JP2014020820A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積分時間内の目標のレンジセルの移動や演算量の増大を抑えつつ、目標の探知距離を延伸させることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【解決手段】 高次レンジマイグレーション・位相補償部１１が、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している２次のレンジマイグレーションを補償する。
【選択図】図２

Description

この発明は、目標のレーダ画像を観測するに際して、観測時間を長くすることでドップラー周波数の分解能と信号対雑音電力比を高めるレーダ装置に関するものである。

レーダ装置として、既存の電波発信源から発信される電波を利用して、目標のレーダ画像を観測するパッシブレーダがある。
パッシブレーダは、自ら電波を放射しないため、省電力・省電波資源に資する方式として注目されている。電波発信源としては、テレビやラジオなどの電波発信源に加えて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ） などが検討されている。
パッシブレーダでは、図１に示すように、電波発信源から送信された電波のうち、その電波発信源から直接受信局に到来する直接波と、目標に散乱された後に受信局に到来する散乱波とを受信局で受信することで、その直接波の経路と散乱波の経路との差（経路長差）や、散乱波のドップラー周波数シフトを計測する方式を採用している。

例えば、以下の非特許文献１には、パッシブレーダに関する従来の開発成果や、パッシブレーダの利点・欠点などが体系的に記載されている。
パッシブレーダの最大の課題は、探知距離の延伸である。
探知距離を延伸させるために、信号の積分時間を延長して、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を改善する方式が、例えば、以下の特許文献１〜３に開示されている。
信号の積分時間を延長すると、目標が積分時間内にレンジセルを移動してしまう問題が発生するが、以下の特許文献１〜３には、この問題に対処する方法が開示されている。

以下の特許文献１〜３に開示されている対処方法は、初めに、比較的短い積分時間でドップラー処理を実施し、その処理結果を用いて目標候補を検出する。
次に、目標候補の検出信号のドップラー周波数をもって、目標信号の補償処理を実施する方式である。
したがって、この対処方法では、比較的短い積分時間で、ある程度、目標が検出されていることが前提となる。

また、以下の非特許文献２，３には、電波発信源から直接受信局に到来する直接波の信号に対して、“Ｓｔｒｅｔｃｈ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”という処理を施すことにより、直接波の信号から、目標の速度に応じたレンジセルの移動を予め織り込んだ参照信号を生成し、この参照信号と散乱波の信号との相互相関を求めることによって、レンジセルの移動を補償し、積分可能な時間を延長する方式が開示されている。

以下の非特許文献４には、ドップラー周波数の変化による加速度的な影響を考慮して、目標の加速度に応じたレンジセルの移動を予め織り込んだ参照信号を生成し、この参照信号と散乱波の信号との相互相関を求めることによって、レンジセルの移動を補償し、非特許文献２，３に開示されている方式よりも、さらに積分可能な時間を延長する方式が開示されている。
しかし、非特許文献２〜４に開示されている方式では、演算量が多くなってしまう問題がある。

パッシブレーダの最大の課題は、上述したように、探知距離の延伸であるが、パッシブレーダにおいて、探知距離の延伸が困難である原因は以下の２つである。
（１）警戒管制レーダなどと比較して、電波発信源から発信される電波（放送波）の送信電力が微弱であるため、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が極めて低い。
（２）散乱波の観測チャネルにおいては、直接波が干渉波として振舞うが、直接波の信号レベルが散乱波に対してはるかに大きいため、ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）が極めて低い。
したがって、探知距離を延伸させるには、ＳＮＲの向上とＳＩＲの向上が課題となる。

特開平８−１７９０３７号公報 特開２００６−２５８７８６号公報 特開２００９−２７０８２７号公報

N.J. Willis and H.D. Griffiths, "Advances in Bistatic Radar," Scitech publishing Inc., 2007． K.S. Kulpa, J. Misiurewicz, "Stretch Processing for Long Integration Time Passive Covert Radar," International Conference on Radar, 2006. R.M. Admard, H. Habibi, M.H. Bastani, F. Behnia,"Target's range migration compensation in passive radar,"European Radar Conference, 2009. EuRAD 2009. M. Malanowski、K. Kulpa、K.E. Olsen、"Extending the integration time in DVB-T-based passive radar、" European Radar Conference、2011．EuRAD 2011．

従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、信号の積分時間を延長すれば、探知距離を延伸させることができるが、信号の積分時間を延長すると、目標が積分時間内にレンジセルを移動してしまう問題が発生する。
特許文献１〜３では、この問題に対処する方法を開示しているが、初めに、比較的短い積分時間で、ある程度、目標を検出できていることが前提であるため、目標を検出できていなければ、この問題に対処することができない課題があった。
また、非特許文献２〜４にも、積分可能な時間を延長する方式が開示されているが、演算量が多くなってしまう課題があった。

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、積分時間内の目標のレンジセルの移動や演算量の増大を抑えつつ、目標の探知距離を延伸させ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、電波発信源から送信された電波の直接波を受信するとともに、電波発信源から送信された電波が目標によって散乱された散乱波を受信する電波受信手段と、電波受信手段により受信された直接波の信号及び散乱波の信号をパルスに分割し、各々のパルスについて、直接波の信号と散乱波の信号との相互相関を求めることで、パルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめ、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換することで、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出するブロック毎ドップラー処理手段と、ブロック毎ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している１次のレンジマイグレーションを補償する１次レンジマイグレーション補償手段と、１次レンジマイグレーション補償手段により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している２次以上のレンジマイグレーションを補償する高次レンジマイグレーション補償手段と、高次レンジマイグレーション補償手段により２次以上のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをブロック方向にフーリエ変換することで、ドップラー周波数スペクトルを算出するブロック方向ドップラー処理手段とを設け、目標検出手段が、ブロック方向ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出するようにしたものである。

この発明によれば、高次レンジマイグレーション補償手段が、１次レンジマイグレーション補償手段により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している２次以上のレンジマイグレーションを補償するように構成したので、積分時間内の目標のレンジセルの移動や演算量の増大を抑えつつ、目標の探知距離を延伸させることができる効果がある。

パッシブレーダ方式のレーダ装置を示す概念図である。 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。 この発明の実施の形態１によるレーダ装置のパルス毎レンジ圧縮部７を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるレーダ装置のドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるレーダ装置の高次レンジマイグレーション・位相補償部１１を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるレーダ装置の処理における受信信号の取り扱いを示す説明図である。 ドップラーセルマイグレーションの補償処理を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるレーダ装置の高次レンジマイグレーション・位相補償部１１を示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるレーダ装置の高次レンジマイグレーション・位相補償部１１を示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるレーダ装置の高次レンジマイグレーション・位相補償部１１を示す構成図である。 この発明の実施の形態５によるレーダ装置を示す構成図である。 ドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略しているレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態６によるレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態７によるレーダ装置を示す構成図である。

実施の形態１．
この実施の形態１では、パッシブレーダ方式を採用しているレーダ装置について説明するが、信号を得るまでの過程において、電波発信源がレーダ装置の制御下にあれば、直接波受信用のアンテナを省略することが可能であり、アクティブレーダとして扱えることが可能である。
図１はパッシブレーダ方式のレーダ装置を示す概念図である。
図１において、電波発信源１は搬送波周波数がｆ_c、信号帯域がＢの信号（電波）を継続的に発信（放送）している発信源である。

