JP2001201568A - レーダ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誤検出の発生を抑え、所望の目標を検出する
ことができるレーダ信号処理装置を得る。 【解決手段】 ウェザクラッタのような不要信号の有無
をノイズレベルとの比較によって判断し、クラッタ領域
についてはパルスヒット間の位相変化量からクラッタの
ドップラ周波数を精度良く推定してディジタルフィルタ
により抑圧し、クラッタが存在しない領域についてはド
ップラ周波数の位相補正を行わず、かつフィルタリング
も行わないことにより誤検出の発生を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば航空機な
どの目標の自動検出を行うレーダ信号処理装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は従来のレーダ信号処理装置の構
成図である。図において、１はビームを電子的に走査
し、方位角及び高低角を連続的に変化させることが可能
なレーダアンテナ、２はレーダアンテナ１からのマイク
ロ波信号を電気信号に変換し、Ｉ，Ｑ位相検波を行う受
信機、３は受信機２からのアナログビデオ信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、４はＡ／Ｄ変換器３
からの電気信号に含まれる不要な信号、例えばシークラ
ッタやグランドクラッタなどの固定目標を抑圧するため
のＭＴＩ（Moving Target Indicator：移動目標指示
機）装置、５はＭＴＩ装置４からの信号に対し、パルス
ヒット間の位相変化量からウェザクラッタなどの不要な
移動目標のドップラ周波数を推定するクラッタ中心周波
数推定部、１０はＭＴＩ装置４からの信号に対し、クラ
ッタ中心周波数推定部５で推定したドップラ周波数分の
位相を補正する位相補正部、１１は位相補正部１０から
の信号に対し、０ドップラ周波数に阻止域を形成し、フ
ィルタリングを行うディジタルフィルタ、１２はディジ
タルフィルタ１１からの信号の振幅検出、ＣＦＡＲ（Co
nstant False Alarm Rate：一定誤警報確率）など、目
標の自動検出処理を行う後段信号処理装置、１３は後段
信号処理装置１２からの処理結果をＰＰＩ（Plan Posit
ion Indicator）スコープなどに表示する表示装置であ
る。

【０００３】次に従来のレーダ信号処理装置の動作につ
いて説明する。以下の説明では従来のレーダ信号処理装
置が一例として艦船等に搭載されている場合を考える。
ここで、レーダアンテナ１から受信した目標を含む信号
は、受信機２にてＩ，Ｑに位相検波を行い、Ａ／Ｄ変換
器３にてアナログ信号をディジタル信号に変換する。こ
のＡ／Ｄ変換器３からのディジタルビデオ信号には、航
空機などの必要な目標信号とともにシークラッタやグラ
ンドクラッタのような不要な固定目標やウェザクラッタ
のような不要な移動目標が混在しており、任意の距離に
おける入力信号の周波数特性は図６（ａ）に示すような
特性となる。このような入力信号に対し、ＭＴＩ装置４
によりドップラ周波数が０近傍のシークラッタやグラン
ドクラッタのような不要信号を抑圧し、図６（ｂ）に示
すような周波数特性となる。次にクラッタ中心周波数推
定部５において、パルスヒット間、すなわちＰＲＩ（Pu
lse Repetition Interval：パルス繰返し間隔）の遅延
をもった信号系列間の位相変化量から、ウェザクラッタ
のような不要信号のドップラ周波数を推定し、位相補正
部１０において推定したドップラ周波数分の位相を補正
する。その結果、図６（ｃ）に示すように、ウェザクラ
ッタのような不要信号の中心周波数が０ドップラ周波数
にシフトすることになる。次にディジタルフィルタ１１
において、０ドップラ周波数に阻止域を形成するフィル
タリングにより、ウェザクラッタのような不要信号を抑
圧する。こうして図６（ｄ）に示すように所望の目標信
号のみが抽出でき、後段信号処理装置１２において振幅
検出、ＣＦＡＲなどの自動検出処理を行い、ＰＰＩスコ
ープなどの表示装置１３に処理結果を表示するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような艦船等に
搭載される従来のレーダ信号処理装置では、ウェザクラ
ッタのような不要信号が存在しない領域、すなわち、レ
ーダ覆域内すべてにウェザクラッタが存在するとは限ら
ず、ある方位、高度、距離においてはウェザクラッタが
存在せずノイズだけの場合もあり、そのような場合でも
各レンジビン毎に位相補正を行い、ディジタルフィルタ
によるフィルタを形成することになるため、ノイズの振
幅分布特性が変化してしまい、後段信号処理装置での目
標の自動検出処理において、誤検出が多く発生してしま
うという課題があった。

【０００５】また、上記のような艦船等に搭載される従
来のレーダ信号処理装置では、ウェザクラッタのような
不要信号が存在する領域においても、時々刻々変化する
クラッタの中心周波数を精度良く推定しなければ抑圧効
果が不十分となり、その結果クラッタが消え残るため、
後段信号処理装置での目標の自動検出処理において、誤
検出が多く発生してしまうという課題があった。

