JP4881214B2 - 目標検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、受信した信号から目標を検出する目標検出装置に関し、特に時間−周波数軸上で目標を検出する技術に関する。

従来、例えばレーダ装置に備えられ、送信したパルス信号が目標で反射されて戻ってきた反射波を受信し、受信した反射波に基づき目標を検出する目標検出装置が知られている。このような目標検出装置においては、複数の反射波（ヒット）を受信して積分し、ＳＮ比を向上させることが行われている。しかしながら、高速で動く目標（以下、「高速目標」という）に対しては、目標のレンジ方向のずれによって積分できるヒット数に上限があるので、積分によるＳＮ比向上にも限界があり、目標の検出性能に劣るという問題があった。

このような問題に対処するために、短時間しか出現しない高速目標を検出できる目標検出装置が開発されている。図１９は、このような従来の目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、短時間フーリエ変換（以下、「ＳＴＦＴ：Short Time Fourier Transform」という）部１、一定誤警報率（以下、「ＣＦＡＲ：Constant False Alarm Rate」という）部１１、スレショルド部４および検出部５から構成されている。

この目標検出装置は、以下のように動作する。すなわち、図示しないアンテナで反射波を受信することによって得られた受信信号は、ＳＴＦＴ部１に送られる。ＳＴＦＴ部１は、受信信号を短時間フーリエ変換により時間−周波数軸上の信号に変換し、ＣＦＡＲ部１１に送る。なお、短時間フーリエ変換については、例えば、非特許文献１に説明されている。

ＣＦＡＲ部１１は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号に対し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、スレショルド部４に送る。なお、ＣＦＡＲについては、例えば非特許文献２に説明されている。図２０は、ＣＦＡＲ部１１の一例として、相加平均で規格化を行うリニアＣＦＡＲ部の構成を示すブロック図である。ＣＦＡＲ部１１は、遅延回路３１、加算部３２、平均化処理部３３および除算部３４から構成されている。

遅延回路３１は、入力された信号ｘｉを遅延させた後、加算部３２および除算部３４に送る。加算部３２は、一定期間に遅延回路３１から送られてくるＮ個のデータを加算し、平均化処理部３３に送る。平均化処理部３３は、加算部３２から送られてくるＮ個のデータの平均値を算出し、除算部３４に送る。除算部３４は、遅延回路３１から送られてくるデータを平均化処理部３３から送られてくる平均値で除算し、この除算結果をＣＦＡＲ出力としてスレショルド部４に送る。なお、ＣＦＡＲ部１１は、相乗平均で規格化を行う対数ＣＦＡＲ部によって実現される場合もある。

スレショルド部４は、ＣＦＡＲ部１１から送られてくる信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果を表す信号を検出部５に送る。検出部５は、スレショルド部４から送られてくる比較結果を表す信号に基づいて目標を検出し、この検出結果を検出情報として出力する。
特開２００６−３３７１９８号公報 特開２００７−０１７２０４号公報 榊原、"ウェーヴレットビギナーズガイド"、東京電機大学出版局、pp.23-24(1995) 関根、"レーダ信号処理技術"、電子情報通信学会、pp.96-106(1991) 中野他、"ウェーヴレットによる信号処理と画像処理"、共立出版株式会社、pp.49-70、pp.101-110(1999) 中野他、"ウェーヴレットによる信号処理と画像処理"、共立出版株式会社、pp.71-73(1999)

しかしながら、上述した従来の短時間フーリエ変換を行った後にＣＦＡＲ処理を行うように構成された目標検出装置では、高速目標が小目標である場合は、ＳＮ比が小さくて、目標を検出できない場合が発生するという問題がある。

また、短時間フーリエ変換を行った後に２次元のウェーヴレット変換（以下、「ＤＷＴ：Discrete Wavelet Transform」という）を実施する方法も知られている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）が、原則、時間−周波数軸のデータ数はＮ×Ｎ個にする必要があるという制約がある。なお、離散ウェーヴレット変換については、例えば非特許文献３および非特許文献４に説明されている。

本発明の課題は、高速目標が小目標であっても、その小目標を確実に検出し、目標検出性能を向上させることができる目標検出装置を提供することにある。

第１の発明は、外部から入力された受信信号をレンジセル毎に短時間フーリエ変換することにより時間−周波数軸上の信号に変換する短時間フーリエ変換部と、短時間フーリエ変換部における短時間フーリエ変換によって得られた時間−周波数軸上の信号の最大値を有するセルからＰ番目（Ｐは正の整数）までのセルを検出し、Ｐ個のセルの各々について、該セルを含むＤ×Ｎ（ＤおよびＮは正の整数）のセル範囲を指定するセル範囲指定部と、セル範囲指定部で指定されたセル範囲のＤ×Ｎの軸で、Ｎセルの方向にＤ通りの１次元フーリエ変換する１次元フーリエ変換部と、１次元フーリエ変換部における１次元フーリエ変換によって得られた信号を所定のスレショルドレベルと比較するスレショルド部と、スレショルド部における比較結果に基づき目標を検出する検出部とを備えたことを特徴とする。

