JP2015230216A

JP2015230216A - 信号処理装置

Info

Publication number: JP2015230216A
Application number: JP2014115930A
Authority: JP
Inventors: 聡宏伊藤; Satohiro Ito; 正資大島; Tadashi Oshima; 若山　俊夫; Toshio Wakayama; 俊夫若山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2015-12-21

Abstract

【課題】従来ではグレーティングローブが発生してしまうアンテナ配置で構成されたアレーアンテナを用いた場合であっても、グレーティングローブを抑圧することのできる信号処理装置を得る。
【解決手段】送信周波数配置生成部１は、複数のアンテナ３からなるアレーアンテナで受信した各アンテナ３からの信号を合成した場合にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される複数の周波数領域での信号配置を決定する。送信部２は、アンテナ３から信号配置の各周波数成分を時分割で送信する。受信信号コヒーレント合成部８は、受信部４で受信した各アンテナ及び各周波数成分の全パルスについてコヒーレントな荷重合成を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、素子アンテナを複数配置することで構成されるアレーアンテナを用いたアンテナ装置において、グレーティングローブを抑圧するようにした信号処理装置に関するものである。

素子アンテナを複数配置することで構成されるアレーアンテナにおいて、素子アンテナの間隔が使用する信号の波長より極端に大きい場合、アレーアンテナの電波受信時における方位特性であるビームパターン上に、メインローブと同等の利得を持ったグレーティングローブが発生する。グレーティングローブが発生すると、例えばレーダ等の場合、メインローブの方位とグレーティングローブの方位からの反射波の判別がつかず、目標の正しい方位情報を得ることができない等の問題が生じる。

素子アンテナを等間隔に配置するアレーアンテナでは、例えば０°方向にビームを形成した場合には、以下の式（１）の条件を満たす方位θでグレーティングローブが発生する。なお式（１）において、ｄは素子アンテナの間隔、λは波長をそれぞれ表している。

ｄｓｉｎθ＝ｎλ （ｎ＝１，２，３，…）（１）

従来、このグレーティングローブの問題を解決する手段として、例えば、素子アンテナを不等間隔に配置するアレーアンテナ構成方法が用いられていた（例えば、非特許文献１参照）。

平田和史他、"グレーティングローブを抑圧する分散アレーアンテナの配置方法、"電子情報通信学会信学技報A・P2005-15、pp35-40

上記非特許文献１に記載されているように素子アンテナを不等間隔に配置することで、グレーティングローブの抑圧を行うことは可能である。しかしながら、そのためには任意の位置に素子アンテナを配置する必要がある。実際のアレーアンテナ構成を考えた場合、物理的な素子アンテナの寸法や、アンテナ間の相互結合によるアンテナ効率低下の回避等の観点から、必ずしも所望の位置にアンテナを配置できるとは限らないという問題があった。

また、不要間隔配置で十分なグレーティングローブ抑圧効果を得るためには、所望のグレーティングローブ抑圧度に応じてアレーアンテナを構成する素子アンテナ数を多くする必要があり、アレーアンテナ構成のためのコストが増加するという問題があった。

また、既設の複数のアンテナの受信信号を合成し１つのアレーアンテナとして動作させる場合など、そもそもアンテナ配置を不等間隔にする余地が無い場合も考えられる。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、従来ではグレーティングローブが発生してしまうアンテナ配置で構成されたアレーアンテナを用いた場合であっても、グレーティングローブを抑圧することのできる信号処理装置を得ることを目的とする。

この発明に係る信号処理装置は、複数のアンテナからなるアレーアンテナで受信した各アンテナからの信号を合成した場合にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される複数の周波数領域での信号配置を決定する送信周波数配置生成部と、信号配置の各周波数成分を時分割で送信する送信部と、送信部から送信され目標で反射した信号をアレーアンテナの各アンテナから各周波数成分の信号として受信する受信部と、受信部で受信した各アンテナ及び各周波数成分の信号を荷重合成する受信信号合成部とを備えたものである。

この発明の信号処理装置は、複数のアンテナからなるアレーアンテナで受信した各アンテナからの信号を合成した場合にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される複数の周波数領域での信号配置を決定し、その信号配置の各周波数成分を時分割で送信し、受信後にその各周波数・各アンテナの信号を荷重合成するようにしたので、従来ではグレーティングローブが発生してしまうアンテナ配置で構成されたアレーアンテナを用いた場合であっても、グレーティングローブを抑圧することができる。

