JP2016148634A

JP2016148634A - 目標検出装置

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Publication number: JP2016148634A
Application number: JP2015026642A
Authority: JP
Inventors: 恭明島津; Yasuaki Shimazu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2035-02-13
Also published as: JP6376985B2

Abstract

【課題】１つのＰＲＦで目標までの距離を算出することで目標検出時間の短縮化が可能な目標検出装置を提供する。
【解決手段】乱数発生器５と、乱数発生器５で発生した乱数から位相変調コード４のコード長と同じ長さの変調コードを生成する変調コード変換器６と、変調コード変換器６から出力された変調コードと位相変調コード４とを合成した合成コードを出力するコード合成器７と、送信パルスごとにコード合成器７で新たに合成された合成コードを用いて送信パルスを位相変調する位相変調器３と、コード合成器７から出力された合成コードを、受信タイミングになるまでに遅延させた後に出力するレジスタＡと、レジスタＡから出力された合成コードをＰＲＩに相当する時間遅延させた後に出力するレジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１と、各レジスタからそれぞれ出力された合成コードを用いて受信ビデオ信号１２を復調するパルス圧縮器１３−１〜１３−ｎとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空間に放射されたパルス状の電波に対する目標からの反射信号を受信して目標までの距離を算出する目標検出装置に関する。

目標検出装置としてのパルスレーダは、送信パルスを繰り返して放射するタイプのレーダである。パルスレーダは、パルス繰り返し周波数（ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＰＲＦ）の大きさにより、低パルス繰り返し周波数（ＬｏｗＰＲＦ：ＬＰＲＦ）レーダ、中パルス繰り返し周波数（ＭｅｄｉｕｍＰＲＦ：ＭＰＲＦ）レーダ、および高パルス繰り返し周波数（ＨｉｇｈＰＲＦ：ＨＰＲＦ）レーダに分類されることが一般的である。ここで、ＰＲＦは、単位時間に送信されるパルス数であり、パルス繰り返し周期（ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＩｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）の逆数である。ＬＰＲＦレーダでは、送信パルスを送信してから次の受信パルスを受信するまでの時間間隔が、目標までの往復に要する時間よりも大きい。ＭＰＲＦレーダでは、目標検出性能を向上させかつ目標の速度情報を取得するために、ＰＲＩがＬＰＲＦレーダよりも小さく設定される。さらに、ＨＰＲＦレーダでは、ＰＲＩがＭＰＲＦレーダよりも小さく設定される。

ＭＰＲＦレーダまたはＨＰＲＦレーダでは、パルスを送信後、このパルス信号に対する目標からの受信信号を受信する前に次のパルスを送信するため、送信パルスを送信してから次の受信パルスを受信するまでの時間間隔を計測するだけでは目標までの距離を算出することが困難となる。このため、ＭＰＲＦレーダでは、複数のＰＲＦを使用して目標までの距離を算出する（特許文献１参照）。また、ＨＰＲＦレーダでは、送信信号の送信周波数を時間に対してリニアに変化させて送信信号と受信信号とのビート周波数を検出し、このようなビート周波数の検出を複数の周波数変化率に対して実行することで、目標までの距離を算出している（非特許文献１参照）。また、送信パルスごとに送信波位相を変化させると共に受信信号に位相補正を行うことで、複数のＰＲＦを使用することなく、目標の距離を算出する方式も知られている（特許文献２参照）。

特開平８−１６０１２１号公報特開平１−３０８９８５号公報

ＧｅｏｒｇｅＷ．Ｓｔｉｍｓｏｎ，「ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴＯＡＩＲＢＯＲＮＥＲＡＤＡＲ」ＨｕｇｈｅｓＡｉｒｃｒａｆｔＣｏ，１９８３年６月、Ｐ４６２