第２の発明は、短時間フーリエ変換部における短時間フーリエ変換によって得られたレンジセル毎の時間−周波数軸上の信号を合成する合成部を備え、セル範囲指定部は、合成部により合成された信号の最大値を有するセルからＰ番目（Ｐは正の整数）までのセルを検出し、Ｐ個のセルの各々について、該セルを含むＤ×Ｎ（ＤおよびＮは正の整数）のセル範囲を指定する。

第１の発明によれば、短時間フーリエ変換された信号を、領域限定した１次元ＦＦＴにより積分するので、目標信号を効率よく抽出できる。

第２の発明によれば、短時間フーリエ変換後の信号を複数のレンジセルで積分して強調した後に、１次元ＦＦＴを用いて積分するので、目標信号を効率よく抽出できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、背景技術の欄で説明した従来の目標検出装置と同一または相当する構成部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、ＳＴＦＴ部１、２次元ＦＦＴ部２、判定セル範囲指定部３、スレショルド部４および検出部５から構成されている。

ＳＴＦＴ部１は、送信パルスの反射波をアンテナ（図示しない）で受信することによって得られた受信信号を、レンジセル毎に短時間フーリエ変換することにより時間−周波数軸上の信号に変換する。このＳＴＦＴ部１における短時間フーリエ変換によって得られたレンジセル毎の時間−周波数軸上の信号は、２次元ＦＦＴ部２に送られる。

２次元ＦＦＴ部２は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号を２次元フーリエ変換する。この２次元ＦＦＴ部２における２次元フーリエ変換によって得られた信号は、判定セル範囲指定部３に送られる。

判定セル範囲指定部３は、２次元ＦＦＴ部２から送られてきた信号の最大値を検出し、検出した最大値の周りのＤ個（Ｄは正の整数）のセル（最大値を有するセルを含む）を判定対象として指定する。判定セル範囲指定部３によって判定対象として指定されたセルは、判定セル範囲のセルとしてスレショルド部４に送られる。

スレショルド部４は、判定セル範囲指定部３から送られてくる判定セル範囲のセルを所定のスレショルドレベルと比較する。スレショルド部４における比較結果を表す信号は、検出部５に送られる。

検出部５は、スレショルド部４から送られてくる、Ｄ個の比較結果を表す信号のうちｄ個（ｄは正の整数であり、ｄ≦Ｄ）以上のセルが所定のスレショルドレベルより大きければ、目標である旨を検出する。検出部５における検出結果は、検出情報として外部に送られる。

次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を説明する。ＳＴＦＴ部１に入力される受信信号は、図２（ａ）に示すような送受信信号のレンジセルデータである。高速目標の場合には、各レンジセルのデータを積分しようとすると、目標が、図２（ａ）に示すように、レンジセルから少しずつずれるため、ＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰返し周期）データは、図２（ｂ）に示すように、短時間しか出現しないことになる。

このような受信信号をＰＲＩ−レンジ軸で表現すると、図３（ａ）に示すように、斜めのデータになる。この傾きは、目標の速度やＰＲＩにより決まる。ＳＴＦＴ部２は、このような受信信号を入力し、短時間フーリエ変換によって時間−周波数軸上の信号に変換する。すなわち、ＳＴＦＴ部１は、受信信号に対してレンジセル毎に短時間フーリエ変換を実施し、図３（ｂ）に示すような、レンジセル毎の時間−周波数軸上のデータに変換する。時間−周波数軸上では、各レンジセルにおける目標は、周波数（速度）は略同一であり、ＰＲＩ（時間）が相違する位置に出現する。

図４は、ＳＴＦＴ部２における短時間フーリエ変換の原理を説明するための図である。短時間フーリエ変換においては、Ｐ個のパルスを送受信してＰ個のＰＲＩデータが得られた場合に、まず、切り出された１つのレンジセルに含まれるＰ個のＰＲＩデータのうちのｐ（ｐ＜Ｐ）個を用いてＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理が行われる。ＦＦＴ処理においては、処理対象とするｐ個のＰＲＩデータを、あらかじめ設定された重複率で時間軸方向にずらしながら、Ｐ個のＰＲＩデータの全てについてのＦＦＴ処理が完了するまで繰り返される。そして、ＦＦＴ処理によって得られた複数の時間−周波数軸上の信号は２次元ＦＦＴ部２に送られる。

