JP2007333515A - 目標検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の目標検出装置は、track scoreに基づきCPI間の積分路の探索を繰り返して、最適な経路のみを抽出するので、誤警報またはクラッタを最適な積分路とみなした場合、目標の積分路が棄却され、積分損失となる可能性が高い。
【解決手段】目標からの反射パルスを受信し、受信データをA/D変換する受信手段と、パルスヒット方向にFFT処理をするコヒーレント積分手段と、コヒーレント積分結果を入力し、信号処理セルの推移を考慮する際に複数の推移を考慮して目標の検出セルを探索する積分路探索手段と、積分路探索手段によって得られた積分路に従って、コヒーレント積分の結果を積分するノンコヒーレント積分手段と、ノンコヒーレント積分手段の積分結果を閾値処理し、目標検出する閾値処理手段を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、レーダまたはセンサによる目標からの受信データを入力し、移動目標あるいは受信電力の微弱な目標を検出するための信号処理に関する技術である。

従来の目標検出装置は、受信データをパルスヒット方向にFFT（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理後、複数のFFT結果をノンコヒーレント積分する。積分の際に目標の移動を考慮した積分路を探索するが、最適な積分路のみを抽出して積分処理する。

従来の目標検出装置では、図３で示されるようなCPI(Coherent Pulse Interval)間の信号処理セルの推移を、式(1)で示される評価関数に従って探索する(以降、評価関数をtrack scoreと呼ぶ)。

ここで A_k は図３に示すCPI kにおける検出ビンの集まりである。
式(1)において、右辺第1項はCPI k-1からkまでのtrack score増分、右辺第2項はCPI k-1までのtrack scoreを表す。したがって、CPI kまでのtrack scoreは、各CPIから次CPIに至るtrack score増分を算出し、それを累積することで得られる。
従来の目標検出装置では、各CPIから次CPIに至る際の検出セルの推移を式(2)で評価し、式(2)が最大または最小となる推移を抽出する。

この処理を図３に示すnCPIまで繰り返すことで積分路を探索する。

J. Arnold, S. Shaw and H. Pasternack: "Efficient Target Tracking Using Dynamic Programming, " IEEE Trans. On Aerospace and Electronic Systems, Vol.29, No.1, Jan. 1993

しかしながら、従来の目標検出装置において、track scoreに基づきCPI間の積分路の探索を繰り返すが、最適な経路のみを抽出する。従って、仮に誤警報またはクラッタが存在し、これらの存在が最適な積分路とみなされた場合、目標の積分路が棄却されてしまい積分損失となる可能性が高い。このため、損失が少ない積分路の探索処理を実施することが望まれていた。

この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、積分路の探索の際にtrack scoreに基づいてCPI間の積分路の探索を繰り返すが、track scoreによる上位K個の積分路候補を残す。上位K個の探索路の組み合わせにより積分を実施し、もっとも評価値の高い組み合わせを目標の積分路として抽出し、積分損失を抑えることを目的とする。

この発明による目標検出装置は、目標からの反射パルスを受信し、受信データをA/D変換する受信手段と、A/D変換された受信データをパルスヒット方向にFFT(Fast Fourier Transform)処理をするコヒーレント積分手段と、コヒーレント積分結果を入力し、信号処理セルの推移を考慮する際に複数の推移を考慮して目標の検出セルを探索する積分路探索手段と、積分路探索手段によって得られた積分路に従って、コヒーレント積分の結果を積分するノンコヒーレント積分手段と、ノンコヒーレント積分手段の積分結果を閾値処理し、目標検出する閾値処理手段とを備える。

この発明によれば、積分路を探索する際にCPI間の信号処理セルの遷移を複数考慮するため、従来の目標検出装置に比べて積分損失が改善される。またブロック単位で処理し、ブロック単位で得た積分路から詳細な探索を実施するため処理が軽減される。

実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態１について説明する。
図１は実施の形態１による目標検出装置の構成を示している。目標検出装置は、受信手段１、コヒーレント積分手段２、積分路探索手段３、ノンコヒーレント積分手段４、閾値処理手段５を備えて構成される。なお、この実施の形態は積分路探索の処理に特徴を有するので、センサを含む受信処理の説明は省略している。

図１において、コヒーレント積分手段２は受信データをパルスヒット方向にFFT処理をする。FFT処理は図２に示すようにCPI単位のヒットをまとめてFFT処理する。図２においてはCPI間でヒットの重複がないが、ヒットの重複があっても構わない。
FFT処理はCPI単位で実施する。CPI間はノンコヒーレント積分となるが、FFT処理結果をそのまま積分すると、検出セルがゆらぐ場合や目標の移動がCPI間で発生する場合は積分不可能である。そこでノンコヒーレント積分処理前に積分路探索手段３にて検出セルを探索する。

積分路探索手段３はコヒーレント積分手段２の出力を入力し、検出セルのゆらぎや目標の移動を考慮した積分路を探索する。
積分路探索手段３において31は振幅検波部であり、コヒーレント積分後の信号処理セル毎の振幅値を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ34に蓄えられる。32は積分路評価部であり、信号処理セル毎にCPI間の移動を考慮した積分路を図３に示すように探索し、その探索路を第1のメモリ34に蓄えられた振幅値を基に評価する。
図３において、縦方向は信号処理セルを表しており、コヒーレント積分手段２によって得られたFFT処理結果である。ここではFFTポイント数をmとおく。また横方向はCPI番号を表している。積分路評価部32では全信号処理セルのCPI間の遷移を図３のように考える。

CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの上位K個の信号処理セルを選択しておく。選択されたセルはCPI、信号処理セル毎に第2のメモリ35に蓄えられる。
積分路評価部32の処理はノンコヒーレント積分手段４で実施するノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
33は積分路探索部であり、第2のメモリ35によって蓄えられたCPI、信号処理セル毎の積分路を逆方向に辿り、信号処理セルの組み合わせ毎に積分処理を実施する。組み合わせ分の積分処理を実施後、受信電力のもっとも積み上った組み合わせが積分探索部33の出力となる。
36は推移係数算出部であり、目標が検出ビンA_k-1からA_kに推移する確率を算出する。

ノンコヒーレント積分手段４は積分路探索手段３の出力である積分路を入力し、CPI間でノンコヒーレント積分を実施する。
ノンコヒーレント積分手段４において、41は積分シフト量算出部であり、積分路探索手段３によって出力された目標の積分路から各CPIにおける積分シフト量を算出する。42は積分部であり、積分シフト量算出部41によって得られた積分シフト量から信号処理セルをシフトさせ、CPI間でノンコヒーレント積分する。

閾値処理手段５はノンコヒーレント積分手段４の出力である積分結果を入力し、閾値処理を実施する。閾値を越えた信号処理セルに対して目標検出とみなす。

以下に、動作に関する説明をする。
積分路探索手段３では、コヒーレント積分手段２の出力を入力し、積分路を探索する。
まず、振幅検波部31は、信号処理セル毎のコヒーレント積分結果V_k(j)から式(3)のように振幅値A_k(j)を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ34に蓄えられる。

積分路評価部32は、信号処理セル毎にCPI間の移動を考慮した積分路を図３に示すように探索し、その探索路を評価する。探索路の評価は式(4)(5)に示すtrack scoreを使用する。ここでA_kは図３に示すCPI kにおける検出ビンの集まりである。

式(4)において、右辺第1項はCPI k-1からkまでのtrack score増分、右辺第2項はCPI 1から k-1までのtrack scoreを表す。したがって、CPI kまでのtrack scoreは、各CPIから次CPIに至るtrack score増分を算出し、それを累積することで得られる。
式(5)において右辺第1項は目標が検出ビンA_k-1からA_kに推移する確率、右辺第2項は目標がθ_kに存在した場合の受信信号の振幅値z_kの確率密度(目標の振幅モデルより算出)ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。
従来の目標検出装置では、各CPIから次CPIに至る際の検出セルの推移を式(5)で評価し、式(4)が最大または最小となる推移を抽出する。

図３の処理を式(4)(5)を用いて表現したものを図４に示す。
図４の丸印は信号処理セルを示している。縦方向が信号処理セル番号(FFTポイント番号)、横方向がCPI番号を意味する。例えばCPI番号1から太い丸印で示したCPI番号2の信号処理セル番号1への推移を考える。この信号処理セルへはCPI番号1の信号検出セルから3本の矢印が繋がっている。この矢印は、CPI番号1から太い丸印で示したCPI番号2の信号処理セル番号1への推移の可能性があることを示している。

積分路評価部32では、この3本の矢印で現される推移を式(4) (5)を用いて評価する。従来の目標検出装置では、3本の矢印で表される推移のうち、最大(または最小)となる推移をCPI番号1からCPI番号2の信号処理セル番号1への推移として採択する。
これに対し、この発明では、上位K個の推移をCPI番号1からCPI番号2の信号処理セル番号1への推移候補として残し、第2のメモリ35に記録する。この処理を全CPI、全信号処理セルに対して適用する。
式(5) 右辺第1項は目標が検出ビンA_k-1からA_kに推移する確率を表すが、この発明では、推移係数算出部36によって式(6) (7)に示すように算出する。式(6)においてP0は設定パラメータ、式(7)においてa_maxは目標の最大加速度、Δaは信号処理における加速度分解能である。

CPI番号nまで処理が終了した場合、CPI番号n、信号処理セル1〜Mのtrack scoreを参照し、値が一定値以上の信号処理セルを抽出する。ここでCPI番号nにおいて抽出された信号処理セルが複数ある場合は目標が複数存在することを意味する。
積分路探索部33は、CPI番号nにおいてtrack scoreが一定値以上として抽出された信号処理セルに対し、第2のメモリ35に記録された推移情報を参照し、図５に示すようにCPI番号、信号処理セル毎に記録されたK個の推移候補から積分路を逆方向に辿り振幅値を積分する。積分した結果、積分値が最大となるものを最終的な積分路として抽出する。

ノンコヒーレント積分手段４では、積分路探索手段３の出力を入力し、ノンコヒーレント積分を実施する。
積分シフト量算出部41は、積分路探索手段３によって出力された目標の積分路から各CPIにおける積分シフト量を算出する。
積分部42は、積分シフト量算出部41によって得られた積分シフト量より信号処理セルをシフトさせ、CPI間でノンコヒーレント積分する。
この処理を目標数分繰り返す。目標数とは、積分路探索手段3においてCPI番号nにおいて抽出された信号処理セルの数に相当する。

以上、この実施の形態によれば、積分路を探索する際にCPI間の信号処理セルの遷移を複数考慮するため、従来の目標検出装置に比べて積分損失が改善される。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２による目標検出装置の構成を示している。ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
図６において、積分路探索手段６はコヒーレント積分手段２の出力を入力し、検出セルのゆらぎや目標の移動を考慮した積分路を探索する。
積分路探索手段６において、61は振幅検波部であり、コヒーレント積分後の信号処理セル毎の振幅値を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ64に蓄えられる。67は信号処理セルブロック部であり、信号処理セルを複数セル単位で図７(b)のようにブロック化する。62はブロック積分路評価部であり、信号処理セルブロック毎にCPI間の移動を考慮した積分路を図８に示すように探索し、その探索路を評価する。