この発明の実施の形態１による信号処理装置を示す構成図である。この発明の実施の形態１による信号処理装置の送信信号の周波数配置とアンテナとの関係を示す説明図である。この発明の実施の形態１による信号処理装置の他の例の送信信号の周波数配置とアンテナとの関係を示す説明図である。この発明の実施の形態１による信号処理装置の送信信号の周波数配置を示す説明図である。この発明の実施の形態１による信号処理装置でパルスごとに送信周波数を変える場合の説明図である。この発明の実施の形態１による信号処理装置で複数パルスごとに送信周波数を変える場合の説明図である。この発明の実施の形態１による信号処理装置のアンテナ配置を示す説明図である。この発明の実施の形態１による信号処理装置のビームパターンを示す説明図である。この発明の実施の形態３による信号処理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による信号処理装置を示す構成図である。
図示の信号処理装置は、送信周波数配置生成部１、送信部２、アンテナ３、受信部４、Ａ／Ｄ変換部５、位相検波部６、パルス圧縮部７、受信信号コヒーレント合成部（受信信号合成部）８を備えている。

送信周波数配置生成部１は、アンテナ３のビームパターン上のグレーティングローブを抑圧するための周波数領域での信号成分の配置を決定する処理部である。送信部２は、送信周波数配置生成部１で決定された周波数領域に配置された各周波数を送信周波数とした各パルス信号を時分割に送信するためのパルス列信号を生成し、これらパルス列信号をアンテナ３から送信するための処理部である。アンテナ３は複数配置され、アレーアンテナを構成している。受信部４は、送信部２によってアンテナ３から送信され、目標１００で反射されたパルス列信号を各アンテナ３で受信し、周波数変換及び増幅等の前処理を施す処理部である。Ａ／Ｄ変換部５は、受信部４から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する処理部である。位相検波部６は、Ａ／Ｄ変換部５からのデジタル信号を複素信号に変換する処理部である。パルス圧縮部７は、位相検波部６の出力信号に対して、その信号の各パルスについてパルス圧縮を行う処理部である。受信信号コヒーレント合成部８は、パルス圧縮部７におけるパルス圧縮後の全アンテナの受信信号の全パルスについて、コヒーレントな信号合成（荷重合成）を行い、最終的な合成信号を生成する処理部である。

以下、これら構成要素についてさらに詳細に説明する。
送信周波数配置生成部１では、上述したように、グレーティングローブ抑圧を目的として、異なる複数周波数帯を利用する。この基本原理を図２を用いて説明する。図２では各々が周波数帯域（帯域幅Ｂ）を持ち、ｆ_０からｆ_２の異なる３種類の周波数を用いる場合を示している。この様な信号を２つのアンテナで構成される受信アレーアンテナで受信する場合を考える。このとき受信アレーアンテナの位相中心からの両アンテナの距離をｄとする。ただし、ｄは周波数ｆ_０の波長で正規化した長さとする。

アレーアンテナでは、アレーを構成する各アンテナ間の距離によってアレーアンテナとしての構造、すなわちビームパターンが決定される。ただし、ここでのアンテナ間の距離とは、受信する信号の波長に対しての相対的な長さのことである。そのため使用する周波数が異なるということは、各アンテナ間の距離が異なる、すなわちアレーアンテナとしての構造が変わることと等価である。

そのため、前述の異なる３つの周波数帯域の信号を受信し、それらの両アンテナ間の３つの帯域の信号を、位相を揃え（コヒーレントに）合成する処理は、３つの異なる構造を持ったアレーアンテナの受信信号を合成するのと等価な処理となる。図２の下段の仮想アレーアンテナと記載されたアンテナ配置が、このときの等価的な受信アレーアンテナを表している。この仮想アレーアンテナ配置は元の物理的な受信アレーアンテナの位相中心を中心として、周波数配置に応じたアレーアンテナ配置が対称に配置された構造となる。このときの仮想アレーアンテナの各アンテナの位相中心からの距離α_ｎは以下の式（２）で与えられる。