直接波受信用アンテナ２は電波発信源１を指向するように配置されており、電波発信源１から送信された電波の直接波を受信する。
散乱波受信用アンテナ３は、目標の存在する観測領域を指向するように配置されており、電波発信源１から送信された電波が目標によって散乱された散乱波を受信する。
受信局４は直接波受信用アンテナ２及び散乱波受信用アンテナ３の受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を帯域フィルタに通して、所望の帯域の信号を取り出した後、所望の帯域の信号をダウンコンバートしてサンプリングする処理を実施する。

ただし、信号帯域が既知又は可変であり、かつ、サンプリング周波数が可変又は既知であれば、信号帯域やサンプリング周波数を選択することで、所望の帯域の信号をダウンコンバートせずにサンプリングすることも可能である。
また、電波発信源１の信号が既知であれば、直接波受信用アンテナ２を省略することが可能であることは言うまでもない。
この実施の形態１では、直接波受信用アンテナ２と散乱波受信用アンテナ３を別の実体として説明するが、２つ以上のアンテナで受信した信号を用いて、デジタルビームフォーミングによって直接波と散乱波を分離するように構成しても構わない。

また、散乱波受信用アンテナ３として、互いに直交する偏波特性を有する２つの受信アンテナを用いることによって、目標によって散乱された散乱波の偏波特性を計測することも可能である。
この場合、以下に説明する各処理を、２つの散乱波受信用アンテナで得られた信号に対して各々適用することによって、偏波特性の異なる２つのレーダ画像を生成することが可能である。

図１において、ｐ_sバー（明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上部に“−”の記号を付することができないため、「ｐ_sバー」のように表記している）は固定の電波発信源１の位置を表す位置ベクトルである。
ｐ_rバーは受信局４の位置を表す位置ベクトルである。
ｐ_tバーは目標の重心位置を表す位置ベクトルであり、ｖバーは目標の速度を表す速度ベクトルである。
図１では、電波発信源１と受信局４が異なる位置に設置されている例を示しているが、電波発信源１と受信局４が同じ位置に設置されていてもよい。

ｉ_sドットハット（明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上部に“・”や“＾”の記号を付することができないため、「ｉ_sドットハット」のように表記している）は目標から電波発信源１への向きを表す単位ベクトルである。
ｉ_rハットは目標から受信局４への向きを表す単位ベクトルである。

このとき、目標と電波発信源１の距離ｒ_s、目標と受信局４の距離ｒ_r、電波発信源１と受信局４の距離ｒ_dは、下記の式（２）で表すことができる。

ただし、目標は移動しているので、ｐ_tバー、ｖバー、ｉ_sドットハット、ｉ_rドットハット及びｒ_rは時刻ｔの関数であり、以下の説明では必要に応じて明示的にｐ_tバー（ｔ）などのように表記する。

図２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り、図２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。
直接波受信機５は受信局４に搭載されており、直接波受信用アンテナ２の受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を帯域フィルタに通して、所望の帯域の信号を取り出した後、所望の帯域の信号をダウンコンバートしてサンプリングする。
散乱波受信機６は受信局４に搭載されており、散乱波受信用アンテナ３の受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を帯域フィルタに通して、所望の帯域の信号を取り出した後、所望の帯域の信号をダウンコンバートしてサンプリングする。
なお、直接波受信用アンテナ２、散乱波受信用アンテナ３及び受信局４から電波受信手段が構成されている。

パルス毎レンジ圧縮部７は例えば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から構成されており、受信局４の直接波受信機５から出力された直接波信号（ダウンコンバートしてサンプリングされた信号）及び散乱波受信機６から出力された散乱波信号（ダウンコンバートしてサンプリングされた信号）を短時間のパルスに分割し、各々のパルスについて、その直接波信号と散乱波信号との相互相関を求めることで、パルス毎のレンジプロフィールを生成する処理を実施する。なお、パルス毎レンジ圧縮部７はパルス毎レンジ圧縮手段を構成している。

クラッタ抑圧部８は例えば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から構成されており、パルス毎レンジ圧縮部７により生成されたパルス毎のレンジプロフィールから、各パルスのレンジプロフィールのパルス方向平均を差し引く処理を実施することで、背景の静止物からの反射信号（クラッタ）を抑圧する。
ブロック毎ドップラー処理部９は例えば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から構成されており、クラッタ抑圧部８によりクラッタが抑圧されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめ、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換することで、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出する処理を実施する。なお、ブロック毎ドップラー処理部９はブロック毎ドップラー処理手段を構成している。

ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０は例えば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から構成されており、ブロック毎ドップラー処理部９により算出されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している１次のレンジマイグレーションをドップラー周波数セル毎に補償する処理を実施する。なお、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０は１次レンジマイグレーション補償手段を構成している。

高次レンジマイグレーション・位相補償部１１は例えば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から構成されており、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している２次のレンジマイグレーションを補償する処理を実施する。なお、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１は高次レンジマイグレーション補償手段を構成している。
この実施の形態１では、説明の簡単化のため、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１がブロック方向に発生している２次のレンジマイグレーションを補償するものを示しているが、３次以上のレンジマイグレーションを補償するようにしてもよい。

ブロック方向ドップラー処理部１２は例えば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から構成されており、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１により２次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをブロック方向にフーリエ変換することで、ドップラー周波数スペクトルを算出する処理を実施する。なお、ブロック方向ドップラー処理部１２はブロック方向ドップラー処理手段を構成している。

目標検出部１３は例えば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から構成されており、ブロック方向ドップラー処理部１２により算出されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する処理を実施する。なお、目標検出部１３は目標検出手段を構成している。

図２の例では、レーダ装置の構成要素である直接波受信用アンテナ２、散乱波受信用アンテナ３、受信局４、パルス毎レンジ圧縮部７、クラッタ抑圧部８、ブロック毎ドップラー処理部９、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１、ブロック方向ドップラー処理部１２及び目標検出部１３のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、レーダ装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、レーダ装置の一部（直接波受信用アンテナ２、散乱波受信用アンテナ３及び受信局４を除く部分）がコンピュータで構成されている場合、パルス毎レンジ圧縮部７、クラッタ抑圧部８、ブロック毎ドップラー処理部９、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１、ブロック方向ドップラー処理部１２及び目標検出部１３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すればよい。

図３はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置のパルス毎レンジ圧縮部７を示す構成図である。
図３において、パルス毎ＦＦＴ部２１は受信局４の直接波受信機５から出力された直接波信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、その直接波信号を短時間のパルスに分割する処理を実施する。
パルス毎ＦＦＴ部２２は受信局４の散乱波受信機６から出力された散乱波信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、その散乱波信号を短時間のパルスに分割する処理を実施する。

複素共役乗算部２３はパルス毎ＦＦＴ部２１のフーリエ変換結果とパルス毎ＦＦＴ部２２のフーリエ変換結果との複素共役乗算を行うことで、その直接波信号と散乱波信号との相互相関を求める処理を実施する。
パルス毎ＩＦＦＴ部２４は複素共役乗算部２３の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換する処理を実施する。

