JP2012194044A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対応関係がある分解能セルの信号同士を加算して、目標の信号電力を大きくすることができるようにする。
【解決手段】レーダＡにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セルを検定セルに設定し、検定セル毎に目標の運動仮説を生成する運動仮説生成部４と、運動仮説生成部４により生成された目標の運動仮説にしたがって各々の検定セルに対応するレーダＢにおけるビーム走査領域内の分解能セルを特定する分解能セル特定部５と、分解能セル特定部５により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の分解能セルの中で、信号検波部２により検波された信号の振幅値が最大の分解能セルを積分セルに決定する探索型積分セル決定部７とを設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、配置位置が異なる複数のレーダを用いて、目標を検出するレーダ装置に関するものである。

配置位置が異なるレーダＡ，Ｂを用いて、目標を検出するレーダ装置では、レーダＡにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セルと、レーダＢにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セルとの対応関係を特定し、対応関係がある分解能セルの信号同士を加算することができれば、目標の信号電力が大きくなり、目標の検出性能が向上することが想定される。
しかし、レーダＡとレーダＢが同一の領域を観測しているとは限らないため、対応関係がある分解能セルを特定することは困難である。
また、検出対象の目標が移動する目標である場合、レーダＡとレーダＢが同じ領域を観測するとしても、レーダＡとレーダＢの観測時間にずれがあると、その時間ずれの間に目標が移動してしまうため、対応関係がある分解能セルを特定することが困難である。
このため、従来のレーダ装置では、対応関係がある分解能セルにおける信号同士を加算することができず、目標の信号電力が大きくすることができていなかった。

なお、以下の非特許文献１には、複数のレーダによる検出信号の閾値処理を実施してから、閾値処理後の検出信号を共通の直交座標系に変換することで、目標を検出しているレーダ装置が開示されているが、閾値処理前に、対応関係がある分解能セルにおける信号同士を加算するものではなく、目標の信号電力を大きくすることはできない。

Kabakchiev, C., Garvanov, I., Doukovska, L., Kyovtorov, V., and Rohling, H.,"Data association algorithm in multiradar system"Radar Conference, 2008. RADAR '08. IEEE 26-30 May 2008.

従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、配置位置が異なるレーダＡ，Ｂにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セルの対応関係を特定することができない。このため、対応関係がある分解能セルの信号同士を加算することができず、目標の信号電力を大きくして、目標の検出性能を高めることができないなどの課題があった。

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、対応関係がある分解能セルの信号同士を加算して、目標の信号電力を大きくすることができるレーダ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーダ装置は、複数のレーダによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セルにおける信号を検波する信号検波手段と、複数のレーダの中の或るレーダにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セルを検定セルに設定し、検定セル毎に検出対象の目標の運動に関する仮説を生成する仮説生成手段と、仮説生成手段により生成された目標の運動に関する仮説にしたがって各々の検定セルに対応する上記レーダ以外のレーダにおけるビーム走査領域内の分解能セルを特定する分解能セル特定手段と、分解能セル特定手段により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の分解能セルの中で、信号検波手段により検波された信号の評価値が最大の分解能セルを積分セルに決定する積分セル決定手段とを設け、インコヒーレント積分手段が、積分セル決定手段により決定された積分セルの信号と検定セルの信号とをインコヒーレント積分するようにしたものである。

この発明によれば、複数のレーダによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セルにおける信号を検波する信号検波手段と、複数のレーダの中の或るレーダにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セルを検定セルに設定し、検定セル毎に検出対象の目標の運動に関する仮説を生成する仮説生成手段と、仮説生成手段により生成された目標の運動に関する仮説にしたがって各々の検定セルに対応する上記レーダ以外のレーダにおけるビーム走査領域内の分解能セルを特定する分解能セル特定手段と、分解能セル特定手段により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の分解能セルの中で、信号検波手段により検波された信号の評価値が最大の分解能セルを積分セルに決定する積分セル決定手段とを設け、インコヒーレント積分手段が、積分セル決定手段により決定された積分セルの信号と検定セルの信号とをインコヒーレント積分するように構成したので、対応関係がある分解能セルの信号同士を加算して、目標の信号電力を大きくすることができる効果がある。

