JP2009162725A - レーダ装置および目標検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビーム幅内に回転体の目標と非回転体の目標とが存在する場合であっても、これらを識別できるレーダ装置を提供する。
【解決手段】ΣビームをＦＦＴする第１ＦＦＴ部４１と、このＦＦＴによりフィルタバンク毎に分離された信号から所定のスレショルドレベルを超えた信号を検出するスレショルド検出部４２と、ΔビームをＦＦＴする第２ＦＦＴ部４３と、スレショルド検出部からの信号と第２ＦＦＴ部からの信号とに基づき測角する測角部４４と、測角により得られた測角値の幅に対応する周波数軸上のフィルタバンクを抽出する周波数幅分類部４５と、抽出されたフィルタバンクの信号を、フィルタバンクの幅を変更しながら逆ＦＦＴするＩＦＦＴ部４６と、逆ＦＦＴにより得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定し、識別情報として出力する周波数幅抽出部４７を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビーム幅内に存在する、回転体を含む複数の目標を検出するレーダ装置および目標検出方法に関する。

図８は、従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、励振器１、アンテナ２、第１受信器３１、第２受信器３２および信号処理器４から構成されている。

励振器１は、信号発生器（図示しない）で発生されたパルス信号をアンテナ２に送る。アンテナ２は、複数のアンテナ素子２１、複数（アンテナ素子２１と同数）の送受信モジュール２２および給電回路２３から構成されている。複数のアンテナ素子２１の各々の構成は同じであるので、以下では、１つのアンテナ素子について「アンテナ素子２１」と称して説明する。同様に、複数の送受信モジュール２２の各々の構成は同じであるので、以下では、１つの送受信モジュールについて「送受信モジュール２２」と称して説明する。

アンテナ素子２１は、送受信モジュール２２から送られてくる高周波信号を空中に向けて送信するとともに、空中からの信号、つまり目標からの反射波を受信し、送受信モジュール２２に送る。

送受信モジュール２２は、図９に示すように、サーキュレータ２２１、送信側増幅器２２２ａ、送信側移相器２２３ａ、受信側増幅器２２２ｂおよび受信側移相器２２３ｂから構成されている。サーキュレータ２２１は、送信側増幅器２２２ａから送られてくる高周波送信信号をアンテナ素子２１に送るか、アンテナ素子２１から送られてくる高周波受信信号を受信側増幅器２２２ｂに送るかを切り替える。

送信側増幅器２２２ａは、送信側移相器２２３ａから送られてくる高周波送信信号を増幅し、サーキュレータ２２１を介してアンテナ素子２１に送る。送信側移相器２２３ａは、給電回路２３から送られてくる送信信号の位相を調整して高周波送信信号に変換し、送信側増幅器２２２ａに送る。

受信側増幅器２２２ｂは、アンテナ素子２１からサーキュレータ２２１を介して送られてくる高周波受信信号を増幅し、受信側移相器２２３ｂに送る。受信側移相器２２３ｂは、受信側増幅器２２２ｂから送られてくる高周波受信信号の位相を調整して中間周波信号に変換し、受信信号として給電回路２３に送る。

給電回路２３は、送信分配器とモノパルス比較器を含む受信合成器（いずれも図示は省略する）とから構成されている。送信分配器は、励振器１から送られてくるパルス信号を電力分配して複数の送受信モジュール２２に送る。

また、受信合成器は、複数の送受信モジュール２２から送られてくる受信信号を合成してΣビーム信号（以下、単に「Σビーム」と呼ぶ）およびΔビーム信号（以下、単に「Δビーム」と呼ぶ）を生成する。Δビームは、ΔＡＺビームとΔＥＬビームとから成る。この給電回路２３で生成されたΣビームは、基準ビームとして第１受信器３１に送られ、Δビームは第２受信器３２に送られる。

第１受信器３１は、給電回路２３から送られてくるΣビームを周波数変換し、さらにデジタル信号に変換して信号処理器４に送る。第２受信器３２は、給電回路２３から送られてくるΔビームを周波数変換し、さらにデジタル信号に変換して信号処理器４に送る。