図４はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置のドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０を示す構成図である。
図４において、パルス毎ＦＦＴ部３１はブロック毎ドップラー処理部９により算出されたドップラー周波数スペクトルをレンジ方向にフーリエ変換する処理を実施する。なお、パルス毎ＦＦＴ部３１はパルス毎フーリエ変換手段を構成している。
１次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部３２はブロック毎ドップラー処理部９により算出されたドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化を補償するための１次レンジマイグレーション位相補償関数を格納しているメモリである。

位相補償関数乗算部３３は１次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部３２により格納されている１次レンジマイグレーション位相補償関数をパルス毎ＦＦＴ部３１のフーリエ変換結果に乗算する処理を実施する。なお、位相補償関数乗算部３３は位相補償関数乗算手段を構成している。
パルス毎ＩＦＦＴ部３４は位相補償関数乗算部３３の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換する処理を実施する。なお、パルス毎ＩＦＦＴ部３４はパルス毎逆フーリエ変換手段を構成している。

図５はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の高次レンジマイグレーション・位相補償部１１を示す構成図である。
図５において、ブロック毎ＩＦＦＴ部４１はドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをヒット方向に逆フーリエ変換する処理を実施する。なお、ブロック毎ＩＦＦＴ部４１はブロック毎逆フーリエ変換手段を構成している。

高次項設定部４２はレンジマイグレーションの２次の項が取り得る範囲を離散量で設定する処理を実施する。
ドップラーセルマイグレーション補償関数格納部４３はレンジマイグレーションにおける２次の項に影響されるドップラーセルマイグレーションを補償するためのドップラーセルマイグレーション補償関数（高次項設定部４２の設定内容である後述のαが反映されたドップラーセルマイグレーション補償関数）を格納しているメモリである。
高次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部４４は２次のレンジマイグレーションを補償するための高次レンジマイグレーション位相補償関数（高次項設定部４２の設定内容である後述のαが反映された高次レンジマイグレーション位相補償関数）を格納しているメモリである。

ドップラーセルマイグレーション補償関数乗算部４５はドップラーセルマイグレーション補償関数格納部４３により格納されているドップラーセルマイグレーション補償関数をブロック毎ＩＦＦＴ部４１の逆フーリエ変換結果に乗算する処理を実施する。なお、ドップラーセルマイグレーション補償関数乗算部４５は第１の補償関数乗算手段を構成している。
位相補償関数乗算部４６は高次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部４４により格納されている高次レンジマイグレーション位相補償関数をドップラーセルマイグレーション補償関数乗算部４５の乗算結果に乗算する処理を実施する。なお、位相補償関数乗算部４６は第２の補償関数乗算手段を構成している。

ブロック毎ＦＦＴ部４７は位相補償関数乗算部４６の乗算結果をヒット方向にフーリエ変換する処理を実施する。なお、ブロック毎ＦＦＴ部４７はブロック毎フーリエ変換手段を構成している。
パルス毎ＩＦＦＴ部４８はブロック毎ＦＦＴ部４７のフーリエ変換結果をレンジ方向に逆フーリエ変換する処理を実施する。なお、パルス毎ＩＦＦＴ部４８はパルス毎逆フーリエ変換手段を構成している。

次に動作について説明する。
図６はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の処理における受信信号の取り扱いを示す説明図である。
図６の横軸は時刻であり、図６に示した観測時間Ｔ［ｓｅｃ］の間、直接波受信機５及び散乱波受信機６が信号を受信する。
この実施の形態１では、受信信号が時間幅Ｔ_b［ｓｅｃ］の ブロックに分割される（Ｎ個のブロックに分割される）。
また、各々のブロックが時間幅Ｔ₀［ｓｅｃ］のパルスに分割される（Ｍ個のパルスに分割される）。

以降、時間幅Ｔ_bをブロック幅と称し、時間幅Ｔ₀をパルス幅と称する。
なお、パルスとパルスは隣接しているため、パルスの繰り返し周期はパルス幅Ｔ₀と一致する。そのため、必要に応じてＴ₀［ｓｅｃ］をパルス繰返し周期（ＰＲＩ：Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）と呼ぶ場合がある。
定義より、Ｔ、Ｔ_b、Ｔ₀は、下記の次の関係を満足する。

この実施の形態１において、信号をパルスに分割したり、ブロックにまとめたりするのは、処理の高速化を図るためである。
詳細は後述するが、長時間観測したデータを短いパルスに区切ることにより、直接波と散乱波の長時間の相関処理を全てＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によって構成することができる。
また、いくつかのパルスをまとめたブロック単位の処理を導入することで、観測時間中の１次レンジマイグレーションへの対処を高速化することができる。

続いて、パルス毎レンジ圧縮部７及びその後の処理ブロックの動作を説明するために、電波発信源１から発信された直接波の信号と、目標によって散乱された散乱波の信号とを定式化する。
電波発信源１から発信される信号は、信号帯域幅がＢ、中心周波数がｆ_c、ベースバンド信号がｗ（ｔ）の狭帯域信号であるから、直接波の信号をｓ_d（ｔ）、散乱波の信号をｓ_s（ｔ）とすると、下記のように表すことができる。
以下では、広義定常性（ＷＳＳ：ｗｉｄｅ−ｓｅｎｓｅ ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ）が成立するものとする。

ただし、ａ_dは直接波受信時の信号の振幅、ａ_sは散乱波受信時の信号の振幅、τ_dは直接波が受信局４に到達するまでの遅延時間、Ｒ₀（ｔ）は散乱波の遅延距離、ｃは伝播線路中の電磁波の速さ、ｔは時間変数、ｆ_dはドップラー周波数である。

ここで、直接波の信号ｓ_d（ｔ）及び散乱波の信号ｓ_s（ｔ）の位相検波を実施することにより、次のビデオ信号ｓ_d（ｔ）チルダ，ｓ_s（ｔ）チルダが得られる。

明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上部に“〜”の記号を付することができないため、「ｓ_d（ｔ）チルダ」のように表記している。

直接波信号と散乱波信号との遅延距離差Ｒ（ｔ）は、下記のように定義する。

この実施の形態１では、目標のドップラー周波数ｆ_d（ｔ）が１次の時間変化をする場合を想定する。
そこで、ドップラー周波数の変化率α［Ｈｚ／ｓ］を導入し（αは、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１の高次項設定部４２により設定されるレンジマイグレーションの２次の項が取り得る範囲に相当する）、目標のドップラー周波数ｆ_d（ｔ）を次式でモデル化する。

よって、

であることを考慮すると、式（９）及び式（１０）より、遅延距離差Ｒ（ｔ）とラジアル速度ｖ（ｔ）は次式で表される。

なお、アルゴリズムの導出の過程で、ブロック幅Ｔ_b［ｓｅｃ］の間は、ドップラー周波数が一定であると見なせると仮定する。
あるブロックにおけるｍ番目のパルスの中心時刻をｔ_mとし、ｎ番目のブロックの中心時刻をｔ_nとすると、ｔ_m，ｔ_nは次式によって定義される。