【０００６】この発明は、上記の課題を解決するために
なされたものであり、ＭＴＩ装置の出力がノイズレベル
よりも大きくかつ距離方向に連続的に広がっている場
合、クラッタが存在していると判断し、その領域のクラ
ッタのドップラ周波数を推定し、推定したドップラ周波
数分の位相補正を行い、ディジタルフィルタによるフィ
ルタリングを行うものであり、また、ノイズレベルより
小さい場合かつノイズレベルよりも大きいが、距離方向
に連続的でない場合はクラッタが存在していないと判断
し、位相補正は行わず、かつディジタルフィルタによる
フィルタリングも行わないことにより、誤検出の発生を
抑え、所望の目標のみを検出することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明によるレーダ
信号処理装置は、レーダアンテナからの信号を受信し、
Ｉ，Ｑ位相検波を行う受信機、上記受信機からの信号を
ディジタル信号に変換し量子化するＡ／Ｄ変換器、上記
Ａ／Ｄ変換器からの信号のうち、シークラッタやグラン
ドクラッタのような不要信号を抑圧するＭＴＩ装置、上
記ＭＴＩ装置からの信号のうち、パルスヒット間の位相
変化量からウェザクラッタのような不要信号のドップラ
周波数を推定するクラッタ中心周波数推定部、上記ＭＴ
Ｉ装置からの信号の振幅を検出する振幅検出部、上記レ
ーダアンテナの利得及び受信機の雑音や利得からノイズ
レベルを算出するノイズレベル算出部、上記振幅検出部
の出力と上記ノイズレベル算出部の出力であるノイズレ
ベルを比較する比較器、上記振幅検出部の出力がノイズ
レベルよりも大きい場合にクラッタが存在していると判
断し、かつ、上記クラッタ中心周波数推定部の出力と上
記比較器の出力から、距離方向に連続的にクラッタが存
在していると判断された領域の、推定したクラッタ中心
周波数をレンジブロック単位に平均処理を行い、推定精
度を高めるブロック平均処理部、上記ＭＴＩ装置からの
信号に対し、上記ブロック平均処理部で算出したドップ
ラ周波数分の位相を補正する位相補正部、上記位相補正
部からの信号に対し、０ドップラ周波数に阻止域を形成
し、フィルタリングを行うディジタルフィルタ、上記デ
ィジタルフィルタからの信号の振幅検出、ＣＦＡＲな
ど、目標信号の自動検出処理を行う後段信号処理装置、
上記後段信号処理装置の処理結果をＰＰＩスコープなど
に表示する表示装置とを備えるようにしたものである。

【０００８】また、第２の発明によるレーダ信号処理装
置は、レーダアンテナ、受信機、Ａ／Ｄ変換器、ＭＴＩ
装置を経て得られた信号から、パルスヒット間の位相変
化量からウェザクラッタのような不要信号のドップラ周
波数を推定するクラッタ中心周波数推定部、上記ＭＴＩ
装置からの信号の振幅を検出する振幅検出部、上記レー
ダアンテナの利得及び受信機の雑音や利得からノイズレ
ベルを算出するノイズレベル算出部、上記振幅検出部の
出力と上記ノイズレベル算出部の出力であるノイズレベ
ルを比較する比較器、上記振幅検出部の出力がノイズレ
ベルよりも大きい場合にクラッタが存在していると判断
し、かつ、上記クラッタ中心周波数推定部の出力と上記
比較器の出力から、距離方向に連続的にクラッタが存在
していると判断された領域の、推定したクラッタ中心周
波数を距離方向に移動平均し、推定精度を高める移動平
均処理部、上記ＭＴＩ装置からの信号に対し、上記移動
平均処理部で算出したドップラ周波数分の位相を補正す
る位相補正部、上記位相補正部からの信号に対し、０ド
ップラ周波数に阻止域を形成し、フィルタリングを行う
ディジタルフィルタ、上記ディジタルフィルタからの信
号の振幅検出、ＣＦＡＲなど、目標信号の自動検出処理
を行う後段信号処理装置、上記後段信号処理装置の処理
結果をＰＰＩスコープなどに表示する表示装置とを備え
るようにしたものである。

【０００９】また、第３の発明によるレーダ信号処理装
置は、レーダアンテナ、受信機、Ａ／Ｄ変換器、ＭＴＩ
装置を経て得られた信号から、パルスヒット間の位相変
化量からウェザクラッタのような不要信号のドップラ周
波数を任意に設定した距離ブロック単位に推定するクラ
ッタ中心周波数推定部、上記ＭＴＩ装置からの信号の振
幅を検出する振幅検出部、上記レーダアンテナの利得及
び受信機の雑音や利得からノイズレベルを算出するノイ
ズレベル算出部、上記振幅検出部の出力と上記ノイズレ
ベル算出部の出力であるノイズレベルを比較する比較
器、上記振幅検出部の出力がノイズレベルよりも大きい
場合にクラッタが存在していると判断し、上記ＭＴＩ装
置からの信号に対し、上記クラッタ中心周波数推定部で
推定したドップラ周波数分の位相を補正する位相補正
部、上記位相補正部からの信号に対し、０ドップラ周波
数に阻止域を形成し、フィルタリングを行うディジタル
フィルタ、上記ディジタルフィルタからの信号の振幅検
出、ＣＦＡＲなど、目標信号の自動検出処理を行う後段
信号処理装置、上記後段信号処理装置の処理結果をＰＰ
Ｉスコープなどに表示する表示装置とを備えるようにし
たものである。

