JP2002243847A - 信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランダム信号の周期Ｎにより、目標信号の復
調領域が決定される。そのため、目標の存在する可能性
の少ない領域についても復調処理が行われる結果、不当
に演算量が増加して、パルス圧縮処理に長時間を要する
課題があった。 【解決手段】 復調処理器４０が目標信号を復調する
際、受信機４から出力される目標信号と送信信号の相関
結果の信号成分を制限する帯域通過フィルタ５６を使用
し、目標予測位置伝達回路４２から出力された目標の予
測位置の分布に関する情報を参照して帯域通過フィルタ
５６の重みを設定する。

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、目標に反射され
た電波を受信して、目標を追尾する信号処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図２１は従来の信号処理装置を示す構成
図であり、図において、１は送信周波数帯域を逐次切替
ながら送信信号を変調する送信機、２は送信機１により
変調された送信信号である送信波を送信する送信アンテ
ナ、３は送信アンテナ２から送信された送信波のうち、
目標に反射した送信波を受信する受信アンテナ、４は受
信アンテナ３の受信信号について帯域制限や位相検波を
実施する受信機である。

【０００３】５は受信機４から出力される受信信号と送
信機１から出力される送信信号の相関を求めて目標信号
を復調し、その目標信号から目標を検出する信号処理
系、６は送信機１から出力される送信信号を参照信号と
してＡ／Ｄ変換器７に出力する参照信号生成器、７は参
照信号生成器６から出力される参照信号をアナログ／デ
ィジタル変換するＡ／Ｄ変換器、８は受信機４から出力
される受信信号をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ
変換器、９は受信信号と参照信号の相関を求めて観測時
間から決定される全領域の目標信号を復調する全領域復
調処理器、１０は雑音を目標信号と誤って判定する誤警
報確率を基準にして設定されたスレッショルドと、目標
信号の入力信号電力とを比較して、目標を検出する目標
検出処理器、１１は目標検出処理器１０の出力信号をカ
ルマンフィルタに通して目標の追尾処理を実施し、目標
の予測位置を計算する追尾処理系としての追尾処理器で
ある。

【０００４】図２２は全領域復調処理器９の内部を示す
構成図であり、図において、２１は参照信号をフーリエ
変換する周波数領域変換コヒーレント積分回路、２２は
受信信号をフーリエ変換する周波数領域変換コヒーレン
ト積分回路、２３は周波数領域変換コヒーレント積分回
路２１の出力信号と周波数領域変換コヒーレント積分回
路２２の出力信号との各周波数成分について乗算を行う
相関回路、２４は相関回路２３の出力信号をフーリエ逆
変換する時間領域変換コヒーレント積分回路である。

【０００５】次に動作について説明する。まず、送信機
１が送信信号を変調すると、送信アンテナ２が送信波を
目標に向けて照射する。ただし、送信機１は、所望の距
離分解能を達成するために必要な帯域の信号を送信す
る。図２３は送信帯域と送信周波数の関係を表してお
り、送信帯域をＭ分割し、ｆ１からｆＭをランダムに選
択して送信信号を生成する。

【０００６】図２４は送信信号を生成する手順を示すフ
ローチャートである。最初に、送信機１は、ランダム信
号の周期Ｎと、送信周波数の種類（ｆ１，ｆ２，…，ｆ
Ｍ）を設定する（ステップＳＴ１）。そして、ｆ１から
ｆＭの送信周波数をランダムにＮ個選択することによ
り、Ｎ個の周波数をｆ’１，ｆ’２，…，ｆ’Ｎと設定
する（ステップＳＴ２）。

【０００７】次に、送信機１は、ｆ’１，ｆ’２，…，
ｆ’Ｎを送信周波数とする信号ｓ’１，ｓ’２，…，
ｓ’Ｎを生成し（ステップＳＴ３）、下記の式（１）を
用いて送信信号ｓ１，ｓ２，…を生成する（ステップＳ
Ｔ４）。

【数１】

【０００８】上記の手順により、ｆ１からｆＮの周波数
がランダムにＮ周期で変動する（Ｍ／送信帯域）のパル
ス幅の信号が生成されて、送信アンテナ２から送信され
る。受信機４は、受信アンテナ３が目標に反射された電
波を受信すると、その受信信号について帯域制限や位相
検波を実施して、Ｉ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分とＱ（Ｑ
ｕａｄｒａｔｕｒｅ）成分から構成される複素信号であ
る受信信号を出力する。

【０００９】信号処理系５のＡ／Ｄ変換器８は、受信機
４が受信信号を出力すると、その受信信号をアナログ／
ディジタル変換して全領域復調処理器９に出力する。一
方、信号処理系５の参照信号生成器６は、送信機１から
出力される送信信号を参照信号としてＡ／Ｄ変換器７に
出力し、Ａ／Ｄ変換器７は、その参照信号をアナログ／
ディジタル変換して全領域復調処理器９に出力する。

【００１０】全領域復調処理器９の周波数領域変換コヒ
ーレント積分回路２１は、Ａ／Ｄ変換器７から参照信号
を受けると、その参照信号についてＮＭ点の離散的なフ
ーリエ変換処理を実施して、その参照信号のＮＭ点の周
波数成分をセル単位で計算する。また、周波数領域変換
コヒーレント積分回路２２は、Ａ／Ｄ変換器８から受信
信号を受けると、その受信信号についてＮＭ点の離散的
なフーリエ変換処理を実施して、その受信信号のＮＭ点
の周波数成分をセル単位で計算する。

【００１１】相関回路２３は、下記に示すように、周波
数領域変換コヒーレント積分回路２１の出力信号と周波
数領域変換コヒーレント積分回路２２の出力信号との各
周波数成分について乗算を実施する。

【数２】

【００１２】時間領域変換コヒーレント積分回路２４
は、相関回路２３から出力信号を受けると、その出力信
号をフーリエ逆変換する。図２５は周波数領域変換コヒ
ーレント積分回路２１，２２によりフーリエ変換が行わ
れ、時間領域変換コヒーレント積分回路２４によりフー
リエ逆変換が行われる状況について表している。時間領
域変換コヒーレント積分回路２４では、相関回路２３の
出力信号についてＮＭ点のフーリエ逆変換処理を実施す
る。