Ｒ（ｔ）はｔ_mの定義域において、次の１次関数Ｒ_n（ｔ_m）とする。

以下、レーダ装置の各ブロックの処理内容を具体的に説明する。
パルス毎レンジ圧縮部７は、受信局４の直接波受信機５から直接波信号を受け、散乱波受信機６から散乱波信号を受けると、その直接波信号及び散乱波信号を短時間のパルスに分割し、パルス毎に、その直接波信号と散乱波信号との相互相関を求めることで、パルス毎のレンジプロフィールを生成する。
即ち、パルス毎レンジ圧縮部７のパルス毎ＦＦＴ部２１は、受信局４の直接波受信機５から出力された直接波信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、その直接波信号を短時間のパルスに分割する。
また、パルス毎レンジ圧縮部７のパルス毎ＦＦＴ部２２は、受信局４の散乱波受信機６から出力された散乱波信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、その散乱波信号を短時間のパルスに分割する。

パルス毎レンジ圧縮部７の複素共役乗算部２３は、パルス毎ＦＦＴ部２１のフーリエ変換結果とパルス毎ＦＦＴ部２２のフーリエ変換結果との複素共役乗算を行うことで、その直接波信号と散乱波信号との相互相関を求める。
ここで、複素共役乗算部２３により求められる相互相関を示す相互相関関数ｘ（τ，ｔ_m，ｔ_n）は、下記のように表され、レンジプロフィールと呼ばれる。
ただし、ｘ（τ，ｔ_m，ｔ_n）はｎ番目のブロックのｍ番目のパルスにおけるレンジプロフィールである。

ここで、ベースバンド信号ｗ（ｔ）については、広義定常性（ＷＳＳ）が成立すると仮定しているので、自己相関関数の期待値Ｃ（τ）は次式で表される。

期待値について議論すると、次のようになる。

ただし、τはレンジ圧縮処理後の時間変数、＊は複素共役、Ｅ［・］は期待値、Ｃ（・）は自己相関関数である。

周波数空間上でのレンジ圧縮は、次式で表現される。

ただし、Ｃ_f（ｆ）は自己相関関数Ｃ（τ）のフーリエ変換である。Ｆ［ｇ（τ）］_τは関数ｇ（τ）の変数τについてのフーリエ変換を表している。
パルス毎ＩＦＦＴ部２４は、複素共役乗算部２３の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果をパルス毎のレンジプロフィールとして、クラッタ抑圧部８に出力する。

クラッタ抑圧部８は、パルス毎レンジ圧縮部７からパルス毎のレンジプロフィールを受けると、パルス毎のレンジプロフィールから、各パルスのレンジプロフィールのパルス方向平均を差し引く処理を実施することで、背景の静止物からの反射信号（クラッタ）を抑圧する。
即ち、クラッタ抑圧部８は、下記の式（２０）に示す処理を実施することで、クラッタを抑圧する。

これにより、式（２０）に示すクラッタ抑圧後の信号Ｘ逆弧（ｆ，ｔ_m，ｔ_n）（明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上部に“∪”の記号を付することができないため、「Ｘ逆弧」のように表記している）を出力するが、静止物からの反射波の信号については、遅延時間差がパルス毎に変化しない。即ち、ドップラー周波数シフトを受けていない。
このことは、式（１９）において、目標が固定であれば、Ｒ_n（ｔ_m）＝ｃｏｎｓｔとなり、パルス番号ｍによらず信号の位相が一定になることからも確認できる。
式（２０）において、Ｎパルスのレンジプロフィールを平均することによって、ドップラー周波数がゼロの信号を抽出し、これを各レンジプロフィールから差し引くことで、ドップラー周波数がゼロの信号を抑圧している。これにより、背景の静止物からの反射信号を抑圧することができる。
なお、このクラッタ抑圧部８は、この実施の形態１を構成する必須の機能ではない。仮にクラッタ抑圧部８の処理を省いても、その他については、同様の処理を実施することが可能である。

ブロック毎ドップラー処理部９は、クラッタ抑圧部８がクラッタの抑圧処理を行うと、クラッタが抑圧されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめ、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換することで、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出する。
以下、ブロック毎ドップラー処理部９の処理内容を具体的に説明する。
まず、ｎ番目のブロックにおけるレンジ圧縮後の信号Ｘ（ｆ，ｔ_m，ｔ_n）は、式（１５）を式（１９）に代入することで、下式のように表すことができる。

ここでは、レンジ圧縮後の信号Ｘ（ｆ，ｔ_m，ｔ_n）を式（２１）で表しているが、式（１５）を式（２０）に代入することで、クラッタが抑圧されたレンジ圧縮後の信号Ｘ逆弧（ｆ，ｔ_m，ｔ_n）を表すことができる。

レンジ圧縮後の信号Ｘ（ｆ，ｔ_m，ｔ_n）を、ｍについて離散フーリエ変換すると、次式が得られる。

ただし、ｆ_dkはｋ番目のドップラー周波数セルの中心周波数であり、次式で定義される。

式（２２）における近似は、次の関係式による。
ｆ_c >> ｆ∈［−Ｂ／２，Ｂ／２］ （２４）
式（２４）は、信号の比帯域が小さければ、式（２２）の近似が成り立つことを示している。
ここでは、ブロック幅Ｔ_bにおける目標の移動量がレンジ分解能以下であることを示す下記の式（２５）の関係を満たしている必要がある。

ただし、ｆ_dmaxはＰＲＩで決まる値であり、ｆ_dmax＝１／（２Ｔ₀）である。したがって、式（２５）は次のように整理することができる。

ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０は、ブロック毎ドップラー処理部９がブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出すると、そのドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している１次のレンジマイグレーションをドップラー周波数セル毎に補償する。
以下、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０の処理内容を具体的に説明する。

ブロック毎ドップラー処理部９では、ブロック幅Ｔ_bの間は、ドップラー周波数が一定であることを仮定して処理を実施しているが、観測時間Ｔの全体を考える場合は、ドップラー周波数ｆ_d（ｔ）が１次の変化をする式（９）のモデルを考える。
このことを踏まえ、式（２２）のＲ（ｔ_n），ｖ（ｔ_n）に式（１１），式（１２）を代入することで次式を得る。

この実施の形態１では、ブロック方向の処理を実施するために、目標信号のレンジ方向の移動（マイグレーション）を補償する。
ここでは、ドップラー周波数が１次の変化をするモデルを考えているので、目標信号のレンジは１次と２次の変化をする。ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０では、１次の変化量を補償する。
ｋ番目のドップラー周波数セルに含まれる信号のドップラー周波数はｆ_dkであるから、ｎ番目のブロックにおける遅延量の１次成分ΔＲ_n（ｔ_n）は次式で表される。

式（２７）に対する１次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp1（ｆ，ｆ_dm，ｔ_n）は次式で表され、予め、１次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp1（ｆ，ｆ_dm，ｔ_n）が１次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部３２に格納される。

ただし、＊は複素共役である。

ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０のパルス毎ＦＦＴ部３１は、ブロック毎ドップラー処理部９がブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出すると、そのドップラー周波数スペクトルをレンジ方向にフーリエ変換する。
ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０の位相補償関数乗算部３３は、パルス毎ＦＦＴ部３１がブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出すると、１次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部３２により格納されている１次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp1（ｆ，ｆ_dm，ｔ_n）をブロック毎のドップラー周波数スペクトルに乗算することで、１次のレンジマイグレーションを補償する。

１次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp1（ｆ，ｆ_dm，ｔ_n）を用いた関数ｙ（τ，ｆ_dk，ｔ_n）の１次のレンジマイグレーション補償は次のようになる。これは周波数空間における畳み込み演算に相当する。