ここで、時間−周波数軸に変換された信号を、一般に、複素信号ｆ０（Ｉ＋ｊＱ）で表すと、２次元フーリエ変換の対象とされる入力信号ｆは、次の４通り等が考えられる。

ここで、
Ｉ：実部
Ｑ：虚部
ｊ：虚数単位
２次元ＦＦＴ部２は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号に対し、２次元フーリエ変換を行う。２次元フーリエ変換は、２軸の各軸方向に１次元フーリエ変換を実施するものであり、結果としては、次式で表される。

ここで、
ｆ；入力信号
Ｆ；フーリエ変換後の信号
ｘ；入力信号成分（ｘ＝０〜Ｍ−１）
ｙ；入力信号成分（ｙ＝０〜Ｎ−１）
ｐ；ｘに対する周波数成分（ｐ＝０〜Ｍ−１）
ｑ；ｙに対する周波数成分（ｑ＝０〜Ｎ−１）
ｊ；虚数単位
＊；複素共役
２次元フーリエ変換は、２軸（ｘ、ｙ）の信号に対して、まず、一方の軸でフーリエ変換を行い、その結果に対して、他方の軸でフーリエ変換を行うものである。これにより、目標の速度が変化した場合等も含めて、２軸に広がりをもった信号を、効率よく積分することができる。

次に、本発明の理解を深めるために、実施例１に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

目標検出処理では、まず、ＳＴＦＴ変換（短時間フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１１）。すなわち、ＳＴＦＴ部２は、入力された受信信号を、レンジセル毎に短時間フーリエ変換することによって時間−周波数軸上の信号に変換し、２次元ＦＦＴ部２に送る。

次いで、２次元ＦＦＴ（２次元フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、２次元ＦＦＴ部２は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号に対して２次元フーリエ変換を実施し、２次元フーリエ変換によって得られた信号を判定セル範囲指定部３に送る。

次いで、最大値抽出および判定セル範囲（Ｄセル）が抽出される（ステップＳ１３）。すなわち、判定セル範囲指定部３は、２次元ＦＦＴ部２から送られてきた信号の最大値を検出し、その最大値の周りのＤ個のセル（最大値を有するセルを含む）を抽出してスレショルド部４に送る。

次いで、スレショルド検出が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、スレショルド部４は、判定セル範囲指定部３から送られてくる判定セル範囲のセルを所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果を表す信号を検出部５に送る。

次いで、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了していないことが判断されると、ステップＳ１４に戻り、上述した処理が繰り返される。

一方、ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したことが判断されると、次いで、ｄ／Ｄ検出が行われる（ステップＳ１６）。すなわち、検出部５は、スレショルド部４から送られてくる、Ｄ個の比較結果を表す信号のうちｄ個以上が所定のスレショルドレベルより大きければ目標である旨を検出し、検出結果を検出情報として外部に送る。以上により、目標検出処理は終了する。

本発明の実施例２に係る目標検出装置は、実施例１に係る目標検出装置において、短時間フーリエ変換によって得られた時間−周波数軸上の信号を合成した後に２次元フーリエ変換を行って目標を検出するものである。

図６は、本発明の実施例２に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、図１に示した実施例１に係る目標検出装置に、合成部６が追加されて構成されている。

合成部６は、図７（ｂ）に示すような、ＳＴＦＴ部１における短時間フーリエ変換によって得られた複数の時間−周波数軸上の信号のうちの最大値を有する信号、または、図７（ｃ）に示すように、複数の時間−周波数軸上の信号を加算することにより得られた信号（この明細書では、最大値を有する信号および加算により得られた信号を「合成した信号」と総称する）を出力する。合成部６で合成された信号は、２次元ＦＦＴ部２に送られる。

次に、本発明の実施例２に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、実施例１に係る目標検出装置と同一の処理を行うステップには、図５のフローチャートで用いた符号と同一の符号を付して説明を簡略化する。

目標検出処理では、まず、ＳＴＦＴ変換（短時間フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１１）。次いで、合成処理が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、合成部６は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる複数の時間−周波数軸上の信号のうちの最大値を有する信号、または、複数の時間−周波数軸上の信号を加算することにより合成した信号を２次元ＦＦＴ部２に送る。