信号処理器４は、第１ＦＦＴ部４１、スレショルド検出部４２、第２ＦＦＴ部４３および測角部４４を備えている。

第１ＦＦＴ部４１は、第１受信器３１から送られてくるΣビームを高速フーリエ変換することにより周波数軸上の信号に変換し、スレショルド検出部４２に送る。

スレショルド検出部４２は、第１ＦＦＴ部４１から送られてくる周波数軸上の信号を所定のスレショルドレベルと比較し、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出して測角部４４に送るとともに、抽出した信号のフィルタバンクの番号（バンク番号）を第２ＦＦＴ部４３に送る。

第２ＦＦＴ部４３は、第２受信器３２から送られてくるΔビームを高速フーリエ変換することにより周波数軸上の信号に変換し、その中からスレショルド検出部４２から送られてくるバンク番号に対応する信号を測角部４４に送る。

測角部４４は、スレショルド検出部４２から送られてくる信号（Σビーム）と、第２ＦＦＴ部４３から送られてくる信号（Δビーム）とに基づき目標方向の角度（測角値）を算出し、目標情報として外部に出力する。

上記のように構成される従来のレーダ装置の動作を説明する。励振器１から送り出された信号は、アンテナ２内の給電回路２３の送信分配器で分配されて、送受信モジュール２２に送られる。そして、送受信モジュール２２の送信側移相器２２３ａで位相制御された後に、送信側増幅器２２２ａで増幅され、サーキュレータ２２１を経由して、アンテナ素子２１から空間に放射される。

また、アンテナ素子２１から入力した信号は、送受信モジュール２２のサーキュレータ２２１を経由して受信側増幅器２２２ｂに送られ増幅される。この受信側増幅器２２２ｂで増幅された信号は、受信側移相器２２３ｂで位相制御された後、給電回路２３に送られる。給電回路２３は、受信側移相器２２３ｂから送られてくる信号を受信合成器で合成してΣビームおよびΔビームを生成し、第１受信器３１および第２受信器３２にそれぞれ送る。

第１受信器３１は、給電回路２３から送られてくるΣビームを、第２受信器３２は、給電回路２３から送られてくるΔビームを、それぞれ周波数変換し、さらにデジタル信号に変換して信号処理器４に送る。信号処理器４は、上述したように、Σビームに基づき目標を検出し、さらに、ΣビームおよびΔビームに基づき測角を行う。

なお、測角方式としては、位相モノパルス（位相比較モノパルス）方式およびスクイント測角（振幅比較モノパルス）方式が知られている。位相モノパルス方式については非特許文献１に、スクイント測角方式については非特許文献２にそれぞれ説明されている。
吉田、"改訂レーダ技術"、電子情報通信学会、pp.262-264(1996) 吉田、"改訂レーダ技術"、電子情報通信学会、pp.260-262(1996)

上記のように構成されるレーダ装置においては、ビーム幅内に回転体を含む複数の目標が存在する場合には、目標の分離が困難であり、また、目標を分離できたとしても、回転体の目標と非回転体の目標とを識別することが困難である。

本発明の課題は、ビーム幅内に回転体の目標と非回転体の目標とが存在する場合であっても、これらを識別できるレーダ装置および目標検出方法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、アンテナからの信号に基づくΣビームを高速フーリエ変換する第１ＦＦＴ部と、第１ＦＦＴ部における高速フーリエ変換によってフィルタバンク毎に分離された信号から所定のスレショルドレベルを超えた信号を検出するスレショルド検出部と、アンテナからの信号に基づくΔビームを高速フーリエ変換する第２ＦＦＴ部と、スレショルド検出部で検出された信号と第２ＦＦＴ部における高速フーリエ変換によって得られた信号とに基づき測角する測角部と、測角部における測角により得られた測角値が幅を有する場合に、該測角値の幅に対応する周波数軸上のフィルタバンクを抽出する周波数幅分類部と、周波数幅分類部で抽出されたフィルタバンクの信号を、該フィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心としてフィルタバンクの幅を変更しながら逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ部と、ＩＦＦＴ部における逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定し、識別情報として出力する周波数幅抽出部を備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、アンテナで受信された信号に基づくΣビームを高速フーリエ変換する第１ＦＦＴ部と、第１ＦＦＴ部における高速フーリエ変換によってフィルタバンク毎に分離された信号から所定のスレショルドレベルを超えた信号を検出するスレショルド検出部と、スレショルド検出部で検出された信号から、最大値または最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの値を有する信号を除いた周波数軸上のフィルタバンクを抽出する最大バンク除去部と、最大バンク除去部で抽出されたフィルタバンクの信号を、該フィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心としてフィルタバンクの幅を変更しながら逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ部と、ＩＦＦＴ部における逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定し、識別情報として出力する周波数幅抽出部を備えたことを特徴とする。