ＭＰＲＦレーダまたはＨＰＲＦレーダでは、目標までの距離を算出するために複数のＰＲＦを使用することが一般的であり、目標までの距離を算出するまでに時間がかかる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１つのＰＲＦで目標までの距離を算出することで目標検出時間の短縮化が可能な目標検出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る目標検出装置は、送信パルスを一定のパルス繰り返し周期で送信すると共に前記送信パルスに対する目標からの反射による受信パルスを受信して目標までの距離を算出する目標検出装置であって、乱数発生器と、前記乱数発生器で発生した乱数から予め決められた位相変調コードのコード長と同じ長さの変調コードを生成する変調コード変換器と、前記変調コード変換器から出力された変調コードと前記位相変調コードとを合成した合成コードを出力するコード合成器と、前記送信パルスごとに前記コード合成器で新たに合成された合成コードを用いて前記送信パルスを位相変調する位相変調器と、前記コード合成器から出力された合成コードを、受信タイミングになるまでに遅延させた後に出力する第１のレジスタと、前記第１のレジスタから出力された合成コードを前記パルス繰り返し周期に相当する時間遅延させた後に出力する第２のレジスタと、前記第１のレジスタから出力された合成コードを用いて前記受信パルスを含む受信ビデオ信号を復調する第１のパルス圧縮器と、前記第２のレジスタから出力された合成コードを用いて前記受信ビデオ信号を復調する第２のパルス圧縮器と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、１つのＰＲＦで目標までの距離を算出することで目標検出時間の短縮化が可能になる、という効果を奏する。

実施の形態に係る目標検出装置の構成を示す図コード合成器の入出力例を示す図実施の形態の動作を説明するためのタイムチャート

以下に、本発明の実施の形態に係る目標検出装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本実施の形態に係る目標検出装置の構成を示す図である。本実施の形態に係る目標検出装置は、送信パルスを一定のＰＲＦ（パルス繰り返し周波数）で送信するパルスレーダであり、距離分解能を向上させるためにパルス圧縮処理を実施する。図１に示すように、本実施の形態に係る目標検出装置は、送信信号発生器１と、送信信号発生器１に接続されたパルス変調器２と、乱数発生器５と、乱数発生器５に接続された変調コード変換器６と、変調コード変換器６に接続されると共に位相変調コード４が入力されるコード合成器７と、パルス変調器２およびコード合成器７に接続された位相変調器３と、位相変調器３に接続された電力増幅器８と、電力増幅器８に接続されたアンテナ９と、コード合成器７に接続されたレジスタＡと、レジスタＡとデイジーチェーン状に接続されたレジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１と、レジスタＡおよびレジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１にそれぞれ接続されると共に受信ビデオ信号１２が入力されるパルス圧縮器１３−１〜１３−ｎと、パルス圧縮器１３−１〜１３−ｎにそれぞれ接続された目標検出器１４−１〜１４−ｎと、目標検出器１４−１〜１４−ｎに接続される合成器１５とを備えている。

送信信号発生器１は、コヒーレントな送信信号を生成し、この送信信号をパルス変調器２に出力する。パルス変調器２は、送信信号発生器１から出力されるコヒーレントな送信信号をパルス状に整形し、整形された送信パルスを位相変調器３に出力する。この際、パルス変調器２は、予め決められたＰＲＩで送信パルスを出力する。

一方、位相変調コード４は、予め決められた位相変調用のコードを示しており、「０」または「１」からなるコード長Ｎの系列である。ここで、Ｎは２以上の整数である。位相変調コード４は、例えばバーカ（Ｂａｒｋｅｒ）コードである。位相変調コード４を自己相関性の高いバーカコードとすることにより、パルス圧縮後のレンジサイドローブを抑制することができる。位相変調コード４は、図示しない記憶部に記憶されている。

乱数発生器５は、乱数を順次発生する。乱数発生器５は、位相変調コード４のコード長Ｎと同じ個数の乱数から成る乱数列を送信パルスごとに与えるものであり、例えば半導体の熱雑音による電圧値を使用することで実現することができ、送信パルスごとに互いに異なるパターンの乱数列を与えることができる。

