JP3755297B2 - パルスレーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、距離分解能が目標の大きさよりも小さいパルスレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のパルスレーダ装置を示すものであり、図９において、１は安定化局部発信器、２は基準中間周波数信号発生器、３ａ、３ｂは周波数混合器、４はパルス変調器、５は電力増幅器、６は送受切替器、７はアンテナ、８は中間周波数増幅器、９は９０度ハイブリッド器、１０ａ、１０ｂは位相検波器、１１ａ、１１ｂはＡ／Ｄ変換器、１２は包絡線検波器、１３はコヒーレント積分器、１４は目標検出器、１５は表示器、１６は目標である。また、２１は１〜６、８〜１０をまとめた送受信器である。
【０００３】
上記の従来のパルスレーダ装置の動作について図９を参照して説明する。安定化局部発信器１で発生した信号と、基準中間周波数信号発生器２で発生した信号は、共に、周波数混合器３ａに入力される。周波数混合器３ａでは、安定化局部発信器１で発生した信号の周波数と、基準中間周波数との和の周波数の送信キャリア信号を生成し、パルス変調器４に出力する。パルス変調器４では、周波数混合器３ａからの入力信号に対して、あらかじめ定めたパルス幅ＴとＰＲＩのパルス変調を行う。ただし、ＰＲＩは、ある送信パルスに対する目標１６からの反射信号が受信されるまで、次のパルスを送信しないように、十分長い時間としている。パルス変調器４の出力信号は、電力増幅器５に入力され、電力の増幅が行われ、送受切替器６を経て、アンテナ７より、送信信号として空間へ放射される。送信信号は目標１６および背景に反射し、反射信号となってアンテナ７で受信され、送受切替器６を経て、周波数混合器３ｂに入力される。また、周波数混合器３ｂには、安定化局部発信器１で発生した信号も入力される。周波数混合器３ｂでは、受信信号のキャリア信号の周波数と安定化局部発信器１で発生した信号の差の周波数の信号、すなわち中間周波数の信号を生成する。周波数混合器３ｂの出力信号は、中間周波数増幅器８へ入力され、電力の増幅が行われ、その後２分されて、それぞれ、位相検波器１０ａ、１０ｂに入力される。一方、基準中間周波数信号発生器２で発生した信号は、９０度ハイブリッド器９で９０度の位相差を持った２つの信号に分離され、位相検波器１０ａ、１０ｂに入力される。位相検波器１０ａおよび１０ｂでは、中間周波数増幅器８の出力信号と９０度ハイブリッド器３の出力信号から、中間数周波数と基準中間周波数の差の周波数を持ち、互いに９０度の位相差を持つＩ成分、Ｑ成分のビデオ信号を生成する。生成されたＩ、Ｑビデオ信号は、サンプリング周波数が１／ＴのＡ／Ｄ変換器１１ａ、１１ｂに入力され、パルス幅Ｔと同じ間隔のレンジビン毎に分割されたディジタルＩ、Ｑビデオ信号に変換される。包絡線検波器１２では、Ａ／Ｄ変換器１１ａから出力されるディジタルＩビデオ信号の２乗とＡ／Ｄ変換器１１ｂから出力されるディジタルＱビデオ信号の２乗の和、あるいは和の平方根をすべてのレンジビンに対して求め、ノンコヒーレント積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するために、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに対する包絡線検波器１２の出力信号を、同じレンジビンどうしで加算することによって、等価的に目標１６からの反射信号と雑音電力比（ＳＮ比）を改善し、その結果を目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、全てのレンジビンのノンコヒーレント積分器１３の出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合は目標検出と判断し、そのレンジビンの情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
パルスレーダにおいて、分離して検出できる２つの目標の距離差の最小値を距離分解能ｄＲといい、パルス幅Ｔと光速ｃを用いて数１で表される。
【０００５】
【数１】
【０００６】
数１からもあきらかなように、パルス幅Ｔが小さいほど、距離分解能も小さくなる。
【０００７】
図１０は、距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示した図である。図１０において、１６は目標、Ｓｔは送信パルス、Ｓａは包絡線検波器出力信号、Ｓａｍは包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分である。１つの送信パルスＳｔに対する包絡線検波器出力信号Ｓａは、パルス幅Ｔと同じ時間間隔のレンジビン毎に分割される。距離分解能が目標寸法よりも大きい場合、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは１つのレンジビンにしか現れない。
【０００８】
図１１は、従来のパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図１１において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓａｍは、先に図１０で説明した通りであり、Ｓｂはノンコヒーレント積分器出力信号である。先にも述べたように、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは１つのレンジビンにしか現れない。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算する。そのため、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号Ｓｂにも、目標１６からの反射信号は１つのレンジビンにしか生じない。ただし、図１１では加算する包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。そのため、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、目標１６からの反射信号全部と行われる。すなわち、すべての目標１６からの反射信号が目標検出に用いられる。
【０００９】
近年、パルス幅の短いパルスを用いる、あるいはパルス圧縮等の処理を用いることによって、目標寸法よりも小さい距離分解能を得、目標の検出、測距の他に、クラッタ抑圧、あるいは、目標形状の認識識別をもパルスレーダ装置で行うことが考えられている。
【００１０】
図１２は、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示したものである。図１２において、１６、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓａｍは、先に図１４で説明した通りである。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合は、レンジビンの間隔も狭くなり、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。
【００１１】
図１３は、目標寸法よりも距離分解能が小さい場合の従来のパルスレーダ装置における目標検出処理の信号の流れを表した図である。図１３において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓａｍは、先に図１０、および図１１で説明した通りである。前にも述べたように、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合は、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算する。そのため、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂにも、目標１６からの反射信号成分は連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ただし、図１３では積分に用いる包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。そのため、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、目標１６からの反射信号の全部と行うのではなく、連続する複数のレンジビンに分散された目標１６からの反射信号の中の最大値と行われる。よって、連続する複数のレンジビンに分散された目標１６からの反射信号の中の最大値以外の目標１６からの反射信号は目標検出には用いられず、目標検出性能が劣化するという課題がある。
【００１２】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、目標寸法より小さい距離分解能を有するパルスレーダ装置において、目標１６からの反射信号を無駄にすることなく用いることによって、目標検出性能を向上するパルスレーダ装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるパルスレーダ装置は、あらかじめ定めたパルス幅、およびパルス繰り返し周期（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）でパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記受信機から出力される各レンジビンの受信ビデオ信号を、同じレンジビンどうしで加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を加算するレンジ積分器と、前記レンジ積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記レンジ積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、第２の発明によるパルスレーダ装置は、あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、前記受信機の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を加算するレンジ積分器と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記レンジ積分器の各出力信号を加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、第３の発明によるパルスレーダ装置は、あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記受信機から出力される各レンジビンの受信ビデオ信号を、同じレンジビンどうしで加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を目標形状データより求まる重みを掛けた後に加算する重み付きレンジ積分器と、前記重み付きレンジ積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記重み付きレンジ積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、第４の発明によるパルスレーダ装置は、あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、前記受信機の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を目標形状データより求まる重みを掛けた後に加算する重み付きレンジ積分器と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記重み付きレンジ積分器の各出力信号の加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図１において７、１１から１６、２１は、先に図９で説明した通りである。