移動目標検出装置
【課題】ＤＰＣＡ条件を満足しない場合でも移動目標の検出確率を最大化できる移動目標検出装置を提供する。
【解決手段】移動目標検出装置は、パルス繰り返し間隔で連続して送受信される第１のパルスと第２のパルスを増幅し同期検波して得られる所定数の第１の複素信号と第２の複素信号それぞれからレーダ画像を再生し、一方のレーダ画像を構成する第１の複素信号から複素共役な複素信号を生成し、この複素共役な複素信号と他方のレーダ画像を構成する第２の複素信号とを乗算して検出対象の積の複素信号を生成し、一方、レーダプラットフォームの対地速度から求まる位相偏差を用いて送受信アンテナのＤＰＣＡ条件からのずれを考慮して積の複素信号の確率密度を算出する。
【解決手段】移動目標検出装置は、パルス繰り返し間隔で連続して送受信される第１のパルスと第２のパルスを増幅し同期検波して得られる所定数の第１の複素信号と第２の複素信号それぞれからレーダ画像を再生し、一方のレーダ画像を構成する第１の複素信号から複素共役な複素信号を生成し、この複素共役な複素信号と他方のレーダ画像を構成する第２の複素信号とを乗算して検出対象の積の複素信号を生成し、一方、レーダプラットフォームの対地速度から求まる位相偏差を用いて送受信アンテナのＤＰＣＡ条件からのずれを考慮して積の複素信号の確率密度を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動しているプラットフォームに搭載される移動目標検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダでは一般に指向性を有するアンテナから電磁波を放射し、目標からの散乱波を観測する。この時、目標からの散乱波と同時に地表面からの強大な不要反射（クラッタ）が観測されるので、反射の小さな目標を検出することは容易でない。そこで、例えば移動目標を観測する場合には、ドップラー効果を利用してクラッタを抑圧し目標信号を検出する方法が用いられる。
【０００３】
ところが、レーダプラットフォームが移動する場合には、アンテナビームの角度拡がりに応じてクラッタのドップラー周波数が拡がるので、低速で移動する目標の信号を弁別することが困難な場合が発生する。そこで、アンテナ開口をレーダプラットフォームの移動方向に分割して、継続する２パルスの間において等価的にアンテナが静止した状況を作り出し、クラッタを抑圧する技術が考案されている。この技術では、クラッタは正の実数として観測され、移動する目標は位相角をもつ複素数として観測されることが期待される。
【０００４】
しかし、例えば樹木は風によって揺らぎ、または受信機の熱雑音によって信号の振幅と位相は変動する。このため、クラッタであっても実数として観測されず、実軸のまわりに分布した複素数として観測される。そこで、あるしきい値を設定し、複素信号平面上でクラッタと移動する目標とを区別する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、複素信号の振幅をη、位相角をψ、近傍平均をとる画素の数であるプリサム数をｎ、２枚のレーダ画像のコヒーレントをρ、ガンマ関数をΓ、第２種の変形ベッセル関数をＫとして、複素信号の確率密度ｐ（η，ψ）を、式（１）で求める。それから、複素信号の確率密度ｐ（η，ψ）が等しくなるように振幅ηと位相角ψを選び、等確率密度線を求める。そして、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で検出確率を最大化するしきい値Ｐｔｈを式（２）で求める。最後に各複素信号について式（１）に従って確率密度ｐ（η，ψ）を求め、求めた確率密度ｐ（η，ψ）がしきい値Ｐｔｈ以下であれば移動目標であると判断する。
【０００６】
【数１】
【０００７】
【非特許文献１】Ｃ．Ｈ．Ｇｉｅｒｕｌｌ著、「Ｓｔａｔｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌｏｏｋ ＳＡＲ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓ ｆｏｒ ＣＦＡＲ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄ Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔｓ」、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＲＥＭＯＴＥ ＳＥＮＳＩＮＧ、２００４年４月、ＶＯＬ．４２、ＮＯ．４、ｐｐ．６９１−７０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来のレーダ装置は、継続して送信された２つのパルスのうちの先に送信された第１のパルスにおける送受信の電気的位相中心と、次に送信された第２のパルスにおける送受信の電気的位相中心が一致することを前提としている。そして、２つの電気的位相中心が一致するためのＤｉｓｐｌａｃｅｄ−Ｐｈａｓｅ−Ｃｅｎｔｅｒ−Ａｎｔｅｎｎａ（以下、「ＤＰＣＡ」と称す）条件は、アンテナの開口長Ｄ、パルス繰り返し間隔Ｔｐ、レーダプラットフォームの対地速度ｖの間で条件式（３）を満足することである。
【０００９】
【数２】
【００１０】
すなわち、ＤＰＣＡ条件を満足するためには、レーダプラットフォームの対地速度ｖに応じてパルス繰り返し間隔Ｔｐを調整する必要があり、実用においてはこのＤＰＣＡ条件を満足できない場合が発生する。そして、ＤＰＣＡ条件を満足できない場合、クラッタの分布は等確率密度線からはずれているので、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で移動目標の検出確率を最大化することができないという問題がある。
【００１１】
この発明の目的は、ＤＰＣＡ条件を満足しない場合でも移動目標の検出確率を最大化できる移動目標検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る移動目標検出装置は、プラットフォームの移動方向に分割された２つの開口を持ち且つパルス繰り返し間隔でパルスが発信されるアンテナ、一方の上記開口で受信されたパルスが変換された第１の複素信号をパルス繰り返し間隔分遅延する遅延手段、上記遅延された所定数の第１の複素信号から第１のレーダ画像を再生する第１の画像再生手段、および上記一方の開口で受信されたパルスから上記パルス繰り返し間隔分遅れて発信され且つ他方の上記開口で受信されたパルスが変換された所定数の第２の複素信号から第２のレーダ画像を再生する第２の画像再生手段を備える移動目標検出装置において、上記第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号の複素共役を求める複素共役手段と、上記第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号に上記第２のレーダ画像の複素共役の信号を乗算して積の複素信号を求める乗算手段と、上記プラットフォームの対地速度を求める手段と、上記パルス繰り返し間隔の間に上記アンテナが移動した距離と上記アンテナの開口長の４分の１との差を算出する手段と、上記アンテナのアンテナパターンを記憶する手段と、上記差およびコヒーレンスに基づいてしきい値を算出する手段と、上記算出したしきい値と上記乗算手段の積の複素信号の振幅と位相とに基づいて移動目標からの信号を検出する手段と、を備えた。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る移動目標検出装置の効果は、パルス繰り返し間隔で連続して送受信される第１のパルスと第２のパルスを増幅し同期検波して得られる所定数の第１の複素信号と第２の複素信号それぞれからレーダ画像を再生し、一方のレーダ画像を構成する第１の複素信号から複素共役な複素信号を生成し、この複素共役な複素信号と他方のレーダ画像を構成する第２の複素信号とを乗算して検出対象の複素信号を生成し、一方、レーダプラットフォームの対地速度から求まる位相偏差を用いて送受信アンテナのＤＰＣＡ条件からのずれを考慮した複素信号の確率密度からクラッタと移動目標とを判別するしきい値を求めるので、等確率密度線がクラッタの分布とよく一致しており、与えられた誤警報確率の下で移動目標の検出確率を最大とすることができることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