乱数発生器５で発生した乱数は変調コード変換器６に入力され、変調コード変換器６は乱数をその値により「１」または「０」の２値に変換する。変調コード変換器６は、乱数発生器５から順次出力されるＮ個の乱数に対して２値化を行い、位相変調コード４のコード長Ｎと同じ長さの変調コードを生成する。変調コード変換器６は、乱数列から変換された変調コードを送信パルスごとにコード合成器７に出力する。

コード合成器７は、予め決められた合成規則に従って、位相変調コード４と変調コード変換器６から出力された変調コードとを合成し、合成コードを生成する。ここで、合成コードは、位相変調コード４のコード長と同じ長さのコードである。合成方法は、例えば図２に示すような方法である。図２は、コード合成器の入出力例を示す図である。図２では、位相変調コード４と変調コード変換器６の出力とをビット毎に合成してコード合成器７の出力を生成する方法を与える。具体的には、位相変調コード４の「１」と変調コード変換器６の出力の「１」とから「１」が合成され、位相変調コード４の「１」と変調コード変換器６の出力の「０」とから「０」が合成され、位相変調コード４の「０」と変調コード変換器６の出力の「１」とから「０」が合成され、位相変調コード４の「０」と変調コード変換器６の出力の「０」とから「１」が合成される。なお、図２のコード合成方法は一例であり、これに限定されるものではない。コード合成器７は、送信パルスごとに新たに合成された合成コードを位相変調器３に出力する。すなわち、パルス変調器２から位相変調器３へ送信パルスが出力されるごとに、コード合成器７からも位相変調器３へ新たに合成された合成コードが出力される。

位相変調器３は、コード合成器７から出力された合成コードの各ビットに対して、「１」を０°、「０」を１８０°に対応させると共に、パルス変調器２から出力される送信パルスをＮビットの区間に分割し、送信パルスのそれぞれの区間に対して合成コードの対応するビット値に応じて０°または１８０°の位相で位相変調をする。このように、位相変調器３は、送信パルスごとにコード合成器７で新たに合成された合成コードを用いて送信パルスを位相変調する。上記したように、合成コードは、固定の位相変調コード４に乱数から生成した変調コードを合成して得られる。従って、コード長Ｎを長くすることにより、実質的には、互いに異なるパターンの合成コードを順次生成することができる。以下では、コード合成器７が生成する合成コードは、少なくとも時間的に連続するｎ個の合成コードについては、互いに異なるパターンであるものとする。

位相変調器３は、位相変調された送信パルスを電力増幅器８に出力する。電力増幅器８は、送信パルスを電力増幅してアンテナ９に出力する。アンテナ９は、増幅後の送信パルスを空間に放射する。このように、送信パルスは、位相変調され増幅された後に、一定のＰＲＩ（パルス繰り返し周期）で送信される。

空間に放射された送信パルスは、目標で反射された後に受信パルスとしてアンテナ９で受信される。なお、アンテナ９は、図示しない送受切替器により送信および受信の切替がされる。アンテナ９で受信された受信パルスは、図示しないミキサでダウンコンバートされ、さらにＡＤ変換される。このＡＤ変換された信号が受信ビデオ信号１２である。受信ビデオ信号１２は、パルス圧縮器１３−１〜１３−ｎに送られる。

