JP2009085743A - 目標検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速移動する小目標を確実に検出できるとともに、処理規模を小さくして目標検出を高速化できる目標検出装置。
【解決手段】受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分する積分回路１と、積分回路で得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出するレンジセル極大値抽出回路２と、レンジセル最大値抽出回路で抽出されたＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出する積分系列抽出回路３と、積分系列抽出回路で抽出されたＭ通りの積分系列の各々についてコヒーレント積分するコヒーレント積分回路５と、コヒーレント積分回路で得られた積分値の最大値を抽出する最大値抽出回路６と、最大値抽出回路で抽出された最大値に基づき目標を検出する検出回路８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、受信信号から目標を検出する目標検出装置に関し、特に高速積分系列最大化法により時間−周波数軸上で目標を検出する技術に関する。

従来、例えばレーダ装置や追尾装置に備えられ、送信したパルス信号が目標で反射されて戻ってきた反射波を受信し、この受信した反射波に基づき目標を検出する目標検出装置が知られている。このような目標検出装置においては、複数の反射波（ヒット）を受信して積分し、ＳＮ比を向上させることが行われている。

しかしながら、高速で動く目標（以下、「高速目標」という）に対しては、目標のレンジ方向のずれによって積分できるヒット数に上限があるので、積分によるＳＮ比向上にも限界があり、目標の検出性能に劣るという問題があった。

この問題に対処するために、短時間しか出現しない高速目標を検出できる目標検出装置が開発されている。図１８は、従来の目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、短時間フーリエ変換（以下、「ＳＴＦＴ：Short Time Fourier Transform」という）回路２１、一定誤警報率（以下、「ＣＦＡＲ：Constant False Alarm Rate」という）回路７および検出回路８を備える。

この目標検出装置は、以下のように動作する。即ち、図示しないアンテナで反射波を受信することによって得られた受信信号は、ＳＴＦＴ回路２１に送られる。ＳＴＦＴ回路２１は、受信信号を短時間フーリエ変換により時間−周波数軸上の信号に変換し、ＣＦＡＲ回路７に送る。なお、短時間フーリエ変換については、例えば非特許文献１に説明されている。

ＣＦＡＲ回路７は、ＳＴＦＴ回路２１から送られてくる時間−周波数軸上の信号に対し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、検出回路８に送る。なお、ＣＦＡＲについては、例えば非特許文献２に説明されている。図１９は、ＣＦＡＲ回路７の一例として、相加平均で規格化を行うリニアＣＦＡＲ回路の構成を示すブロック図である。ＣＦＡＲ回路７は、遅延回路３１、加算回路３２、平均化処理回路３３および除算回路３４から構成されている。

遅延回路３１は、入力された信号ｘｉを遅延させた後、加算回路３２および除算回路３４に送る。加算回路３２は、一定期間に遅延回路３１から送られてくるＮ個のデータを加算し、平均化処理回路３３に送る。平均化処理回路３３は、加算回路３２から送られてくるＮ個のデータの平均値を算出し、除算回路３４に送る。除算回路３４は、遅延回路３１から送られてくるデータを平均化処理回路３３から送られてくる平均値で除算し、この除算結果をＣＦＡＲ出力として検出回路８に送る。なお、ＣＦＡＲ回路７は、相乗平均で規格化を行う対数ＣＦＡＲ回路によって実現される場合もある。

検出回路８は、ＣＦＡＲ回路７から送られてくる誤警報確率が一定の低さに抑えられた信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、この検出した結果を検出情報として出力する。
榊原、"ウェーヴレットビギナーズガイド"、東京電機大学出版局、pp.23-24(1995) 関根、"レーダ信号処理技術"、電子情報通信学会、pp.96-106(1991)

しかしながら、短時間フーリエ変換を行った後にＣＦＡＲ処理を行い、所定のスレッショルドと比較して目標を検出するように構成された従来の目標検出装置では、もともと積分数が少ない場合には短時間フーリエ変換を適用することができず、高速目標が小目標である場合はＳＮ比が小さく、目標を検出できない場合が発生し、また、検出効率を上げるために処理規模が大きくなるという問題がある。さらに、ＳＮ比が小さいために測角精度が低くなるという問題もある。

本発明の課題は、高速目標が小目標で積分数が少ない場合であっても、その小目標を確実に検出できるとともに、処理規模を小さくして目標検出を高速化でき、また、測角精度を向上させることができる目標検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明は、受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し間隔）方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分する積分回路と、積分回路で得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出するレンジセル極大値抽出回路と、レンジセル最大値抽出回路で抽出されたＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出する積分系列抽出回路と、積分系列抽出回路で抽出されたＭ通りの積分系列の各々についてコヒーレント積分するコヒーレント積分回路と、コヒーレント積分回路で得られた積分値の最大値を抽出する最大値抽出回路と、最大値抽出回路で抽出された最大値に基づき目標を検出する検出回路を備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し間隔）方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分する積分回路と、積分回路で得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出するレンジセル極大値抽出回路と、レンジセル最大値抽出回路で抽出されたＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出する積分系列抽出回路と、積分系列抽出回路で抽出されたＭ通りの積分系列の各々についてノンコヒーレント積分するノンコヒーレント積分回路と、ノンコヒーレント積分回路で得られた積分値の最大値を抽出する最大値抽出回路と、最大値抽出回路で抽出された最大値に基づき目標を検出する検出回路を備えたことを特徴とする。