α_ｎ＝ｄ・ｆ_ｎ／ｆ_０（２）

すなわち、アンテナが２つであるにも関わらず、より多くのアンテナで構成されたアレーアンテナを仮想的に構成でき、かつそのアンテナ配置を式（２）に基づく信号の周波数配置決定によって任意に設定可能である。

図２ではアンテナを２つ、周波数帯域を３つの場合を示しているが、別の例としてアンテナを４つ、周波数帯域を２つの場合の例を図３に示す。このときの仮想アレーアンテナの位相中心からの距離α_ｋ，ｎは以下の式（３）で与えられる。なお、ｋはアンテナ番号である。

α_ｋ，ｎ＝ｄ_ｋ・ｆ_ｎ／ｆ_０（３）

そこで本実施の形態の送信周波数配置生成部１では、周波数・アンテナ間で信号を合成した後の仮想アレーアンテナが、グレーティングローブ抑圧効果を持つ不等間隔配置となるように信号の周波数配置を決定するよう構成されている。

例えばこの時の周波数配置の決定方法としては、定量シフト配置を用いた設計や、最適化アルゴリズムを用いたランダム配置等、既存の物理的なアンテナ配置生成方法を使用することもできる。このとき、例えば図２のような２アンテナ構成の場合には、周波数方向の不等間隔配置に応じた不等間隔アレーアンテナが２つ対称に並ぶアンテナ配置となる。また、例えば図３のような４アンテナ構成の場合には、元のアンテナ配置の位相中心を中心に右に２つ、左に２つ不等間隔アレーアンテナが対称に並ぶアンテナ配置となる。

また、実際のアンテナ装置を考えた場合、各アンテナ３単体がなんらかの指向性アンテナや、サブアレーとして構成されており、アンテナ３が単体でビームパターンを持っていることが考えられる。そのような場合には、送信周波数配置生成部１ではアンテナ３単体のビームパターンを考慮し、最低限そのメインローブ内にグレーティングローブが発生しないように周波数配置を決定する。例えば定量シフト配置の場合であれば、シフト量の決定時にそのメインローブ幅を考慮することになるし、最適化アルゴリズム等を適用する場合にはメインローブ幅を制約条件として考慮することになる。

また、周波数配置の決定の際に、ビームパターンのグレーティングローブのみならず、時間方向（レンジ方向）のグレーティングローブの抑圧も同時に考慮し、周波数配置を決定することもできる。すなわち、周波数配置を構成する各周波数成分の帯域をＢとすると、１／Ｂがパルス圧縮後のレンジ方向のメインローブ幅となるので、この範囲に時間方向のグレーティングローブが発生しないように周波数配置を決定する。

以上のように、送信周波数配置生成部１では、アンテナ３の配置等を考慮した上で、図４のようにＮ個の周波数帯域（各帯域は帯域幅Ｂを有する）の配置が決定され、送信部２では送信周波数配置生成部１の周波数配置を用いて送信信号を生成し、アンテナ３から送信を行う。本実施の形態では、複数のパルスを時々刻々と送信するパルス列による送信信号を用いる。このとき、各パルスの送信周波数を送信周波数配置生成部１で決定した各周波数に設定することで、複数周波数帯域の送信を行う。

このとき、例えば図５に示すように、パルスごとに送信周波数を変えてもよいし、図６のように複数パルスごとに送信周波数を切り替える方式を用いてもよい。ただし、送信周波数配置生成部１で決定した全周波数を網羅するように各パルスに周波数の割り当てを行う。

図１ではアンテナ３で構成されるアレーアンテナは２つのアンテナで構成されているが、実際にはその数は２つに限定されない。また、アレーアンテナの一部のみを送信アンテナとして用いる場合を図示しているが、アレーアンテナ全体を送信アンテナとして用いてももちろん構わない。

受信部４及びＡ／Ｄ変換部５では、送信周波数配置生成部１で決定された全周波数帯域を受信するように構成されている。例えば、全帯域を増幅及び周波数変換可能なアナログ受信器を受信部４として用い、全帯域を一度にサンプリングできるようなサンプリング速度を持ったＡ／Ｄ変換器をＡ／Ｄ変換部５として用いることが考えられる。それとは別に、例えば、瞬時的には１周波数帯域分の帯域幅Ｂ程度しか受信できないアナログ受信部を用い、周波数変換に用いるローカル周波数をパルスごとに変更し通過周波数帯域を遂次変更することで、全周波数帯域を受信する構成とすることも可能である。

