JP2889185B2 - レーダシステム及び標的の強度と角度とを用いてクラッタ内の標的を検出する方法 - Google Patents
レーダシステム及び標的の強度と角度とを用いてクラッタ内の標的を検出する方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーダシステムに関
し、特に、背景クラッタに密接に関連した標的の識別に
適したレーダシステムに関する。
し、特に、背景クラッタに密接に関連した標的の識別に
適したレーダシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーダシステムにおいては、トランシー
バ（トランスミッタ／レシーバ）が空間に高周波信号を
送信する。送信された信号が物体に衝突したとき、反射
信号が生成される。反射信号の一部はトランスミッタへ
と戻り検出される。
バ（トランスミッタ／レシーバ）が空間に高周波信号を
送信する。送信された信号が物体に衝突したとき、反射
信号が生成される。反射信号の一部はトランスミッタへ
と戻り検出される。
【０００３】戻り信号が単一であるならば、レーダ信号
の解析は簡単かつ単一である。実際は、多数の戻り信号
が同時に検出される。戻り信号は、標的としての物体に
加えて、多くの特徴によって生成される。レーダレシー
バが低空飛行の航空機に関する標的を追跡すべく低い軌
道に向けられているときは、丘、木、家などの地上の自
然及び人工の物体からの戻り信号の振幅は小さい。レー
ダトランシーバが高い軌道に向けられているときは、戻
り信号が鳥などの自然の物体や湿り気による水滴やあら
れなどの自然現象によって生成される。ここでは、標的
による戻り信号に加えてこれらの戻り信号をクラッタ(c
lutter) と呼ぶ。
の解析は簡単かつ単一である。実際は、多数の戻り信号
が同時に検出される。戻り信号は、標的としての物体に
加えて、多くの特徴によって生成される。レーダレシー
バが低空飛行の航空機に関する標的を追跡すべく低い軌
道に向けられているときは、丘、木、家などの地上の自
然及び人工の物体からの戻り信号の振幅は小さい。レー
ダトランシーバが高い軌道に向けられているときは、戻
り信号が鳥などの自然の物体や湿り気による水滴やあら
れなどの自然現象によって生成される。ここでは、標的
による戻り信号に加えてこれらの戻り信号をクラッタ(c
lutter) と呼ぶ。
【０００４】標的による戻り信号は、クラッタの戻り信
号よりもはるかに大きな振幅を有している場合は、レー
ダ表示画面を観察することから、その様子によってクラ
ッタとは明確に区別できる。しかしながら、このような
観察が容易でない場合がある。また、標的とクラッタを
自動的に区別する能力をもつことが望ましい。軍事へ応
用する場合は、レーダは無人ミサイルに搭載されてお
り、人間の手を借りずに標的を識別する必要がある。非
軍事的応用においては、人間による制御に対するバック
アップとして、完全に自動化された航空機着陸システム
や飛行制御システムが開発されている。このような制御
システムは自動標的識別レーダシステムを利用すること
ができる。
号よりもはるかに大きな振幅を有している場合は、レー
ダ表示画面を観察することから、その様子によってクラ
ッタとは明確に区別できる。しかしながら、このような
観察が容易でない場合がある。また、標的とクラッタを
自動的に区別する能力をもつことが望ましい。軍事へ応
用する場合は、レーダは無人ミサイルに搭載されてお
り、人間の手を借りずに標的を識別する必要がある。非
軍事的応用においては、人間による制御に対するバック
アップとして、完全に自動化された航空機着陸システム
や飛行制御システムが開発されている。このような制御
システムは自動標的識別レーダシステムを利用すること
ができる。
【０００５】クラッタによる標的の自動識別に対する１
つの方法は、ＣＦＡＲを用いたレーダシステム、また
は、定常偽アラームレート検出解析システムである。こ
の方法では、戻り信号の振幅が、クラッタに関する背景
振幅値の倍数であるしきい値と比較される。戻り信号が
しきい値よりも大きい場合、戻り信号はクラッタではな
く標的であると判断される。また、レンジゲートまたは
ドプラーフィルタリングを用いて標的とクラッタとを区
別する方法がある。
つの方法は、ＣＦＡＲを用いたレーダシステム、また
は、定常偽アラームレート検出解析システムである。こ
の方法では、戻り信号の振幅が、クラッタに関する背景
振幅値の倍数であるしきい値と比較される。戻り信号が
しきい値よりも大きい場合、戻り信号はクラッタではな
く標的であると判断される。また、レンジゲートまたは
ドプラーフィルタリングを用いて標的とクラッタとを区
別する方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のＣＦＡＲ技術は、実際の多くの重要な局面、例
えば、標的とクラッタとが同じようなレーダ戻り振幅を
有していて、かつ標的とクラッタとが混合されている場
合は、クラッタと標的を容易に区別することができな
い。
た従来のＣＦＡＲ技術は、実際の多くの重要な局面、例
えば、標的とクラッタとが同じようなレーダ戻り振幅を
有していて、かつ標的とクラッタとが混合されている場
合は、クラッタと標的を容易に区別することができな
い。
【０００７】また、標的がクラッタに近いかあるいは、
クラッタ内に埋まっている場合は、レンジゲートによる
方法は効果的ではない。また、標的がトランシーバから