コード合成器７は、合成コードを位相変調器３に出力すると同時にレジスタＡに出力する。第１のレジスタであるレジスタＡは、コード合成器７から出力された合成コードを受信タイミングになるまで遅延させた後に、パルス圧縮器１３−１とレジスタＢ_１に出力する。レジスタＢ_１は、前段のレジスタＡから出力された合成コードをＰＲＩに相当する時間遅延させた後、後段のレジスタＢ_２とパルス圧縮器１３−２に出力する。レジスタＢ_２は、前段のレジスタＢ_１から出力された合成コードをＰＲＩに相当する時間遅延させた後、後段のレジスタＢ_３とパルス圧縮器１３−３に出力する。以下同様であり、最後にレジスタＢ_ｎ−１は、前段のレジスタＢ_ｎ−２から出力された合成コードをＰＲＩに相当する時間遅延させた後、パルス圧縮器１３−ｎに出力する。なお、第２のレジスタであるレジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１は、１段または複数段設けられる。レジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１が複数段である場合には、初段のレジスタＢ_１がレジスタＡに接続され、初段から最終段までのレジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１はデイジーチェーン状に接続される。後述するように、レジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１の個数を決めるｎは、最大遅延時間であるＰＲＩ×（ｎ−１）の時間内で検出可能な目標までの距離が予測される目標までの最大距離Ｒｍａｘ以上となるように設定される。

第１のパルス圧縮器であるパルス圧縮器１３−１は、レジスタＡから出力された合成コードを用いて受信ビデオ信号１２を復調、すなわちパルス圧縮する。第２のパルス圧縮器であるパルス圧縮器１３−２〜１３−ｎは、それぞれ、レジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１から出力された合成コードを用いて受信ビデオ信号１２を復調、すなわちパルス圧縮する。ここで、レジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１は、パルス圧縮器１３−１〜１３−ｎと１対１で接続されている。パルス圧縮器１３−１〜１３−ｎは、それぞれ、復調後の受信ビデオ信号１２を目標検出器１４−１〜１４−ｎに出力する。

なお、ＰＲＩの期間で決まる同一の受信期間内の受信ビデオ信号１２の復調に着目した場合、パルス圧縮器１３−１〜１３−ｎがそれぞれ復調に用いる合成コードは次のようになる。まず、パルス圧縮器１３−１が復調に用いる合成コードは、受信ビデオ信号１２の受信の直前にコード合成器７から出力されたものである。一方、パルス圧縮器１３−２が復調に用いる合成コードは、パルス圧縮器１３−１が復調に用いる合成コードよりも１回前に生成されたものである。また、パルス圧縮器１３−３が復調に用いる合成コードは、パルス圧縮器１３−２が復調に用いる合成コードよりも１回前に生成されたものである。他も同様であり、パルス圧縮器１３−ｎが復調に用いる合成コードは、パルス圧縮器１３−（ｎ−１）が復調に用いる合成コードよりも１回前に生成されたものである。このように、パルス圧縮器１３−１〜１３−ｎは、ＰＲＩの期間の同一の受信ビデオ信号１２を互いに異なる合成コードで復調する。

また、同一の合成コードに着目した場合、パルス圧縮器１３−１〜１３−ｎがそれぞれ復調をする受信ビデオ信号１２の期間は次のようになる。まず、パルス圧縮器１３−１は、送信パルスが送信された直後のＰＲＩの期間で決まる受信期間内の受信ビデオ信号１２に対して、レジスタＡから出力された合成コードを用いて復調を行う。次に、パルス圧縮器１３−２は、次の送信パルスが送信された直後のＰＲＩの期間で決まる受信期間内の受信ビデオ信号１２に対して、レジスタＢ_１から出力された合成コード、すなわち、パルス圧縮器１３−１が復調に用いた合成コードと同じコードを用いて復調を行う。次に、パルス圧縮器１３−３は、さらに次の送信パルスが送信された直後のＰＲＩの期間で決まる受信期間内の受信ビデオ信号１２に対して、レジスタＢ_２から出力された合成コード、すなわち、パルス圧縮器１３−１が復調に用いた合成コードと同じコードを用いて復調を行う。他も同様であり、最後に、パルス圧縮器１３−ｎは、最初の送信パルスの送信後、ＰＲＩの（ｎ−１）倍の期間が経過した後、さらにＰＲＩの期間で決まる受信期間内の受信ビデオ信号１２に対して、レジスタＢ_ｎ−１から出力された合成コード、すなわち、パルス圧縮器１３−１が復調に用いた合成コードと同じコードを用いて復調を行う。

