JP2642803B2 - パルス・ドップラーレーダ装置 - Google Patents
パルス・ドップラーレーダ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高速移動目標を観測
対象とするパルス・ドップラーレーダ装置に関する。
対象とするパルス・ドップラーレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のパルス・ドップラーレー
ダ装置については、例えば、Ｇ．Ｖ．Ｍｏｒｒｉｓ：
“Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｐｕｌｓｅｄ Ｄｏｐｐｌｅｒ
Ｒａｄａｒ”，Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ，Ｉｎｃ．
（１９８８）に、パルス圧縮手段の構成については、Ｄ
ｏｎａｌｄ Ｒ．Ｗｅｈｎｅｒ：“Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏ
ｌｕｔｉｏｎ Ｒａｄａｒ”，Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓ
ｅ，Ｉｎｃ．（１９８７）、及びＢｅｒｎａｒｄ Ｌ．
Ｌｅｗｉｓ他：”Ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ＲａｄａｒＳｉ
ｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”，Ａｒｔｅｃｈ Ｈ
ｏｕｓｅ，Ｉｎｃ．（１９８６）に開示されているもの
がある。図８は従来のチャープ方式パルス・ドップラー
レーダ装置、図９は従来の符号変調方式パルス・ドップ
ラーレーダ装置の構成を示すブロック図である。図８及
び図９において、１は送信手段、２は受信手段、３はア
ンテナ、４は送受切換器、５はパルス圧縮手段、６はパ
ルス・ドップラー処理手段、７は振幅検波器、８は表示
器、１０はリファレンス信号発生手段である。
ダ装置については、例えば、Ｇ．Ｖ．Ｍｏｒｒｉｓ：
“Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｐｕｌｓｅｄ Ｄｏｐｐｌｅｒ
Ｒａｄａｒ”，Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ，Ｉｎｃ．
（１９８８）に、パルス圧縮手段の構成については、Ｄ
ｏｎａｌｄ Ｒ．Ｗｅｈｎｅｒ：“Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏ
ｌｕｔｉｏｎ Ｒａｄａｒ”，Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓ
ｅ，Ｉｎｃ．（１９８７）、及びＢｅｒｎａｒｄ Ｌ．
Ｌｅｗｉｓ他：”Ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ＲａｄａｒＳｉ
ｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”，Ａｒｔｅｃｈ Ｈ
ｏｕｓｅ，Ｉｎｃ．（１９８６）に開示されているもの
がある。図８は従来のチャープ方式パルス・ドップラー
レーダ装置、図９は従来の符号変調方式パルス・ドップ
ラーレーダ装置の構成を示すブロック図である。図８及
び図９において、１は送信手段、２は受信手段、３はア
ンテナ、４は送受切換器、５はパルス圧縮手段、６はパ
ルス・ドップラー処理手段、７は振幅検波器、８は表示
器、１０はリファレンス信号発生手段である。
【０００３】次に動作の概要を説明する。図８におい
て、送信手段１の送信パルス発生器１１からパルス幅τ
の送信パルスが発生され、パルス伸長器１２により、図
１０（ａ）に示されるように、パルス幅Ｔ（Ｔ＞＞
τ）、周波数帯域幅Δｆ（＝１／τ）のチャープ（直線
ＦＭ変調）パルスが生成される。一方、図９において
は、送信手段１の送信パルス発生器１１からパルス幅τ
の送信パルスが発生され、７ビット・バーカー符号によ
る符号化位相変調の例では、図１１（ａ）に示される遅
延素子１５と加算器１６を備えた符号化位相変調器１４
により、図１１（ｂ）に示されるパルス幅Ｔの符号化位
相変調パルスが生成される。図８及び図９のチャープ方
式、符号変調方式のいずれの場合も、変調された送信パ
ルスは送受切換器４、アンテナ３を経て送信電波として
目標へ放射され、目標で反射された電波はアンテナ３で
受信され、受信信号は送受切換器４を経て、受信手段２
においてディジタル複素ビデオ信号に変換される。
て、送信手段１の送信パルス発生器１１からパルス幅τ
の送信パルスが発生され、パルス伸長器１２により、図
１０（ａ）に示されるように、パルス幅Ｔ（Ｔ＞＞
τ）、周波数帯域幅Δｆ（＝１／τ）のチャープ（直線
ＦＭ変調）パルスが生成される。一方、図９において
は、送信手段１の送信パルス発生器１１からパルス幅τ
の送信パルスが発生され、７ビット・バーカー符号によ
る符号化位相変調の例では、図１１（ａ）に示される遅
延素子１５と加算器１６を備えた符号化位相変調器１４
により、図１１（ｂ）に示されるパルス幅Ｔの符号化位
相変調パルスが生成される。図８及び図９のチャープ方
式、符号変調方式のいずれの場合も、変調された送信パ
ルスは送受切換器４、アンテナ３を経て送信電波として
目標へ放射され、目標で反射された電波はアンテナ３で
受信され、受信信号は送受切換器４を経て、受信手段２
においてディジタル複素ビデオ信号に変換される。
【０００４】上記の受信手段２では、図１２に示される
ように、受信信号はミキサー２１で、局部発信器２２の
出力と積がとられ、中間周波信号に変換される。ミキサ
ー２１の出力はＩＦ（中間周波）アンプ２３で増幅され
た後、２分配され、夫々位相検波器２４へ入力される。
位相検波器２４においてコヒーレント発振器２５の出力
信号との積、及びコヒーレント発振器２５の出力信号の
位相を９０゜移相器２６にて９０゜遅らせた信号との積
がとられ、夫々位相検波される。夫々の位相検波器出力
は受信複素ビデオ信号の実部（Ｉ）及び虚部（Ｑ）とし
て、サンプルホールダ２７によって保持された後、Ａ／
Ｄ変換器２８によりディジタル複素ビデオ信号に変換さ
れる。
ように、受信信号はミキサー２１で、局部発信器２２の
出力と積がとられ、中間周波信号に変換される。ミキサ
ー２１の出力はＩＦ（中間周波）アンプ２３で増幅され
た後、２分配され、夫々位相検波器２４へ入力される。
位相検波器２４においてコヒーレント発振器２５の出力
信号との積、及びコヒーレント発振器２５の出力信号の
位相を９０゜移相器２６にて９０゜遅らせた信号との積
がとられ、夫々位相検波される。夫々の位相検波器出力
は受信複素ビデオ信号の実部（Ｉ）及び虚部（Ｑ）とし
て、サンプルホールダ２７によって保持された後、Ａ／
Ｄ変換器２８によりディジタル複素ビデオ信号に変換さ
れる。
【０００５】受信手段２の出力データは、レンジ−パル
スヒットの２次元データとする。ここで、レンジは送受
信機からの相対距離の単位で、１サンプリングタイムの
間に光が進む距離の半分を表し、パルスヒットは送信パ
ルス数の単位である。このレンジ方向データを数パルス
ヒット分考える。ここではレンジ方向のデータ点数（全
レンジビン数）をＮ、パルスヒット方向のデータ点数
（これはフーリエ変換点数であり、フーリエ変換後の全
ドップラービン数である）をＭとする。受信手段２の出
力は、パルス圧縮手段５に入力される。
スヒットの２次元データとする。ここで、レンジは送受
信機からの相対距離の単位で、１サンプリングタイムの
間に光が進む距離の半分を表し、パルスヒットは送信パ
ルス数の単位である。このレンジ方向データを数パルス
ヒット分考える。ここではレンジ方向のデータ点数（全
レンジビン数）をＮ、パルスヒット方向のデータ点数
（これはフーリエ変換点数であり、フーリエ変換後の全
ドップラービン数である）をＭとする。受信手段２の出
力は、パルス圧縮手段５に入力される。
【０００６】パルス圧縮は、送信時に変調を施された広
パルス幅信号を、受信時にレンジ方向の相関処理によっ
て狭パルス幅信号に変換する技術で、パルスが送信され
てから受信されるまでの時間をｔｊとし、受信パルス信
号を時間ｔの関数ｘ（ｔ−ｔｊ）とすると、これとリフ
ァレンス信号ｘ* （−ｔ）（* ：複素共役）とを周波数
領域で複素乗算してスペクトルの位相成分を全周波数に
渡って一定にし、更にこれを時間領域に戻すことにより
信号エネルギーは１カ所に集中して狭パルス幅信号に変
換される。（チャープ方式の圧縮パルス波形を図１０
（ｃ）に示す。）
パルス幅信号を、受信時にレンジ方向の相関処理によっ
て狭パルス幅信号に変換する技術で、パルスが送信され
てから受信されるまでの時間をｔｊとし、受信パルス信
号を時間ｔの関数ｘ（ｔ−ｔｊ）とすると、これとリフ
ァレンス信号ｘ* （−ｔ）（* ：複素共役）とを周波数
領域で複素乗算してスペクトルの位相成分を全周波数に
渡って一定にし、更にこれを時間領域に戻すことにより
信号エネルギーは１カ所に集中して狭パルス幅信号に変
換される。（チャープ方式の圧縮パルス波形を図１０
（ｃ）に示す。）
【０００７】パルス圧縮手段５の出力は、パルス・ドッ
プラー処理手段６に入力される。パルス・ドップラー処
理は、目標の相対速度を検出するために受信信号を目標
の速度成分であるドップラー周波数成分に分解するもの
で、時間領域の受信信号をパルスヒット方向にフーリエ
変換して、周波数領域の信号に変換する処理である。
プラー処理手段６に入力される。パルス・ドップラー処
理は、目標の相対速度を検出するために受信信号を目標
の速度成分であるドップラー周波数成分に分解するもの
で、時間領域の受信信号をパルスヒット方向にフーリエ
変換して、周波数領域の信号に変換する処理である。
【０００８】次に、パルス圧縮手段５とパルス・ドップ
ラー処理手段６の動作について、図８，図９，図１３を
参照して説明する。はじめに、図８及び図９のリファレ
ンス信号発生手段１０で発生し、パルス圧縮手段５の参
照メモリ５０に予め記憶しておくリファレンス信号につ
いて説明する。このリファレンス信号発生手段１０は、
リファレンス信号発生器１０１とＮ点ＦＦＴ演算器１０
４により構成され、Ｎ点ＦＦＴ演算器１０４を通過した
リファレンス信号は、参照メモリ５０に入力される。そ
して、信号処理のモードが変わり、リファレンス信号作
成パラメータ（レンジビン数Ｎ、送信パルス幅Ｔ、搬送
波周波数ｆ0 、サンプリングタイムｔs ）が変化しない
かぎり同一のリファレンス信号が用いられるため、リフ