また、第３の発明は、Σビームを高速フーリエ変換することによってフィルタバンク毎に分離された信号から所定のスレショルドレベルを超えた信号を検出し、該検出された信号と、Δビームを高速フーリエ変換することによって得られた信号とに基づき測角し、該測角により得られた測角値が幅を有する場合に、該測角値の幅に対応する周波数軸上のフィルタバンクを抽出し、該抽出されたフィルタバンクの信号を、該フィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心としてフィルタバンクの幅を変更しながら逆高速フーリエ変換し、該逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定し、識別情報とすることを特徴とする。

また、第４の発明は、Σビームを高速フーリエ変換することによってフィルタバンク毎に分離された信号から所定のスレショルドレベルを超えた信号を検出し、該検出された信号から、最大値または最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの値を有する信号を除いたフィルタバンクを抽出し、該抽出されたフィルタバンクの信号を、該フィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心としてフィルタバンクの幅を変更しながら逆高速フーリエ変換し、該逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定し、識別情報とすることを特徴とする。

本発明によれば、ビーム幅内に回転体の目標と非回転体の目標とが存在する場合であっても、これらを識別できるレーダ装置および目標検出方法を提供できる。

具体的には、第１の発明によれば、Σビームを高速フーリエ変換によりドップラ周波数軸上のフィルタバンクに分離し、スレショルドレベルを超えたフィルタバンクの信号を測角することにより非回転体の目標と回転体の目標とを分離し、フィルタバンクの幅の広い目標については、周波数幅を変えた信号で逆高速フーリエ変換し、最大値を抽出するので、信号レベルが低くドップラ周波数幅が算出しにくい場合であっても、高精度にドップラ周波数幅を抽出できる。その結果、ビーム幅内に回転体の目標と非回転体の目標とが存在する場合であっても、これらを識別できる。

また、第２の発明によれば、Σビームを高速フーリエ変換によりドップラ周波数軸上のフィルタバンクに分離し、スレショルドレベルを超えたフィルタバンクの信号のうち、最大値または最大からＰ番目（Ｐは正の整数）までのフィルタバンクを抽出して除去することにより非回転体の目標と回転体の目標とを分離し、バンク幅の広い目標については、周波数幅を変えた信号で逆高速フーリエ変換し、最大値を抽出するので、信号レベルが低くドップラ周波数幅が算出しにくい場合であっても、高精度にドップラ周波数幅を抽出できる。その結果、ビーム幅内に回転体の目標と非回転体の目標とが存在する場合であっても、これらを識別できる。

また、第３の発明によれば、第１の発明と同様の効果を奏し、さらに、第４の発明によれば、第２の発明と同様の効果を奏する。

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、以下においては、背景技術の欄で説明した従来のレーダ装置の構成部分に相当する部分には、背景技術の欄で使用した符号と同じ符号を付して説明を省略または簡単化する。

図１は、本発明の実施例１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、背景技術の欄で説明した従来のレーダ装置の信号処理器４が、他の信号処理器４ａに変更されて構成されている。以下においては、従来のレーダ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符号を付して説明を省略または簡略化する。

信号処理器４ａは、第１受信器３１からのΣビームおよび第２受信器３２からのΔｂビームを用いて位相モノパルス測角（非特許文献１参照）を行う。ここでは、位相モノパルス測角を行う場合の簡易な方式として、リニアアレイを用いる場合について説明する。位相モノパルス測角を行う場合の位相モノパルスビームは、ΣビームｂσとΔビームｂδとに分けて、次式で表すことができる。