また、第３の発明は、受信信号のレンジセル−ＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し周期）軸上で複数の積分系列を抽出する積分系列抽出回路と、積分系列抽出回路で抽出された複数の積分系列の各々に対し、Ｌ通り（Ｌは正の整数）の目標加速度による位相補正を行う加速度位相補正回路と、加速度位相補正回路で位相が補正された複数の積分系列の各々についてコヒーレント積分するコヒーレント積分回路と、コヒーレント積分回路で得られた積分値の最大値を抽出する最大値抽出回路と、最大値抽出回路で抽出された最大値に基づき目標を検出する検出回路を備えたことを特徴とする。

また、第４の発明は、受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し間隔）方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分する積分回路と、積分回路で得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出するレンジセル極大値抽出回路と、レンジセル最大値抽出回路で抽出されたＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出する積分系列抽出回路と、積分系列抽出回路で抽出されたＭ通りの積分系列の各々に対し、Ｌ通り（Ｌは正の整数）の目標加速度による位相補正を行う加速度位相補正回路と、加速度位相補正回路で位相が補正されたＭ通りの積分系列の各々についてコヒーレント積分するコヒーレント積分回路と、コヒーレント積分回路で得られた積分値の最大値を抽出する最大値抽出回路と、最大値抽出回路で抽出された最大値に基づき目標を検出する検出回路を備えたことを特徴とする。

また、第５の発明は、第３または第４の発明において、最大値抽出回路で抽出された積分値の最大値を有する積分系列であって、速度／加速度位相補正回路によって位相補正が行われた積分系列をΣビームとして抽出するΣビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路と、Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路で抽出されたΣビームと同じ積分系列による積分値を用いて積分するΔビームコヒーレント積分回路と、Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路で抽出されたΣビームと、Δビームコヒーレント積分回路で得られたΔビームとを用いて位相モノパルス測角を行う位相モノパルス測角回路を備えたことを特徴とする。

また、第６の発明は、第２の発明において、最大値抽出回路で抽出された積分値の最大値を有する積分系列をΣＬビームとして抽出するΣビーム積分系列抽出回路と、Σビーム積分系列抽出回路で抽出されたΣＬビームと同じ積分系列による積分値を用いて積分するΣＵビームノンコヒーレント積分回路と、Σビーム積分系列抽出回路で抽出されたΣＬビームと、ΣＵビームノンコヒーレント積分回路で得られたΣＵビームとを用いて振幅比較モノパルス測角を行う振幅比較モノパルス測角回路を備えたことを特徴とする。

本発明の目標検出装置によれば、積分数が少ない場合であっても、高速移動に起因してレンジウォークが発生したり加速度をもつ目標の信号を効率よく積分し、目標を検出したり測角する能力を高めることができる。

具体的には、第１の発明によれば、受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分し、得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出し、抽出したＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出し、抽出したＭ通りの積分系列の各々についてコヒーレント積分することによって、積分系列を用いて積分するレンジ範囲を限定するので、処理規模が小さくなって目標検出を高速化できる。さらに、複数目標に対する処理も可能となる。

また、第２の発明によれば、受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分し、得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出し、抽出したＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出し、抽出したＭ通りの積分系列の各々についてノンコヒーレント積分することによって、積分系列を用いて積分するレンジ範囲を限定し、さらにノンコヒーレント積分を用いることにより、処理規模が小さくなって目標検出を高速化できる。さらに、複数目標に対する処理も可能となる。

また、第３の発明によれば、受信信号のレンジセル−ＰＲＩ軸上で複数の積分系列を抽出し、抽出した複数の積分系列の各々に対し、Ｌ通り（Ｌは正の整数）の目標加速度による位相補正を行い、補正した複数の積分系列の各々についてコヒーレント積分するので、速度および加速度による位相ずれを複数の位相により補正した後に複数の積分系列で積分し、その最大値を抽出することになる。その結果、積分効果を高めることができるので目標の検出性能を向上させることができる。

また、第４の発明によれば、第１の発明の効果および第２の発明の効果、つまり、処理規模を小さくして目標検出を高速化できるとともに、積分効果を高めて目標の検出性能を向上させることができる。

また、第５の発明によれば、積分効率を高めて得た高いＳＮ比をもつΣビームとΔビームを用いて、位相モノパルス測角を実施するので、高い測角精度を得ることができる。

また、第６の発明によれば、積分効率を高めて得た高いＳＮ比をもつΣＬビームとΣＵビームを用いて、振幅比較モノパルス測角を実施するので、高い測角精度を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、背景技術の欄で説明した従来の目標検出装置と同一または相当する構成部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略する。