Ａ／Ｄ変換部５から出力されたデジタル信号は、位相検波部６で複素信号に変換され、その後、パルス圧縮部７でパルス圧縮される。各パルス圧縮部７の出力信号は受信信号コヒーレント合成部８に入力される。

受信信号コヒーレント合成部８では、位相検波部６による位相検波及びパルス圧縮部７によるパルス圧縮等の前処理が施された各パルス・各アンテナの受信信号の荷重合成が行われる。このとき、各パルス・各アンテナの受信信号をｘ_ｍ，ｋ，それに対応した荷重をｗ_ｍ，ｋとすると、任意方位にビームを形成した合成信号ｙ（θ_ｂ）は以下のように与えられる。

なお、ｍはパルス番号、Ｍはパルス数を表しており、ｆ_ｍはｍ番目のパルスの周波数を意味する。また、ｃは電波の伝搬速度、θ_ｂはビームの形成方位をそれぞれ表している。

送信周波数配置生成部１で決定された周波数配置を持つ受信信号に、式（４）の処理を施すことでグレーティングローブが抑圧されたビームパターンを持つ合成信号ｙを得ることができる。図７及び図８に２アンテナ構成のアレーアンテナに５つの周波数帯域の信号のコヒーレント合成を用いた場合の例を示す。図７中の黒丸のマーカは元のアレーアンテナ（２アンテナで構成）を表しており、白丸のマーカは受信信号コヒーレント合成による仮想アレーアンテナを表している。また、図８はそのときのビームパターンであり、破線は周波数ｆ_０の帯域単体の場合を、実線はｆ_０からｆ_４までを合成した場合を示している。

このように、実施の形態１の信号処理装置では、アンテナ装置のアレーアンテナ構造から後段の信号合成後にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される周波数領域での信号配置を決定し、その信号配置の各周波数成分を時分割で送信し、受信後にその各周波数・各アンテナの信号を荷重合成するという特徴を有する。

この構成により、単一の周波数帯域を使用していた場合では、ビームパターンにグレーティングローブが発生するアレーアンテナを用いる場合でも、ビームパターン上のグレーティングローブを抑圧することができる。

以上説明したように、実施の形態１の信号処理装置によれば、複数のアンテナからなるアレーアンテナで受信した各アンテナからの信号を合成した場合にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される複数の周波数領域での信号配置を決定する送信周波数配置生成部と、信号配置の各周波数成分を時分割で送信する送信部と、送信部から送信され目標で反射した信号をアレーアンテナの各アンテナから各周波数成分の信号として受信する受信部と、受信部で受信した各アンテナ及び各周波数成分の信号を荷重合成する受信信号合成部とを備えたので、従来ではグレーティングローブが発生してしまうアンテナ配置で構成されたアレーアンテナを用いた場合であっても、グレーティングローブを抑圧することができる。

また、実施の形態１の信号処理装置によれば、送信周波数配置生成部は、定量シフト配置を用いて信号配置を決定するようにしたので、信号配置の決定を容易に行うことができる。

また、実施の形態１の信号処理装置によれば、送信周波数配置生成部は、最適化アルゴリズムを用いたランダム配置により信号配置を決定するようにしたので、信号配置の決定を容易に行うことができる。

また、実施の形態１の信号処理装置によれば、送信周波数配置生成部は、アレーアンテナを構成する各アンテナ単体のビームパターンのメインローブ内にグレーティングローブが発生しないよう信号配置を決定するようにしたので、アンテナ単体でビームパターンを有する場合であってもグレーティングローブを抑圧することができる。

また、実施の形態１の信号処理装置によれば、送信周波数配置生成部は、ビームパターンのグレーティングローブに加えて、パルス圧縮後の時間方向のグレーティングローブを抑圧する信号配置を決定するようにしたので、時間方向（レンジ方向）のグレーティングローブも抑圧することができる。

また、実施の形態１の信号処理装置によれば、送信部は、各周波数成分を時分割で送信する際、送信パルスごとに周波数を切り替えるようにしたので、アンテナや周波数成分に応じた各周波数成分の送信を行うことができる。