約一定の距離で移動しているときは、ドプラーに基づい
た技術は標的を識別するのに効果的でない。
クラッタ内に埋まっている場合は、レンジゲートによる
方法は効果的ではない。また、標的がトランシーバから
約一定の距離で移動しているときは、ドプラーに基づい
た技術は標的を識別するのに効果的でない。
【０００８】本発明のレーダシステムはこのような課題
に着目してなされたものであり、その目的とするところ
は、高い信頼度で標的とクラッタとを区別できるレーダ
システムを提供することにある。
に着目してなされたものであり、その目的とするところ
は、高い信頼度で標的とクラッタとを区別できるレーダ
システムを提供することにある。
【０００９】
【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、本発明は、レーダシステムであって、複数の戻り
信号の振幅と角度とを決定するための手段を含むレーダ
レシーバと、前記複数の戻り信号から標的とクラッタと
を識別する手段とを具備し、前記識別する手段が、前記
戻り信号の振幅と角度のテスト関数を形成する手段と、
このテスト関数としきい値とを比較する手段とを含む。
めに、本発明は、レーダシステムであって、複数の戻り
信号の振幅と角度とを決定するための手段を含むレーダ
レシーバと、前記複数の戻り信号から標的とクラッタと
を識別する手段とを具備し、前記識別する手段が、前記
戻り信号の振幅と角度のテスト関数を形成する手段と、
このテスト関数としきい値とを比較する手段とを含む。
【００１０】また、本発明は、レーダシステムにおける
標的戻り信号を識別する方法であって、少なくとも１つ
の標的とクラッタとを含む複数のレーダ戻り信号の振幅
と角度値を算出する工程と、しきい値を決定する工程
と、前記レーダ戻り信号から振幅と角度のテスト関数を
形成する工程と、このテスト関数としきい値とを比較す
る工程とを具備する。
標的戻り信号を識別する方法であって、少なくとも１つ
の標的とクラッタとを含む複数のレーダ戻り信号の振幅
と角度値を算出する工程と、しきい値を決定する工程
と、前記レーダ戻り信号から振幅と角度のテスト関数を
形成する工程と、このテスト関数としきい値とを比較す
る工程とを具備する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図１は、レーダトランシー
バ２２を含むレーダシステム２０を具備したミサイル１
８を示す図である。レーダトランシーバ２２は、アンテ
ナ主ローブの（視界に対応する）ビーム幅を有するレー
ダ信号を送信して、物体２４からの戻り信号を受信す
る。レーダシステム２０は選択されたレンジ帯域内にあ
る物体２４のみを選択するレンジゲートとともに動作す
る。レンジ帯域は、レーダ信号の送信後、予め選択され
た時間間隔以内にある戻り信号を生成する物体のみを選
択することによって決定される。レーダシステム２０の
動作時、レンジゲートは小さいレンジと大きいレンジと
の間の視界を走査するために変更される。物体２４は、
標的２６と、レンジゲート内にあるクラッタ２８とを含
む。図１は分かりやすくするために、標的２６とクラッ
タ２８とを分離しているが、多くの場合、標的が地上近
くを飛行しているか、あるいは、標的が地上にあるとき
は、標的による戻りはクラッタによる戻りにきわめて近
いか、あるいは、両者は混合されている。
実施形態を詳細に説明する。図１は、レーダトランシー
バ２２を含むレーダシステム２０を具備したミサイル１
８を示す図である。レーダトランシーバ２２は、アンテ
ナ主ローブの（視界に対応する）ビーム幅を有するレー
ダ信号を送信して、物体２４からの戻り信号を受信す
る。レーダシステム２０は選択されたレンジ帯域内にあ
る物体２４のみを選択するレンジゲートとともに動作す
る。レンジ帯域は、レーダ信号の送信後、予め選択され
た時間間隔以内にある戻り信号を生成する物体のみを選
択することによって決定される。レーダシステム２０の
動作時、レンジゲートは小さいレンジと大きいレンジと
の間の視界を走査するために変更される。物体２４は、
標的２６と、レンジゲート内にあるクラッタ２８とを含
む。図１は分かりやすくするために、標的２６とクラッ
タ２８とを分離しているが、多くの場合、標的が地上近
くを飛行しているか、あるいは、標的が地上にあるとき
は、標的による戻りはクラッタによる戻りにきわめて近
いか、あるいは、両者は混合されている。
【００１２】戻り信号はコンピュータ３０に供給されて
デジタル化され、適宜、表示部３２に表示される。レー
ダシステムは無人の乗り物内で利用されるので、多くの
場合、レーダシステム２０は表示部を含まない。図１
は、以下の説明で用いられる表示画面として遠隔地上局
３４に配置された表示部３２を示している。図１のレー
ダトランシーバ２２は、アンテナ主ローブのビーム幅が
ミサイルの照準線(boresight) ３６に沿って方向付けら
れており、架空の線(imaginary line)がミサイル１８の
前方に向けられて角度調整に対する基準フレームを提供
している。レーダシステム２０は、戻り信号の振幅と、
照準線として便宜的に選択された基準に対する角度とを
決定する能力を有する。
デジタル化され、適宜、表示部３２に表示される。レー
ダシステムは無人の乗り物内で利用されるので、多くの
場合、レーダシステム２０は表示部を含まない。図１
は、以下の説明で用いられる表示画面として遠隔地上局
３４に配置された表示部３２を示している。図１のレー
