JP4665100B2 - レーダ装置、偽像検出方法、偽像検出プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は，レーダ技術に関し、特に、レーダ機能と情報通信機能とを備えるレーダ装置、偽像検出方法、偽像検出プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関する。

一般に、レーダ装置は、ターゲットに向けてパルスを送信した時刻と、ターゲットからの反射波を受信した時刻との時間差に基づいてターゲットまでの距離を算出する。

従来のレーダ装置のうち、情報通信機能を備えるものとして、例えば、下記の特許文献１に、パルスによるレーダ信号に位相変調または周波数変調をかけることにより情報を伝送するレーダ装置が記載されている。
特開平８−５７３２号公報

上記の特許文献１に記載された従来技術は、位相変復調あるいは周波数変復調を行うためのハードウェア構成を採るため、一般に複雑となり、コスト高を招くおそれがある。

また、レーダ装置が、あるパルスをターゲットへ送信し、続けて次のパルスを送信した後にレーダ装置の外部からパルスを受信した場合、送信したパルス間の間隔が短いと、受信パルスが本当は先に送信したパルスに対する反射波なのに、レーダ装置が後に送信したパルスに対する反射波であると誤って認識し、実際には存在しない偽像までの距離をターゲットまでの距離として算出してしまうおそれがある。

上記のような事態を回避し、受信パルスに基づいて検出されたものが偽像であると判断すること（偽像の検出）は、レーダ装置にとって、極めて重要である。レーダ装置が送信するパルス間の間隔が狭くなるほど、偽像の検出は困難となるが、情報通信機能を備える従来のレーダ装置において、レーダ装置が送信するパルス間の間隔が狭い場合において、精度良く偽像を検出できるものはなかった。本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、ターゲットに対して送信するパルス間の間隔が狭い場合において、精度良く偽像の検出を行うことが可能なレーダ装置、偽像検出方法、偽像検出プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体の提供を目的とする。

また、本発明は、特に、上記のレーダ装置を、比較的簡単な構成で実現することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、送信したいデータのビット論理に応じてパルス位置変調（ＰＰＭ：Pulse Position Modulation ）を行い、パルス位置変調後のパルスをターゲットに対して送信して、ターゲットとの間でデータ通信を行うとともに、パルス位置変調後のパルスを用いて偽像を検出する。

図１は、本発明のレーダ装置における同期パルス挿入型のＰＰＭを説明する図である。図１（Ａ）に示す矢印は、レーダ装置内における基準クロックの発生タイミングを示している。

１Ｗｏｒｄが、例えば１ビットの同期信号（例えば「１」）と８ビットのデータとから構成されるとすると、本発明は、同期信号とデータのビット論理に応じてパルス位置変調処理を行う。その結果、図１（Ｂ）に示すように、パルス位置変調後の９個のパルスが得られる。図１（Ｂ）に示す９個のパルスのうち、先頭のパルスは同期信号に対応する同期パルスを示し、同期パルスに続く８個のパルスは、８ビットのデータ（図１（Ｂ）の例では、「１０１１００１１」）を示している。

同期パルスに続く８個のパルスのうち、最初のパルスと３番目のパルス、４番目のパルス、７番目のパルスおよび８番目のパルスは、ビット論理「１」に対応するパルスであり、２番目のパルス、５番目のパルスおよび６番目のパルスは、ビット論理「０」に対応するパルスである。

すなわち、本発明のレーダ装置は、ターゲットに送信するデータのビット論理に応じてパルス位置変調を行い、異なるタイミングで各パルスを立ち上げる。例えば、図１（Ｂ）に示すように、ビット論理「１」に対応するパルスは、基準クロックが発生したタイミングで立ち上がり、ビット論理「０」に対応するパルスは、基準クロックが発生したタイミングからある遅延時間経過後に立ち上がる。

本発明のレーダ装置は、パルス位置変調後のパルスをターゲットに対して送信してデータ通信を行う。例えば、図１（Ｂ）に示す各パルスを順次ターゲットに対して送信する。そして、本発明のレーダ装置は、送信されたパルス位置変調後のパルスに対するターゲットからの反射波を受信し、反射波から受信パルスを取得した時刻と、パルス位置変調後の各パルスを送信した時刻とを参照して、偽像を検出する。