ァレンス信号発生手段１０は１度参照メモリ５０にリフ
ァレンス信号を入力すると切り離される。ただし、信号
処理モードが変ったときは、再びリファレンス信号発生
手段１０は接続され、参照メモリ５０にリファレンス信
号を再入力する。リファレンス信号発生器１０１は、送
信手段１で生成された送信パルス（チャープ方式と符号
変調方式の場合、それぞれ図１０（ａ）、図１１（ｂ）
に示す）をサンプリング・タイムＴS でサンプリング
し、その信号をＴＲ（ｒ）で表わすと次式で示すリファ
レンス信号Ｒ（ｒ）を発生する。（チャープ方式と符号
変調方式の場合、それぞれ図１０（ｂ）、図１１（ｃ）
に示す）。ここでｒはレンジビンを表し、時間をサンプ
リング・タイムｔs で区切ったものである（ｒ＝ｔ／ｔ
s ）。
ラー処理手段６の動作について、図８，図９，図１３を
参照して説明する。はじめに、図８及び図９のリファレ
ンス信号発生手段１０で発生し、パルス圧縮手段５の参
照メモリ５０に予め記憶しておくリファレンス信号につ
いて説明する。このリファレンス信号発生手段１０は、
リファレンス信号発生器１０１とＮ点ＦＦＴ演算器１０
４により構成され、Ｎ点ＦＦＴ演算器１０４を通過した
リファレンス信号は、参照メモリ５０に入力される。そ
して、信号処理のモードが変わり、リファレンス信号作
成パラメータ（レンジビン数Ｎ、送信パルス幅Ｔ、搬送
波周波数ｆ0 、サンプリングタイムｔs ）が変化しない
かぎり同一のリファレンス信号が用いられるため、リフ
ァレンス信号発生手段１０は１度参照メモリ５０にリフ
ァレンス信号を入力すると切り離される。ただし、信号
処理モードが変ったときは、再びリファレンス信号発生
手段１０は接続され、参照メモリ５０にリファレンス信
号を再入力する。リファレンス信号発生器１０１は、送
信手段１で生成された送信パルス（チャープ方式と符号
変調方式の場合、それぞれ図１０（ａ）、図１１（ｂ）
に示す）をサンプリング・タイムＴS でサンプリング
し、その信号をＴＲ（ｒ）で表わすと次式で示すリファ
レンス信号Ｒ（ｒ）を発生する。（チャープ方式と符号
変調方式の場合、それぞれ図１０（ｂ）、図１１（ｃ）
に示す）。ここでｒはレンジビンを表し、時間をサンプ
リング・タイムｔs で区切ったものである（ｒ＝ｔ／ｔ
s ）。
【０００９】
【数１】
【００１０】次にこのＲ（ｒ）を周波数領域のデータに
変換するために、Ｎ点ＦＦＴ演算器１０４によりレンジ
方向にフーリエ変換して、次式で表せるリファレンス信
号のスペクトルＲR （ｆｒ）が得られる。 ＲR （ｆｒ）＝ＦR ［Ｒ（ｒ）］， （２） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換，ｆｒ：周波数） 上記のリファレンス信号のスペクトルＲR （ｆｒ）が、
リファレンス信号発生手段１０により生成され参照メモ
リ５０に記憶される。１度記憶されると、リファレンス
信号発生手段１０は参照メモリ５０と切り離される。上
記のリファレンス信号のスペクトルＲR （ｆｒ）の生成
方法は、チャープ方式と符号変調方式いずれの場合も同
様である。
変換するために、Ｎ点ＦＦＴ演算器１０４によりレンジ
方向にフーリエ変換して、次式で表せるリファレンス信
号のスペクトルＲR （ｆｒ）が得られる。 ＲR （ｆｒ）＝ＦR ［Ｒ（ｒ）］， （２） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換，ｆｒ：周波数） 上記のリファレンス信号のスペクトルＲR （ｆｒ）が、
リファレンス信号発生手段１０により生成され参照メモ
リ５０に記憶される。１度記憶されると、リファレンス
信号発生手段１０は参照メモリ５０と切り離される。上
記のリファレンス信号のスペクトルＲR （ｆｒ）の生成
方法は、チャープ方式と符号変調方式いずれの場合も同
様である。
【００１１】次に、パルス圧縮手段とパルス・ドップラ
ー処理手段の信号処理の流れを図１３を参照して説明す
る。ステップ１ではバッファメモリ５４に一時記憶され
た受信手段２の出力データＳ（ｒ）は、周波数分析を行
うために、Ｎ点ＦＦＴ演算器５２でレンジ方向にフーリ
エ変換される。Ｎ点ＦＦＴ演算器の出力は、周波数領域
のデータに変換され、周波数軸上でサンプリング周波数
（１／ｔs ）をＮ分割した周波数毎の応答となって現わ
れ、次式で表せる。 ＳR （ｆｒ）＝ＦR ［Ｓ（ｒ）］， （３） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換，ｆｒ：周波数）
ー処理手段の信号処理の流れを図１３を参照して説明す
る。ステップ１ではバッファメモリ５４に一時記憶され
た受信手段２の出力データＳ（ｒ）は、周波数分析を行
うために、Ｎ点ＦＦＴ演算器５２でレンジ方向にフーリ
エ変換される。Ｎ点ＦＦＴ演算器の出力は、周波数領域
のデータに変換され、周波数軸上でサンプリング周波数
（１／ｔs ）をＮ分割した周波数毎の応答となって現わ
れ、次式で表せる。 ＳR （ｆｒ）＝ＦR ［Ｓ（ｒ）］， （３） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換，ｆｒ：周波数）
【００１２】ステップ２ではＮ点ＦＦＴ演算器５２の出
力データＳR （ｆｒ）は、その位相成分を全周波数にわ
たって一定にするために、参照メモリ５０に記憶されて
いるリファレンス信号のスペクトルＲR （ｆｒ）と複素
乗算器５１で乗算され、その出力がバッファメモリー５
５に一時記憶される。上記の複素乗算器５１の出力は次
式で表せる。 ＵR （ｆｒ）＝ＳR （ｆｒ）×ＲR （ｆｒ） （４）
力データＳR （ｆｒ）は、その位相成分を全周波数にわ
たって一定にするために、参照メモリ５０に記憶されて
いるリファレンス信号のスペクトルＲR （ｆｒ）と複素
乗算器５１で乗算され、その出力がバッファメモリー５
５に一時記憶される。上記の複素乗算器５１の出力は次
式で表せる。 ＵR （ｆｒ）＝ＳR （ｆｒ）×ＲR （ｆｒ） （４）
【００１３】ステップ３ではバッファメモリー５５に一
時記憶された複素乗算器５１の出力データＵR （ｆｒ）
がＮ点ＩＦＦＴ演算器５３で逆フーリエ変換され、時間
領域に戻された信号エネルギーは１ケ所に集中し狭パル
ス信号が得られる。Ｎ点ＩＦＦＴ演算器５３の出力は次
式で表せる。 Ｕ（ｒ）＝Ｆｆｒ-1［ＵR （ｆｒ）］， （５） （Ｆｆｒ-1；周波数方向の逆フーリエ変換）
時記憶された複素乗算器５１の出力データＵR （ｆｒ）
がＮ点ＩＦＦＴ演算器５３で逆フーリエ変換され、時間
領域に戻された信号エネルギーは１ケ所に集中し狭パル
ス信号が得られる。Ｎ点ＩＦＦＴ演算器５３の出力は次
式で表せる。 Ｕ（ｒ）＝Ｆｆｒ-1［ＵR （ｆｒ）］， （５） （Ｆｆｒ-1；周波数方向の逆フーリエ変換）
【００１４】ステップ４では、上記ステップ１からステ
ップ３の処理がパルスヒットｐについて繰り返され、Ｎ
点ＩＦＦＴ演算器５３の出力データＵ（ｒ）が２次元デ
ータＵ（ｒ，ｐ）として２次元メモリ６１に記憶され
る。そして２次元メモリ６１からデータＵ（ｒ，ｐ）が
パルスヒット方向に読み出され、Ｍ点ＦＦＴ演算器６２
でパルスヒット方向にＭ点フーリエ変換され、パルス・
ドップラー処理が行われる。この処理により、それぞれ
のレンジビン毎にドップラー周波数成分に分解され、目
標の相対速度に対応するドップラービンに信号電力が積
分されることにより、目標の相対速度が検出できる。上
記のＭ点ＦＦＴ演算器６２の出力は次式で表せる。 ＵP （ｒ，ｆｄ）＝Ｆp ［Ｕ（ｒ，ｐ）］， （６） （Ｆp ；パルスヒット方向のフーリエ変換、ｆｄ；ドッ
プラー周波数） このパルスヒット方向のフーリエ変換をレンジビンｒに
ついて繰り返す。
ップ３の処理がパルスヒットｐについて繰り返され、Ｎ
点ＩＦＦＴ演算器５３の出力データＵ（ｒ）が２次元デ
ータＵ（ｒ，ｐ）として２次元メモリ６１に記憶され
る。そして２次元メモリ６１からデータＵ（ｒ，ｐ）が
パルスヒット方向に読み出され、Ｍ点ＦＦＴ演算器６２
でパルスヒット方向にＭ点フーリエ変換され、パルス・
ドップラー処理が行われる。この処理により、それぞれ
のレンジビン毎にドップラー周波数成分に分解され、目
標の相対速度に対応するドップラービンに信号電力が積
分されることにより、目標の相対速度が検出できる。上
記のＭ点ＦＦＴ演算器６２の出力は次式で表せる。 ＵP （ｒ，ｆｄ）＝Ｆp ［Ｕ（ｒ，ｐ）］， （６） （Ｆp ；パルスヒット方向のフーリエ変換、ｆｄ；ドッ
プラー周波数） このパルスヒット方向のフーリエ変換をレンジビンｒに
ついて繰り返す。
【００１５】上記Ｍ点ＦＦＴ演算器６２の出力は振幅検
波器７により包絡線検波処理が行われ、表示器８でレン
ジビン対ドップラー周波数表示により目標が表示され
る。
波器７により包絡線検波処理が行われ、表示器８でレン
ジビン対ドップラー周波数表示により目標が表示され
る。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種のパルス
・ドップラーレーダ装置は、以上のように構成されてい
て、今、あるレンジビン内の移動目標が、ドップラー周
波数ｆｄを生ずる相対速度Ｖをもつとき、パルス圧縮の
処理において以下のような課題があった。チャープ方式
の場合、上記の相対速度Ｖをもつ移動目標で反射された
受信パルスの時間対周波数特性（図１４の点線で示す）
は、相対速度が零の目標で反射された受信パルスの時間
対周波数の特性（図１４の実線で示す）に対して周波数
ｆｄだけシフトしたものとなる。従来のパルス・ドップ
ラーレーダ装置のパルス圧縮手段の遅延時間対周波数特
性は目標の相対速度が零の場合に対応しているため、上
記移動目標で反射された受信パルスの圧縮部分が短縮さ
れ、図１４の例では、点線で示された特性の周波数ｆ1
とｆ2 間にはいる領域だけでしかパルス圧縮されず、パ
ルス圧縮手段出力×（Δｔｄ／Ｔ）の損失が生ずる。更
に、パルス圧縮手段において、Δｔｄ＝（Ｔ／Δｆ）ｆ
ｄの遅延が生じ、これは（Δｔｄ／τ）レンジビンだ
け、表示レンジの減少に相当する。
・ドップラーレーダ装置は、以上のように構成されてい
て、今、あるレンジビン内の移動目標が、ドップラー周
波数ｆｄを生ずる相対速度Ｖをもつとき、パルス圧縮の
処理において以下のような課題があった。チャープ方式
の場合、上記の相対速度Ｖをもつ移動目標で反射された
受信パルスの時間対周波数特性（図１４の点線で示す）
は、相対速度が零の目標で反射された受信パルスの時間
対周波数の特性（図１４の実線で示す）に対して周波数
ｆｄだけシフトしたものとなる。従来のパルス・ドップ