目標検出器１４−１〜１４−ｎは、それぞれ、パルス圧縮器１３−１〜１３−ｎの出力を用いて、目標検出、具体的には目標までの距離の算出を行う。この際、目標検出器１４−１〜１４−ｎは、それぞれ、パルス圧縮器１３−１〜１３−ｎの出力に対して、例えばＰＤＩ（ＰｏｓｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）および高速フーリエ変換（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＦＦＴ）を適用して目標検出を行うことで、目標の検出精度を向上させることができる。

合成器１５は、目標検出器１４−１〜１４−ｎの出力から、目標の個数を特定し、目標が複数個存在する場合には、目標までの距離の順に並べる。なお、図示は省略しているが、図示しない表示部により、算出された目標までの距離を表示することができる。

次に、図３を参照して、本実施の形態の動作について説明する。図３は、本実施の形態の動作を説明するためのタイムチャートである。図３では、横軸を時間とし、最上段に送信パルスを表示し、上から２段目に受信ビデオ信号１２を表示し、上から３段目に送信タイミングＴ１の送信パルスに対する受信パルスを表示し、上から４段目にパルス圧縮器１３−１の出力を表示し、上から５段目にパルス圧縮器１３−２の出力を表示し、最下段にパルス圧縮器１３−３の出力を表示している。なお、図３は、レジスタ段数が５段、すなわち、ｎ＝５の場合のタイムチャートである。ただし、パルス圧縮器１３−４の出力については図示を省略している。また、目標は、距離の異なる３個の目標である目標Ｄ１〜Ｄ３である。

図３の最上段では、コード合成器７から出力された合成コードに従って位相変調された送信パルスがＰＲＩで送信される様子を示している。図示例では、送信タイミングＴ１からＴ７までの７個の送信パルスを示しており、これらの送信パルスは互いに異なる合成コードに従って位相変調されている。また、７個の送信パルスが互いに異なる合成コードに従って位相変調されていることを表すために、７個の送信パルスに互いに異なる模様を付している。なお、７個の送信パルスは、模式的にそれぞれ矩形で表されている。

図３の上から２段目では、受信ビデオ信号１２の時間的変化を示している。受信ビデオ信号１２には、３個の目標に対応して３個の受信パルスがＰＲＩごとに現れ、全体で１８個の受信パルスが示されている。１８個の受信パルスには互いに異なる模様が付されているが、これらの模様は送信パルスに付された模様に対応している。すなわち、送信パルスに付された模様と同じ模様が付された受信パルスは、当該送信パルスがいずれかの目標により反射されて得られた受信信号であることを意味する。

ところで、ＰＲＩが十分に大きければ、送信パルスを送信した後、次の送信パルスを送信する前に当該送信パルスに対する目標からの反射による受信パルスが得られるので、送信パルスから受信パルスまでの時間を計測することで目標までの距離を得ることができる。しかしながら、ＰＲＩが小さいと、送信パルスを送信した後、当該送信パルスに対する目標からの反射による受信パルスが得られる前に次の送信パルスを送信することになるので、送信パルスから受信パルスまでの時間を計測するだけでは目標までの距離を得ることができない。

図３の最上段および上から２段目に示すように、送信タイミングＴ１で送信された送信パルスは、目標Ｄ１により反射されて送信タイミングＴ１直後の受信期間内で受信パルスとして受信され、また、目標Ｄ２により反射されて送信タイミングＴ２直後の受信期間内で受信パルスとして受信され、また、目標Ｄ３により反射されて送信タイミングＴ３直後の受信期間内に受信パルスとして受信される。図３の上から３段目では、送信タイミングＴ１で送信された送信パルスに対応する３個の受信パルスを目標と対応付けて示している。