この発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。 配置位置が異なる２台のレーダＡ，Ｂによる検出対象の目標の捜索領域の一例を示す説明図である。 信号処理部１による振幅値の検出処理の一例を示す説明図である。 信号処理部１により生成される２次元の分解能セルを示す説明図である。 検定セルに対応するレーダＢの分解能セルの特定処理を示す説明図である。 レーダ装置の処理内容の概略を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
図１では、配置位置が異なる２台のレーダＡ，Ｂを用いるレーダ装置の例を示しているが、３台以上のレーダを用いるようにしてもよい。
図１において、信号処理部１はレーダＡによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セル（距離分解能とドップラ周波数分解能で分けられている２次元の分解能セル）を生成して、各分解能セルにおける信号を検波するとともに、その信号の振幅値を検出する処理を実施する。
信号処理部２はレーダＢによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セル（距離分解能とドップラ周波数分解能で分けられている２次元の分解能セル）を生成して、各分解能セルにおける信号を検波するとともに、その信号の振幅値を検出する処理を実施する。
なお、信号処理部１，２は信号検波手段を構成している。

分解能セル座標抽出部３は信号処理部１により生成された分解能セルの中心座標（Ｒ，Ｅ，Ａ）を抽出する処理を実施する。ただし、ＲはレーダＡから分解能セルの中心座標までの距離、ＥはレーダＡから分解能セルに対する仰角、ＡはレーダＡから分解能セルに対する方位角である。
運動仮説生成部４はレーダＡにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セル（分解能セル座標抽出部３により中心座標（Ｒ，Ｅ，Ａ）が抽出された分解能セル）を検定セルに設定し、検定セル毎に検出対象の目標の運動に関する仮説（以下、「運動仮説」と称する）を生成する処理を実施する。
即ち、運動仮説生成部４は分解能セル座標抽出部３により抽出された分解能セルの中心座標（Ｒ，Ｅ，Ａ）を用いて、検出対象の目標の運動仮説として、検出対象の目標の位置ベクトルと速度ベクトルの組み合わせを設定する処理を実施する。
なお、分解能セル座標抽出部３及び運動仮説生成部４から仮説生成手段が構成されている。

分解能セル特定部５は運動仮説生成部４により生成された目標の運動仮説にしたがって各々の検定セルに対応するレーダＢにおけるビーム走査領域内の分解能セルを特定する処理を実施する。なお、分解能セル特定部５は分解能セル特定手段を構成している。

積分セル抽出部６は信号処理部２により検出された振幅値の中から、分解能セル特定部５により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の分解能セルにおける信号の振幅値を取得する処理を実施する。
探索型積分セル決定部７は分解能セル特定部５により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の分解能セルの中で、積分セル抽出部６により取得された振幅値が最大の分解能セルを積分セルに決定する処理を実施する。
なお、積分セル抽出部６及び探索型積分セル決定部７から積分セル決定手段が構成されている。

インコヒーレント積分処理部８は信号処理部１により検波された信号の中から、運動仮説生成部４により設定された検定セルの信号を取得するとともに、信号処理部２により検波された信号の中から、探索型積分セル決定部７により決定された積分セルの信号を取得し、その検定セルの信号と積分セルの信号とのインコヒーレント積分処理を実施する。なお、インコヒーレント積分処理部８はインコヒーレント積分手段を構成している。

図１の例では、レーダ装置の構成要素である信号処理部１、信号処理部２、分解能セル座標抽出部３、運動仮説生成部４、分解能セル特定部５、積分セル抽出部６、探索型積分セル決定部７及びインコヒーレント積分処理部８のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、レーダ装置がコンピュータで構成される場合、信号処理部１、信号処理部２、分解能セル座標抽出部３、運動仮説生成部４、分解能セル特定部５、積分セル抽出部６、探索型積分セル決定部７及びインコヒーレント積分処理部８の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにしてもよい。