ここで、
Ｗσｎ；Σビームｂσのｎ番目の素子の複素ウェイト
Ｗδｎ；Δビームｂδのｎ番目の素子の複素ウェイト
Ａσｎ；Σビームの振幅ウェイト
Ａδｎ；Δビームの振幅ウェイト
Θｂ ；ビーム走査角
ｂσ ；Σビーム
ｂδ ；Δビーム
ｅｎ ；ｎ番目の素子パターン（ｎ＝１〜Ｎ）
ｄｎ ；ｎ番目の素子の基準位置からの距離（ｎ＝１〜Ｎ）
ｊ ；虚数単位
ｋ ；波数（２π／λ）
λ ；波長
このΣビームｂσとΔビームｂδにより位相モノパルス測角を行うには、次式の誤差電圧と、あらかじめ取得しておいた基準誤差電圧のテーブルとを比較することにより、目標角度が算出される。

ここで、
Ｅ ；誤差電圧
Ｒｅ［ ］；実部
＊ ；複素共役
信号処理器４ａは、第１ＦＦＴ部４１、スレショルド検出部４２、第２ＦＦＴ部４３、測角部４４、周波数幅分類部４５、ＩＦＦＴ部４６および周波数幅抽出部４７を備えている。第１ＦＦＴ部４１、スレショルド検出部４２、第２ＦＦＴ部４３および測角部４４は、従来のレーダ装置におけるそれらと同じである。

第１ＦＦＴ部４１は、第１受信器３１から送られてくるΣビームを高速フーリエ変換することにより周波数軸上の信号に変換し、その結果をスレショルド検出部４２に送る。

ここで、図２（ａ）に示すように、回転体の目標と非回転体の目標が混在しており、かつ、レンジＲは同一であり、レンジセルによる分離はできない場合を考える。この場合、Σビームを高速フーリエ変換すると、目標は、図２（ｂ）に示すようなドップラ周波数特性を持つことになる。これは、回転速度Ｖに応じて、目標内の反射点の速度が異なることに起因する。

目標内の反射点の最大ドップラ周波数は、次式で表される。

ここで、
ｆｄｍａｘ；目標内の反射点の最大ドップラ周波数
Ｖ ；回転目標のエッジの速度
Ｒ ；回転目標の半径
ω ；回転目標の角速度
λ ；波長
スレショルド検出部４２は、第１ＦＦＴ部４１から送られてくる、図２（ｂ）に示すような周波数軸上の信号から、所定のスレショルドレベルを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出して測角部４４に送るとともに、抽出した信号のフィルタバンクの番号（バンク番号）を第２ＦＦＴ部４３に送る。

第２ＦＦＴ部４３は、第２受信器３２から送られてくるΔビームを高速フーリエ変換することにより周波数軸上の信号に変換し、その中からスレショルド検出部４２から送られてくるバンク番号に対応する信号を測角部４４に送る。

測角部４４は、スレショルド検出部４２から送られてくる信号（Σビーム）と第２ＦＦＴ部４３から送られてくる信号（Δビーム）とを使用して、測角値を算出する。測角値の算出は、上述した（２）式を用いて行うことができる。測角部４４で算出された測角値は、周波数幅分類部４５に送られる。

周波数幅分類部４５は、測角部における測角により得られた測角値が幅を有する場合に、この測角値の幅を検出し、検出した測角値の幅に対応する周波数軸上のフィルタバンクを抽出する。この周波数幅分類部４５で抽出されたフィルタバンクは、ＩＦＦＴ部４６に送られる。

ＩＦＦＴ部４６は、周波数幅分類部４５で抽出されたフィルタバンクの信号を、このフィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心としてフィルタバンクの幅を変更しながら逆高速フーリエ変換する。このＩＦＦＴ部４６で逆高速フーリエ変換することにより得られた信号は、周波数幅抽出部４７に送られる。

周波数幅抽出部４７は、ＩＦＦＴ部４６における逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定する。この決定された周波数幅は、識別情報として外部に出力される。

