JP3756400B2 - 波源検出装置及び波源検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、広帯域の受信信号に対して波源を検出する波源検出装置及び波源検出方法に関するもので、特に、信号の帯域によって制限された解像度以上の精度で波源位置と波源強度を検出する超解像処理を行う波源検出装置及び波源検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の波源検出装置の一つとして、例えば特開平１１−２３７４７５号公報に示されたレーダ装置がある。図１０は上記文献に示された従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、この場合の波源とは目標の散乱点を意味する。
【０００３】
図１０において、１は複数のパルスを送信する送信機、２は後述の制御回路４２から入力される周波数制御信号に基づいて周波数を設定した信号を出力するステップ周波数発振器、３は送信機１に対してトリガ信号を発生するパルス変調器、５は送受信を切り換える送受切換器、６は送受切換器５を介して送信機１から送信される複数のパルスを空間に放射し、また、目標から反射されたパルスを受けるアンテナである。
【０００４】
７はアンテナ６からのパルスを受信して受信信号として出力する受信機、４１は受信機７からの受信信号を記憶するメモリ、４２はステップ周波数発振器２に対して周波数制御信号を出力すると共に、メモリ４１に対して送信周波数データを出力する制御回路、４３はメモリ４１から読み出された受信信号に基づいて目標の散乱点を検出する超解像処理器である。４は上記のメモリ４１、制御回路４２及び超解像処理器４３からなる超解像信号処理器である。
【０００５】
次に動作について説明する。
ステップ周波数発振器２は、制御回路４２から入力される周波数制御信号に基づいて周波数を設定した信号を出力する。制御回路４２は、各パルス毎に周波数が段階的に変化するように、周波数制御信号を制御して、ステップ周波数発振器２に出力する。この時、第ｍ番目（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）に送信されるパルスの周波数Ｆは、周波数初期値をＦ０、周波数ステップ値をΔＦとして、下記の式（１）に基づいて設定される。
【数１】
【０００６】
送信機１は、ステップ周波数発振器２の出力を増幅し、パルス変調器３の送信トリガ信号に同期してパルスを生成して出力する。送信機１から出力されたパルスは、送受切換器５を介してアンテナ６に給電され、アンテナ６より空間に放射される。次いでアンテナ６は、目標から反射されたパルスを受信し、送受切換器５を介して受信機７に出力する。この受信機７に入力されたパルスは、ビデオ信号に周波数変換された後、位相検波及びディジタル変換され、受信信号として超解像信号処理器４に出力される。
【０００７】
超解像信号処理器４は、各パルス毎に受信信号を、制御回路４２より入力された送信周波数データと共にメモリ４１に記憶する。次いで超解像信号処理器４はメモリ４１に記憶された受信信号を各送信周波数毎に読み出し、これらのデータを超解像処理器４３に出力する。
【０００８】
図１１は超解像処理器４３の具体的回路構成の一例を示すブロック図である。図において、４３１は受信信号の相互相関値を要素とする相関行列の計算を行う相関行列算出手段、４３２は相関行列算出手段４３１で算出された相関行列の一部からサブ行列を構成し、これらのサブ行列の移動平均から平均相関行列を算出する移動平均算出手段、４３３は移動平均算出手段４３２で算出された平均相関行列の固有値解析を行い最小固有値を求める固有値解析手段である。
【０００９】
４３４は固有値解析手段４３３で得られた最小固有値から算出した固有ベクトルを用いて評価関数を計算する評価関数算出手段、４３５は評価関数算出手段４３４で算出された評価関数の振幅値のピークを検索して、このピークを与える遅延時間より目標の散乱点までの距離を推定する距離推定手段、４３６は相関行列算出手段４３１からの相関行列、固有値解析手段４３３からの最小固有値及び距離推定手段４３５からの遅延時間に基づいて、目標の散乱点の強度を推定する強度推定手段である。
【００１０】
次に超解像処理器４３の動作について説明する。
相関行列算出手段４３１は、メモリ４１に記憶されている受信信号ｘm を各送信周波数毎に読み出し、下記の式（２）で定義される相関行列Ｒを算出する。ここで、受信信号ｘm の添え字ｍは、式（１）で与えられる送信周波数の第ｍ番目を表わし、＊は共役複素数を表わす。
【数２】
【００１１】
次に移動平均算出手段４３２は、相関行列算出手段４３１から出力された相関行列の対角線に沿って次数Ｍ０（Ｍ０＜Ｍ）のサブ行列をＬ個構成する。さらに相関行列から構成したＬ個のサブ行列Ｒl を平均化して下記の式（３）に定義される平均相関行列ＲL を算出する。
【数３】
【００１２】
次いで、固有値解析手段４３３は平均相関行列ＲL の固有値解析を実行する。このとき、求められるＭ０個の固有値λm （ｍ＝１，２，・・・，Ｍ０）に対して、下記の式（４）に示す関係式が成り立つ。
【数４】
【００１３】
ここで固有値解析手段４３３は、最小固有値λｍｉｎ（＝λk+1 ＝λk+2 ＝・・・＝λM0）よりも大きい固有値の数を、目標の散乱点の数Ｋと推定する。次に評価関数算出手段４３４は、固有値解析手段４３３により求めた最小固有値λk+1 ，λk+2 ，・・・，λM0に対応する固有ベクトルｅn ＝［ｅk+1 ，・・・，ｅM0］と下記の式（５）で与えられる伝搬遅延時間ベクトルｂ（ｔ）から、下記の式（６）で定義される評価関数Ｐ（ｔ）を算出する。ここで、ｔは遅延時間、Ｆ０は周波数初期値、ΔＦは周波数ステップ値、Ｔはベクトルの転置、Ｍ０はサブ行列の次数、Ｈは複素共役転置をそれぞれ表わす。
【００１４】
【数５】
【００１５】
次いで距離推定手段４３５は、評価関数Ｐ（ｔ）の振幅値のピークを原点より検索し、ピークを与える遅延時間ｔk を求める。更に、距離推定手段４３５は、下記の式（７）により、レーダ装置から目標の各散乱点までの距離ｒk （ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）を算出する。
【数６】
【００１６】
次に、強度推定手段４３６は、下記の式（８）で定義される伝搬遅延時間ベクトルａ（ｔk ）、下記の式（９）で定義される行列Ａを、それぞれ距離推定手段４３５より入力した遅延時間ｔk を代入して計算する。ここで、ｔk は遅延時間、Ｆ０は周波数初期値、ΔＦは周波数ステップ値、Ｔはベクトルの転置、Ｍは相関行列の次数をそれぞれ表わす。
【数７】
【００１７】
更に強度推定手段４３６は、行列Ａ、相関行列Ｒ、最小固有値λｍｉｎ、Ｍ×Ｍの単位行列Ｉから、下記の式（１０）により行列Ｓを算出する。
【数８】
【００１８】
また、強度推定手段４３６は、算出した行列Ｓの対角項から、目標の各散乱点の強度を推定する。このようにして超解像処理器４３は、距離推定手段４３５により推定した目標の各散乱点までの距離と、強度推定手段４３６により推定した目標の各散乱点の強度をもとに目標散乱点を検出する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置における超解像信号処理器４、すなわち波源検出装置は、以上のように構成されているので、信号の帯域で規定される距離分解能以上の解像度での波源位置の検出を行う際に波源数の推定を誤り、波源数を多めに推定した場合に、実際に波源の存在しない位置に波源を推定してしまうという課題があった。
なお、この明細書においては、実際に存在しない位置に推定された波源を偽像と呼ぶこととする。
【００２０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、信号の帯域で規定される距離分解能以上の解像度での波源位置の検出を行い、実際に波源の存在しない位置に推定された偽像の強度を抑圧する波源検出装置及び波源検出方法を得ることを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するため手段】
この発明に係る波源検出装置は、送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出するものにおいて、上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とにより上記波源を検出する超解像処理器と、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記周波数領域の受信信号を圧縮した時間領域の信号と上記周波数領域の受信信号又は上記時間領域の信号のサイドローブを抑圧したサイドローブ抑圧信号とを用いて重み付けを行い、波源と誤って検出された偽像を抑圧する偽像抑圧器とを備えたものである。
【００２２】
この発明に係る波源検出装置は、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、上記逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、上記サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを備えたものである。
【００２３】
この発明に係る波源検出装置は、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００２４】
この発明に係る波源検出装置は、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００２５】
この発明に係る波源検出装置は、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第１の逆高速フーリエ変換手段と、上記周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記第１の逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、上記サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを備えたものである。
【００２６】
この発明に係る波源検出装置は、サイドローブ抑圧手段が、受信信号の高域周波数成分を抑圧する窓関数処理手段と、上記窓関数処理手段により高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第２の逆高速フーリエ変換手段とを備えたものである。
【００２７】
この発明に係る波源検出装置は、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、第１の逆フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、第２の逆高速フーリエ変換手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００２８】
この発明に係る波源検出装置は、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、上記逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、上記サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号に基づき、偽像であるかを判定し、偽像と判定した波源を削除する波源選択手段とを備えたものである。
【００２９】
この発明に係る波源検出装置は、波源選択手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定するものである。
【００３０】
この発明に係る波源検出装置は、波源選択手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定するものである。
【００３２】