図８において、縦方向は信号処理セルブロックを表しており、その振幅値はブロック内の信号処理セル平均値とする。ここではブロック数をMとおく。また横方向はCPI番号を表している。ブロック積分路評価部62では全信号処理セルブロックのCPI間の遷移を図８のように考える。
CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルブロックへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの上位K個の信号処理セルブロックを選択しておく。選択されたブロックはCPI、信号処理セルブロック毎に第2のメモリ65に蓄えられる。
積分路評価部62の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。

63はブロック積分路探索部であり、第2のメモリ65によって蓄えられたCPI、信号処理セルブロック毎の積分路を逆方向に辿り、信号処理セルブロックの組み合わせ毎に積分処理を実施する。組み合わせ分の積分処理を実施後、受信電力のもっとも積み上った組み合わせがブロック積分探索部63の出力となる。
68は積分路評価部であり、ブロック積分路探索部63によって得られたブロック単位での積分路に対して信号処理セル単位に戻し、信号処理セル単位で積分路の評価を実施する。

CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの上位K個の信号処理セルを選択しておく。選択されたセルはCPI、信号処理セル毎に第3のメモリ610に蓄えられる。
積分路評価部68の処理はノンコヒーレント積分手段４で実施するノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
69は積分路探索部であり、第3のメモリ610によって蓄えられたCPI、信号処理セル毎の積分路を逆方向に辿り、信号処理セルの組み合わせ毎に積分処理を実施する。組み合わせ分の積分処理を実施後、受信電力のもっとも積み上った組み合わせが積分探索部69の出力となる。

以下に、動作に関する説明をする。
積分路探索手段６では、コヒーレント積分手段２の出力を入力し、積分路を探索する。
まず、振幅検波部61は、信号処理セル毎のコヒーレント積分結果V_k(j)を基に式(8)のように振幅値A_k(j)を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ64に蓄えられる。
次に信号処理セルブロック部67は、信号処理セルをWセル毎にまとめ一つのブロックとする。その際の振幅値は式(9)のようにWセル内の平均振幅とする。

ブロック積分路評価部62は、信号処理セルブロック毎にCPI間の移動を考慮した積分路を図８に示すように探索し、その探索路を評価する。探索路の評価は式(10)(11)に示すtrack scoreを使用する。

ここでB_kは図３に示すCPI kにおける検出ビンの集まりである。
式(10)において、右辺第1項はCPI k-1からkまでのtrack score増分、右辺第2項はCPI k-1までのtrack scoreを表す。したがって、CPI kまでのtrack scoreは、各CPIから次CPIに至るtrack score増分を算出し、それを累積することで得られる。
式(11)において右辺第1項は目標が検出ビンブロックB_k-1からB_kに推移する確率、右辺第2項は目標がθ_kに存在した場合の受信信号の振幅値z_kの確率密度(目標の振幅モデルより算出)ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。

従来の目標検出装置では、各CPIから次CPIに至る際の検出セルの推移を式(11)で評価し、式(10)が最大または最小となる推移を抽出する。

図８の処理を式(10)(11)を用いて表現したものを図９に示す。
図９の丸印は信号処理セルを示している。縦方向が信号処理セルブロック番号、横方向がCPI番号を意味する。例えばCPI番号1から太い丸印で示したCPI番号2の信号処理セルブロック番号1への推移を考える。
この信号処理セルブロックへはCPI番号1の信号検出セルブロックから3本の矢印が繋がっている。この矢印は、CPI番号1から太い丸印で示したCPI番号2、信号処理セルブロック番号1への推移の可能性があることを示している。
積分路評価部62では、この3本の矢印で現される推移を式(10)(11)を用いて評価する。 従来の目標検出装置では、3本の矢印で表される推移のうち、最大(または最小)となる推移をCPI番号1からCPI番号2の信号処理セルブロック番号1への推移として採択する。

これに対し、この発明では、上位K個の推移をCPI番号1からCPI番号2の信号処理セルブロック番号1への推移候補として残し、第2のメモリ65に記録する。
この処理を全CPI、全信号処理セルブロックに対して適用する。
式(11)の右辺第1項は目標が検出ビンブロックB_k-1からB_kに推移する確率を表すが、この発明では、式(12)(13)に示すように推移係数算出部66によって算出する。式(12)においてP0は設定パラメータ、式(13)においてa_maxは目標の最大加速度、Δaは信号処理における加速度分解能である。

CPI番号nまで処理が終了した場合、CPI番号n、信号処理セルブロック1〜Mのtrack scoreを参照し、値が一定値以上の信号処理セルブロックを抽出する。ここでCPI番号nにおいて抽出された信号処理セルが複数ある場合は目標が複数存在することを意味する。
ブロック積分路探索部63は、CPI番号nにおいてtrack scoreが一定値以上として抽出された信号処理セルブロックに対し、第2のメモリ65に記録された推移情報を参照し、 CPI番号、信号処理セルブロック毎に記録されたK個の推移候補から積分路を逆方向に辿り振幅値を積分する。積分した結果、積分値が最大となるものを最終的な積分路として抽出する。

次に、積分路評価部68はブロック積分路探索部63で得たブロック単位の積分路を第1のメモリ64を参照し、ブロック単位での積分路を、信号処理セル単位に戻し、積分路を細かく探索する。
その処理過程については実施の形態1と同じである。但し全信号処理セルに対して適用するのではなく、ブロック単位で抽出された積分路内のみを細かく探索する。