【００１０】また、第４の発明によるレーダ信号処理装
置は、レーダアンテナ、受信機、Ａ／Ｄ変換器、ＭＴＩ
装置を経て得られた信号から、パルスヒット間の位相変
化量からウェザクラッタのような不要信号のドップラ周
波数を推定するクラッタ中心周波数推定部、上記ＭＴＩ
装置からの信号の振幅を検出する振幅検出部、上記振幅
検出部の出力とノイズレベルを比較する比較器、上記レ
ーダアンテナの利得及び受信機の雑音や利得からノイズ
レベルを算出するノイズレベル算出部、上記振幅検出部
の出力が上記ノイズレベル算出部の出力であるノイズレ
ベルよりも大きい場合にクラッタが存在していると判断
し、かつ、上記クラッタ中心周波数推定部の出力と上記
比較器の出力から、距離方向に連続的にクラッタが存在
していると判断された領域の、推定したクラッタ中心周
波数を前回までの同一ビーム方向走査時に推定したクラ
ッタ中心周波数と平均するビーム走査間平均処理部、上
記ＭＴＩ装置からの信号に対し、上記ビーム走査間平均
処理部で推定したドップラ周波数分の位相を補正する位
相補正部、上記位相補正部からの信号に対し、０ドップ
ラ周波数に阻止域を形成し、フィルタリングを行うディ
ジタルフィルタ、上記ディジタルフィルタからの信号の
振幅検出、ＣＦＡＲなど、目標信号の自動検出処理を行
う後段信号処理装置、上記後段信号処理装置の処理結果
をＰＰＩスコープなどに表示する表示装置とを備えるよ
うにしたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示すブロック図である。図において、１
〜４は上記従来装置と全く同じものである。５はＭＴＩ
装置４からの信号に対し、パルスヒット間の位相変化量
からウェザクラッタのような不要信号のドップラ周波数
を推定するクラッタ中心周波数推定部である。６はＭＴ
Ｉ装置４からの信号の振幅を検出する振幅検出部であ
り、７は上記レーダアンテナ１の利得及び受信機２の雑
音や利得からノイズレベルを算出するノイズレベル算出
部である。８は上記振幅検出部６の出力と上記ノイズレ
ベル算出部７の出力であるノイズレベルを比較する比較
器である。９は上記振幅検出部６の出力がノイズレベル
算出部７からのノイズレベルよりも大きい場合にクラッ
タが存在していると判断し、さらに上記クラッタ中心周
波数推定部５の出力と上記比較器８の出力から、距離方
向に連続的にクラッタが存在していると判断された領域
の、推定したドップラ周波数をレンジブロック単位に平
均処理を行い、推定精度を高めるブロック平均処理部で
ある。１０は上記ＭＴＩ装置４からの信号に対し、上記
ブロック平均処理部９で算出したドップラ周波数分の位
相を補正する位相補正部である。１１は上記位相補正部
１０からの信号に対し、０ドップラ周波数に阻止域を形
成するディジタルフィルタである。１２は上記ディジタ
ルフィルタ１１からの信号の振幅検出、ＣＦＡＲなど、
目標信号の自動検出処理を行う後段信号処理装置であ
り、１３の表示装置は上記後段信号処理装置１２からの
処理結果をＰＰＩスコープなどに表示するものである。

【００１２】次にこの発明の実施の形態１によるレーダ
信号処理装置の動作について説明する。以下の説明では
従来の場合と同様にこの発明によるレーダ信号処理装置
が一例として艦船等に搭載されている場合を考える。

【００１３】レーダアンテナ１、受信機２を経て得られ
る信号には所望の移動目標の他に、シークラッタやグラ
ンドクラッタのような不要な固定目標や、ウェザクラッ
タのような不要な移動目標などが混在している。図５
（ａ）は受信機２からの任意の１パルスヒット分の信号
（距離特性）の一例を示している。また、図６（ａ）は
任意の距離における目標信号及びクラッタが混在した場
合の周波数特性の一例を示したものである。ここで、Ｐ
ＲＦはPulse Repetition Frequency：パルス繰り返し周
波数である。Ａ／Ｄ変換器３はアナログ信号をディジタ
ル信号にサンプリングし、量子化する。このとき、１サ
ンプル当たりの信号単位をレンジビンと称する。Ａ／Ｄ
変換後、ＭＴＩ装置４においてシークラッタやグランド
クラッタのようなドップラ周波数が０又は０近傍である
不要信号を抑圧する。ＭＴＩ装置４からの出力信号の距
離特性は図５（ｂ）、周波数特性は図６（ｂ）で示され
る。

