１６は、反射波信号を周波数変換して電力増幅し（ステップＳ１５）、目標検出部１７に出力する。
【００５７】
目標検出部１７は、反射波信号に基づき、陸地や建造物等の目標が有るか無いかを判定する（ステップＳ１６）。
【００５８】
ステップＳ１６において、目標検出部１７は、目標が無いと判定した場合は、その旨を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力し、長パルス信号指示部２２は、長パルス信号の振幅を最大値に設定するよう長パルス信号生成部１３に指示する（ステップＳ２０）。
【００５９】
一方、ステップＳ１６において、目標検出部１７は、目標が有ると判定した場合は、ニアパルス信号を送信してから反射信号を受信するまでの時間に基づいてレーダ装置１０から目標までの距離を計算し（ステップＳ１７）、距離を示す信号を電界強度計算部１８に出力する。
【００６０】
電界強度計算部１８は、目標検出部１７が目標を検出した場合、諸元データ保持部１９から送信諸元のデータを読み出し、検出した目標付近の電波受信設備における電界強度を、例えば前述の数２により計算する（ステップＳ１８）。
【００６１】
判定部２１は、閾値データ保持部２０から電界強度閾値データを読み出し、読み出した電界強度閾値と、目標検出部１７が求めた距離と、電界強度計算部１８が計算した電波受信設備における電界強度とに基づいて電界強度閾値に対する電波受信設備における電界強度の多寡を判定し、判定結果を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力する（ステップＳ１９）。また、判定部２１は、目標ごとの電界強度を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力する。
【００６２】
長パルス信号指示部２２は、諸元データ保持部１９が保持する送信諸元及び受信諸元のデータ及び判定部２１の判定結果に基づいて、電波受信設備における電界強度と電界強度閾値との差に応じた指示信号を長パルス信号生成部１３に出力する。
【００６３】
まず、長パルス信号の振幅を最大値に設定しても受信障害の発生が無いと推定される領域（条件１）に対して、長パルス信号指示部２２は、ステップＳ２０において長パルス信号を最大電力で送信するよう長パルス信号生成部１３に指示する。
【００６４】
また、長パルス信号の振幅を最大値に設定すると受信障害の発生が起こりうるが、長パルス信号の振幅の低減（又はパルス幅の短縮）を行えば受信障害を回避することができる領域（条件２）に対して、長パルス信号指示部２２は、距離に応じた長パルス信号の振幅の低減（又はパルス幅を短縮）を行うよう長パルス信号生成部１３に指示する（ステップＳ２１）。
【００６５】
また、長パルス信号の振幅の低減（又はパルス幅の短縮）を行っても受信障害を回避することができない領域（条件３）に対して、長パルス信号指示部２２は、長パルス信号の送信停止（換言すれば振幅値ゼロの長パルス信号を生成）を行うよう長パルス信号生成部１３に指示する（ステップＳ２２）。
【００６６】
以降、図示を簡略化したが、長パルス信号生成部１３は、長パルス信号指示部２２の指示に基づいて、長パルス信号の振幅（又はパルス幅）の設定を行い、送信部１４は、長パルス信号を空間に発射する周波数に周波数変換し、電力増幅を行って、空中線部１５は、長パルス信号の電波を発射した後、反射波を受信する（ステップＳ２３）。なお、受信部１６は、空中線部１５からの反射波信号の電力増幅、検波及び長パルス信号に対してはパルス圧縮処理、長パルス信号の送信期間においてブラインドレンジの補完処理を行う。
【００６７】
以上説明したレーダ装置１０の動作を図６に基づいて具体的に説明する。図６は、レーダ装置１０を搭載した船舶３１が、陸地３２の海岸付近を点線矢印で示す方向に航行している状態を表している。船舶３１のレーダ装置１０からはニアパルス信号波が３６０度の方向の領域に向かって発射されるものとする。
【００６８】
レーダ装置１０が発射したニアパルス信号波による反射波により、目標検出部１７は、海の領域４１と、陸地を含む領域４２〜４３とを検出する。また、目標検出部１７は、陸地を含む領域４２〜４３における各海岸線からレーダ装置１０までの距離を求める。その結果、目標検出部１７は、レーダ装置１０の位置を基準として、領域４４、４２、４３の順で各海岸線が遠くなることを把握できる。電界強度計算部１８は、領域４２〜４４からレーダ装置１０までの各距離における電界強度を計算する。判定部２１は、電界強度閾値に対する電波受信設備における電界強度の多寡を判定する。長パルス信号指示部２２は、各領域の電波受信設備において受信障害が発生するか否かを判定する。
【００６９】
その結果、領域４４が、長パルス信号の振幅の低減を行っても受信障害を回避することができない領域であるとすると、長パルス信号指示部２２は、領域４４に対し、長パルス信号波の発射を停止するよう長パルス信号生成部１３に指示する。
【００７０】
また、領域４２及び４３が、長パルス信号の振幅を最大値に設定すると受信障害の発生が有るが、長パルス信号の振幅の低減を行えば受信障害を回避することができる領域であるとすると、長パルス信号指示部２２は、領域４２及び４３に対し、それぞれ、受信障害を回避できる長パルス信号の振幅値のデータを指示する。
【００７１】
具体的には、長パルス信号指示部２２は、領域４２に対しては長パルス信号の振幅を、例えば最大値の１／４とするよう長パルス信号生成部１３に指示する。また、長パルス信号指示部２２は、領域４３に対しては長パルス信号の振幅を、例えば最大値の１／２とするよう長パルス信号生成部１３に指示する。すなわち、船舶３１に搭載されたレーダ装置１０は、長パルス信号の振幅を動的に設定し、受信障害を動的に回避することができる。
【００７２】
以上のように、本実施形態におけるレーダ装置１０によれば、ニアパルス信号によって求めた距離に応じて、長パルス信号を受信する領域における受信電界強度が閾値以下になるよう長パルス信号の送信諸元データを設定する長パルス信号指示部２２を備える構成としたので、長パルス信号波による受信障害を回避することができる。
【００７３】
次に、本実施形態の他の態様を図７に基づき説明する。図７は、前述の実施形態における長パルス信号生成部１３の構成を変更した長パルス信号生成部５０の構成を示す図である。その他の構成は図１と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