実施の形態３．
図１０は、実施の形態３による目標検出装置の構成を示している。ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
図１０において、積分路探索手段７はコヒーレント積分手段２の出力を入力し、検出セルのゆらぎや目標の移動を考慮した積分路を探索する。
積分路探索手段７において、71は振幅検波部であり、コヒーレント積分後の信号処理セル毎の振幅値を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ74に蓄えられる。77は信号処理セルブロック部であり、信号処理セルを複数セル単位で図７(b)のようにブロック化する。72はブロック積分路評価部であり、信号処理セルブロック毎にCPI間の移動を考慮した積分路を図８に示すように探索し、その探索路を評価する。
CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルブロックへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの最上位の信号処理セルブロックを選択しておく。選択されたブロックはCPI、信号処理セルブロック毎に第2のメモリ75に蓄えられる。
ブロック積分路評価部72の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。

73はブロック積分路探索部であり、第2のメモリ75によって蓄えられたCPI、信号処理セルブロック毎の積分路を逆方向に辿り、積分路を出力する。78は積分路評価部であり、ブロック積分路探索部73によって得られたブロック単位での積分路に対して信号処理セル単位に戻し、信号処理セル単位で積分路の評価を実施する。
CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの最上位の信号処理セルのみを選択しておく。選択されたセルはCPI、信号処理セル毎に第3のメモリ710に蓄えられる。
積分路評価部78の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
79は積分路探索部であり、第3のメモリ710によって蓄えられたCPI、信号処理セル毎の積分路を逆方向に辿り、積分路を出力する。

以下に、動作に関する説明をする。
積分路探索手段７では、コヒーレント積分手段２の出力を入力し、積分路を探索する。
まず、振幅検波部71は、信号処理セル毎のコヒーレント積分結果V_k(j)を基に式(8)のように振幅値A_k(j)を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ74に蓄えられる。
次に信号処理セルブロック部77は、信号処理セルをWセル毎にまとめ一つのブロックとする。その際の振幅値は上述の式(9)のようにWセル内の平均振幅とする。

ブロック積分路評価部72は、信号処理セルブロック毎にCPI間の移動を考慮した積分路を図８に示すように探索し、その探索路を評価する。探索路の評価は上述の式(10)(11)に示すtrack scoreを使用する。ここでB_kは図３に示すCPI kにおける検出ビンの集まりである。
式(10)において、右辺第1項はCPI k-1からkまでのtrack score増分、右辺第2項はCPI k-1までのtrack scoreを表す。したがって、CPI kまでのtrack scoreは、各CPIから次CPIに至るtrack score増分を算出し、それを累積することで得られる。
式(11)において右辺第1項は目標が検出ビンブロックB_k-1からB_kに推移する確率、右辺第2項は目標がθ_kに存在した場合の受信信号の振幅値z_kの確率密度(目標の振幅モデルより算出)ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。
従来の目標検出装置では、各CPIから次CPIに至る際の検出セルの推移を式(11)で評価し、式(10)が最大または最小となる推移を抽出する。

図８の処理を式(10)(11)を用いて表現したものを図９に示す。
図９の丸印は信号処理セルを示している。縦方向が信号処理セルブロック番号、横方向がCPI番号を意味する。例えばCPI番号1から太い丸印で示したCPI番号2の信号処理セルブロック番号1への推移を考える。
この信号処理セルブロックへはCPI番号1の信号検出セルブロックから3本の矢印が繋がっている。この矢印は、CPI番号1から太い丸印で示したCPI番号2の信号処理セルブロック番号1への推移の可能性があることを示している。
ブロック積分路評価部72では、この3本の矢印で現される推移を式(10)(11)を用いて評価する。 3本の矢印で表される推移のうち、最大(または最小)となる推移をCPI番号1からCPI番号2の信号処理セルブロック番号1への推移として採択する。

式(11) 右辺第1項は目標が検出ビンブロックB_k-1からB_kに推移する確率を表すが、この発明では、式(12)(13)に示すように推移係数算出部66によって算出する。式(12)においてP0は設定パラメータ、式(13)においてa_maxは目標の最大加速度、Δaは信号処理における加速度分解能である。
CPI番号nまで処理が終了した場合、CPI番号n、信号処理セルブロック1〜Mのtrack scoreを参照し、値が最大(または最小)の信号処理セルブロックを抽出する。
ブロック積分路探索部73は、CPI番号nにおいてtrack scoreが最大(または最小)となった信号処理セルブロックに対し、メモリ75に記録された推移情報を参照し、 CPI番号、信号処理セルブロック毎に記録された推移から積分路を逆方向に辿り積分路を出力する。

次に、積分路評価部78はブロック積分路探索部73で得たブロック単位の積分路を第1のメモリ74を参照し、ブロック単位での積分路を、信号処理セル単位に戻し、積分路を細かく探索する。
探索路の評価は上述の式(4)(5)に示すtrack scoreを使用する。
各CPIから次CPIに至る際の検出セルの推移を式(5)で評価し、式(4)が最大または最小となる推移を抽出する。結果は第3のメモリ710に記録する。
この処理を信号処理セルブロック単位で抽出された積分路内のCPI、信号処理セルに対して適用する。
CPI番号nまで処理が終了した場合、CPI番号n、信号処理セル1〜Mのtrack scoreを参照し、値が最大の信号処理セルを抽出する。
積分路探索部79は、CPI番号nにおいてtrack scoreが最大となった信号処理セルに対し、第3のメモリ710に記録された推移情報を参照し、積分路を逆方向に辿り積分路を出力する。