図１は、本発明の実施例１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、積分回路１、レンジセル極大値抽出回路２、積分系列抽出回路３、コヒーレント積分回路５、最大値抽出回路６、ＣＦＡＲ回路７および検出回路８を備える。

積分回路１は、送信パルスの反射波をアンテナ（図示しない）で受信することによって得られた受信信号を、レンジセル毎にＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰返し周期）方向にコヒーレント積分（ＦＦＴ；高速フーリエ変換、ＤＦＴ；離散フーリエ変換）またはノンコヒーレント積分（検波後積分）する。積分回路１に入力される受信信号は、図２（ａ）に示すような送受信信号のレンジセルデータである。高速目標の場合には、各レンジセルデータをＰＲＩ方向に積分すると、目標が、図２（ａ）に示すように、レンジセルから少しずつずれるため、ＰＲＩデータは、図２（ｂ）に示すように、短時間しか出現しないことになる。

このような受信信号をＰＲＩ−レンジ軸で表現すると、図３（ａ）に示すように、目標は斜めのデータによって表される。この傾きは、目標速度およびＰＲＩなどにより決まる。積分回路１は、このような受信信号に対して、レンジセル毎にＰＲＩ方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分する。これにより、図３（ｂ）に示すような、全てのレンジに対する積分値が得られる。この積分回路１で得られた積分値は、レンジセル極大値抽出回路２に送られる。

レンジセル極大値抽出回路２は、図３（ｃ）に示すように、積分回路１から送られてくる積分値の最大値からＰ（Ｐは正の整数）番目までの極大値となるレンジセルを抽出する。そして、この抽出したレンジセルの各々について、その周りのＫ個（Ｋは正の整数）のレンジセルを検索レンジとして決定する。このレンジセル極大値抽出回路２で抽出および決定されたレンジセルは、積分系列抽出回路３に送られる。

積分系列抽出回路３は、レンジセル極大値抽出回路２から送られてくるＰ個の検索レンジの各々について、Ｋ個のレンジセルのデータから積分系列を抽出する。すなわち、積分系列抽出回路３は、図４（ａ）に示すように、目標が隣接レンジにまたがっていることを考慮し、積分のためのＭ個（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出する。この積分系列は、例えば、検出すべき目標の速度をＶ、加速度をＡとすると、以下の（１）式に示すレンジの積分系列Ｒと積分時間Ｔの関係で抽出することができる。積分系列抽出回路３において抽出された積分系列は、コヒーレント積分回路５に送られる。

ここで、
Ｖ（ｍ）；目標速度（ｍ＝１〜Ｍ）
Ａ（ｍ）；目標加速度（ｍ＝１〜Ｍ）
Ｒ（ｍ）；レンジの積分系列（ｍ＝１〜Ｍ）
Ｔ ；積分時間
コヒーレント積分回路５は、積分系列抽出回路３から送られてくるレンジＲの積分系列に対して、最も近いレンジセルのデータを抽出してコヒーレント積分する。コヒーレント積分は、以下の（２）式で表すことができる。これにより、図４（ｂ）に示すような、積分系列毎の積分結果が得られる。このコヒーレント積分回路５において得られた積分値は、最大値抽出回路６に送られる。

ここで、
Ｆｎ，ｍ；コヒーレント積分出力
Ｘｎ，ｍ；入力信号（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ）
Ｆｎ ；ＦＦＴ後の信号（ｎ＝１〜Ｎ、ｍ＝１〜Ｍ）
ｎ ；レンジ（ｎ＝１〜Ｎ）
ｍ ；積分信号系列（ｍ＝１〜Ｍ）
ｐ ；Ｘに対する時間（ｐ＝０〜Ｐ−１）
ｑ ；Ｘに対する周波数（ｑ＝１〜Ｑ−１）
ｊ ；虚数単位
＊ ；複素共役
最大値抽出回路６は、周波数と積分系列に対して、図４（ｃ）に示すように、コヒーレント積分回路５から送られてくるＭ個の積分値から最大値を抽出する。最大値抽出回路６は、この抽出した最大値をレンジ毎に並べたものを信号Ｆｍａｘとし、これをＣＦＡＲ回路７に送る。

ｍａｘ；最大値
ＣＦＡＲ回路７は、最大値抽出回路６から送られてくる信号Ｆｍａｘに対し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、検出回路８に送る。

検出回路８は、図４（ｄ）に示すように、ＣＦＡＲ回路７から送られてくる信号Ｆｍａｘを所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、この検出結果を検出情報として出力する。

次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

目標検出処理では、まず、コヒーレント積分またはノンコヒーレント積分が行われる（ステップＳ１１）。すなわち、積分回路１は、受信信号を、１つのレンジに対してＰＲＩ方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分し、得られた積分値を、レンジセル極大値抽出回路２に送る。