図７（ａ）に示すように、長パルス信号生成部５０は、長パルス信号生成器５１〜５４と、長パルス信号選択部５５と、Ｄ／Ａ変換部５６とを備えている。
【００７５】
長パルス信号生成器５１〜５４は、それぞれ、送信トリガ信号に基づいて、互いに異なる振幅の長パルス信号を生成するようになっている。
【００７６】
具体的には、長パルス信号生成器５１〜５４は、それぞれ、長パルス信号を生成するためのテーブルデータを保持しており、デジタル信号からなる長パルス信号を送信トリガ信号に基づいて生成するものである。図７に示した例では、長パルス信号生成器５１〜５４は、それぞれ、最大振幅、最大振幅の１／２、最大振幅の１／４及び振幅ゼロの長パルス信号を生成するものとしている。
【００７７】
長パルス信号選択部５５は、長パルス信号指示部２２の指示に基づき、長パルス信号生成器５１〜５４のいずれか１つを選択するようになっている。
【００７８】
Ｄ／Ａ変換部５６は、長パルス信号選択部５５が選択した長パルス信号生成器５１〜５４のいずれか１つの出力である長パルス信号をアナログ信号に変換し、送信部１４（図示省略）に出力するようになっている。
【００７９】
この構成により、長パルス信号生成部５０は、長パルス信号指示部２２の指示に基づく長パルス信号を容易に生成することができる。
【００８０】
なお、前述の説明では、長パルス信号の振幅の低減により受信障害を回避する例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図７（ｂ）に示すように、パルス幅減少Ａとして示すように、振幅低減と等価となる、短縮化した１つのパルス信号で長パルス信号を構成してもよい。
【００８１】
なお、前述の実施形態において、尖頭送信電力を減少させる処理を振幅の低減やパルス幅の減少により行う例を挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、尖頭送信電力を減少させる処理であれば同様の効果が得られる。
【００８２】
また、前述の実施形態において、レーダ装置１０を船舶に搭載する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、車両や航空機等の移動体や、固定設置される気象レーダ等にレーダ装置１０を搭載しても同様の効果が得られる。
【００８３】
また、前述の実施形態において、マイクロ波帯の電波を使用するレーダ装置１０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロ波帯以外の電波や、超音波、赤外線、光等を使用して目標を検出する装置に適用しても同様の効果が得られる。
【００８４】
また、前述の実施形態において、マイクロ波帯の電波を使用するレーダ装置１０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロ波帯以外の電波や、超音波、赤外線、光等を使用して目標を検出する装置に適用しても同様の効果が得られる。
【００８５】
さらに、前述の実施形態において、長パルス信号のパルス圧縮を実現するためのチャープ変調は、例えば、ＰＮコードやＧＯＬＤコードのように「急峻な自己相関特性」を有する符号系列に基づいて行われる変調で代替されてもよい。
【００８６】
また、前述の実施形態において、ニアパルス信号を送信してから反射信号を受信するまでの時間に基づいて目標までの距離を求める処理は、換算等の算術演算に基づいて行われなくてもよく、例えば、その時間を「目標までの距離」として識別する処理で代替されてもよい。
【００８７】
さらに、前述の実施形態において、目標は、雲、霧、波等の分布目標であってもよい。
【００８８】
また、前述の実施形態において、長パルス信号波によって受信障害等を被る対象は、電波受信設備に限定されず、例えば、到来した長パルス信号に起因する干渉や妨害によって性能が低下し、あるいは誤動作その他の障害が発生し得る機器であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上ように、本発明に係る目標検出装置は、長パルス信号による既述の目標への干渉・妨害等の障害がより確度高く緩和され、あるいは回避される。したがって、目標検出装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態におけるレーダ装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施形態におけるレーダ装置において、送信トリガ信号、ニアパルス信号及び長パルス信号の時間軸上の位置関係を概念的に示すタイミングチャート
【図３】本発明の一実施形態におけるレーダ装置において、閾値データ保持部が保持する電界強度閾値の説明図
【図４】本発明の一実施形態におけるレーダ装置において、長パルス信号指示部の処理の一例を示す図
【図５】本発明の一実施形態におけるレーダ装置の動作を示すフローチャート
【図６】本発明の一実施形態におけるレーダ装置を搭載した船舶の航行中における動作の説明図
【図７】本発明の一実施形態におけるレーダ装置において、他の態様を示す図
【図８】従来のレーダ装置においてアジマスブランクを設ける処理の説明図
【符号の説明】
【００９１】
１０ レーダ装置
１１ 送信タイミング指示部
１２ ニアパルス信号生成部
１３ 長パルス信号生成部
１４ 送信部
１５ 空中線部
１５ａ アンテナ
１５ｂ 駆動部
１６ 受信部
１７ 目標検出部
１８ 電界強度計算部
１９ 諸元データ保持部
２０ 閾値データ保持部
２１ 判定部
２２ 長パルス信号指示部
３１ 船舶
３２ 陸地
４１〜４４ 領域
５０ 長パルス信号生成部
５１〜５４ 長パルス信号生成器
５５ 長パルス信号選択部
５６ Ｄ／Ａ変換部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば陸地や建造物等のような目標を検出する目標検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標を検出する装置としては、例えば、マイクロ波帯の電波を送信してその反射波を受信し、現在地から目標までの距離や方位を測定するレーダ装置がある。レーダ装置を用いて遠距離にある目標を高い距離分解能で検出しようとする場合、尖頭送信電力を上げ、且つ幅の狭いパルス信号を空間に発射する必要がある。