次に動作について説明する。
この実施の形態１では、説明の簡単化のため、配置位置が異なる２台のレーダＡ，Ｂを用いるものとして説明する。
図２は配置位置が異なる２台のレーダＡ，Ｂによる検出対象の目標の捜索領域（ビーム走査領域）の一例を示している。
なお、この実施の形態１では、レーダＡのビーム走査領域内の各々の分解能セルを基準として、その分解能セルに対応するレーダＢのビーム走査領域内の分解能セルを特定するものとする。
因みに、配置位置が異なるＮ台（Ｎは３以上の整数）のレーダを用いる場合にも、レーダＡのビーム走査領域内の各々の分解能セルを基準として、その分解能セルに対応するＮ−１台のレーダ（レーダＡ以外のレーダ）のビーム走査領域内の分解能セルを特定する。

信号処理部１は、レーダＡによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セル（距離分解能セル、ドップラ周波数分解能セル）を生成する。
信号処理部１は、ビーム走査領域内で２次元の分解能セルを生成すると、各々の分解能セルにおける信号を検波するとともに、その信号の振幅値を検出する。
ここで、図３は信号処理部１による振幅値の検出処理の一例を示す説明図である。
図３の例では、レーダＡから信号が空間に放射された後、空間に存在する目標に反射して戻ってきた信号を受信すると、その受信信号に対するパルス圧縮処理と不要信号の抑圧処理を実施し、その処理結果をヒット方向にコヒーレント積分することで、受信信号の振幅値を検波している。
なお、図４は信号処理部１により生成される２次元の分解能セルを示す説明図である。

信号処理部２は、レーダＢによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セル（距離分解能セル、ドップラ周波数分解能セル）を生成する。
信号処理部２は、ビーム走査領域内で２次元の分解能セルを生成すると、信号処理部１と同様の方法で、各々の分解能セルにおける信号を検波するとともに、その信号の振幅値を検出する。

分解能セル座標抽出部３は、信号処理部１がレーダＡのビーム走査領域内で２次元の分解能セルを生成すると、２次元の分解能セルにおける各々の距離分解能セルの中心座標（Ｒ，Ｅ，Ａ）を抽出する。
ただし、ＲはレーダＡから距離分解能セルの中心座標までの距離、ＥはレーダＡから距離分解能セルに対する仰角、ＡはレーダＡから距離分解能セルに対する方位角である。

運動仮説生成部４は、信号処理部１がレーダＡのビーム走査領域内で２次元の分解能セルを生成すると、２次元の分解能セルにおける各々の分解能セルを検定セルに設定し、検定セル毎に検出対象の目標の運動仮説を生成する。
即ち、運動仮説生成部４は、下記の式（１）に示すように、分解能セル座標抽出部３により抽出された距離分解能セルの中心座標（Ｒ，Ｅ，Ａ）と、予め設定されている一定のステップ幅（ｒ，ｅ，ａ）とを用いて、検出対象の目標の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）を設定する。

式（１）において、ｋ＝１，２，・・・，Ｋであり、１つの検定セルについて、Ｋ個の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）が設定される。

また、運動仮説生成部４は、検出対象の目標の速度に関する直交座標成分Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚを仮定し、下記の式（２）に示すように、その直交座標成分Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚと、予め設定されている一定のステップ幅（ｄＶｘ，ｄＶｙ，ｄＶｚ）とを用いて、検出対象の目標の速度ベクトルＶｘ（ｋ），Ｖｙ（ｋ），Ｖｚ（ｋ）を設定する。

式（２）において、ｋ＝１，２，・・・，Ｋであり、１つの検定セルについて、Ｋ個の速度ベクトルＶｘ（ｋ），Ｖｙ（ｋ），Ｖｚ（ｋ）が設定される。

分解能セル特定部５は、運動仮説生成部４が目標の運動仮説として、目標の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）と速度ベクトルＶｘ（ｋ），Ｖｙ（ｋ），Ｖｚ（ｋ）の組み合わせを設定すると、下記の式（３）に示すように、その位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）と速度ベクトルＶｘ（ｋ），Ｖｙ（ｋ），Ｖｚ（ｋ）から、検定セルを構成し得るドップラ周波数分解能セルｆｄ（ｋ）を特定する。

式（３）において、ＰＲＦはレーダＡにおけるパルス（送信信号）の繰り返し周期である。
これにより、検定セルに設定されるレーダＡの分解能セルを構成する距離分解能セルは、位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）で表されるセルであり、レーダＡの分解能セルを構成するドップラ周波数分解能セルは、ｆｄ（ｋ）で表されるセルである。