【００１３】実際に距離ｃτ／２（ｃ：光速、τ：送信
から受信までの遅れ時間）に目標が存在する場合は、送
信アンテナ２の送信波が目標に反射して、τだけ遅れて
受信アンテナ３により受信される。時間領域変換コヒー
レント積分回路２４がフーリエ逆変換処理を行うことに
より、パルス圧縮処理が行なわれて、目標信号が復調さ
れて、遅れ時間τの部分にピークが検出される。なお、
時間領域変換コヒーレント積分回路２４による出力信号
を基に次式により計算される距離分解能毎にＮＭ点分の
目標距離からの受信信号成分に分離される。

【数３】

【００１４】目標検出処理器１０は、受信機雑音を目標
信号と誤って判定する誤警報確率が予めスレッショルド
として与えられており、全領域復調処理器９から復調さ
れた目標信号を受けると、そのスレッショルドと目標信
号の入力信号電力とを比較し、そのスレッショルドを越
えた信号成分を目標と判定する。即ち、式（３）で表さ
れる分解能で測られる距離毎に復調処理を行なった結
果、出力された信号成分とスレッショルドを比較し、ス
レッショルドを越えた信号成分の存在するレンジに目標
有りの判定を行う。以上の信号処理は、ＳＰＩ（Ｓｉｇ
ｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）単
位で行われる。ＳＰＩ単位で信号処理結果が追尾処理器
１１に伝達される。

【００１５】追尾処理器１１は、目標検出処理器１０の
出力信号をカルマンフィルタに通して目標の追尾処理を
実施し、目標の予測位置を計算する。即ち、追尾目標信
号の得られるクラッタ等の不要信号環境下においては、
ゲート処理（目標の存在する可能性の高い領域の信号に
限定する処理）等により目標信号とクラッタを分離す
る。目標検出処理器１０により目標信号の検出されたレ
ンジは、追尾処理器１１に伝達され、追尾処理が行われ
る。追尾処理器１１では、等速度運動を行っている目標
を想定して、追尾処理を行う。等速度運動を想定した目
標運動モデルは式（４）により表される。

【数４】

【００１６】また、目標信号の観測モデルは式（５）に
より表される。

【数５】 式（５）では、各ＳＰＩにおいて目標の位置が観測され
る状況を表している。ｋ−１ＳＰＩ目の平滑値ｘハット
ｋ−１と、その誤差共分散行列Ｐハットｋ−１が与えら
れた時、式（６）を用いてｋＳＰＩ目の予測値ｘチルダ
ｋを計算する。式（６）によりｋＳＰＩ目における目標
の予測位置が計算される。

【数６】

【００１７】また、式（７）を用いてｘチルダｋの誤差
共分散行列Ｐチルダｋを計算する。Ｐチルダｋは２行２
列の行列となっており、その１行１列成分はｘの予測位
置の誤差分散となっている。

【数７】

【００１８】式（８）を用いてｋＳＰＩ目におけるカル
マンゲインを計算する。

【数８】 式（９）を用いてｋＳＰＩ目におけるｘの平滑値ｘハッ
トｋを計算する。

【数９】 式（１０）を用いてｘハットｋの誤差共分散行列Ｐハッ
トｋを計算する。

【数１０】

【００１９】また、ｋ＋１→ｋとして、式（６）を用い
て次のＳＰＩの予測値を計算する。以降、同様の手順に
より各ＳＰＩにおける目標の予測位置と、その誤差分散
が計算される。実際の目標が式（４）で表される運動モ
デルに従って運動しており、式（５）で表される観測モ
デルに従って目標信号が観測される時、ｋ−１ＳＰＩま
での観測データを用いて、カルマンフィルタ処理を行っ
た結果、ｋＳＰＩ目における目標位置の存在確率分布は
式（１１）で表される正規分布となる。追尾処理器１１
では、各ＳＰＩ毎に目標位置と速度の平滑値、平滑誤差
共分散行列、目標位置と速度の予測値、予測誤差共分散
行列、目標信号電力を出力する。

【数１１】

【００２０】図２６は「Ｒａｄａｒ Ｈａｎｄｂｏｏ
ｋ」に記載されている全領域復調処理器を表している。
３１は入力したインパルス信号の周波数成分を調整する
ことで送信信号を生成するコーディングフィルタ、３２
は送信信号の各周波数成分の共役を周波数成分とする参
照信号と相関処理を実施して、パルス圧縮処理を行うマ
ッチドフィルタを表している。特開平１−３０７６８８
では、追尾機能を有するレーダを複数組み合わせ、共通
機構において捜索機能を持たせたパルス圧縮機構を付加
することで、レーダ間の電磁干渉をなくし、多目標対処
を可能としている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】従来の信号処理装置は
以上のように構成されているので、ランダム信号の周期
Ｎにより、目標信号の復調領域が決定される。そのた
め、目標の存在する可能性の少ない領域についても復調
処理が行われる結果、不当に演算量が増加して、パルス
圧縮処理に長時間を要する課題があった。

【００２２】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、パルス圧縮処理の高速化を図るこ
とができる信号処理装置を得ることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る信号処理
装置は、目標検出手段が目標信号を復調する際、受信手
段から出力される受信信号と送信信号の相関結果の信号
成分を制限する帯域通過フィルタを使用し、追尾手段の
追尾結果である目標の予測位置の分布に関する情報を参
照して当該帯域通過フィルタを設定するようにしたもの
である。

【００２４】この発明に係る信号処理装置は、送信信号
をフーリエ変換する第１の周波数領域変換コヒーレント
積分回路と、受信手段から出力される受信信号をフーリ
エ変換する第２の周波数領域変換コヒーレント積分回路
と、追尾手段の追尾結果である目標の予測位置の分布に
関する情報を参照して帯域通過フィルタの重みを設定す
る重み係数設定回路と、その第２の周波数領域変換コヒ
ーレント積分回路のフーリエ変換結果に上記重み係数設
定回路により設定された重みを乗算する乗算回路と、そ
の第１の周波数領域変換コヒーレント積分回路のフーリ
エ変換結果と上記乗算回路の乗算結果との相関を求める
相関回路と、その相関回路の相関結果の信号成分を制限
する帯域通過フィルタと、その帯域通過フィルタの出力
信号をフーリエ逆変換する時間領域変換コヒーレント積
分回路と、その時間領域変換コヒーレント積分回路のフ
ーリエ逆変換結果から目標を検出する目標検出処理器と
から目標検出手段を構成するようにしたものである。