【０００３】
ところで、近年、電波資源有効利用の観点から、マグネトロンやクライストロン等の電子管に比べて不要輻射の少ない、半導体アンプを用いた固体化レーダ装置に注目が集まっている。しかしながら、固体化レーダ装置は、電子管を用いたレーダ装置に比べて送信電力が小さいので、遠方の目標に対する感度が低下してしまうという課題がある。
【０００４】
この課題を解決するため、所定の変調を施した幅の長いパルス信号（以下「長パルス信号」という。）の電波を発射し、目標からの反射波を受信してパルス圧縮処理を行うことにより、遠方の目標を高い距離分解能で検出できる装置（以下「パルス圧縮レーダ装置」という。）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、従来のパルス圧縮レーダ装置では、長パルス信号の発射に起因し、放送波や通信波等を受信する設備（以下「電波受信設備」という。）において受信障害が発生することがあった。例えば、スーパーヘテロダイン方式を採用している受信機のイメージ帯域に本レーダ装置が発射する長パルス信号が位置した場合、パルス圧縮レーダ装置特有の幅の広いパルス発射により、マグネトロンやクライストロン等の電子管に比べて長い期間、電波が照射され、混信が顕在化することがある。
【０００６】
そこで、その対策として、例えば、従来のパルス圧縮レーダ装置を陸上設置型の気象レーダに適用する場合は、受信障害が起こりうると想定した方位及び仰角方向に対し、長パルス信号の送信を停止するためセクタブランクを設ける処理を行っていた。
【０００７】
また、例えば、従来のパルス圧縮レーダ装置を船舶に搭載する場合は、図８に示すようなアジマスブランクを設ける処理を行っていた。図８は、パルス圧縮レーダ装置を搭載した停泊中の船舶１と、陸地２と、長パルス信号が発射可能である領域を示す電波発射可能領域３と、長パルス信号の発射を制限する領域を示す電波発射制限領域４とを表している。船舶１に搭載されたパルス圧縮レーダ装置からは、電波発射可能領域３に向けて長パルス信号を発射し、受信障害が起こりうると想定した陸地２の方位には長パルス信号を発射しないよう電波発射領域を設定し、陸地２における受信障害を回避するようにしている。
【非特許文献１】吉田 孝監修「改訂 レーダ技術」、社団法人電気通信学会、平成１１年５月２５日発行、ｐ２７５−２８０
【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、従来のパルス圧縮レーダ装置では、電波受信設備が存在すると予測される領域とレーダ装置の位置との関係に応じて、電波送信制限を設ける方位や仰角を都度設定する必要がある。そのため、海浜付近を航行する船舶や、都市型豪雨観測のために人口密集地帯で移動観測を行う移動体に従来のパルス圧縮レーダ装置を搭載した場合は、電波発射制限領域を常に最適に設定することは困難であった。したがって、従来のパルス圧縮レーダ装置では、長パルス信号による受信障害の回避が困難であるという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、長パルス信号による受信障害を回避することができる目標検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目標検出装置では、第１の識別手段は、短パルス信号を送信し、前記短パルス信号を送信した時点から目標における前記短パルス信号の反射により生じた第１の信号が受信された時点までの時間を前記目標との距離として識別する。第２の識別手段は、前記短パルス信号よりパルス幅が長い長パルス信号を前記短パルス信号の後に送信し、前記目標における前記長パルス信号の反射により生じた第２の信号のパルス幅を圧縮することにより、前記目標を識別する。また、前記第２の識別手段は、前記短パルス信号を送信した時点から前記第１の信号が受信された時点までの時間が短いほど、前記長パルス信号の送信電力を小さな値に設定する。
【００１１】
この構成により、本発明の目標検出装置では、目標の識別に用いられる長パルス信号の送信電力は、その目標との距離が短いほど小さな値に設定される。したがって、このような目標との距離の如何にかかわらず送信電力が変更されることがない場合に比べて、到来する長パルス信号の電力が大き過ぎることに起因する目標への干渉・妨害等の障害が緩和され、あるいは回避される。
【００１２】
また、本発明の目標検出装置では、請求項１に記載の目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記目標に到来する前記長パルス信号に対する前記目標の受信諸元データと、前記第２の識別手段が前記第２のパルス信号に対して有する送信諸元データとに基づいて、前記長パルス信号の送信電力を求める。
【００１３】
この構成により、本発明の目標検出装置では、長パルス信号が第２の識別手段から目標に到達する（照射される）往路の伝搬路と、反対に第２の信号が目標から第２の識別手段に到達する復路の伝搬路との特性が加味されて、長パルス信号の送信電力が設定される。したがって、既述の目標への干渉・妨害等の障害がより確度高く緩和され、あるいは回避される。
【００１４】
さらに、本発明の目標検出装置では、請求項１または請求項２に記載の目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記長パルス信号の送信および前記第２の信号の受信に供されるアンテナのビームの方向を可変し、前記ビームを介して前記長パルス信号が照射される領域毎の相対距離に基づいて前記送信諸元データを設定する。
【００１５】
この構成により、本発明の目標検出装置では、長パルス信号が照射される領域が変化する場合であっても、その領域毎に既述の往路および復路の伝搬路の特性が加味されつつ長パルス信号の送信電力が設定される。したがって、長パルス信号を用いて識別されるべき目標が異なる方向に位置し、あるいは分布する場合であっても、これらの目標への干渉・妨害等の障害がより確度高く緩和され、あるいは回避される。
【００１６】