この発明に係る波源検出方法は、送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出するものにおいて、上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とから上記波源を検出する第１のステップと、上記周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、上記第２のステップで圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、上記第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを備えたものである。
【００３３】
この発明に係る波源検出方法は、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００３４】
この発明に係る波源検出方法は、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００３５】
この発明に係る波源検出方法は、送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の受信信号から波源を検出するものにおいて、上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とから上記波源を検出する第１のステップと、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、上記周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、上記第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを備えたものである。
【００３６】
この発明に係る波源検出方法は、第３のステップが、受信信号の高域周波数成分を抑圧する第５のステップと、上記第５のステップで高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第６のステップとを備え、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第６のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００３７】
この発明に係る波源検出方法は、送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出するものにおいて、上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とから上記波源を検出する第１のステップと、上記周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、上記第２のステップで圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、上記第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号に基づき、偽像であるか否かを判定し、偽像と判定した波源を削除する第４のステップとを備えたものである。
【００３８】
この発明に係る波源検出方法は、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定するものである。
【００３９】
この発明に係る波源検出方法は、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定するものである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による波源検出装置の全体構成を示す図である。図において、４Ａは偽像抑圧型超解像信号処理器、４４は偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３は従来の図１０と同様である。
【００４２】
次に動作について説明する。
受信信号はまずメモリ４１に蓄積される。この受信信号は、時間領域の信号を領域変換した信号であって、例えば、時間領域の信号をフーリエ変換して得られる周波数領域の信号がこれにあたる。この実施の形態においては、受信信号は、この周波数領域の信号であるとして議論を進める。
【００４３】
従来の技術において述べたレーダ装置は、各周波数毎にデータを取得して、周波数領域の信号を得ていたが、この他にも、例えば、１つのチャープパルスを送信し、反射波を受信してこの信号と、送信チャープ波形の相関をとったものをフーリエ変換すれば、同様な周波数領域の信号を得ることができることは、例えば、Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｒａｄａｒ（Ｄ．Ｒ．Ｗｅｈｎｅｒ著，１９８７年）に示されているように周知である。
【００４４】
メモリ４１に蓄積された受信信号は、超解像処理器４３と偽像抑圧器４４にそれぞれ送られる。この超解像処理器４３の構成は従来の図１１と同様であり、動作も従来の技術の項で説明したものと同様である。ただし、従来の技術で紹介した特開平１１−２３７４７５号公報においては、固有値解析手段４３３において、最小固有値λｍｉｎ（＝λk+1 ＝λk+2 ＝・・・＝λM0）よりも大きい固有値の数を、波原数Ｋと推定しているが、実際に観測値から得られる固有値は一般に次の式（１１）の関係を満たしており、最小固有値λｍｉｎは一意に定まらない。
【数９】
【００４５】
この場合は、例えば受信機雑音電力よりも大きい固有値の数を波源数Ｋと推定する等の方法が考えられる。その他、波源数Ｋの推定方法は種々考えられるが、波源数Ｋの推定方法としていかなる方法を採用しても、この実施の形態は適用が可能である。
【００４６】
超解像処理器４３において推定されたＫ個の波源の各遅延時間ｔk （ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）における各波源の強度をｓ（ｔk ）とすると、これが超解像処理器４３の出力である。
【００４７】
図２はこの発明の実施の形態１による波源検出装置の構成を示すブロック図であり、図において、４４１は逆高速フーリエ変換手段、４４２はサイドローブ抑圧手段、４４３は波源強度重み付け手段であり、メモリ４１、超解像処理機４３は図１と同様である。
【００４８】
次に偽像抑圧器４４の動作について説明する。
メモリ４１から偽像抑圧器４４に送られた受信信号は、まず逆高速フーリエ変換手段４４１に送られる。逆高速フーリエ変換手段４４１は逆高速フーリエ変換によって周波数領域の信号である受信信号を圧縮し、時間領域の信号ｇ（ｔ）に変換する処理を行う。次にサイドローブ抑圧手段４４２によって、時間領域の信号ｇ（ｔ）のサイドローブが抑圧されたサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得る。
【００４９】
このサイドローブ抑圧の方法としては、“Ｏｎ ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｗｉｎｄｏｗ ｆｏｒ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”（Ｆ．Ｊ．Ｈａｒｒｉｓ著、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．６６，ｎｏ．１，ｐｐ．５１−８３，Ｊａｎ．１９７８）に記載の一般的な線形の窓関数（ハミング窓関数、テイラー窓関数等）を用いた方法によって実現することが可能である。
【００５０】
また、“Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｉｄｅｌｏｂｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ＳＡＲ Ｉｍａｇｅｒｙ”（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｎｋｗｉｔｚ他著、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｅｒｏｓｐ．＆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｓｙｓｔ．，ｖｏｌ．３１，ｎｏ．１，ｐｐ．２６７−２７９，Ｊａｎ．１９９５）に記載のＳＶＡ（Ｓｐａｔｉａｌｌｙ Ｖａｒｉａｎｔ Ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）法によれば、メインローブ幅を増加させることなく、サイドローブを効果的に抑圧できることが知られている。
【００５１】
その他“ＳＡＲ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｖｉａ Ｍｏｄｅｒｎ ２−Ｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ”（Ｓ．Ｒ．ＤｅＧｒａａｆ著、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃ．，ｖｏｌ．７，ｎｏ．５，ｐｐ．７２９−７６１，Ｍａｙ １９９８）に記載のＡＳＲ（ＡｄａｐｔｉｖｅＳｉｄｅｌｏｂｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）法等を採用することも可能である。結局、サイドローブ抑圧手段４４２は、サイドローブを抑圧するためのいかなる方法を用いても実現が可能である。
【００５２】
次にサイドローブ抑圧手法の一例として、ＳＶＡ法の処理の概要を説明する。まず、時間領域の信号ｇ（ｔ）のｔm 番目の値に注目する。この点の値ｇ（ｔm ）とその両隣の値を用いて、メインローブ、サイドローブを判別する指標ｗu （ｔm ）を式（１２）によって計算する。
【数１０】
【００５３】
この指標ｗu （ｔm ）に基づき、式（１３）によって、サイドローブが抑圧された信号ｇ’（ｔm ）を得る。
【数１１】
【００５４】
図３は波源強度重み付け手段４４３の動作を説明する図である。超解像処理器４３において推定された各波源の遅延時間における各波源の強度ｓ（ｔk ）に対し、波源強度重み付け手段４４３は、逆高速フーリエ変換理手段４４１によって得られる時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧手段４４２によって得られるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）の値を用い、図３に示すようにして各波源の強度に重み付けを行う。
【００５５】
この処理を定式化したものが式（１４）である。ここでαは正の実定数で、一般に窓関数によって変化する利得を調整するための係数である。また、時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）のそれぞれの振幅の比に係数αを乗算したものが波源強度重み付け係数で、ｓ1 （ｔk ）が重み付けされた各波源の強度を示している。
【数１２】
【００５６】
以上のように、この実施の形態１によれば、上記の処理を行うことにより、超解像処理器４３によってサイドローブ領域に推定されてしまった波源の強度を抑圧することができるという効果が得られる。また、超解像処理器４３の固有値解析手段４３３において、散乱点の数Ｋを真の個数よりも多めに推定した場合に、偽像はより多く発生する可能性が高くなるので、この実施の形態の方法がより効果を発揮することは言うまでもない。
【００５７】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４２Ａはサイドローブ抑圧手段、４４２Ａ−１は窓関数処理手段、４４２Ａ−２は逆高速フーリエ変換手段、４４Ａは偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３、逆高速フーリエ変換手段４４１、波源強度重み付け手段４４３は、実施の形態１の図２と同様である。この実施の形態では、サイドローブ抑圧手段４４２Ａを、窓関数処理手段４４２Ａ−１、逆高速フーリエ変換手段４４２Ａ−２により構成している。