ダトランシーバ２２は、アンテナ主ローブのビーム幅が
ミサイルの照準線(boresight) ３６に沿って方向付けら
れており、架空の線(imaginary line)がミサイル１８の
前方に向けられて角度調整に対する基準フレームを提供
している。レーダシステム２０は、戻り信号の振幅と、
照準線として便宜的に選択された基準に対する角度とを
決定する能力を有する。
【００１３】図２及び図３は特定の場合においてレーダ
表示部３２に表示された２つのシーンを示している。こ
れらのシーン内の標的は、従来のレーダシステムと比較
して本発明によるレーダシステムを用いた場合により簡
単に検出される。図２において、２つの標的２６ａ、２
６ｂとクラッタ２８とが、基準ゼロ角度として選択され
た照準線３６に対する角度で表示されている。（図２及
び図３は、上昇角度を示しているが、方位角に対しても
同様の解析を適用することができる）。標的の性質に関
する情報からわかるように、標的２６ａ、２６ｂのいず
れかは、照準線に対するクラッタ２８の平均角度よりも
大きい角度で配置されなければならない。これは、既知
の“極性”をもつ標的の一例であり、標的がクラッタに
対して特定の角度をもつ。また、図３に示すように、標
的はクラッタ２８（標的２６ｃ）以上かあるいはクラッ
タ（標的２６ｄ）以下になるので、クラッタに対する角
度は確実に知ることができない。これは、未知の極性を
もつ標的の例である。
表示部３２に表示された２つのシーンを示している。こ
れらのシーン内の標的は、従来のレーダシステムと比較
して本発明によるレーダシステムを用いた場合により簡
単に検出される。図２において、２つの標的２６ａ、２
６ｂとクラッタ２８とが、基準ゼロ角度として選択され
た照準線３６に対する角度で表示されている。（図２及
び図３は、上昇角度を示しているが、方位角に対しても
同様の解析を適用することができる）。標的の性質に関
する情報からわかるように、標的２６ａ、２６ｂのいず
れかは、照準線に対するクラッタ２８の平均角度よりも
大きい角度で配置されなければならない。これは、既知
の“極性”をもつ標的の一例であり、標的がクラッタに
対して特定の角度をもつ。また、図３に示すように、標
的はクラッタ２８（標的２６ｃ）以上かあるいはクラッ
タ（標的２６ｄ）以下になるので、クラッタに対する角
度は確実に知ることができない。これは、未知の極性を
もつ標的の例である。
【００１４】図２及び図３に示された標的及びクラッタ
に対するレーダ戻り信号の各々は、信号戻り振幅（すな
わち、信号の強さ）と、信号戻り位置（すなわち、照準
線に対する戻りの角度）に関する値を有している。図４
に示すように、レーダ戻り信号をドプラー値とレンジの
観点から解析することが通常行われる。図４は、標的２
６と多くのクラッタ２８に対するレーダ戻りを示してい
る。図４のラベルは戻りの１つが標的であり、標的であ
る戻りの身元は解析の開始前は例え標的が存在していて
も未知である。図４に示す戻りの各々は関連する振幅Ｒ
と角度θとを有している。
に対するレーダ戻り信号の各々は、信号戻り振幅（すな
わち、信号の強さ）と、信号戻り位置（すなわち、照準
線に対する戻りの角度）に関する値を有している。図４
に示すように、レーダ戻り信号をドプラー値とレンジの
観点から解析することが通常行われる。図４は、標的２
６と多くのクラッタ２８に対するレーダ戻りを示してい
る。図４のラベルは戻りの１つが標的であり、標的であ
る戻りの身元は解析の開始前は例え標的が存在していて
も未知である。図４に示す戻りの各々は関連する振幅Ｒ
と角度θとを有している。
【００１５】従来のＣＦＡＲによる方法では、各戻り信
号の振幅のみがクラッタと標的とを区別するために解析
された。本発明による方法では、各戻り信号の振幅と角
度とが標的とクラッタとを区別するために解析される。
以下に示されるように、本発明の方法は、従来の方法と
比較してより高い信頼度で標的を検出することができ
る。この能力は、技術の進歩により標的信号戻りが小さ
くなっていくときに重要な意味をもつ。すなわち、本発
明の方法では、標的の振幅がクラッタの振幅と比較でき
る大きさである場合や、クラッタの振幅よりも小さい場
合であっても標的を検出できる。
号の振幅のみがクラッタと標的とを区別するために解析
された。本発明による方法では、各戻り信号の振幅と角
度とが標的とクラッタとを区別するために解析される。
以下に示されるように、本発明の方法は、従来の方法と
比較してより高い信頼度で標的を検出することができ
る。この能力は、技術の進歩により標的信号戻りが小さ
くなっていくときに重要な意味をもつ。すなわち、本発
明の方法では、標的の振幅がクラッタの振幅と比較でき
る大きさである場合や、クラッタの振幅よりも小さい場
合であっても標的を検出できる。
【００１６】図５は、本発明に従った方法を示してい
る。レーダトランシーバ２２によって受信された各戻り
信号に対して、戻り信号の振幅と角度がコンピュータ４
０によって決定される。この情報の絶対値は本発明では
重要でなく、ある共通の標準に対する値のみが重要であ
る。しかしながら、便宜的に、振幅はゼロ振幅に対して
決定され、角度値は、好ましくは図１に示すレーダシス
テムに対する照準線３６となる基準軸に対して決定され
る。
る。レーダトランシーバ２２によって受信された各戻り
信号に対して、戻り信号の振幅と角度がコンピュータ４
０によって決定される。この情報の絶対値は本発明では
重要でなく、ある共通の標準に対する値のみが重要であ