さらに、本発明の目標検出装置では、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の目標検出装置において、レンジ補完手段は、前記第１の信号と前記第２の信号との組み合わせにより、前記目標より近いレンジと遠いレンジとをカバーする。
【００１７】
この構成により、本発明の目標検出装置では、Ａスコープ上における長パルス信号のパルス幅以下のレンジは、そのレンジ内に位置する反射体（分布目標を含む。）で短パルスが反射することによって生じた信号に基づいて補完される。したがって、測位や測距なレンジの幅にかかわる制約の緩和が可能となる。
【００１８】
本発明の目標検出装置では、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の目標検出装置において、前記長パルス信号は、前記圧縮を可能とする処理が施された電波、音波、光の何れか１つに該当する。
【００１９】
この構成により、本発明の目標検出装置は、多様な目標および分野に適した波動信号にパルス圧縮の技術を適用することによる測位や測距が可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る目標検出装置によれば、長パルス信号の電力が大き過ぎることに起因する目標への干渉・妨害等の障害が緩和され、あるいは回避される。
【００２１】
本発明に係る目標検出装置によれば、長パルス信号を用いて識別されるべき目標が異なる方向に位置し、あるいは分布する場合であっても、これらの目標への干渉・妨害等の障害がより確度高く緩和され、あるいは回避される。
【００２２】
本発明に係る目標検出装置によれば、測位や測距なレンジの幅にかかわる制約が緩和される。
【００２３】
本発明に係る目標検出装置によれば、多様な目標および分野に適した波動信号にパルス圧縮の技術を適用することによる測位や測距が可能となる。
【００２４】
したがって、本発明によれば、従来例に比べてハードフェアの構成が大幅に変更されることなく、所望の目標にかかわる測位や測距が精度よく柔軟に実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明に係る目標検出装置を、船舶に搭載され、マイクロ波帯の電波を使用するレーダ装置に適用した例を挙げて説明する。
【００２６】
まず、本発明に係るレーダ装置の一実施形態における構成について説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態におけるレーダ装置１０は、送信タイミング指示部１１、ニアパルス信号生成部１２、長パルス信号生成部１３、送信部１４、空中線部１５を備えている。また、レーダ装置１０は、受信部１６、目標検出部１７、電界強度計算部１８、諸元データ保持部１９、閾値データ保持部２０、判定部２１、長パルス信号指示部２２を備えている。
【００２８】
送信タイミング指示部１１は、予め定められたパルス繰り返し周期（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）に基づいて、後述するニアパルス信号及び長パルス信号を送信するタイミングを指示する送信トリガ信号を生成し、ニアパルス信号生成部１２及び長パルス信号生成部１３にそれぞれ出力するようになっている。
【００２９】
ニアパルス信号生成部１２は、送信タイミング指示部１１から送信トリガ信号を入力し、送信トリガ信号に基づいてニアパルス信号を生成するようになっている。このニアパルス信号は、長パルス信号の発射期間中にその回り込み信号が原因となって信号の受信が不可能となる期間を、補完する為に発射するものである。前記信号受信不可能期間は、長パルス信号幅と光速により、以下の様に計算される。
【００３０】
［数１］
信号受信不可能期間＝（光速×長パルス信号幅）／２
【００３１】
例えば、５０μｓの長パルス信号を発射する場合、ニアパルス信号はレーダ装置１０を搭載した船舶の位置を中心として、半径７．５ｋｍまでの領域に存在する目標を検出するための近距離観測用のパルス信号である。また、ニアパルス信号は、例えば、パルス幅が最大４μｓ程度で、無変調のパルス信号である。ここで、目標とは、陸地や、その海岸線、陸上又は海上の建造物等をいう。以下の説明では、レーダ装置１０が目標を検出した場合は、検出した目標の付近に電波受信設備があるものと仮定する。なお、ニアパルス信号生成部１２は、本発明に係る第１の識別手段を構成する。
【００３２】
長パルス信号生成部１３は、送信タイミング指示部１１から送信トリガ信号を入力し、送信トリガ信号に基づいて長パルス信号を生成するようになっている。この長パルス信号は、レーダ装置１０を搭載した船舶の位置を中心として、数１で決まる信号受信不可能期間以遠に存在する目標を検出することができるパルス信号である。この長パルス信号は、例えば、パルス幅が２０μｓ〜５０μｓ程度で、予め定めた変調方式によって変調された信号成分を含むものである。変調方式としては、例えば、チャープ変調方式や位相変調方式を挙げることができる。なお、長パルス信号生成部１３は、本発明に係る第２の識別手段を構成する。
【００３３】
ここで、送信トリガ信号、ニアパルス信号及び長パルス信号について、図２を用いて説明する。図２は、各信号の時間軸上の位置関係を概念的に示すタイミングチャートである。
【００３４】
まず、図２の上段に示すように、送信トリガ信号は、ＰＲＩに基づき、送信タイミング指示部１１によって生成される。また、図２の中段に示すように、ニアパルス信号及び長パルス信号は、送信トリガ信号に基づき、それぞれ、ニアパルス信号生成部１２及び長パルス信号生成部１３によって生成される。すなわち、ＰＲＩごとに、ニアパルス信号及び長パルス信号がそれぞれ１つずつ生成されるようになっている。ニアパルス信号と長パルス信号との時間間隔は、例えば、長パルス信号のパルス幅相当の時間間隔とされる。
【００３５】
次に、図２の下段は、受信部１６における検波出力を示したものであって、同図左から、ニアパルス信号が目標で反射した反射波信号の波形と、長パルス信号の発射期間中にその回り込み信号（メインバング）が原因となって信号の受信が不可能となる期間（ブラインドレンジ）と、長パルス信号が目標で反射した反射波信号の波形とが示されている。公知の技術として、ニアパルス信号による反射波信号を用いてブラインドレンジを補完する手法が知られている。本実施形態においては、受信部１６が、ブラインドレンジを補完するようになっている。