次いで、全てのレンジに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、全てのレンジに対する処理が終了していないと判断されると、レンジ変更が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、次のレンジに対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。

ステップＳ１２において、全てのレンジに対する処理が終了したと判断されると、極大値レンジが抽出されるとともに検索レンジが決定される（ステップＳ１４）。すなわち、レンジセル極大値抽出回路２は、積分回路１から送られてくる積分値の最大値からＰ番目までの極大値となるレンジセルを抽出し、抽出したレンジセルの各々について、その周りのＫ個のレンジセルを検索レンジとして決定する。レンジセル極大値抽出回路２で抽出および決定されたレンジセルは、積分系列抽出回路３に送られる。

次いで、積分系列の抽出が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、積分系列抽出回路３は、レンジセル極大値抽出回路２から送られてくるレンジセルのデータの積分系列を１つだけ抽出し、コヒーレント積分回路５に送る。

次いで、コヒーレント積分が行われる（ステップＳ１６）。すなわち、コヒーレント積分回路５は、積分系列抽出回路３から送られてくるレンジセルのデータを積分し、得られた積分値を最大値抽出回路６に送る。最大値抽出回路６は、コヒーレント積分回路５から送られてくる積分値から最大値を抽出し、抽出した最大値をレンジ毎に並べたものを信号ＦｍａｘとしてＣＦＡＲ回路７に送る。

次いで、全ての積分系列Ｍに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において、全ての積分系列Ｍに対する処理が終了していないことが判断されると、次いで、積分系列変更が行われる（ステップＳ１８）。すなわち、次の積分系列に対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ１５に戻り、上述した処理が繰り返される。

ステップＳ１７において、全ての積分系列Ｍに対する処理が終了したことが判断されると、次いで、全ての検索レンジＫに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１９）。ステップＳ１９において、全ての検索レンジＫに対する処理が終了していないと判断されると、レンジ変更が行われる（ステップＳ２０）。すなわち、次の検索レンジＫに対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ１５に戻り、上述した処理が繰り返される。

ステップＳ１９において、全ての検索レンジＫに対する処理が終了したと判断されると、次いで、全ての極大値レンジＰに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において、全ての極大値レンジＰに対する処理が終了していないことが判断されると、次いで、極大値レンジ変更が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、次の極大値レンジＰに対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ１５に戻り、上述した処理が繰り返される。

ステップＳ２１において、全ての極大値レンジＰに対する処理が終了したことが判断されると、次いで、ＣＦＡＲ処理が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、ＣＦＡＲ回路７は、最大値抽出回路６から送られてくる信号Ｆｍａｘに対し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、検出回路８に送る。検出回路８は、ＣＦＡＲ回路７から送られてくる信号Ｆｍａｘを所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果を表す信号に基づいて目標を検出し、この検出結果を検出情報として出力する。

このように実施例１によれば、受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ方向にコヒーレント積分し、得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出し、抽出したＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出し、抽出したＭ通りの積分系列の各々についてコヒーレント積分することによって、積分系列を用いて積分するレンジ範囲を限定するので、処理規模が小さくなって目標検出を高速化できる。さらに、複数目標に対する処理も可能となる。

本発明の実施例２に係る目標検出装置は、抽出された積分系列をコヒーレント積分する代わりに、ノンコヒーレント積分する。

図６は、本発明の実施例２に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、図１に示した目標検出装置のコヒーレント積分回路５が、ノンコヒーレント積分回路５ａに置き換えられて構成されている。以下では、実施例１と相違する部分についてのみ説明する。

ノンコヒーレント積分回路５ａは、積分系列抽出回路３から送られてくるレンジＲの積分系列に対して、最も近いレンジセルのデータを抽出してノンコヒーレント積分する。ノンコヒーレント積分は、以下の（４）式で表すことができる。これにより、図４（ｂ）に示すような、積分系列毎の積分結果が得られる。このノンコヒーレント積分回路５ａにおいて得られた積分値は、最大値抽出回路６に送られる。

ここで、
Ｆｎ，ｍ；ノンコヒーレント積分出力
ａｂｓ ；絶対値
最大値抽出回路６は、積分系列に対して、コヒーレント積分回路５から送られてくる積分値から最大値を抽出し、この抽出した最大値をレンジ毎に並べたものを信号Ｆｍａｘとし、これをＣＦＡＲ回路７に送る。

ＣＦＡＲ回路７は、最大値抽出回路６から送られてくる信号Ｆｍａｘ（ｎ）に対し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成して検出回路８に送り、検出回路８は、ＣＦＡＲ回路７から送られてくる信号Ｆｍａｘ（ｎ）を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果に基づいて目標を検出し、この検出結果を検出情報として出力する。