次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係るレーダ装置の動作を、目標識別情報生成処理を中心に、図３に示すフローチャートおよび図４に示す説明図を参照しながら説明する。

目標識別情報生成処理では、まず、ビームデータが取得される（ステップＳ１１）。すなわち、信号処理器４ａでは、第１受信器３１から取得されたΣビームが第１ＦＦＴ部４１に送られ、Δビームが第２ＦＦＴ部４３に送られる。

次いで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、第１ＦＦＴ部４１は、第１受信器３１から受け取ったΣビームを高速フーリエ変換することにより周波数軸上の信号に変換する。この高速フーリエ変換により、図４（ａ）に示すような、フィルタバンク毎の信号が得られる。第１ＦＦＴ部４１における高速フーリエ変換により得られた信号は、スレショルド検出部４２に送られる。また、第２ＦＦＴ部４３は、第２受信器３２から受け取ったΔビームを高速フーリエ変換することにより周波数軸上の信号に変換する。この第２ＦＦＴ部４３における高速フーリエ変換により得られた信号のうち、スレショルド検出部４２から送られてくるバンク番号に対応する信号が測角部４４に送られる。

次いで、スレショルド抽出が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、スレショルド検出部４２は、第１ＦＦＴ部４１から送られてくる、図４（ａ）に示すような周波数軸上の信号から、所定のスレショルドレベルを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出して測角部４４に送るとともに、抽出した信号のフィルタバンクに付されている番号（バンク番号）を第２ＦＦＴ部４３に送る。

次いで、測角が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、測角部４４は、スレショルド検出部４２から送られてくる信号（Σビーム）と第２ＦＦＴ部４３から送られてくる信号（Δビーム）とを使用して、１つのフィルタバンクの信号に対する測角値を算出し、この算出した測角値を周波数幅分類部４５に送る。

次いで、全てのバンク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Ｓ１５）。このステップＳ１５において、全てのバンクに対する処理が終了していないことが判断されると、バンクが変更される（ステップＳ１６）。すなわち、測角値を算出する対象のフィルタバンクが、次のフィルタバンクに変更される。その後、ステップＳ１４に戻って上述した処理が繰り返される。

上記ステップＳ１４〜Ｓ１６の繰り返し実行において、全てのバンクに対する処理が終了したことが判断された時点では、非回転体の目標の角度と回転体の目標の角度とが得られる。この場合、図４（ｂ）に示すように、非回転体の目標に対しては１つの測角値しか得られないが、回転体の目標に対しては複数の測角値が得られるので測角値は幅を有する。したがって、非回転体の目標と回転体の目標とで測角値が異なれば、角度によって各目標のドップラ周波数を分離できる。

次いで、幅検出が行われる（ステップＳ１７）。すなわち、周波数幅分類部４５は、測角部４４における測角により得られた測角値が、図４（ｂ）の「回転体」に示すように、幅を有する場合に、この測角値の幅を検出する。

次いで、測角値が出力される（ステップＳ１８）。すなわち、測角部４４は、ステップＳ１４で測角した測角値を外部に出力する。

次いで、幅広バンクが抽出される（ステップＳ１９）。すなわち、周波数幅分類部４５は、図４（ｃ）に示すように、ステップＳ１７で検出した測角値の幅に対応するフィルタバンク（幅広バンク）を抽出し、ＩＦＦＴ部４６に送る。

次いで、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）が行われる（ステップＳ２０）。すなわち、ＩＦＦＴ部４６は、図４（ｃ）に示すように、初回は周波数幅分類部４５で抽出されたフィルタバンクから所定幅（ＩＦＦＴ幅）のフィルタバンクを抽出する。

なお、２回目以降は、抽出するフィルタバンクの幅は、ステップＳ２２によって決定される。そして、ＩＦＦＴ部４６は、この抽出したフィルタバンクの信号を、このフィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心ｆとして、逆高速フーリエ変換、換言すれば積分する。このＩＦＦＴ部４６で逆高速フーリエ変換することにより得られた信号は、周波数幅抽出部４７に送られる。これにより、図４（ｄ）に示すように、ＩＦＦＴ幅毎に、ＳＮ比を表す信号が生成される。