また、実施の形態１の信号処理装置によれば、送信部は、各周波数成分を時分割で送信する際、複数の送信パルスごとに周波数を切り替えるようにしたので、アンテナや周波数成分に応じた各周波数成分の送信を行うことができる。

また、実施の形態１の信号処理装置によれば、受信部は、送信部の送信周波数の時分割切替に対応して、周波数変換に使用するローカル周波数を切り替えることで各周波数成分を受信するようにしたので、狭帯域しか受信できない受信機を用いて全周波数帯域を受信することができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、想定される目標のドップラ速度の候補ごとに荷重合成を行って合成信号を得るようにしたものである。実施の形態２の信号処理装置における図面上の構成は図１に示した実施の形態１と同様であるため、図１の構成を用いて説明を行う。

実施の形態２の受信信号コヒーレント合成部８は、各アンテナ及び各周波数の信号を、想定される目標のドップラ速度の候補ごとに荷重合成し、荷重合成後の複数の合成信号から、複数の合成信号の電力値が最大のものを最終的な荷重合成信号として出力するよう構成されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

次に、実施の形態２の信号処理装置の動作について、実施の形態１と異なる部分を重点的に説明する。
実施の形態１では、受信信号コヒーレント合成部８が、仮想アレーアンテナの各アンテナ位置に対応した位相を補正するように信号合成の荷重を決定していた。ただし、目標が運動しかつそれによるドップラ速度が大きい場合には、周波数差に起因したパルスヒット間の位相差を補正するように荷重を生成しないと、複数周波数成分のコヒーレントな合成を実現することはできない。

そこで、実施の形態２の受信信号コヒーレント合成部８では、以下のように、位相検波、パルス圧縮等の前処理が施された各パルス・各アンテナの受信信号の荷重合成を行う。このとき、任意方位にビームを形成した合成信号ｙ（θ_ｂ，ｖ_ｄ）は以下のように与えられる。

なお、τはパルスの送信間隔を、ｖ_ｄはドップラ速度をそれぞれ表している。

この結果、合成信号ｙ（θ_ｂ，ｖ_ｄ）は、方位とドップラ速度の２次元構造を持つようになる。レーダ等の処理を考えた場合には、複数のドップラ速度ｖ_ｄについて合成信号ｙ（θ_ｂ，ｖ_ｄ）を生成し、その最大値探索を行うことで、任意方向θ_ｂ中の合成信号を取得することが可能となる。

このように、実施の形態２の信号処理装置では、アンテナ装置のアレーアンテナ構造から後段の信号合成後にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される周波数領域での信号配置を決定し、その信号配置の各周波数成分を時分割で送信し、受信後にその各周波数・各アンテナの信号をドップラ速度ごとに荷重合成するという特徴を有する。

この構成により、単一の周波数帯域を使用していた場合では、ビームパターンにグレーティングローブが発生するアレーアンテナを用いる場合で、かつ目標の移動が無視できない場合であっても、ビームパターン上のグレーティングローブを抑圧することができる。

以上説明したように、実施の形態２の信号処理装置によれば、受信信号合成部は、各アンテナ及び各周波数成分の信号を、想定される目標のドップラ速度の候補ごとに荷重合成し、荷重合成後の複数の合成信号から、複数の合成信号の電力値に基づいて最終的な荷重合成信号を出力するようにしたので、目標が運動しかつそれによるドップラ速度が大きい場合でもグレーティングローブを抑圧することができる。

実施の形態３．
実施の形態３は、追尾処理の結果を用いて荷重合成を行うようにしたものであり、図９に実施の形態３の信号処理装置の構成を示す。

図９において、信号処理装置は、送信周波数配置生成部１、送信部２、アンテナ３、受信部４、Ａ／Ｄ変換部５、位相検波部６、パルス圧縮部７、受信信号コヒーレント合成部８ａ、追尾処理部９を備えている。ここで、送信周波数配置生成部１〜パルス圧縮部７は、実施の形態２の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。受信信号コヒーレント合成部８ａは、パルス圧縮後の全アンテナの受信信号の全パルスについて、追尾処理部９で導出されたドップラ速度の情報を用いて、周波数間でのドップラ速度に起因した位相差を補正しながらコヒーレントな信号合成（荷重合成）を行い、最終的な合成信号を生成するよう構成されている。追尾処理部９は、受信信号コヒーレント合成部８ａから出力される荷重合成信号を用いて目標１００を追尾し、その追尾結果を目標１００のドップラ速度として出力する処理部である。