る。しかしながら、便宜的に、振幅はゼロ振幅に対して
決定され、角度値は、好ましくは図１に示すレーダシス
テムに対する照準線３６となる基準軸に対して決定され
る。
【００１７】しきい値４２は振幅及び角度に対して用い
られる。しきい値を決定するために、レーダ戻り信号は
ディジタル化され、解析すべき戻り信号のサンプルがあ
る領域から抽出される。サンプルの振幅は平均化され、
平均振幅が振幅しきい値を求めるために第１の一定重み
係数によって乗算される。同様に、基準軸に対する角度
が平均化されて平均角度値が算出され、角度しきい値を
求めるために第２の一定重み係数によって乗算される。
すなわち、Ｒ／Ｒ0 とθ／θ0 の値が、本発明の一実施
形態における各しきい値と比較される。同様にして、結
合Ｒ、θしきい値がこれら同様の関係から決定される。
許容される偽のアラームレートを提供すべく２つの重み
係数が選択される。それらは定数であり、その値は偽の
アラーム（実際はクラッタと認識すべき戻り信号を誤っ
て標的であると認識してしまう）の可能性を増大または
減少すべく所望の値に変更できる。
られる。しきい値を決定するために、レーダ戻り信号は
ディジタル化され、解析すべき戻り信号のサンプルがあ
る領域から抽出される。サンプルの振幅は平均化され、
平均振幅が振幅しきい値を求めるために第１の一定重み
係数によって乗算される。同様に、基準軸に対する角度
が平均化されて平均角度値が算出され、角度しきい値を
求めるために第２の一定重み係数によって乗算される。
すなわち、Ｒ／Ｒ0 とθ／θ0 の値が、本発明の一実施
形態における各しきい値と比較される。同様にして、結
合Ｒ、θしきい値がこれら同様の関係から決定される。
許容される偽のアラームレートを提供すべく２つの重み
係数が選択される。それらは定数であり、その値は偽の
アラーム（実際はクラッタと認識すべき戻り信号を誤っ
て標的であると認識してしまう）の可能性を増大または
減少すべく所望の値に変更できる。
【００１８】標的４４として試験される特定の信号戻り
に対してテスト関数が生成される。振幅分布がレーリー
分布であり、角度分布がガウシアンであることを仮定し
て作成された好ましいテスト関数は形式Ａ／Ｂである。
ここで、 Ａ＝ＥＸＰ−（θ−θ1 ／σ1 ）2 ×Ｒ／（Ｒ0 2 ＋Ｒ
T 2 ）×ＥＸＰ−（Ｒ2 ／２（Ｒo 2 ＋ＲT 2 ））、 Ｂ＝ＥＸＰ−（θ−θ0 ／σ0 ）2 ×Ｒ／Ｒ0 2 ×ＥＸ
Ｐ−（Ｒ2 ／２（Ｒ0 2））。
に対してテスト関数が生成される。振幅分布がレーリー
分布であり、角度分布がガウシアンであることを仮定し
て作成された好ましいテスト関数は形式Ａ／Ｂである。
ここで、 Ａ＝ＥＸＰ−（θ−θ1 ／σ1 ）2 ×Ｒ／（Ｒ0 2 ＋Ｒ
T 2 ）×ＥＸＰ−（Ｒ2 ／２（Ｒo 2 ＋ＲT 2 ））、 Ｂ＝ＥＸＰ−（θ−θ0 ／σ0 ）2 ×Ｒ／Ｒ0 2 ×ＥＸ
Ｐ−（Ｒ2 ／２（Ｒ0 2））。
【００１９】また、θはテスト戻り信号の角度であり、
θ1 は標的とクラッタ戻りの組合せからの期待パワー重
心（expected power centroid ）であり、σ1 はθ1 の
標準変位であり、σ0 はθ0 の標準変位であり、Ｒは戻
り信号の振幅であり、Ｒ0 2はクラッタの平均パワーで
あり、ＲT 2 は標的の期待パワーである。この式におい
て、Ａは標的が存在する場合に関しており、Ｂは標的が
存在しない場合に関している。この形式のテスト関数は
振幅と角度情報とが単一の数式内で用いられることよ
り、“組合せ関数”と呼ばれる。このことは、以下に述
べる第２のより望ましくない実施形態（振幅と角度情報
が別個の表現で用いられる）と対照的である。
θ1 は標的とクラッタ戻りの組合せからの期待パワー重
心（expected power centroid ）であり、σ1 はθ1 の
標準変位であり、σ0 はθ0 の標準変位であり、Ｒは戻
り信号の振幅であり、Ｒ0 2はクラッタの平均パワーで
あり、ＲT 2 は標的の期待パワーである。この式におい
て、Ａは標的が存在する場合に関しており、Ｂは標的が
存在しない場合に関している。この形式のテスト関数は
振幅と角度情報とが単一の数式内で用いられることよ
り、“組合せ関数”と呼ばれる。このことは、以下に述
べる第２のより望ましくない実施形態（振幅と角度情報
が別個の表現で用いられる）と対照的である。
【００２０】本発明の適用はこの特定のテスト関数に特
定されるものではなく、特定の状況に適用されるどのよ
うなテスト関数も可能である。好ましくは、単一のテス
ト関数は、振幅と角度情報との組合せまたは同時関数で
ある。より望ましくない例としては、一方が振幅情報を
使用しており、他方が角度情報を使用しており、この情
報をともに解析する例である。後者の例は正確さの観点
で劣っているので望ましくはないが、それでも従来のＣ
ＦＡＲ振幅のみの方法と比較すると改善されている。
定されるものではなく、特定の状況に適用されるどのよ
うなテスト関数も可能である。好ましくは、単一のテス
ト関数は、振幅と角度情報との組合せまたは同時関数で
ある。より望ましくない例としては、一方が振幅情報を
使用しており、他方が角度情報を使用しており、この情
報をともに解析する例である。後者の例は正確さの観点
で劣っているので望ましくはないが、それでも従来のＣ
ＦＡＲ振幅のみの方法と比較すると改善されている。
【００２１】このテスト関数は図１に示すような実際の
応用にあたって以下のように簡略化される。すなわち、
（１）σ1 はσ0 とほぼ等しく、（２）ＲT 2 ／（Ｒo