ただし、δｆ_dk＝β−ｆ_dkである。
ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０のパルス毎ＩＦＦＴ部３４は、位相補償関数乗算部３３の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換する。

高次レンジマイグレーション・位相補償部１１は、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０が１次のレンジマイグレーションを補償すると、１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している２次のレンジマイグレーションを補償する。
以下、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１の処理内容を具体的に説明する。

まず、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１のブロック毎ＩＦＦＴ部４１は、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをヒット方向に逆フーリエ変換する。
即ち、式（３０）のドップラー周波数ｆ_dkについて、下式に示すように、逆離散フーリエ変換を実施する。

ここで、ドップラーセルマイグレーション補償関数格納部４３には、レンジマイグレーションにおける２次の項に影響されるドップラーセルマイグレーションを補償するためのドップラーセルマイグレーション補償関数Ψ_cmp2（ｔ_m，ｔ_n，αハット）が格納されている。αハットは、探索的に代入する必要がある変数であるが、高次項設定部４２により設定されたドップラー周波数の変化率α［Ｈｚ／ｓ］と等しいものとする。

また、高次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部４４には、２次のレンジマイグレーションを補償するための高次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp2（ｆ，ｔ_n，αハット）が格納されている。高次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp2（ｆ，ｔ_n，αハット）内のαハットについても、探索的に代入する必要がある変数であるが、高次項設定部４２により設定されたドップラー周波数の変化率α［Ｈｚ／ｓ］と等しいものとする。

ドップラーセルマイグレーション補償関数乗算部４５は、ブロック毎ＩＦＦＴ部４１が、１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをヒット方向に逆フーリエ変換すると、ドップラーセルマイグレーション補償関数格納部４３により格納されているドップラーセルマイグレーション補償関数Ψ_cmp2（ｔ_m，ｔ_n，αハット）をブロック毎ＩＦＦＴ部４１の逆フーリエ変換結果に乗算することで、ドップラーセルマイグレーションを補償する。図７はドップラーセルマイグレーションの補償処理を示す説明図である。
また、位相補償関数乗算部４６は、高次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部４４により格納されている高次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp2（ｆ，ｔ_n，αハット）をドップラーセルマイグレーション補償関数乗算部４５の乗算結果に乗算する。

即ち、式（３１）に示す逆フーリエ変換結果に対して、式（３２）に示すドップラーセルマイグレーション補償関数Ψ_cmp2（ｔ_m，ｔ_n，αハット）と、式（３３）に示す高次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp2（ｆ，ｔ_n，αハット）とを乗算する処理を実施する。
αハットは、探索的に代入する必要があるが、以下、αハット＝αが成立する場合について議論を進める。

ブロック毎ＦＦＴ部４７は、位相補償関数乗算部４６の乗算結果をヒット方向にフーリエ変換する。
パルス毎ＩＦＦＴ部４８は、ブロック毎ＦＦＴ部４７のフーリエ変換結果をレンジ方向に逆フーリエ変換する。
式（３４）に対して、ｆについて逆フーリエ変換、ｔ_m，ｔ_nについて離散フーリエ変換を実施すると、次のようになる。

ブロック方向ドップラー処理部１２は、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１が２次のレンジマイグレーションを補償すると、２次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをブロック方向にフーリエ変換することで、ドップラー周波数スペクトルｆ_diを算出する。
以下、ブロック方向ドップラー処理部１２の処理内容を具体的に説明する。

式（３５）の近似については、レンジマイグレーション補償処理後は、信号がブロック番号によらず、同一のレンジセルに存在していると見なせる。以降では、ｆ_dnを次式で表すようにする。ただし、ｆ_dkはｋ番目のドップラー周波数セルの中心周波数であり、次式で定義される。

また、新たなドップラー周波数ｆ_diを次式のように定義する。

ただし、ｍ（ｉ），ｎ（ｉ）は次のように定義される。

ｆｌｏｏｒ（ｉ）は、ｉの小数点以下を切り捨てる演算子であり、ｍｏｄ（ｉ，Ｎ）はｉをＮで割った余りを得る演算子である。
式（３７），（３８）より、式（３５）は次のようになる。

式（３９）において、実質の周波数分解能Δｆ_dは、１つ目のｓｉｎｃ関数よって、次式のようになる。

目標検出部１３は、ブロック方向ドップラー処理部１２がドップラー周波数スペクトルｆ_diを算出すると、そのドップラー周波数スペクトルｆ_diを用いて、目標を検出する。
即ち、目標検出部１３は、式（３５）によって算出される信号ｘ_cmp2（τ，ｆ_dk，ｆ_dl）の強度Ｐ₁（τ，ｆ_dk，ｆ_dl）、あるいは、式（３９）によって算出される信号ｘ_cmp2（τ，ｆ_di）の強度Ｐ₂（τ，ｆ_di）を算出する。

目標検出部１３は、信号強度Ｐ₁（τ，ｆ_dk，ｆ_dl）、あるいは、信号強度Ｐ₂（τ，ｆ_di）に対して、ＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理などの検出処理を適用することによって、目標信号を検出する。ＣＦＡＲ処理については公知の技術であるため詳細な説明を省略する。

なお、ＣＦＡＲ処理を実施する前に、信号強度Ｐ₁（τ，ｆ_dk，ｆ_dl）、あるいは、信号強度Ｐ₂（τ，ｆ_di）について、レンジ方向又はドップラー周波数方向、あるいは、その両方向に互いに隣接する複数セルにまたがってインコヒーレントに積分を行うようにしてもよい。
この処理により、雑音成分の標準偏差を低減することができるほか、目標信号がドップラーレンジ方向又はドップラー周波数方向、あるいは、その両方向に広がっている場合、信号成分をインコヒーレントに積み上げることができるため、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を改善することが可能になる。

以上の処理が、図１のレーダ装置の処理内容であるが、ドップラー周波数の分解能と、ドップラー周波数変化率のふり幅の全観測時間については、次の関係が成り立てばよい。

探索されるαは，次のようになる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１が、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している２次のレンジマイグレーションを補償するように構成したので、積分時間内の目標のレンジセルの移動や演算量の増大を抑えつつ、目標の探知距離を延伸させることができる効果を奏する。
即ち、１次のレンジマイグレーションを補償した後に、２次のレンジマイグレーションを補償することで、精度・効率よく、長時間コヒーレント積分が可能になるため、積分時間内の目標のレンジセルの移動や演算量の増大を抑えつつ、目標の探知距離を延伸させることができる。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置の高次レンジマイグレーション・位相補償部１１を示す構成図であり、図において、図５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。
上記実施の形態１では、高次レンジマイグレーション・位相補償部１１が図５に示すように、ブロック毎ＩＦＦＴ部４１、ドップラーセルマイグレーション補償関数格納部４３及びドップラーセルマイグレーション補償関数乗算部４５を実装しているものを示したが、図８に示すように、ブロック毎ＩＦＦＴ部４１、ドップラーセルマイグレーション補償関数格納部４３及びドップラーセルマイグレーション補償関数乗算部４５を省略するようにしてもよい。
この場合、ドップラーセルマイグレーションの補償が行われないため（ドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略するための条件については、下記の実施の形態５で説明する）、上記実施の形態１と比べて、レンジマイグレーションの補償精度が若干低下するが、処理速度が速くなる効果が得られる。