次に、実施の形態３の信号処理装置において、実施の形態１、２とは異なる部分について重点的に説明する。
実施の形態２では、目標の移動によるドップラ速度に起因した周波数差に起因したパルスヒット間の位相差を補正するため、各ドップラ速度に対応した合成信号を生成する処理を行っていた。実施の形態３では、実施の形態２と同様にドップラ速度によるパルスヒット間の位相差を補正することを目的として、追尾処理から目標速度情報を取得しそれを利用することを特徴としている。

受信信号コヒーレント合成部８ａでは、実施の形態１、２と同様に、位相検波、パルス圧縮等の前処理が施された各パルス・各アンテナの受信信号の荷重合成を行う。このとき、任意方位にビームを形成した合成信号ｙ（θ_ｂ）は以下のように与えられる。

両式中のｖ_{ｄ，ｔｒｋ}は追尾結果から取得した目標のドップラ速度情報である。

この結果、合成信号ｙ（θ_ｂ）は実施の形態２と異なり、最大値探索等の付加的な処理を用いることなく、任意方向θ_ｂ中の合成信号を取得することが可能となる。

また、実施の形態３と実施の形態２を連携させることも可能である。すなわち、実施の形態３の信号処理装置において、最初は実施の形態２の構成でドップラ速度ｖ_ｄ方向の最大値探索を行って合成信号を取得し、その合成信号に対する追尾処理が安定した段階で、実施の形態３の構成を用いて追尾処理からのドップラ速度ｖ_ｄの情報を利用して合成信号を取得する手法に切り替えるという形態である。すなわち、この形態では、受信信号コヒーレント合成部８ａは、追尾処理部９による追尾処理が安定した状態である場合に、電力値に基づく荷重合成信号の演算に代えて、追尾処理部９が出力するドップラ速度に基づいて荷重合成信号の演算を行う。

このように、実施の形態３の信号処理装置では、アンテナ装置のアレーアンテナ構造から後段の信号合成後にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される周波数領域での信号配置を決定し、その信号配置の各周波数成分を時分割で送信し、受信後にその各周波数・各アンテナの信号を追尾処理結果のドップラ速度の情報を利用して荷重合成するという特徴を有する。

以上説明したように、実施の形態３の信号処理装置によれば、荷重合成信号を用いて目標を追尾し、その追尾結果を目標のドップラ速度として出力する追尾処理部を備え、受信信号合成部は、追尾処理部が出力するドップラ速度に基づいて荷重合成を行うようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、最大値探索等の付加的な処理を用いることなく、任意方向中の合成信号を取得することが可能となる。

また、実施の形態３の信号処理装置によれば、複数のアンテナからなるアレーアンテナで受信した各アンテナからの信号を合成した場合にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される複数の周波数領域での信号配置を決定する送信周波数配置生成部と、信号配置の各周波数成分を時分割で送信する送信部と、送信部から送信され目標で反射した信号をアレーアンテナの各アンテナから各周波数成分の信号として受信する受信部と、受信部で受信した各アンテナ及び各周波数成分の信号を、想定される目標のドップラ速度の候補ごとに荷重合成し、荷重合成後の複数の合成信号から、複数の合成信号の電力値に基づいて最終的な荷重合成信号を出力する受信信号合成部と、受信信号合成部から出力される荷重合成信号を用いて目標を追尾し、その追尾結果を目標のドップラ速度として出力する追尾処理部を備え、受信信号合成部は、追尾処理部による追尾処理が安定した状態である場合に、電力値に基づく荷重合成信号の演算に代えて、追尾処理部が出力するドップラ速度に基づいて荷重合成信号の演算を行うようにしたので、目標が運動しかつそれによるドップラ速度が大きい場合でもグレーティングローブを抑圧することができる。

なお、上記各実施の形態において、図１や図９に示すアンテナ３は単一のアンテナとして説明したが、それ自体がアレーアンテナとして構成されていてもよい。本発明はこのような構成であっても、各実施の形態と同様に、ビームパターン上のグレーティングローブを抑圧することができる。