【００１５】
図１は、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置を用いて観測するときのジオメトリを表す。
この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、例えば航空機、艦船、衛星などのようなレーダプラットフォーム３０に搭載され、移動している移動目標３２を観測する。なお、以下の説明では移動目標検出装置の送受信アンテナ１のアンテナ開口面をレーダプラットフォーム３０の進行方向に平行になるように設定し、送受信アンテナ１のビームをアンテナ開口面に対して垂直になるように設定し、ビームのフットプリント３１を図１に示すように設定して説明する。また、２次元平面内を仮定して動作を説明するが、これらの仮定を満足しない場合であっても、容易に拡張して考えることが可能である。
【００１６】
図２は、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置の構成図である。
この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、送受信アンテナ１の２つの第１のアンテナ２および第２のアンテナ３、送信機８、第１の送受切換器９ａ、第２の送受切換器９ｂ、第１の受信機１０ａ、第２の受信機１０ｂ、第１の受信機１０ａからの第１の複素信号を遅延させる遅延手段１１、遅延手段１１で遅延された第１の複素信号を記憶する第１の記憶手段３３ａ、および、第２の受信機１０ｂからの第２の複素信号を記憶する第２の記憶手段３３ｂを備える。
【００１７】
送受信アンテナ１の開口長をＤとすると、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３の開口長はそれぞれＤ／２である。
送信機８は、パルス繰り返し間隔Ｔｐ’毎に高周波パルスを発生し、第１の送受切換器９ａと第２の送受切換器９ｂの両方に送信する。
第１の送受切換器９ａと第２の送受切換器９ｂは、それぞれ送信機８からの高周波パルスを第１のアンテナ２と第２のアンテナ３に送信するとともに、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３が受信したパルスをそれぞれ第１の受信機１０ａと第２の受信機１０ｂに送信する。なお、第１のアンテナ２で受信したパルスを第１のパルス、第２のアンテナ３で受信したパルスを第２のパルスと称す。
第１のアンテナ２と第２のアンテナ３とから同じ高周波パルスが同時に空中に放射され、送受信アンテナ１の電気的位相中心位置から送信したことになる。また、受信した第１のパルスと第２のパルスは、それぞれ第１のアンテナ２と第２のアンテナ３の電気的位相中心位置で受信したことになる。
【００１８】
第１の受信機１０ａは、第１のパルスを増幅し、同期検波して得られた第１の複素信号を遅延手段１１に送信する。
第２の受信機１０ｂは、第２のパルスを増幅し、同期検波して得られた第２の複素信号を第２の記憶手段３３ｂに送信する。
遅延手段１１は、第１の複素信号を１パルス繰り返し間隔分時間遅延して第１の記憶手段３３ａに送信する。
【００１９】
また、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、第１の画像再生手段１２ａ、第２の画像再生手段１２ｂ、第２の複素信号の複素共役を求める複素共役手段１３、第１の複素信号と第２の複素信号の複素共役の信号とを乗算する乗算手段１４、および、近傍の画素の複素信号をプリサムするプリサム手段２７を備える。
【００２０】
第１の画像再生手段１２ａは、第１の記憶手段３３ａに所定数のパルスから得られた第１の複素信号が蓄積される度に第１の記憶手段３３ａから読み出して第１のレーダ画像として再生する。なお、その原理・手順は合成開口レーダの画像再生処理としてよく知られるものである。
第２の画像再生手段１２ｂは、第２の記憶手段３３ｂに所定数のパルスから得られた第２の複素信号が蓄積される度に第２の記憶手段３３ｂから読み出して第２のレーダ画像として再生する。
【００２１】
複素共役手段１３は、第２の画像再生手段１２ｂからの第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号に対する複素共役信号を出力する。
乗算手段１４は、第１の画像再生手段１２ａからの第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号と複素共役手段１３からの第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号に対する複素共役の複素信号とを乗算して積の複素信号を求める。
プリサム手段２７は、近傍の画素での乗算手段１４からの積の複素信号をプリサムして和の複素信号を求め、和の複素信号とプリサム数ｎを出力する。
【００２２】
また、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、対地速度センサ２２、位置ずれ算出手段２１、アンテナパターン記憶手段３５、しきい値算出手段２０、および検出手段３４を備える。
【００２３】
対地速度センサ２２は、レーダプラットフォーム３０の対地速度ｖを計測する。
アンテナパターン記憶手段３５は、位相偏差Δφに対するアンテナ利得ｐａ（Δφ）が記憶されている。
位置ずれ算出手段２１は、送受信アンテナ１の開口長Ｄ、パルス繰り返し間隔Ｔｐ’、レーダプラットフォーム３０の対地速度ｖを式（４）に代入して、第１のパルスにおける送受信の電気的位相中心位置と、第２のパルスにおける送受信の電気的位相中心位置との位置ずれΔｘを算出する。
【００２４】
【数３】
【００２５】
しきい値算出手段２０は、位置ずれΔｘ、速度ベクトルと直交する方位を基準としたアンテナビームの方位角θおよびレーダの送信波長λを式（５）に代入して位相偏差Δφを算出する。また、しきい値算出手段２０は、位相偏差Δφに関するアンテナ利得ｐａ（Δφ）をアンテナパターン記憶手段３５から読み出す。
また、しきい値算出手段２０は、和の複素信号の振幅ηおよび位相角ψ、算出される位相偏差Δφ、プリサム手段２７のプリサムにおいて用いられる近傍平均をとる画素の数であるプリサム数ｎ、予め定められたコヒーレンスρ、読み出したアンテナ利得ｐａ（Δφ）を式（６）に代入して和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を算出する。なお、式（６）のΓはガンマ関数、Ｋは第２種の変形ベッセル関数である。
また、しきい値算出手段２０は、式（６）から求めた和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を用いて、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で検出確率を最大化するしきい値Ｐｔｈを式（７）で求める。