また、１７はレンジゲート器、１８はレンジ積分器である。この動作を、従来のパルスレーダ装置と動作の異なるノンコヒーレント積分器１３以降について図１を用いて説明する。ノンコヒーレント積分器１３では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するために、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに対する包絡線検波器１２の出力信号を、同じレンジビンどうしで加算することによって、等価的にＳＮ比を改善し、その結果をレンジゲート器１７に出力する。レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを求め、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を複数組取り出し、レンジ積分器１８に出力する。ただし、Ｆは四捨五入を表す。また、取り出したレンジビンの情報を目標検出器１４に出力する。
【００１８】
【数２】
【００１９】
レンジ積分器１８では、レンジゲート器１７からの各出力信号ごとにＮ個のレンジビンの信号を加算し、その結果を目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、レンジ積分器１８の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、レンジ積分器１８の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断し、その時のレンジゲート器１７からのレンジビン情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１を示すパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図２において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓａｍは、先に図１０、および図１１で説明した通りであり、Ｓｃはレンジゲート器出力信号、Ｓｄはレンジ積分器出力信号である。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しようとしている課題で述べたように、包絡線検波器出力信号中Ｓａに、目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算する。そのため、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂにも、目標１６からの反射信号成分も連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ただし、図２では、積分に用いる包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用いて、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂから複数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取りし、レンジゲート器出力信号Ｓｃとして、レンジ積分器１８に出力する。その際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂ中の同じレンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図２の例では、目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５としている。レンジ積分器１８では、各レンジゲート器出力信号Ｓｃにおいて、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その結果をレンジ積分器出力信号Ｓｄとして、目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、全てのレンジ積分器出力信号Ｓｄと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較を行い、レンジ積分器出力信号ＳｄがスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断する。
【００２１】
よって、目標１６からの反射信号に対しては、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｄ２のように、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６からの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。また、Ｓｄ１やＳｄ３のような目標反射信号以外の信号に対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善され、目標検出性能を改善することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図３において７、１１から１８、２１は先に図１、および図９で説明した通りである。この動作を、従来のパルスレーダ装置と動作の異なる包絡線検波器１２以降について図３を用いて説明する。包絡線検波器１２では、Ａ／Ｄ変換器１１ａから出力されるディジタルＩビデオ信号の２乗とＡ／Ｄ変換器１１ｂから出力されるディジタルＱビデオ信号の２乗の和、あるいは和の平方根をすべてのレンジビンに対して求め、レンジゲート器１７に出力する。レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを求め、包絡線検波器１２の出力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を取り出し、レンジ積分器１８に出力する。また、取り出したレンジビンの情報を目標検出器１４に出力する。レンジ積分器１８では、レンジゲート器１７からの各出力信号ごとにＮ個のレンジビンの信号を加算し、その結果をノンコヒーレント積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するために、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに対するレンジ積分器１８の全ての出力信号を、同じ時間のレンジゲート出力どうしで加算することによって、等価的にＳＮ比を改善し、その結果を目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、ノンコヒーレント積分器１３の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断し、レンジ積分器１７からのレンジビン情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【００２３】
図４は、この発明の実施の形態２を示すパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図４において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓａｍは、先に図２、図１０、および図１１で説明した通りである。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しようとしている課題で述べたように、包絡線検波器の出力信号中に、目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用いて、包絡線検波器出力信号Ｓａから複数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取り出し、レンジゲート器出力信号Ｓｃとして、レンジ積分器１８に出力する。その際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の同じレンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図４の例では、目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５としている。レンジ積分器１８では、各レンジゲート器出力信号Ｓｃにおいて、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その結果をレンジ積分器出力信号Ｓｄとして、ノンコヒーレント積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する全てのレンジ積分器出力信号Ｓｄを同じ時間のレンジゲート出力どうしで加算し、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂとして、目標検出器１４に出力する。ただし、図４では、積分に用いるレンジ積分器出力信号Ｓｄの数を３としている。目標検出器１４では、全てのノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較を行い、ノンコヒーレント積分器出力信号ＳｂがスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断する。
【００２４】