次に、分解能セル特定部５は、その検定セルに対応するレーダＢの分解能セルを特定できるようにするために、下記の式（４）に示すように、目標の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）を直交座標変換し、直交座標系での位置ｘ（ｋ），ｙ（ｋ），ｚ（ｋ）を算出する。

ただし、目標の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）を直交座標変換しても、レーダＡとレーダＢの間には時間ずれがあるため、レーダＡ，Ｂにおける各々の分解能セルの対応関係を特定できるようにするためには、レーダＡとレーダＢの間の不確定時間Ｔによって、直交座標系での位置ｘ（ｋ），ｙ（ｋ），ｚ（ｋ）を運動補償する必要がある。
そこで、分解能セル特定部５は、下記の式（５），（６）に示すように、直交座標系での位置ｘ（ｋ），ｙ（ｋ），ｚ（ｋ）について、目標の速度ベクトルＶｘ（ｋ），Ｖｙ（ｋ），Ｖｚ（ｋ）を用いて、不確定時間Ｔ秒分の外挿処理を実施するとともに、外挿処理後の位置ｘ２（ｋ），ｙ２（ｋ），ｚ２（ｋ）と、レーダＡ，Ｂが設置されている位置（ｘ_ｒ１，ｙ_ｒ１，ｚ_ｒ１），（ｘ_ｒ２，ｙ_ｒ２，ｚ_ｒ２）とから、運動補償後の位置ｘ３（ｋ），ｙ３（ｋ），ｚ３（ｋ）を算出する。

分解能セル特定部５は、運動補償後の位置ｘ３（ｋ），ｙ３（ｋ），ｚ３（ｋ）を算出すると、運動補償後の位置ｘ３（ｋ），ｙ３（ｋ），ｚ３（ｋ）を逆直交座標変換して、レーダＡの分解能セル（目標の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）で表れる距離分解能セル）に対応するレーダＢの距離分解能セルを特定する。
即ち、分解能セル特定部５は、下記の式（７）に示すように、運動補償後の位置ｘ３（ｋ），ｙ３（ｋ），ｚ３（ｋ）を逆直交座標変換して、検定セルに対応するレーダＢの距離分解能セルを示す位置ベクトルＲ２（ｋ），Ｅ２（ｋ），Ａ２（ｋ）を算出する。

分解能セル特定部５は、レーダＢの距離分解能セルを示す位置ベクトルＲ２（ｋ），Ｅ２（ｋ），Ａ２（ｋ）を算出すると、下記の式（８）に示すように、その位置ベクトルＲ２（ｋ）、運動補償後の位置ｘ３（ｋ），ｙ３（ｋ），ｚ３（ｋ）及び速度ベクトルＶｘ（ｋ），Ｖｙ（ｋ），Ｖｚ（ｋ）から、検定セルに対応するレーダＢのドップラ周波数分解能セルｆｄ２（ｋ）を特定する。

式（８）において、ＰＲＦはレーダＢにおけるパルス（送信信号）の繰り返し周期である。

したがって、位置ベクトルＲ２（ｋ），Ｅ２（ｋ），Ａ２（ｋ）で表れる距離分解能セルと、ドップラ周波数分解能セルｆｄ２（ｋ）とからなる分解能セルが、検定セルに対応するレーダＢの分解能セルとなる。
ただし、検定セルは、分解能単位での粗い情報であり、また、運動仮説は量子化されているため、その検定セルに対応するレーダＢの分解能セルには不確定性が存在している。
そこで、後述する積分セル抽出部６及び探索型積分セル決定部７では、その分解能セルの不確定性を解消している。

積分セル抽出部６は、信号処理部２により検出されたレーダＢの分解能セルにおける信号の振幅値の中から、分解能セル特定部５により特定された分解能セル（分解能単位での粗い検定セルに対応するレーダＢの分解能セル）を中心とする一定領域内の分解能セルにおける信号の振幅値を取得する。
ここで、図５は検定セルに対応するレーダＢの分解能セルの特定処理を示す説明図であり、図５の例では、分解能セル特定部５により特定された分解能セルを中心に含む９個の分解能セルを積分セルの候補に設定し、９個の分解能セルにおける信号の振幅値を取得している。