【００５８】
次に動作について説明する。
この実施の形態は、実施の形態１におけるサイドローブ抑圧手段４４２をサイドローブ抑圧手段４４２Ａによって置き換え、メモリ４１からの受信信号を直接入力するようにしたものである。このサイドローブ抑圧の方法として、“Ｏｎ ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｗｉｎｄｏｗ ｆｏｒ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”（Ｆ．Ｊ．Ｈａｒｒｉｓ著，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．６６，ｎｏ．１，ｐｐ．５１−８３，Ｊａｎ．１９７８）に記載の一般的な線形の窓関数（ハミング窓関数、テイラー窓関数等）を用いた方法がある。
【００５９】
この線形の窓関数を用いる場合、図４に示すように、メモリ４１に蓄えられた受信信号をまず窓関数処理手段４４２Ａ−１に送り、窓関数処理手段４４２Ａ−１により受信信号の高域周波数成分を抑圧した後に、逆高速フーリエ変換手段４４２Ａ−２により逆高速フーリエ変換を行ってサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得て、波源強度重み付け手段４４３に出力する。
【００６０】
この実施の形態におけるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得る方法は、実施の形態１のように、ＳＶＡ法によりメインローブ、サイドローブを判別する指標ｗu （ｔm ）を用いてサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得る方法に比べ、計算量を削減することが可能である。
【００６１】
以上のように、この実施の形態２によれば、超解像処理器４３によってサイドローブ領域に推定されてしまった波源の強度を抑圧することができると共に、窓関数により受信信号の高域周波数成分を抑圧した後に、逆高速フーリエ変換を行うことでサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得ることにより、実施の形態１に比べ、計算量を削減することができるという効果が得られる。
【００６２】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４４は平滑型波源強度重み付け手段、４４Ｂは偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３、逆高速フーリエ変換手段４４１、サイドローブ抑圧手段４４２は、実施の形態１の図２と同様である。
【００６３】
次に動作について説明する。
図５において、メモリ４１、超解像処理器４３の動作は実施の形態１と同様である。平滑型波源強度重み付け手段４４４は、超解像処理器４３において推定された各波源の遅延時間における各波源の強度ｓ（ｔk ）に対し、各波源の遅延時間ｔk の前後のある一定時間内において、逆高速フーリエ変換手段４４１によって得られる時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧手段４４２によって得られるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）の振幅をそれぞれ平均化し、これらの平均値の比を求め、式（１５）のように、この比の値を用いて重み付けを行う。
【数１３】
【００６４】
ここで、ｄは正の整数であり、ｓ2 （ｔk ）が重み付けされた各波源の強度を示している。式（１５）の処理は、時間領域の信号ｇ（ｔ）、サイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を一旦各波源の遅延時間ｔk の周りで平滑化したのち、それらの比を重み付けとして、超解像処理器４３によって推定された強度ｓ（ｔk ）に掛け合わせることで、偽像の抑圧を実現するものである。
【００６５】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１の効果に加えて、時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）の振幅をそれぞれ平均化して重み付けを行うことにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも偽像の強度を抑圧できるという効果が得られる。
【００６６】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４５は波源選択手段、４４Ｃは偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３、逆高速フーリエ変換手段４４１、サイドローブ処理手段４４２は、実施の形態１の図２と同様である。
【００６７】
次に動作について説明する。
図において、メモリ４１、超解像処理器４３の動作は実施の形態１と同様である。波源選択手段４４５は、超解像処理器４３において推定された各波源の遅延時間ｔk において逆高速フーリエ変換手段４４１によって得られる時間領域の信号ｇ（ｔk ）の振幅とサイドローブ抑圧手段４４２によって得られるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔk ）の振幅の比を求める。これを予め定めた閾値Ｔｈと比較し、この比が閾値Ｔｈ未満であるならば、この遅延時間ｔk はサイドローブの領域に属するとみなして、この遅延時間ｔk に対応する波源は偽像であると判定する。さらに偽像と判定された波源の強度ｓ（ｔk ）をゼロとする。
【００６８】
以上を定式化したものが式（１６）である。ここで、ｓ3 （ｔk ）が重み付けされた各波源の強度を示している。
【数１４】
【００６９】
以上のように、この実施の形態４によれば、偽像と判定した波源については、完全にこれを排除し、それ以外の波源を波源として検出することができるという効果が得られる。
【００７０】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４６は平滑型波源選択手段、４４Ｄは偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３、逆高速フーリエ変換手段４４１、サイドローブ抑圧手段４４２は、実施の形態１の図２と同様である。
【００７１】
次に動作について説明する。
図７において、メモリ４１、超解像処理器４３の動作は実施の形態１と同様である。平滑型波源選択手段４４６は、超解像処理器４３において推定された各波源の遅延時間ｔk の前後のある一定時間内において、逆高速フーリエ変換手段４４１によって得られる時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧手段４４２によって得られるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）の振幅をそれぞれ平均化して、これらの平均値の比を求める。これを予め定めた閾値Ｔｈと比較し、この比が閾値Ｔｈ未満であるならば、この遅延時間ｔk はサイドローブの領域に属するとみなして、この遅延時間ｔk に対応する波源は偽像であると判定する。さらに偽像と判定された波源の強度ｓ（ｔk ）をゼロとする。
【００７２】
以上を定式化したものが式（１７）である。なお、ここでｄは正の整数であり、ｓ4 （ｔk ）が重み付けされた各波源の強度を示している。
【数１５】
【００７３】
以上のように、この実施の形態５によれば、実施の形態４の効果に加えて、時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブが抑圧された信号ｇ’（ｔ）の振幅をそれぞれ平均化して偽像を判定することにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、偽像を完全に排除できるという効果が得られる。
【００７４】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４７は波源推定結果蓄積器、４４８は複数回観測型波源強度重み付け手段、４４Ｅは偽像抑圧器であり、超解像処理器４３は従来の図１０と同様である。なお、この実施の形態の偽像抑圧器４４Ｅでは、実施の形態１の図１に示されているメモリ４１からの受信信号の入力は不要である。
【００７５】
次に動作について説明する。
図９はこの実施の形態６の処理内容を説明する図である。図８において、超解像処理器４３の動作は実施の形態１と同様である。この実施の形態においては、目標を複数回観測することによって得られた複数の受信信号が超解像処理器４３に送られる。超解像処理器４３はそれぞれの受信信号について超解像処理を行って複数回の波源推定を行う。
【００７６】
この波源推定結果は、波源推定結果蓄積器４４７に蓄積される。ここで、蓄積された全ての波源推定結果は、複数回観測型波源強度重み付け手段４４８に送られる。複数回観測型波源強度重み付け手段４４８は、図９に示すように、上記において蓄積された波源推定結果を比較し、比較結果に基づいて、推定された各波源強度に重み付けを行う。
【００７７】
複数回観測型波源強度重み付け手段４４８における重み付けの方法としては、例えば以下のようなものが考えられる。まず、目標の観測回数をＮ回とする。ある遅延時間において推定された波源の出現頻度がＬ回であった場合に、ＡＬ／Ｎを重み付け係数とする（Ａは予め定めた定数）。このようにすると、複数回の波源推定結果において、常に同じ遅延時間に出現する波源以外を偽像であるとみなして抑圧するような重み付けが実現できる。
【００７８】
なお、偽像は主に雑音成分によって発生するものであり、観測毎に異なった遅延時間に発生するのに対し、真の波源は、観測の最中によって相対位置が変化していかない限り、常に同じ遅延時間に出現するので、上記のような重み付けが有効である。また、波源の相対位置が観測中に変化しても、その動きが観測できる場合や、既知である場合は、その動きを補償することによって上記のような重み付けが可能である。
【００７９】
以上のように、この実施の形態６によれば、複数観測を行った場合に、常に同じ遅延時間に推定される波源以外を偽像とみなして抑圧することができるという効果が得られる。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、遅延時間の推定値に基づく波源の強度とにより波源を検出する超解像処理器と、波源の強度に対して、周波数領域の受信信号を圧縮した時間領域の信号と周波数領域の受信信号又は上記時間領域の信号のサイドローブを抑圧したサイドローブ抑圧信号とを用いて重み付けを行い、波源と誤って検出された偽像を抑圧する偽像抑圧器とを備えたことにより、波源と誤って検出された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００８１】
この発明によれば、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、時間領域の信号とサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００８２】
この発明によれば、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００８３】
この発明によれば、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧できるという効果がある。
【００８４】
この発明によれば、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第１の逆高速フーリエ変換手段と、周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、第１の逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００８５】