次いで、ステップＳ１９で抽出された全てのバンク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）。すなわち、ＩＦＦＴ部４６は、全てのＩＦＦＴ幅に対する処理が終了したかどうかを調べる。このステップＳ２１において、全てのバンクに対する処理が終了していないことが判断されると、バンク幅が変更される（ステップＳ２２）。すなわち、ＩＦＦＴ部４６は、周波数幅分類部４５で抽出されたフィルタバンクから次のＩＦＦＴ幅のフィルタバンクを抽出する。その後、ステップＳ２０に戻り上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳ２１において、全てのバンク幅に対する処理が終了したことが判断されると、次いで、周波数幅が抽出される（ステップＳ２３）。すなわち、周波数幅抽出部４７は、ＩＦＦＴ部４６における逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅（ＩＦＦＴ幅）、図４（ｄ）に示す例ではＩＦＦＴ幅Ｗ１から目標のドップラ周波数幅を決定する。

次いで、目標の識別情報（周波数幅）が出力される（ステップＳ２４）。すなわち、周波数幅抽出部４７は、ステップＳ２３で決定したドップラ周波数幅を、識別情報として外部に出力する。以上により、目標識別情報生成処理は終了する。

以上の処理を要約すると、以下のようになる。すなわち、ドップラ周波数幅を持つ目標については、ドップラ周波数幅を評価することにより、目標の識別情報を得ることができる。この場合、スレショルドレベルを用いて、ドップラ周波数幅を算出する方法も考えられるが、ＳＮ比（信号対雑音電力）が小さい場合は、ドップラ周波数幅を精度よく算出できない可能性がある。

そこで、実施例１に係るレーダ装置では、逆高速フーリエ変換することにより得られた最大値により、ドップラ周波数幅を同定する。これは、図４に示すように、ドップラ周波数幅を持つ目標に対して、そのドップラ周波数幅を中心にして、周波数幅を順次変化させながら、逆高速フーリエ変換した結果の最大値をプロットし、最大となるドップラ周波数幅を抽出することにより実現できる。ドップラ周波数幅を算出する際に、積算（逆高速フーリエ変換）した最大値で判定しているため、精度を高くすることができる。

以上説明したように、本発明の実施例１に係るレーダ装置によれば、Σビームを高速フーリエ変換によりドップラ周波数軸上のフィルタバンクに分離し、スレショルドレベルを超えたフィルタバンクの信号を測角することにより非回転体の目標と回転体の目標とを分離し、フィルタバンクの幅の広い目標については、周波数幅を変えた信号で逆高速フーリエ変換し、最大値を抽出するので、信号レベルが低くドップラ周波数幅が算出しにくい場合であっても、高精度にドップラ周波数幅を抽出できる。その結果、ビーム幅内に回転体の目標と非回転体の目標とが存在する場合であっても、これらを識別できる。

なお、上述した実施例１では、位相モノパルス測角を行う場合について説明したが、スクイント測角（非特許文献２参照）等といった他の測角方式を用いて測角を行うように構成することもできる。

本発明の実施例２に係るレーダ装置は、実施例１に係るレーダ装置が、スレショルドレベルを超えたフィルタバンクの信号に対して測角を行い、角度軸上で非回転体の目標と回転体の目標とを分離したのに対して、非回転体の目標の反射電力が回転体の目標の反射電力より大きいことを前提として、周波数軸で、回転体の目標に対応するフィルタバンクの信号を除いた後に、実施例１に係るレーダ装置と同様に、逆高速フーリエ変換により目標のドップラ周波数幅を算出するものである。

図５は、本発明の実施例２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、実施例１に係るレーダ装置の信号処理器４ａが、他の信号処理器４ｂに変更されて構成されている。以下においては、実施例１に係るレーダ装置と同一または相当する構成部分には、実施例１で使用した符号と同一符号を付して説明を省略または簡略化する。