探索型積分セル決定部７は、積分セル抽出部６が分解能セル特定部５により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の分解能セルにおける信号の振幅値を取得すると、一定領域内の分解能セルにおける信号の振幅値を相互に比較して、その振幅値が最大の分解能セルを積分セルに決定する。
図５の例では、９個の分解能セル（積分セルの候補）における信号の振幅値を相互に比較して、その振幅値が最大の分解能セルを積分セルに決定している。
ここでは、分解能セルにおける信号の振幅値を評価値として、その振幅値が最大の分解能セルを積分セルに決定しているが、評価値は信号の振幅値に限るものではなく、分解能セルにおける信号の尤度比を評価値として、その尤度比が最大の分解能セルを積分セルに決定するようにしてもよい。

インコヒーレント積分処理部８は、探索型積分セル決定部７が積分セルを決定すると、信号処理部２により検波されたレーダＢのビーム走査による信号の中から、その積分セルの信号を取得する。
また、インコヒーレント積分処理部８は、信号処理部１により検波されたレーダＡのビーム走査による信号の中から、その検定セルの信号を取得する。
インコヒーレント積分処理部８は、その検定セルの信号と積分セルの信号を取得すると、下記の式（９）に示すように、その検定セルの信号と積分セルの信号とのインコヒーレント積分を実施して、信号電力を大きくする。

式（９）において、Ｘ（１）は検定セルの信号、Ｙ（２）は積分セルの信号である。
なお、図６はレーダ装置の処理内容の概略を示す説明図であり、レーダＡの検定セルに対応するレーダＢの積分セルを特定する様子を示している。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、レーダＡ，Ｂによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セルにおける信号を検波する信号処理部１，２と、レーダＡにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セルを検定セルに設定し、検定セル毎に検出対象の目標の運動仮説を生成する運動仮説生成部４と、運動仮説生成部４により生成された目標の運動仮説にしたがって各々の検定セルに対応するレーダＢにおけるビーム走査領域内の分解能セルを特定する分解能セル特定部５と、分解能セル特定部５により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の分解能セルの中で、信号検波部２により検波された信号の振幅値が最大の分解能セルを積分セルに決定する探索型積分セル決定部７とを設け、インコヒーレント積分処理部８が、探索型積分セル決定部７により決定された積分セルの信号と検定セルの信号とをインコヒーレント積分するように構成したので、対応関係がある分解能セルの信号同士を加算して、目標の信号電力を大きくすることができる効果を奏する。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、２次元の分解能セルを構成している全てのドップラ周波数分解能セルが検定セルに設定されるものを示したが、１つの距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルだけを検定セルに設定して、検定セルに対応する積分セルの探索空間を削減するようにしてもよい。

図７はこの発明の実施の形態２によるレーダ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。
最大電力抽出部１１はレーダＡにおける各々の距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号処理部１により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを検出する処理を実施する。なお、最大電力抽出部１１は仮説生成手段を構成している。
この場合、信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルが代表周波数とみなされて、そのドップラ周波数分解能セルが検定セルに設定される。

最大電力抽出部１２はレーダＢにおける各々の距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号処理部２により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを検出する処理を実施する。なお、最大電力抽出部１２は積分セル決定手段を構成している。
この場合、信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルが代表周波数とみなされて、そのドップラ周波数分解能セルが積分セルの候補に設定される。

図７の例では、レーダ装置の構成要素である信号処理部１、信号処理部２、分解能セル座標抽出部３、運動仮説生成部４、分解能セル特定部５、積分セル抽出部６、探索型積分セル決定部７、インコヒーレント積分処理部８及び最大電力抽出部１１，１２のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、レーダ装置がコンピュータで構成される場合、信号処理部１、信号処理部２、分解能セル座標抽出部３、運動仮説生成部４、分解能セル特定部５、積分セル抽出部６、探索型積分セル決定部７、インコヒーレント積分処理部８及び最大電力抽出部１１，１２の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにしてもよい。

次に動作について説明する。
信号処理部１は、上記実施の形態１と同様に、レーダＡによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セル（距離分解能セル、ドップラ周波数分解能セル）を生成する。
信号処理部１は、ビーム走査領域内で２次元の分解能セルを生成すると、各々の分解能セルにおける信号を検波するとともに、その信号の振幅値を検出する。