この発明によれば、サイドローブ抑圧手段が、受信信号の高域周波数成分を抑圧する窓関数処理手段と、高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第２の逆高速フーリエ変換手段とを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができると共に、計算量を削減することができるという効果がある。
【００８６】
この発明によれば、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、第１の逆フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、第２の逆高速フーリエ変換手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができると共に、計算量を削減することができるという効果がある。
【００８７】
この発明によれば、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、時間領域の信号とサイドローブ抑圧信号に基づき偽像であるかを判定し、偽像と判定した波源を削除する波源選択手段とを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００８８】
この発明によれば、波源選択手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定することにより、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００８９】
この発明によれば、波源選択手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定することにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００９１】
この発明によれば、受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、遅延時間の推定値に基づく波源の強度とから波源を検出する第１のステップと、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、第１のステップで検出した波源の強度に対して、第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００９２】
この発明によれば、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００９３】
この発明によれば、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧できるという効果がある。
【００９４】
この発明によれば、受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、遅延時間の推定値に基づく波源の強度とから波源を検出する第１のステップと、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、第１のステップで検出した波源の強度に対して、第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００９５】
この発明によれば、第３のステップが、受信信号の高域周波数成分を抑圧する第５のステップと、第５のステップで高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第６のステップとを備え、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第６のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができると共に、計算量を削減することができるという効果がある。
【００９６】
この発明によれば、受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、遅延時間の推定値に基づく波源の強度とから波源を検出する第１のステップと、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、第１のステップで検出した波源の強度に対して、第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号に基づき、偽像であるか否かを判定し、偽像と判定した波源を削除する第４のステップとを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００９７】
この発明によれば、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定することにより、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００９８】
この発明によれば、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定することにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による波源検出装置の全体構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による波源強度重み付け手段の動作を説明する図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施の形態５による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態６による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態６の動作を説明する図である。
【図１０】 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来の波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
４Ａ 偽像抑圧型超解像信号処理器、４１ メモリ、４３ 超解像処理器、４４ 偽像抑圧器、４４Ａ 偽像抑圧器、４４Ｂ 偽像抑圧器、４４Ｃ 偽像抑圧器、４４Ｄ 偽像抑圧器、４４Ｅ 偽像抑圧器、４４１ 逆高速フーリエ変換手段、４４２ サイドローブ抑圧手段、４４２Ａ サイドローブ抑圧手段、４４２Ａ−１ 窓関数処理手段、４４２Ａ−２ 逆高速フーリエ変換手段、４４３ 波源強度重み付け手段、４４４ 平滑型波源強度重み付け手段、４４５ 波源選択手段、４４６ 平滑型波源選択手段、４４７ 波源推定結果蓄積器、４４８ 複数回観測型波源強度重み付け手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、広帯域の受信信号に対して波源を検出する波源検出装置及び波源検出方法に関するもので、特に、信号の帯域によって制限された解像度以上の精度で波源位置と波源強度を検出する超解像処理を行う波源検出装置及び波源検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の波源検出装置の一つとして、例えば特開平１１−２３７４７５号公報に示されたレーダ装置がある。図１０は上記文献に示された従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、この場合の波源とは目標の散乱点を意味する。
【０００３】
図１０において、１は複数のパルスを送信する送信機、２は後述の制御回路４２から入力される周波数制御信号に基づいて周波数を設定した信号を出力するステップ周波数発振器、３は送信機１に対してトリガ信号を発生するパルス変調器、５は送受信を切り換える送受切換器、６は送受切換器５を介して送信機１から送信される複数のパルスを空間に放射し、また、目標から反射されたパルスを受けるアンテナである。
【０００４】
７はアンテナ６からのパルスを受信して受信信号として出力する受信機、４１は受信機７からの受信信号を記憶するメモリ、４２はステップ周波数発振器２に対して周波数制御信号を出力すると共に、メモリ４１に対して送信周波数データを出力する制御回路、４３はメモリ４１から読み出された受信信号に基づいて目標の散乱点を検出する超解像処理器である。４は上記のメモリ４１、制御回路４２及び超解像処理器４３からなる超解像信号処理器である。
【０００５】
次に動作について説明する。
ステップ周波数発振器２は、制御回路４２から入力される周波数制御信号に基づいて周波数を設定した信号を出力する。制御回路４２は、各パルス毎に周波数が段階的に変化するように、周波数制御信号を制御して、ステップ周波数発振器２に出力する。この時、第ｍ番目（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）に送信されるパルスの周波数Ｆは、周波数初期値をＦ０、周波数ステップ値をΔＦとして、下記の式（１）に基づいて設定される。
【数１】
送信機１は、ステップ周波数発振器２の出力を増幅し、パルス変調器３の送信トリガ信号に同期してパルスを生成して出力する。送信機１から出力されたパルスは、送受切換器５を介してアンテナ６に給電され、アンテナ６より空間に放射される。次いでアンテナ６は、目標から反射されたパルスを受信し、送受切換器５を介して受信機７に出力する。この受信機７に入力されたパルスは、ビデオ信号に周波数変換された後、位相検波及びディジタル変換され、受信信号として超解像信号処理器４に出力される。
【０００７】
超解像信号処理器４は、各パルス毎に受信信号を、制御回路４２より入力された送信周波数データと共にメモリ４１に記憶する。次いで超解像信号処理器４はメモリ４１に記憶された受信信号を各送信周波数毎に読み出し、これらのデータを超解像処理器４３に出力する。
【０００８】
図１１は超解像処理器４３の具体的回路構成の一例を示すブロック図である。図において、４３１は受信信号の相互相関値を要素とする相関行列の計算を行う相関行列算出手段、４３２は相関行列算出手段４３１で算出された相関行列の一部からサブ行列を構成し、これらのサブ行列の移動平均から平均相関行列を算出する移動平均算出手段、４３３は移動平均算出手段４３２で算出された平均相関行列の固有値解析を行い最小固有値を求める固有値解析手段である。
【０００９】
４３４は固有値解析手段４３３で得られた最小固有値から算出した固有ベクトルを用いて評価関数を計算する評価関数算出手段、４３５は評価関数算出手段４３４で算出された評価関数の振幅値のピークを検索して、このピークを与える遅延時間より目標の散乱点までの距離を推定する距離推定手段、４３６は相関行列算出手段４３１からの相関行列、固有値解析手段４３３からの最小固有値及び距離推定手段４３５からの遅延時間に基づいて、目標の散乱点の強度を推定する強度推定手段である。
【００１０】
次に超解像処理器４３の動作について説明する。
相関行列算出手段４３１は、メモリ４１に記憶されている受信信号ｘm を各送信周波数毎に読み出し、下記の式（２）で定義される相関行列Ｒを算出する。ここで、受信信号ｘm の添え字ｍは、式（１）で与えられる送信周波数の第ｍ番目を表わし、＊は共役複素数を表わす。
【数２】
次に移動平均算出手段４３２は、相関行列算出手段４３１から出力された相関行列の対角線に沿って次数Ｍ０（Ｍ０＜Ｍ）のサブ行列をＬ個構成する。さらに相関行列から構成したＬ個のサブ行列Ｒl を平均化して下記の式（３）に定義される平均相関行列ＲL を算出する。
【数３】
次いで、固有値解析手段４３３は平均相関行列ＲL の固有値解析を実行する。このとき、求められるＭ０個の固有値λm （ｍ＝１，２，・・・，Ｍ０）に対して、下記の式（４）に示す関係式が成り立つ。
【数４】