次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係る目標検出装置の動作を説明する。図７は、実施例２に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートであり、実施例１に係る目標検出装置の目標検出処理を示すフローチャート（図５）のコヒーレント積分を実施する処理（ステップＳ１６）が、ノンコヒーレント積分を実施する処理（ステップＳ１６ａ）に置き換えられている。以下では、実施例１と相違する部分についてのみ説明する。

ステップＳ１６ａでは、ノンコヒーレント積分回路５ａは、積分系列抽出回路３から送られてくるレンジＲの積分系列に対して、最も近いレンジセルのデータを抽出して積分し、得られた積分値を最大値抽出回路６に送る。最大値抽出回路６は、ノンコヒーレント積分回路５ａから送られてくる積分値から最大値を抽出し、この抽出した最大値をレンジ毎に並べたものを信号ＦｍａｘとしてＣＦＡＲ回路７に送る。

このような実施例２によっても、実施例１の効果と同様な効果が得られる。

本発明の実施例３に係る目標検出装置は、積分系列のコヒーレント積分の前に、目標の速度および加速度の補正を実施するものである。

図８は、本発明の実施例３に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置から積分回路１およびレンジセル最大値抽出回路２が除去されるとともに、積分系列抽出回路３とコヒーレント積分回路５との間に速度／加速度位相補正回路４が追加されて構成されている。

目標の移動量は、（１）式に示したように、速度成分と加速度成分を含む。速度成分は、位相が時間に対して比例する成分であり、これについては、（２）式に示すフーリエ変換によって得られた信号のうちの最大値を抽出することにより、補正した積分値を得ることができるが、速度成分を細かく変化させた場合の位相補正を実施することにより、さらに精度の高い補正をすることができる。

一方、加速度成分はフーリエ変換時の位相ずれによるロスになるため、補正する必要がある。速度／加速度位相補正回路４は、速度と加速度を補正するために、積分系列抽出回路３から送られてくる積分系列に対して、下記（６）式を適用して、Ｌ通り（Ｌは正の整数）の目標加速度による位相補正を行う。この速度／加速度位相補正回路４で補正された積分系列は、コヒーレント積分回路５に送られる。

ここで、
Ｖ ；速度系列
Ａ ；加速度系列
ΔＲ；加速度による移動距離
Φ ；位相補正量
ｌ ；速度および加速度系列番号（ｌ＝１〜Ｌ）
次に、上記のように構成される本発明の実施例３に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。

目標検出処理では、まず、積分系列の抽出が行われる。すなわち、積分系列抽出回路３は、受信信号のレンジセル−ＰＲＩ軸上で１つの積分系列を抽出し、速度／加速度位相補正回路４に送る。次いで、加速度位相補正が行われる（ステップＳ３１）。すなわち、速度／加速度位相補正回路４は、積分系列抽出回路３から送られてくる積分系列に対して、目標加速度による位相補正を行い、その結果をコヒーレント積分回路５に送る。

次いで、コヒーレント積分が行われる（ステップＳ１６）。すなわち、コヒーレント積分回路５は、速度／加速度位相補正回路４から送られてくる積分系列に対して、コヒーレント積分し、得られた積分値を最大値抽出回路６に送る。

次いで、最大値抽出が行われる（ステップＳ３４）。すなわち、最大値抽出回路６は、コヒーレント積分回路５から送られてくる積分値から最大値を抽出し、抽出した最大値をレンジ毎に並べたものを信号ＦｍａｘとしてＣＦＡＲ回路７に送る。

次いで、全ての位相補正Ｌが終了したかどうかが調べられる（ステップＳ３５）。ステップＳ３５において、全ての位相補正Ｌが終了していないと判断されると、加速度変更が行われる（ステップＳ３６）。すなわち、次の位相補正が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ３１に戻り、上述した処理が繰り返される。

ステップＳ３５において、全ての位相補正Ｌが終了したことが判断されると、次いで、全ての積分系列Ｍに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ３７）。ステップＳ３７において、全ての積分系列Ｍに対する処理が終了していないことが判断されると、次いで、積分系列変更が行われる（ステップＳ３８）。すなわち、次の積分系列に対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ３１に戻り、上述した処理が繰り返される。

ステップＳ３７において、全ての積分系列Ｍに対する処理が終了したことが判断されると、次いで、全てのレンジに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ３９）。ステップＳ３９において、全てのレンジに対する処理が終了していないと判断されると、次いで、レンジ変更が行われる（ステップＳ４０）。すなわち、次のレンジに対する処理が行われるように状態が変更される。その後、ステップＳ３１に戻り、上述した処理が繰り返される。

ステップＳ３９において、全てのレンジに対する処理が終了したことが判断されると、ＣＦＡＲ処理が行われる（ステップＳ４１）。すなわち、ＣＦＡＲ回路７は、最大値抽出回路６から送られてくる信号Ｆｍａｘに対し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、検出回路８に送る。検出回路８は、ＣＦＡＲ回路７から送られてくる信号Ｆｍａｘを所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果を表す信号に基づいて目標を検出し、この検出結果を検出情報として出力する。