ラーレーダ装置のパルス圧縮手段の遅延時間対周波数特
性は目標の相対速度が零の場合に対応しているため、上
記移動目標で反射された受信パルスの圧縮部分が短縮さ
れ、図１４の例では、点線で示された特性の周波数ｆ1
とｆ2 間にはいる領域だけでしかパルス圧縮されず、パ
ルス圧縮手段出力×（Δｔｄ／Ｔ）の損失が生ずる。更
に、パルス圧縮手段において、Δｔｄ＝（Ｔ／Δｆ）ｆ
ｄの遅延が生じ、これは（Δｔｄ／τ）レンジビンだ
け、表示レンジの減少に相当する。
【００１７】符号変調方式の場合、ドップラー周波数ｆ
ｄの周波数シフトにより、受信パルスの位相回転が生
じ、パルス圧縮前のパルスとリファレンス信号との位相
特性が合わなくなり、レンジサイドローブの増大、圧縮
率の低下、圧縮パルスの位置ずれや分離などのパルス圧
縮性能の劣化により、高速移動目標の距離測定誤差、又
は距離測定不能を伴うものであった。例えば、符号系列
にバーカー符号を用いた場合、ドップラーシフトによ
り、圧縮前のパルス幅Ｔのパルスに２πの位相回転が生
ずるとリファレンス信号と位相が全く合わなくなる。１
３ビットバーカー符号を用いた場合のパルス圧縮波形の
一例を図１５に示す。図において、サンプル点とはレン
ジビンを表わし、サンプル点１３が目標のいるレンジビ
ンを示す。出力はパルス圧縮後の値である。圧縮前のパ
ルス幅Ｔのパルスに２πの位相回転が生ずると、 ２πｆｄ・Ｔ＝２π［ｒａｄ］ （７） となる。従って、ｆｄ＝２Ｖ／λ，（λ；レーダの送信
波長）を上式に代入して求まる移動目標の相対速度Ｖが
Ｖ＝λ／２Ｔになると、目標のいるサンプル点１３の出
力は零となり、圧縮不可能になる。
ｄの周波数シフトにより、受信パルスの位相回転が生
じ、パルス圧縮前のパルスとリファレンス信号との位相
特性が合わなくなり、レンジサイドローブの増大、圧縮
率の低下、圧縮パルスの位置ずれや分離などのパルス圧
縮性能の劣化により、高速移動目標の距離測定誤差、又
は距離測定不能を伴うものであった。例えば、符号系列
にバーカー符号を用いた場合、ドップラーシフトによ
り、圧縮前のパルス幅Ｔのパルスに２πの位相回転が生
ずるとリファレンス信号と位相が全く合わなくなる。１
３ビットバーカー符号を用いた場合のパルス圧縮波形の
一例を図１５に示す。図において、サンプル点とはレン
ジビンを表わし、サンプル点１３が目標のいるレンジビ
ンを示す。出力はパルス圧縮後の値である。圧縮前のパ
ルス幅Ｔのパルスに２πの位相回転が生ずると、 ２πｆｄ・Ｔ＝２π［ｒａｄ］ （７） となる。従って、ｆｄ＝２Ｖ／λ，（λ；レーダの送信
波長）を上式に代入して求まる移動目標の相対速度Ｖが
Ｖ＝λ／２Ｔになると、目標のいるサンプル点１３の出
力は零となり、圧縮不可能になる。
【００１８】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、高速移動目標が相対速度Ｖをもっ
ていても、ドップラーシフトによる影響を受けずにパル
ス圧縮を達成しうるパルス圧縮手段により、高速移動目
標の距離測定性能を向上させたパルス・ドップラーレー
ダ装置を提供することを目的とする。
めになされたもので、高速移動目標が相対速度Ｖをもっ
ていても、ドップラーシフトによる影響を受けずにパル
ス圧縮を達成しうるパルス圧縮手段により、高速移動目
標の距離測定性能を向上させたパルス・ドップラーレー
ダ装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明におけるパルス・ドップラーレーダ装置
は、送信パルスを発生し、変調して周波数帯域を広げる
送信手段と、送信手段出力を目標に向け放射し、目標か
らの反射信号を受信するアンテナと、送受信回路を切換
える送受切換器と、受信信号を処理して複素信号を得る
受信手段と、パルス圧縮処理の過程において、レンジ方
向にフ−リエ変換された受信信号を目標の相対速度に応
じて分離するパルス・ドップラ−処理手段と、相対速度
毎にその影響を補償するリファレンス信号を用いて、変
調された広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信号
に変換するパルス圧縮手段と、パルス・ドップラ−処理
とパルス圧縮処理された信号を検波する振幅検波器と、
検出した目標を表示する表示器とを備えたものである。
めに、本発明におけるパルス・ドップラーレーダ装置
は、送信パルスを発生し、変調して周波数帯域を広げる
送信手段と、送信手段出力を目標に向け放射し、目標か
らの反射信号を受信するアンテナと、送受信回路を切換
える送受切換器と、受信信号を処理して複素信号を得る
受信手段と、パルス圧縮処理の過程において、レンジ方
向にフ−リエ変換された受信信号を目標の相対速度に応
じて分離するパルス・ドップラ−処理手段と、相対速度
毎にその影響を補償するリファレンス信号を用いて、変
調された広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信号
に変換するパルス圧縮手段と、パルス・ドップラ−処理
とパルス圧縮処理された信号を検波する振幅検波器と、
検出した目標を表示する表示器とを備えたものである。
【００２０】また、送信パルスを発生し、変調して周波
数帯域を広げる送信手段と、送信手段出力を目標に向け
放射し、目標からの反射信号を受信するアンテナと、送
受信回路を切換える送受切換器と、受信信号を処理して
複素信号を得る受信手段と、各パルスヒット毎に、目標
との相対距離を目標の相対速度に応じて算出し、レンジ
ビンの変化と位相の変化の両方を同時に補償可能なリフ
ァレンス信号を発生するリファレンス信号発生手段と、
発生したリファレンス信号を用いて、変調された広パル
ス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信号に変換するパル
ス圧縮手段と、パルス圧縮手段の出力信号を同一のレン
ジビンかつ同一の相対速度について積分する積分手段
と、積分手段の出力信号を検波する振幅検波器と、検出
した目標を表示する表示器とを備えたものである。
数帯域を広げる送信手段と、送信手段出力を目標に向け
放射し、目標からの反射信号を受信するアンテナと、送
受信回路を切換える送受切換器と、受信信号を処理して
複素信号を得る受信手段と、各パルスヒット毎に、目標
との相対距離を目標の相対速度に応じて算出し、レンジ
ビンの変化と位相の変化の両方を同時に補償可能なリフ
ァレンス信号を発生するリファレンス信号発生手段と、
発生したリファレンス信号を用いて、変調された広パル
ス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信号に変換するパル
ス圧縮手段と、パルス圧縮手段の出力信号を同一のレン
ジビンかつ同一の相対速度について積分する積分手段
と、積分手段の出力信号を検波する振幅検波器と、検出
した目標を表示する表示器とを備えたものである。
【００２１】
【作用】ドップラー効果の補正をしたリファレンス信号
を用いたパルス・ドップラーレーダ装置では、パルス圧
縮手段は目標の相対速度を検出するパルス・ドップラー
処理を行い、ドップラー効果による周波数シフト（又は
位相シフト）の補正をしたリファレンス信号を用いて、
変調された広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信
号に変換する。チャープ方式の場合、移動目標がドップ
ラー周波数ｆｄを生ずる相対速度Ｖをもっていても、パ
ルス圧縮手段は、移動目標の相対速度を零とした従来の
リファレンス信号から移動目標の相対速度に応じてドッ
プラー周波数ｆｄだけシフトした時間対周波数特性をも
つリファレンス信号を用いて、受信信号の周波数帯域全
体にわたるパルス圧縮を行う。符号変調方式の場合、移
動目標がドップラー周波数ｆｄを生ずる相対速度Ｖをも
っていても、パルス圧縮手段は、移動目標の相対速度に
応じて、パルス幅Ｔにわたって２πｆｄ・Ｔの位相シフ
トを加えた位相符号化変調パルスをリファレンス信号に
用いて、ドップラー周波数による位相誤差の影響を受け
ずにパルス圧縮を行う。
を用いたパルス・ドップラーレーダ装置では、パルス圧
縮手段は目標の相対速度を検出するパルス・ドップラー
処理を行い、ドップラー効果による周波数シフト（又は
位相シフト）の補正をしたリファレンス信号を用いて、
変調された広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信
号に変換する。チャープ方式の場合、移動目標がドップ
ラー周波数ｆｄを生ずる相対速度Ｖをもっていても、パ
ルス圧縮手段は、移動目標の相対速度を零とした従来の
リファレンス信号から移動目標の相対速度に応じてドッ
プラー周波数ｆｄだけシフトした時間対周波数特性をも
つリファレンス信号を用いて、受信信号の周波数帯域全
体にわたるパルス圧縮を行う。符号変調方式の場合、移
動目標がドップラー周波数ｆｄを生ずる相対速度Ｖをも
っていても、パルス圧縮手段は、移動目標の相対速度に
応じて、パルス幅Ｔにわたって２πｆｄ・Ｔの位相シフ
トを加えた位相符号化変調パルスをリファレンス信号に
用いて、ドップラー周波数による位相誤差の影響を受け
ずにパルス圧縮を行う。
【００２２】またドップラー効果による位相変動と観測
開始時からの目標のレンジビン移動を補正したリファレ
ンス信号を用いたパルス・ドップラーレーダ装置では、
パルス圧縮手段は上記リファレンス信号を用いて、観測
開始時に目標がいるレンジビンに信号を圧縮して変調さ
れた広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信号に変
換する。また積分手段はパルス圧縮手段により圧縮され
た信号を、レンジビン毎、ドップラービン毎に積分処理
を行う。
開始時からの目標のレンジビン移動を補正したリファレ
ンス信号を用いたパルス・ドップラーレーダ装置では、
パルス圧縮手段は上記リファレンス信号を用いて、観測
開始時に目標がいるレンジビンに信号を圧縮して変調さ
れた広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信号に変
換する。また積分手段はパルス圧縮手段により圧縮され
た信号を、レンジビン毎、ドップラービン毎に積分処理
を行う。
【００２３】
実施例１．本発明の実施例について図を参照して説明す
る。図１は本発明のチャープ方式の場合の一実施例を示
す構成ブロック図である。図２は本発明の符号変調方式
の場合の一実施例を示す構成ブロック図である。図中、
１は送信パルスを発生し変調して周波数帯域を広げる送
信手段、２は受信手段、３はアンテナ、４は送受切換