ここで固有値解析手段４３３は、最小固有値λｍｉｎ（＝λk+1 ＝λk+2 ＝・・・＝λM0）よりも大きい固有値の数を、目標の散乱点の数Ｋと推定する。次に評価関数算出手段４３４は、固有値解析手段４３３により求めた最小固有値λk+1 ，λk+2 ，・・・，λM0に対応する固有ベクトルｅn ＝［ｅk+1 ，・・・，ｅM0］と下記の式（５）で与えられる伝搬遅延時間ベクトルｂ（ｔ）から、下記の式（６）で定義される評価関数Ｐ（ｔ）を算出する。ここで、ｔは遅延時間、Ｆ０は周波数初期値、ΔＦは周波数ステップ値、Ｔはベクトルの転置、Ｍ０はサブ行列の次数、Ｈは複素共役転置をそれぞれ表わす。
【００１４】
【数５】
次いで距離推定手段４３５は、評価関数Ｐ（ｔ）の振幅値のピークを原点より検索し、ピークを与える遅延時間ｔk を求める。更に、距離推定手段４３５は、下記の式（７）により、レーダ装置から目標の各散乱点までの距離ｒk （ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）を算出する。
【数６】
次に、強度推定手段４３６は、下記の式（８）で定義される伝搬遅延時間ベクトルａ（ｔk ）、下記の式（９）で定義される行列Ａを、それぞれ距離推定手段４３５より入力した遅延時間ｔk を代入して計算する。ここで、ｔk は遅延時間、Ｆ０は周波数初期値、ΔＦは周波数ステップ値、Ｔはベクトルの転置、Ｍは相関行列の次数をそれぞれ表わす。
【数７】
更に強度推定手段４３６は、行列Ａ、相関行列Ｒ、最小固有値λｍｉｎ、Ｍ×Ｍの単位行列Ｉから、下記の式（１０）により行列Ｓを算出する。
【数８】
また、強度推定手段４３６は、算出した行列Ｓの対角項から、目標の各散乱点の強度を推定する。このようにして超解像処理器４３は、距離推定手段４３５により推定した目標の各散乱点までの距離と、強度推定手段４３６により推定した目標の各散乱点の強度をもとに目標散乱点を検出する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置における超解像信号処理器４、すなわち波源検出装置は、以上のように構成されているので、信号の帯域で規定される距離分解能以上の解像度での波源位置の検出を行う際に波源数の推定を誤り、波源数を多めに推定した場合に、実際に波源の存在しない位置に波源を推定してしまうという課題があった。
なお、この明細書においては、実際に存在しない位置に推定された波源を偽像と呼ぶこととする。
【００２０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、信号の帯域で規定される距離分解能以上の解像度での波源位置の検出を行い、実際に波源の存在しない位置に推定された偽像の強度を抑圧する波源検出装置及び波源検出方法を得ることを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するため手段】
この発明に係る波源検出装置は、送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出するものにおいて、上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とにより上記波源を検出する超解像処理器と、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記周波数領域の受信信号を圧縮した時間領域の信号と上記周波数領域の受信信号又は上記時間領域の信号のサイドローブを抑圧したサイドローブ抑圧信号とを用いて重み付けを行い、波源と誤って検出された偽像を抑圧する偽像抑圧器とを備えたものである。
【００２２】
この発明に係る波源検出装置は、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、上記逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、上記サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを備えたものである。
【００２３】
この発明に係る波源検出装置は、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００２４】
この発明に係る波源検出装置は、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００２５】
この発明に係る波源検出装置は、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第１の逆高速フーリエ変換手段と、上記周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記第１の逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、上記サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを備えたものである。
【００２６】
この発明に係る波源検出装置は、サイドローブ抑圧手段が、受信信号の高域周波数成分を抑圧する窓関数処理手段と、上記窓関数処理手段により高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第２の逆高速フーリエ変換手段とを備えたものである。
【００２７】
この発明に係る波源検出装置は、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、第１の逆フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、第２の逆高速フーリエ変換手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００２８】
この発明に係る波源検出装置は、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、上記逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、上記サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号に基づき、偽像であるかを判定し、偽像と判定した波源を削除する波源選択手段とを備えたものである。
【００２９】
この発明に係る波源検出装置は、波源選択手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定するものである。
【００３０】
この発明に係る波源検出装置は、波源選択手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定するものである。
【００３２】
この発明に係る波源検出方法は、送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出するものにおいて、上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とから上記波源を検出する第１のステップと、上記周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、上記第２のステップで圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、上記第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを備えたものである。
【００３３】
この発明に係る波源検出方法は、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００３４】
この発明に係る波源検出方法は、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００３５】
この発明に係る波源検出方法は、送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の受信信号から波源を検出するものにおいて、上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とから上記波源を検出する第１のステップと、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、上記周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、上記第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを備えたものである。
【００３６】
この発明に係る波源検出方法は、第３のステップが、受信信号の高域周波数成分を抑圧する第５のステップと、上記第５のステップで高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第６のステップとを備え、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第６のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行うものである。
【００３７】
この発明に係る波源検出方法は、送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出するものにおいて、上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とから上記波源を検出する第１のステップと、上記周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、上記第２のステップで圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、上記第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号に基づき、偽像であるか否かを判定し、偽像と判定した波源を削除する第４のステップとを備えたものである。
【００３８】
この発明に係る波源検出方法は、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定するものである。
【００３９】
この発明に係る波源検出方法は、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定するものである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による波源検出装置の全体構成を示す図である。図において、４Ａは偽像抑圧型超解像信号処理器、４４は偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３は従来の図１０と同様である。
【００４２】
次に動作について説明する。
受信信号はまずメモリ４１に蓄積される。この受信信号は、時間領域の信号を領域変換した信号であって、例えば、時間領域の信号をフーリエ変換して得られる周波数領域の信号がこれにあたる。この実施の形態においては、受信信号は、この周波数領域の信号であるとして議論を進める。
【００４３】
従来の技術において述べたレーダ装置は、各周波数毎にデータを取得して、周波数領域の信号を得ていたが、この他にも、例えば、１つのチャープパルスを送信し、反射波を受信してこの信号と、送信チャープ波形の相関をとったものをフーリエ変換すれば、同様な周波数領域の信号を得ることができることは、例えば、Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｒａｄａｒ（Ｄ．Ｒ．Ｗｅｈｎｅｒ著，１９８７年）に示されているように周知である。
【００４４】
メモリ４１に蓄積された受信信号は、超解像処理器４３と偽像抑圧器４４にそれぞれ送られる。この超解像処理器４３の構成は従来の図１１と同様であり、動作も従来の技術の項で説明したものと同様である。ただし、従来の技術で紹介した特開平１１−２３７４７５号公報においては、固有値解析手段４３３において、最小固有値λｍｉｎ（＝λk+1 ＝λk+2 ＝・・・＝λM0）よりも大きい固有値の数を、波原数Ｋと推定しているが、実際に観測値から得られる固有値は一般に次の式（１１）の関係を満たしており、最小固有値λｍｉｎは一意に定まらない。