【００２６】
【数４】
【００２７】
検出手段３４は、各和の複素信号について式（６）に従って確率密度ｐ’（η，ψ）を求め、求めた確率密度ｐ’（η，ψ）がしきい値Ｐｔｈ以下であれば移動目標であると判断する。
【００２８】
図３は、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置での送受信の際の送受信アンテナ１の位置関係を示す図である。
次に、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置の動作を説明する。
送信機８が発生した高周波パルスは、先のパルスとして第１の送受切換器９ａと第２の送受切換器９ｂを通して第１のアンテナ２および第２のアンテナ３から同時に空中に放射される。すなわち、先のパルスは電気的位相中心位置５ａから送信されたことになる。
先のパルスは移動目標に到達し反射して送受信アンテナ１に戻ってくるが、その間に送受信アンテナ１は電波伝播遅延時間をτ、レーダプラットフォーム３０の対地速度をｖとすると距離ｖ・τだけ移動する。そして、戻ってきた先のパルスを第１のアンテナ２で受信するが、電気的位相中心位置６ａで受信されたことになる。この第１のアンテナ２で受信された先のパルスを第１のパルスと称す。
【００２９】
次に、パルス繰り返し間隔Ｔｐを隔てた次の時点で送信機８が発生した高周波パルスは、後のパルスとして第１の送受切換器９ａと第２の送受切換器９ｂを通して第１のアンテナ２および第２のアンテナ３から同時に空中に放射される。このとき、送受信アンテナ１は、先のパルスを送信した位置から距離ｖ・Ｔｐ’だけ移動しており、後のパルスは電気的位相中心位置５ｂから送信されたことになる。
後のパルスは移動目標に到達し反射して送受信アンテナ１に戻ってくるが、その間に送受信アンテナ１は距離ｖ・τだけ移動する。そして、戻ってきた後のパルスを第２のアンテナ３で受信するが、電気的位相中心位置７ｂで受信されたことになる。この第２のアンテナ３で受信された後のパルスを第２のパルスと称す。
【００３０】
第１のアンテナ２で受信された第１のパルスは、第１の送受切換器９ａを通して第１の受信機１０ａへ送られ、増幅され、同期検波されて第１の複素信号に変換される。この第１の複素信号は、遅延手段１１によって１パルス繰り返し間隔分だけ時間遅延され、第１の記憶手段３３ａに蓄積される。
第２のアンテナ３で受信された第２のパルスは、第２の送受切換器９ｂを通して第２の受信機１０ｂへ送られ、増幅され、同期検波されて第２の複素信号に変換される。この第２の複素信号は、第２の記憶手段３３ｂに蓄積される。
【００３１】
第１の記憶手段３３ａに蓄積された所定数の第１の複素信号は、第１の画像再生手段１２ａで第１の記憶手段３３ａから読み出され、第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号として出力される。
第２の記憶手段３３ｂに蓄積された所定数の第２の複素信号は、第２の画像再生手段１２ｂで第２の記憶手段３３ｂから読み出され、第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号として出力される。
第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号は、複素共役手段１３で第２のレーダ画像を構成する複素共役信号に変換される。
【００３２】
第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号と第２のレーダ画像を構成する複素共役信号とは、乗算手段１４で乗算されて第３のレーダ画像を構成する積の複素信号に変換される。
第３のレーダ画像を構成する積の複素信号は、プリサム手段２７でプリサムされて第４のレーダ画像を構成する和の複素信号に変換される。
【００３３】
一方、レーダプラットフォーム３０の対地速度ｖは、対地速度センサ２２で計測され、予め定まった送受信アンテナ１の開口長Ｄおよびパルス繰り返し間隔Ｔｐと計測されたレーダプラットフォーム３０の対地速度ｖを式（４）に代入して位置ずれΔｘを算出する。
次に、算出した位置ずれΔｘ、速度ベクトルと直交する方位を基準としたアンテナビームの方位角θおよびレーダの送信波長λを式（５）に代入して位相偏差Δφを算出する。
【００３４】
次に、第４のレーダ画像を構成する和の複素信号、算出した位相偏差Δφを用いて和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を式（６）に従って算出する。
次に、式（６）で算出した和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を用いて、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で検出確率を最大化するしきい値Ｐｔｈを式（７）で求める。
最後に、各和の複素信号について式（６）に従って求めた確率密度ｐ’（η，ψ）がしきい値Ｐｔｈ以下であれば移動目標であると判断する。
【００３５】
次に、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置を用いた観測の結果について説明する。図４は、移動目標検出装置がＤＰＣＡ条件を満たしていないときに観測するクラッタを計算機により模擬し複素信号平面上に図示した図である。
図４（ａ）には、ＤＰＣＡ条件を満たしていないときに式（６）に従って算出したクラッタの確率密度ｐ’（η，ψ）と、クラッタの等確率密度線とが複素信号平面上に図示されている。この図４（ａ）に図示された点１８の座標が各クラッタの振幅と位相を表し、線１９は等確率密度線である。
一方、図４（ｂ）には、比較のために、ＤＰＣＡ条件を満たしていないときに式（１）に従って算出したクラッタの確率密度ｐ（η，ψ）と、クラッタの等確率密度線とが複素信号平面上に図示されている。
【００３６】
図４（ｂ）から分かるように、クラッタを示す点１８の分布は等確率密度線１９からはずれており、式（１）を用いて算出した確率密度ｐ（η，ψ）では、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で移動目標の検出確率を最大とすることができない。
一方、図４（ａ）から分かるように、クラッタを示す点１８の分布は等確率密度線１９とよく一致しており、例えＤＰＣＡ条件を満足しない場合においても、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で移動目標の検出確率を最大とすることができる。
【００３７】
この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、パルス繰り返し間隔で連続して送受信される第１のパルスと第２のパルスを増幅し同期検波して得られる所定数の第１の複素信号と第２の複素信号それぞれからレーダ画像を再生し、一方のレーダ画像を構成する第１の複素信号から複素共役な複素信号を生成し、この複素共役な複素信号と他方のレーダ画像を構成する第２の複素信号とを乗算して検出対象の積の複素信号を生成し、一方、レーダプラットフォームの対地速度ｖから求まる位相偏差Δφを用いて送受信アンテナ１のＤＰＣＡ条件からのずれを考慮して積の複素信号の確率密度を算出するので、等確率密度線がクラッタの分布とよく一致しており、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で移動目標の検出確率を最大とすることができる。