2 ＋ＲT 2 ）が１にほぼ等しく、（３）標的は照準線に
近い。したがって、このテスト関数は以下のような簡単
な形式になる。
応用にあたって以下のように簡略化される。すなわち、
（１）σ1 はσ0 とほぼ等しく、（２）ＲT 2 ／（Ｒo
2 ＋ＲT 2 ）が１にほぼ等しく、（３）標的は照準線に
近い。したがって、このテスト関数は以下のような簡単
な形式になる。
【００２２】（θ−θ0 ）2 −（θ−θ1 ）2 ×Ｒ2 ／
Ｒ0 2 −１≧ 結合Ｒ、θしきい値 コンピュータ３０はテスト中の戻り信号をデジタル的に
評価する。しかしながら、解釈のために、この関係は図
７に示すようにグラフィックに表示される。標的として
評価されている戻り信号に対する（θ−θ0 ）及び（Ｒ
2 ／Ｒ0 2 ）の値が、図７に示す曲線上または曲線より
上である場合は、標的が検出されたと決定される。（θ
−θ0 ）と（Ｒ2 ／Ｒ0 2 ）の値が、評価されている戻
り信号が図７に示す曲線より下に位置しているときは標
的が検出されなかったと決定される。すなわち、極性が
未知であるとき、（θ−θ0 ）2 ＋Ｒ2 ／Ｒ0 2 −１≧
結合Ｒ、θしきい値が標的の検出に対する評価のために
使用される。
Ｒ0 2 −１≧ 結合Ｒ、θしきい値 コンピュータ３０はテスト中の戻り信号をデジタル的に
評価する。しかしながら、解釈のために、この関係は図
７に示すようにグラフィックに表示される。標的として
評価されている戻り信号に対する（θ−θ0 ）及び（Ｒ
2 ／Ｒ0 2 ）の値が、図７に示す曲線上または曲線より
上である場合は、標的が検出されたと決定される。（θ
−θ0 ）と（Ｒ2 ／Ｒ0 2 ）の値が、評価されている戻
り信号が図７に示す曲線より下に位置しているときは標
的が検出されなかったと決定される。すなわち、極性が
未知であるとき、（θ−θ0 ）2 ＋Ｒ2 ／Ｒ0 2 −１≧
結合Ｒ、θしきい値が標的の検出に対する評価のために
使用される。
【００２３】クラッタに対する標的の期待位置の極性の
概念については、図２及び図３を参照して前述した。こ
の情報は標的の存在に対する戻り信号の試験を促進する
とともに、本発明の方法と従来の方法とを比較するのに
用いられる。すなわち、上記の関係は、Ｒ／Ｒ0 ≧振幅
しきい値を満たす場合は以下の形式に変形される。
概念については、図２及び図３を参照して前述した。こ
の情報は標的の存在に対する戻り信号の試験を促進する
とともに、本発明の方法と従来の方法とを比較するのに
用いられる。すなわち、上記の関係は、Ｒ／Ｒ0 ≧振幅
しきい値を満たす場合は以下の形式に変形される。
【００２４】（θ−θ0 ）＊Ｒ2 ／Ｒ0 2 −１）≧結合
Ｒ、θしきい値（極性が既知） ｜θ−θ0 ｜＊Ｒ2 ／Ｒ0 2 −１）≧結合Ｒ、θしきい
値（極性が未知） この簡略化された方法は図８と図６とにグラフィックに
示されている。レーダ戻りの振幅と角度サンプル５０が
抽出される。この値は、戻りの１つが標的であり、残り
がクラッタであるという仮定のもとに試験される。この
仮定のもとに、Ｒとθの値が標的に対して、かつ、Ｒ0
とθ0 の値がクラッタに対して決定される。Ｒ／Ｒo が
振幅しきい値に等しいかまたは振幅しきい値よりも大き
いとき、標的は、角度情報５２を用いる必要がないと決
定される。他方、Ｒ／Ｒo が振幅しきい値以下のとき
は、振幅情報のみを使用する従来の方法が標的を検出し
ない場合でも、本発明によって角度情報を用いて標的を
検出することができる。角度依存の計算は上記した議論
と（もしある場合は）極性情報５４とに基づいて決定さ
れる。振幅のみの試験が満足されるか（５２）あるい
は、振幅／角度試験が満足された（５４）とき、標的が
宣言される（５６）。
Ｒ、θしきい値（極性が既知） ｜θ−θ0 ｜＊Ｒ2 ／Ｒ0 2 −１）≧結合Ｒ、θしきい
値（極性が未知） この簡略化された方法は図８と図６とにグラフィックに
示されている。レーダ戻りの振幅と角度サンプル５０が
抽出される。この値は、戻りの１つが標的であり、残り
がクラッタであるという仮定のもとに試験される。この
仮定のもとに、Ｒとθの値が標的に対して、かつ、Ｒ0
とθ0 の値がクラッタに対して決定される。Ｒ／Ｒo が
振幅しきい値に等しいかまたは振幅しきい値よりも大き
いとき、標的は、角度情報５２を用いる必要がないと決
定される。他方、Ｒ／Ｒo が振幅しきい値以下のとき
は、振幅情報のみを使用する従来の方法が標的を検出し
ない場合でも、本発明によって角度情報を用いて標的を
検出することができる。角度依存の計算は上記した議論
と（もしある場合は）極性情報５４とに基づいて決定さ
れる。振幅のみの試験が満足されるか（５２）あるい
は、振幅／角度試験が満足された（５４）とき、標的が
宣言される（５６）。
【００２５】本発明の方法によれば、戻り信号の振幅情
報のみを用いる従来の試験に比べて、改善された標的検
出を行なうことができる。図９は、図７、図８にグラフ
ィックに示された改善された標的検出の領域を示してい
る。振幅比率が従来の試験によって検出されるものより
低いが、（照準線など）レーダ基準軸からθ−θ0 だけ
角度が十分離れている標的は、従来の振幅のみの方法で
は検出されないが、本発明の方法によって検出可能であ
る。
報のみを用いる従来の試験に比べて、改善された標的検
出を行なうことができる。図９は、図７、図８にグラフ
ィックに示された改善された標的検出の領域を示してい
る。振幅比率が従来の試験によって検出されるものより