実施の形態４．
図１１は、実施の形態4による目標検出装置の構成を示している。ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
図１１において、積分路探索手段８はコヒーレント積分手段２の出力を入力し、検出セルのゆらぎや目標の移動を考慮した積分路を探索する。
積分路探索手段８において、81は振幅検波部であり、コヒーレント積分後の信号処理セル毎の振幅値を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ84に蓄えられる。87はCFAR(Constant False Alarm Rate)部であり、CPI毎に信号処理セル単位でCFAR処理を実施し、閾値処理する。但しCFARにより定まる閾値は低めに設定する。82は積分路評価部であり、信号処理セル毎にCPI間の移動を考慮した積分路を図８に示すように探索し、その探索路を評価する。但し、探索の対象となる信号処理セルはCFAR部87によって設定された閾値を超えたものである。

CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの上位K個の信号処理セルを選択しておく。選択されたセルはCPI、信号処理セル毎に第2のメモリ85に蓄えられる。
積分路評価部82の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。83は積分路探索部であり、第2のメモリ85によって蓄えられたCPI、信号処理セル毎の積分路を逆方向に辿り、信号処理セルの組み合わせ毎に積分処理を実施する。
組み合わせ分の積分処理を実施後、受信電力のもっとも積み上がった組み合わせが積分探索部の出力となる。

以下に、動作に関する説明をする。
積分路探索手段８では、コヒーレント積分手段２の出力を入力し、積分路を探索する。
まず、振幅検波部81は、信号処理セル毎のコヒーレント積分結果V_k(j)を基に式(14)のように振幅値A_k(j)を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ84に蓄えられる。

CFAR部87は、 CFAR処理を実施し、CPI毎、信号処理セル毎に閾値を設定する。例えばCA-CFARを適用した場合、その閾値は式(15)のように算出する。

積分路評価部82は、信号処理セル毎にCPI間の移動を考慮した積分路を探索し、その探索路を評価する。探索路の評価は式(16)(17)に示すtrack scoreを使用する。
ここでA_kはCPI kにおける検出ビンの集まりである。

式(16)において、右辺第1項はCPI k-1からkまでのtrack score増分、右辺第2項はCPI k-1までのtrack scoreを表す。したがって、CPI kまでのtrack scoreは、各CPIから次CPIに至るtrack score増分を算出し、それを累積することで得られる。
式(17)において右辺第1項は目標が検出ビンA_k-1からA_kに推移する確率、右辺第2項は目標がθ_kに存在した場合の受信信号の振幅値z_kの確率密度(目標の振幅モデルより算出)ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。

従来の目標検出装置では、各CPIから次CPIに至る際の検出セルの推移を式(17)で評価し、式(16)が最大または最小となる推移を抽出する。
また式(17)における右辺第1項の目標が検出ビンA_k-1からA_kに推移する確率については、式(18)のようにCFAR閾値以下の信号処理セルについては推移確率を0とし、推移の対象から外す。
このような処理をCPI番号nまで繰り返し、各信号処理セルのtrack score上位K個の推移を第2のメモリ85に記録する。この処理を全CPI、全信号処理セルに対して適用する。

CPI番号nまで処理が終了した場合、CPI番号n、信号処理セル1〜Mのtrack scoreを参照し、値が一定値以上の信号処理セルを抽出する。ここでCPI番号nにおいて抽出された信号処理セルが複数ある場合は目標が複数存在することを意味する。
積分路探索部83は、CPI番号nにおいてtrack scoreが一定値以上として抽出された信号処理セルに対し、メモリ85に記録された推移情報を参照し、信号処理セル毎に記録されたK個の推移候補から積分路を逆方向に辿り振幅値を積分する。積分した結果、積分値が最大となるものを最終的な積分路として抽出する。

実施の形態５．
図１２は、実施の形態５による目標検出装置の構成を示している。ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
図１２において、積分路探索手段９はコヒーレント積分手段2の出力を入力し、検出セルのゆらぎや目標の移動を考慮した積分路を探索する。
積分路探索手段９において91は振幅検波部であり、コヒーレント積分後の信号処理セル毎の振幅値を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ94に蓄えられる。
97は信号処理セルブロック部であり、信号処理セルを複数セル単位でブロック化する。
信号処理セルブロックの振幅値はブロック内の信号処理セル平均値とする。
912はCFAR(Constant False Alarm Rate)部であり、CPI毎に信号処理セル単位でCFAR処理を実施し、閾値処理する。但しCFARにより定まる閾値は低めに設定する。
92はブロック積分路評価部であり、信号処理セル毎にCPI間の移動を考慮した積分路を探索し、その探索路を評価する。但し、探索の対象となる信号処理セルはCFAR部912によって設定された閾値を超えたものである。

CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルブロックへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの上位K個の信号処理セルブロックを選択しておく。選択されたブロックはCPI、信号処理セルブロック毎に第2のメモリ95に蓄えられる。
ブロック積分路評価部92の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
93はブロック積分路探索部であり、第2のメモリ95によって蓄えられたCPI、信号処理セルブロック毎の積分路を逆方向に辿り、信号処理セルブロックの組み合わせ毎に積分処理を実施する。組み合わせ分の積分処理を実施後、受信電力のもっとも積み上った組み合わせが積分探索部の出力となる。
98は積分路評価部であり、ブロック積分路探索部93によって得られたブロック単位での積分路に対して信号処理セル単位に戻し、信号処理セル単位で積分路の評価を実施する。

CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの上位K個の信号処理セルを選択しておく。選択されたセルはCPI、信号処理セル毎に第3のメモリ910に蓄えられる。
積分路評価部98の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
99は積分路探索部であり、第3のメモリ910によって蓄えられたCPI、信号処理セル毎の積分路を逆方向に辿り、信号処理セルの組み合わせ毎に積分処理を実施する。
組み合わせ分の積分処理を実施後、受信電力のもっとも積み上った組み合わせが積分探索部の出力となる。

以下に、動作に関する説明をする。
積分路探索手段9では、コヒーレント積分手段2の出力を入力し、積分路を探索する。
まず、振幅検波部91は、信号処理セル毎のコヒーレント積分結果V_k(j)を基に式(20)のように振幅値A_k(j)を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ94に蓄えられる。
次に信号処理セルブロック部97は、信号処理セルをWセル毎にまとめ一つのブロックとする。その際の振幅値は式(21)のようにWセル内の平均振幅とする。
CFAR部97は、 CFAR処理を実施し、CPI毎、信号処理セル毎に閾値を設定する。例えばCA-CFARを適用した場合、その閾値は式(22)のように算出する。

ブロック積分路評価部92は、信号処理セル毎にCPI間の移動を考慮した積分路を探索し、その探索路を評価する。探索路の評価は式(23)(24)に示すtrack scoreを使用する。

式(23)において、右辺第1項はCPI k-1からkまでのtrack score増分、右辺第2項はCPI k-1までのtrack scoreを表す。したがって、CPI kまでのtrack scoreは、各CPIから次CPIに至るtrack score増分を算出し、それを累積することで得られる。
式(24)において右辺第1項は目標が検出ビンブロックB_k-1からB_kに推移する確率、右辺第2項は目標がθ_kに存在した場合の受信信号の振幅値z_kの確率密度(目標の振幅モデルより算出)ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。
また式(24)における右辺第1項の目標が検出ビンブロックB_k-1からB_kに推移する確率については、式(25)のようにCFAR閾値以下の信号処理セルについては推移確率を0とし、推移の対象から外す。
このような処理をCPI番号nまで繰り返し、各信号処理セルのtrack score上位K個の推移を第2のメモリ95に記録する。この処理を全CPI、全信号処理セルブロックに対して適用する。

CPI番号nまで処理が終了した場合、CPI番号n、信号処理セルブロック1〜Mのtrack scoreを参照し、値が一定値以上の信号処理セルを抽出する。ここでCPI番号nにおいて抽出された信号処理セルが複数ある場合は目標が複数存在することを意味する。
ブロック積分路探索部93は、CPI番号nにおいてtrack scoreが一定値以上として抽出された信号処理セルブロックに対し、第2のメモリ95に記録された推移情報を参照し、 CPI番号、信号処理セルブロック毎に記録されたK個の推移候補から積分路を逆方向に辿り振幅値を積分する。積分した結果、積分値が最大となるものを最終的な積分路として抽出する。

次に、積分路評価部98はブロック積分路探索部93で得たブロック単位の積分路を第1のメモリ94を参照し、ブロック単位での積分路を、信号処理セル単位に戻し、積分路を細かく探索する。その処理過程については実施の形態４と同じである。但し全信号処理セルに対して適用するのではなく、ブロック単位で抽出された積分路内のみを細かく探索する。

実施の形態６．
図１３は、実施の形態６による目標検出装置の構成を示している。ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
図１３において、積分路探索手段10はコヒーレント積分手段２の出力を入力し、検出セルのゆらぎや目標の移動を考慮した積分路を探索する。
積分路探索手段10において101は振幅検波部であり、コヒーレント積分後の信号処理セル毎の振幅値を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ104に蓄えられる。
107は信号処理セルブロック部であり、信号処理セルを複数セル単位でブロック化する。信号処理セルブロックの振幅値はブロック内の信号処理セル平均値とする。
1012はCFAR(Constant False Alarm Rate)部であり、CPI毎に信号処理セル単位でCFAR処理を実施し、閾値処理する。但しCFARにより定まる閾値は低めに設定する。
102はブロック積分路評価部であり、信号処理セル毎にCPI間の移動を考慮した積分路を探索し、その探索路を評価する。但し、探索の対象となる信号処理セルはCFAR部1012によって設定された閾値を超えたものである。
CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルブロックへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの最上位の信号処理セルブロックを選択しておく。選択されたブロックはCPI、信号処理セルブロック毎に第2のメモリ105に蓄えられる。

ブロック積分路評価部102の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
103はブロック積分路探索部であり、第2のメモリ105によって蓄えられたCPI、信号処理セルブロック毎の積分路を逆方向に辿り、積分路を出力する。
108は積分路評価部であり、ブロック積分路探索部103によって得られたブロック単位での積分路に対して信号処理セル単位に戻し、信号処理セル単位で積分路の評価を実施する。CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの最上位の信号処理セルを選択しておく。選択されたセルはCPI、信号処理セル毎に第3のメモリ1010に蓄えられる。
積分路評価部108の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
109は積分路探索部であり、第3のメモリ1010によって蓄えられたCPI、信号処理セル毎の積分路を逆方向に辿り、積分路を出力する。