【００３８】
実施の形態２．
図５は、この発明に係る実施の形態２による移動目標検出装置の構成を示す図である。
この発明に係る実施の形態２による移動目標検出装置は、図５に示すように、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置のしきい値算出手段２０の代わりにしきい値読み出し手段２３、しきい値テーブル算出手段２４およびしきい値記憶手段２５を備えたことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
【００３９】
しきい値テーブル算出手段２４は、想定されるプリサム数ｎおよび位置ずれΔｘに基づいて予めしきい値Ｐｔｈを計算し、得たしきい値をしきい値記憶手段２５に格納されているしきい値テーブルに記憶する。
しきい値読み出し手段２３は、プリサム手段２７のプリサムで用いたプリサム数ｎおよび位置ずれ算出手段２１からの位置ずれΔｘに基づいてしきい値テーブルから対応するしきい値Ｐｔｈを読み出し、検出手段３４へ出力する。
【００４０】
この発明に係る実施の形態２による移動目標検出装置は、想定されるプリサム数ｎおよび位置ずれΔｘ毎に予めしきい値を算出し、算出したしきい値をしきい値記憶手段２５に格納されているしきい値テーブルに記憶しておき、実際のプリサム手段２７で用いたプリサム数ｎと実際の位置ずれΔｘとによりしきい値テーブルを検索して対応するしきい値Ｐｔｈを読み出し検出手段３４の判断に使用するので、リアルタイムにしきい値を計算する場合に比べて計算機の負荷が減少する。
【００４１】
実施の形態３．
図６は、この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置の構成を示す図である。
この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置は、図６に示すように、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置にコヒーレンス推定手段２６を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明に係る実施の形態３によるコヒーレンス推定手段２６は、第１の画像再生手段１２ａから出力される第１のレーダ画像の第１の複素信号と第２の画像再生手段１２ｂから出力される第２のレーダ画像の第２の複素信号とのコヒーレンスρを推定する。
しきい値算出手段２０は、和の複素信号の振幅ηおよび位相角ψ、算出される位相偏差Δφ、プリサム数ｎ、第１のレーダ画像と第２のレーダ画像とのコヒーレンスρ、読み出したアンテナ利得ｐａ（Δφ）を式（６）に代入して和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を算出するが、コヒーレンスρはコヒーレンス推定手段２６が推定した値を代入する。
【００４２】
次に、この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置の動作について説明する。
なお、実施の形態１による移動目標検出装置の動作とコヒーレンスρを推定する動作が加わったことが異なるので、この加わった動作だけについて説明する。
第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号と第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号とは、コヒーレンス推定手段２６で第１のレーダ画像と第２のレーダ画像との間のコヒーレンスが推定される。
【００４３】
予め定められたコヒーレンスを代入して確率密度を算出する場合、実際のコヒーレンスが予め定められたコヒーレンスからずれたとき確率密度から算出するしきい値もずれてしまい移動目標の検出性能が低下してしまう可能性があるが、この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置のように、確率密度を実際のレーダ画像から推定したコヒーレンスを代入して算出すると、推定したコヒーレンスが実際のコヒーレンスからずれないので、確率密度から算出するしきい値もずれず移動目標の検出性能を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置を用いて観測するときのジオメトリを表す。
【図２】この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置の構成図である。
【図３】この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置での送受信の際の送受信アンテナ１の位置関係を示す図である。
【図４】移動目標検出装置がＤＰＣＡ条件を満たしていないときに観測するクラッタを計算機により模擬し複素信号平面上に図示した図である。
【図５】この発明に係る実施の形態２による移動目標検出装置の構成図である。
【図６】この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 送受信アンテナ、２、３ アンテナ、５ａ、５ｂ、６ａ、７ｂ 電気的位相中心位置、８ 送信機、９ａ、９ｂ 送受切換器、１０ａ、１０ｂ 受信機、１１ 遅延手段、１２ａ、１２ｂ 画像再生手段、１３ 複素共役手段、１４ 乗算手段、１８ 点、１９ 等確率密度線、２０ しきい値算出手段、２１ 位置ずれ算出手段、２２ 対地速度センサ、２３ しきい値読み出し手段、２４ しきい値テーブル算出手段、２５ しきい値記憶手段、２６ コヒーレンス推定手段、２７ プリサム手段、３０ レーダプラットフォーム、３１ フットプリント、３２ 移動目標、３３ａ、３３ｂ 記憶手段、３４ 検出手段、３５ アンテナパターン記憶手段。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動しているプラットフォームに搭載される移動目標検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダでは一般に指向性を有するアンテナから電磁波を放射し、目標からの散乱波を観測する。この時、目標からの散乱波と同時に地表面からの強大な不要反射（クラッタ）が観測されるので、反射の小さな目標を検出することは容易でない。そこで、例えば移動目標を観測する場合には、ドップラー効果を利用してクラッタを抑圧し目標信号を検出する方法が用いられる。
【０００３】
ところが、レーダプラットフォームが移動する場合には、アンテナビームの角度拡がりに応じてクラッタのドップラー周波数が拡がるので、低速で移動する目標の信号を弁別することが困難な場合が発生する。そこで、アンテナ開口をレーダプラットフォームの移動方向に分割して、継続する２パルスの間において等価的にアンテナが静止した状況を作り出し、クラッタを抑圧する技術が考案されている。この技術では、クラッタは正の実数として観測され、移動する目標は位相角をもつ複素数として観測されることが期待される。
【０００４】