信号処理部２は、上記実施の形態１と同様に、レーダＢによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セル（距離分解能セル、ドップラ周波数分解能セル）を生成する。
信号処理部２は、ビーム走査領域内で２次元の分解能セルを生成すると、各々の分解能セルにおける信号を検波するとともに、その信号の振幅値を検出する。

最大電力抽出部１１は、１つの距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルだけを検定セルに設定するために、レーダＡにおける各々の距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号処理部１により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを検出する。
したがって、レーダＡにおける２次元の分解能セルの個数がＭ×Ｎ個である場合（Ｍ＝距離分解能の数、Ｎ＝ドップラ周波数分解能の数）、距離分解能毎に、Ｎ個のドップラ周波数分解能セルの中から、１個のドップラ周波数分解能セルが選択される。
このため、上記実施の形態１では、検定セルに設定される分解能セルの個数がＭ×Ｎ個であったが、この実施の形態２では、検定セルに設定される分解能セルの個数がＭ個に減少する。

分解能セル座標抽出部３は、信号処理部１がレーダＡのビーム走査領域内で２次元の分解能セルを生成すると、上記実施の形態１と同様に、２次元の分解能セルにおける各々の距離分解能セルの中心座標（Ｒ，Ｅ，Ａ）を抽出する。

運動仮説生成部４は、信号処理部１がレーダＡのビーム走査領域内で２次元の分解能セルを生成し、最大電力抽出部１１が各々の距離分解能セルに対応する信号振幅値最大のドップラ周波数分解能セルを検出すると、各々の信号振幅値最大のドップラ周波数分解能セルを検定セルに設定し、検定セル毎に検出対象の目標の運動仮説を生成する。
即ち、運動仮説生成部４は、下記の式（１０）に示すように、分解能セル座標抽出部３により抽出された距離分解能セルの中心座標（Ｒ，Ｅ，Ａ）と、予め設定されている一定のステップ幅（ｒ，ｅ，ａ）とを用いて、検出対象の目標の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）を設定する。

式（１０）において、ｋ＝１，２，・・・，Ｋであり、１つの検定セルについて、Ｋ個の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）が設定される。

また、運動仮説生成部４は、検出対象の目標の速度に関する直交座標成分Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚを仮定し、下記の式（１１）に示すように、その直交座標成分Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚと、予め設定されている一定のステップ幅（ｄＶｘ，ｄＶｙ，ｄＶｚ）とを用いて、検出対象の目標の速度ベクトルＶｘ（ｋ），Ｖｙ（ｋ），Ｖｚ（ｋ）を設定する。

式（１１）において、ｋ＝１，２，・・・，Ｋであり、１つの検定セルについて、Ｋ個の速度ベクトルＶｘ（ｋ），Ｖｙ（ｋ），Ｖｚ（ｋ）が設定される。

この実施の形態２では、検定セルに設定されるレーダＡの分解能セルを構成する距離分解能セルは、上記実施の形態１と同様に、位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）で表されるセルであるが、レーダＡの分解能セルを構成するドップラ周波数分解能セルは、最大電力抽出部１１により検出された信号の振幅値が最大のセルである。

分解能セル特定部５は、その検定セルに対応するレーダＢの分解能セルを特定できるようにするために、下記の式（１２）に示すように、目標の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）を直交座標変換し、直交座標系での位置ｘ（ｋ），ｙ（ｋ），ｚ（ｋ）を算出する。

ただし、目標の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）を直交座標変換しても、レーダＡとレーダＢの間には時間ずれがあるため、レーダＡ，Ｂにおける各々の分解能セルの対応関係を特定できるようにするためには、レーダＡとレーダＢの間の不確定時間Ｔによって、直交座標系での位置ｘ（ｋ），ｙ（ｋ），ｚ（ｋ）を運動補償する必要がある。
そこで、分解能セル特定部５は、下記の式（１３），（１４）に示すように、直交座標系での位置ｘ（ｋ），ｙ（ｋ），ｚ（ｋ）について、目標の速度ベクトルＶｘ（ｋ），Ｖｙ（ｋ），Ｖｚ（ｋ）を用いて、不確定時間Ｔ秒分の外挿処理を実施するとともに、外挿処理後の位置ｘ２（ｋ），ｙ２（ｋ），ｚ２（ｋ）と、レーダＡ，Ｂが設置されている位置（ｘ_ｒ１，ｙ_ｒ１，ｚ_ｒ１），（ｘ_ｒ２，ｙ_ｒ２，ｚ_ｒ２）とから、運動補償後の位置ｘ３（ｋ），ｙ３（ｋ），ｚ３（ｋ）を算出する。