以下に、動作に関する説明をする。
積分路探索手段10では、コヒーレント積分手段2の出力を入力し、積分路を探索する。
まず、振幅検波部101は、信号処理セル毎のコヒーレント積分結果V_k(j)を基に上述の式(20)のように振幅値A_k(j)を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ104に蓄えられる。
次に信号処理セルブロック部107は、信号処理セルをWセル毎にまとめ一つのブロックとする。その際の振幅値は上述の式(21)のようにWセル内の平均振幅とする。
CFAR部1012は、CFAR処理を実施し、CPI毎、信号処理セル毎に閾値を設定する。例えばCA-CFARを適用した場合、その閾値は上述の式(22)のように算出する。
ブロック積分路評価部102は、信号処理セル毎にCPI間の移動を考慮した積分路を探索し、その探索路を評価する。

探索路の評価は上述の式(23)(24)に示すtrack scoreを使用する。
式(23)において、右辺第1項はCPI k-1からkまでのtrack score増分、右辺第2項はCPI k-1までのtrack scoreを表す。したがって、CPI kまでのtrack scoreは、各CPIから次CPIに至るtrack score増分を算出し、それを累積することで得られる。
式(24)において右辺第1項は目標が検出ビンブロックB_k-1からB_kに推移する確率、右辺第2項は目標がθ_kに存在した場合の受信信号の振幅値z_kの確率密度(目標の振幅モデルより算出)ならびに受信機雑音振幅値の確率密度の尤度比である。
また式(24)における右辺第1項の目標が検出ビンブロックB_k-1からB_kに推移する確率については、式(25)のようにCFAR閾値以下の信号処理セルについては推移確率を0とし、推移の対象から外す。

このような処理をCPI番号nまで繰り返し、各信号処理セルのtrack score最上位の推移を第2のメモリ105に記録する。この処理を全CPI、全信号処理セルブロックに対して適用する。
CPI番号nまで処理が終了した場合、CPI番号n、信号処理セルブロック1〜Mのtrack scoreを参照し、値が最大(または最小)の信号処理セルを抽出する。
ブロック積分路探索部103は、CPI番号nにおいてtrack scoreが一定値以上として抽出された信号処理セルブロックに対し、第2のメモリ105に記録された推移情報を参照し、 CPI番号、信号処理セルブロック毎に記録された推移から積分路を逆方向に辿り積分路を出力する。

次に、積分路評価部108はブロック積分路探索部103で得たブロック単位の積分路を第1のメモリ104を参照し、ブロック単位での積分路を、信号処理セル単位に戻し、積分路を細かく探索する。
その処理過程については実施の形態４と同じである。但し全信号処理セルに対して適用するのではなく、ブロック単位で抽出された積分路内のみを細かく探索する。

実施の形態７．
図１４は、実施の形態5による目標検出装置の構成を示している。ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
図１４において、積分路探索手段11はコヒーレント積分手段２の出力を入力し、検出セルのゆらぎや目標の移動を考慮した積分路を探索する。
積分路探索手段11において111は振幅検波部であり、コヒーレント積分後の信号処理セル毎の振幅値を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ114に蓄えられる。
117は信号処理セルブロック部であり、信号処理セルを複数セル単位でブロック化する。信号処理セルブロックの振幅値はブロック内の信号処理セル平均値とする。
1112は固定閾値算出部であり、CPI毎に信号処理セルブロック単位で固定閾値を設定する。112はブロック積分路評価部であり、信号処理セルブロック毎にCPI間の移動を考慮した積分路を探索し、その探索路を評価する。但し、探索の対象となる信号処理セルは固定閾値算出部1112によって設定された閾値を超えたものである。

CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルブロックへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの上位Kの信号処理セルブロックを選択しておく。選択されたブロックはCPI、信号処理セルブロック毎に第2のメモリ115に蓄えられる。
ブロック積分路評価部112の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
113はブロック積分路探索部であり、第2のメモリ115によって蓄えられたCPI、信号処理セルブロック毎の積分路を逆方向に辿り、信号処理セルブロックの組み合わせ毎に積分処理を実施する。組み合わせ分の積分処理を実施後、受信電力のもっとも積み上った組み合わせが積分探索部の出力となる。

118は積分路評価部であり、ブロック積分路探索部113によって得られたブロック単位での積分路に対して信号処理セル単位に戻し、信号処理セル単位で積分路の評価を実施する。
CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの上位K個の信号処理セルを選択しておく。選択されたセルはCPI、信号処理セル毎に第3のメモリ1110に蓄えられる。
積分路評価部118の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
119は積分路探索部であり、第3のメモリ1110によって蓄えられたCPI、信号処理セル毎の積分路を逆方向に辿り、信号処理セルの組み合わせ毎に積分処理を実施する。組み合わせ分の積分処理を実施後、受信電力のもっとも積み上った組み合わせが積分探索部の出力となる。

実施の形態８．
図１５は、実施の形態８による目標検出装置の構成を示している。ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
図１５において、積分路探索手段12はコヒーレント積分手段２の出力を入力し、検出セルのゆらぎや目標の移動を考慮した積分路を探索する。
積分路探索手段12において121は振幅検波部であり、コヒーレント積分後の信号処理セル毎の振幅値を算出する。その結果はCPI毎に第1のメモリ124に蓄えられる。
127は信号処理セルブロック部であり、信号処理セルを複数セル単位でブロック化する。信号処理セルブロックの振幅値はブロック内の信号処理セル平均値とする。
1212は固定閾値算出部であり、CPI毎に信号処理セルブロック単位で固定閾値を算出し、閾値処理する。