【００２５】この発明に係る信号処理装置は、目標捕捉
確率が最大になるように帯域通過フィルタの重みを設定
するようにしたものである。

【００２６】この発明に係る信号処理装置は、信号対雑
音電力比と目標検出確率の関係を示す非線形関数を線形
関数に近似して、帯域通過フィルタの重みを計算するよ
うにしたものである。

【００２７】この発明に係る信号処理装置は、計算によ
り求めた帯域通過フィルタの重みを目標捕捉確率を最大
にする帯域通過フィルタの重みと比較して、目標捕捉確
率の劣化を判定し、その目標捕捉確率の劣化が所定の範
囲に収まるまで繰り返し、計算により求めた帯域通過フ
ィルタの重みを更新するようにしたものである。

【００２８】この発明に係る信号処理装置は、複数の線
形関数を用意し、最も近似精度の高い線形関数を用いて
帯域通過フィルタの重みを計算するようにしたものであ
る。

【００２９】この発明に係る信号処理装置は、追尾手段
の追尾結果である目標予測誤差分散に基づいて帯域通過
フィルタの積分点数を設定するようにしたものである。

【００３０】この発明に係る信号処理装置は、信号対雑
音電力比が予め設定された値より小さい場合、非線形関
数を直線近似するようにしたものである。

【００３１】この発明に係る信号処理装置は、クラッタ
を考慮して帯域通過フィルタの重みを設定するようにし
たものである。

【００３２】この発明に係る信号処理装置は、予め重み
が格納されたテーブルを参照して、帯域通過フィルタの
重みを設定するようにしたものである。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による信
号処理装置を示す構成図であり、図において、１は送信
周波数を逐次切替ながら送信信号を変調する送信機、２
は送信機１により変調された送信信号（送信波）を送信
する送信アンテナである。なお、送信機１及び送信アン
テナ２から送信手段が構成されている。３は送信アンテ
ナ２から送信された送信波のうち、目標に反射した送信
波を受信する受信アンテナ、４は受信アンテナ３の受信
信号について帯域制限や位相検波を実施する受信機であ
る。なお、受信アンテナ３及び受信機４から受信手段が
構成されている。

【００３４】５は受信機４から出力される受信信号と送
信機１から出力される送信信号の相関を求めて目標信号
を復調し、その目標信号から目標を検出する信号処理系
（目標検出手段）、６は送信機１から出力される送信信
号を参照信号としてＡ／Ｄ変換器７に出力する参照信号
生成器、７は参照信号生成器６から出力される参照信号
をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器、８は受
信機４から出力される受信信号をアナログ／ディジタル
変換するＡ／Ｄ変換器、４０は受信信号と参照信号の相
関を求めて目標信号を復調する復調処理器であり、復調
処理器４０は目標信号を復調する際、受信信号と送信信
号の相関結果の信号成分を制限する帯域通過フィルタ５
６を使用し、目標予測位置伝達回路４２から出力される
目標の予測位置の分布に関する情報を参照して帯域通過
フィルタ５６の重みを設定するようにする。１０は雑音
を目標信号と誤って判定する誤警報確率を基準にして設
定されたスレッショルドと、目標信号の入力信号電力と
を比較して、目標を検出する目標検出処理器である。

【００３５】４１は目標検出処理器１０の検出結果に基
づいて目標を追尾する追尾処理系（追尾手段）、１１は
目標検出処理器１０の出力信号をカルマンフィルタに通
して目標の追尾処理を実施し、目標の予測位置を計算す
る追尾処理器、４２は追尾処理器１１の計算結果に基づ
いて目標の予測位置の分布に関する情報（目標の予測位
置、予測誤差分散、Ｓ／Ｎ）を信号処理系５に伝達する
目標予測位置伝達回路である。

【００３６】図２は復調処理器４０の内部を示す構成図
であり、図において、５１は参照信号をフーリエ変換す
る周波数領域変換コヒーレント積分回路（第１の周波数
領域変換コヒーレント積分回路）、５２は受信信号をフ
ーリエ変換する周波数領域変換コヒーレント積分回路
（第２の周波数領域変換コヒーレント積分回路）、５３
は目標予測位置伝達回路４２から出力される目標の予測
位置の分布に関する情報を参照して帯域通過フィルタ５
６の重みを設定する重み係数設定回路である。

【００３７】５４は周波数領域変換コヒーレント積分回
路５２の出力信号の各周波数成分に対して重み係数設定
回路により設定された重みを乗算する乗算回路、５５は
周波数領域変換コヒーレント積分回路５１の出力信号と
乗算回路５４の出力信号との各周波数成分について乗算
を行う相関回路、５６は相関回路５５の相関結果の信号
成分を制限する帯域通過フィルタ、５７は帯域通過フィ
ルタ５６の出力信号をフーリエ逆変換する時間領域変換
コヒーレント積分回路である。図３は復調処理器４０等
の処理内容を示すフローチャートである。

【００３８】次に動作について説明する。目標を検出す
る目的で、送信機１により変調された送信波が従来例と
同様にして、送信アンテナ２から送信される。目標から
反射した電波が受信アンテナ３により受信され、受信機
４から受信信号が出力される。

【００３９】現時点のＳＰＩ（現ＳＰＩ）の信号とし
て、復調処理器４０に信号が伝達される。この時点で、
目標予測位置伝達回路４２から、一つ前のＳＰＩ（前Ｓ
ＰＩ）における信号処理結果と追尾処理結果を基に推定
された現ＳＰＩにおける目標の予測位置の分布（正規分
布）に関する平均と分散が重み係数設定回路５３に伝達
される。