分解能セル特定部５は、運動補償後の位置ｘ３（ｋ），ｙ３（ｋ），ｚ３（ｋ）を算出すると、運動補償後の位置ｘ３（ｋ），ｙ３（ｋ），ｚ３（ｋ）を逆直交座標変換して、レーダＡの分解能セル（目標の位置ベクトルＲ（ｋ），Ｅ（ｋ），Ａ（ｋ）で表れる距離分解能セル）に対応するレーダＢの距離分解能セルを特定する。
即ち、分解能セル特定部５は、下記の式（１５）に示すように、運動補償後の位置ｘ３（ｋ），ｙ３（ｋ），ｚ３（ｋ）を逆直交座標変換して、検定セルに対応するレーダＢの距離分解能セルを示す位置ベクトルＲ２（ｋ），Ｅ２（ｋ），Ａ２（ｋ）を算出する。

最大電力抽出部１２は、１つの距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルだけを積分セルの候補に設定するために、レーダＢにおける各々の距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号処理部２により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを検出する。
したがって、レーダＢにおける２次元の分解能セルの個数がＭ×Ｎ個である場合（Ｍ＝距離分解能の数、Ｎ＝ドップラ周波数分解能の数）、距離分解能毎に、Ｎ個のドップラ周波数分解能セルの中から、１個のドップラ周波数分解能セルが選択される。
このため、分解能セル特定部５により算出された位置ベクトルＲ２（ｋ），Ｅ２（ｋ），Ａ２（ｋ）で表れる距離分解能セルと、最大電力抽出部１２により検出された信号振幅値最大のドップラ周波数分解能セルとからなる分解能セルが、検定セルに対応するレーダＢの分解能セルとなる。
ただし、検定セルは、分解能単位での粗い情報であり、また、運動仮説は量子化されているため、その検定セルに対応するレーダＢの分解能セルには不確定性が存在している。
そこで、後述する積分セル抽出部６及び探索型積分セル決定部７では、その分解能セルの不確定性を解消している。

積分セル抽出部６は、最大電力抽出部１２により検出された各々の距離分解能セルに対応する信号振幅値最大のドップラ周波数分解能セルにおける信号の振幅値の中から、分解能セル特定部５により特定された分解能セル（分解能単位での粗い検定セルに対応するレーダＢの分解能セル）を中心とする一定領域内の分解能セルにおける信号の振幅値を取得する。
例えば、分解能セル特定部５により特定された分解能セルと、その分解能セルより距離分解能で１つ左側の分解能セル（セル１つ分だけ距離が短い分解能セル）と、分解能セル特定部５により特定された分解能セルより距離分解能で１つ右側の分解能セル（セル１つ分だけ距離が長い分解能セル）とを振幅値の取得対象として、信号の振幅値を取得する。
なお、振幅値の取得対象の分解能セルは、当該距離分解能において、信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルである。

探索型積分セル決定部７は、積分セル抽出部６が分解能セル特定部５により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の分解能セルにおける信号の振幅値を取得すると、上記実施の形態１と同様に、一定領域内の分解能セルにおける信号の振幅値を相互に比較して、その振幅値が最大の分解能セルを積分セルに決定する。
ここでは、分解能セルにおける信号の振幅値を評価値として、その振幅値が最大の分解能セルを積分セルに決定しているが、評価値は信号の振幅値に限るものではなく、分解能セルにおける信号の尤度比を評価値として、その尤度比が最大の分解能セルを積分セルに決定するようにしてもよい。

インコヒーレント積分処理部８は、探索型積分セル決定部７が積分セルを決定すると、上記実施の形態１と同様に、信号処理部２により検波されたレーダＢのビーム走査による信号の中から、その積分セルの信号を取得する。
また、インコヒーレント積分処理部８は、信号処理部１により検波されたレーダＡのビーム走査による信号の中から、その検定セルの信号を取得する。
インコヒーレント積分処理部８は、その検定セルの信号と積分セルの信号を取得すると、下記の式（１６）に示すように、その検定セルの信号と積分セルの信号とのインコヒーレント積分を実施して、信号電力を大きくする。