このように実施例３によれば、積分効果を高めることができるので目標の検出性能を向上させることができる。

本発明の実施例４に係る目標検出装置は、上述した実施例１に係る目標検出装置と実施例３に係る目標検出装置とを組み合わせたものである。

図１０は、本発明の実施例４に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置の積分系列抽出回路３とコヒーレント積分回路５との間に速度／加速度位相補正回路４が追加されて構成されている。各構成要素の機能および動作は、上述した実施例１に係る目標検出装置および実施例３に係る目標検出装置のそれらと同じである。

図１１は、実施例４に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートは、実施例１に係る目標検出装置の動作を示すフローチャート（図５）と、実施例３に係る目標検出装置の動作を示すフローチャート（図９）とを組み合わせたものである。図１１に示すフローチャートでは、図５に示すフローチャートおよび図９に示すフローチャートで行われる処理と同一の処理を行うステップには、図５に示すフローチャートおよび図９に示すフローチャートに付した符号と同一の符号を付している。各ステップで行われる処理は、既に説明した処理と同じであるので、ここでは、詳細な説明を省略する。

本発明の実施例５に係る目標検出装置は、実施例４に係る目標検出装置において、さらに、ΣビームとΔビームによる位相モノパルス測角を行うものである。なお、位相モノパルス測角の詳細は、例えば『吉田他著、“改訂レーダ技術”、電子情報通信学会、pp.262-264(1996)』に説明されている。

図１２は、本発明の実施例５に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、実施例４に係る目標検出装置（図１０参照）に、Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路９、Δビームコヒーレント積分回路１０および位相モノパルス測角回路１１が追加されて構成されている。

この実施例５に係る目標検出装置においては、Σビームに関しては、実施例１、実施例３または実施例４に係る目標検出装置で積分した結果が用いられる。Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路９は、最大値抽出回路６で抽出された積分値の最大値を有する積分系列であって、速度／加速度位相補正回路４によって位相補正が行われた積分系列をΣビームとして抽出し、Δビームコヒーレント積分回路１０に送る。

Δビームに関しては、Σビームと同じ積分系列で、速度または加速度による補正値を用いて積分した結果が用いられる。すなわち、Δビームコヒーレント積分回路１０は、Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路９で抽出されたΣビームと同じ積分系列による積分値を用いてコヒーレント積分し、積分結果をΔビームとして位相モノパルス測角回路１１に送る。これらの様子を、図１３に示す。

位相モノパルス測角回路１１は、Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路９で抽出されたΣビームと、Δビームコヒーレント積分回路１０で得られたΔビームを用いて下記（７）式により誤差電圧を算出し、予め取得しておいた基準誤差電圧のテーブルと比較することにより、角度を算出する。この位相モノパルス測角回路１１で算出された角度が測角値として外部に出力される。

ここで、
Ｒｅ［ ］；実部
＊ ；複素共役
次に、本発明の実施例５に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。図１４に示す目標検出処理は、図１１に示した実施例４に係る目標検出装置の目標検出処理を示すフローチャートのＣＦＡＲ処理（ステップＳ２３）の後に、Δビームコヒーレント積分処理（ステップＳ４１）および位相モノパルス測角処理（ステップＳ４２）が追加されて構成されている。以下では、図１１に示すフローチャートと相違する部分についてのみ説明する。

ＣＦＡＲ処理（ステップＳ２３）が終了すると、次いで、Δビームコヒーレント積分処理が行われる（ステップＳ４１）。すなわち、Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路９は、最大値抽出回路６で抽出された積分値の最大値を有する積分系列であって、速度／加速度位相補正回路４によって位相補正が行われた積分系列を抽出し、ΣビームとしてΔビームコヒーレント積分回路１０に送り、Δビームコヒーレント積分回路１０は、Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路９で抽出されたΣビームと同じ積分系列による積分値を用いてコヒーレント積分し、積分結果をΔビームとして位相モノパルス測角回路１１に送る。

次いで、位相モノパルス測角処理が行われる（ステップＳ４２）。すなわち、位相モノパルス測角回路１１は、Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路９で抽出されたΣビームと、Δビームコヒーレント積分回路１０で得られたΔビームとを用いて誤差電圧を算出し、予め取得しておいた基準誤差電圧のテーブルと比較することにより角度を算出し、この算出した角度を測角値として外部に出力する。以上により、目標検出処理は終了する。

なお、上述した実施例５に係る目標検出装置においては、ΣビームとΔビームを用いて位相モノパルス測角を行うように構成したが、これらの代わりに、振幅および位相を含めたΣＬビームとΣＵビームと用いて位相モノパルス測角を行うように構成することもできる。この場合の誤差電圧は、次式によって求めることができる。

また、実施例５に係る目標検出装置は、実施例４に係る目標検出装置に測角機能を追加したが、実施例１に係る目標検出装置または実施例３に係る目標検出装置に、上述した測角機能を追加するように構成することもできる。