実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置の高次レンジマイグレーション・位相補償部１１を示す構成図であり、図において、図５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。
パルス毎ＩＦＦＴ部５１はドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをレンジ方向に逆フーリエ変換する処理を実施する。なお、パルス毎ＩＦＦＴ部５１はパルス毎逆フーリエ変換手段を構成している。

高次位相補償関数格納部５２はレンジマイグレーションにおける２次の項に影響される２次の位相変調を補償するための高次位相補償関数（高次項設定部４２の設定内容であるαが反映された高次位相補償関数）を格納しているメモリである。
高次位相補償関数格納部５２により格納されている高次位相補償関数の詳細については、下記の実施の形態６で述べる。
高次位相補償関数乗算部５３は高次位相補償関数格納部５２により格納されている高次位相補償関数をパルス毎ＩＦＦＴ部５１の逆フーリエ変換結果に乗算する処理を実施する。なお、高次位相補償関数乗算部５３は補償関数乗算手段を構成している。

上記実施の形態１では、ブロック毎ＩＦＦＴ部４１が、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをヒット方向に逆フーリエ変換してから、ドップラーセルマイグレーション補償関数Ψ_cmp2（ｔ_m，ｔ_n，αハット）及び高次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp2（ｆ，ｔ_n，αハット）をブロック毎ＩＦＦＴ部４１の逆フーリエ変換結果（ヒット方向に逆フーリエ変換されたドップラー周波数スペクトル）に乗算するものを示したが、図９に示すように、パルス毎ＩＦＦＴ部５１が、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをレンジ方向に逆フーリエ変換してから、高次位相補償関数格納部５２により格納されている高次位相補償関数をパルス毎ＩＦＦＴ部５１の逆フーリエ変換結果（レンジ方向に逆フーリエ変換されたドップラー周波数スペクトル）に乗算するようにしても、上記実施の形態１と同様に、２次のレンジマイグレーションを補償することができる。
この場合、補償関数の乗算処理が１回で済むため、上記実施の形態１と比べて、処理速度が速くなる効果が得られる。

この実施の形態３では、ドップラーセルマイグレーションの補償処理及び２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略して、高次位相補償関数乗算部５３が、２次の位相補償処理だけを実施しているが、ドップラーセルマイグレーションの補償処理及び２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略して、２次の位相補償処理を実施する条件については、下記の実施の形態６で説明する。

実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置の高次レンジマイグレーション・位相補償部１１を示す構成図であり、図において、図５及び図９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。
上記実施の形態１では、ドップラーセルマイグレーション補償関数Ψ_cmp2（ｔ_m，ｔ_n，αハット）及び高次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp2（ｆ，ｔ_n，αハット）をブロック毎ＩＦＦＴ部４１の逆フーリエ変換結果（ヒット方向に逆フーリエ変換されたドップラー周波数スペクトル）に乗算し、上記実施の形態３では、高次位相補償関数をパルス毎ＩＦＦＴ部５１の逆フーリエ変換結果（レンジ方向に逆フーリエ変換されたドップラー周波数スペクトル）に乗算するものを示したが、図１０に示すように、１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをレンジ方向及びヒット方向に逆フーリエ変換してから、ドップラーセルマイグレーション補償関数Ψ_cmp2（ｔ_m，ｔ_n，αハット）及び高次位相補償関数をレンジ方向及びヒット方向の逆フーリエ変換に乗算するようにしても、上記実施の形態１と同様に、２次のレンジマイグレーションを補償することができる。

この実施の形態４では、２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略して、ドップラーセルマイグレーションの補償処理と２次の位相補償処理を実施するようにしているが、２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略して、ドップラーセルマイグレーションの補償処理と２次の位相補償処理を実施する条件については、下記の実施の形態７で説明する。

実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５によるレーダ装置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。
この実施の形態５のレーダ装置では、パルス毎レンジ圧縮部７の構成要素が、パルス毎ＦＦＴ部２１，２２及び複素共役乗算部２３であり、図３に示すパルス毎ＩＦＦＴ部２４が省略されている。
また、ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部１０の構成要素が、１次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部３２及び位相補償関数乗算部３３であり、図４に示すパルス毎ＦＦＴ部３１及びパルス毎ＩＦＦＴ部３４が省略されている。
高次レンジマイグレーション・位相補償部１１の構成は、図５の構成と同一である。

図１１のレーダ装置では、ドップラーセルマイグレーションの補償処理を導入しているが、ドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略するようにパラメータ設定することで、演算量の削減を図ることができる。
ドップラーセルマイグレーションを無視する状況下では、２次のレンジマイグレーションも、無視できる程度に小さいと考えられる。
図１２はドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略しているレーダ装置を示す構成図である。
図１２のレーダ装置では、ドップラーセルマイグレーションの補償を省略しているので、図１１のレーダ装置におけるブロック毎ＩＦＦＴ部４１、ドップラーセルマイグレーション補償関数格納部４３、ドップラーセルマイグレーション補償関数乗算部４５及びブロック毎ＦＦＴ部４７を削減することができる。

ただし、ドップラーセルマイグレーションは、常に無視できる訳ではなく、所定の条件を満足する場合に限り、無視することができる。
以下、ドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略するための条件を明示する。
１次のレンジマイグレーションの補償処理が行われた後、ブロック幅Ｔ_bについては、再び自由に決定することが可能である。
ただし、パルス幅Ｔ₀は、最大のドップラー周波数や観測領域を支配するため、ここでは不変の定数であるとする。

この実施の形態５では、位相補償関数乗算部３３によって、１次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp1（ｆ，ｆ_dm，ｔ_n）が乗算されたのち、パルスの分割数であるＭや、ブロックの分割数であるＮを変更できるものとし、変更後のＭ，ＮをＭ’，Ｎ’と表記する。
Ｍ’を可変とすることによるドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略するための条件としては、ブロックサイズ変更後の周波数分解能１／Ｍ’Ｔ₀について、式（４３）と同様に、次の関係が成り立てばよい。

以上で明らかなように、ブロックサイズを可変として、パラメータを最適に設定することにより、ドップラーセルマイグレーションを省略することができ、その結果、演算量を削減した高次のレンジマイグレーション補償が可能になる効果がある。

実施の形態６．
上記実施の形態５では、ドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略して、位相補償関数乗算部４６が、高次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp2（ｆ，ｔ_n，αハット）を乗算することで、２次のレンジマイグレーションを補償するものを示したが、ドップラーセルマイグレーションの補償処理及び２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略して、高次位相補償関数乗算部５３が、高次位相補償関数Ψ_cmp2（ｔ_n，αハット）を乗算することで、２次の位相補償処理だけを実施するようにしてもよい。
図１３はこの発明の実施の形態６によるレーダ装置を示す構成図である。

まず、レンジ方向のデータ量は、ヒット方向やブロック方向と比べて、高いオーダである。
レンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎ＩＦＦＴ部４８が、高次項設定部４２の後段に設置されているのは（例えば、図１１を参照）、２次のレンジマイグレーションを補償するためであるが、信号の比帯域が十分に小さければ、２次のレンジマイグレーションは無視できる程度に小さいと考えられる。
２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略することができる条件は、次に示す通りである。