よって、目標１６からの反射信号に対しては、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｂ２のように、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６からの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。また、Ｓｂ１やＳｂ３のような目標反射信号以外の信号に対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善され、目標検出性能を改善することができる。さらに、実施の形態１では、ノンコーヒーレント積分後にレンジ積分を行っていたため、ノンコヒーレント積分をレンジビンの数だけ行う必要があったのに対し、この実施の形態では、ノンコーヒレント積分を行う前にレンジ積分を行うため、ノンコヒーレント積分をレンジゲートの数しか行う必要がない、そのため、レンジゲート数と同じ数の演算装置を用いて並列演算を行った場合に、処理時間を短くすることができる。また、この実施の形態では、包絡線検波器１２とレンジ積分器１８の間にレンジゲート器１７を設けているが、Ａ／Ｄ変換器１１と包絡線検波器１２に間にレンジゲート器１７を設けても同様の効果が得られる。
【００２５】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図５において７、１１から１７、２１は先に図１、および図９で説明した通りである。また、１９は重み付きレンジ積分器である。この動作を、実施の形態１の動作と異なるレンジゲート器１７以降について図５を用いて説明する。レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを求め、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を複数組取り出し、レンジ積分器１８に出力する。また、取り出したレンジビンの情報を目標検出器１４に出力する。重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器１７から出力される各Ｎ個のレンジビンの信号Ｕｐ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−１）と、あらかじめ求めた目標形状データから得られる重み係数Ｗ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）を用いて数３に示す演算によって重み付きレンジ積分を行い、その結果Ａｐ（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−１）を重み付きレンジ積分器１９の出力信号として目標検出器１４に出力する。ただし、Ｐはレンジゲートの数を示す。
【００２６】
【数３】
【００２７】
目標検出器１４では、重み付きレンジ積分器１９の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、重み付きレンジ積分器１９の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断し、レンジゲート器１７からのレンジビン情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【００２８】
図６は、この発明の実施の形態３を示すパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図６において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓａｍは、先に図２、図１０、および図１１で説明した通りで、Ｓａｃは、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍと同じ程度の時間軸上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６以外からの反射信号成分、Ｓｅは重み付きレンジ積分器出力信号、Ｓｒｐは目標形状データである。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しようとしている課題で述べたように、包絡線検波器出力信号Ｓａの中に、目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算する。そのため、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂにも、目標１６からの反射信号成分も連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ただし、図６では、積分に用いる包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用いて、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂから複数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取り、レンジゲート器出力信号Ｓｃとして、レンジ積分器１８に出力する。その際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂ中の同じレンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図６の例では、目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５としている。重み付きレンジ積分器１９では、各レンジゲート器出力信号Ｓｃに対して、目標形状データＳｒｐから得られる重み係数を掛けた後に、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その結果を重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅとして、目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、全ての重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較を行い、重み付きレンジ積分器出力信号ＳｅがスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断する。
【００２９】
よって、目標１６からの反射信号に対しては、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｅ２のように、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６からの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。また、Ｓｅ１のような目標反射信号以外の信号に対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善され、目標検出性能を改善することができる。さらに、実施の形態１で用いるレンジ積分器１８では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号を加算するだけであるため、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍと同じ程度の時間軸上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６以外からの反射信号成分Ｓａｃが存在した場合、目標検出器１４において、目標１６と間違って検出するが、この実施の形態で用いる重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号に対して、目標形状データＳｒｐから得られる重みを掛けた後に加算するため、相関処理の効果が生じ、Ｓａｃのような反射信号成分が存在しても、その強度の分布がＳｒｐと異なれば、重み付きレンジ積分器１９の出力信号はＳｅ３のように小さくなり、目標検出器１４において、間違って検出する確率が減る。
【００３０】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図７において７、１１から１７、１９、２１は先に図１、５、および９で説明した通りである。この動作を、実施の形態３の動作と異なるレンジゲート器１７以降について図７を用いて説明する。レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを求め、包絡線検波器１２の出力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を取り出し、重み付きレンジ積分器１９に出力する。また、取り出したレンジビンの情報を目標検出器１４に出力する。重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器１７から出力される各Ｎ個のレンジビンの信号ＵＰ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−１）と、あらかじめ求めた目標形状データから得られる重み係数Ｗ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）を用いて数３に示す演算によって重み付きレンジ積分を行い、その結果Ａｐ（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−１）を重み付きレンジ積分器１９の出力信号としてノンコヒーレント積分器１３に出力する。ただし、Ｐはレンジゲートの数を示す。ノンコヒーレント積分器１３では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するために、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに対する重み付きレンジ積分器１９の全ての出力信号を、同じ時間のレンジゲート出力どうしで加算することによって、等価的にＳＮ比を改善し、その結果を目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、ノンコヒーレント積分器１３の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場を目標検出と判断し、レンジゲート器１７からのレンジビン情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【００３１】