本発明のレーダ装置は、パルス位置変調処理を行って、パルス位置変調後のパルスを用いて偽像を検出する構成を採るため、位相変復調あるいは周波数変復調を行う場合の構成に比べて、比較的簡単なハードウェア構成となる。

また、本発明のレーダ装置は、パルス位置変調後のパルスを送信信号としてターゲットに送信する構成を採るため、送信信号の周波数スペクトラムが平滑化する。従って、本発明のレーダ装置の外部のシステムに与える干渉を軽減することができる。

また、本発明のレーダ装置は、ターゲットに対して各ビット論理に対応するパルスを送信する時の時刻情報を用いて、偽像検出処理を行う。

具体的には、本発明のレーダ装置は、図２に示すように、直前の送信パルスとのパルス間隔が短い送信パルス（図２ではビット論理「０」に対応するパルスの送信後の、ビット論理「１」に対応するパルス）の送信時から予め決められた時間内（図中矢印で示す時間内）に受信パルスを受信した場合には、偽像を検出したと判断し、ターゲットまでの距離を算出しない。

従って、本発明によれば、例えば、図２に示すビット論理「０」に対応する送信パルスとビット論理「１」に対応する送信パルスとの間のパルス間隔のように、送信パルスのパルス間隔が他の送信パルス間のパルス間隔より短い場合において、精度良く偽像を検出することができる。

すなわち、本発明は、ターゲットとのデータ通信機能を備えたレーダ装置であって、前記ターゲットに対して送信するデータのビット論理に応じてパルス位置変調処理を行い、前記ビット論理に対応するパルスから構成される複数のパルスを取得するパルス位置変調手段と、前記パルス位置変調処理により取得された複数のパルスを構成する各パルスを前記ターゲットに対して順次送信するパルス送信手段と、前記レーダ装置の外部から受信波を受信する受信波受信手段と、前記受信された受信波から受信パルスを取得する受信パルス取得手段と、少なくとも前記パルス送信手段により前記ターゲットに対して前記各パルスが送信された時刻と、前記受信パルス取得手段により受信パルスが取得された時刻とに基づいて、偽像が検出されたか、または前記ターゲットが検出されたかを判断し、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスが前記ターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得された場合に、偽像が検出されたと判断する偽像・ターゲット検出手段とを備えることを特徴とするレーダ装置である。

また、本発明は、ターゲットとのデータ通信機能を備えたレーダ装置における偽像検出方法であって、前記レーダ装置が、前記ターゲットに対して送信するデータのビット論理に応じてパルス位置変調処理を行い、前記ビット論理に対応するパルスから構成される複数のパルスを取得するステップと、前記レーダ装置が、前記パルス位置変調処理により取得された複数のパルスを構成する各パルスを前記ターゲットに対して順次送信するステップと、前記レーダ装置が、前記レーダ装置の外部から受信波を受信するステップと、前記レーダ装置が、前記受信された受信波から受信パルスを取得するステップと、前記レーダ装置が、少なくとも前記ターゲットに対して前記各パルスが送信された時刻と、前記受信パルスが取得された時刻とに基づいて、偽像が検出されたか、または前記ターゲットが検出されたかを判断し、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスが前記ターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得された場合に、偽像が検出されたと判断するステップとを有することを特徴とする偽像検出方法である。

また、本発明は、ターゲットとのデータ通信機能を備えたレーダ装置のコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、前記ターゲットに対して送信するデータのビット論理に応じてパルス位置変調処理を行い、前記ビット論理に対応するパルスから構成される複数のパルスを取得するパルス位置変調手段と、前記パルス位置変調処理により取得された複数のパルスを構成する各パルスを前記ターゲットに対して順次送信するパルス送信手段と、前記レーダ装置の外部から受信波を受信する受信波受信手段と、前記受信された受信波から受信パルスを取得する受信パルス取得手段と、少なくとも前記パルス送信手段により前記ターゲットに対して前記各パルスが送信された時刻と、前記受信パルス取得手段により受信パルスが取得された時刻とに基づいて、偽像が検出されたか、または前記ターゲットが検出されたかを判断し、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスが前記ターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得された場合に、偽像が検出されたと判断する偽像・ターゲット検出手段として機能させるための偽像検出プログラムである。