【数９】
この場合は、例えば受信機雑音電力よりも大きい固有値の数を波源数Ｋと推定する等の方法が考えられる。その他、波源数Ｋの推定方法は種々考えられるが、波源数Ｋの推定方法としていかなる方法を採用しても、この実施の形態は適用が可能である。
【００４６】
超解像処理器４３において推定されたＫ個の波源の各遅延時間ｔk （ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）における各波源の強度をｓ（ｔk ）とすると、これが超解像処理器４３の出力である。
【００４７】
図２はこの発明の実施の形態１による波源検出装置の構成を示すブロック図であり、図において、４４１は逆高速フーリエ変換手段、４４２はサイドローブ抑圧手段、４４３は波源強度重み付け手段であり、メモリ４１、超解像処理機４３は図１と同様である。
【００４８】
次に偽像抑圧器４４の動作について説明する。
メモリ４１から偽像抑圧器４４に送られた受信信号は、まず逆高速フーリエ変換手段４４１に送られる。逆高速フーリエ変換手段４４１は逆高速フーリエ変換によって周波数領域の信号である受信信号を圧縮し、時間領域の信号ｇ（ｔ）に変換する処理を行う。次にサイドローブ抑圧手段４４２によって、時間領域の信号ｇ（ｔ）のサイドローブが抑圧されたサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得る。
【００４９】
このサイドローブ抑圧の方法としては、“Ｏｎ ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｗｉｎｄｏｗ ｆｏｒ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”（Ｆ．Ｊ．Ｈａｒｒｉｓ著、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．６６，ｎｏ．１，ｐｐ．５１−８３，Ｊａｎ．１９７８）に記載の一般的な線形の窓関数（ハミング窓関数、テイラー窓関数等）を用いた方法によって実現することが可能である。
【００５０】
また、“Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｉｄｅｌｏｂｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ＳＡＲ Ｉｍａｇｅｒｙ”（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｎｋｗｉｔｚ他著、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｅｒｏｓｐ．＆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｓｙｓｔ．，ｖｏｌ．３１，ｎｏ．１，ｐｐ．２６７−２７９，Ｊａｎ．１９９５）に記載のＳＶＡ（Ｓｐａｔｉａｌｌｙ Ｖａｒｉａｎｔ Ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）法によれば、メインローブ幅を増加させることなく、サイドローブを効果的に抑圧できることが知られている。
【００５１】
その他“ＳＡＲ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｖｉａ Ｍｏｄｅｒｎ ２−Ｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ”（Ｓ．Ｒ．ＤｅＧｒａａｆ著、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃ．，ｖｏｌ．７，ｎｏ．５，ｐｐ．７２９−７６１，Ｍａｙ １９９８）に記載のＡＳＲ（ＡｄａｐｔｉｖｅＳｉｄｅｌｏｂｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）法等を採用することも可能である。結局、サイドローブ抑圧手段４４２は、サイドローブを抑圧するためのいかなる方法を用いても実現が可能である。
【００５２】
次にサイドローブ抑圧手法の一例として、ＳＶＡ法の処理の概要を説明する。まず、時間領域の信号ｇ（ｔ）のｔm 番目の値に注目する。この点の値ｇ（ｔm ）とその両隣の値を用いて、メインローブ、サイドローブを判別する指標ｗu （ｔm ）を式（１２）によって計算する。
【数１０】
この指標ｗu （ｔm ）に基づき、式（１３）によって、サイドローブが抑圧された信号ｇ’（ｔm ）を得る。
【数１１】
図３は波源強度重み付け手段４４３の動作を説明する図である。超解像処理器４３において推定された各波源の遅延時間における各波源の強度ｓ（ｔk ）に対し、波源強度重み付け手段４４３は、逆高速フーリエ変換理手段４４１によって得られる時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧手段４４２によって得られるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）の値を用い、図３に示すようにして各波源の強度に重み付けを行う。
【００５５】
この処理を定式化したものが式（１４）である。ここでαは正の実定数で、一般に窓関数によって変化する利得を調整するための係数である。また、時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）のそれぞれの振幅の比に係数αを乗算したものが波源強度重み付け係数で、ｓ1 （ｔk ）が重み付けされた各波源の強度を示している。
【数１２】
以上のように、この実施の形態１によれば、上記の処理を行うことにより、超解像処理器４３によってサイドローブ領域に推定されてしまった波源の強度を抑圧することができるという効果が得られる。また、超解像処理器４３の固有値解析手段４３３において、散乱点の数Ｋを真の個数よりも多めに推定した場合に、偽像はより多く発生する可能性が高くなるので、この実施の形態の方法がより効果を発揮することは言うまでもない。
【００５７】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４２Ａはサイドローブ抑圧手段、４４２Ａ−１は窓関数処理手段、４４２Ａ−２は逆高速フーリエ変換手段、４４Ａは偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３、逆高速フーリエ変換手段４４１、波源強度重み付け手段４４３は、実施の形態１の図２と同様である。この実施の形態では、サイドローブ抑圧手段４４２Ａを、窓関数処理手段４４２Ａ−１、逆高速フーリエ変換手段４４２Ａ−２により構成している。
【００５８】
次に動作について説明する。
この実施の形態は、実施の形態１におけるサイドローブ抑圧手段４４２をサイドローブ抑圧手段４４２Ａによって置き換え、メモリ４１からの受信信号を直接入力するようにしたものである。このサイドローブ抑圧の方法として、“Ｏｎ ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｗｉｎｄｏｗ ｆｏｒ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”（Ｆ．Ｊ．Ｈａｒｒｉｓ著，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．６６，ｎｏ．１，ｐｐ．５１−８３，Ｊａｎ．１９７８）に記載の一般的な線形の窓関数（ハミング窓関数、テイラー窓関数等）を用いた方法がある。
【００５９】
この線形の窓関数を用いる場合、図４に示すように、メモリ４１に蓄えられた受信信号をまず窓関数処理手段４４２Ａ−１に送り、窓関数処理手段４４２Ａ−１により受信信号の高域周波数成分を抑圧した後に、逆高速フーリエ変換手段４４２Ａ−２により逆高速フーリエ変換を行ってサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得て、波源強度重み付け手段４４３に出力する。
【００６０】
この実施の形態におけるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得る方法は、実施の形態１のように、ＳＶＡ法によりメインローブ、サイドローブを判別する指標ｗu （ｔm ）を用いてサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得る方法に比べ、計算量を削減することが可能である。
【００６１】
以上のように、この実施の形態２によれば、超解像処理器４３によってサイドローブ領域に推定されてしまった波源の強度を抑圧することができると共に、窓関数により受信信号の高域周波数成分を抑圧した後に、逆高速フーリエ変換を行うことでサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を得ることにより、実施の形態１に比べ、計算量を削減することができるという効果が得られる。
【００６２】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４４は平滑型波源強度重み付け手段、４４Ｂは偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３、逆高速フーリエ変換手段４４１、サイドローブ抑圧手段４４２は、実施の形態１の図２と同様である。
【００６３】
次に動作について説明する。
図５において、メモリ４１、超解像処理器４３の動作は実施の形態１と同様である。平滑型波源強度重み付け手段４４４は、超解像処理器４３において推定された各波源の遅延時間における各波源の強度ｓ（ｔk ）に対し、各波源の遅延時間ｔk の前後のある一定時間内において、逆高速フーリエ変換手段４４１によって得られる時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧手段４４２によって得られるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）の振幅をそれぞれ平均化し、これらの平均値の比を求め、式（１５）のように、この比の値を用いて重み付けを行う。
【数１３】
ここで、ｄは正の整数であり、ｓ2 （ｔk ）が重み付けされた各波源の強度を示している。式（１５）の処理は、時間領域の信号ｇ（ｔ）、サイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）を一旦各波源の遅延時間ｔk の周りで平滑化したのち、それらの比を重み付けとして、超解像処理器４３によって推定された強度ｓ（ｔk ）に掛け合わせることで、偽像の抑圧を実現するものである。
【００６５】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１の効果に加えて、時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）の振幅をそれぞれ平均化して重み付けを行うことにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも偽像の強度を抑圧できるという効果が得られる。
【００６６】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４５は波源選択手段、４４Ｃは偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３、逆高速フーリエ変換手段４４１、サイドローブ処理手段４４２は、実施の形態１の図２と同様である。
【００６７】
次に動作について説明する。