器、５はパルス・ドップラー処理手段６を中に含むパル
ス圧縮手段、６は目標の相対速度を検出するパルス・ド
ップラー処理手段、７は振幅検波器、８は表示器、１０
はリファレンス信号発生手段である。従来例と同一構成
の上記の送信手段１、受信手段２、アンテナ３、送受切
換器４、振幅検波器７、表示器８については既に説明し
てあるので、ここでは説明を省略する。上記のパルス・
ドップラー処理手段６を中に含むパルス圧縮手段５は、
図１、図２に示すように以下の構成を有している。受信
手段出力を記憶するバッファメモリ５４のデータをレン
ジ方向にＮ点フーリエ変換して２次元メモリ６１に記憶
するＮ点ＦＦＴ演算器５２と、上記２次元メモリデータ
をパルスヒット方向にＭ点フーリエ変換して２次元メモ
リ６３に記憶するパルス・ドップラー処理手段６と、目
標の相対速度に対応したリファレンス信号を発生するリ
ファレンス信号発生手段１０の出力を記憶する参照メモ
リ５０と、上記のパルス・ドップラー処理手段出力の２
次元メモリデータと目標の相対速度に対応するリファレ
ンス信号の参照メモリデータを複素乗算する複素乗算器
５１と、上記の複素乗算結果をバッファメモリ５５に記
憶し、そのデータをレンジ方向に逆フーリエ変換するＮ
点ＩＦＦＴ演算器５３とを備えている。
る。図１は本発明のチャープ方式の場合の一実施例を示
す構成ブロック図である。図２は本発明の符号変調方式
の場合の一実施例を示す構成ブロック図である。図中、
１は送信パルスを発生し変調して周波数帯域を広げる送
信手段、２は受信手段、３はアンテナ、４は送受切換
器、５はパルス・ドップラー処理手段６を中に含むパル
ス圧縮手段、６は目標の相対速度を検出するパルス・ド
ップラー処理手段、７は振幅検波器、８は表示器、１０
はリファレンス信号発生手段である。従来例と同一構成
の上記の送信手段１、受信手段２、アンテナ３、送受切
換器４、振幅検波器７、表示器８については既に説明し
てあるので、ここでは説明を省略する。上記のパルス・
ドップラー処理手段６を中に含むパルス圧縮手段５は、
図１、図２に示すように以下の構成を有している。受信
手段出力を記憶するバッファメモリ５４のデータをレン
ジ方向にＮ点フーリエ変換して２次元メモリ６１に記憶
するＮ点ＦＦＴ演算器５２と、上記２次元メモリデータ
をパルスヒット方向にＭ点フーリエ変換して２次元メモ
リ６３に記憶するパルス・ドップラー処理手段６と、目
標の相対速度に対応したリファレンス信号を発生するリ
ファレンス信号発生手段１０の出力を記憶する参照メモ
リ５０と、上記のパルス・ドップラー処理手段出力の２
次元メモリデータと目標の相対速度に対応するリファレ
ンス信号の参照メモリデータを複素乗算する複素乗算器
５１と、上記の複素乗算結果をバッファメモリ５５に記
憶し、そのデータをレンジ方向に逆フーリエ変換するＮ
点ＩＦＦＴ演算器５３とを備えている。
【００２４】図８、図９に示す従来例では、目標が相対
速度を持った時の種々のドップラー成分を含んだ受信信
号に対し、単一のドップラー周波数（ドップラー周波数
ＯＨZ ）に対応したリファレンス信号を用いて複素乗算
しパルス圧縮を行っていたために圧縮損失が生じてい
た。そこで本実施例では、種々のドップラーシフトした
信号成分に対応できるように、それぞれのドップラー周
波数に対応した複数のリファレンス信号を用意してい
る。そのためリファレンス信号発生手段１０において、
リファレンス信号発生器１０１の後にドップラー補正器
１０２を追加している。また従来例では、パルス圧縮後
にパルスドップラー処理手段６で、信号成分をドップラ
ー周波数の成分に分解していたが、本実施例では、パル
ス・ドップラー処理手段６を複素乗算器５１の前に置く
ことにより、ドップラー周波数シフトしたそれぞれの信
号成分をその特性に合ったリファレンス信号と複素乗算
することにより、パルス圧縮時に損失が生じないように
している。さらに本実施例では、Ｍ点ＦＦＴ演算器６２
の後に２次元メモリ６３を備えているが、これはＭ点Ｆ
ＦＴ演算器６２によりパルスヒット方向にフーリエ変換
後、レンジ方向のパルス圧縮を行えるようにパルスヒッ
ト方向とレンジ方向のデータを入れ換えるために必要と
なるものである。また参照メモリ５０は、ドップラ補正
器１０２の出力をＮ点ＦＦＴ演算器１０４でフーリエ変
換した２次元データを記憶するために２次元メモリを使
用している。
速度を持った時の種々のドップラー成分を含んだ受信信
号に対し、単一のドップラー周波数（ドップラー周波数
ＯＨZ ）に対応したリファレンス信号を用いて複素乗算
しパルス圧縮を行っていたために圧縮損失が生じてい
た。そこで本実施例では、種々のドップラーシフトした
信号成分に対応できるように、それぞれのドップラー周
波数に対応した複数のリファレンス信号を用意してい
る。そのためリファレンス信号発生手段１０において、
リファレンス信号発生器１０１の後にドップラー補正器
１０２を追加している。また従来例では、パルス圧縮後
にパルスドップラー処理手段６で、信号成分をドップラ
ー周波数の成分に分解していたが、本実施例では、パル
ス・ドップラー処理手段６を複素乗算器５１の前に置く
ことにより、ドップラー周波数シフトしたそれぞれの信
号成分をその特性に合ったリファレンス信号と複素乗算
することにより、パルス圧縮時に損失が生じないように
している。さらに本実施例では、Ｍ点ＦＦＴ演算器６２
の後に２次元メモリ６３を備えているが、これはＭ点Ｆ
ＦＴ演算器６２によりパルスヒット方向にフーリエ変換
後、レンジ方向のパルス圧縮を行えるようにパルスヒッ
ト方向とレンジ方向のデータを入れ換えるために必要と
なるものである。また参照メモリ５０は、ドップラ補正
器１０２の出力をＮ点ＦＦＴ演算器１０４でフーリエ変
換した２次元データを記憶するために２次元メモリを使
用している。
【００２５】次に動作概要を説明する。はじめに、図１
及び図２のリファレンス信号発生手段１０で発生し、パ
ルス圧縮手段５の参照メモリ５０に予め記憶しておくリ
ファレンス信号について説明する。リファレンス信号発
生器１０１は、従来と同様に（１）式で示すリファレン
ス信号Ｒ（ｒ）を発生する。次に、リファレンス信号Ｒ
（ｒ）はドップラー補正器１０２に入力され、ドップラ
ー周波数ｆｄだけシフトした時間対周波数特性をもつリ
ファレンス信号RP（ｒ，ｆｄ）に補正される。ここでド
ップラー周波数ｆｄは目標の相対速度が未知なため、目
標の相対速度を複数想定する。例えば、パルス・ドップ
ラー処理でドップラー分解するときの全種類のドップラ
ー周波数を用いる。これは送信パルスの繰り返し周波数
ＰＲＦをパルスヒット数Ｍで分割したＭ種類の周波数と
なり、次式で表せる。
及び図２のリファレンス信号発生手段１０で発生し、パ
ルス圧縮手段５の参照メモリ５０に予め記憶しておくリ
ファレンス信号について説明する。リファレンス信号発
生器１０１は、従来と同様に（１）式で示すリファレン
ス信号Ｒ（ｒ）を発生する。次に、リファレンス信号Ｒ
（ｒ）はドップラー補正器１０２に入力され、ドップラ
ー周波数ｆｄだけシフトした時間対周波数特性をもつリ
ファレンス信号RP（ｒ，ｆｄ）に補正される。ここでド
ップラー周波数ｆｄは目標の相対速度が未知なため、目
標の相対速度を複数想定する。例えば、パルス・ドップ
ラー処理でドップラー分解するときの全種類のドップラ
ー周波数を用いる。これは送信パルスの繰り返し周波数
ＰＲＦをパルスヒット数Ｍで分割したＭ種類の周波数と
なり、次式で表せる。
【００２６】
【数２】
【００２７】これより求めた値を用いて、ドップラー補
正器１０２の出力ＲP （ｒ，ｆｄ）は次式で表せる。 ＲP （ｒ，ｆｄ）＝Ｒ（ｒ）×ｅｘｐ［２πｆｄ・ｒ・ｔs ］ （９） 次にドップラー補正器１０２の出力を周波数領域のデー
タに変換するために、レンジ方向にフーリエ変換して、
次式で表せるリファレンス信号のスペクトルＲRP（ｆ
ｒ，ｆｄ）が得られる。 ＲRP（ｆｒ，ｆｄ）＝ＦR ［ＲP （ｒ，ｆｄ）］， （１０） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換）上記のリファレン
ス信号のスペクトルＲRP（ｆｒ，ｆｄ）を予め参照メモ
リ５０に記憶する。１度記憶されると、リファレンス信
号発生手段１０は、従来と同様に参照メモリ５０と切り
離される。上記のリファレンス信号のスペクトルＲ
RP（ｆｒ，ｆｄ）の生成方法は、チャープ方式と符号変
調方式いずれの場合も同様である。
正器１０２の出力ＲP （ｒ，ｆｄ）は次式で表せる。 ＲP （ｒ，ｆｄ）＝Ｒ（ｒ）×ｅｘｐ［２πｆｄ・ｒ・ｔs ］ （９） 次にドップラー補正器１０２の出力を周波数領域のデー
タに変換するために、レンジ方向にフーリエ変換して、
次式で表せるリファレンス信号のスペクトルＲRP（ｆ
ｒ，ｆｄ）が得られる。 ＲRP（ｆｒ，ｆｄ）＝ＦR ［ＲP （ｒ，ｆｄ）］， （１０） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換）上記のリファレン
ス信号のスペクトルＲRP（ｆｒ，ｆｄ）を予め参照メモ
リ５０に記憶する。１度記憶されると、リファレンス信
号発生手段１０は、従来と同様に参照メモリ５０と切り
離される。上記のリファレンス信号のスペクトルＲ
RP（ｆｒ，ｆｄ）の生成方法は、チャープ方式と符号変
調方式いずれの場合も同様である。
【００２８】次いで、パルス・ドップラー処理手段６を
中に含むパルス圧縮手段５の動作について、図３のパル
ス・ドップラー処理とパルス圧縮手段の信号処理の流れ
を示す図を参照して説明する。ステップ１ではバッファ
メモリ５４に一時記憶した受信手段２の出力のデータＳ
（ｒ）を周波数分析を行うために、Ｎ点ＦＦＴ演算器５
２でレンジ方向にフーリエ変換し、周波数領域のデータ
に変換する。このＮ点ＦＦＴ演算器出力は次式で表せ
る。 ＳR （ｆｒ）＝ＦR ［Ｓ（ｒ）］， （１１） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換、ｆｒ；周波数）そ
してこの処理がパルスヒットｐについて繰り返され、Ｎ
点ＦＦＴ演算器５２の出力データＳR （ｆｒ）を周波数
ｆｒ及びパルスヒットｐに基づいて２次元メモリ６１に
記憶する。２次元メモリ６１に記憶されたデータをＳR
（ｆｒ，ｐ）とする。
中に含むパルス圧縮手段５の動作について、図３のパル
ス・ドップラー処理とパルス圧縮手段の信号処理の流れ
を示す図を参照して説明する。ステップ１ではバッファ
メモリ５４に一時記憶した受信手段２の出力のデータＳ
（ｒ）を周波数分析を行うために、Ｎ点ＦＦＴ演算器５
２でレンジ方向にフーリエ変換し、周波数領域のデータ