【００１４】次にクラッタ中心周波数推定部５は、ＭＴ
Ｉ装置４からの信号に対し、パルスヒット間の位相変化
量を算出しウェザクラッタのような不要信号のドップラ
周波数を推定する。“数１”に示すように、ｎヒット目
の信号の共役複素とｎ＋１ヒット目の信号を複素乗算
し、ヒット間の位相変化量ｆｃを求めることができ、こ
の計算を各レンジビン毎に行う。例えば図５（ｂ）に示
す距離範囲Ｒにおけるレンジビン毎の位相変化量を図７
（ａ）に示す。ここではノイズの領域で算出した位相変
化量についてはｆｎ、目標信号についてはｆｔ、クラッ
タについてはｆｃで表している。また、目標信号は４レ
ンジビンにまたがっているものとする。次に、クラッタ
中心周波数の推定精度の向上とクラッタと目標信号との
識別を目的として、距離方向のメディアン計算による平
均操作を行う。これは、ウェザクラッタは広く距離方向
に広がっていると仮定できることから、注目レンジビン
の有するドップラ周波数を参照セル内のデータのメディ
アン（中間）値から得るものとする。その理由として、
参照セル内に目標信号がある場合、単純な平均計算を行
うと目標信号のドップラ周波数成分が加味されてしまい
クラッタの中心周波数推定精度を落とすことになるから
である。また、メディアンをとることにより、目標信号
とクラッタの位相変化量が差別化できるからである。例
えば図７（ｂ）では、位相変化量の結果がｆｃ２となっ
たレンジビンを注目レンジビンとした場合の例を示して
いる。注目レンジビンの中心周波数推定値は注目レンジ
ビンの前後の参照セル計８レンジビンの位相変化量のメ
ディアンをとることになる。またこのとき、注目レンジ
ビンの前後の４レンジビンはガードセルとしてメディア
ン計算からは除外する。参照セル内には目標信号が含ま
れているが、メディアンをとることにより目標信号の位
相変化量が選ばれる可能性はほとんどない。この例では
図７（ｃ）に示すように、注目レンジビンのメディアン
結果はｆｃ８が選択されている。また、注目レンジビン
に目標信号がある場合は、参照セル内にはウェザクラッ
タまたはノイズが存在することから、誤って目標信号の
位相変化量が選ばれることはない。このようにして、ク
ラッタ中心周波数推定部５は各レンジビン毎に上記の計
算を行うものである。

【００１５】

【数１】

【００１６】次に振幅検出部６は上記ＭＴＩ装置４から
の信号の振幅を検出する。次に、比較器８において、上
記振幅検出部６の出力とノイズレベル算出部７の出力で
あるノイズレベルを比較する。このときのノイズレベル
は受信機２が元々有している雑音やレーダアンテナ１及
び受信機２が有している利得と、受信信号の飽和を防止
するために自動または手動により受信感度の制御を行う
利得制御情報から算出されるもので、適宜変動するもの
である。このノイズレベルをクラッタ有無のスレショル
ドとして、振幅検出部６の出力がノイズレベルよりも大
きい場合はクラッタが存在していると判断する。図８
（ａ）に図７（ａ）と同一のレンジビンにおける比較器
８の出力結果例を示す。図では、振幅検出部６の出力が
ノイズレベルよりも大きく、クラッタが存在していると
判断された場合を１で表している。またこのとき、図８
（ｂ）に示すように、振幅検出部６の出力がノイズレベ
ルより大きい場合でも、距離方向に連続していないレン
ジビンについては、振幅の大きなノイズであると判断す
る。

【００１７】次にブロック平均処理部９は、上記クラッ
タ中心周波数推定部５からの各レンジビン毎に推定した
クラッタ中心周波数と比較器８からの各レンジビン毎の
ノイズレベルとの大小関係を入力する。図９（ａ）に比
較器８の出力が図８（ａ）の場合のクラッタ中心周波数
推定結果を示す。前述したように、ウェザクラッタのよ
うな不要信号は広く距離方向に広がっていると考えられ
る。また、距離方向に連続的にクラッタが存在している
と判断された領域のクラッタ中心周波数はほとんど同じ
であると考えられる。そこで、クラッタが存在する領域
内を数レンジビンを単位としてブロック化し、ブロック
内のクラッタ中心周波数を平均し、その平均値をブロッ
ク内の各レンジビンに対する推定値とする。図９（ｂ）
の例では、ブロック化するレンジビン数を４とし、ブロ
ック毎に平均したクラッタ中心周波数がｆｃａ，ｆｃ
ｂ，ｆｃｃとなり、各ブロック内の４レンジビンのドッ
プラ周波数とする。次に位相補正部１０は、上記ブロッ
ク平均処理部９からレンジビン毎のドップラ周波数を入
力し、上記ＭＴＩ装置４からの信号に対し、ドップラ周
波数分の位相補正を行う。また、クラッタが存在してい
ないと判断されたレンジビンについては位相補正を行わ
ない。位相補正部１０による補正処理は“数２”及び図
６（ｃ）に示されるように、クラッタのドップラ周波数
を０となるように補正する。

【００１８】

【数２】

【００１９】図１０はディジタルフィルタ１１の一例で
あるＦＩＲ（Finite Impulse Respose：非巡回型フィル
タ）の基本構成を示した図であり、遅延素子１６、係数
乗算器１７、加算器１８で構成され、位相補正部１０か
らの信号に対し、阻止域が０ドップラ周波数固定のフィ
ルタリングを行い、クラッタ電力を最小にして出力する
ものである。こうして、図５（ｃ）及び図６（ｄ）に示
すように、不要信号はすべて抑圧され、所望の目標信号
のみが後段信号処理装置１２において、振幅検出、ＣＦ
ＡＲなどにより自動検出され、ＰＰＩスコープなどの表
示装置１３に表示されるものである。

【００２０】上記の構成により、ウェザクラッタのよう
な不要信号が存在しない、すなわちノイズのみが存在す
る領域については、位相補正部１０で補正を行わず、０
ドップラ周波数に固定の阻止域を形成するフィルタリン
グを行うことで、後段信号処理装置１２での目標の自動
検出処理における誤検出の発生を抑えることが可能とな
り、また距離方向に広がっているクラッタの中心周波数
を精度良く推定し、抑圧することが可能となる。