【００３６】
図１に戻り、送信部１４は、ニアパルス信号生成部１２が生成したニアパルス信号と、長パルス信号生成部１３が生成した長パルス信号とを入力し、ニアパルス信号及び長パルス信号を空間に発射する周波数に周波数変換し、電力増幅を行って空中線部１５に出力するようになっている。
【００３７】
空中線部１５は、船舶を中心とする周囲３６０度の領域に対し、電波の発射及び反射波の受信を行うアンテナ１５ａと、アンテナ１５ａの方位角を可変してアンテナ１５ａの走査領域を設定する駆動部１５ｂとを備え、送信部１４が周波数変換及び電力増幅を行ったニアパルス信号による電波と、長パルス信号による電波とを順次発射するようになっている。また、空中線部１５は、ニアパルス信号及び長パルス信号による各電波が目標で反射した反射波信号を受信し、受信部１６に出力するようになっている。なお、本実施形態において、駆動部１５ｂが、アンテナ１５ａの方位角のみを可変できるものとして説明するが、駆動部１５ｂがアンテナ１５ａの方位角及び仰角の少なくともいずれか一方を可変するものであってもよい。
【００３８】
受信部１６は、空中線部１５からの反射波信号の電力増幅、検波及び長パルス信号に対してはパルス圧処理を行って、検波後の反射波信号を目標検出部１７に出力するようになっている。また、前述のように、受信部１６は、ニアパルス信号による反射波信号を用いて、ブラインドレンジを補完するようになっている。なお、受信部１６は、本発明に係るレンジ補完手段を構成する。
【００３９】
目標検出部１７は、検波後の反射波信号に基づいて、目標である陸地や建造物等の検出を行うようになっている。また、目標検出部１７は、目標を検出しない場合はその旨を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力し、目標を検出した場合はレーダ装置１０から目標までの距離を求め、求めた距離情報を含む信号を電界強度計算部１８に出力するようになっている。陸地や建造物等の検出方法としては、例えば、特開２００３−２２７８７１号公報の図２に示されたセルアベレージ値の単調減少規則を利用することができる。なお、目標検出部１７は、本発明に係る第１の識別手段及び第２の識別手段を構成する。
【００４０】
電界強度計算部１８は、目標検出部１７が求めた距離に基づき、検出した目標の付近に存在すると仮定した電波受信設備における長パルス信号によるパルス信号波の電界強度を計算するようになっている。この電界強度は、例えば数２によって、レーダ装置１０から距離ｒだけ離れた電波受信設備における受信電力を求めることにより算出できる。
【００４１】
［数２］
【００４２】
各変数の説明を以下に示す。
Ｐｒ：レーダ装置１０から距離ｒだけ離れた位置での受信電力（＝電界強度の２乗）
Ｐｔ：長パルス信号の尖頭送信電力［Ｗ］
τ：長パルス信号の変調パルス幅［秒］
Ｇｔ：長パルス信号の空中線利得［倍］
Ｇｒ：電波受信設備の受信空中線利得［倍］
Ｇｒｅｃ：長パルス信号の送信波長に対する電波受信設備の受信機利得［倍］
Ａｅ：電波受信設備の受信空中線の開口面積［ｍ２］
λ：長パルス信号の送信波長［ｍ］
数１の右辺の変数のうち、Ｐｔ、τ、Ｇｔ及びλは、レーダ装置１０における送信に係る変数であり、以下「送信諸元」という。また、数１の右辺の変数のうち、Ｇｒ、Ｇｒｅｃ及びＡｅは、電波受信設備での受信に係る変数であり、以下「受信諸元」という。
【００４３】
諸元データ保持部１９は、数２に示した送信諸元及び受信諸元のデータを保持しており、電界強度計算部１８によって読み出されるようになっている。ここで、送信諸元のデータは、レーダ装置１０を動作させる際に決定されるものであるので自明である。一方、受信諸元のデータは、受信障害の回避対象とする電波受信設備によって異なるものであるが、各電波受信設備が備える受信機は、放送波や通信波等に関する規格団体が提案した規格に基づいて設計されているので、その規格を参照して受信諸元のデータを決定することができる。また、予め実験を行って、受信諸元のデータを決定することもできる。
【００４４】
閾値データ保持部２０は、受信障害の回避対象とする電波受信設備において、受信障害が発生するか否かを判定するための電界強度閾値のデータを保持するようになっている。この電界強度閾値は、受信障害の回避対象とする電波受信設備における受信機が期待する所望信号受信電力に基づいて決定される値である。例えば、閾値データ保持部２０は、前記受信機の所望信号受信電力の２倍の値を電界強度閾値として保持している。前記受信機の所望信号受信電力は、放送波や通信波等に関する規格団体が提案した規格を参照して、又は予め実験を行って決定されるものである。
【００４５】
さらに図３を用いて閾値データ保持部２０が保持する電界強度閾値のデータを説明する。図３において、横軸はレーダ装置１０から目標までの距離を示し、縦軸は目標位置での電界強度を示す。
【００４６】
図３に示すように、レーダ装置１０が発射する長パルス信号波の電界強度は、距離の２乗に反比例し、尖頭送信電力が大きくなるに従って電界強度も大きくなるので、図示のように電界強度閾値を定めることにより、目標検出部１７が求めた距離と、電界強度計算部１８が計算した電波受信設備における電界強度とにより、その電波受信設備において受信障害が発生するおそれが有るか否かを判定できることとなる。
【００４７】
図１に戻り、判定部２１は、目標検出部１７が求めた距離と、電界強度計算部１８が計算した電波受信設備における電界強度と、閾値データ保持部２０が保持する電界強度閾値とに基づいて電界強度閾値に対する電波受信設備における電界強度の多寡を判定し、判定結果を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力するようになっている。また、判定部２１は、目標検出部１７が目標を検出した場合は、目標ごとの電界強度を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力するようになっている。
【００４８】
長パルス信号指示部２２は、諸元データ保持部１９が保持する送信諸元及び受信諸元のデータ及び判定部２１の判定結果に基づいて、長パルス信号に係る送信諸元のデータ値を長パルス信号生成部１３に指示するようになっている。なお、長パルス信号指示部２２は、本発明に係る第２の識別手段を構成する。以下、図４を用いて長パルス信号指示部２２の処理を具体的に説明する。