図８は、この発明の実施の形態４を示すパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図８において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｅ、Ｓａｍ、Ｓａｃ、Ｓｒｐ、は、先に図２、図６、図１０、および図１１で説明した通りである。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しようとしている課題で述べたように、包絡線検波器の出力信号中に、目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用いて、包絡線検波器出力信号Ｓａから複数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取り出し、レンジゲート器出力信号Ｓｃとして、重み付きレンジ積分器１９に出力する。その際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の同じレンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図８の例では、目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５としている。重み付きレンジ積分器１９では、各レンジゲート器出力信号Ｓｃに対して、目標形状データＳｒｐから得られる重み係数を掛けた後に、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その結果を重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅとして、ノンコヒーレント積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する全ての重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅを同じ時間のレンジゲート出力どうしで加算し、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂとして、目標検出器１４に出力する。ただし、図８では、積分に用いるレンジ積分器出力信号Ｓｄの数を３としている。目標検出器１４では、全てのノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較を行い、ノンコヒーレント積分器出力信号ＳｂがスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断する。
【００３２】
よって、目標１６からの反射信号に対しては、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｂ２のように、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６からの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。また、Ｓｂ１のような目標反射信号以外の信号に対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善され、目標検出性能を改善することができる。さらに、実施の形態３では、ノンコーヒーレント積分後にレンジ積分を行っていたため、ノンコヒーレント積分をレンジビンの数だけ行う必要があったのに対し、この実施の形態では、ノンコーヒレント積分を行う前にレンジ積分を行うため、ノンコヒーレント積分をレンジゲートの数しか行う必要がない、そのため、レンジゲート数と同じ数の演算装置を用いて並列演算を行った場合に、処理時間を短くすることができる。また、この実施の形態では、包絡線検波器１２とレンジ積分器１８の間にレンジゲート器１７を設けているが、Ａ／Ｄ変換器１１と包絡線検波器１２に間にレンジゲート器１７を設けても同様の効果が得られる。加えて、実施の形態２で用いるレンジ積分器１８では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号を加算するだけであるため、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍと同じ程度の時間軸上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６以外からの反射信号成分Ｓａｃが存在した場合、目標検出器１４において、目標１６と間違って検出するが、この実施の形態で用いる重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号に対して、目標形状データＳｒｐから得られる重みを掛けた後に加算するため、相関処理の効果が生じ、Ｓａｃのような反射信号成分が存在しても、その強度の分布がＳｒｐと異なれば、重み付きレンジ積分器１９の出力信号はＳｂ３のように小さくなり、目標検出器１４において、間違って検出する確率が減る。
【００３３】
【発明の効果】
第１の発明によれば、目標寸法より小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上するパルスレーダ装置を得ることができる。
【００３４】
また、第２の発明によれば、目標寸法より小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上することができ、第１に発明に比べ、複数の演算装置を用いた場合、処理時間の短いパルスレーダ装置を得ることができる。
【００３５】
また、第３の発明によれば、目標寸法より小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上することができ、第１の発明に比べ、目標以外の反射信号を、誤って検出する確率が少ないパルスレーダ装置を得ることができる。
【００３６】
また、第４の発明によれば、目標寸法より小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上することができ、第３に発明に比べ、複数の演算装置を用いた場合、処理時間の短い、第２に発明に比べ、目標以外の反射信号を、誤って検出する確率が少ないパルスレーダ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態１において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図３】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態２を示す構成図である。
【図４】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態２において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図５】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態３を示す構成図である。
【図６】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態３において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図７】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態４を示す構成図である。
【図８】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態４において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図９】 従来のパルスレーダ装置を示す構成図である。
【図１０】 距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示した図である。
【図１１】 従来のパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図１２】 距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示した図である。
【図１３】 従来のパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【符号の説明】
１ 安定化局部発信器、２ 基準中間周波数信号発生器、３ 周波数混合器、４ パルス変調器、５ 電力増幅器、６ 送受切替器、７ アンテナ、８ 中間周波数増幅器、９ ９０度ハイブリッド器、１０ 位相検波器、１１ Ａ／Ｄ変換器、１２ 包絡線検波器、１３ コヒーレント積分器、１４ 目標検出器、１５ 表示器、１６ 目標、１７ レンジゲート器、１８ レンジ積分器、１９ 重み付きレンジ積分器、２０ レンジゲート、２１ 送受信器、Ｓｔ 送信パルス、Ｓａ 包絡線検波器出力信号、Ｓｂ ノンコヒーレント積分器出力信号、Ｓｃ レンジゲート器出力信号、Ｓｄ レンジ積分器出力信号、Ｓｅ 重み付きレンジ積分器出力信号、Ｓｒｐ 目標形状データ、Ｓａｍ 包絡線検波器出力信号中の目標からの反射信号成分、Ｓａｃ 包絡線検波器出力信号中の目標からの反射信号成分と同じ程度の時間軸上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号中の目標以外からの反射信号成分。
【発明の属する技術分野】
この発明は、距離分解能が目標の大きさよりも小さいパルスレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のパルスレーダ装置を示すものであり、図９において、１は安定化局部発信器、２は基準中間周波数信号発生器、３ａ、３ｂは周波数混合器、４はパルス変調器、５は電力増幅器、６は送受切替器、７はアンテナ、８は中間周波数増幅器、９は９０度ハイブリッド器、１０ａ、１０ｂは位相検波器、１１ａ、１１ｂはＡ／Ｄ変換器、１２は包絡線検波器、１３はコヒーレント積分器、１４は目標検出器、１５は表示器、１６は目標である。また、２１は１〜６、８〜１０をまとめた送受信器である。
【０００３】