したがって、式（４５）及び式（４６）に示す条件の双方を満足する場合、図１３に示すように、ドップラーセルマイグレーションの補償処理及び２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略して、２次の位相補償処理だけを実施する（高次位相補償関数乗算部５３が、高次位相補償関数Ψ_cmp2（ｔ_n，αハット）を乗算する処理を実施する）ようにすることができる。

これにより、２次のレンジマイグレーションの補償処理に要する畳み込み積分の演算量を削減することができる。

図１３のレーダ装置では、ドップラーセルマイグレーションの補償処理及び２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略することで、反復処理における更なる演算量の削減を考慮している。
ただし、経験的には、１次のレンジマイグレーションの補償処理のみで十分に補償されていることを確認しているが、ドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略することによる問題もある。
δｆ_dの同定まではできないため、ドップラーセルマイグレーションが２セルにまたがって発生する可能性がある。言い換えると、ドップラーセルマイグレーションを最大でも２セルまでに抑えることは可能である。

これにより、目標電力Ｐ_revが不変（レーダ方程式について変化がない）という仮定の下では、最悪の場合で３ｄＢの損失が生じる。
しかし、実際のところ、目標移動によるＲＣＳ（Ｒａｄａｒ Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ）揺らぎ、距離変化によって、受信される電力にも増減（シンチレーション）を伴うため、データ長に対して実効的な積分時間が短くなる傾向がある。
そのため、ドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略した場合でも、３ｄＢまでの積分ロスは発生しないと考えられる。問題があるとすれば、隣のドップラーセルに偽像が発生する可能性を含むことである。
演算量の削減に伴ってデメリットもあるが、反復処理内の処理量の削減が、全体の演算量を大きく左右するため、演算量の観点から言えば、有効性が高いことが期待される。

実施の形態７．
上記実施の形態５では、ドップラーセルマイグレーションの補償処理を省略して、位相補償関数乗算部４６が、高次レンジマイグレーション位相補償関数Ψ_cmp2（ｆ，ｔ_n，αハット）を乗算することで、２次のレンジマイグレーションを補償し、上記実施の形態６では、ドップラーセルマイグレーションの補償処理及び２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略して、高次位相補償関数乗算部５３が、高次位相補償関数Ψ_cmp2（ｔ_n，αハット）を乗算することで、２次の位相補償処理だけを実施するものを示したが、２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略して、ドップラーセルマイグレーションの補償処理と２次の位相補償処理を実施するようにしてもよい。
図１４はこの発明の実施の形態６によるレーダ装置を示す構成図である。

２次のレンジマイグレーションの補償処理を省略して、ドップラーセルマイグレーションの補償処理と２次の位相補償処理を実施する条件は、上記の式（４６）を満足することである。
図１４のレーダ装置は、探知レーダとして扱う場合に不可避であるレンジ方向のデータ点数の増大を考慮した演算量削減方式を適用するものである。

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 電波発信源、２ 直接波受信用アンテナ（電波受信手段）、３ 散乱波受信用アンテナ（電波受信手段）、４ 受信局（電波受信手段）、５ 直接波受信機、６ 散乱波受信機、７ パルス毎レンジ圧縮部（パルス毎レンジ圧縮手段）、８ クラッタ抑圧部、９ ブロック毎ドップラー処理部（ブロック毎ドップラー処理手段）、１０ ドップラー周波数セル対応１次レンジマイグレーション・位相補償部（１次レンジマイグレーション補償手段）、１１ 高次レンジマイグレーション・位相補償部（高次レンジマイグレーション補償手段）、１２ ブロック方向ドップラー処理部（ブロック方向ドップラー処理手段）、１３ 目標検出部（目標検出手段）、２１ パルス毎ＦＦＴ部、２２ パルス毎ＦＦＴ部、２３ 複素共役乗算部、２４ パルス毎ＩＦＦＴ部、３１ パルス毎ＦＦＴ部（パルス毎フーリエ変換手段）、３２ １次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部、３３ 位相補償関数乗算部（位相補償関数乗算手段）、３４ パルス毎ＩＦＦＴ部（パルス毎逆フーリエ変換手段）、４１ ブロック毎ＩＦＦＴ部（ブロック毎逆フーリエ変換手段）、４２ 高次項設定部、４３ ドップラーセルマイグレーション補償関数格納部、４４ 高次レンジマイグレーション・位相補償関数格納部、４５ ドップラーセルマイグレーション補償関数乗算部（第１の補償関数乗算手段）、４６ 位相補償関数乗算部（第２の補償関数乗算手段）、４７ ブロック毎ＦＦＴ部（ブロック毎フーリエ変換手段）、４８ パルス毎ＩＦＦＴ部（パルス毎逆フーリエ変換手段）、５１ パルス毎ＩＦＦＴ部（パルス毎逆フーリエ変換手段）、５２ 高次位相補償関数格納部、５３ 高次位相補償関数乗算部（補償関数乗算手段）。

Claims (11)