低いが、（照準線など）レーダ基準軸からθ−θ0 だけ
角度が十分離れている標的は、従来の振幅のみの方法で
は検出されないが、本発明の方法によって検出可能であ
る。
【００２６】この結論はコンピュータシミュレーション
によって確認された。この場合、シミュレートされたレ
ーリー振幅とガウシアン角度とが異なる信号／クラッタ
比で１０００００回のモンテカルロ試行を生成するため
に使用された。偽のアラームの確率が約１０-3で一定に
維持されたとき、従来の振幅のみの方法と既知の極性を
有する本発明の方法に対する結果が得られた。本発明の
方法は、標的がクラッタから角度上分離された２つの場
合（１度、３度）に対して評価された。２つの角度上の
分離は非常に小さい。シミュレーションの結果は図１０
に示されている。標的／クラッタ振幅比が増大（水平
軸）するとき、両方の方法が標的（垂直軸）を検出でき
るようになる。本発明はすべての場合に改善された結果
を得ることができるが、特に、低い標的／クラッタ振幅
比と、標的のクラッタからの分離が適度の角度であると
きに最も改善された結果が得られた。例えば、６ｄＢの
標的／クラッタ比と３度の標的／クラッタ角度分離に対
して、本発明の方法を使用する検出の確率が、従来の振
幅のみの方法を用いたときに比較して８乃至１０倍であ
る。本発明の方法によれば、クラッタから角度的にわず
かに分離された標的が従来に比較してより早くかつ、大
きな確実度で識別される。
によって確認された。この場合、シミュレートされたレ
ーリー振幅とガウシアン角度とが異なる信号／クラッタ
比で１０００００回のモンテカルロ試行を生成するため
に使用された。偽のアラームの確率が約１０-3で一定に
維持されたとき、従来の振幅のみの方法と既知の極性を
有する本発明の方法に対する結果が得られた。本発明の
方法は、標的がクラッタから角度上分離された２つの場
合（１度、３度）に対して評価された。２つの角度上の
分離は非常に小さい。シミュレーションの結果は図１０
に示されている。標的／クラッタ振幅比が増大（水平
軸）するとき、両方の方法が標的（垂直軸）を検出でき
るようになる。本発明はすべての場合に改善された結果
を得ることができるが、特に、低い標的／クラッタ振幅
比と、標的のクラッタからの分離が適度の角度であると
きに最も改善された結果が得られた。例えば、６ｄＢの
標的／クラッタ比と３度の標的／クラッタ角度分離に対
して、本発明の方法を使用する検出の確率が、従来の振
幅のみの方法を用いたときに比較して８乃至１０倍であ
る。本発明の方法によれば、クラッタから角度的にわず
かに分離された標的が従来に比較してより早くかつ、大
きな確実度で識別される。
【００２７】他の実施形態においては振幅情報と角度情
報とが組合せられた機能としてではなく分離された機能
として用いられる。この場合は、Ｒ／Ｒ0 と（θ−θ
0 ）とが組み合わされてテスト関数を構成し、各々が振
幅と角度情報のいずれか１つを用いる。２つのテスト関
数の各々が以下の関係に従って表された標的に対して満
足される。
報とが組合せられた機能としてではなく分離された機能
として用いられる。この場合は、Ｒ／Ｒ0 と（θ−θ
0 ）とが組み合わされてテスト関数を構成し、各々が振
幅と角度情報のいずれか１つを用いる。２つのテスト関
数の各々が以下の関係に従って表された標的に対して満
足される。
【００２８】Ｒ／Ｒ0 ≧振幅しきい値、またはθ−θ0
≧角度しきい値 図１１はこの方法の応用を示している。斜線で示された
領域は従来のＣＦＡＲの方法によって検出できない標的
検出の領域を表している。動作可能であるが、この方法
は望ましくない。なぜなら、振幅と角度の分離された機
能関係を用いた場合は、振幅と角度との組み合わせた機
能関係を用いる場合に比較して、より不正確な標的識別
が得られてしまうからである。本発明の特定の実施形態
が図面を用いて記載されたが、本発明の精神と範囲から
逸脱することなしに種々の変更及び追加が可能である。
≧角度しきい値 図１１はこの方法の応用を示している。斜線で示された
領域は従来のＣＦＡＲの方法によって検出できない標的
検出の領域を表している。動作可能であるが、この方法
は望ましくない。なぜなら、振幅と角度の分離された機
能関係を用いた場合は、振幅と角度との組み合わせた機
能関係を用いる場合に比較して、より不正確な標的識別
が得られてしまうからである。本発明の特定の実施形態
が図面を用いて記載されたが、本発明の精神と範囲から
逸脱することなしに種々の変更及び追加が可能である。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、高い信頼度で標的とク
ラッタとを区別できるレーダシステムを提供できる。
ラッタとを区別できるレーダシステムを提供できる。
【図１】本発明に係るレーダシステムの概略構成図であ
る。
る。
【図２】標的の極性が既知である場合にレーダビデオ表
示部に表示された密集クラッタを有するシーンの概略構
成図である。
示部に表示された密集クラッタを有するシーンの概略構
成図である。
【図３】標的の極性が未知である場合にレーダビデオ表
示部に表示された密集クラッタを有するシーンの概略構
成図である。
示部に表示された密集クラッタを有するシーンの概略構
成図である。
【図４】レーダ信号戻り解析に用いられるドプラー／レ
ンジマップの概略を示す図である。
ンジマップの概略を示す図である。
【図５】クラッタ中の標的を決定する方法の概略構成図
である。
である。