上記の従来のパルスレーダ装置の動作について図９を参照して説明する。安定化局部発信器１で発生した信号と、基準中間周波数信号発生器２で発生した信号は、共に、周波数混合器３ａに入力される。周波数混合器３ａでは、安定化局部発信器１で発生した信号の周波数と、基準中間周波数との和の周波数の送信キャリア信号を生成し、パルス変調器４に出力する。パルス変調器４では、周波数混合器３ａからの入力信号に対して、あらかじめ定めたパルス幅ＴとＰＲＩのパルス変調を行う。ただし、ＰＲＩは、ある送信パルスに対する目標１６からの反射信号が受信されるまで、次のパルスを送信しないように、十分長い時間としている。パルス変調器４の出力信号は、電力増幅器５に入力され、電力の増幅が行われ、送受切替器６を経て、アンテナ７より、送信信号として空間へ放射される。送信信号は目標１６および背景に反射し、反射信号となってアンテナ７で受信され、送受切替器６を経て、周波数混合器３ｂに入力される。また、周波数混合器３ｂには、安定化局部発信器１で発生した信号も入力される。周波数混合器３ｂでは、受信信号のキャリア信号の周波数と安定化局部発信器１で発生した信号の差の周波数の信号、すなわち中間周波数の信号を生成する。周波数混合器３ｂの出力信号は、中間周波数増幅器８へ入力され、電力の増幅が行われ、その後２分されて、それぞれ、位相検波器１０ａ、１０ｂに入力される。一方、基準中間周波数信号発生器２で発生した信号は、９０度ハイブリッド器９で９０度の位相差を持った２つの信号に分離され、位相検波器１０ａ、１０ｂに入力される。位相検波器１０ａおよび１０ｂでは、中間周波数増幅器８の出力信号と９０度ハイブリッド器３の出力信号から、中間数周波数と基準中間周波数の差の周波数を持ち、互いに９０度の位相差を持つＩ成分、Ｑ成分のビデオ信号を生成する。生成されたＩ、Ｑビデオ信号は、サンプリング周波数が１／ＴのＡ／Ｄ変換器１１ａ、１１ｂに入力され、パルス幅Ｔと同じ間隔のレンジビン毎に分割されたディジタルＩ、Ｑビデオ信号に変換される。包絡線検波器１２では、Ａ／Ｄ変換器１１ａから出力されるディジタルＩビデオ信号の２乗とＡ／Ｄ変換器１１ｂから出力されるディジタルＱビデオ信号の２乗の和、あるいは和の平方根をすべてのレンジビンに対して求め、ノンコヒーレント積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するために、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに対する包絡線検波器１２の出力信号を、同じレンジビンどうしで加算することによって、等価的に目標１６からの反射信号と雑音電力比（ＳＮ比）を改善し、その結果を目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、全てのレンジビンのノンコヒーレント積分器１３の出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合は目標検出と判断し、そのレンジビンの情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
パルスレーダにおいて、分離して検出できる２つの目標の距離差の最小値を距離分解能ｄＲといい、パルス幅Ｔと光速ｃを用いて数１で表される。
【０００５】
【数１】
数１からもあきらかなように、パルス幅Ｔが小さいほど、距離分解能も小さくなる。
【０００７】
図１０は、距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示した図である。図１０において、１６は目標、Ｓｔは送信パルス、Ｓａは包絡線検波器出力信号、Ｓａｍは包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分である。１つの送信パルスＳｔに対する包絡線検波器出力信号Ｓａは、パルス幅Ｔと同じ時間間隔のレンジビン毎に分割される。距離分解能が目標寸法よりも大きい場合、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは１つのレンジビンにしか現れない。
【０００８】
図１１は、従来のパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図１１において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓａｍは、先に図１０で説明した通りであり、Ｓｂはノンコヒーレント積分器出力信号である。先にも述べたように、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは１つのレンジビンにしか現れない。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算する。そのため、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号Ｓｂにも、目標１６からの反射信号は１つのレンジビンにしか生じない。ただし、図１１では加算する包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。そのため、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、目標１６からの反射信号全部と行われる。すなわち、すべての目標１６からの反射信号が目標検出に用いられる。
【０００９】
近年、パルス幅の短いパルスを用いる、あるいはパルス圧縮等の処理を用いることによって、目標寸法よりも小さい距離分解能を得、目標の検出、測距の他に、クラッタ抑圧、あるいは、目標形状の認識識別をもパルスレーダ装置で行うことが考えられている。
【００１０】
図１２は、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示したものである。図１２において、１６、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓａｍは、先に図１４で説明した通りである。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合は、レンジビンの間隔も狭くなり、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。
【００１１】
図１３は、目標寸法よりも距離分解能が小さい場合の従来のパルスレーダ装置における目標検出処理の信号の流れを表した図である。図１３において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓａｍは、先に図１０、および図１１で説明した通りである。前にも述べたように、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合は、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算する。そのため、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂにも、目標１６からの反射信号成分は連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ただし、図１３では積分に用いる包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。そのため、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、目標１６からの反射信号の全部と行うのではなく、連続する複数のレンジビンに分散された目標１６からの反射信号の中の最大値と行われる。よって、連続する複数のレンジビンに分散された目標１６からの反射信号の中の最大値以外の目標１６からの反射信号は目標検出には用いられず、目標検出性能が劣化するという課題がある。
【００１２】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、目標寸法より小さい距離分解能を有するパルスレーダ装置において、目標１６からの反射信号を無駄にすることなく用いることによって、目標検出性能を向上するパルスレーダ装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるパルスレーダ装置は、あらかじめ定めたパルス幅、およびパルス繰り返し周期（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）でパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記受信機から出力される各レンジビンの受信ビデオ信号を、同じレンジビンどうしで加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を加算するレンジ積分器と、前記レンジ積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記レンジ積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、第２の発明によるパルスレーダ装置は、あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、前記受信機の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を加算するレンジ積分器と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記レンジ積分器の各出力信号を加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、第３の発明によるパルスレーダ装置は、あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記受信機から出力される各レンジビンの受信ビデオ信号を、同じレンジビンどうしで加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を目標形状データより求まる重みを掛けた後に加算する重み付きレンジ積分器と、前記重み付きレンジ積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記重み付きレンジ積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、第４の発明によるパルスレーダ装置は、あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、前記受信機の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を目標形状データより求まる重みを掛けた後に加算する重み付きレンジ積分器と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記重み付きレンジ積分器の各出力信号の加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図１において７、１１から１６、２１は、先に図９で説明した通りである。また、１７はレンジゲート器、１８はレンジ積分器である。この動作を、従来のパルスレーダ装置と動作の異なるノンコヒーレント積分器１３以降について図１を用いて説明する。ノンコヒーレント積分器１３では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するために、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに対する包絡線検波器１２の出力信号を、同じレンジビンどうしで加算することによって、等価的にＳＮ比を改善し、その結果をレンジゲート器１７に出力する。レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを求め、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を複数組取り出し、レンジ積分器１８に出力する。ただし、Ｆは四捨五入を表す。また、取り出したレンジビンの情報を目標検出器１４に出力する。