【００４０】重み係数設定回路５３では、目標の予測位
置に相当するセルｍ０を中心とした前後Ｌセルを選択
し、そのＬセルに存在する信号成分のみを通過させるた
めの帯域通過フィルタ５６の重みの計算を終了してい
る。重みの計算は式（１２）により計算される。

【数１２】

【００４１】周波数領域変換コヒーレント積分回路５２
から出力された現ＳＰＩの信号について、式（１２）で
設定された重みが乗算される。重み係数設定回路５３に
より設定された重みが乗算された信号は相関回路５５に
入力され、相関回路５５の出力信号は帯域通過フィルタ
５６に入力される。

【００４２】帯域通過フィルタ５６では、入力したＮ点
の信号をｍ点づつＬ個のグループに分け、各グループ毎
にｍ点のコヒーレント積分を実施して、Ｌ個の信号を出
力する。時間領域変換コヒーレント積分回路５７では、
Ｌ点のコヒーレント積分を実施して、目標の予測位置に
相当するセルｍ０を中心とした前後Ｌセル分の範囲から
の受信信号について復調処理を行う。

【００４３】以降は従来例と同様に動作し、現ＳＰＩに
おける目標位置と速度の平滑値、平滑誤差共分散行列、
次のＳＰＩ（次ＳＰＩ）における目標位置と速度の予測
値、予測誤差共分散行列、目標信号電力が目標予測位置
伝達回路４２に伝達される。目標予測位置伝達回路４２
では、次ＳＰＩにおける目標の予測位置と、その分散値
と、現ＳＰＩにおけるＳ／Ｎを出力する。現ＳＰＩにお
けるＳ／Ｎは、追尾処理器１１から伝達された目標信号
電力と既知である受信機４の受信機雑音電力を基に設定
される。目標予測位置伝達回路４２から出力された次Ｓ
ＰＩにおける目標の予測位置と分散値と現ＳＰＩにおけ
るＳ／Ｎは、信号処理系５の復調処理器４０に伝達され
る。以降は従来例と同様に動作し、目標信号が検出され
て、追尾処理が行われる。

【００４４】以上で明らかなように、この実施の形態１
によれば、復調処理器４０が目標信号を復調する際、受
信機４から出力される目標信号と送信信号の相関結果の
信号成分を制限する帯域通過フィルタ５６を使用し、目
標予測位置伝達回路４２から出力された目標の予測位置
の分布に関する情報を参照して帯域通過フィルタ５６の
重みを設定するように構成したので、目標の存在する可
能性の高い領域からの受信信号成分のみパルス圧縮処理
が行われる結果、パルス圧縮処理の高速化を図ることが
できる効果を奏する。

【００４５】実施の形態２．図４は復調処理器４０の内
部を示す構成図であり、図において、図２と同一符号は
同一または相当部分を示すので説明を省略する。５８は
目標捕捉確率（目標が実際に存在して、固定スレッショ
ルドにより検出される確率）が最大になるように帯域通
過フィルタ５６の重みを計算する重み係数設定回路であ
る。図５は重み係数設定回路５８における重みの計算手
順を示すフローチャートである。

【００４６】次に動作について説明する。上記実施の形
態１では、目標予測位置伝達回路４２から出力された目
標の予測位置の分布に関する情報を参照して帯域通過フ
ィルタ５６の重みを設定するものについて示したが、目
標捕捉確率が最大になるように帯域通過フィルタ５６の
重みを設定してもよい。

【００４７】具体的には、式（１３）において、ＳＮｘ
（ｗ）が目標予測位置伝達回路４２から伝達された現時
点における目標信号のＳ／Ｎを基に計算される。

【数１３】 図５の処理手順により重みを計算する。即ち、初期重み
ｗ１、評価関数Ｐｄ（ｗ）、補償間隔ｄ、収束の判定を
する際のδを設定するとともに、ｋ＝１、ｗｋ＝ｗとす
る（ステップＳＴ１１）。次に、式（１４）を用いて評
価関数Ｐｄ（ｗｋ）の変化量を計算する（ステップＳＴ
１２）。

【数１４】

【００４８】次に、ｗｋと式（１４）の結果を用いて、
式（１５）によりｗｋ＋１を計算する（ステップＳＴ１
３）。

【数１５】 次に、ｗｋ＋１とｗｋの差の大きさｗｄを計算する（ス
テップＳＴ１４）。

【００４９】そして、ｗｄとδを比較する（ステップＳ
Ｔ１５）。ｗｄ＜δの場合は終了し、それ以外では、ｋ
＝ｋ＋１として、ステップＳＴ１２に移行する（ステッ
プＳＴ１６）。上記の手続きにより計算されたｗｄｋを
帯域通過フィルタ５６の重みとして設定する。この実施
の形態２では、目標捕捉確率が最大になるように帯域通
過フィルタ５６の重みを設定するため、目標の捕捉性能
を改善することができる効果を奏する。

【００５０】実施の形態３．図６は復調処理器４０の内
部を示す構成図であり、図において、図２と同一符号は
同一または相当部分を示すので説明を省略する。５９は
信号対雑音電力比と目標検出確率の関係を示す非線形関
数を線形関数に近似して、帯域通過フィルタ５６の重み
を計算する重み係数設定回路である。図７は重み係数設
定回路５９における重みの計算手順を示すフローチャー
トである。

【００５１】次に動作について説明する。上記実施の形
態１では、目標予測位置伝達回路４２から出力された目
標の予測位置の分布に関する情報を参照して帯域通過フ
ィルタ５６の重みを設定するものについて示したが、信
号対雑音電力比と目標検出確率の関係を示す非線形関数
を線形関数に近似して、帯域通過フィルタ５６の重みを
計算するようにしてもよい。

【００５２】具体的には、図７の処理手順により重みを
計算する。まず、式（１６）を用いて不要信号の相関行
列（ｍ行ｍ列）を計算する（ステップＳＴ２１）。

【数１６】 次に、式（１７）を用いて距離ｘにおける目標信号の相
関行列（ｍ行ｍ列）を計算する（ステップＳＴ２２）。
式（１７）においてｍｘは、目標予測位置伝達回路４２
から伝達されたＳ／Ｎと既知である受信機雑音電力を基
に設定する。