1. 電波発信源から送信された電波の直接波を受信するとともに、上記電波発信源から送信された電波が目標によって散乱された散乱波を受信する電波受信手段と、
   上記電波受信手段により受信された直接波の信号及び散乱波の信号をパルスに分割し、各々のパルスについて、上記直接波の信号と上記散乱波の信号との相互相関を求めることで、パルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、
   上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめ、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換することで、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出するブロック毎ドップラー処理手段と、
   上記ブロック毎ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している１次のレンジマイグレーションを補償する１次レンジマイグレーション補償手段と、
   上記１次レンジマイグレーション補償手段により１次のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している２次以上のレンジマイグレーションを補償する高次レンジマイグレーション補償手段と、
   上記高次レンジマイグレーション補償手段により２次以上のレンジマイグレーションが補償されたドップラー周波数スペクトルをブロック方向にフーリエ変換することで、ドップラー周波数スペクトルを算出するブロック方向ドップラー処理手段と、
   上記ブロック方向ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する目標検出手段と
   を備えたレーダ装置。
2. １次レンジマイグレーション補償手段は、
   ブロック毎ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルをレンジ方向にフーリエ変換するパルス毎フーリエ変換手段と、
   ブロック毎ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化を補償するための１次レンジマイグレーション位相補償関数を上記パルス毎フーリエ変換手段のフーリエ変換結果に乗算する位相補償関数乗算手段と、
   上記位相補償関数乗算手段の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎逆フーリエ変換手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
3. 高次レンジマイグレーション補償手段は、
   １次レンジマイグレーション補償手段により補償されたドップラー周波数スペクトルをヒット方向に逆フーリエ変換するブロック毎逆フーリエ変換手段と、
   レンジマイグレーションにおける２次以上の項に影響されるドップラーセルマイグレーションを補償するためのドップラーセルマイグレーション補償関数を上記ブロック毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果に乗算する第１の補償関数乗算手段と、
   ２次以上のレンジマイグレーションを補償するための高次レンジマイグレーション位相補償関数を上記第１の補償関数乗算手段の乗算結果に乗算する第２の補償関数乗算手段と、
   上記第２の補償関数乗算手段の乗算結果をヒット方向にフーリエ変換するブロック毎フーリエ変換手段と、
   上記ブロック毎フーリエ変換手段のフーリエ変換結果をレンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎逆フーリエ変換手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
4. 高次レンジマイグレーション補償手段は、
   ２次以上のレンジマイグレーションを補償するための高次レンジマイグレーション位相補償関数を１次レンジマイグレーション補償手段により補償されたドップラー周波数スペクトルに乗算する補償関数乗算手段と、
   上記補償関数乗算手段の乗算結果をヒット方向にフーリエ変換するブロック毎フーリエ変換手段と、
   上記ブロック毎フーリエ変換手段のフーリエ変換結果をレンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎逆フーリエ変換手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
5. 高次レンジマイグレーション補償手段は、
   １次レンジマイグレーション補償手段により補償されたドップラー周波数スペクトルをレンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎逆フーリエ変換手段と、
   レンジマイグレーションにおける２次以上の項に影響される２次以上の位相変調を補償するための高次位相補償関数を上記パルス毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果に乗算する補償関数乗算手段と、
   上記補償関数乗算手段の乗算結果をヒット方向にフーリエ変換するブロック毎フーリエ変換手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
6. 高次レンジマイグレーション補償手段は、
   １次レンジマイグレーション補償手段により補償されたドップラー周波数スペクトルをレンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎逆フーリエ変換手段と、
   上記パルス毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果をヒット方向に逆フーリエ変換するブロック毎逆フーリエ変換手段と、
   レンジマイグレーションにおける２次以上の項に影響されるドップラーセルマイグレーションを補償するためのドップラーセルマイグレーション補償関数を上記ブロック毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果に乗算する第１の補償関数乗算手段と、
   レンジマイグレーションにおける２次以上の項に影響される２次以上の位相変調を補償するための高次位相補償関数を上記第１の補償関数乗算手段の乗算結果に乗算する第２の補償関数乗算手段と、
   上記第２の補償関数乗算手段をヒット方向にフーリエ変換するブロック毎フーリエ変換手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
7. 電波発信源から送信された電波の直接波を受信するとともに、上記電波発信源から送信された電波が目標によって散乱された散乱波を受信する電波受信手段と、
   上記電波受信手段により受信された直接波の信号及び散乱波の信号をパルスに分割し、各々のパルスについて、上記直接波の信号と上記散乱波の信号との相互相関を求めることで、パルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、
   上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめ、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換することで、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出するブロック毎ドップラー処理手段と、
   上記ブロック毎ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化を補償するための１次レンジマイグレーション位相補償関数を上記ドップラー周波数スペクトルに乗算する位相補償関数乗算手段と、
   上記位相補償関数乗算手段の乗算結果をヒット方向に逆フーリエ変換するブロック毎逆フーリエ変換手段と、
   レンジマイグレーションにおける２次以上の項に影響されるドップラーセルマイグレーションを補償するためのドップラーセルマイグレーション補償関数を上記ブロック毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果に乗算する第１の補償関数乗算手段と、
   ２次以上のレンジマイグレーションを補償するための高次レンジマイグレーション位相補償関数を上記第１の補償関数乗算手段の乗算結果に乗算する第２の補償関数乗算手段と、
   上記第２の補償関数乗算手段の乗算結果をヒット方向にフーリエ変換するブロック毎フーリエ変換手段と、
   上記ブロック毎フーリエ変換手段のフーリエ変換結果をレンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎逆フーリエ変換手段と
   上記パルス毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果をブロック方向にフーリエ変換することで、ドップラー周波数スペクトルを算出するブロック方向ドップラー処理手段と、
   上記ブロック方向ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する目標検出手段と
   を備えたレーダ装置。
8. 電波発信源から送信された電波の直接波を受信するとともに、上記電波発信源から送信された電波が目標によって散乱された散乱波を受信する電波受信手段と、
   上記電波受信手段により受信された直接波の信号及び散乱波の信号をパルスに分割し、各々のパルスについて、上記直接波の信号と上記散乱波の信号との相互相関を求めることで、パルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、
   上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめ、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換することで、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出するブロック毎ドップラー処理手段と、
   上記ブロック毎ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化を補償するための１次レンジマイグレーション位相補償関数を上記ドップラー周波数スペクトルに乗算する位相補償関数乗算手段と、
   ２次以上のレンジマイグレーションを補償するための高次レンジマイグレーション位相補償関数を上記位相補償関数乗算手段の乗算結果に乗算する補償関数乗算手段と、
   上記補償関数乗算手段の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎逆フーリエ変換手段と、
   上記パルス毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果をブロック方向にフーリエ変換することで、ドップラー周波数スペクトルを算出するブロック方向ドップラー処理手段と、
   上記ブロック方向ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する目標検出手段と
   を備えたレーダ装置。
9. 電波発信源から送信された電波の直接波を受信するとともに、上記電波発信源から送信された電波が目標によって散乱された散乱波を受信する電波受信手段と、
   上記電波受信手段により受信された直接波の信号及び散乱波の信号をパルスに分割し、各々のパルスについて、上記直接波の信号と上記散乱波の信号との相互相関を求めることで、パルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、
   上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめ、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換することで、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出するブロック毎ドップラー処理手段と、
   上記ブロック毎ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化を補償するための１次レンジマイグレーション位相補償関数を上記ドップラー周波数スペクトルに乗算する位相補償関数乗算手段と、
   上記位相補償関数乗算手段の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎逆フーリエ変換手段と、
   レンジマイグレーションにおける２次以上の項に影響される２次以上の位相変調を補償するための高次位相補償関数を上記パルス毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果に乗算する補償関数乗算手段と、
   上記補償関数乗算手段の乗算結果をブロック方向にフーリエ変換することで、ドップラー周波数スペクトルを算出するブロック方向ドップラー処理手段と、
   上記ブロック方向ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する目標検出手段と
   を備えたレーダ装置。
10. 電波発信源から送信された電波の直接波を受信するとともに、上記電波発信源から送信された電波が目標によって散乱された散乱波を受信する電波受信手段と、
    上記電波受信手段により受信された直接波の信号及び散乱波の信号をパルスに分割し、各々のパルスについて、上記直接波の信号と上記散乱波の信号との相互相関を求めることで、パルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、
    上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめ、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換することで、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルを算出するブロック毎ドップラー処理手段と、
    上記ブロック毎ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化を補償するための１次レンジマイグレーション位相補償関数を上記ドップラー周波数スペクトルに乗算する位相補償関数乗算手段と、
    上記位相補償関数乗算手段の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換するパルス毎逆フーリエ変換手段と、
    上記パルス毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果をヒット方向に逆フーリエ変換するブロック毎逆フーリエ変換手段と、
    レンジマイグレーションにおける２次以上の項に影響されるドップラーセルマイグレーションを補償するためのドップラーセルマイグレーション補償関数を上記ブロック毎逆フーリエ変換手段の逆フーリエ変換結果に乗算する第１の補償関数乗算手段と、
    レンジマイグレーションにおける２次以上の項に影響される２次以上の位相変調を補償するための高次位相補償関数を上記第１の補償関数乗算手段の乗算結果に乗算する第２の補償関数乗算手段と、
    上記第２の補償関数乗算手段をヒット方向にフーリエ変換するブロック毎フーリエ変換手段と、
    上記ブロック毎フーリエ変換手段のフーリエ変換結果をブロック方向にフーリエ変換することで、ドップラー周波数スペクトルを算出するブロック方向ドップラー処理手段と、
    上記ブロック方向ドップラー処理手段により算出されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する目標検出手段と
    を備えたレーダ装置。
11. 電波発信源と電波受信手段が同じ位置にあることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。

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