【００１８】
【数２】
レンジ積分器１８では、レンジゲート器１７からの各出力信号ごとにＮ個のレンジビンの信号を加算し、その結果を目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、レンジ積分器１８の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、レンジ積分器１８の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断し、その時のレンジゲート器１７からのレンジビン情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１を示すパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図２において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓａｍは、先に図１０、および図１１で説明した通りであり、Ｓｃはレンジゲート器出力信号、Ｓｄはレンジ積分器出力信号である。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しようとしている課題で述べたように、包絡線検波器出力信号中Ｓａに、目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算する。そのため、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂにも、目標１６からの反射信号成分も連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ただし、図２では、積分に用いる包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用いて、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂから複数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取りし、レンジゲート器出力信号Ｓｃとして、レンジ積分器１８に出力する。その際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂ中の同じレンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図２の例では、目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５としている。レンジ積分器１８では、各レンジゲート器出力信号Ｓｃにおいて、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その結果をレンジ積分器出力信号Ｓｄとして、目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、全てのレンジ積分器出力信号Ｓｄと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較を行い、レンジ積分器出力信号ＳｄがスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断する。
【００２１】
よって、目標１６からの反射信号に対しては、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｄ２のように、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６からの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。また、Ｓｄ１やＳｄ３のような目標反射信号以外の信号に対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善され、目標検出性能を改善することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図３において７、１１から１８、２１は先に図１、および図９で説明した通りである。この動作を、従来のパルスレーダ装置と動作の異なる包絡線検波器１２以降について図３を用いて説明する。包絡線検波器１２では、Ａ／Ｄ変換器１１ａから出力されるディジタルＩビデオ信号の２乗とＡ／Ｄ変換器１１ｂから出力されるディジタルＱビデオ信号の２乗の和、あるいは和の平方根をすべてのレンジビンに対して求め、レンジゲート器１７に出力する。レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを求め、包絡線検波器１２の出力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を取り出し、レンジ積分器１８に出力する。また、取り出したレンジビンの情報を目標検出器１４に出力する。レンジ積分器１８では、レンジゲート器１７からの各出力信号ごとにＮ個のレンジビンの信号を加算し、その結果をノンコヒーレント積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するために、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに対するレンジ積分器１８の全ての出力信号を、同じ時間のレンジゲート出力どうしで加算することによって、等価的にＳＮ比を改善し、その結果を目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、ノンコヒーレント積分器１３の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断し、レンジ積分器１７からのレンジビン情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【００２３】
図４は、この発明の実施の形態２を示すパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図４において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓａｍは、先に図２、図１０、および図１１で説明した通りである。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しようとしている課題で述べたように、包絡線検波器の出力信号中に、目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用いて、包絡線検波器出力信号Ｓａから複数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取り出し、レンジゲート器出力信号Ｓｃとして、レンジ積分器１８に出力する。その際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の同じレンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図４の例では、目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５としている。レンジ積分器１８では、各レンジゲート器出力信号Ｓｃにおいて、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その結果をレンジ積分器出力信号Ｓｄとして、ノンコヒーレント積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する全てのレンジ積分器出力信号Ｓｄを同じ時間のレンジゲート出力どうしで加算し、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂとして、目標検出器１４に出力する。ただし、図４では、積分に用いるレンジ積分器出力信号Ｓｄの数を３としている。目標検出器１４では、全てのノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較を行い、ノンコヒーレント積分器出力信号ＳｂがスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断する。
【００２４】
よって、目標１６からの反射信号に対しては、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｂ２のように、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６からの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。また、Ｓｂ１やＳｂ３のような目標反射信号以外の信号に対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善され、目標検出性能を改善することができる。さらに、実施の形態１では、ノンコーヒーレント積分後にレンジ積分を行っていたため、ノンコヒーレント積分をレンジビンの数だけ行う必要があったのに対し、この実施の形態では、ノンコーヒレント積分を行う前にレンジ積分を行うため、ノンコヒーレント積分をレンジゲートの数しか行う必要がない、そのため、レンジゲート数と同じ数の演算装置を用いて並列演算を行った場合に、処理時間を短くすることができる。また、この実施の形態では、包絡線検波器１２とレンジ積分器１８の間にレンジゲート器１７を設けているが、Ａ／Ｄ変換器１１と包絡線検波器１２に間にレンジゲート器１７を設けても同様の効果が得られる。
【００２５】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図５において７、１１から１７、２１は先に図１、および図９で説明した通りである。また、１９は重み付きレンジ積分器である。この動作を、実施の形態１の動作と異なるレンジゲート器１７以降について図５を用いて説明する。レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを求め、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を複数組取り出し、レンジ積分器１８に出力する。また、取り出したレンジビンの情報を目標検出器１４に出力する。重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器１７から出力される各Ｎ個のレンジビンの信号Ｕｐ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−１）と、あらかじめ求めた目標形状データから得られる重み係数Ｗ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）を用いて数３に示す演算によって重み付きレンジ積分を行い、その結果Ａｐ（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−１）を重み付きレンジ積分器１９の出力信号として目標検出器１４に出力する。ただし、Ｐはレンジゲートの数を示す。