【００４９】
図４は、送信トリガ信号に基づいて生成されたニアパルス信号により目標からの反射波が得られた状態を示している。前述のように、この反射波の受信によって、陸地や建造物等の目標が有るか無いかの情報、レーダ装置１０から目標までの距離、目標付近の電波受信設備における電界強度が得られ、判定部２１は閾値データ保持部２０から電界強度閾値を読み出す（図１参照）。
【００５０】
そして、長パルス信号指示部２２は、陸地や建造物等が無い領域、又は陸地や建造物等は有るが受信障害の発生が無いと推定される領域に対して、長パルス信号を最大電力で送信するよう長パルス信号生成部１３に指示する。
【００５１】
また、長パルス信号指示部２２は、受信障害の発生が有ると推定される領域に対して、電波受信設備における電界強度と電界強度閾値との差に応じて、当該領域に対しては長パルス信号の振幅を低減する処理、パルス幅を短縮する処理、又は長パルス信号の送信停止を行う処理のいずれか１つを長パルス信号生成部１３に指示する。長パルス信号生成部１３は、この指示に基づいて長パルス信号を生成する。
【００５２】
次に、本実施形態におけるレーダ装置１０の動作について図１及び図５を用いて説明する。図５は、レーダ装置１０において、ニアパルス信号の生成から長パルス信号による反射波の受信までの動作を示すフローチャートである。
【００５３】
ニアパルス信号生成部１２は、送信タイミング指示部１１が出力する送信トリガ信号に基づいてニアパルス信号を生成し（ステップＳ１１）、送信部１４に出力する。
【００５４】
送信部１４は、入力したニアパルス信号を空間に発射する周波数に周波数変換し、電力増幅を行って（ステップＳ１２）、空中線部１５に出力する。
【００５５】
空中線部１５は、ニアパルス信号の電波を発射し（ステップＳ１３）、目標からの反射波を受信する（ステップＳ１４）。そして、空中線部１５は、反射波信号を受信部１６に出力する。
【００５６】
受信部１６は、反射波信号を周波数変換して電力増幅し（ステップＳ１５）、目標検出部１７に出力する。
【００５７】
目標検出部１７は、反射波信号に基づき、陸地や建造物等の目標が有るか無いかを判定する（ステップＳ１６）。
【００５８】
ステップＳ１６において、目標検出部１７は、目標が無いと判定した場合は、その旨を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力し、長パルス信号指示部２２は、長パルス信号の振幅を最大値に設定するよう長パルス信号生成部１３に指示する（ステップＳ２０）。
【００５９】
一方、ステップＳ１６において、目標検出部１７は、目標が有ると判定した場合は、ニアパルス信号を送信してから反射信号を受信するまでの時間に基づいてレーダ装置１０から目標までの距離を計算し（ステップＳ１７）、距離を示す信号を電界強度計算部１８に出力する。
【００６０】
電界強度計算部１８は、目標検出部１７が目標を検出した場合、諸元データ保持部１９から送信諸元のデータを読み出し、検出した目標付近の電波受信設備における電界強度を、例えば前述の数２により計算する（ステップＳ１８）。
【００６１】
判定部２１は、閾値データ保持部２０から電界強度閾値データを読み出し、読み出した電界強度閾値と、目標検出部１７が求めた距離と、電界強度計算部１８が計算した電波受信設備における電界強度とに基づいて電界強度閾値に対する電波受信設備における電界強度の多寡を判定し、判定結果を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力する（ステップＳ１９）。また、判定部２１は、目標ごとの電界強度を示す信号を長パルス信号指示部２２に出力する。
【００６２】
長パルス信号指示部２２は、諸元データ保持部１９が保持する送信諸元及び受信諸元のデータ及び判定部２１の判定結果に基づいて、電波受信設備における電界強度と電界強度閾値との差に応じた指示信号を長パルス信号生成部１３に出力する。
【００６３】
まず、長パルス信号の振幅を最大値に設定しても受信障害の発生が無いと推定される領域（条件１）に対して、長パルス信号指示部２２は、ステップＳ２０において長パルス信号を最大電力で送信するよう長パルス信号生成部１３に指示する。
【００６４】
また、長パルス信号の振幅を最大値に設定すると受信障害の発生が起こりうるが、長パルス信号の振幅の低減（又はパルス幅の短縮）を行えば受信障害を回避することができる領域（条件２）に対して、長パルス信号指示部２２は、距離に応じた長パルス信号の振幅の低減（又はパルス幅を短縮）を行うよう長パルス信号生成部１３に指示する（ステップＳ２１）。
【００６５】
また、長パルス信号の振幅の低減（又はパルス幅の短縮）を行っても受信障害を回避することができない領域（条件３）に対して、長パルス信号指示部２２は、長パルス信号の送信停止（換言すれば振幅値ゼロの長パルス信号を生成）を行うよう長パルス信号生成部１３に指示する（ステップＳ２２）。
【００６６】
以降、図示を簡略化したが、長パルス信号生成部１３は、長パルス信号指示部２２の指示に基づいて、長パルス信号の振幅（又はパルス幅）の設定を行い、送信部１４は、長パルス信号を空間に発射する周波数に周波数変換し、電力増幅を行って、空中線部１５は、長パルス信号の電波を発射した後、反射波を受信する（ステップＳ２３）。なお、受信部１６は、空中線部１５からの反射波信号の電力増幅、検波及び長パルス信号に対してはパルス圧縮処理、長パルス信号の送信期間においてブラインドレンジの補完処理を行う。
【００６７】
以上説明したレーダ装置１０の動作を図６に基づいて具体的に説明する。図６は、レーダ装置１０を搭載した船舶３１が、陸地３２の海岸付近を点線矢印で示す方向に航行している状態を表している。船舶３１のレーダ装置１０からはニアパルス信号波が３６０度の方向の領域に向かって発射されるものとする。
【００６８】
レーダ装置１０が発射したニアパルス信号波による反射波により、目標検出部１７は、海の領域４１と、陸地を含む領域４２〜４３とを検出する。また、目標検出部１７は、陸地を含む領域４２〜４３における各海岸線からレーダ装置１０までの距離を求める。その結果、目標検出部１７は、レーダ装置１０の位置を基準として、領域４４、４２、４３の順で各海岸線が遠くなることを把握できる。電界強度計算部１８は、領域４２〜４４からレーダ装置１０までの各距離における電界強度を計算する。判定部２１は、電界強度閾値に対する電波受信設備における電界強度の多寡を判定する。長パルス信号指示部２２は、各領域の電波受信設備において受信障害が発生するか否かを判定する。