【００２１】実施の形態２．また、図２はこの発明の実
施の形態２を示すブロック図である。図２において、レ
ーダアンテナ１、受信機２、Ａ／Ｄ変換器３、ＭＴＩ装
置４、クラッタ中心周波数推定部５、振幅検出部６、ノ
イズレベル算出部７、比較器８、位相補正部１０、ディ
ジタルフィルタ１１、後段信号処理装置１２、表示装置
１３は実施の形態１と同様であり、移動平均処理部１４
において、各レンジビン毎のクラッタ中心周波数推定部
５の出力と比較器８の出力から距離方向に連続的にクラ
ッタが存在していると判断された領域に対し、推定した
クラッタ中心周波数を移動平均して推定精度を高めるも
のである。

【００２２】上記実施の形態１で説明したように、クラ
ッタ中心周波数推定部５では各レンジビン毎にクラッタ
のドップラ周波数を推定し、比較器８では各レンジビン
毎の振幅がノイズレベルより大きいか小さいかを判断す
る。前述したように、ウェザクラッタのような不要信号
は広く距離方向に広がっていると考えられる。また、距
離方向に連続的にクラッタが存在していると判断された
領域のドップラ周波数はほとんど同じであるとも考えら
れる。そこで、クラッタが存在する領域内の各レンジビ
ン毎に推定したクラッタ中心周波数を距離方向に移動平
均して各レンジビン毎のドップラ周波数推定値の精度を
向上させる。図１１（ａ）に比較器８の出力が図８
（ａ）の場合のクラッタ中心周波数推定結果を示す。図
１１（ｂ）の例では、移動平均を行うレンジビン数を４
とした場合を示しており、各レンジビンの移動平均結果
がｆｃａ，ｆｃｂ，ｆｃｃ，…となっている。また、実
施の形態１と同様に、振幅検出部６の出力がノイズレベ
ルより大きい場合でも、距離方向に連続していないレン
ジビンについては、振幅の大きなノイズであると判断
し、位相補正を行わない。

【００２３】上記の構成により、振幅の大きなノイズに
対し、ウェザクラッタのような不要信号と誤判断し、デ
ィジタルフィルタ１１によるフィルタリングにより、後
段信号処理装置１２での自動検出における誤検出となる
ことを抑えるとともに、距離方向に広がっているクラッ
タの中心周波数を精度良く推定し、抑圧することが可能
となる。

【００２４】実施の形態３．また、図３はこの発明の実
施の形態３を示すブロック図である。図３において、レ
ーダアンテナ１、受信機２、Ａ／Ｄ変換器３、ＭＴＩ装
置４、振幅検出部６、ノイズレベル算出部７、比較器
８、位相補正部１０、ディジタルフィルタ１１、後段信
号処理装置１２、表示装置１３は実施の形態１と同様で
あり、クラッタ中心周波数推定部５において、全レンジ
ビンをあらかじめ設定した任意の距離置きに分割してブ
ロック化し、比較器８の出力においてクラッタが存在し
ていると判断されたブロック内の最も近い距離のレンジ
ビンのクラッタ中心周波数の推定値をそのブロック内の
代表値として、ブロック内のクラッタが存在していると
判断されたレンジビンに適用し、位相補正するものであ
る。

【００２５】上記実施の形態１で説明したように、比較
器８では各レンジビン毎の振幅がノイズレベルより大き
いか小さいかを判断する。また、ウェザクラッタのよう
な不要信号は広く距離方向に広がっていると考えられ
る。さらに、距離方向に連続的にクラッタが存在してい
ると判断された領域のドップラ周波数はほとんど同じで
あるとも考えられる。そこで、クラッタ中心周波数推定
部５では、まずパルスヒット間の位相変化量を算出し、
メディアン計算によるドップラ周波数の推定を行う。さ
らに、比較器８の出力結果から、クラッタが存在すると
判断されたブロック内の最も近距離のレンジビンの推定
値をブロック内の代表値としてクラッタが存在する各レ
ンジビンに対し位相補正を行う。例えば、図１２（ａ）
に比較器８の出力結果を考慮したメディアン計算後のド
ップラ周波数推定結果を示している。この例では、４レ
ンジビンを１ブロックとしてブロック内の最初のレンジ
ビンのメディアン結果をそのブロック内のすべてのレン
ジビンに対する位相補正に適用する。図１２（ｂ）にそ
のクラッタ中心周波数推定部５の出力結果を示す。ただ
し、図中最初のブロックの２レンジビン分については、
比較器８の出力からクラッタ無しと判断されているた
め、３レンジビン目のメディアン結果であるｆｃ３を適
用することになる。また、実施の形態１と同様、振幅検
出部６の出力がノイズレベルより大きい場合でも、距離
方向に連続していないレンジビンについては、振幅の大
きなノイズであると判断し、位相補正を行わない。

【００２６】上記の構成により、振幅の大きなノイズに
対し、ウェザクラッタのような不要信号と誤判断し、デ
ィジタルフィルタ１１によるフィルタリングにより、後
段信号処理装置１２での自動検出における誤検出となる
ことを抑えるとともに、距離方向に広がっているクラッ
タのドップラ周波数が数レンジビンの範囲では大きな差
が無いことから、任意に設定したブロック内のクラッタ
中心周波数推定計算を代表レンジビンのみで実施するこ
とにより処理を簡略化して高速に実施することが可能と
なる。