また、各アンテナ３は固定のアンテナの場合もあれば、それぞれが移動体に備えられたアンテナとして構成される場合もある。また、各アンテナがそれぞれ単一のレーダとして運用する機能を備えている場合もある。このようなアンテナであっても同様に適用可能である。

さらに、上記各実施の形態では、波動として電波を用いる場合について述べたが、それ以外の波動、例えば超音波を用いる探傷装置等のシステムにも適用可能である。

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送信周波数配置生成部、２送信部、３アンテナ、４受信部、５Ａ／Ｄ変換部、６位相検波部、７パルス圧縮部、８，８ａ受信信号コヒーレント合成部、９追尾処理部、１００目標。

Claims

複数のアンテナからなるアレーアンテナで受信した各アンテナからの信号を合成した場合にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される複数の周波数領域での信号配置を決定する送信周波数配置生成部と、
前記信号配置の各周波数成分を時分割で送信する送信部と、
前記送信部から送信され目標で反射した信号を前記アレーアンテナの各アンテナから前記各周波数成分の信号として受信する受信部と、
前記受信部で受信した各アンテナ及び各周波数成分の信号を荷重合成する受信信号合成部とを備えたことを特徴とする信号処理装置。
前記受信信号合成部は、各アンテナ及び各周波数成分の信号を、想定される目標のドップラ速度の候補ごとに荷重合成し、当該荷重合成後の複数の合成信号から、前記複数の合成信号の電力値に基づいて最終的な荷重合成信号を出力することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
荷重合成信号を用いて前記目標を追尾し、その追尾結果を当該目標のドップラ速度として出力する追尾処理部を備え、
前記受信信号合成部は、前記追尾処理部が出力するドップラ速度に基づいて荷重合成を行うことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
複数のアンテナからなるアレーアンテナで受信した各アンテナからの信号を合成した場合にビームパターンのグレーティングローブが抑圧される複数の周波数領域での信号配置を決定する送信周波数配置生成部と、
前記信号配置の各周波数成分を時分割で送信する送信部と、
前記送信部から送信され目標で反射した信号を前記アレーアンテナの各アンテナから前記各周波数成分の信号として受信する受信部と、
前記受信部で受信した各アンテナ及び各周波数成分の信号を、想定される目標のドップラ速度の候補ごとに荷重合成し、当該荷重合成後の複数の合成信号から、前記複数の合成信号の電力値に基づいて最終的な荷重合成信号を出力する受信信号合成部と、
前記受信信号合成部から出力される荷重合成信号を用いて目標を追尾し、その追尾結果を当該目標のドップラ速度として出力する追尾処理部を備え、
前記受信信号合成部は、前記追尾処理部による追尾処理が安定した状態である場合に、前記電力値に基づく荷重合成信号の演算に代えて、前記追尾処理部が出力するドップラ速度に基づいて荷重合成信号の演算を行うことを特徴とする信号処理装置。
前記送信周波数配置生成部は、定量シフト配置を用いて前記信号配置を決定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項記載の信号処理装置。
前記送信周波数配置生成部は、最適化アルゴリズムを用いたランダム配置により前記信号配置を決定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項記載の信号処理装置。
前記送信周波数配置生成部は、前記アレーアンテナを構成する各アンテナ単体のビームパターンのメインローブ内にグレーティングローブが発生しないよう前記信号配置を決定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項記載の信号処理装置。
前記送信周波数配置生成部は、ビームパターンのグレーティングローブに加えて、パルス圧縮後の時間方向のグレーティングローブを抑圧する信号配置を決定することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の信号処理装置。
前記送信部は、前記各周波数成分を時分割で送信する際、送信パルスごとに周波数を切り替えることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の信号処理装置。
前記送信部は、前記各周波数成分を時分割で送信する際、複数の送信パルスごとに周波数を切り替えることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の信号処理装置。
前記受信部は、前記送信部の送信周波数の時分割切替に対応して、周波数変換に使用するローカル周波数を切り替えることで各周波数成分を受信す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項記載の信号処理装置。
前記複数のアンテナのそれぞれがアレーアンテナとして構成されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項記載の信号処理装置。