【数１７】

【００５３】次に、Ｓ／Ｎと目標検出確率の関係を表す
確率分布関数において、Ｓ／Ｎを２領域に分割し、各領
域において確率分布関数を線形の関数に近似する（ステ
ップＳＴ２３）。Ｓ／Ｎｍａｘは目標予測位置伝達回路
４２から伝達された目標信号のＳ／Ｎを設定する。図８
（ａ）はＳ／Ｎと検出確率の関係を表す関数を線形に近
似した状況について表している。領域１の直線を式（１
８）により定義する。

【数１８】 また、領域２の直線を式（１９）により定義する。

【数１９】

【００５４】次に、ｍ点のフィルタ重みを１に設定し、
暫定的に帯域通過フィルタ５６の特性を調べる。フィル
タゲインの大きさにより、レンジ領域を領域１と領域２
に分割する（ステップＳＴ２４）。図８（ｂ）はフィル
タ特性を基にレンジ領域を２つの領域に分割した状況に
ついて表している。

【００５５】次に、スペクトル積出力時における目標信
号の相関行列を計算する（ステップＳＴ２５）。即ち、
式（２０）により相関行列φｍ１を計算する。

【数２０】 また、式（２１）により相関行列φｍ２を計算する（ス
テップＳＴ２５）。式（２０）、式（２１）においてｐ
ｘは、目標予測位置伝達回路４２より伝達された分散値
と、目標予測位置を平均値とする正規分布として生成す
る。

【数２１】

【００５６】次に、式（２２）を用いて相関行列φを計
算する（ステップＳＴ２６）。

【数２２】 相関行列φの最大固有値に対応する固有ベクトルｗｏｐ
ｔ１を帯域通過フィルタ５６の重みとして出力する。こ
の実施の形態３では、Ｓ／Ｎと目標検出確率の関係につ
いて表す非線形関数を線形関数に近似することにより、
目標の捕捉性能を改善する帯域通過フィルタ５６の重み
が高速に計算される。

【００５７】実施の形態４．図９は復調処理器４０の内
部を示す構成図であり、図において、図２と同一符号は
同一または相当部分を示すので説明を省略する。６０は
上記実施の形態３と同様にして計算した帯域通過フィル
タ５６の重みを目標捕捉確率を最大にする帯域通過フィ
ルタ５６の重みと比較して、目標捕捉確率の劣化を判定
し、その目標捕捉確率の劣化が所定の範囲に収まるまで
繰り返し、計算により求めた帯域通過フィルタ５６の重
みを更新する重み係数設定回路である。図１０は重み係
数設定回路６０における重みの計算手順を示すフローチ
ャートである。

【００５８】次に動作について説明する。上記実施の形
態３では、信号対雑音電力比と目標検出確率の関係を示
す非線形関数を線形関数に近似して、帯域通過フィルタ
５６の重みを計算するものについて示したが、その計算
した帯域通過フィルタ５６の重みを目標捕捉確率を最大
にする帯域通過フィルタ５６の重みと比較して、目標捕
捉確率の劣化を判定し、その目標捕捉確率の劣化が所定
の範囲に収まるまで繰り返し、計算により求めた帯域通
過フィルタ５６の重みを更新するようにしてもよい。

【００５９】具体的には、図１０の処理手順により重み
を計算する。まず、目標捕捉確率の収束を判定するため
の精度範囲δＰｄを設定する（ステップＳＴ３１）。次
に、重み係数設定回路６０は、上記実施の形態３におけ
る重み係数設定回路５９と同様にして、準最適な重みｗ
ｏｐｔ１を計算する（ステップＳＴ３２）。

【００６０】次に、重みとしてｗｏｐｔ１を用いた場合
の目標捕捉確率の範囲を計算し、式（２３）を用いて目
標捕捉確率の上限値Ｐｄ１を計算する。

【数２３】 また、式（１３）のｗにｗｏｐｔ１を代入し、目標捕捉
確率の下限値Ｐｄ０を計算する（ステップＳＴ３３）。
式（１３）において、ＳＮｘ（ｗ）は式（２４）により
計算する。

【数２４】

【００６１】次に、目標捕捉確率の収束について調べる
（ステップＳＴ３４）。Ｐｄ１−Ｐｄ０がδＰｄより大
きい場合はステップＳＴ３５に移行する。それ以外で
は、ステップＳＴ３６に移行する。ステップＳＴ３５で
は、上記実施の形態２と同様に式（１４）、式（１５）
を用いて重みを更新し、ステップＳＴ３４に移行する。
また、ステップＳＴ３６では、ｗｏｐｔ１を帯域通過フ
ィルタ５６の重みとして出力する。

【００６２】この実施の形態４では、上記実施の形態３
の方法で設定した重みを初期重みとして用いて、評価関
数を改善する重みを探索することにより、目標捕捉確率
の劣化が所定の範囲内に定量的に保証されている重みが
設定される。したがって、目標の捕捉性能を改善するこ
とができる効果を奏する。

【００６３】実施の形態５．図１１は復調処理器４０の
内部を示す構成図であり、図において、図２と同一符号
は同一または相当部分を示すので説明を省略する。６１
は複数の線形関数を用意し、最も近似精度の高い線形関
数を用いて帯域通過フィルタ５６の重みを計算する重み
係数設定回路である。

【００６４】次に動作について説明する。上記実施の形
態３では、信号対雑音電力比と目標検出確率の関係を示
す非線形関数を線形関数に近似して、帯域通過フィルタ
５６の重みを計算するものについて示したが、複数の線
形関数を用意し、最も近似精度の高い線形関数を用いて
帯域通過フィルタ５６の重みを計算するようにしてもよ
い。