【００６９】
その結果、領域４４が、長パルス信号の振幅の低減を行っても受信障害を回避することができない領域であるとすると、長パルス信号指示部２２は、領域４４に対し、長パルス信号波の発射を停止するよう長パルス信号生成部１３に指示する。
【００７０】
また、領域４２及び４３が、長パルス信号の振幅を最大値に設定すると受信障害の発生が有るが、長パルス信号の振幅の低減を行えば受信障害を回避することができる領域であるとすると、長パルス信号指示部２２は、領域４２及び４３に対し、それぞれ、受信障害を回避できる長パルス信号の振幅値のデータを指示する。
【００７１】
具体的には、長パルス信号指示部２２は、領域４２に対しては長パルス信号の振幅を、例えば最大値の１／４とするよう長パルス信号生成部１３に指示する。また、長パルス信号指示部２２は、領域４３に対しては長パルス信号の振幅を、例えば最大値の１／２とするよう長パルス信号生成部１３に指示する。すなわち、船舶３１に搭載されたレーダ装置１０は、長パルス信号の振幅を動的に設定し、受信障害を動的に回避することができる。
【００７２】
以上のように、本実施形態におけるレーダ装置１０によれば、ニアパルス信号によって求めた距離に応じて、長パルス信号を受信する領域における受信電界強度が閾値以下になるよう長パルス信号の送信諸元データを設定する長パルス信号指示部２２を備える構成としたので、長パルス信号波による受信障害を回避することができる。
【００７３】
次に、本実施形態の他の態様を図７に基づき説明する。図７は、前述の実施形態における長パルス信号生成部１３の構成を変更した長パルス信号生成部５０の構成を示す図である。その他の構成は図１と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
図７（ａ）に示すように、長パルス信号生成部５０は、長パルス信号生成器５１〜５４と、長パルス信号選択部５５と、Ｄ／Ａ変換部５６とを備えている。
【００７５】
長パルス信号生成器５１〜５４は、それぞれ、送信トリガ信号に基づいて、互いに異なる振幅の長パルス信号を生成するようになっている。
【００７６】
具体的には、長パルス信号生成器５１〜５４は、それぞれ、長パルス信号を生成するためのテーブルデータを保持しており、デジタル信号からなる長パルス信号を送信トリガ信号に基づいて生成するものである。図７に示した例では、長パルス信号生成器５１〜５４は、それぞれ、最大振幅、最大振幅の１／２、最大振幅の１／４及び振幅ゼロの長パルス信号を生成するものとしている。
【００７７】
長パルス信号選択部５５は、長パルス信号指示部２２の指示に基づき、長パルス信号生成器５１〜５４のいずれか１つを選択するようになっている。
【００７８】
Ｄ／Ａ変換部５６は、長パルス信号選択部５５が選択した長パルス信号生成器５１〜５４のいずれか１つの出力である長パルス信号をアナログ信号に変換し、送信部１４（図示省略）に出力するようになっている。
【００７９】
この構成により、長パルス信号生成部５０は、長パルス信号指示部２２の指示に基づく長パルス信号を容易に生成することができる。
【００８０】
なお、前述の説明では、長パルス信号の振幅の低減により受信障害を回避する例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図７（ｂ）に示すように、パルス幅減少Ａとして示すように、振幅低減と等価となる、短縮化した１つのパルス信号で長パルス信号を構成してもよい。
【００８１】
なお、前述の実施形態において、尖頭送信電力を減少させる処理を振幅の低減やパルス幅の減少により行う例を挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、尖頭送信電力を減少させる処理であれば同様の効果が得られる。
【００８２】
また、前述の実施形態において、レーダ装置１０を船舶に搭載する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、車両や航空機等の移動体や、固定設置される気象レーダ等にレーダ装置１０を搭載しても同様の効果が得られる。
【００８３】
また、前述の実施形態において、マイクロ波帯の電波を使用するレーダ装置１０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロ波帯以外の電波や、超音波、赤外線、光等を使用して目標を検出する装置に適用しても同様の効果が得られる。
【００８４】
また、前述の実施形態において、マイクロ波帯の電波を使用するレーダ装置１０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロ波帯以外の電波や、超音波、赤外線、光等を使用して目標を検出する装置に適用しても同様の効果が得られる。
【００８５】
さらに、前述の実施形態において、長パルス信号のパルス圧縮を実現するためのチャープ変調は、例えば、ＰＮコードやＧＯＬＤコードのように「急峻な自己相関特性」を有する符号系列に基づいて行われる変調で代替されてもよい。
【００８６】
また、前述の実施形態において、ニアパルス信号を送信してから反射信号を受信するまでの時間に基づいて目標までの距離を求める処理は、換算等の算術演算に基づいて行われなくてもよく、例えば、その時間を「目標までの距離」として識別する処理で代替されてもよい。
【００８７】
さらに、前述の実施形態において、目標は、雲、霧、波等の分布目標であってもよい。
【００８８】
また、前述の実施形態において、長パルス信号波によって受信障害等を被る対象は、電波受信設備に限定されず、例えば、到来した長パルス信号に起因する干渉や妨害によって性能が低下し、あるいは誤動作その他の障害が発生し得る機器であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上ように、本発明に係る目標検出装置は、長パルス信号による既述の目標への干渉・妨害等の障害がより確度高く緩和され、あるいは回避される。したがって、目標検出装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態におけるレーダ装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施形態におけるレーダ装置において、送信トリガ信号、ニアパルス信号及び長パルス信号の時間軸上の位置関係を概念的に示すタイミングチャート