【００２７】実施の形態４．また、図４はこの発明の実
施の形態４を示すブロック図である。図４において、レ
ーダアンテナ１、受信機２、Ａ／Ｄ変換器３、ＭＴＩ装
置４、クラッタ中心周波数推定部５、振幅検出部６、ノ
イズレベル算出部７、比較器８、位相補正部１０、ディ
ジタルフィルタ１１、後段信号処理装置１２、表示装置
１３は実施の形態１と同様であり、ビーム走査間平均処
理部１５において、各レンジビン毎のクラッタ中心周波
数推定部５の出力と比較器８の出力から、前回の同一ビ
ーム走査方向で算出した各レンジビン毎のクラッタ中心
周波数推定値の平均値と今回の推定値を平均して推定精
度を高めるものである。

【００２８】上記実施の形態１で説明したように、クラ
ッタ中心周波数推定部５では各レンジビン毎にクラッタ
のドップラ周波数を推定し、比較器８では各レンジビン
毎の振幅がノイズレベルより大きいか小さいかを判断す
る。前述したように、ウェザクラッタのような不要信号
は広く距離方向に広がっていると考えられる。また、距
離方向に連続的にクラッタが存在していると判断された
領域のドップラ周波数はほとんど同じであるとも考えら
れる。さらに、クラッタの環境はアンテナビーム走査を
行う数秒間に極端に変化することはない。そこで、前回
までの同一ビーム方向走査時にクラッタが存在する領域
内の各レンジビン毎に推定したクラッタ中心周波数を今
回推定したクラッタ中心周波数と平均して各レンジビン
毎のドップラ周波数を算出し位相補正を行う。図１３
（ａ）に前回までのある任意のビーム走査方向で受信し
たクラッタ中心周波数推定結果を示す。図１３（ｂ）で
は今回の同一ビーム走査方向で受信したクラッタ中心周
波数推定結果を示す。図１３（ｃ）では上記（ａ）、
（ｂ）の結果をレンジビン毎に平均した結果を示し、こ
の結果を位相補正に適用する。

【００２９】上記の構成により、同一ビーム走査方向の
クラッタ中心周波数推定値をビーム走査毎に平均するこ
とにより、クラッタの中心周波数を精度良く推定し、ま
た、時々刻々変化するクラッタに対しても追随し、抑圧
することが可能となる。

【００３０】

【発明の効果】第１の発明では、ビームを電子的に走査
し、方位角及び高低角を変化させることが可能なレーダ
アンテナ、上記レーダアンテナからの信号を受信し、
Ｉ，Ｑ位相検波を行う受信機、上記受信機からのアナロ
グ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、上記
Ａ／Ｄ変換器からの信号に対し、シークラッタやグラン
ドクラッタのような不要信号を抑圧するＭＴＩ装置、上
記ＭＴＩ装置からの信号に対し、パルスヒット間の位相
変化量からウェザクラッタのような不要信号のドップラ
周波数を推定するクラッタ中心周波数推定部、上記ＭＴ
Ｉ装置からの信号の振幅を検出する振幅検出部、上記レ
ーダアンテナの利得及び受信機の雑音や利得からノイズ
レベルを算出するノイズレベル算出部、上記振幅検出部
の出力とノイズレベル算出部の出力であるノイズレベル
を比較する比較器、上記振幅検出部の出力がノイズレベ
ルよりも大きい場合にクラッタが存在していると判断
し、上記クラッタ中心周波数推定部の出力と上記比較器
の出力から、距離方向に連続的にクラッタが存在してい
ると判断された領域の、推定したクラッタ中心周波数を
レンジブロック単位に平均処理を行い、推定精度を高め
るブロック平均処理部、上記ＭＴＩ装置からの信号に対
し、上記ブロック平均処理部で算出したドップラ周波数
分の位相を補正する位相補正部、上記位相補正部からの
信号に対し、０ドップラ周波数に阻止域を形成し、フィ
ルタリングを行うディジタルフィルタ、上記ディジタル
フィルタからの信号の振幅検出、ＣＦＡＲなど、目標の
自動検出処理を行う後段信号処理装置、上記後段信号処
理装置からの処理結果をＰＰＩスコープなどに表示する
表示装置とを備えるようにしたので、この発明によるレ
ーダ信号処理装置が艦船等に搭載されている場合に、ク
ラッタ中心周波数推定部と比較器の出力から、クラッタ
が存在する領域を距離方向に任意に設定したレンジブロ
ック単位に平均するブロック平均処理部により推定精度
を高め、不要信号を抑圧することができる。また、ＭＴ
Ｉ装置からの出力がノイズレベルよりも小さい場合に、
ウェザクラッタのような不要信号が存在しないと判断
し、位相補正を行わないことにより、目標の自動検出処
理における誤検出の発生を抑えることができる。

【００３１】また、第２の発明では、振幅検出部の出力
がノイズレベルよりも大きい場合にクラッタが存在して
いると判断し、クラッタ中心周波数推定部の出力と比較
器の出力から、距離方向に連続的にクラッタが存在して
いると判断された領域の推定したクラッタ中心周波数を
レンジ方向に移動平均し推定精度を高め、不要信号を抑
圧することができる。また、ＭＴＩ装置からの出力がノ
イズレベルよりも小さい場合に、ウェザクラッタのよう
な不要信号が存在しないと判断し、位相補正を行わない
ことにより、目標の自動検出処理における誤検出の発生
を抑えることができる。