【００６５】即ち、重み係数設定回路６１は、上記実施
の形態３における重み係数設定回路５９と同様に動作
し、Ｓ／Ｎと検出確率を表す関数を２種類の直線を用い
て近似する。このとき、重み係数設定回路６１では、直
線近似の精度を改善するため、領域１と領域２におい
て、相互に異なる複数の近似を行い、それぞれの近似に
ついて式（２１）を用いて、目標捕捉確率の上限値を計
算する。図１２は領域１と領域２の境界を切り換えた場
合の近似の状況について表している。（ａ）では領域２
における関数の近似精度が劣化している。また、（ｃ）
では領域１における関数の近似精度が劣化している。そ
のため、（ｂ）の近似精度が最も良い近似となってい
る。

【００６６】式（２３）は目標捕捉確率の上限値となっ
ているため、上限値の最も小さい値となる近似が最も精
度が良いことになる。そこで、重み係数設定回路６１で
は、目標捕捉確率の最も小さくなる近似の結果を用いて
計算した重みを準最適重みとして出力する。この実施の
形態５では、Ｓ／Ｎと目標検出確率の関係を表す非線形
関数を近似する線形関数を複数用意し、最も近似精度の
良い線形関数を用いることにより、目標捕捉性能が改善
される。

【００６７】実施の形態６．図１３は復調処理器４０の
内部を示す構成図であり、図において、図２と同一符号
は同一または相当部分を示すので説明を省略する。６２
は目標予測位置伝達回路４２から出力される目標予測誤
差分散に基づいて帯域通過フィルタ５６の積分点数を設
定する重み係数設定回路である。

【００６８】次に動作について説明する。上記実施の形
態３では、信号対雑音電力比と目標検出確率の関係を示
す非線形関数を線形関数に近似して、帯域通過フィルタ
５６の重みを計算するものについて示したが、目標予測
位置伝達回路４２から出力される目標予測誤差分散に基
づいて帯域通過フィルタ５６の積分点数を設定するよう
にしてもよい。

【００６９】即ち、重み係数設定回路６２は、目標予測
位置伝達回路４２から伝達された次ＳＰＩにおける目標
位置に関する予測誤差分散に基づいて帯域通過フィルタ
５６の積分点数を設定することにより、所望の目標捕捉
確率が得られるように距離比を設定する。

【００７０】次に、図１４（ａ）により定義される正規
分布の３ｄＢ距離幅を計算する。正規分布は、目標予測
位置伝達回路４２から伝達された次ＳＰＩにおける目標
の予測位置と予測誤差分散により生成されている。ま
た、式（２５）を用いて、図１４（ｂ）により定義され
る帯域通過フィルタ５６の３ｄＢ距離幅を計算する。

【数２５】

【００７１】帯域通過フィルタ５６の３ｄＢ距離幅の通
過帯域に相当する積分点数ｍ（ｍ＝帯域通過フィルタ５
６の３ｄＢ距離幅／距離分解能）を設定し、その積分点
数ｍを帯域通過フィルタ５６と時間領域変換コヒーレン
ト積分回路５７に伝達する。帯域通過フィルタ５６で
は、伝達されたｍ点毎にコヒーレント積分を行う。ま
た、時間領域変換コヒーレント積分回路５７では、式
（２６）により積分点数Ｌを計算し、コヒーレント積分
を行う。

【数２６】

【００７２】この実施の形態６では、帯域通過フィルタ
５６の点数を、目標予測位置伝達回路４２から伝達され
た目標予測誤差分散に基づいて設定することにより、目
標捕捉性能が改善される。

【００７３】実施の形態７．図１５は復調処理器４０の
内部を示す構成図であり、図において、図２と同一符号
は同一または相当部分を示すので説明を省略する。６３
は信号対雑音電力比が予め設定された値より小さい場
合、非線形関数を直線近似して、帯域通過フィルタ５６
の重みを計算する重み係数設定回路である。

【００７４】次に動作について説明する。上記実施の形
態３では、信号対雑音電力比と目標検出確率の関係を示
す非線形関数を線形関数に近似して、帯域通過フィルタ
５６の重みを計算するものについて示したが、信号対雑
音電力比が予め設定された値より小さい場合、非線形関
数を直線近似して、帯域通過フィルタ５６の重みを計算
するようにしてもよい。

【００７５】即ち、重み係数設定回路６３は、上記実施
の形態３における重み係数設定回路５９と同様に動作
し、Ｓ／Ｎと検出確率の関係を表す関数の直線近似を行
う。このとき、Ｓ／Ｎが予め設定された値よりも小さい
場合、１本の直線を用いてＳ／Ｎと検出確率の関係を表
す関数の直線近似を行う。図１６はＳ／Ｎが小さい場合
に１本の直線で近似した状況について表している。

【００７６】以降、領域１＝全領域、領域２なしとし
て、式（２０）と式（２１）を計算する。その結果、φ
ｍ２＝０行列となるため、式（２２）にφｍ２＝零行列
を代入してφを計算する。以降は上記実施の形態３と同
様に動作する。この実施の形態７では、Ｓ／Ｎが小さい
場合に、Ｓ／Ｎと目標検出確率の関係を表す非線形関数
を直線近似することにより、目標の捕捉性能を改善する
帯域通過フィルタ５６の重みが高速に計算される。

【００７７】実施の形態８．図１７はこの発明の実施の
形態８による信号処理装置を示す構成図であり、図にお
いて、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので
説明を省略する。４３はクラッタを抑圧し、目標の存在
する可能性の高い領域からのレーダ受信信号に限定して
復調処理を行う復調処理器、４４はクラッタの存在する
レンジ領域を検出するクラッタ識別器である。

【００７８】図１８は復調処理器４３の内部を示す構成
図であり、図において、図２と同一符号は同一または相
当部分を示すので説明を省略する。６４はクラッタを考
慮して帯域通過フィルタ５６の重みを設定する重み係数
設定回路である。

【００７９】次に動作について説明する。復調処理器４
３の重み係数設定回路６４は、目標予測位置伝達回路回
路４２から次ＳＰＩにおける目標の予測位置の分布（正
規分布）に関する平均と分散が伝達され、クラッタ識別
器４４からクラッタの発生領域とクラッタ電力がレンジ
セル単位で伝達されると、不要信号の相関行列φｎを式
（２７）により計算する。