【図６】本発明の好ましい実施形態におけるデータフロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図７】テスト関数の第１の実施形態に対する決定空間
のグラフである。
のグラフである。
【図８】簡略化の仮定が行われた後における決定空間の
グラフである。
グラフである。
【図９】図７に類似の決定空間のグラフであり、本発明
による方法で標的が検出されるが、従来方法によっては
検出されない領域を示す図である。
による方法で標的が検出されるが、従来方法によっては
検出されない領域を示す図である。
【図１０】従来の方法と比較しつつ本発明の方法を用い
たときのテスト結果のグラフである。
たときのテスト結果のグラフである。
【図１１】テスト関数の第２の実施形態に対する決定空
間のグラフである。
間のグラフである。
１８…ミサイル、２０…レーダシステム、２２…レーダ
トランシーバ、２４…物体、２６…標的、２８…クラッ
タ、３０…コンピュータ、３２…表示部、３４…遠隔地
上局、３６…照準線。
トランシーバ、２４…物体、２６…標的、２８…クラッ
タ、３０…コンピュータ、３２…表示部、３４…遠隔地
上局、３６…照準線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 関根松夫著、「レーダ信号処理技 術」、電子通信学会、1991年９月20日初 版発行、Ｐ．96〜Ｐ．113、Ｐ．206〜 Ｐ．209 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95
Claims (12)
- 【請求項１】 レーダシステムであって、 複数の戻り信号の振幅と角度とを決定するための手段を
含むレーダレシーバと、 前記複数の戻り信号から標的とクラッタとを識別する手
段と、を具備し、 前記識別する手段が、前記戻り信号の振幅と角度のテス
ト関数を形成する手段と、 このテスト関数としきい値とを比較する手段と、を含む
ことを特徴とするレーダシステム。 - 【請求項２】 前記識別する手段が、 前記テスト関数を形成してしきい値と比較するコンピュ
ータを具備することを特徴とする請求項１記載のレーダ
システム。 - 【請求項３】 前記テスト関数を形成する手段が、 前記複数の戻り信号に対する平均振幅値を決定する手段
と、 前記複数の戻り信号に対する平均角度値を決定する手段
と、を具備することを特徴とする請求項１記載のレーダ
システム。 - 【請求項４】 前記テスト関数を形成する手段が、 前記テスト戻り信号の振幅と角度及び平均振幅と平均角
度値の関数として、テスト戻り信号に対するテスト関数
を形成する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の
レーダシステム。 - 【請求項５】 前記テスト関数を形成する手段が、 予め選択された基準値に対する角度を決定するための手
段を含むことを特徴とする請求項１記載のレーダシステ
ム。 - 【請求項６】 前記テスト関数を形成する手段が、関数
Ａ／Ｂ、 Ａ＝ＥＸＰ−（θ−θ1 ／σ1 ）2 ×Ｒ／（Ｒ0 2 ＋Ｒ
T 2 ）×ＥＸＰ−（Ｒ2 ／２（Ｒo 2 ＋ＲT 2 ））、 Ｂ＝ＥＸＰ−（θ−θ0 ／σ0 ）2 ×Ｒ／Ｒ0 2 ×ＥＸ
Ｐ−（Ｒ2 ／２（Ｒ0 2 ）） （θはテスト戻り信号の角度であり、θ1 は標的とクラ
ッタ戻りの組合せからの期待パワー重心であり、σ1 は
θ1 からの標準変位であり、σ0 はθ0 の標準変位であ
り、Ｒはテスト戻り信号の振幅であり、Ｒ0 2 はクラッ
タの平均パワーであり、ＲT 2 は標的の期待パワーであ
る）に実質的に等しい関数を形成するための手段を含む
ことを特徴とする請求項１記載のレーダシステム。 - 【請求項７】 前記標的とクラッタとを識別するための
手段が、 複数のサンプルパワー値を提供するために、前記戻り信
号をサンプリングする手段と、 前記複数のサンプルパワー値からしきい値を形成する手
段と、を含むことを特徴とする請求項１記載のレーダシ
ステム。 - 【請求項８】 前記標的とクラッタとを識別する手段
が、 複数の角度値を提供するために前記戻り信号をサンプリ
ングする手段と、 前記複数の角度値から前記しきい値を形成するための手
段と、を含むことを特徴とする請求項１記載のレーダシ
ステム。 - 【請求項９】 前記レーダシステムがさらに、 レーダトランスミッタを具備することを特徴とする請求
項１記載のレーダシステム。 - 【請求項１０】 前記テスト関数は振幅と角度の組合せ
テスト関数であることを特徴とする請求項１記載のレー
ダシステム。 - 【請求項１１】 前記テスト関数が振幅と角度の分離テ
スト関数であることを特徴とする請求項１記載のレーダ
システム。 - 【請求項１２】 レーダシステムにおける標的戻り信号
を識別する方法であって、 少なくとも１つの標的とクラッタとを含む複数のレーダ
戻り信号の振幅と角度値を算出する工程と、 しきい値を決定する工程と、 前記レーダ戻り信号から振幅と角度のテスト関数を形成
する工程と、 このテスト関数としきい値とを比較する工程と、を具備
することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/485,743 US5594450A (en) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | Radar system and method for detecting targets clutter using target intensity and angular position |