【００３２】また、第３の発明では、ＭＴＩ装置からの
出力である距離方向に広がったウェザクラッタのドップ
ラ周波数はほとんど同じであると考えられ、クラッタ中
心周波数推定部においてパルスヒット間の位相変化量か
ら任意に設定した距離ブロック単位にクラッタ中心周波
数を推定し、その結果をブロック内のレンジビンに適用
することで、処理の高速化を図ることができる。また、
ＭＴＩ装置からの出力がノイズレベルよりも小さい場合
に、ウェザクラッタのような不要信号が存在しないと判
断し、位相補正を行わないことにより、目標の自動検出
処理における誤検出の発生を抑えることができる。

【００３３】また、第４の発明では、振幅検出部の出力
がノイズレベルよりも大きい場合にクラッタが存在して
いると判断し、上記クラッタ中心周波数推定部の出力と
上記比較器の出力から、距離方向に連続的にクラッタが
存在していると判断された領域の推定したクラッタ中心
周波数を、前回の同一ビーム方向走査時に推定したクラ
ッタ中心周波数と平均し推定精度を高め、不要信号を抑
圧することができる。また、ＭＴＩ装置からの出力がノ
イズレベルよりも小さい場合に、ウェザクラッタのよう
な不要信号が存在しないと判断し、位相補正を行わない
ことにより、目標の自動検出処理における誤検出の発生
を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示すブロック図で
ある。