に変換する。このＮ点ＦＦＴ演算器出力は次式で表せ
る。 ＳR （ｆｒ）＝ＦR ［Ｓ（ｒ）］， （１１） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換、ｆｒ；周波数）そ
してこの処理がパルスヒットｐについて繰り返され、Ｎ
点ＦＦＴ演算器５２の出力データＳR （ｆｒ）を周波数
ｆｒ及びパルスヒットｐに基づいて２次元メモリ６１に
記憶する。２次元メモリ６１に記憶されたデータをＳR
（ｆｒ，ｐ）とする。
【００２９】ステップ２では、Ｍ点ＦＦＴ演算器６２が
上記の２次元メモリ６１からデータＳR （ｆｒ，ｐ）を
読み出し、各周波数ｆｒごとに、ドップラー周波数成分
に分解し目標の相対速度を検出するために、パルスヒッ
ト方向にＭ点フーリエ変換してパルス・ドップラー処理
を行い、観測した全パルスの成分をそれぞれのドップラ
ービンに積分する。その結果を２次元メモリ６３に記憶
する。このドップラー処理手段６の出力は次式で表せ
る。 ＳRP （ｆｒ，ｆｄ）＝ＦP ［ＳR （ｆｒ，ｐ）］， （１２） （ＦP ；パルスヒット方向のフーリエ変換、ｆｄ；ドッ
プラー周波数）
上記の２次元メモリ６１からデータＳR （ｆｒ，ｐ）を
読み出し、各周波数ｆｒごとに、ドップラー周波数成分
に分解し目標の相対速度を検出するために、パルスヒッ
ト方向にＭ点フーリエ変換してパルス・ドップラー処理
を行い、観測した全パルスの成分をそれぞれのドップラ
ービンに積分する。その結果を２次元メモリ６３に記憶
する。このドップラー処理手段６の出力は次式で表せ
る。 ＳRP （ｆｒ，ｆｄ）＝ＦP ［ＳR （ｆｒ，ｐ）］， （１２） （ＦP ；パルスヒット方向のフーリエ変換、ｆｄ；ドッ
プラー周波数）
【００３０】ステップ３では２次元の参照メモリ５０に
予め記憶してある、移動目標の相対速度に応じて、ドッ
プラーシフトによる周波数シフト（又は位相シフト）を
補正したリファレンス信号をフーリエ変換したスペクト
ルＲRP（ｆｒ，ｆｄ）と、上記ドップラー処理手段６の
出力である２次元メモリ６３のデータＳRP（ｆｒ，ｆ
ｄ）を、その位相成分を全周波数にわたって一定にする
ために、それぞれ対応した周波数ｆｒ及びドップラー周
波数ｆｄごとに、複素乗算器５１で複素乗算する。この
複素乗算器出力は次式で表せる。 ＵRP（ｆｒ，ｆｄ）＝ＳRP（ｆｒ，ｆｄ）×ＲRP（ｆｒ，ｆｄ） （１３） これを周波数ｆｒについて繰り返し、バッファメモリ５
５に記憶する。従来例では、Ｎ点ＦＦＴ演算器５２から
出力された１つの受信パルスのスペクトルと１つのリフ
ァレンス信号を複素乗算していたが、本発明では、Ｍパ
ルスの信号をパルス・ドップラー処理手段６でパルス・
ドップラー処理し、２次元メモリ６３にパルスヒット方
向に記憶した信号をレンジ方向に読みだし、それぞれの
ドップラー周波数に対応した信号ごとにリファレンス信
号と複素乗算している。
予め記憶してある、移動目標の相対速度に応じて、ドッ
プラーシフトによる周波数シフト（又は位相シフト）を
補正したリファレンス信号をフーリエ変換したスペクト
ルＲRP（ｆｒ，ｆｄ）と、上記ドップラー処理手段６の
出力である２次元メモリ６３のデータＳRP（ｆｒ，ｆ
ｄ）を、その位相成分を全周波数にわたって一定にする
ために、それぞれ対応した周波数ｆｒ及びドップラー周
波数ｆｄごとに、複素乗算器５１で複素乗算する。この
複素乗算器出力は次式で表せる。 ＵRP（ｆｒ，ｆｄ）＝ＳRP（ｆｒ，ｆｄ）×ＲRP（ｆｒ，ｆｄ） （１３） これを周波数ｆｒについて繰り返し、バッファメモリ５
５に記憶する。従来例では、Ｎ点ＦＦＴ演算器５２から
出力された１つの受信パルスのスペクトルと１つのリフ
ァレンス信号を複素乗算していたが、本発明では、Ｍパ
ルスの信号をパルス・ドップラー処理手段６でパルス・
ドップラー処理し、２次元メモリ６３にパルスヒット方
向に記憶した信号をレンジ方向に読みだし、それぞれの
ドップラー周波数に対応した信号ごとにリファレンス信
号と複素乗算している。
【００３１】ステップ４ではバッファメモリ５５に一時
記憶した複素乗算器５１の出力データＵRP（ｆｒ，ｆ
ｄ）を、Ｎ点ＩＦＦＴ演算器５３で周波数方向に逆フー
リエ変換し、時間領域に戻すことにより信号エネルギー
を１ケ所に集中し狭パルス信号を得る。このＮ点ＩＦＦ
Ｔ演算器出力は次式で表せる。 ＵP （ｒ，ｆｄ）＝Ｆｆｒ-1［ＵRP（ｆｒ，ｆｄ）］， （１４） （Ｆｆｒ-1；周波数ｆｒ方向の逆フーリエ変換）
記憶した複素乗算器５１の出力データＵRP（ｆｒ，ｆ
ｄ）を、Ｎ点ＩＦＦＴ演算器５３で周波数方向に逆フー
リエ変換し、時間領域に戻すことにより信号エネルギー
を１ケ所に集中し狭パルス信号を得る。このＮ点ＩＦＦ
Ｔ演算器出力は次式で表せる。 ＵP （ｒ，ｆｄ）＝Ｆｆｒ-1［ＵRP（ｆｒ，ｆｄ）］， （１４） （Ｆｆｒ-1；周波数ｆｒ方向の逆フーリエ変換）
【００３２】上記ステップ３とステップ４の処理を前記
式（８）で求めたＭ個の各ドップラ−周波数ｆｄについ
て繰返す。次いで、上記のＮ点ＩＦＦＴ演算器出力デ−
タを振幅検波器７で包絡線検波を行い、表示器８で各レ
ンジビン対ドップラ−周波数の２次元平面上に信号出力
として表示する。以上のように処理を行うことにより、
式（８）で与えられる想定した全ての目標速度に対応し
たＭ個のドップラ−周波数ｆｄについての積分が実施さ
れ、上記各ドップラ−周波数ｆｄの中で実際に観測され
た目標のドップラ−周波数ｆｔに最も近いｆｄで積分処
理したときの信号出力が最大値として表示器８に表示さ
れる。これは、上記ｆｔとｆｄの差が大きいほど信号は
積分されないため出力は小さくなり、ｆｔに最も近いｆ
ｄで積分処理したときの出力は積み上げられて大きな信
号出力となるためである。 上記のような目標についての
ドップラ−周波数ｆｄの検出には表示器が一般に広く用
いられている。信号強度を画面上の輝度で表示するもの
であれば、画面上にレンジビン対ドップラ−周波数の２
次元表示された積分後の信号の強度を表す輝度から容易
に目標の存在を検出し、そのレンジとドップラ−周波数
（速度）を知ることができる。 従って、上記表示器８に
より処理結果を見ることにより、複数想定した上記Ｍ個
のドップラ−周波数ｆｄの中から目標についてのドップ
ラ−周波数ｆｄが一義的に決定できる。
式（８）で求めたＭ個の各ドップラ−周波数ｆｄについ
て繰返す。次いで、上記のＮ点ＩＦＦＴ演算器出力デ−
タを振幅検波器７で包絡線検波を行い、表示器８で各レ
ンジビン対ドップラ−周波数の２次元平面上に信号出力
として表示する。以上のように処理を行うことにより、
式（８）で与えられる想定した全ての目標速度に対応し
たＭ個のドップラ−周波数ｆｄについての積分が実施さ
れ、上記各ドップラ−周波数ｆｄの中で実際に観測され
た目標のドップラ−周波数ｆｔに最も近いｆｄで積分処
理したときの信号出力が最大値として表示器８に表示さ
れる。これは、上記ｆｔとｆｄの差が大きいほど信号は
積分されないため出力は小さくなり、ｆｔに最も近いｆ
ｄで積分処理したときの出力は積み上げられて大きな信
号出力となるためである。 上記のような目標についての
ドップラ−周波数ｆｄの検出には表示器が一般に広く用
いられている。信号強度を画面上の輝度で表示するもの
であれば、画面上にレンジビン対ドップラ−周波数の２
次元表示された積分後の信号の強度を表す輝度から容易
に目標の存在を検出し、そのレンジとドップラ−周波数
（速度）を知ることができる。 従って、上記表示器８に
より処理結果を見ることにより、複数想定した上記Ｍ個
のドップラ−周波数ｆｄの中から目標についてのドップ
ラ−周波数ｆｄが一義的に決定できる。
【００３３】以上のように、パルス圧縮手段の中にパル
ス・ドップラー処理を含み、移動目標の相対速度に応じ
て、目標の相対速度を零とした従来のリファレンス信号
からドップラーシフト周波数（又は位相）の補正をした
リファレンス信号を用いて、ドップラー周波数の影響を
受けずにパルス圧縮することにより、高速移動目標の距
離測定性能を向上させることができる。
ス・ドップラー処理を含み、移動目標の相対速度に応じ
て、目標の相対速度を零とした従来のリファレンス信号
からドップラーシフト周波数（又は位相）の補正をした
リファレンス信号を用いて、ドップラー周波数の影響を
受けずにパルス圧縮することにより、高速移動目標の距
離測定性能を向上させることができる。
【００３４】なお、上記実施例における、バッファメモ
リ５４、５５は１次元メモリでも２次元メモリでもよ
く、又バッファメモリ５４、５５及び２次元メモリ６
１、６３は、それぞれ１つのもので共用することも可能
である。
リ５４、５５は１次元メモリでも２次元メモリでもよ
く、又バッファメモリ５４、５５及び２次元メモリ６
１、６３は、それぞれ１つのもので共用することも可能
である。
【００３５】実施例２．図４及び図５は本発明の他の実
施例の構成を表すブロック図で、図４はチャープ方式の
場合、図５は符号変調方式の場合を示す。この発明は後
述するように、観測中にレンジビンの移動を伴う高速移
動目標に対しても、目標のレンジビン移動による影響を
受けずにパルス圧縮とパルス・ドップラー処理と同様の
目標のドップラー分解及び信号の積分を達成でき、高速
移動目標の距離測定性能及び速度測定性能を向上させた
パルス・ドップラーレーダ装置である。図４及び図５に
おいて、１は送信パルスを発生し変調して周波数帯域を
広げる送信手段、２は受信手段、３はアンテナ、４は送
受切換器、５はパルス圧縮手段、９はパルス積分処理手
段、７は振幅検波器、８は表示器、１０はリファレンス
信号発生手段である。従来例と同一構成の上記の送信手
段１、受信手段２、アンテナ３、送受切換器４、振幅検
波器７、表示器８については既に説明してあるので、こ
こでは説明を省略する。
施例の構成を表すブロック図で、図４はチャープ方式の
場合、図５は符号変調方式の場合を示す。この発明は後
述するように、観測中にレンジビンの移動を伴う高速移
動目標に対しても、目標のレンジビン移動による影響を
受けずにパルス圧縮とパルス・ドップラー処理と同様の
目標のドップラー分解及び信号の積分を達成でき、高速
移動目標の距離測定性能及び速度測定性能を向上させた
パルス・ドップラーレーダ装置である。図４及び図５に
おいて、１は送信パルスを発生し変調して周波数帯域を
広げる送信手段、２は受信手段、３はアンテナ、４は送
受切換器、５はパルス圧縮手段、９はパルス積分処理手
段、７は振幅検波器、８は表示器、１０はリファレンス
信号発生手段である。従来例と同一構成の上記の送信手
段１、受信手段２、アンテナ３、送受切換器４、振幅検