| US485743 | 1995-06-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921864A JPH0921864A (ja) | 1997-01-21 |
| JP2889185B2 true JP2889185B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=23929294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8145603A Expired - Fee Related JP2889185B2 (ja) | 1995-06-07 | 1996-06-07 | レーダシステム及び標的の強度と角度とを用いてクラッタ内の標的を検出する方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5594450A (ja) |
| EP (1) | EP0747723B1 (ja) |
| JP (1) | JP2889185B2 (ja) |
| KR (1) | KR0167430B1 (ja) |
| AU (1) | AU685024B2 (ja) |
| CA (1) | CA2176607C (ja) |
| DE (1) | DE69606094T2 (ja) |
| ES (1) | ES2140788T3 (ja) |
| IL (1) | IL118567A (ja) |
| NO (1) | NO316244B1 (ja) |
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| NL9301552A (nl) * | 1993-09-08 | 1995-04-03 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Radarapparaat. |
| US5748140A (en) * | 1996-03-28 | 1998-05-05 | Hughes Electronics | System for tracking radar targets in background clutter |
| US5736956A (en) * | 1996-06-04 | 1998-04-07 | Hughes Electronics | Unlocked W-band receiver with coherent features |
| SE509514C2 (sv) * | 1997-06-18 | 1999-02-08 | Ericsson Telefon Ab L M | Anordning och förfarande för att beräkna rörelsehastigheten hos en rörlig sändare |
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| DE10238896B4 (de) * | 2002-08-24 | 2006-12-28 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Auswertung von Radardaten |
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| RU2692470C2 (ru) * | 2016-11-21 | 2019-06-25 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ комплексной идентификации объектов, обнаруживаемых радиолокационной станцией |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| NL8005923A (nl) * | 1980-10-29 | 1982-05-17 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Plotgenerator. |
| FR2524983B1 (fr) * | 1982-04-10 | 1986-08-22 | Licentia Gmbh | Procede et dispositif d'identification d'objectifs et de suppression de signaux parasites dans les appareils radar |
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-
1996
- 1996-05-14 CA CA002176607A patent/CA2176607C/en not_active Expired - Fee Related
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| 関根松夫著、「レーダ信号処理技術」、電子通信学会、１９９１年９月２０日初版発行、Ｐ．９６〜Ｐ．１１３、Ｐ．２０６〜Ｐ．２０９ |
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