信号処理器４ｂは、実施例１に係る信号処理器４ａから周波数幅分類部４５が除去されるとともに、最大バンク除去部４８が追加されて構成されている。

最大バンク除去部４８は、スレショルド検出部４２で検出された信号から、最大値または最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの値を有する信号を除いた周波数軸上のフィルタバンクを抽出する。この最大バンク除去部４８で抽出されたフィルタバンクは、ＩＦＦＴ部４６に送られる。

次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係るレーダ装置の動作を、目標識別情報生成処理を中心に、図６に示すフローチャートおよび図７に示す説明図を参照しながら説明する。なお、以下においては、実施例１に係るレーダ装置の目標識別情報生成処理（図３参照）と同一の処理を行うステップには、図３のフローチャートで使用した符号と同一の符号を付して説明を簡略化する。

目標識別情報生成処理では、まず、ビームデータが取得される（ステップＳ１１）。次いで、ＦＦＴが行われる（ステップＳ１２）。この高速フーリエ変換により、図７（ａ）に示すような、フィルタバンク毎の信号が得られる。次いで、スレショルド抽出が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、スレショルド検出部４２は、第１ＦＦＴ部４１から送られてくる、図４（７）に示すような周波数軸上の信号から、所定のスレショルドレベルを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出して測角部４４および最大バンク除去部４８に送るとともに、抽出した信号のフィルタバンクに付されている番号（バンク番号）を第２ＦＦＴ部４３に送る。

次いで、最大バンクの除去および幅広バンクのみの抽出が行われる（ステップＳ３１）。すなわち、最大バンク除去部４８は、図７（ｂ）に示すように、スレショルド検出部４２から送られてくる信号から、最大値または最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの値を有する信号を除いた周波数軸上のフィルタバンクを抽出する。なお、図７（ｂ）では、最大値を有する信号を除いた例を示している。この最大バンク除去部４８で抽出されたフィルタバンクは、ＩＦＦＴ部４６に送られる。

次いで、測角値が出力される（ステップＳ１８）。すなわち、測角部４４は、スレショルド検出部４２から送られてくる信号（Σビーム）と第２ＦＦＴ部４３から送られてくる信号（Δビーム）とを使用して、ステップＳ３１で抽出されたフィルタバンクの信号に対する測角値を算出し、この算出した測角値を外部に出力する。

次いで、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）が行われる（ステップＳ２０）。これにより、図７（ｃ）に示すように、ＩＦＦＴ幅毎に、ＳＮ比を表す信号が生成される。次いで、ステップＳ１９で抽出された全てのバンク幅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）。このステップＳ２１において、全てのバンク幅に対する処理が終了していないことが判断されると、バンク幅が変更される（ステップＳ２２）。その後、ステップＳ２０に戻り上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳ２１において、全てのバンク幅に対する処理が終了したことが判断されると、次いで、周波数幅が抽出される（ステップＳ２３）。これにより、逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅（ＩＦＦＴ幅）、図７（ｃ）に示す例ではＩＦＦＴ幅Ｗ１から目標のドップラ周波数幅が決定される。次いで、目標の識別情報（周波数幅）が出力される（ステップＳ２４）。以上により、目標識別情報生成処理は終了する。

以上説明したように、本発明の実施例２に係るレーダ装置によれば、Σビームを高速フーリエ変換によりドップラ周波数軸上のフィルタバンクに分離し、スレショルドレベルを超えたフィルタバンクの信号のうち、最大値または最大からＰ番目（Ｐは正の整数）までのフィルタバンクを抽出して除去することにより非回転体の目標と回転体の目標とを分離し、バンク幅の広い目標については、周波数幅を変えた信号で逆高速フーリエ変換し、最大値を抽出するので、信号レベルが低くドップラ周波数幅が算出しにくい場合であっても、高精度にドップラ周波数幅を抽出できる。その結果、ビーム幅内に回転体の目標と非回転体の目標とが存在する場合であっても、これらを識別できる。

また、最大バンク除去部４８によって、最大からＰ番目までのフィルタバンクを抽出して除去される場合は、１つの非回転体のみならず、ゆるやかな回転体や複数の非回転体の目標を除くことができる。

なお、上述した実施例２では、位相モノパルス測角を行う場合について説明したが、スクイント測角（非特許文献２参照）等といった他の測角方式を用いて測角を行うように構成することもできる。