【００２６】
【数３】
目標検出器１４では、重み付きレンジ積分器１９の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、重み付きレンジ積分器１９の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断し、レンジゲート器１７からのレンジビン情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【００２８】
図６は、この発明の実施の形態３を示すパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図６において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓａｍは、先に図２、図１０、および図１１で説明した通りで、Ｓａｃは、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍと同じ程度の時間軸上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６以外からの反射信号成分、Ｓｅは重み付きレンジ積分器出力信号、Ｓｒｐは目標形状データである。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しようとしている課題で述べたように、包絡線検波器出力信号Ｓａの中に、目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算する。そのため、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂにも、目標１６からの反射信号成分も連続する複数のレンジビンに分散して現れる。ただし、図６では、積分に用いる包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用いて、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂから複数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取り、レンジゲート器出力信号Ｓｃとして、レンジ積分器１８に出力する。その際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂ中の同じレンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図６の例では、目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５としている。重み付きレンジ積分器１９では、各レンジゲート器出力信号Ｓｃに対して、目標形状データＳｒｐから得られる重み係数を掛けた後に、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その結果を重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅとして、目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、全ての重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較を行い、重み付きレンジ積分器出力信号ＳｅがスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断する。
【００２９】
よって、目標１６からの反射信号に対しては、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｅ２のように、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６からの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。また、Ｓｅ１のような目標反射信号以外の信号に対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善され、目標検出性能を改善することができる。さらに、実施の形態１で用いるレンジ積分器１８では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号を加算するだけであるため、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍと同じ程度の時間軸上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６以外からの反射信号成分Ｓａｃが存在した場合、目標検出器１４において、目標１６と間違って検出するが、この実施の形態で用いる重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号に対して、目標形状データＳｒｐから得られる重みを掛けた後に加算するため、相関処理の効果が生じ、Ｓａｃのような反射信号成分が存在しても、その強度の分布がＳｒｐと異なれば、重み付きレンジ積分器１９の出力信号はＳｅ３のように小さくなり、目標検出器１４において、間違って検出する確率が減る。
【００３０】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図７において７、１１から１７、１９、２１は先に図１、５、および９で説明した通りである。この動作を、実施の形態３の動作と異なるレンジゲート器１７以降について図７を用いて説明する。レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを求め、包絡線検波器１２の出力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を取り出し、重み付きレンジ積分器１９に出力する。また、取り出したレンジビンの情報を目標検出器１４に出力する。重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器１７から出力される各Ｎ個のレンジビンの信号ＵＰ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−１）と、あらかじめ求めた目標形状データから得られる重み係数Ｗ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）を用いて数３に示す演算によって重み付きレンジ積分を行い、その結果Ａｐ（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−１）を重み付きレンジ積分器１９の出力信号としてノンコヒーレント積分器１３に出力する。ただし、Ｐはレンジゲートの数を示す。ノンコヒーレント積分器１３では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するために、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに対する重み付きレンジ積分器１９の全ての出力信号を、同じ時間のレンジゲート出力どうしで加算することによって、等価的にＳＮ比を改善し、その結果を目標検出器１４に出力する。目標検出器１４では、ノンコヒーレント積分器１３の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較し、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場を目標検出と判断し、レンジゲート器１７からのレンジビン情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。
【００３１】
図８は、この発明の実施の形態４を示すパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。図８において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｅ、Ｓａｍ、Ｓａｃ、Ｓｒｐ、は、先に図２、図６、図１０、および図１１で説明した通りである。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しようとしている課題で述べたように、包絡線検波器の出力信号中に、目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用いて、包絡線検波器出力信号Ｓａから複数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取り出し、レンジゲート器出力信号Ｓｃとして、重み付きレンジ積分器１９に出力する。その際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の同じレンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図８の例では、目標１６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５としている。重み付きレンジ積分器１９では、各レンジゲート器出力信号Ｓｃに対して、目標形状データＳｒｐから得られる重み係数を掛けた後に、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その結果を重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅとして、ノンコヒーレント積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに対する全ての重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅを同じ時間のレンジゲート出力どうしで加算し、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂとして、目標検出器１４に出力する。ただし、図８では、積分に用いるレンジ積分器出力信号Ｓｄの数を３としている。目標検出器１４では、全てのノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較を行い、ノンコヒーレント積分器出力信号ＳｂがスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断する。
【００３２】