また、本発明は、ターゲットとのデータ通信機能を備えたレーダ装置のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記コンピュータを、前記ターゲットに対して送信するデータのビット論理に応じてパルス位置変調処理を行い、前記ビット論理に対応するパルスから構成される複数のパルスを取得するパルス位置変調手段と、前記パルス位置変調処理により取得された複数のパルスを構成する各パルスを前記ターゲットに対して順次送信するパルス送信手段と、前記レーダ装置の外部から受信波を受信する受信波受信手段と、前記受信された受信波から受信パルスを取得する受信パルス取得手段と、少なくとも前記パルス送信手段により前記ターゲットに対して前記各パルスが送信された時刻と、前記受信パルス取得手段により受信パルスが取得された時刻とに基づいて、偽像が検出されたか、または前記ターゲットが検出されたかを判断し、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスが前記ターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得された場合に、偽像が検出されたと判断する偽像・ターゲット検出手段として機能させるための偽像検出プログラムを記録した記録媒体である。

本発明のレーダ装置は、送信したいデータに応じてパルス位置変調を行い、パルス位置変調後のパルスをターゲットに対して送信して、ターゲットとの間でデータ通信を行うとともに、パルス位置変調後のパルスを用いて偽像を検出する構成を採る。従って、本発明によれば、比較的簡単なハードウェア構成で、情報通信機能を備え、かつ偽像検出機能を備えたレーダ装置を実現することができる。

また、本発明のレーダ装置は、パルス位置変調後のパルスを送信信号としてターゲットに送信する構成を採るため、送信信号の周波数スペクトラムが平滑化する。従って、本発明によれば、本発明のレーダ装置の外部のシステムに与える干渉を軽減することができる。

また、本発明のレーダ装置は、直前の送信パルスとのパルス間隔が短い送信パルスの送信時から予め決められた時間内に受信パルスを受信した場合には、偽像を検出したと判断する。従って、本発明によれば、ターゲットに対して送信するパルスのパルス間隔が狭い場合に、精度良く偽像を検出することができる。

以下に、図を用いて、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態における前提として、レーダ装置がパルスをターゲットに対して送信している間は、ターゲットは受信動作のみを行うものとする。

図３は、本発明のレーダ装置の構成の一例を示す図である。レーダ装置１において、データ入力部１０は、ターゲットに対して送信したいデータを入力する。基準クロック発生部１１は、基準クロックを発生させる。パルス生成部１２は、基準クロックの発生タイミングに合わせてパルスを生成する。

同期信号付加部１３は、入力されたデータの先頭に同期信号（例えば、「１」）を付加する。変調部１４は、送信するデータのビット論理に応じて、パルス位置変調処理を行う。パルス位置変調後には、例えば、上述した図１（Ｂ）に示すような、同期信号に対応する同期パルスに続く複数個のパルスが得られる。そして、変調部１４は、パルス位置変調後のパルスを送信アンテナ１５に送出する。

また、変調部１４は、各パルスを送信アンテナ１５に送出した時の時刻情報を、後述する信号処理部２０に対して送信する。送信アンテナ１５は、パルス位置変調後のパルスをターゲットに対して送信する。

変調部１４において、遅延手段１４１は、パルス生成部１２が生成したパルスに基づいて、基準クロックのタイミングより所定の遅延時間だけ遅れて立ち上がる遅延パルスを生成する。スイッチ手段１４２は、入力されたデータのビット論理に応じて、オンまたはオフし、パルス生成部１２が生成したパルスを出力したり、出力しなかったりする。スイッチ手段１４３は、入力されたデータのビット論理に応じて、オンまたはオフし、遅延手段１４１により生成された遅延パルスを出力したり、出力しなかったりする。反転手段１４４は、入力されたデータのビット論理を反転させて、スイッチ手段１４３に送信する。

例えば、スイッチ手段１４２およびスイッチ手段１４３が、入力されたデータのビット論理が「１」の場合はオンし、「０」の場合はオフする構成を採る場合、データ入力部１０がビット論理「１」のデータを入力すると、スイッチ手段１４２にはビット論理「１」のデータが入力されてスイッチ手段１４２はオンするため、パルス生成部１２が生成したパルスを出力する。スイッチ手段１４３には、ビット論理「１」のデータが反転手段１４４により反転したビット論理「０」のデータが入力されるため、スイッチ手段１４３はオフし、遅延パルスは出力されない。

また、例えば、データ入力部１０がビット論理「０」のデータを入力すると、スイッチ手段１４２にはビット論理「０」のデータが入力されてスイッチ手段１４２はオフするため、パルス生成部１２が生成したパルスは出力されないが、スイッチ手段１４３には、ビット論理「０」のデータが反転したビット論理「１」のデータが入力されるため、スイッチ手段１４３はオンし、遅延パルスが出力される。