図において、メモリ４１、超解像処理器４３の動作は実施の形態１と同様である。波源選択手段４４５は、超解像処理器４３において推定された各波源の遅延時間ｔk において逆高速フーリエ変換手段４４１によって得られる時間領域の信号ｇ（ｔk ）の振幅とサイドローブ抑圧手段４４２によって得られるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔk ）の振幅の比を求める。これを予め定めた閾値Ｔｈと比較し、この比が閾値Ｔｈ未満であるならば、この遅延時間ｔk はサイドローブの領域に属するとみなして、この遅延時間ｔk に対応する波源は偽像であると判定する。さらに偽像と判定された波源の強度ｓ（ｔk ）をゼロとする。
【００６８】
以上を定式化したものが式（１６）である。ここで、ｓ3 （ｔk ）が重み付けされた各波源の強度を示している。
【数１４】
以上のように、この実施の形態４によれば、偽像と判定した波源については、完全にこれを排除し、それ以外の波源を波源として検出することができるという効果が得られる。
【００７０】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４６は平滑型波源選択手段、４４Ｄは偽像抑圧器であり、メモリ４１、超解像処理器４３、逆高速フーリエ変換手段４４１、サイドローブ抑圧手段４４２は、実施の形態１の図２と同様である。
【００７１】
次に動作について説明する。
図７において、メモリ４１、超解像処理器４３の動作は実施の形態１と同様である。平滑型波源選択手段４４６は、超解像処理器４３において推定された各波源の遅延時間ｔk の前後のある一定時間内において、逆高速フーリエ変換手段４４１によって得られる時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブ抑圧手段４４２によって得られるサイドローブ抑圧信号ｇ’（ｔ）の振幅をそれぞれ平均化して、これらの平均値の比を求める。これを予め定めた閾値Ｔｈと比較し、この比が閾値Ｔｈ未満であるならば、この遅延時間ｔk はサイドローブの領域に属するとみなして、この遅延時間ｔk に対応する波源は偽像であると判定する。さらに偽像と判定された波源の強度ｓ（ｔk ）をゼロとする。
【００７２】
以上を定式化したものが式（１７）である。なお、ここでｄは正の整数であり、ｓ4 （ｔk ）が重み付けされた各波源の強度を示している。
【数１５】
以上のように、この実施の形態５によれば、実施の形態４の効果に加えて、時間領域の信号ｇ（ｔ）とサイドローブが抑圧された信号ｇ’（ｔ）の振幅をそれぞれ平均化して偽像を判定することにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、偽像を完全に排除できるという効果が得られる。
【００７４】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６による波源検出装置の構成を示すブロック図である。図において、４４７は波源推定結果蓄積器、４４８は複数回観測型波源強度重み付け手段、４４Ｅは偽像抑圧器であり、超解像処理器４３は従来の図１０と同様である。なお、この実施の形態の偽像抑圧器４４Ｅでは、実施の形態１の図１に示されているメモリ４１からの受信信号の入力は不要である。
【００７５】
次に動作について説明する。
図９はこの実施の形態６の処理内容を説明する図である。図８において、超解像処理器４３の動作は実施の形態１と同様である。この実施の形態においては、目標を複数回観測することによって得られた複数の受信信号が超解像処理器４３に送られる。超解像処理器４３はそれぞれの受信信号について超解像処理を行って複数回の波源推定を行う。
【００７６】
この波源推定結果は、波源推定結果蓄積器４４７に蓄積される。ここで、蓄積された全ての波源推定結果は、複数回観測型波源強度重み付け手段４４８に送られる。複数回観測型波源強度重み付け手段４４８は、図９に示すように、上記において蓄積された波源推定結果を比較し、比較結果に基づいて、推定された各波源強度に重み付けを行う。
【００７７】
複数回観測型波源強度重み付け手段４４８における重み付けの方法としては、例えば以下のようなものが考えられる。まず、目標の観測回数をＮ回とする。ある遅延時間において推定された波源の出現頻度がＬ回であった場合に、ＡＬ／Ｎを重み付け係数とする（Ａは予め定めた定数）。このようにすると、複数回の波源推定結果において、常に同じ遅延時間に出現する波源以外を偽像であるとみなして抑圧するような重み付けが実現できる。
【００７８】
なお、偽像は主に雑音成分によって発生するものであり、観測毎に異なった遅延時間に発生するのに対し、真の波源は、観測の最中によって相対位置が変化していかない限り、常に同じ遅延時間に出現するので、上記のような重み付けが有効である。また、波源の相対位置が観測中に変化しても、その動きが観測できる場合や、既知である場合は、その動きを補償することによって上記のような重み付けが可能である。
【００７９】
以上のように、この実施の形態６によれば、複数観測を行った場合に、常に同じ遅延時間に推定される波源以外を偽像とみなして抑圧することができるという効果が得られる。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、遅延時間の推定値に基づく波源の強度とにより波源を検出する超解像処理器と、波源の強度に対して、周波数領域の受信信号を圧縮した時間領域の信号と周波数領域の受信信号又は上記時間領域の信号のサイドローブを抑圧したサイドローブ抑圧信号とを用いて重み付けを行い、波源と誤って検出された偽像を抑圧する偽像抑圧器とを備えたことにより、波源と誤って検出された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００８１】
この発明によれば、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、時間領域の信号とサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００８２】
この発明によれば、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００８３】
この発明によれば、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧できるという効果がある。
【００８４】
この発明によれば、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第１の逆高速フーリエ変換手段と、周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、第１の逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００８５】
この発明によれば、サイドローブ抑圧手段が、受信信号の高域周波数成分を抑圧する窓関数処理手段と、高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第２の逆高速フーリエ変換手段とを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができると共に、計算量を削減することができるという効果がある。
【００８６】
この発明によれば、波源強度重み付け手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、第１の逆フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、第２の逆高速フーリエ変換手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができると共に、計算量を削減することができるという効果がある。
【００８７】
この発明によれば、偽像抑圧器が、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、超解像処理器が検出した波源の強度に対して、時間領域の信号とサイドローブ抑圧信号に基づき偽像であるかを判定し、偽像と判定した波源を削除する波源選択手段とを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００８８】
この発明によれば、波源選択手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定することにより、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００８９】
この発明によれば、波源選択手段が、超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定することにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００９１】
この発明によれば、受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、遅延時間の推定値に基づく波源の強度とから波源を検出する第１のステップと、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、第１のステップで検出した波源の強度に対して、第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００９２】
この発明によれば、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００９３】
この発明によれば、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧できるという効果がある。
【００９４】
この発明によれば、受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、遅延時間の推定値に基づく波源の強度とから波源を検出する第１のステップと、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、第１のステップで検出した波源の強度に対して、第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができるという効果がある。
【００９５】
この発明によれば、第３のステップが、受信信号の高域周波数成分を抑圧する第５のステップと、第５のステップで高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第６のステップとを備え、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第６のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、この係数を用いて重み付けを行うことにより、サイドローブ領域に推定された偽像の強度を抑圧することができると共に、計算量を削減することができるという効果がある。
【００９６】
この発明によれば、受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、遅延時間の推定値に基づく波源の強度とから波源を検出する第１のステップと、周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、第１のステップで検出した波源の強度に対して、第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号に基づき、偽像であるか否かを判定し、偽像と判定した波源を削除する第４のステップとを備えたことにより、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００９７】
この発明によれば、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定することにより、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【００９８】