本発明は、ビーム幅内に混在する非回転体の目標と回転体の目標とを検出することが要求されるレーダ装置などに適用することができる。

本発明の実施例１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係るレーダ装置と目標とが存在するモデルを示す図である。 本発明の実施例１に係るレーダ装置の動作を、目標識別情報生成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１に係るレーダ装置の動作を説明するための図である。 本発明の実施例２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係るレーダ装置の動作を、目標識別情報生成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１に係るレーダ装置の動作を説明するための図である。 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。 従来のレーダ装置で使用される送受信モジュールの構成を示す図である。

符号の説明

１ 励振器
２ アンテナ
４ａ、４ｂ 信号処理器
２１ アンテナ素子
２２ 送受信モジュール
２３ 給電回路
３１ 第１受信器
３２ 第２受信器
４１ 第１ＦＦＴ部
４２ スレショルド検出部
４３ 第２ＦＦＴ部
４４ 測角部
４５ 周波数幅分類部
４６ ＩＦＦＴ部
４７ 周波数幅抽出部
４８ 最大バンク除去部

Claims (4)

1. アンテナからの信号に基づくΣビームを高速フーリエ変換する第１ＦＦＴ部と、
   前記第１ＦＦＴ部における高速フーリエ変換によってフィルタバンク毎に分離された信号から所定のスレショルドレベルを超えた信号を検出するスレショルド検出部と、
   アンテナからの信号に基づくΔビームを高速フーリエ変換する第２ＦＦＴ部と、
   前記スレショルド検出部で検出された信号と前記第２ＦＦＴ部における高速フーリエ変換によって得られた信号とに基づき測角する測角部と、
   前記測角部における測角により得られた測角値が幅を有する場合に、該測角値の幅に対応する周波数軸上のフィルタバンクを抽出する周波数幅分類部と、
   前記周波数幅分類部で抽出されたフィルタバンクの信号を、該フィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心としてフィルタバンクの幅を変更しながら逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ部と、
   前記ＩＦＦＴ部における逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定し、識別情報として出力する周波数幅抽出部と、
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
2. アンテナで受信された信号に基づくΣビームを高速フーリエ変換する第１ＦＦＴ部と、
   前記第１ＦＦＴ部における高速フーリエ変換によってフィルタバンク毎に分離された信号から所定のスレショルドレベルを超えた信号を検出するスレショルド検出部と、
   前記スレショルド検出部で検出された信号から、最大値または最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの値を有する信号を除いた周波数軸上のフィルタバンクを抽出する最大バンク除去部と、
   前記最大バンク除去部で抽出されたフィルタバンクの信号を、該フィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心としてフィルタバンクの幅を変更しながら逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ部と、
   前記ＩＦＦＴ部における逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定し、識別情報として出力する周波数幅抽出部と、
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
3. Σビームを高速フーリエ変換することによってフィルタバンク毎に分離された信号から所定のスレショルドレベルを超えた信号を検出し、
   該検出された信号と、Δビームを高速フーリエ変換することによって得られた信号とに基づき測角し、
   該測角により得られた測角値が幅を有する場合に、該測角値の幅に対応する周波数軸上のフィルタバンクを抽出し、
   該抽出されたフィルタバンクの信号を、該フィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心としてフィルタバンクの幅を変更しながら逆高速フーリエ変換し、
   該逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定し、識別情報とすることを特徴とする目標検出方法。
4. Σビームを高速フーリエ変換することによってフィルタバンク毎に分離された信号から所定のスレショルドレベルを超えた信号を検出し、
   該検出された信号から、最大値または最大値からＰ番目（Ｐは正の整数）までの値を有する信号を除いたフィルタバンクを抽出し、
   該抽出されたフィルタバンクの信号を、該フィルタバンクに付された番号の平均値で示される位置を中心としてフィルタバンクの幅を変更しながら逆高速フーリエ変換し、
   該逆高速フーリエ変換により得られた値が最大になるフィルタバンクの幅から目標のドップラ周波数幅を決定し、識別情報とすることを特徴とする目標検出方法。

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