【数２７】

【００８０】以降は、上記実施の形態３と同様に動作
し、現ＳＰＩにおける固定スレッショルドを越えた信号
成分の存在するレンジ領域とその電力値が、クラッタ識
別器４４に伝達される。クラッタ識別器４４に伝達され
た信号は図１９の状況となっている。固定スレッショル
ドを越えた目標信号成分と、クラッタ成分が存在する。
一般的にクラッタ成分は目標信号電力に比較して電力値
が大きくなっている。

【００８１】そこで、クラッタ識別器４４では、クラッ
タ判定用スレッショルドにより、クラッタの発生領域を
検出する。クラッタ識別器４４では、クラッタの発生領
域とその電力値をレンジセル単位で復調処理器４３の重
み係数設定回路６４に伝達する。クラッタ識別器４４は
図３における目標予測位置伝達回路４２と同じタイムチ
ャートで動作する。この実施の形態８では、クラッタを
考慮して帯域通過フィルタ５６の重みが設定されている
ため、目標捕捉性能が改善される。

【００８２】実施の形態９．図２０は復調処理器４０の
内部を示す構成図であり、図において、図２と同一符号
は同一または相当部分を示すので説明を省略する。６５
は予め重みが格納された重みテーブル、６６は重みテー
ブル６５を参照して、帯域通過フィルタ５６の重みを設
定する重み係数設定回路である。

【００８３】次に動作について説明する。重み係数設定
回路６６は、目標予測位置伝達回路４２から次ＳＰＩに
おける目標の予測位置と分散値と現ＳＰＩにおけるＳ／
Ｎが伝達されると、それらの伝達情報に基づいて重みテ
ーブル６５から重みを選択する。なお、重みテーブル６
５には、次ＳＰＩにおける目標の予測位置と、分散と、
現ＳＰＩにおけるＳ／Ｎについての範囲が各々設定され
ており、その範囲毎に対応する重みが用意されている。
この実施の形態９では、重みをＳＰＩ毎に計算する必要
がないので、処理の高速化を図ることができる。

【００８４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、目標
検出手段が目標信号を復調する際、受信手段から出力さ
れる受信信号と送信信号の相関結果の信号成分を制限す
る帯域通過フィルタを使用し、追尾手段の追尾結果であ
る目標の予測位置の分布に関する情報を参照して当該帯
域通過フィルタを設定するように構成したので、パルス
圧縮処理の高速化を図ることができる効果がある。

【００８５】この発明によれば、送信信号をフーリエ変
換する第１の周波数領域変換コヒーレント積分回路と、
受信手段から出力される受信信号をフーリエ変換する第
２の周波数領域変換コヒーレント積分回路と、追尾手段
の追尾結果である目標の予測位置の分布に関する情報を
参照して帯域通過フィルタの重みを設定する重み係数設
定回路と、その第２の周波数領域変換コヒーレント積分
回路のフーリエ変換結果にその重み係数設定回路により
設定された重みを乗算する乗算回路と、その第１の周波
数領域変換コヒーレント積分回路のフーリエ変換結果と
その乗算回路の乗算結果との相関を求める相関回路と、
その相関回路の相関結果の信号成分を制限する帯域通過
フィルタと、その帯域通過フィルタの出力信号をフーリ
エ逆変換する時間領域変換コヒーレント積分回路と、そ
の時間領域変換コヒーレント積分回路のフーリエ逆変換
結果から目標を検出する目標検出処理器とから目標検出
手段を構成したので、構成の複雑化を招くことなく、目
標を検出することができる効果がある。

【００８６】この発明によれば、目標捕捉確率が最大に
なるように帯域通過フィルタの重みを設定するように構
成したので、目標の捕捉性能を改善することができる効
果がある。

【００８７】この発明によれば、信号対雑音電力比と目
標検出確率の関係を示す非線形関数を線形関数に近似し
て、帯域通過フィルタの重みを計算するように構成した
ので、目標の捕捉性能を改善する帯域通過フィルタの重
みを高速に計算できる効果がある。

【００８８】この発明によれば、計算により求めた帯域
通過フィルタの重みを目標捕捉確率を最大にする帯域通
過フィルタの重みと比較して、目標捕捉確率の劣化を判
定し、その目標捕捉確率の劣化が所定の範囲に収まるま
で繰り返し、計算により求めた帯域通過フィルタの重み
を更新するように構成したので、目標の捕捉性能を改善
することができる効果がある。

【００８９】この発明によれば、複数の線形関数を用意
し、最も近似精度の高い線形関数を用いて帯域通過フィ
ルタの重みを計算するように構成したので、目標捕捉性
能を改善することができる効果がある。

【００９０】この発明によれば、追尾手段の追尾結果で
ある目標予測誤差分散に基づいて帯域通過フィルタの積
分点数を設定するように構成したので、目標捕捉性能を
改善することができる効果がある。

【００９１】この発明によれば、信号対雑音電力比が予
め設定された値より小さい場合、非線形関数を直線近似
するように構成したので、目標の捕捉性能を改善する帯
域通過フィルタの重みを高速に計算できる効果がある。

【００９２】この発明によれば、クラッタを考慮して帯
域通過フィルタの重みを設定するように構成したので、
目標捕捉性能を改善することができる効果がある。

【００９３】この発明によれば、予め重みが格納された
テーブルを参照して、帯域通過フィルタの重みを設定す
るように構成したので、処理の高速化を図ることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による信号処理装置
を示す構成図である。