しかし、例えば樹木は風によって揺らぎ、または受信機の熱雑音によって信号の振幅と位相は変動する。このため、クラッタであっても実数として観測されず、実軸のまわりに分布した複素数として観測される。そこで、あるしきい値を設定し、複素信号平面上でクラッタと移動する目標とを区別する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、複素信号の振幅をη、位相角をψ、近傍平均をとる画素の数であるプリサム数をｎ、２枚のレーダ画像のコヒーレントをρ、ガンマ関数をΓ、第２種の変形ベッセル関数をＫとして、複素信号の確率密度ｐ（η，ψ）を、式（１）で求める。それから、複素信号の確率密度ｐ（η，ψ）が等しくなるように振幅ηと位相角ψを選び、等確率密度線を求める。そして、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で検出確率を最大化するしきい値Ｐｔｈを式（２）で求める。最後に各複素信号について式（１）に従って確率密度ｐ（η，ψ）を求め、求めた確率密度ｐ（η，ψ）がしきい値Ｐｔｈ以下であれば移動目標であると判断する。
【０００６】
【数１】
【０００７】
【非特許文献１】Ｃ．Ｈ．Ｇｉｅｒｕｌｌ著、「Ｓｔａｔｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌｏｏｋ ＳＡＲ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓ ｆｏｒ ＣＦＡＲ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄ Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔｓ」、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＲＥＭＯＴＥ ＳＥＮＳＩＮＧ、２００４年４月、ＶＯＬ．４２、ＮＯ．４、ｐｐ．６９１−７０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来のレーダ装置は、継続して送信された２つのパルスのうちの先に送信された第１のパルスにおける送受信の電気的位相中心と、次に送信された第２のパルスにおける送受信の電気的位相中心が一致することを前提としている。そして、２つの電気的位相中心が一致するためのＤｉｓｐｌａｃｅｄ−Ｐｈａｓｅ−Ｃｅｎｔｅｒ−Ａｎｔｅｎｎａ（以下、「ＤＰＣＡ」と称す）条件は、アンテナの開口長Ｄ、パルス繰り返し間隔Ｔｐ、レーダプラットフォームの対地速度ｖの間で条件式（３）を満足することである。
【０００９】
【数２】
【００１０】
すなわち、ＤＰＣＡ条件を満足するためには、レーダプラットフォームの対地速度ｖに応じてパルス繰り返し間隔Ｔｐを調整する必要があり、実用においてはこのＤＰＣＡ条件を満足できない場合が発生する。そして、ＤＰＣＡ条件を満足できない場合、クラッタの分布は等確率密度線からはずれているので、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で移動目標の検出確率を最大化することができないという問題がある。
【００１１】
この発明の目的は、ＤＰＣＡ条件を満足しない場合でも移動目標の検出確率を最大化できる移動目標検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る移動目標検出装置は、プラットフォームの移動方向に分割された２つの開口を持ち且つパルス繰り返し間隔でパルスが発信されるアンテナ、一方の上記開口で受信されたパルスが変換された第１の複素信号をパルス繰り返し間隔分遅延する遅延手段、上記遅延された所定数の第１の複素信号から第１のレーダ画像を再生する第１の画像再生手段、および上記一方の開口で受信されたパルスから上記パルス繰り返し間隔分遅れて発信され且つ他方の上記開口で受信されたパルスが変換された所定数の第２の複素信号から第２のレーダ画像を再生する第２の画像再生手段を備える移動目標検出装置において、上記第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号の複素共役を求める複素共役手段と、上記第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号に上記第２のレーダ画像の複素共役の信号を乗算して積の複素信号を求める乗算手段と、上記プラットフォームの対地速度を求める手段と、上記パルス繰り返し間隔の間に上記アンテナが移動した距離と上記アンテナの開口長の４分の１との差を算出する手段と、上記アンテナのアンテナパターンを記憶する手段と、上記差およびコヒーレンスに基づいてしきい値を算出する手段と、上記算出したしきい値と上記乗算手段の積の複素信号の振幅と位相とに基づいて移動目標からの信号を検出する手段と、を備えた。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る移動目標検出装置の効果は、パルス繰り返し間隔で連続して送受信される第１のパルスと第２のパルスを増幅し同期検波して得られる所定数の第１の複素信号と第２の複素信号それぞれからレーダ画像を再生し、一方のレーダ画像を構成する第１の複素信号から複素共役な複素信号を生成し、この複素共役な複素信号と他方のレーダ画像を構成する第２の複素信号とを乗算して検出対象の複素信号を生成し、一方、レーダプラットフォームの対地速度から求まる位相偏差を用いて送受信アンテナのＤＰＣＡ条件からのずれを考慮した複素信号の確率密度からクラッタと移動目標とを判別するしきい値を求めるので、等確率密度線がクラッタの分布とよく一致しており、与えられた誤警報確率の下で移動目標の検出確率を最大とすることができることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
【００１５】
図１は、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置を用いて観測するときのジオメトリを表す。
この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、例えば航空機、艦船、衛星などのようなレーダプラットフォーム３０に搭載され、移動している移動目標３２を観測する。なお、以下の説明では移動目標検出装置の送受信アンテナ１のアンテナ開口面をレーダプラットフォーム３０の進行方向に平行になるように設定し、送受信アンテナ１のビームをアンテナ開口面に対して垂直になるように設定し、ビームのフットプリント３１を図１に示すように設定して説明する。また、２次元平面内を仮定して動作を説明するが、これらの仮定を満足しない場合であっても、容易に拡張して考えることが可能である。
【００１６】
図２は、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置の構成図である。
この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、送受信アンテナ１の２つの第１のアンテナ２および第２のアンテナ３、送信機８、第１の送受切換器９ａ、第２の送受切換器９ｂ、第１の受信機１０ａ、第２の受信機１０ｂ、第１の受信機１０ａからの第１の複素信号を遅延させる遅延手段１１、遅延手段１１で遅延された第１の複素信号を記憶する第１の記憶手段３３ａ、および、第２の受信機１０ｂからの第２の複素信号を記憶する第２の記憶手段３３ｂを備える。
【００１７】
送受信アンテナ１の開口長をＤとすると、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３の開口長はそれぞれＤ／２である。
送信機８は、パルス繰り返し間隔Ｔｐ’毎に高周波パルスを発生し、第１の送受切換器９ａと第２の送受切換器９ｂの両方に送信する。
第１の送受切換器９ａと第２の送受切換器９ｂは、それぞれ送信機８からの高周波パルスを第１のアンテナ２と第２のアンテナ３に送信するとともに、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３が受信したパルスをそれぞれ第１の受信機１０ａと第２の受信機１０ｂに送信する。なお、第１のアンテナ２で受信したパルスを第１のパルス、第２のアンテナ３で受信したパルスを第２のパルスと称す。