式（１６）において、Ｘ（１）は検定セルの信号、Ｙ（２）は積分セルの信号である。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、各々の距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号処理部１により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを検定セルに設定し、検定セル毎に検出対象の目標の運動仮説を生成するように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果を奏するほか、検定セルに対応する積分セルの探索空間が削減されて、処理の高速化を図ることができる効果を奏する。

また、この実施の形態２によれば、レーダＢにおける各々の距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号処理部２により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを特定し、分解能セル特定部５により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の信号振幅値最大のドップラ周波数分解能セルの中で、信号処理部２により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを積分セルに決定するように構成したので、積分セルの探索空間が削減されて、処理の高速化を図ることができる効果を奏する。

上記実施の形態１，２では、レーダＡのビーム走査によって、目標に反射された反射信号はレーダＡが受信し、また、レーダＢのビーム走査によって、目標に反射された反射信号はレーダＢが受信するものとして説明したが、レーダＡのビーム走査によって、目標に反射された反射信号をレーダＢが受信し、レーダＢのビーム走査によって、目標に反射された反射信号をレーダＡが受信するようにしてもよく、上記実施の形態１，２と同様に取り扱うことができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１，２ 信号処理部（信号検波手段）、３ 分解能セル座標抽出部、４ 運動仮説生成部（仮説生成手段）、５ 分解能セル特定部（分解能セル特定手段）、６ 積分セル抽出部（積分セル決定手段）、７ 探索型積分セル決定部（積分セル決定手段）、８ インコヒーレント積分処理部（インコヒーレント積分手段）、１１ 最大電力抽出部（仮説生成手段）、１２ 最大電力抽出部（積分セル決定手段）。

Claims (7)

1. 複数のレーダによるビーム走査毎に、ビーム走査領域内の各分解能セルにおける信号を検波する信号検波手段と、複数のレーダの中の或るレーダにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セルを検定セルに設定し、検定セル毎に検出対象の目標の運動に関する仮説を生成する仮説生成手段と、上記仮説生成手段により生成された目標の運動に関する仮説にしたがって各々の検定セルに対応する上記レーダ以外のレーダにおけるビーム走査領域内の分解能セルを特定する分解能セル特定手段と、上記分解能セル特定手段により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の分解能セルの中で、上記信号検波手段により検波された信号の評価値が最大の分解能セルを積分セルに決定する積分セル決定手段と、上記積分セル決定手段により決定された積分セルの信号と上記検定セルの信号とをインコヒーレント積分するインコヒーレント積分手段とを備えたレーダ装置。
2. 仮説生成手段は、検出対象の目標の運動に関する仮説として、上記目標の位置ベクトルと速度ベクトルの組み合わせを設定することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
3. 積分セル決定手段は、一定領域内の分解能セルにおける信号の振幅値を評価値として、上記信号の振幅値が最大の分解能セルを積分セルに決定することを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ装置。
4. 積分セル決定手段は、一定領域内の分解能セルにおける信号の尤度比を評価値として、上記信号の尤度比が最大の分解能セルを積分セルに決定することを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ装置。
5. 仮説生成手段は、或るレーダにおけるビーム走査領域内の各々の分解能セルが、距離分解能とドップラ周波数分解能で分けられている場合、各々の距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号検波手段により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを検定セルに設定し、検定セル毎に検出対象の目標の運動に関する仮説を生成することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
6. 積分セル決定手段は、或るレーダ以外のレーダにおけるビーム走査領域内の各々の距離分解能セルに対応する複数のドップラ周波数分解能セルの中で、信号検波手段により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを特定し、分解能セル特定手段により特定された分解能セルを中心とする一定領域内の上記ドップラ周波数分解能セルの中で、上記信号検波手段により検波された信号の振幅値が最大のドップラ周波数分解能セルを積分セルに決定することを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。
7. 複数のレーダの中の或るレーダのビーム走査によって、検出対象の目標に反射された反射信号を上記レーダ以外のレーダが受信することを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。

Images