この発明によれば、第４のステップが、第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定することにより、受信信号の雑音レベルが高い場合にも、サイドローブ領域に推定された偽像を完全に排除することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による波源検出装置の全体構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による波源強度重み付け手段の動作を説明する図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施の形態５による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態６による波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態６の動作を説明する図である。
【図１０】 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 従来の波源検出装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
４Ａ 偽像抑圧型超解像信号処理器、４１ メモリ、４３ 超解像処理器、４４ 偽像抑圧器、４４Ａ 偽像抑圧器、４４Ｂ 偽像抑圧器、４４Ｃ 偽像抑圧器、４４Ｄ 偽像抑圧器、４４Ｅ 偽像抑圧器、４４１ 逆高速フーリエ変換手段、４４２ サイドローブ抑圧手段、４４２Ａ サイドローブ抑圧手段、４４２Ａ−１ 窓関数処理手段、４４２Ａ−２ 逆高速フーリエ変換手段、４４３ 波源強度重み付け手段、４４４ 平滑型波源強度重み付け手段、４４５ 波源選択手段、４４６ 平滑型波源選択手段、４４７ 波源推定結果蓄積器、４４８ 複数回観測型波源強度重み付け手段。
Claims (18)
- 送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出する波源検出装置において、
上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とにより上記波源を検出する超解像処理器と、
上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記周波数領域の受信信号を圧縮した時間領域の信号と上記周波数領域の受信信号又は上記時間領域の信号のサイドローブを抑圧したサイドローブ抑圧信号とを用いて重み付けを行い、波源と誤って検出された偽像を抑圧する偽像抑圧器とを
備えたことを特徴とする波源検出装置。 - 偽像抑圧器が、
周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、
上記逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、
超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、上記サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを
備えたことを特徴とする請求項１記載の波源検出装置。 - 波源強度重み付け手段が、
超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行う
ことを特徴とする請求項２記載の波源検出装置。 - 波源強度重み付け手段が、
超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行う
ことを特徴とする請求項２記載の波源検出装置。 - 偽像抑圧器が、
周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第１の逆高速フーリエ変換手段と、
上記周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、
超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記第１の逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、上記サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う波源強度重み付け手段とを
備えたことを特徴とする請求項１記載の波源検出装置。 - サイドローブ抑圧手段が、
受信信号の高域周波数成分を抑圧する窓関数処理手段と、
上記窓関数処理手段により高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第２の逆高速フーリエ変換手段とを
備えたことを特徴とする請求項５記載の波源検出装置。 - 波源強度重み付け手段が、
超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、第１の逆フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、第２の逆高速フーリエ変換手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、上記超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行う
ことを特徴とする請求項６記載の波源検出装置。 - 偽像抑圧器が、
周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する逆高速フーリエ変換手段と、
上記逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求めるサイドローブ抑圧手段と、
超解像処理器が検出した波源の強度に対して、上記逆高速フーリエ変換手段が圧縮した時間領域の信号と、上記サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号に基づき、偽像であるかを判定し、偽像と判定した波源を削除する波源選択手段とを
備えたことを特徴とする請求項１記載の波源検出装置。 - 波源選択手段が、
超解像処理器により検出された波源の遅延時間において、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定する
ことを特徴とする請求項８記載の波源検出装置。 - 波源選択手段が、
超解像処理器により検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、逆高速フーリエ変換手段により圧縮された時間領域の信号の振幅と、サイドローブ抑圧手段が求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定する
ことを特徴とする請求項８記載の波源検出装置。 - 送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出する波源検出方法において、
上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とから上記波源を検出する第１のステップと、
上記周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、
上記第２のステップで圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、
上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、上記第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを
備えたことを特徴とする波源検出方法。 - 第４のステップが、
第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行う
ことを特徴とする請求項１１記載の波源検出方法。 - 第４のステップが、
第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの比の実定数倍を係数として求め、第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行う
ことを特徴とする請求項１１記載の波源検出方法。 - 送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出する波源検出方法において、
上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とから上記波源を検出する第１のステップと、
上記周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、
上記周波数領域の受信信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、
上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、上記第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号を用いて重み付けを行う第４のステップとを
備えたことを特徴とする波源検出方法。 - 第３のステップが、
受信信号の高域周波数成分を抑圧する第５のステップと、
上記第５のステップで高域周波数成分が抑圧された受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行いサイドローブ抑圧信号を求める第６のステップとを備え、
第４のステップが、
第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第６のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比の実定数倍を係数として求め、上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記係数を用いて重み付けを行う
備えたことを特徴とする請求項１４記載の波源検出方法。 - 送信周波数が広帯域にわたる１つ又は複数のパルスを反射した波源より到来する広帯域の周波数領域の受信信号から波源を検出する波源検出方法において、
上記受信信号から算出した平均相関行列の最小固有値に対する評価関数の振幅値のピークを与える遅延時間と、上記遅延時間の推定値に基づく上記波源の強度とから上記波源を検出する第１のステップと、
上記周波数領域の受信信号に対して逆高速フーリエ変換を行い、時間領域の信号に圧縮する第２のステップと、
上記第２のステップで圧縮された時間領域の信号のサイドローブを抑圧してサイドローブ抑圧信号を求める第３のステップと、
上記第１のステップで検出した波源の強度に対して、上記第２のステップで圧縮した時間領域の信号と、上記第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号に基づき、偽像であるか否かを判定し、偽像と判定した波源を削除する第４のステップとを
備えたことを特徴とする波源検出方法。 - 第４のステップが、
第１のステップで検出された波源の遅延時間において、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅との比を求め、この振幅の比を所定の閾値と比較し、この振幅の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定する
ことを特徴とする請求項１６記載の波源検出方法。 - 第４のステップが、
第１のステップで検出された波源の遅延時間の前後の所定時間内における、第２のステップで圧縮された時間領域の信号の振幅と、第３のステップで求めたサイドローブ抑圧信号の振幅をそれぞれ平均化し、これらの振幅の平均値の比を求め、この振幅の平均値の比を所定の閾値と比較し、この振幅の平均値の比が上記閾値よりも小さい場合に、この遅延時間に対応する波源を偽像と判定する
ことを特徴とする請求項１６記載の波源検出方法。
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