また、送信タイミングＴ１直後の受信期間内における最初の受信パルスは、送信タイミングＴ１から時間ｔ２経過した時に受信され、送信タイミングＴ１で送信された送信パルスよりも１つ前の送信パルスに対応するものである。また、送信タイミングＴ１直後の受信期間内における２番目の受信パルスは、送信タイミングＴ１から時間ｔ３経過した時に受信され、送信タイミングＴ１で送信された送信パルスよりも２つ前の送信パルスに対応するものである。また、送信タイミングＴ１直後の受信期間内における３番目の受信パルスは、送信タイミングＴ１から時間ｔ１経過した時に受信され、送信タイミングＴ１で送信された送信パルスに対応するものである。以上は、他の送信タイミング直後の受信期間内における３個の受信パルスについても同様である。

図３に示すように、目標Ｄ１までの距離をＲ１、目標Ｄ２までの距離をＲ２、目標Ｄ３までの距離をＲ３とすると、ｃを光速として、距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は下記の（１）〜（３）式で表される。
Ｒ１＝ｔ１×ｃ／２・・・（１）
Ｒ２＝（ＰＲＩ＋ｔ２）×ｃ／２・・・（２）
Ｒ３＝（ＰＲＩ×２＋ｔ３）×ｃ／２・・・（３）

これにより、目標Ｄ２，Ｄ３については、時間ｔ２，ｔ３を計測することは、目標までの距離Ｒ２，Ｒ３を直接的に求めることにはならない。

上述のように、送信パルスは送信ごとに異なる変調が施されているので、送信タイミング直後の受信期間内で受信される３個のパルスはそれぞれ異なった変調が施されている。そこで、受信パルスに施された変調と合致する合成コードで受信ビデオ信号１２をパルス圧縮することで、受信パルスを選択することが可能となる。具体的には以下の通りである。

送信タイミングＴ１直後の受信期間内の復調を例に説明する。なお、送信タイミングＴ１直後の受信期間は、送信タイミングＴ１直後のＰＲＩの期間である。パルス圧縮器１３−１は、送信タイミングＴ１直後の受信期間内の受信ビデオ信号１２に対して、レジスタＡから出力された合成コード、すなわち、送信タイミングＴ１で送信された送信パルスの変調に用いられた合成コードと同じコードを用いて復調を行う。これにより、パルス圧縮器１３−１は、目標Ｄ１に対応する受信パルスを取り出すことができる。また、パルス圧縮器１３−２は、同期間内の受信ビデオ信号１２に対して、レジスタＢ_１から出力された合成コード、すなわち、送信タイミングＴ１で送信された送信パルスよりも１つ前に送信された送信パルスの変調に用いられた合成コードと同じコードを用いて復調を行う。これにより、パルス圧縮器１３−２は、目標Ｄ２に対応する受信パルスを取り出すことができる。また、パルス圧縮器１３−３は、同期間内の受信ビデオ信号１２に対して、レジスタＢ_２から出力された合成コード、すなわち、送信タイミングＴ１で送信された送信パルスよりも２つ前に送信された送信パルスの変調に用いられた合成コードと同じコードを用いて復調を行う。これにより、パルス圧縮器１３−３は、目標Ｄ３に対応する受信パルスを取り出すことができる。なお、パルス圧縮器１３−４は、同期間内に受信されたいずれの受信パルスも取り出さない。

図３の上から４段目では、パルス圧縮器１３−１の出力を示している。パルス圧縮器１３−１は、目標Ｄ１に対応する受信パルスのみを検出する。この受信パルスは、送信パルスごとに送信タイミングから時間ｔ１経過した時に検出される。同様に、図３の上から５段目では、パルス圧縮器１３−２の出力を示している。パルス圧縮器１３−２は、目標Ｄ２に対応する受信パルスのみを検出する。この受信パルスは、送信パルスごとに送信タイミングから時間ｔ２経過した時に検出される。同様に、図３の最下段では、パルス圧縮器１３−３の出力を示している。パルス圧縮器１３−３は、目標Ｄ３に対応する受信パルスのみを検出する。この受信パルスは、送信パルスごとに送信タイミングから時間ｔ３経過した時に検出される。