【図２】 復調処理器の内部を示す構成図である。

【図３】 復調処理器等の処理内容を示すフローチャー
トである。

【図４】 復調処理器の内部を示す構成図である。

【図５】 重み係数設定回路における重みの計算手順を
示すフローチャートである。

【図６】 復調処理器の内部を示す構成図である。

【図７】 重み係数設定回路における重みの計算手順を
示すフローチャートである。

【図８】 検出確率の線形近似の状況を示す説明図であ
る。

【図９】 復調処理器の内部を示す構成図である。

【図１０】 重み係数設定回路における重みの計算手順
を示すフローチャートである。

【図１１】 復調処理器の内部を示す構成図である。

【図１２】 検出確率の線形近似の精度について説明す
る説明図である。

【図１３】 復調処理器の内部を示す構成図である。

【図１４】 距離幅の定義を示す説明図である。

【図１５】 復調処理器の内部を示す構成図である。

【図１６】 検出確率の直線近似の精度について説明す
る説明図である。

【図１７】 この発明の実施の形態８による信号処理装
置を示す構成図である。

【図１８】 復調処理器の内部を示す構成図である。

【図１９】 スレッショルドの状況を示す説明図であ
る。

【図２０】 復調処理器の内部を示す構成図である。

【図２１】 従来の信号処理装置を示す構成図である。

【図２２】 全領域復調処理器の内部を示す構成図であ
る。

【図２３】 送信帯域と送信周波数の関係を表す説明図
である。

【図２４】 送信信号を生成する手順を示すフローチャ
ートである。

【図２５】 フーリエ変換等の状況を示す説明図であ
る。

【図２６】 従来の信号処理装置によるパルス圧縮処理
の概要を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 送信機（送信手段）、２ 送信アンテナ（送信手
段）、３ 受信アンテナ（受信手段）、４ 受信機（受
信手段）、５ 信号処理系（目標検出手段）、６参照信
号生成器、７ Ａ／Ｄ変換器、８ Ａ／Ｄ変換器、１０
目標検出処理器、１１ 追尾処理器、４０ 復調処理
器、４１ 追尾処理系（追尾手段）、４２ 目標予測位
置伝達回路、４３ 復調処理器、４４ クラッタ識別
器、５１周波数領域変換コヒーレント積分回路（第１の
周波数領域変換コヒーレント積分回路）、５２ 周波数
領域変換コヒーレント積分回路（第２の周波数領域変換
コヒーレント積分回路）、５３ 重み係数設定回路、５
４ 乗算回路、５５ 相関回路、５６ 帯域通過フィル
タ、５７ 時間領域変換コヒーレント積分回路、５８
重み係数設定回路、５９ 重み係数設定回路、６０ 重
み係数設定回路、６１ 重み係数設定回路、６２ 重み
係数設定回路、６３ 重み係数設定回路、６４ 重み係
数設定回路、６５ 重みテーブル、６６ 重み係数設定
回路。

フロントページの続き (72)発明者 保科 恭史 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J070 AC01 AD02 AH02 AH04 AH31 AH35 AH40 BB06

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信周波数帯域を逐次切替ながら送信信
   号を変調して送信する送信手段と、上記送信手段により
   送信された送信波のうち、目標に反射された送信波を受
   信して受信信号を出力する受信手段と、上記受信手段か
   ら出力される受信信号と上記送信信号の相関を求めて目
   標信号を復調し、その目標信号から目標を検出する目標
   検出手段と、上記目標検出手段の検出結果に基づいて目
   標を追尾する追尾手段とを備えた信号処理装置におい
   て、上記目標検出手段が目標信号を復調する際、上記受
   信手段から出力される受信信号と上記送信信号の相関結
   果の信号成分を制限する帯域通過フィルタを使用し、上
   記追尾手段の追尾結果である目標の予測位置の分布に関
   する情報を参照して当該帯域通過フィルタを設定するこ
   とを特徴とする信号処理装置。
2. 【請求項２】 送信信号をフーリエ変換する第１の周波
   数領域変換コヒーレント積分回路と、受信手段から出力
   される受信信号をフーリエ変換する第２の周波数領域変
   換コヒーレント積分回路と、追尾手段の追尾結果である
   目標の予測位置の分布に関する情報を参照して帯域通過
   フィルタの重みを設定する重み係数設定回路と、上記第
   ２の周波数領域変換コヒーレント積分回路のフーリエ変
   換結果に上記重み係数設定回路により設定された重みを
   乗算する乗算回路と、上記第１の周波数領域変換コヒー
   レント積分回路のフーリエ変換結果と上記乗算回路の乗
   算結果との相関を求める相関回路と、上記相関回路の相
   関結果の信号成分を制限する帯域通過フィルタと、上記
   帯域通過フィルタの出力信号をフーリエ逆変換する時間
   領域変換コヒーレント積分回路と、上記時間領域変換コ
   ヒーレント積分回路のフーリエ逆変換結果から目標を検
   出する目標検出処理器とから目標検出手段を構成するこ
   とを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
3. 【請求項３】 重み係数設定回路は、目標捕捉確率が最
   大になるように帯域通過フィルタの重みを設定すること
   を特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
4. 【請求項４】 重み係数設定回路は、信号対雑音電力比
   と目標検出確率の関係を示す非線形関数を線形関数に近
   似して、帯域通過フィルタの重みを計算することを特徴
   とする請求項２記載の信号処理装置。
5. 【請求項５】 重み係数設定回路は、計算により求めた
   帯域通過フィルタの重みを目標捕捉確率を最大にする帯
   域通過フィルタの重みと比較して、目標捕捉確率の劣化
   を判定し、その目標捕捉確率の劣化が所定の範囲に収ま
   るまで繰り返し、計算により求めた帯域通過フィルタの
   重みを更新することを特徴とする請求項４記載の信号処
   理装置。
6. 【請求項６】 重み係数設定回路は、複数の線形関数を
   用意し、最も近似精度の高い線形関数を用いて帯域通過
   フィルタの重みを計算することを特徴とする請求項４記
   載の信号処理装置。
7. 【請求項７】 重み係数設定回路は、追尾手段の追尾結
   果である目標予測誤差分散に基づいて帯域通過フィルタ
   の積分点数を設定することを特徴とする請求項４記載の
   信号処理装置。
8. 【請求項８】 重み係数設定回路は、信号対雑音電力比
   が予め設定された値より小さい場合、非線形関数を直線
   近似することを特徴とする請求項４記載の信号処理装
   置。
9. 【請求項９】 重み係数設定回路は、クラッタを考慮し
   て帯域通過フィルタの重みを設定することを特徴とする
   請求項２記載の信号処理装置。
10. 【請求項１０】 重み係数設定回路は、予め重みが格納
    されたテーブルを参照して、帯域通過フィルタの重みを
    設定することを特徴とする請求項２記載の信号処理装
    置。