波器７、表示器８については既に説明してあるので、こ
こでは説明を省略する。
【００３６】上記のパルス圧縮手段５は、図４及び図５
に示すように以下の構成を有している。受信手段２の出
力を記憶しているバッファメモリ５４のデータをレンジ
方向にＮ点フーリエ変換するＮ点ＦＦＴ演算器５２と、
Ｎ点ＦＦＴ演算器５２の出力を記憶する２次元メモリ５
６と、検出対象とする目標の相対速度毎にドップラー効
果による位相変動と観測開始時からの目標のレンジビン
移動を補正したリファレンス信号を記憶する３次元の参
照メモリ５０と、上記参照メモリ５０の出力及び、上記
２次元メモリ５６の出力を複素乗算する複素乗算器５１
と、上記複素乗算結果をバッファメモリ５５を経由しレ
ンジ方向に逆フーリエ変換するＮ点ＩＦＦＴ演算器５３
とを備えている。
に示すように以下の構成を有している。受信手段２の出
力を記憶しているバッファメモリ５４のデータをレンジ
方向にＮ点フーリエ変換するＮ点ＦＦＴ演算器５２と、
Ｎ点ＦＦＴ演算器５２の出力を記憶する２次元メモリ５
６と、検出対象とする目標の相対速度毎にドップラー効
果による位相変動と観測開始時からの目標のレンジビン
移動を補正したリファレンス信号を記憶する３次元の参
照メモリ５０と、上記参照メモリ５０の出力及び、上記
２次元メモリ５６の出力を複素乗算する複素乗算器５１
と、上記複素乗算結果をバッファメモリ５５を経由しレ
ンジ方向に逆フーリエ変換するＮ点ＩＦＦＴ演算器５３
とを備えている。
【００３７】図４、５に示す実施例２では、実施例１と
同様に従来例におけるドップラーシフトによる影響を取
り除くためにリファレンス信号発生手段１０において、
リファレンス信号発生器１０１の後にドップラー補正器
１０２を追加している。さらに従来例及び実施例１で
は、目標の相対速度が観測時間中にレンジビン移動を生
ずる大きさのとき、それぞれの時点で目標がいるレンジ
にパルスが圧縮されていた。そのため、観測時間内に１
時点に目標がいるレンジビンに着目すると、目標のレン
ジビン移動が生じない場合に比べ、観測時間が短縮され
たのと同様になり、パルス・ドップラー処理において積
分効率の低下と、ドップラー分解能の低下が生じ、目標
の速度測定性能が劣化する。そこで本実施例では、ドッ
プラー補正器１０２で補正したドップラー周波数を生ず
るそれぞれの目標の相対速度について、各パルスの送信
時における観測開始時から目標が移動する距離を、電波
が伝搬するのにかかる時間だけ補正したリファレンス信
号を用意している。そのため、ドップラー補正器１０２
の後にレンジビン補正器１０３を追加している。また、
実施例１では、Ｍ点ＦＦＴ演算器を中に含むパルス・ド
ップラー処理手段６を複素乗算器５１の前に置くことに
より、観測した各パルスをドップラー周波数成分に分解
すると同時に、観測した全パルスの成分をそれぞれのド
ップラービンに積分していたが、本実施例では各パルス
に対応してレンジビン移動を補正したリファレンス信号
を用いるため、リファレンス信号を複素乗算する前に全
パルスの成分を積分することはできない。そのため、各
ドップラー周波数で補正したリファレンス信号と全ドッ
プラー周波数成分が含まれた受信信号を複素乗算した後
に、レンジビン方向に逆フーリエ変換することによりパ
ルス圧縮とドップラー周波数分解を行い、そのパルス圧
縮手段の後に積分手段を置くことにより全パルスの成分
をそれぞれのドップラービンに積分している。
同様に従来例におけるドップラーシフトによる影響を取
り除くためにリファレンス信号発生手段１０において、
リファレンス信号発生器１０１の後にドップラー補正器
１０２を追加している。さらに従来例及び実施例１で
は、目標の相対速度が観測時間中にレンジビン移動を生
ずる大きさのとき、それぞれの時点で目標がいるレンジ
にパルスが圧縮されていた。そのため、観測時間内に１
時点に目標がいるレンジビンに着目すると、目標のレン
ジビン移動が生じない場合に比べ、観測時間が短縮され
たのと同様になり、パルス・ドップラー処理において積
分効率の低下と、ドップラー分解能の低下が生じ、目標
の速度測定性能が劣化する。そこで本実施例では、ドッ
プラー補正器１０２で補正したドップラー周波数を生ず
るそれぞれの目標の相対速度について、各パルスの送信
時における観測開始時から目標が移動する距離を、電波
が伝搬するのにかかる時間だけ補正したリファレンス信
号を用意している。そのため、ドップラー補正器１０２
の後にレンジビン補正器１０３を追加している。また、
実施例１では、Ｍ点ＦＦＴ演算器を中に含むパルス・ド
ップラー処理手段６を複素乗算器５１の前に置くことに
より、観測した各パルスをドップラー周波数成分に分解
すると同時に、観測した全パルスの成分をそれぞれのド
ップラービンに積分していたが、本実施例では各パルス
に対応してレンジビン移動を補正したリファレンス信号
を用いるため、リファレンス信号を複素乗算する前に全
パルスの成分を積分することはできない。そのため、各
ドップラー周波数で補正したリファレンス信号と全ドッ
プラー周波数成分が含まれた受信信号を複素乗算した後
に、レンジビン方向に逆フーリエ変換することによりパ
ルス圧縮とドップラー周波数分解を行い、そのパルス圧
縮手段の後に積分手段を置くことにより全パルスの成分
をそれぞれのドップラービンに積分している。
【００３８】さらに本実施例では、Ｎ点ＦＦＴ演算器５
２の後に、２次元メモリ５６を備えているが、これは観
測時間中の各パルスをＮ点ＦＦＴ演算器５２でレンジビ
ン方向にフーリエ変換した出力を、リファレンス信号と
複素乗算を行う時に、ドップラー周波数の種類分、繰り
返して２次元メモリ５６から信号を読み出すために必要
なものである。また、参照メモリ５０は、リファレンス
信号発生器１０１の出力（１次元データ）をドップラー
補正器１０２でドップラー補正し（２次元データ）、レ
ンジビン補正器１０３でレンジビン補正した出力（３次
元データ）を記憶するために、３次元メモリを使用して
いる。
２の後に、２次元メモリ５６を備えているが、これは観
測時間中の各パルスをＮ点ＦＦＴ演算器５２でレンジビ
ン方向にフーリエ変換した出力を、リファレンス信号と
複素乗算を行う時に、ドップラー周波数の種類分、繰り
返して２次元メモリ５６から信号を読み出すために必要
なものである。また、参照メモリ５０は、リファレンス
信号発生器１０１の出力（１次元データ）をドップラー
補正器１０２でドップラー補正し（２次元データ）、レ
ンジビン補正器１０３でレンジビン補正した出力（３次
元データ）を記憶するために、３次元メモリを使用して
いる。
【００３９】次に動作概要を説明する。まずはじめに、
図４及び図５のリファレンス信号発生手段１０で発生
し、パルス圧縮手段５の参照メモリ５０に予め記憶して
おくリファレンス信号について説明する。リファレンス
信号発生手段１０では、リファレンス信号発生器１０１
で、従来例及び実施例１と同様に（１）式で示されるリ
ファレンス信号Ｒ（ｒ）を発生する。次に、ドップラー
補正器１０２で実施例１と同様に（９）式で示されるド
ップラー補正されたリファレンス信号ＲP （ｒ，ｆｄ）
に補正される。次にドップラー補正器１０２の出力ＲP
（ｒ，ｆｄ）はレンジビン補正器１０３に入力される。
図４及び図５のリファレンス信号発生手段１０で発生
し、パルス圧縮手段５の参照メモリ５０に予め記憶して
おくリファレンス信号について説明する。リファレンス
信号発生手段１０では、リファレンス信号発生器１０１
で、従来例及び実施例１と同様に（１）式で示されるリ
ファレンス信号Ｒ（ｒ）を発生する。次に、ドップラー
補正器１０２で実施例１と同様に（９）式で示されるド
ップラー補正されたリファレンス信号ＲP （ｒ，ｆｄ）
に補正される。次にドップラー補正器１０２の出力ＲP
（ｒ，ｆｄ）はレンジビン補正器１０３に入力される。
【００４０】レンジビン補正器１０３では、ドップラー
補正器１０２で想定された目標の速度毎に、観測開始時
から目標が移動した距離をパルスが伝搬するのにかかる
時間を求めて、リファレンス信号をその時間だけ移動さ
せている。ドップラー補正器１０２で用いたドップラー
周波数ｆｄに対する目標の相対速度ｖｄは ｖｄ＝ｆｄ×Ｃ／２ｆ0 （１５） （ｆ0 ：搬送波周波数、Ｃ：光速）と表わされる。そし
て観測開始からｐパルスヒットした時に、目標が移動し
た距離をパルスが伝搬するのにかかる時間ｔ（ｐ）は次
式のようになる。ここでこの時間ｔ（ｐ）はサンプリン
グタイムｔｓでサンプリングされ、観測するパルス数を
Ｍとする。
補正器１０２で想定された目標の速度毎に、観測開始時
から目標が移動した距離をパルスが伝搬するのにかかる
時間を求めて、リファレンス信号をその時間だけ移動さ
せている。ドップラー補正器１０２で用いたドップラー
周波数ｆｄに対する目標の相対速度ｖｄは ｖｄ＝ｆｄ×Ｃ／２ｆ0 （１５） （ｆ0 ：搬送波周波数、Ｃ：光速）と表わされる。そし
て観測開始からｐパルスヒットした時に、目標が移動し
た距離をパルスが伝搬するのにかかる時間ｔ（ｐ）は次
式のようになる。ここでこの時間ｔ（ｐ）はサンプリン
グタイムｔｓでサンプリングされ、観測するパルス数を
Ｍとする。
【００４１】
【数３】
【００４２】この時間ｔ（ｐ）を打ち消すために、リフ
ァレンス信号も時間軸上でｔ（ｐ）時間移動したものを
用いる。このリファレンス信号ＲPP（ｒ，ｆｄ，ｐ）は
次式で示される。 ＲPP（ｒ，ｆｄ，ｐ）＝ＲP （ｒ，ｆｄ）×ｕ（ｒ−ｔ（ｐ）） （１７） ただし ｕ（ｒ）＝１ ０≦ｒ＜Ｔ／ｔｓ ｕ（ｒ）＝０ Ｔ／ｔｓ≦ｒ＜Ｎ 次にレンジ補正器１０３の出力ＲRP（ｒ，ｆｄ，ｐ）
を、従来例及び実施例１と同様に周波数領域のデータに
変換するために、Ｎ点ＦＦＴ演算器１０４によりレンジ
方向にフーリエ変換して、次式で示されるリファレンス
信号のスペクトルＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）を得る。 ＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）＝ＦR ［ＲPP（ｒ，ｆｄ，Ｐ）］ （１８） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換）上記のリファレン
ス信号のスペクトルＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）を予め参
照メモリ５０に記憶する。記憶されると、リファレンス
信号発生手段１０は、従来例及び実施例１と同様に参照
メモリ５０と切り離される。上記のリファレンス信号の
スペクトルＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）の生成方法は、チ
ャープ方式と符号変調方式いずれの場合も同様である。
ァレンス信号も時間軸上でｔ（ｐ）時間移動したものを
用いる。このリファレンス信号ＲPP（ｒ，ｆｄ，ｐ）は
次式で示される。 ＲPP（ｒ，ｆｄ，ｐ）＝ＲP （ｒ，ｆｄ）×ｕ（ｒ−ｔ（ｐ）） （１７） ただし ｕ（ｒ）＝１ ０≦ｒ＜Ｔ／ｔｓ ｕ（ｒ）＝０ Ｔ／ｔｓ≦ｒ＜Ｎ 次にレンジ補正器１０３の出力ＲRP（ｒ，ｆｄ，ｐ）
を、従来例及び実施例１と同様に周波数領域のデータに
変換するために、Ｎ点ＦＦＴ演算器１０４によりレンジ
方向にフーリエ変換して、次式で示されるリファレンス
信号のスペクトルＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）を得る。 ＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）＝ＦR ［ＲPP（ｒ，ｆｄ，Ｐ）］ （１８） （ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換）上記のリファレン
ス信号のスペクトルＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）を予め参
照メモリ５０に記憶する。記憶されると、リファレンス
信号発生手段１０は、従来例及び実施例１と同様に参照
メモリ５０と切り離される。上記のリファレンス信号の
スペクトルＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）の生成方法は、チ
ャープ方式と符号変調方式いずれの場合も同様である。
【００４３】次に、パルス圧縮手段５とパルス積分処理
手段９の動作概要を、図６を参照して説明する。ステッ
プ１では、受信手段２の出力のデータＳ（ｒ）を周波数
領域のデータに変換するためにＮ点ＦＦＴ演算器５２で
レンジ方向にフーリエ変換する。このＮ点ＦＦＴ演算器
出力は次式で表せる。 ＳR （ｆｒ）＝ＦR ［Ｓ（ｒ）］ （１９） （ｆｒ；周波数、ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換）こ
れをパルスヒットについて繰り返してＳR （ｆｒ，ｐ）
とし、２次元メモリ５６に入力する。
手段９の動作概要を、図６を参照して説明する。ステッ
プ１では、受信手段２の出力のデータＳ（ｒ）を周波数
領域のデータに変換するためにＮ点ＦＦＴ演算器５２で
レンジ方向にフーリエ変換する。このＮ点ＦＦＴ演算器
出力は次式で表せる。 ＳR （ｆｒ）＝ＦR ［Ｓ（ｒ）］ （１９） （ｆｒ；周波数、ＦR ；レンジ方向のフーリエ変換）こ
れをパルスヒットについて繰り返してＳR （ｆｒ，ｐ）
とし、２次元メモリ５６に入力する。
【００４４】ステップ２では、ステップ１の出力ＳR
（ｆｒ，ｐ）と、リファレンス信号ＲRPP （ｆｒ，ｆ
ｄ，ｐ）を複素乗算し、全周波数に渡って位相を一定に
そろえたスペクトル成分を得る。この結果をＵRPP （ｆ
ｒ，ｆｄ，ｐ）とする。 ＵRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ） ＝ＳR （ｆｒ，ｐ）×ＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ） （２０） これを周波数ｆｒについて繰り返し、バッファメモリ５
５に記憶する。
（ｆｒ，ｐ）と、リファレンス信号ＲRPP （ｆｒ，ｆ
ｄ，ｐ）を複素乗算し、全周波数に渡って位相を一定に
そろえたスペクトル成分を得る。この結果をＵRPP （ｆ
ｒ，ｆｄ，ｐ）とする。 ＵRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ） ＝ＳR （ｆｒ，ｐ）×ＲRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ） （２０） これを周波数ｆｒについて繰り返し、バッファメモリ５
５に記憶する。
【００４５】ステップ３では、複素乗算結果ＵRPP （ｆ
ｒ，ｆｄ，ｐ）を、時間領域のデータに変換するために
周波数方向に逆フーリエ変換し次式に示すＵPP（ｒ，ｆ
ｄ，ｐ）とする。 ＵPP（ｒ，ｆｄ，ｐ）＝Ｆfr -1［ＵRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）］） （２１） （Ｆfr -1：周波数方向の逆フーリエ変換）
ｒ，ｆｄ，ｐ）を、時間領域のデータに変換するために
周波数方向に逆フーリエ変換し次式に示すＵPP（ｒ，ｆ
ｄ，ｐ）とする。 ＵPP（ｒ，ｆｄ，ｐ）＝Ｆfr -1［ＵRPP （ｆｒ，ｆｄ，ｐ）］） （２１） （Ｆfr -1：周波数方向の逆フーリエ変換）
【００４６】ステップ４では上記ステップ２とステップ
３の処理をパルスヒットｐについて繰り返し、２次元メ
モリ９１に記憶する。この逆フーリエ変換結果Ｕ
PP（ｒ，ｆｄ，ｐ）を２次元メモリ９１から読み出し、
それぞれのｒ、ｆｄごとにパルス方向に積分しＷ（ｒ，
ｆｄ）とする。これは、従来例及び実施例１のパルス・
ドップラー処理において、信号をドップラー周波数成分
を分解することにより目標の相対速度に応じたドップラ
ー周波数のところに信号成分を積分するのと同様の効果
がある。これを次式に示す。
３の処理をパルスヒットｐについて繰り返し、２次元メ
モリ９１に記憶する。この逆フーリエ変換結果Ｕ
PP（ｒ，ｆｄ，ｐ）を２次元メモリ９１から読み出し、
それぞれのｒ、ｆｄごとにパルス方向に積分しＷ（ｒ，
ｆｄ）とする。これは、従来例及び実施例１のパルス・
ドップラー処理において、信号をドップラー周波数成分
を分解することにより目標の相対速度に応じたドップラ
ー周波数のところに信号成分を積分するのと同様の効果
がある。これを次式に示す。
【００４７】
【数４】
【００４８】この積分処理をレンジビンｒについて繰り
返す。ステップ４の処理を、想定した目標の相対速度に
対応するドップラー周波数ｆｄについて繰り返し、積分
結果Ｗ（ｒ，ｆｄ）を振幅検波器７で包絡線検波を行
い、表示器８に表示する。
返す。ステップ４の処理を、想定した目標の相対速度に
対応するドップラー周波数ｆｄについて繰り返し、積分
結果Ｗ（ｒ，ｆｄ）を振幅検波器７で包絡線検波を行
い、表示器８に表示する。
【００４９】本実施例は実施例１に対し、以下の点で動
作及び効果が異なる。これを図７を用いて説明する。実
施例１において、観測時間中に目標のいるレンジビンが
移動しないとき、つまり、パルスヒット方向のデータ点
数をＭ、パルス繰り返し周期をΔｔ、レンジビン幅をΔ
Ｒ、光速をＣとすると、次式が成り立つときである。 ＭΔｔ×Ｖ＜ΔＲ＝Ｃｔｓ／２ （２３） このとき、チャープ方式と符号変調方式のいずれの場合
も図７（ａ）に示すように、パルスヒット方向にフーリ
エ変換するパルス・ドップラー処理を行ったとき、観測
した目標の相対速度に対するドップラービンにおいて、
目標のいるレンジビンに信号が積分される。ここで、Δ
Ｒは距離分解能を表すため、サンプリングタイムｔｓを
大きくしてΔＲを大きくすると、距離分解能が劣化す
る。
作及び効果が異なる。これを図７を用いて説明する。実
施例１において、観測時間中に目標のいるレンジビンが
移動しないとき、つまり、パルスヒット方向のデータ点
数をＭ、パルス繰り返し周期をΔｔ、レンジビン幅をΔ
Ｒ、光速をＣとすると、次式が成り立つときである。 ＭΔｔ×Ｖ＜ΔＲ＝Ｃｔｓ／２ （２３） このとき、チャープ方式と符号変調方式のいずれの場合
も図７（ａ）に示すように、パルスヒット方向にフーリ
エ変換するパルス・ドップラー処理を行ったとき、観測
した目標の相対速度に対するドップラービンにおいて、
目標のいるレンジビンに信号が積分される。ここで、Δ
Ｒは距離分解能を表すため、サンプリングタイムｔｓを
大きくしてΔＲを大きくすると、距離分解能が劣化す
る。
【００５０】しかし、観測時間中に目標のいるレンジビ
ンが移動してしまうときは、図７（ｂ）に示すように、
パルス圧縮結果が複数のレンジビンに広がるため、パル
ス・ドップラー処理を行ったとき、上記の目標が移動し
たレンジビンに出力信号が分散し、パルス・ドップラー
処理による積分の効果が十分に得られないため、高速移
動目標の距離測定性能が劣化する。また、パルス・ドッ
プラー処理においてフーリエ変換したとき、レンジビン
移動の影響でドップラー周波数帯域が広がり、複数ドッ
プラービンに出力信号が分散し、パルス・ドップラー処
理による積分の効果が十分に得られないため、高速移動
目標の速度測定性能が劣化する。さらに、観測時間内の
一時点に目標がいるレンジビンに着目すると、目標のレ
ンジビン移動が生じることにより観測時間が短縮された
のと同様に情報量が減少するため、ドップラー分解能が
低下し目標の速度測定性能が劣化する。
ンが移動してしまうときは、図７（ｂ）に示すように、
パルス圧縮結果が複数のレンジビンに広がるため、パル
ス・ドップラー処理を行ったとき、上記の目標が移動し
たレンジビンに出力信号が分散し、パルス・ドップラー
処理による積分の効果が十分に得られないため、高速移
動目標の距離測定性能が劣化する。また、パルス・ドッ
プラー処理においてフーリエ変換したとき、レンジビン
移動の影響でドップラー周波数帯域が広がり、複数ドッ
プラービンに出力信号が分散し、パルス・ドップラー処
理による積分の効果が十分に得られないため、高速移動
目標の速度測定性能が劣化する。さらに、観測時間内の
一時点に目標がいるレンジビンに着目すると、目標のレ
ンジビン移動が生じることにより観測時間が短縮された
のと同様に情報量が減少するため、ドップラー分解能が
低下し目標の速度測定性能が劣化する。
【００５１】一方実施例２においては、レンジビン移動
を補正したリファレンス信号を用いてパルス圧縮を行う
ことにより、図７（ｃ）に示すように、観測開始時のパ
ルスが圧縮されるレンジビンに観測時間中の全パルスが
圧縮される。（観測開始時のパルスのレンジ移動量は零
とする。）そのため積分処理を行った時、１つのレンジ
ビンに信号電力が積分されるので積分効率が向上し、高
速移動目標の距離測定性能が向上する。またドップラー
分解能についても、レンジビン移動が除去されたことに
より、情報量の減少を防ぐのでレンジビンの移動が起き
ない時のドップラー分解能と同じ性能が得られ、高速移
動目標の速度測定性能も向上する。
を補正したリファレンス信号を用いてパルス圧縮を行う
ことにより、図７（ｃ）に示すように、観測開始時のパ
ルスが圧縮されるレンジビンに観測時間中の全パルスが