第１のアンテナ２と第２のアンテナ３とから同じ高周波パルスが同時に空中に放射され、送受信アンテナ１の電気的位相中心位置から送信したことになる。また、受信した第１のパルスと第２のパルスは、それぞれ第１のアンテナ２と第２のアンテナ３の電気的位相中心位置で受信したことになる。
【００１８】
第１の受信機１０ａは、第１のパルスを増幅し、同期検波して得られた第１の複素信号を遅延手段１１に送信する。
第２の受信機１０ｂは、第２のパルスを増幅し、同期検波して得られた第２の複素信号を第２の記憶手段３３ｂに送信する。
遅延手段１１は、第１の複素信号を１パルス繰り返し間隔分時間遅延して第１の記憶手段３３ａに送信する。
【００１９】
また、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、第１の画像再生手段１２ａ、第２の画像再生手段１２ｂ、第２の複素信号の複素共役を求める複素共役手段１３、第１の複素信号と第２の複素信号の複素共役の信号とを乗算する乗算手段１４、および、近傍の画素の複素信号をプリサムするプリサム手段２７を備える。
【００２０】
第１の画像再生手段１２ａは、第１の記憶手段３３ａに所定数のパルスから得られた第１の複素信号が蓄積される度に第１の記憶手段３３ａから読み出して第１のレーダ画像として再生する。なお、その原理・手順は合成開口レーダの画像再生処理としてよく知られるものである。
第２の画像再生手段１２ｂは、第２の記憶手段３３ｂに所定数のパルスから得られた第２の複素信号が蓄積される度に第２の記憶手段３３ｂから読み出して第２のレーダ画像として再生する。
【００２１】
複素共役手段１３は、第２の画像再生手段１２ｂからの第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号に対する複素共役信号を出力する。
乗算手段１４は、第１の画像再生手段１２ａからの第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号と複素共役手段１３からの第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号に対する複素共役の複素信号とを乗算して積の複素信号を求める。
プリサム手段２７は、近傍の画素での乗算手段１４からの積の複素信号をプリサムして和の複素信号を求め、和の複素信号とプリサム数ｎを出力する。
【００２２】
また、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、対地速度センサ２２、位置ずれ算出手段２１、アンテナパターン記憶手段３５、しきい値算出手段２０、および検出手段３４を備える。
【００２３】
対地速度センサ２２は、レーダプラットフォーム３０の対地速度ｖを計測する。
アンテナパターン記憶手段３５は、位相偏差Δφに対するアンテナ利得ｐａ（Δφ）が記憶されている。
位置ずれ算出手段２１は、送受信アンテナ１の開口長Ｄ、パルス繰り返し間隔Ｔｐ’、レーダプラットフォーム３０の対地速度ｖを式（４）に代入して、第１のパルスにおける送受信の電気的位相中心位置と、第２のパルスにおける送受信の電気的位相中心位置との位置ずれΔｘを算出する。
【００２４】
【数３】
【００２５】
しきい値算出手段２０は、位置ずれΔｘ、速度ベクトルと直交する方位を基準としたアンテナビームの方位角θおよびレーダの送信波長λを式（５）に代入して位相偏差Δφを算出する。また、しきい値算出手段２０は、位相偏差Δφに関するアンテナ利得ｐａ（Δφ）をアンテナパターン記憶手段３５から読み出す。
また、しきい値算出手段２０は、和の複素信号の振幅ηおよび位相角ψ、算出される位相偏差Δφ、プリサム手段２７のプリサムにおいて用いられる近傍平均をとる画素の数であるプリサム数ｎ、予め定められたコヒーレンスρ、読み出したアンテナ利得ｐａ（Δφ）を式（６）に代入して和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を算出する。なお、式（６）のΓはガンマ関数、Ｋは第２種の変形ベッセル関数である。
また、しきい値算出手段２０は、式（６）から求めた和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を用いて、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で検出確率を最大化するしきい値Ｐｔｈを式（７）で求める。
【００２６】
【数４】
【００２７】
検出手段３４は、各和の複素信号について式（６）に従って確率密度ｐ’（η，ψ）を求め、求めた確率密度ｐ’（η，ψ）がしきい値Ｐｔｈ以下であれば移動目標であると判断する。
【００２８】
図３は、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置での送受信の際の送受信アンテナ１の位置関係を示す図である。
次に、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置の動作を説明する。
送信機８が発生した高周波パルスは、先のパルスとして第１の送受切換器９ａと第２の送受切換器９ｂを通して第１のアンテナ２および第２のアンテナ３から同時に空中に放射される。すなわち、先のパルスは電気的位相中心位置５ａから送信されたことになる。
先のパルスは移動目標に到達し反射して送受信アンテナ１に戻ってくるが、その間に送受信アンテナ１は電波伝播遅延時間をτ、レーダプラットフォーム３０の対地速度をｖとすると距離ｖ・τだけ移動する。そして、戻ってきた先のパルスを第１のアンテナ２で受信するが、電気的位相中心位置６ａで受信されたことになる。この第１のアンテナ２で受信された先のパルスを第１のパルスと称す。
【００２９】
次に、パルス繰り返し間隔Ｔｐを隔てた次の時点で送信機８が発生した高周波パルスは、後のパルスとして第１の送受切換器９ａと第２の送受切換器９ｂを通して第１のアンテナ２および第２のアンテナ３から同時に空中に放射される。このとき、送受信アンテナ１は、先のパルスを送信した位置から距離ｖ・Ｔｐ’だけ移動しており、後のパルスは電気的位相中心位置５ｂから送信されたことになる。
後のパルスは移動目標に到達し反射して送受信アンテナ１に戻ってくるが、その間に送受信アンテナ１は距離ｖ・τだけ移動する。そして、戻ってきた後のパルスを第２のアンテナ３で受信するが、電気的位相中心位置７ｂで受信されたことになる。この第２のアンテナ３で受信された後のパルスを第２のパルスと称す。
【００３０】
第１のアンテナ２で受信された第１のパルスは、第１の送受切換器９ａを通して第１の受信機１０ａへ送られ、増幅され、同期検波されて第１の複素信号に変換される。この第１の複素信号は、遅延手段１１によって１パルス繰り返し間隔分だけ時間遅延され、第１の記憶手段３３ａに蓄積される。
第２のアンテナ３で受信された第２のパルスは、第２の送受切換器９ｂを通して第２の受信機１０ｂへ送られ、増幅され、同期検波されて第２の複素信号に変換される。この第２の複素信号は、第２の記憶手段３３ｂに蓄積される。
【００３１】
第１の記憶手段３３ａに蓄積された所定数の第１の複素信号は、第１の画像再生手段１２ａで第１の記憶手段３３ａから読み出され、第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号として出力される。