本発明の実施例６に係る目標検出装置は、実施例２に係る目標検出装置において、さらに、ΣＬビームとΣＵビームによる振幅比較モノパルス測角を行うものである。なお、振幅比較モノパルス測角の詳細は、例えば『吉田他著、“改訂レーダ技術”、電子情報通信学会、pp.260-262(1996)』に説明されている。

図１５は、本発明の実施例６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、実施例２に係る目標検出装置（図６参照）に、Σビーム積分系列抽出回路９ａ、ΣＵビームノンコヒーレント積分回路１２および振幅比較モノパルス測角回路１３が追加されて構成されている。

この実施例６に係る目標検出装置においては、ΣＬビームに関しては、実施例２で積分した結果が用いられる。すなわち、Σビーム積分系列抽出回路９ａは、最大値抽出回路６で抽出された積分値の最大値を有する積分系列をΣＬビームとして抽出し、ΣＵビームノンコヒーレント積分回路１２に送る。

ΣＵビームに関しては、ΣＬビームと同じ積分系列を用いて積分した結果が用いられる。すなわち、ΣＵビームノンコヒーレント積分回路１２は、Σビーム積分系列抽出回路９ａで抽出されたΣＬビームと同じ積分系列による積分値を用いてノンコヒーレント積分し、積分結果をΣＵビームとして振幅比較モノパルス測角回路１３に送る。これらの様子を、図１６に示す。

振幅比較モノパルス測角回路１３は、Σビーム積分系列抽出回路９ａで抽出されたΣＬビームと、ΣＵビームノンコヒーレント積分回路１２で得られたΣＵビームを用いて、下記（９）式により誤差電圧を算出し、予め取得しておいた基準誤差電圧のテーブルと比較することにより、角度を算出する。この振幅比較モノパルス測角回路１３で算出された角度が測角値として外部に出力される。

ここで、
ａｂｓ；絶対値
次に、本発明の実施例６に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図１６に示すフローチャートを参照しながら説明する。図１６に示す目標検出処理は、図７に示した実施例２に係る目標検出装置の目標検出処理を示すフローチャートのＣＦＡＲ処理（ステップＳ２３）の後に、ΣＵビームノンコヒーレント積分処理（ステップＳ５１）および振幅比較モノパルス測角処理（ステップＳ５２）が追加されて構成されている。以下では、図７に示したフローチャートと相違する部分についてのみ説明する。

ＣＦＡＲ処理（ステップＳ２３）が終了すると、次いで、ΣＵビームノンコヒーレント積分処理が行われる（ステップＳ５１）。すなわち、Σビーム積分系列抽出回路９ａは、最大値抽出回路６で抽出された積分値の最大値を有する積分系列を抽出し、ΣＬビームとしてΣＵビームノンコヒーレント積分回路１２に送り、ΣＵビームノンコヒーレント積分回路１２は、Σビーム積分系列抽出回路９ａで抽出されたΣＬビームと同じ積分系列による積分値を用いてノンコヒーレント積分し、積分結果をΣＵビームとして振幅比較モノパルス測角回路１３に送る。

次いで、振幅比較モノパルス測角処理が行われる（ステップＳ５２）。すなわち、振幅比較モノパルス測角回路１３は、Σビーム積分系列抽出回路９ａで抽出されたΣＬビームと、ΣＵビームノンコヒーレント積分回路１２で得られたΣＵビームを用いて、誤差電圧を算出し、予め取得しておいた基準誤差電圧のテーブルと比較することにより角度を算出し、この算出した角度を角度値として外部に出力する。以上により、目標検出処理は終了する。

なお、上述した実施例１〜実施例６に係る目標検出装置においては、上述した信号処理以外に、ＭＴＩ（移動目標検出；Moving Target Indicator）やパルス圧縮等の技術を適用するように構成することができる。ＭＴＩについては、『吉田他、“改訂レーダ技術”,電子情報通信学会、pp.67-70(1996)』に、パルス圧縮については、『吉田他、“改訂レーダ技術”,電子情報通信学会、pp.275-278(1996)』にそれぞれ説明されている。

本発明は、高速で移動する小目標を検出して追尾するレーダ装置または受信装置などに利用可能である。

本発明の実施例１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る目標検出装置に入力される受信信号を示す図である。 本発明の実施例１に係る目標検出装置において、入力される受信信号から処理対象となるレンジセルを抽出する過程を説明するための図である。 本発明の実施例１に係る目標検出装置において、積分系列を抽出して目標を検出するまでの過程を説明するための図である。 本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例４に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例４に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例５に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例５に係る目標検出装置における位相モノパルス測角演算を説明するための図である。 本発明の実施例５に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例６に係る目標検出装置における振幅比較モノパルス測角演算を説明するための図である。 本発明の実施例６に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 従来の目標検出装置の構成を示すブロック図である。 従来の目標検出装置で使用されるＣＦＡＲ回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 積分回路
２ レンジセル極大値抽出回路
３ 積分系列抽出回路
４ 速度／加速度位相補正回路
５ コヒーレント積分回路
５ａ ノンコヒーレント積分回路
６ 最大値抽出回路
７ ＣＦＡＲ回路
８ 検出回路
９ Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路
９ａ Σビーム積分系列抽出回路
１０ Δビームコヒーレント積分回路
１１ 位相モノパルス測角回路
１２ ΣＵビームノンコヒーレント積分回路
１３ 振幅比較モノパルス測角回路