圧縮される。（観測開始時のパルスのレンジ移動量は零
とする。）そのため積分処理を行った時、１つのレンジ
ビンに信号電力が積分されるので積分効率が向上し、高
速移動目標の距離測定性能が向上する。またドップラー
分解能についても、レンジビン移動が除去されたことに
より、情報量の減少を防ぐのでレンジビンの移動が起き
ない時のドップラー分解能と同じ性能が得られ、高速移
動目標の速度測定性能も向上する。
【００５２】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。請求
項１の発明によれば、パルス圧縮処理の過程において、
レンジ方向にフ−リエ変換された受信信号を目標の相対
速度に応じて分離するパルス・ドップラ−処理手段と、
相対速度毎にその影響を補償するリファレンス信号を用
いて、変調された広パルス幅信号を相関処理し、狭パル
ス幅信号に変換するパルス圧縮手段とを備え、パルス圧
縮手段の中で目標の相対速度を検出するパルス・ドップ
ラー処理を行い、ドップラー効果の補正をしたそれぞれ
の速度に応じたリファレンス信号を用いて、変調された
広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信号に変換す
るパルス圧縮を行うことにより、高速移動目標が相対速
度をもっていても、ドップラーシフトによる影響を受け
ずにパルス圧縮することが可能となり、高速移動目標の
距離測定性能を向上させたパルス・ドップラーレーダ装
置を得ることができる。
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。請求
項１の発明によれば、パルス圧縮処理の過程において、
レンジ方向にフ−リエ変換された受信信号を目標の相対
速度に応じて分離するパルス・ドップラ−処理手段と、
相対速度毎にその影響を補償するリファレンス信号を用
いて、変調された広パルス幅信号を相関処理し、狭パル
ス幅信号に変換するパルス圧縮手段とを備え、パルス圧
縮手段の中で目標の相対速度を検出するパルス・ドップ
ラー処理を行い、ドップラー効果の補正をしたそれぞれ
の速度に応じたリファレンス信号を用いて、変調された
広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信号に変換す
るパルス圧縮を行うことにより、高速移動目標が相対速
度をもっていても、ドップラーシフトによる影響を受け
ずにパルス圧縮することが可能となり、高速移動目標の
距離測定性能を向上させたパルス・ドップラーレーダ装
置を得ることができる。
【００５３】また、請求項２の発明によれば、各パルス
ヒット毎に、目標との相対距離を目標の相対速度に応じ
て算出し、レンジビンの変化と位相の変化の両方を同時
に補償可能なリファレンス信号を発生するリファレンス
信号発生手段と、発生したリファレンス信号を用いて、
変調された広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信
号に変換するパルス圧縮手段と、パルス圧縮手段の出力
信号を同一のレンジビンかつ同一の相対速度について積
分する積分手段とを備え、目標の相対速度を想定し、ド
ップラー効果による位相変動とレンジビン移動を補正し
たパルスヒット毎、目標の相対速度毎に応じたリファレ
ンス信号を用い、変調された広パルス幅の受信信号との
相関演算により狭パルス幅信号に変換するパルス圧縮を
行い、観測時間中のパルス圧縮後の受信信号をレンジビ
ン毎ドップラービン毎に積分することにより、観測中に
レンジビン移動を伴う高速移動目標に対しても、ドップ
ラー効果による位相変動と目標のレンジ移動の影響を受
けずにパルス圧縮と信号の積分が可能となり、高速移動
目標の距離測定性能及び速度測定性能を向上させたパル
ス・ドップラーレーダ装置を得ることができる。
ヒット毎に、目標との相対距離を目標の相対速度に応じ
て算出し、レンジビンの変化と位相の変化の両方を同時
に補償可能なリファレンス信号を発生するリファレンス
信号発生手段と、発生したリファレンス信号を用いて、
変調された広パルス幅信号を相関処理し、狭パルス幅信
号に変換するパルス圧縮手段と、パルス圧縮手段の出力
信号を同一のレンジビンかつ同一の相対速度について積
分する積分手段とを備え、目標の相対速度を想定し、ド
ップラー効果による位相変動とレンジビン移動を補正し
たパルスヒット毎、目標の相対速度毎に応じたリファレ
ンス信号を用い、変調された広パルス幅の受信信号との
相関演算により狭パルス幅信号に変換するパルス圧縮を
行い、観測時間中のパルス圧縮後の受信信号をレンジビ
ン毎ドップラービン毎に積分することにより、観測中に
レンジビン移動を伴う高速移動目標に対しても、ドップ
ラー効果による位相変動と目標のレンジ移動の影響を受
けずにパルス圧縮と信号の積分が可能となり、高速移動
目標の距離測定性能及び速度測定性能を向上させたパル
ス・ドップラーレーダ装置を得ることができる。
【図１】本発明の実施例１によるチャープ方式の場合の
一実施例を示す構成ブロック図である。
一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施例１による符号変調方式の場合の
一実施例を示す構成ブロック図である。
一実施例を示す構成ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１によるパルス・ドップラー処
理手段とパルス圧縮手段の信号処理の流れを示す図であ
る。
理手段とパルス圧縮手段の信号処理の流れを示す図であ
る。
【図４】本発明の実施例２によるチャープ方式の場合の
一実施例を示す構成ブロック図である。
一実施例を示す構成ブロック図である。
【図５】本発明の実施例２による符号変調方式の場合の
一実施例を示す構成ブロック図である。
一実施例を示す構成ブロック図である。
【図６】本発明の実施例２によるパルス圧縮手段と積分
手段の信号処理の流れを示す図である。
手段の信号処理の流れを示す図である。
【図７】本発明の実施例２によるレンジビン移動を補正
した効果を示す図である。
した効果を示す図である。
【図８】従来のチャープ方式の構成ブロック図である。
【図９】従来の符号変調方式の構成ブロック図である。
【図１０】チャープ方式の各信号波形を示す図である。
【図１１】符号変調方式の各信号波形を示す図である。
【図１２】受信手段の構成ブロック図である。
【図１３】従来のパルス圧縮手段とパルス・ドップラー
処理手段の信号処理の流れを示す図である。
処理手段の信号処理の流れを示す図である。
【図１４】従来のチャープ方式のドップラーシフトによ
るパルス圧縮の影響を示す図である。
るパルス圧縮の影響を示す図である。
【図１５】従来の符号変調方式のパルス圧縮波形の一例
を示す図である。
を示す図である。
１ 送信手段 ２ 受信手段 ３ アンテナ ４ 送受切換器 ５ パルス圧縮手段 ６ パルス・ドップラー処理手段 ７ 振幅検波器 ８ 表示器 ９ パルス積分処理手段 １０ リファレンス信号発生手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 由昌 鎌倉市五５丁目１番１号 三菱電機株式 会社 電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−201180（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188089（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 送信パルスを発生し、変調して周波数帯
域を広げる送信手段と、送信手段出力を目標に向け放射
し、目標からの反射信号を受信するアンテナと、送受信
回路を切換える送受切換器と、受信信号を処理して複素
信号を得る受信手段と、パルス圧縮処理の過程におい
て、レンジ方向にフ−リエ変換された受信信号を目標の
相対速度に応じて分離するパルス・ドップラ−処理手段
と、相対速度毎にその影響を補償するリファレンス信号
を用いて、変調された広パルス幅信号を相関処理し、狭
パルス幅信号に変換するパルス圧縮手段と、パルス・ド
ップラ−処理とパルス圧縮処理された信号を検波する振
幅検波器と、検出した目標を表示する表示器とを備えた
パルス・ドップラーレーダ装置。 - 【請求項２】 送信パルスを発生し、変調して周波数帯
域を広げる送信手段と、送信手段出力を目標に向け放射
し、目標からの反射信号を受信するアンテナと、送受信
回路を切換える送受切換器と、受信信号を処理して複素
信号を得る受信手段と、各パルスヒット毎に、目標との
相対距離を目標の相対速度に応じて算出し、レンジビン
の変化と位相の変化の両方を同時に補償可能なリファレ
ンス信号を発生するリファレンス信号発生手段と、発生
したリファレンス信号を用いて、変調された広パルス幅
信号を相関処理し、狭パルス幅信号に変換するパルス圧
縮手段と、パルス圧縮手段の出力信号を同一のレンジビ
ンかつ同一の相対速度について積分する積分手段と、積
分手段の出力信号を検波する振幅検波器と、検出した目
標を表示する表示器とを備えたパルス・ドップラーレー
ダ装置。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-229234 | 1990-08-30 | ||
| JP22923490 | 1990-08-30 | ||
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| JP3191540A Expired - Fee Related JP2642803B2 (ja) | 1990-08-30 | 1991-07-31 | パルス・ドップラーレーダ装置 |
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-
1991
- 1991-07-31 JP JP3191540A patent/JP2642803B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2806122B2 (ja) | 1992-02-07 | 1998-09-30 | 三菱電機株式会社 | パルス・ドップラーレーダ装置 |
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| JPH04357485A (ja) | 1992-12-10 |
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