第２の記憶手段３３ｂに蓄積された所定数の第２の複素信号は、第２の画像再生手段１２ｂで第２の記憶手段３３ｂから読み出され、第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号として出力される。
第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号は、複素共役手段１３で第２のレーダ画像を構成する複素共役信号に変換される。
【００３２】
第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号と第２のレーダ画像を構成する複素共役信号とは、乗算手段１４で乗算されて第３のレーダ画像を構成する積の複素信号に変換される。
第３のレーダ画像を構成する積の複素信号は、プリサム手段２７でプリサムされて第４のレーダ画像を構成する和の複素信号に変換される。
【００３３】
一方、レーダプラットフォーム３０の対地速度ｖは、対地速度センサ２２で計測され、予め定まった送受信アンテナ１の開口長Ｄおよびパルス繰り返し間隔Ｔｐと計測されたレーダプラットフォーム３０の対地速度ｖを式（４）に代入して位置ずれΔｘを算出する。
次に、算出した位置ずれΔｘ、速度ベクトルと直交する方位を基準としたアンテナビームの方位角θおよびレーダの送信波長λを式（５）に代入して位相偏差Δφを算出する。
【００３４】
次に、第４のレーダ画像を構成する和の複素信号、算出した位相偏差Δφを用いて和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を式（６）に従って算出する。
次に、式（６）で算出した和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を用いて、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で検出確率を最大化するしきい値Ｐｔｈを式（７）で求める。
最後に、各和の複素信号について式（６）に従って求めた確率密度ｐ’（η，ψ）がしきい値Ｐｔｈ以下であれば移動目標であると判断する。
【００３５】
次に、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置を用いた観測の結果について説明する。図４は、移動目標検出装置がＤＰＣＡ条件を満たしていないときに観測するクラッタを計算機により模擬し複素信号平面上に図示した図である。
図４（ａ）には、ＤＰＣＡ条件を満たしていないときに式（６）に従って算出したクラッタの確率密度ｐ’（η，ψ）と、クラッタの等確率密度線とが複素信号平面上に図示されている。この図４（ａ）に図示された点１８の座標が各クラッタの振幅と位相を表し、線１９は等確率密度線である。
一方、図４（ｂ）には、比較のために、ＤＰＣＡ条件を満たしていないときに式（１）に従って算出したクラッタの確率密度ｐ（η，ψ）と、クラッタの等確率密度線とが複素信号平面上に図示されている。
【００３６】
図４（ｂ）から分かるように、クラッタを示す点１８の分布は等確率密度線１９からはずれており、式（１）を用いて算出した確率密度ｐ（η，ψ）では、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で移動目標の検出確率を最大とすることができない。
一方、図４（ａ）から分かるように、クラッタを示す点１８の分布は等確率密度線１９とよく一致しており、例えＤＰＣＡ条件を満足しない場合においても、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で移動目標の検出確率を最大とすることができる。
【００３７】
この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置は、パルス繰り返し間隔で連続して送受信される第１のパルスと第２のパルスを増幅し同期検波して得られる所定数の第１の複素信号と第２の複素信号それぞれからレーダ画像を再生し、一方のレーダ画像を構成する第１の複素信号から複素共役な複素信号を生成し、この複素共役な複素信号と他方のレーダ画像を構成する第２の複素信号とを乗算して検出対象の積の複素信号を生成し、一方、レーダプラットフォームの対地速度ｖから求まる位相偏差Δφを用いて送受信アンテナ１のＤＰＣＡ条件からのずれを考慮して積の複素信号の確率密度を算出するので、等確率密度線がクラッタの分布とよく一致しており、与えられた誤警報確率Ｐｆａの下で移動目標の検出確率を最大とすることができる。
【００３８】
実施の形態２．
図５は、この発明に係る実施の形態２による移動目標検出装置の構成を示す図である。
この発明に係る実施の形態２による移動目標検出装置は、図５に示すように、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置のしきい値算出手段２０の代わりにしきい値読み出し手段２３、しきい値テーブル算出手段２４およびしきい値記憶手段２５を備えたことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
【００３９】
しきい値テーブル算出手段２４は、想定されるプリサム数ｎおよび位置ずれΔｘに基づいて予めしきい値Ｐｔｈを計算し、得たしきい値をしきい値記憶手段２５に格納されているしきい値テーブルに記憶する。
しきい値読み出し手段２３は、プリサム手段２７のプリサムで用いたプリサム数ｎおよび位置ずれ算出手段２１からの位置ずれΔｘに基づいてしきい値テーブルから対応するしきい値Ｐｔｈを読み出し、検出手段３４へ出力する。
【００４０】
この発明に係る実施の形態２による移動目標検出装置は、想定されるプリサム数ｎおよび位置ずれΔｘ毎に予めしきい値を算出し、算出したしきい値をしきい値記憶手段２５に格納されているしきい値テーブルに記憶しておき、実際のプリサム手段２７で用いたプリサム数ｎと実際の位置ずれΔｘとによりしきい値テーブルを検索して対応するしきい値Ｐｔｈを読み出し検出手段３４の判断に使用するので、リアルタイムにしきい値を計算する場合に比べて計算機の負荷が減少する。
【００４１】
実施の形態３．
図６は、この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置の構成を示す図である。
この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置は、図６に示すように、この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置にコヒーレンス推定手段２６を追加したことが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明に係る実施の形態３によるコヒーレンス推定手段２６は、第１の画像再生手段１２ａから出力される第１のレーダ画像の第１の複素信号と第２の画像再生手段１２ｂから出力される第２のレーダ画像の第２の複素信号とのコヒーレンスρを推定する。
しきい値算出手段２０は、和の複素信号の振幅ηおよび位相角ψ、算出される位相偏差Δφ、プリサム数ｎ、第１のレーダ画像と第２のレーダ画像とのコヒーレンスρ、読み出したアンテナ利得ｐａ（Δφ）を式（６）に代入して和の複素信号の確率密度ｐ’（η，ψ）を算出するが、コヒーレンスρはコヒーレンス推定手段２６が推定した値を代入する。
【００４２】
次に、この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置の動作について説明する。
なお、実施の形態１による移動目標検出装置の動作とコヒーレンスρを推定する動作が加わったことが異なるので、この加わった動作だけについて説明する。