Claims (6)

1. 受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し間隔）方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分する積分回路と、
   前記積分回路で得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出するレンジセル極大値抽出回路と、
   前記レンジセル最大値抽出回路で抽出されたＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出する積分系列抽出回路と、
   前記積分系列抽出回路で抽出されたＭ通りの積分系列の各々についてコヒーレント積分するコヒーレント積分回路と、
   前記コヒーレント積分回路で得られた積分値の最大値を抽出する最大値抽出回路と、
   前記最大値抽出回路で抽出された最大値に基づき目標を検出する検出回路と、
   を備えたことを特徴とする目標検出装置。
2. 受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し間隔）方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分する積分回路と、
   前記積分回路で得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出するレンジセル極大値抽出回路と、
   前記レンジセル最大値抽出回路で抽出されたＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出する積分系列抽出回路と、
   前記積分系列抽出回路で抽出されたＭ通りの積分系列の各々についてノンコヒーレント積分するノンコヒーレント積分回路と、
   前記ノンコヒーレント積分回路で得られた積分値の最大値を抽出する最大値抽出回路と、
   前記最大値抽出回路で抽出された最大値に基づき目標を検出する検出回路と、
   を備えたことを特徴とする目標検出装置。
3. 受信信号のレンジセル−ＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し周期）軸上で複数の積分系列を抽出する積分系列抽出回路と、
   前記積分系列抽出回路で抽出された複数の積分系列の各々に対し、Ｌ通り（Ｌは正の整数）の目標加速度による位相補正を行う加速度位相補正回路と、
   前記加速度位相補正回路で位相が補正された複数の積分系列の各々についてコヒーレント積分するコヒーレント積分回路と、
   前記コヒーレント積分回路で得られた積分値の最大値を抽出する最大値抽出回路と、
   前記最大値抽出回路で抽出された最大値に基づき目標を検出する検出回路と、
   を備えたことを特徴とする目標検出装置。
4. 受信信号をレンジセル毎にＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰り返し間隔）方向にコヒーレント積分またはノンコヒーレント積分する積分回路と、
   前記積分回路で得られた積分値の最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの極大値となるレンジセルを抽出するレンジセル極大値抽出回路と、
   前記レンジセル最大値抽出回路で抽出されたＰ個のレンジセルの各々について、その回りのＫ個のレンジセルからＭ通り（Ｍは正の整数）の積分系列を抽出する積分系列抽出回路と、
   前記積分系列抽出回路で抽出されたＭ通りの積分系列の各々に対し、Ｌ通り（Ｌは正の整数）の目標加速度による位相補正を行う加速度位相補正回路と、
   前記加速度位相補正回路で位相が補正されたＭ通りの積分系列の各々についてコヒーレント積分するコヒーレント積分回路と、
   前記コヒーレント積分回路で得られた積分値の最大値を抽出する最大値抽出回路と、
   前記最大値抽出回路で抽出された最大値に基づき目標を検出する検出回路と、
   を備えたことを特徴とする目標検出装置。
5. 前記最大値抽出回路で抽出された積分値の最大値を有する積分系列であって、前記速度／加速度位相補正回路によって位相補正が行われた積分系列をΣビームとして抽出するΣビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路と、
   前記Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路で抽出されたΣビームと同じ積分系列による積分値を用いて積分するΔビームコヒーレント積分回路と、
   前記Σビーム積分系列・速度／加速度位相補正抽出回路で抽出されたΣビームと、前記Δビームコヒーレント積分回路で得られたΔビームとを用いて位相モノパルス測角を行う位相モノパルス測角回路と、
   を備えたことを特徴とする請求項３または請求項４記載の目標検出装置。
6. 前記最大値抽出回路で抽出された積分値の最大値を有する積分系列をΣＬビームとして抽出するΣビーム積分系列抽出回路と、
   前記Σビーム積分系列抽出回路で抽出されたΣＬビームと同じ積分系列による積分値を用いて積分するΣＵビームノンコヒーレント積分回路と、
   前記Σビーム積分系列抽出回路で抽出されたΣＬビームと、前記ΣＵビームノンコヒーレント積分回路で得られたΣＵビームとを用いて振幅比較モノパルス測角を行う振幅比較モノパルス測角回路と、
   を備えたことを特徴とする請求項２記載の目標検出装置。

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