よって、目標１６からの反射信号に対しては、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｂ２のように、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６からの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。また、Ｓｂ１のような目標反射信号以外の信号に対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善され、目標検出性能を改善することができる。さらに、実施の形態３では、ノンコーヒーレント積分後にレンジ積分を行っていたため、ノンコヒーレント積分をレンジビンの数だけ行う必要があったのに対し、この実施の形態では、ノンコーヒレント積分を行う前にレンジ積分を行うため、ノンコヒーレント積分をレンジゲートの数しか行う必要がない、そのため、レンジゲート数と同じ数の演算装置を用いて並列演算を行った場合に、処理時間を短くすることができる。また、この実施の形態では、包絡線検波器１２とレンジ積分器１８の間にレンジゲート器１７を設けているが、Ａ／Ｄ変換器１１と包絡線検波器１２に間にレンジゲート器１７を設けても同様の効果が得られる。加えて、実施の形態２で用いるレンジ積分器１８では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号を加算するだけであるため、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍと同じ程度の時間軸上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６以外からの反射信号成分Ｓａｃが存在した場合、目標検出器１４において、目標１６と間違って検出するが、この実施の形態で用いる重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号に対して、目標形状データＳｒｐから得られる重みを掛けた後に加算するため、相関処理の効果が生じ、Ｓａｃのような反射信号成分が存在しても、その強度の分布がＳｒｐと異なれば、重み付きレンジ積分器１９の出力信号はＳｂ３のように小さくなり、目標検出器１４において、間違って検出する確率が減る。
【００３３】
【発明の効果】
第１の発明によれば、目標寸法より小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上するパルスレーダ装置を得ることができる。
【００３４】
また、第２の発明によれば、目標寸法より小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上することができ、第１に発明に比べ、複数の演算装置を用いた場合、処理時間の短いパルスレーダ装置を得ることができる。
【００３５】
また、第３の発明によれば、目標寸法より小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上することができ、第１の発明に比べ、目標以外の反射信号を、誤って検出する確率が少ないパルスレーダ装置を得ることができる。
【００３６】
また、第４の発明によれば、目標寸法より小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上することができ、第３に発明に比べ、複数の演算装置を用いた場合、処理時間の短い、第２に発明に比べ、目標以外の反射信号を、誤って検出する確率が少ないパルスレーダ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態１において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図３】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態２を示す構成図である。
【図４】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態２において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図５】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態３を示す構成図である。
【図６】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態３において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図７】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態４を示す構成図である。
【図８】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形態４において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図９】 従来のパルスレーダ装置を示す構成図である。
【図１０】 距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示した図である。
【図１１】 従来のパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【図１２】 距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示した図である。
【図１３】 従来のパルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図である。
【符号の説明】
１ 安定化局部発信器、２ 基準中間周波数信号発生器、３ 周波数混合器、４ パルス変調器、５ 電力増幅器、６ 送受切替器、７ アンテナ、８ 中間周波数増幅器、９ ９０度ハイブリッド器、１０ 位相検波器、１１ Ａ／Ｄ変換器、１２ 包絡線検波器、１３ コヒーレント積分器、１４ 目標検出器、１５ 表示器、１６ 目標、１７ レンジゲート器、１８ レンジ積分器、１９ 重み付きレンジ積分器、２０ レンジゲート、２１ 送受信器、Ｓｔ 送信パルス、Ｓａ 包絡線検波器出力信号、Ｓｂ ノンコヒーレント積分器出力信号、Ｓｃ レンジゲート器出力信号、Ｓｄ レンジ積分器出力信号、Ｓｅ 重み付きレンジ積分器出力信号、Ｓｒｐ 目標形状データ、Ｓａｍ 包絡線検波器出力信号中の目標からの反射信号成分、Ｓａｃ 包絡線検波器出力信号中の目標からの反射信号成分と同じ程度の時間軸上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号中の目標以外からの反射信号成分。
Claims (4)
- 目標寸法より小さい距離分解能に応じて決まるあらかじめ定めたパルス幅、およびパルス繰り返し周期（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）でパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、前記パルス幅と同じ時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記受信機から出力される各レンジビンの受信ビデオ信号を、同じレンジビンどうしで加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能の比により求まる数の連続するレンジビンの信号を、複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、前記連続するレンジビンの信号を加算するレンジ積分器と、前記レンジ積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記レンジ積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
- 目標寸法より小さい距離分解能に応じて決まるあらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、前記パルス幅と同じ時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、前記受信機の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能の比により求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、前記連続するレンジビンの信号を加算するレンジ積分器と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記レンジ積分器の各出力信号を加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
- あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記受信機から出力される各レンジビンの受信ビデオ信号を、同じレンジビンどうしで加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を目標形状データより求まる重みを掛けた後に加算する重み付きレンジ積分器と、前記重み付きレンジ積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記重み付きレンジ積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
- あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機と、前記受信機の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を目標形状データより求まる重みを掛けた後に加算する重み付きレンジ積分器と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記重み付きレンジ積分器の各出力信号の加算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP16325898A JP3755297B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | パルスレーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP16325898A JP3755297B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | パルスレーダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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