なお、例えば、同期信号付加部１３により付加される同期信号が「１」であるときは、スイッチ手段１４２を通じて、パルス生成部１２が発生させたパルスが出力される。

加算手段１４５は、スイッチ手段１４２から出力されるパルスとスイッチ手段１４３から出力されるパルスとを加算して、送信アンテナ１５に送出する。パルス送信時刻情報送信手段１４６は、送信アンテナ１５を通じてターゲットに対して各パルスが送信された時の時刻情報を信号処理部２０に対して送信する。

受信アンテナ１６は、レーダ装置１の外部から受信波を受信する。増幅部１７は、受信波を増幅する。復調部１８は、受信波から受信パルスを復調して取得するとともに、受信パルスの振幅レベルを求める。

データ復調部１９は、復調部１８から送信された受信パルスの振幅レベルに基づいて、受信波の送信元から送信された受信データを復調し、復調後の受信データを出力する。データ復調部１９は、基準クロック発生部１１が発生させた基準クロックに基づいて、受信データの送信元の基準クロックを取得する。そして、復調部１８から送信された受信パルスの振幅レベルを、受信データの送信元のクロックのタイミングで同期加算して同期パルスを検出した上で、受信データを復調し、出力する。

信号処理部２０は、偽像の検出またはターゲットの検出を行う。信号処理部２０は、ターゲットが検出されたと判断した場合は、ターゲットまでの距離を算出し、出力する。信号処理部２０は、偽像が検出されたと判断した場合は、距離の算出処理を行わない。

信号処理部２０の比較手段２００は、復調部１８から送信された受信パルスの振幅レベルと、予め決められた閾値とを比較する。そして、偽像・ターゲット検出手段２０１は、受信パルスの振幅レベルと閾値との比較結果と、受信パルスが復調部１８による復調処理により取得された時刻と、変調部１４から受信した、各パルスが送信アンテナ１５を通じてターゲットに対して送信された時の時刻情報とに基づいて、偽像が検出されたか、またはターゲットが検出されたかを判断する。

具体的には、偽像・ターゲット検出手段２０１は、受信パルスの振幅レベルが閾値を超える場合は、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスがターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得されたかを判断し、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスがターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得されたときは、偽像を検出したと判断する。直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスがターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得されなかったときは、ターゲットを検出したと判断する。

また、信号処理部２０のターゲット距離算出手段２０２は、ターゲットが検出されたと判断された場合は、受信パルスが取得された時の直前に送信されたパルスの送信時刻と受信パルスの取得時刻との時間差に基づいて、ターゲットまでの距離を算出し、出力する。

図４は、本発明のレーダ装置の動作処理の一例を示す図である。レーダ装置１は、送信するデータのビット論理に応じて、パルス位置変調処理を行い（ステップＳ１）。パルス位置変調後のパルスをターゲットに対して送信する（ステップＳ２）。レーダ装置１は、受信波を受信すると（ステップＳ３）、受信波から受信パルスを復調して取得し、受信パルスの振幅レベルを求める（ステップＳ４）。

次に、レーダ装置１は、受信パルスの振幅レベルが閾値を超えるかを判断し（ステップＳ５）、受信パルスの振幅レベルが閾値以下の場合は、処理を終了する。

また、レーダ装置１は、受信パルスの振幅レベルが閾値を超える場合は、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスがターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得されたかを判断し（ステップＳ６）、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスがターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得されたときは、偽像を検出したと判断する（ステップＳ７）。直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスがターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得されなかったときは、ターゲットを検出したと判断して（ステップＳ８）、ターゲットまでの距離を算出し、出力する（ステップＳ９）。

本発明のレーダ装置における同期パルス挿入型のＰＰＭを説明する図である。 偽像検出処理を説明する図である。 本発明のレーダ装置の構成の一例を示す図である。 本発明のレーダ装置の動作処理の一例を示す図である。

符号の説明

１ レーダ装置
１０ データ入力部
１１ 基準クロック発生部
１２ パルス生成部
１３ 同期信号付加部
１４ 変調部
１５ 送信アンテナ
１６ 受信アンテナ
１７ 増幅部
１８ 復調部
１９ データ復調部
２０ 信号処理部
１４１ 遅延手段
１４２、１４３ スイッチ手段
１４４ 反転手段
１４５ 加算手段
１４６ パルス送信時刻情報送信手段
２００ 比較手段
２０１ 偽像・ターゲット検出手段
２０２ ターゲット距離算出手段