第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号と第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号とは、コヒーレンス推定手段２６で第１のレーダ画像と第２のレーダ画像との間のコヒーレンスが推定される。
【００４３】
予め定められたコヒーレンスを代入して確率密度を算出する場合、実際のコヒーレンスが予め定められたコヒーレンスからずれたとき確率密度から算出するしきい値もずれてしまい移動目標の検出性能が低下してしまう可能性があるが、この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置のように、確率密度を実際のレーダ画像から推定したコヒーレンスを代入して算出すると、推定したコヒーレンスが実際のコヒーレンスからずれないので、確率密度から算出するしきい値もずれず移動目標の検出性能を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置を用いて観測するときのジオメトリを表す。
【図２】この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置の構成図である。
【図３】この発明に係る実施の形態１による移動目標検出装置での送受信の際の送受信アンテナ１の位置関係を示す図である。
【図４】移動目標検出装置がＤＰＣＡ条件を満たしていないときに観測するクラッタを計算機により模擬し複素信号平面上に図示した図である。
【図５】この発明に係る実施の形態２による移動目標検出装置の構成図である。
【図６】この発明に係る実施の形態３による移動目標検出装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 送受信アンテナ、２、３ アンテナ、５ａ、５ｂ、６ａ、７ｂ 電気的位相中心位置、８ 送信機、９ａ、９ｂ 送受切換器、１０ａ、１０ｂ 受信機、１１ 遅延手段、１２ａ、１２ｂ 画像再生手段、１３ 複素共役手段、１４ 乗算手段、１８ 点、１９ 等確率密度線、２０ しきい値算出手段、２１ 位置ずれ算出手段、２２ 対地速度センサ、２３ しきい値読み出し手段、２４ しきい値テーブル算出手段、２５ しきい値記憶手段、２６ コヒーレンス推定手段、２７ プリサム手段、３０ レーダプラットフォーム、３１ フットプリント、３２ 移動目標、３３ａ、３３ｂ 記憶手段、３４ 検出手段、３５ アンテナパターン記憶手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラットフォームの移動方向に分割された２つの開口を持ち且つパルス繰り返し間隔でパルスが発信されるアンテナ、一方の上記開口で受信されたパルスが変換された第１の複素信号をパルス繰り返し間隔分遅延する遅延手段、上記遅延された所定数の第１の複素信号から第１のレーダ画像を再生する第１の画像再生手段、および上記一方の開口で受信されたパルスから上記パルス繰り返し間隔分遅れて発信され且つ他方の上記開口で受信されたパルスが変換された所定数の第２の複素信号から第２のレーダ画像を再生する第２の画像再生手段を備える移動目標検出装置において、
上記第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号の複素共役を求める複素共役手段と、
上記第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号に上記第２のレーダ画像の複素共役の信号を乗算して積の複素信号を求める乗算手段と、
上記プラットフォームの対地速度を求める手段と、
上記パルス繰り返し間隔の間に上記アンテナが移動した距離と上記アンテナの開口長の４分の１との差を算出する手段と、
上記アンテナのアンテナパターンを記憶する手段と、
上記差およびコヒーレンスに基づいてしきい値を算出する手段と、
上記算出したしきい値と上記乗算手段の積の複素信号の振幅と位相とに基づいて移動目標からの信号を検出する手段と、
を備えたことを特徴とする移動目標検出装置。
【請求項２】
上記パルス繰り返し間隔の間に上記アンテナが移動すると想定する複数の距離と上記アンテナの開口長の４分の１との差に基づいて予め複数のしきい値を算出ししきい値テーブルに記憶する手段と、
しきい値テーブルが格納される手段と、
上記差を算出する手段が算出した差に基づいて上記しきい値テーブルから対応するしきい値を読み出す手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動目標検出装置。
【請求項３】
上記第１の画像再生手段および上記第２の画像再生手段により再生された２つのレーダ画像のコヒーレンスを求める手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の移動目標検出装置。
【請求項１】
プラットフォームの移動方向に分割された２つの開口を持ち且つパルス繰り返し間隔でパルスが発信されるアンテナ、一方の上記開口で受信されたパルスが変換された第１の複素信号をパルス繰り返し間隔分遅延する遅延手段、上記遅延された所定数の第１の複素信号から第１のレーダ画像を再生する第１の画像再生手段、および上記一方の開口で受信されたパルスから上記パルス繰り返し間隔分遅れて発信され且つ他方の上記開口で受信されたパルスが変換された所定数の第２の複素信号から第２のレーダ画像を再生する第２の画像再生手段を備える移動目標検出装置において、
上記第２のレーダ画像を構成する第２の複素信号の複素共役を求める複素共役手段と、
上記第１のレーダ画像を構成する第１の複素信号に上記第２のレーダ画像の複素共役の信号を乗算して積の複素信号を求める乗算手段と、
上記プラットフォームの対地速度を求める手段と、
上記パルス繰り返し間隔の間に上記アンテナが移動した距離と上記アンテナの開口長の４分の１との差を算出する手段と、
上記アンテナのアンテナパターンを記憶する手段と、
上記差およびコヒーレンスに基づいてしきい値を算出する手段と、
上記算出したしきい値と上記乗算手段の積の複素信号の振幅と位相とに基づいて移動目標からの信号を検出する手段と、
を備えたことを特徴とする移動目標検出装置。
【請求項２】
上記パルス繰り返し間隔の間に上記アンテナが移動すると想定する複数の距離と上記アンテナの開口長の４分の１との差に基づいて予め複数のしきい値を算出ししきい値テーブルに記憶する手段と、
しきい値テーブルが格納される手段と、
上記差を算出する手段が算出した差に基づいて上記しきい値テーブルから対応するしきい値を読み出す手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動目標検出装置。
【請求項３】
上記第１の画像再生手段および上記第２の画像再生手段により再生された２つのレーダ画像のコヒーレンスを求める手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の移動目標検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１９９５２（Ｐ２００９−１９９５２Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８１８６６（Ｐ２００７−１８１８６６）
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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