【図２】 この発明の実施の形態２を示すブロック図で
ある。

【図３】 この発明の実施の形態３を示すブロック図で
ある。

【図４】 この発明の実施の形態４を示すブロック図で
ある。

【図５】 従来及びこの発明のレーダ信号処理装置の動
作を説明する図である。

【図６】 従来及びこの発明のレーダ信号処理装置の動
作を説明する図である。

【図７】 従来及びこの発明のクラッタ中心周波数推定
部の動作を説明する図である。

【図８】 この発明の比較器の動作を説明する図であ
る。

【図９】 この発明の実施の形態１のブロック平均処理
部の動作を説明する図である。

【図１０】 この発明のディジタルフィルタの構成図で
ある。

【図１１】 この発明の実施の形態２の移動平均処理部
の動作を説明する図である。

【図１２】 この発明の実施の形態３のクラッタ中心周
波数推定部の動作を説明する図である。

【図１３】 この発明の実施の形態４のビーム走査間平
均処理部の動作を説明する図である。

【図１４】 従来のレーダ信号処理装置を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ レーダアンテナ、２ 受信機、３ Ａ／Ｄ変換器、
４ ＭＴＩ装置、５クラッタ中心周波数推定部、６ 振
幅検出部、７ ノイズレベル算出部、８ 比較器、９
ブロック平均処理部、１０ 位相補正部、１１ ディジ
タルフィルタ、１２ 後段信号処理装置、１３ 表示装
置、１４ 移動平均処理部、１５ ビーム走査間平均処
理部、１６ 遅延素子、１７ 係数乗算器、１８ 加算
器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビームを電子的に走査し、方位角及び高
   低角を変化させることが可能なレーダアンテナ、上記レ
   ーダアンテナからの信号を受信し、Ｉ，Ｑ位相検波を行
   う受信機、上記受信機からのアナログ信号をディジタル
   信号に変換するＡ／Ｄ変換器、上記Ａ／Ｄ変換器からの
   信号に対し、シークラッタやグランドクラッタのような
   不要信号を抑圧するＭＴＩ（Moving Target Indicato
   r）装置、上記ＭＴＩ装置からの信号に対し、パルスヒ
   ット間の位相変化量からウェザクラッタのような不要信
   号のドップラ周波数を推定するクラッタ中心周波数推定
   部、上記ＭＴＩ装置からの信号の振幅を検出する振幅検
   出部、上記レーダアンテナの利得及び受信機の雑音や利
   得からノイズレベルを算出するノイズレベル算出部、上
   記振幅検出部の出力とノイズレベルを比較する比較器、
   上記振幅検出部の出力がノイズレベルよりも大きい場合
   にクラッタが存在していると判断し、上記クラッタ中心
   周波数推定部の出力と上記比較器の出力から、距離方向
   に連続的にクラッタが存在していると判断された領域の
   推定したクラッタ中心周波数をレンジブロック単位に平
   均処理を行い、推定精度を高めるブロック平均処理部、
   上記ＭＴＩ装置からの信号に対し、上記ブロック平均処
   理部で算出したドップラ周波数分の位相を補正する位相
   補正部、上記位相補正部からの信号に対し、０ドップラ
   に阻止域を形成し、フィルタリングを行うディジタルフ
   ィルタ、上記ディジタルフィルタからの信号の振幅検
   出、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）など、目
   標の自動検出処理を行う後段信号処理装置、上記後段信
   号処理装置からの処理結果をＰＰＩ（Plan Position In
   dicator）スコープなどに表示する表示装置とを備えた
   ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
2. 【請求項２】 ビームを電子的に走査し、方位角及び高
   低角を変化させることが可能なレーダアンテナ、上記レ
   ーダアンテナからの信号を受信し、Ｉ，Ｑ位相検波を行
   う受信機、上記受信機からのアナログ信号をディジタル
   信号に変換するＡ／Ｄ変換器、上記Ａ／Ｄ変換器からの
   信号に対し、シークラッタやグランドクラッタのような
   不要信号を抑圧するＭＴＩ（Moving Target Indicato
   r）装置、上記ＭＴＩ装置からの信号に対し、パルスヒ
   ット間の位相変化量からウェザクラッタのような不要信
   号のドップラ周波数を推定するクラッタ中心周波数推定
   部、上記ＭＴＩ装置からの信号の振幅を検出する振幅検
   出部、上記レーダアンテナの利得及び受信機の雑音や利
   得からノイズレベルを算出するノイズレベル算出部、上
   記振幅検出部の出力とノイズレベルを比較する比較器、
   上記振幅検出部の出力がノイズレベルよりも大きい場合
   にクラッタが存在していると判断し、上記クラッタ中心
   周波数推定部の出力と上記比較器の出力から、距離方向
   に連続的にクラッタが存在していると判断された領域の
   推定したクラッタ中心周波数を距離方向に移動平均し、
   推定精度を高める移動平均処理部、上記ＭＴＩ装置から
   の信号に対し、上記移動平均処理部で算出したドップラ
   周波数分の位相を補正する位相補正部、上記位相補正部
   からの信号に対し、０ドップラに阻止域を形成し、フィ
   ルタリングを行うディジタルフィルタ、上記ディジタル
   フィルタからの信号の振幅検出、ＣＦＡＲ（Constant F
   alse Alarm Rate）など、目標の自動検出処理を行う後
   段信号処理装置、上記後段信号処理装置からの処理結果
   をＰＰＩスコープなどに表示する表示装置とを備えたこ
   とを特徴とするレーダ信号処理装置。
3. 【請求項３】 ビームを電子的に走査し、方位角及び高
   低角を変化させることが可能なレーダアンテナ、上記レ
   ーダアンテナからの信号を受信し、Ｉ，Ｑ位相検波を行
   う受信機、上記受信機からのアナログ信号をディジタル
   信号に変換するＡ／Ｄ変換器、上記Ａ／Ｄ変換器からの
   信号に対し、シークラッタやグランドクラッタのような
   不要信号を抑圧するＭＴＩ（Moving Target Indicato
   r）装置、上記ＭＴＩ装置からの信号に対し、パルスヒ
   ット間の位相変化量からウェザクラッタのような不要信
   号のドップラ周波数を任意に設定した距離ブロック単位
   に推定するクラッタ中心周波数推定部、上記ＭＴＩ装置
   からの信号の振幅を検出する振幅検出部、上記レーダア
   ンテナの利得及び受信機の雑音や利得からノイズレベル
   を算出するノイズレベル算出部、上記振幅検出部の出力
   とノイズレベルを比較する比較器、上記振幅検出部の出
   力がノイズレベルよりも大きい場合にクラッタが存在し
   ていると判断し、上記ＭＴＩ装置からの信号に対し、上
   記クラッタ中心周波数推定部で推定したドップラ周波数
   分の位相を補正する位相補正部、上記位相補正部からの
   信号に対し、０ドップラに阻止域を形成し、フィルタリ
   ングを行うディジタルフィルタ、上記ディジタルフィル
   タからの信号の振幅検出、ＣＦＡＲ（Constant False A
   larm Rate）など、目標の自動検出処理を行う後段信号
   処理装置、上記後段信号処理装置からの処理結果をＰＰ
   Ｉスコープなどに表示する表示装置とを備えたことを特
   徴とするレーダ信号処理装置。
4. 【請求項４】 ビームを電子的に走査し、方位角及び高
   低角を変化させることが可能なレーダアンテナ、上記レ
   ーダアンテナからの信号を受信し、Ｉ，Ｑ位相検波を行
   う受信機、上記受信機からのアナログ信号をディジタル
   信号に変換するＡ／Ｄ変換器、上記Ａ／Ｄ変換器からの
   信号に対し、シークラッタやグランドクラッタのような
   不要信号を抑圧するＭＴＩ（Moving Target Indicato
   r）装置、上記ＭＴＩ装置からの信号に対し、パルスヒ
   ット間の位相変化量からウェザクラッタのような不要信
   号のドップラ周波数を推定するクラッタ中心周波数推定
   部、上記ＭＴＩ装置からの信号の振幅を検出する振幅検
   出部、上記レーダアンテナの利得及び受信機の雑音や利
   得からノイズレベルを算出するノイズレベル算出部、上
   記振幅検出部の出力とノイズレベルを比較する比較器、
   上記振幅検出部の出力がノイズレベルよりも大きい場合
   にクラッタが存在していると判断し、上記クラッタ中心
   周波数推定部の出力と上記比較器の出力から、距離方向
   に連続的にクラッタが存在していると判断された領域の
   推定したクラッタ中心周波数を、前回の同一ビーム方向
   走査時に推定したクラッタ中心周波数と平均するビーム
   走査間平均処理部、上記ＭＴＩ装置からの信号に対し、
   上記ビーム走査間平均処理部で推定したドップラ周波数
   分の位相を補正する位相補正部、上記位相補正部からの
   信号に対し、０ドップラに阻止域を形成し、フィルタリ
   ングを行うディジタルフィルタ、上記ディジタルフィル
   タからの信号の振幅検出、ＣＦＡＲ（Constant False A
   larm Rate）など、目標の自動検出処理を行う後段信号
   処理装置、上記後段信号処理装置からの処理結果をＰＰ
   Ｉスコープなどに表示する表示装置とを備えたことを特
   徴とするレーダ信号処理装置。