Claims (4)

1. ターゲットとのデータ通信機能を備えたレーダ装置であって、
   前記ターゲットに対して送信するデータのビット論理に応じてパルス位置変調処理を行い、前記ビット論理に対応するパルスから構成される複数のパルスを取得するパルス位置変調手段と、
   前記パルス位置変調処理により取得された複数のパルスを構成する各パルスを前記ターゲットに対して順次送信するパルス送信手段と、
   前記レーダ装置の外部から受信波を受信する受信波受信手段と、
   前記受信された受信波から受信パルスを取得する受信パルス取得手段と、
   少なくとも前記パルス送信手段により前記ターゲットに対して前記各パルスが送信された時刻と、前記受信パルス取得手段により受信パルスが取得された時刻とに基づいて、偽像が検出されたか、または前記ターゲットが検出されたかを判断し、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスが前記ターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得された場合に、偽像が検出されたと判断する偽像・ターゲット検出手段とを備える
   ことを特徴とするレーダ装置。
2. ターゲットとのデータ通信機能を備えたレーダ装置における偽像検出方法であって、
   前記レーダ装置が、前記ターゲットに対して送信するデータのビット論理に応じてパルス位置変調処理を行い、前記ビット論理に対応するパルスから構成される複数のパルスを取得するステップと、
   前記レーダ装置が、前記パルス位置変調処理により取得された複数のパルスを構成する各パルスを前記ターゲットに対して順次送信するステップと、
   前記レーダ装置が、前記レーダ装置の外部から受信波を受信するステップと、
   前記レーダ装置が、前記受信された受信波から受信パルスを取得するステップと、
   前記レーダ装置が、少なくとも前記ターゲットに対して前記各パルスが送信された時刻と、前記受信パルスが取得された時刻とに基づいて、偽像が検出されたか、または前記ターゲットが検出されたかを判断し、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスが前記ターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得された場合に、偽像が検出されたと判断するステップとを有する
   ことを特徴とする偽像検出方法。
3. ターゲットとのデータ通信機能を備えたレーダ装置のコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記ターゲットに対して送信するデータのビット論理に応じてパルス位置変調処理を行い、前記ビット論理に対応するパルスから構成される複数のパルスを取得するパルス位置変調手段と、
   前記パルス位置変調処理により取得された複数のパルスを構成する各パルスを前記ターゲットに対して順次送信するパルス送信手段と、
   前記レーダ装置の外部から受信波を受信する受信波受信手段と、
   前記受信された受信波から受信パルスを取得する受信パルス取得手段と、
   少なくとも前記パルス送信手段により前記ターゲットに対して前記各パルスが送信された時刻と、前記受信パルス取得手段により受信パルスが取得された時刻とに基づいて、偽像が検出されたか、または前記ターゲットが検出されたかを判断し、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスが前記ターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得された場合に、偽像が検出されたと判断する偽像・ターゲット検出手段と、
   して機能させるための偽像検出プログラム。
4. ターゲットとのデータ通信機能を備えたレーダ装置のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
   前記コンピュータを、
   前記ターゲットに対して送信するデータのビット論理に応じてパルス位置変調処理を行い、前記ビット論理に対応するパルスから構成される複数のパルスを取得するパルス位置変調手段と、
   前記パルス位置変調処理により取得された複数のパルスを構成する各パルスを前記ターゲットに対して順次送信するパルス送信手段と、
   前記レーダ装置の外部から受信波を受信する受信波受信手段と、
   前記受信された受信波から受信パルスを取得する受信パルス取得手段と、
   少なくとも前記パルス送信手段により前記ターゲットに対して前記各パルスが送信された時刻と、前記受信パルス取得手段により受信パルスが取得された時刻とに基づいて、偽像が検出されたか、または前記ターゲットが検出されたかを判断し、直前のパルスとのパルス間隔が短いパルスが前記ターゲットに対して送信された時から予め決められた時間内に受信パルスが取得された場合に、偽像が検出されたと判断するする偽像・ターゲット検出手段と、
   して機能させるための偽像検出プログラムを記録した記録媒体。

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