次に、目標検出器１４−１は、パルス圧縮器１３−１の出力に基づいて、目標Ｄ１までの距離Ｒ１を算出する。目標Ｄ１に対応する受信パルスは、直前の送信タイミングで送信された送信パルスの変調に用いられた合成コードと同じコードで変調されているので、当該送信パルスの送信時を基準にした時間遅れはｔ１となる。すなわち、距離Ｒ１は（１）式で与えられる。従って、目標検出器１４−１は、パルス圧縮器１３−１の出力から時間ｔ１を求め、（１）式に従って距離Ｒ１を算出する。目標検出器１４−２は、パルス圧縮器１３−２の出力に基づいて、目標Ｄ２までの距離Ｒ２を算出する。目標Ｄ２に対応する受信パルスは、直前の送信タイミングよりも１つ前の送信タイミングで送信された送信パルスの変調に用いられた合成コードと同じコードで変調されているので、当該送信パルスの送信時を基準にした時間遅れはｔ２にＰＲＩを加えたものとなる。すなわち、距離Ｒ２は（２）式で与えられる。従って、目標検出器１４−２は、パルス圧縮器１３−２の出力から時間ｔ２を求め、（２）式に従って距離Ｒ２を算出する。目標検出器１４−３は、パルス圧縮器１３−３の出力に基づいて、目標Ｄ３までの距離Ｒ３を算出する。目標Ｄ３に対応する受信パルスは、直前の送信タイミングよりも２つ前の送信タイミングで送信された送信パルスの変調に用いられた合成コードと同じコードで変調されているので、当該送信パルスの送信時を基準にした時間遅れはｔ３にＰＲＩ×２を加えたものとなる。すなわち、距離Ｒ３は（３）式で与えられる。従って、目標検出器１４−３は、パルス圧縮器１３−３の出力から時間ｔ３を求め、（３）式に従って距離Ｒ３を算出する。

一般に、目標検出器１４−ｉは、パルス圧縮器１３−ｉの出力から受信パルスが検出された場合において、送信パルスから受信パルスまでの時間をｔ_ｉとしたときに、目標までの距離を次式に従って算出する：（ＰＲＩ×（ｉ−１）＋ｔ_ｉ）×ｃ／２。ここで、ｉは１からｎまでのいずれかである。なお、時間遅れに加えられるＰＲＩ×（ｉ−１）は、コード合成器７から出力された合成コードがパルス圧縮器１３−ｉに入力されるまでにレジスタＢ_１〜Ｂ_ｉ−１によって遅延される時間遅れに等しい。このようにして、レジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１による時間遅れを目標までの距離の算出時に調整することで、目標までの真の距離を求めることができる。

なお、レジスタ段数は、予測される目標までの最大距離Ｒｍａｘが検出可能となるように設定される。図３の例では、最大距離Ｒｍａｘは、送信タイミングＴ１で送信された送信パルスに対して送信タイミングＴ５直後の受信期間内で受信される受信パルスにより検出可能となるので、レジスタＡの他に４段分のレジスタＢ_１〜Ｂ_４があればよい。これは、目標を検出するための最低限のレジスタ段数を意味しており、レジスタＡを含めてレジスタ段数は６段以上としてもよい。なお、図３では、最大距離Ｒｍａｘに相当する時間２Ｒｍａｘ／ｃを示している。