122はブロック積分路評価部であり、信号処理セル毎にCPI間の移動を考慮した積分路を探索し、その探索路を評価する。但し、探索の対象となる信号処理セルは固定閾値算出部1212によって設定された閾値を超えたものである。
CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルブロックへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの最上位の信号処理セルブロックを選択しておく。選択されたブロックはCPI、信号処理セルブロック毎に第2のメモリ125に蓄えられる。
ブロック積分路評価部122の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
123はブロック積分路探索部であり、第2のメモリ125によって蓄えられたCPI、信号処理セルブロック毎の積分路を逆方向に辿り、積分路を出力する。
128は積分路評価部であり、ブロック積分路探索部123によって得られたブロック単位での積分路に対して信号処理セル単位に戻し、信号処理セル単位で積分路の評価を実施する。
CPI間の積分路はtrack scoreで評価するが、現CPIにおける信号処理セルへの前CPIからの遷移についてはtrack scoreの最上位の信号処理セルを選択しておく。選択されたセルはCPI、信号処理セル毎にメモリ1210に蓄えられる。
積分路評価部128の処理はノンコヒーレント積分するCPI数分実施する。
129は積分路探索部であり、第3のメモリ1210によって蓄えられたCPI、信号処理セル毎の積分路を逆方向に辿り、積分路を出力する。

この発明は、目標検出時の積分路を探索する際にCPI間の信号処理セルの遷移を複数考慮するため、従来の目標検出処理に比べて積分損失が改善され、レーダシステムなどに適用されることで、積分損失が改善されるレーダシステムなどを実現できる。

この発明の実施の形態１を示す目標検出装置の構成図である。 この発明におけるパルスヒットとFFT処理の関係を示す説明図である。 この発明におけるCPI間の信号処理セルの探索を示す説明図である。 この発明における積分路探索を示す説明図である。 この発明における積分路絞込み探索を示す説明図である。 この発明の実施の形態２を示す目標検出装置の構成図である。 この発明における信号処理セルブロックを示す説明図である。 この発明におけるCPI間の信号処理セルブロックの探索を示す説明図である。 この発明における信号処理セルブロックでの積分路探索を示す説明図である。 この発明の実施の形態３を示す目標検出装置の構成図である。 この発明の実施の形態４を示す目標検出装置の構成図である。 この発明の実施の形態５を示す目標検出装置の構成図である。 この発明の実施の形態６を示す目標検出装置の構成図である。 この発明の実施の形態７を示す目標検出装置の構成図である。 この発明の実施の形態８を示す目標検出装置の構成図である。

符号の説明

１；受信手段、２；コヒーレント積分手段、３、６、７、８、９、10、11、12；積分路探索手段、31、61、71、81、91、101、111、121；振幅検波部、32、68、78、82、98、108、118、128；積分路評価部、33、69、79、83、99、109、119、129；積分路探索部、34、64、74、84、94、104、114、124；第1のメモリ、35、65、75、85、95、105、115、125；第２のメモリ、36、611、711、86、911、1011、1111、1211；推移係数算出部、４；ノンコヒーレント積分手段、41；積分シフト量算出部、42；積分部、５；閾値処理手段、62、72、92、102、112、122；ブロック積分路評価部、63、73、93、103、113、123；ブロック積分路探索部、66、76、96、106、116、126；ブロック推移係数算出部、67、77、97、107、117、127；信号処理セルブロック部、610、710、910、1010、1110、1210；第３のメモリ、87、912、1012；CFAR部、1112、1212；固定閾値算出部。

Claims (8)

1. 目標からの反射パルスを受信し、受信データをA/D変換する受信手段と、A/D変換された受信データをパルスヒット方向にFFT(Fast Fourier Transform)処理をするコヒーレント積分手段と、コヒーレント積分結果を入力し、信号処理セルの推移を考慮する際に複数の推移を考慮して目標の検出セルを探索する積分路探索手段と、積分路探索手段によって得られた積分路に従って、コヒーレント積分の結果を積分するノンコヒーレント積分手段と、ノンコヒーレント積分手段の積分結果を閾値処理し、目標検出する閾値処理手段と、を備えたことを特徴とする目標検出装置。
2. 積分路探索手段は複数の信号処理セルを1ブロックとして複数のブロック単位に纏め、ブロック単位で積分路を探索した後に信号処理セルを元の状態に戻し、抽出されたブロック間の積分路内の信号処理セルに対して詳細な積分路を探索する構成にされたことを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
3. 積分路探索手段は、信号処理セルの推移を考慮する際に最適な推移のみを考慮して目標の検出セルを探索する構成にされたことを特徴とする請求項２記載の目標検出装置。
4. 積分路探索手段は、コヒーレント積分結果を入力し、振幅検波後、積分結果毎にCFAR(Constant False Alarm Rate)処理を実施し、閾値を超えた信号処理セル間で積分路を探索する構成にされたことを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
5. 積分路探索手段は、複数の信号処理セルを1ブロックとし、ブロック単位でコヒーレント積分毎にCFAR処理を実施後、閾値を越えた信号処理セルで積分路を探索した後に信号処理セルを元の状態に戻し、抽出された積分路内の信号処理セルに対して詳細な積分路を探索する構成にされたことを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
6. 積分路探索手段は、コヒーレント積分結果を入力し、信号処理セルの推移を考慮する際に最適な推移のみを考慮して目標の検出セルを探索する構成にされたことを特徴とする請求項５記載の目標検出装置。
7. 積分路探索手段は、複数の信号処理セルを1ブロックとし、ブロック内の平均電力から各ブロックの閾値を求め、閾値を越えた信号処理セルで積分路を探索する構成にされたことを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
8. 積分路探索手段は、コヒーレント積分結果を入力し、信号処理セルの推移を考慮する際に最適な推移のみを考慮して目標の検出セルを探索する構成にされたことを特徴とする請求項７記載の目標検出装置。

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