【図３】本発明の一実施形態におけるレーダ装置において、閾値データ保持部が保持する電界強度閾値の説明図
【図４】本発明の一実施形態におけるレーダ装置において、長パルス信号指示部の処理の一例を示す図
【図５】本発明の一実施形態におけるレーダ装置の動作を示すフローチャート
【図６】本発明の一実施形態におけるレーダ装置を搭載した船舶の航行中における動作の説明図
【図７】本発明の一実施形態におけるレーダ装置において、他の態様を示す図
【図８】従来のレーダ装置においてアジマスブランクを設ける処理の説明図
【符号の説明】
【００９１】
１０ レーダ装置
１１ 送信タイミング指示部
１２ ニアパルス信号生成部
１３ 長パルス信号生成部
１４ 送信部
１５ 空中線部
１５ａ アンテナ
１５ｂ 駆動部
１６ 受信部
１７ 目標検出部
１８ 電界強度計算部
１９ 諸元データ保持部
２０ 閾値データ保持部
２１ 判定部
２２ 長パルス信号指示部
３１ 船舶
３２ 陸地
４１〜４４ 領域
５０ 長パルス信号生成部
５１〜５４ 長パルス信号生成器
５５ 長パルス信号選択部
５６ Ｄ／Ａ変換部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短パルス信号を送信し、前記短パルス信号を送信した時点から目標における前記短パルス信号の反射により生じた第１の信号が受信された時点までの時間を前記目標との距離として識別する第１の識別手段と、前記短パルス信号よりパルス幅が長い長パルス信号を前記短パルス信号の後に送信し、前記目標における前記長パルス信号の反射により生じた第２の信号のパルス幅を圧縮することにより、前記目標を識別する第２の識別手段とを備えた目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記短パルス信号を送信した時点から前記第１の信号が受信された時点までの時間が短いほど、前記長パルス信号の送信電力を小さな値に設定することを特徴とする目標検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記目標に到来する前記長パルス信号に対する前記目標の受信諸元データと、前記第２の識別手段が前記第２のパルス信号に対して有する送信諸元データとに基づいて、前記長パルス信号の送信電力を求めることを特徴とする目標検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記長パルス信号の送信および前記第２の信号の受信に供されるアンテナのビームの方向を可変し、前記ビームを介して前記長パルス信号が照射される領域毎の相対距離に基づいて前記送信諸元データを設定することを特徴とする目標検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の目標検出装置において、前記第１の信号と前記第２の信号との組み合わせにより、前記目標より近いレンジと遠いレンジとをカバーするレンジ補完手段を備えたことを特徴とする目標検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の目標検出装置において、前記長パルス信号は、前記圧縮を可能とする処理が施された電波、音波、光の何れか１つであることを特徴とする目標検出装置。
【請求項１】
短パルス信号を送信し、前記短パルス信号を送信した時点から目標における前記短パルス信号の反射により生じた第１の信号が受信された時点までの時間を前記目標との距離として識別する第１の識別手段と、前記短パルス信号よりパルス幅が長い長パルス信号を前記短パルス信号の後に送信し、前記目標における前記長パルス信号の反射により生じた第２の信号のパルス幅を圧縮することにより、前記目標を識別する第２の識別手段とを備えた目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記短パルス信号を送信した時点から前記第１の信号が受信された時点までの時間が短いほど、前記長パルス信号の送信電力を小さな値に設定することを特徴とする目標検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記目標に到来する前記長パルス信号に対する前記目標の受信諸元データと、前記第２の識別手段が前記第２のパルス信号に対して有する送信諸元データとに基づいて、前記長パルス信号の送信電力を求めることを特徴とする目標検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の目標検出装置において、前記第２の識別手段は、前記長パルス信号の送信および前記第２の信号の受信に供されるアンテナのビームの方向を可変し、前記ビームを介して前記長パルス信号が照射される領域毎の相対距離に基づいて前記送信諸元データを設定することを特徴とする目標検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の目標検出装置において、前記第１の信号と前記第２の信号との組み合わせにより、前記目標より近いレンジと遠いレンジとをカバーするレンジ補完手段を備えたことを特徴とする目標検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の目標検出装置において、前記長パルス信号は、前記圧縮を可能とする処理が施された電波、音波、光の何れか１つであることを特徴とする目標検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１３３８６８（Ｐ２０１０−１３３８６８Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１１４３４（Ｐ２００８−３１１４３４）
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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