以上に説明したように、本実施の形態は、乱数発生器５と、乱数発生器５で発生した乱数から位相変調コード４のコード長と同じ長さの変調コードを生成する変調コード変換器６と、変調コード変換器６から出力された変調コードと位相変調コード４とを合成した合成コードを出力するコード合成器７と、送信パルスごとにコード合成器７で新たに合成された合成コードを用いて送信パルスを位相変調する位相変調器３と、コード合成器７から出力された合成コードを、受信タイミングになるまでに遅延させた後に出力するレジスタＡと、レジスタＡから出力された合成コードをＰＲＩに相当する時間遅延させた後に出力するレジスタＢ_１〜Ｂ_ｎ−１と、レジスタＡ，Ｂ_１〜Ｂ_ｎ−１からそれぞれ出力された合成コードを用いて受信ビデオ信号１２を復調するパルス圧縮器１３−１〜１３−ｎとを備えている。このような構成により、同一の受信期間内で受信される受信パルスに対して、受信パルスのもととなる送信パルスの送信タイミングごとに受信タイミングをわけてパルス圧縮することができるので、１つのＰＲＦで目標までの距離を算出することができ、目標検出時間の短縮化が可能になる。

また、複数のＰＲＦを使用する従来のパルスレーダの距離分解能を向上させた場合には、距離分解能を向上させたパルスレーダでは、複数のＰＲＦのうち最初のＰＲＦで送信パルスを送信した時と複数のＰＲＦのうち最後のＰＲＦで送信パルスを送信した時とでは、目標までの相対距離が変化し、正しい距離が得られないことがある。例えば、距離分解能が１５ｍのレーダにおいて、目標観測時間（ｔｉｍｅｏｎｔａｒｇｅｔ：ＴＯＴ）が１０ｍｓであり、かつ、５種類のＰＲＦを使用する場合には、相対速度６００ｍ／ｓの目標に対してレーダを使用すると、トータルの処理時間は５０ｍｓかかるため、目標は３０ｍ移動する。このため、最初のＰＲＦで送信パルスを送信した時と最後のＰＲＦで送信パルスを送信した時とでは、目標の検出位置が異なることになる。

これに対し、本実施の形態は、１つのＰＲＦで目標までの距離を算出することができるので、距離分解能を向上させた構成においても、正しい距離を算出することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１送信信号発生器、２パルス変調器、３位相変調器、４位相変調コード、５乱数発生器、６変調コード変換器、７コード合成器、８電力増幅器、９アンテナ、１２受信ビデオ信号、１３−１〜１３−ｎパルス圧縮器、１４−１〜１４−ｎ目標検出器、１５合成器。

Claims

送信パルスを一定のパルス繰り返し周期で送信すると共に前記送信パルスに対する目標からの反射による受信パルスを受信して目標までの距離を算出する目標検出装置であって、
乱数発生器と、
前記乱数発生器で発生した乱数から予め決められた位相変調コードのコード長と同じ長さの変調コードを生成する変調コード変換器と、
前記変調コード変換器から出力された変調コードと前記位相変調コードとを合成した合成コードを出力するコード合成器と、
前記送信パルスごとに前記コード合成器で新たに合成された合成コードを用いて前記送信パルスを位相変調する位相変調器と、
前記コード合成器から出力された合成コードを、受信タイミングになるまでに遅延させた後に出力する第１のレジスタと、
前記第１のレジスタから出力された合成コードを前記パルス繰り返し周期に相当する時間遅延させた後に出力する第２のレジスタと、
前記第１のレジスタから出力された合成コードを用いて前記受信パルスを含む受信ビデオ信号を復調する第１のパルス圧縮器と、
前記第２のレジスタから出力された合成コードを用いて前記受信ビデオ信号を復調する第２のパルス圧縮器と、
を備えることを特徴とする目標検出装置。
前記第２のレジスタは、前記第１のレジスタに接続された初段から最終段までデイジーチェーン状に接続された複数段からなり、
前記第２のパルス圧縮器は、前記第２のレジスタの段数と同数個設けられ、
前記複数段の第２のレジスタは、複数個の第２のパルス圧縮器と１対１で接続され、
前記複数段の第２のレジスタの各々は、前記合成コードを前記パルス繰り返し周期に相当する時間遅延させた後に後段に出力すると共に当該第２のレジスタが接続された第２のパルス圧縮器に出力することを特徴とする請求項１に記載の目標検出装置。