次いで、２次元ＦＦＴ（２次元フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１２）。次いで、最大値抽出および判定セル範囲（Ｄセル）が抽出される（ステップＳ１３）。次いで、スレショルド検出が行われる（ステップＳ１４）。次いで、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了していないことが判断されると、ステップＳ１４に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したことが判断されると、次いで、ｄ／Ｄ検出が行われる（ステップＳ１６）。その後、目標検出処理は終了する。

本発明の実施例３に係る目標検出装置は、２次元フーリエ変換により得られた複数の極値に基づき複数の目標を検出するようにしたものである。実施例３に係る目標検出装置の構成は、判定セル範囲指定部３の機能を除き、図１に示した実施例１に係る目標検出装置の構成と同じである。

判定セル範囲指定部３は、図９に示すように、短時間フーリエ変換により得られた時間−周波数軸上の信号を、２次元フーリエ変換することにより得られる信号の極値の最大値からＬ番目（Ｌは正の整数）までを抽出し、各極値について、極値の周りのＮ１×Ｎ２（Ｄ）個（Ｎ１、Ｎ２およびＤは正の整数）のセル（極値（最大値）を有するセルを含む）を判定対象として指定する。判定セル範囲指定部３によって判定対象として指定されたセルは、判定セル範囲のセルとしてスレショルド部４に送られる。

次に、本発明の実施例３に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、実施例１に係る目標検出装置と同一の処理を行うステップには、図５のフローチャートで用いた符号と同一の符号を付して説明を簡略化する。

目標検出処理では、まず、ＳＴＦＴ変換（短時間フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１１）。次いで、２次元ＦＦＴ（２次元フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１２）。次いで、極値の最大値からＬ番目までが抽出される（ステップＳ３１）。すなわち、判定セル範囲指定部３は、２次元フーリエ変換により得られた信号の極値の最大値からＬ番目（Ｌは正の整数）までを抽出する。

次いで、最大値抽出および判定セル範囲（Ｄセル）が抽出される（ステップＳ１３）。次いで、スレショルド検出が行われる（ステップＳ１４）。次いで、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了していないことが判断されると、ステップＳ１４に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したことが判断されると、次いで、ｄ／Ｄ検出が行われる（ステップＳ１６）。

次いで、Ｌ通りの極値に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ３２）。ステップＳ３２において、Ｌ通りの極値に対する処理が終了していないことが判断されるとステップＳ１３に戻り、次の極値に対する処理が行われる。一方、ステップＳ３２において、Ｌ通りの極値に対する処理が終了したことが判断されると、目標検出処理は終了する。

なお、上述した実施例３に係る目標検出装置では、２次元ＦＦＴ部２は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号を直接に２次元フーリエ変換するように構成したが、実施例２に係る目標検出装置のように、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号を合成した後に２次元フーリエ変換するように構成することもできる。

本発明の実施例４に係る目標検出装置は、短時間フーリエ変換によって得られた時間−周波数軸上の信号から所定の範囲を抽出して２次元フーリエ変換を行うことにより目標を検出するものである。

図１１は、本発明の実施例４に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、図１に示した実施例１に係る目標検出装置に、セル範囲指定部７が追加されて構成されている。

セル範囲指定部７は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号のうち、極値およびその極値からＰ（Ｐは正の整数）番目までのＰ個のセルを検出し、図１２に示すように、Ｐ個のセルの各々について、その周りのＮ１×Ｎ２（Ｎ１およびＮ２は正の整数）の範囲を指定する。このセル範囲指定部７によって指定されたセル範囲は、２次元ＦＦＴ部２に送られる。

次に、本発明の実施例４に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、実施例１に係る目標検出装置と同一の処理を行うステップには、図５のフローチャートで用いた符号と同一の符号を付して説明を簡略化する。

目標検出処理では、まず、ＳＴＦＴ変換（短時間フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１１）。次いで、Ｐ通りの極値が抽出される（ステップＳ４１）。すなわち、セル範囲指定部７は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号のうち、極値およびその極値からＰ番目までのＰ個のセルを検出して抽出する。次いで、２次元ＦＦＴ範囲（Ｎ１×Ｎ２）が抽出される（ステップＳ４２）。すなわち、セル範囲指定部７は、ステップＳ４１で抽出した極値の周りのＮ１×Ｎ２の範囲を指定し、指定したセル範囲を、２次元ＦＦＴ部２に送る。

次いで、２次元ＦＦＴ（２次元フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１２）。次いで、最大値抽出および判定セル範囲（Ｄセル）が抽出される（ステップＳ１３）。次いで、スレショルド検出が行われる（ステップＳ１４）。次いで、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了していないことが判断されると、ステップＳ１４に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したことが判断されると、次いで、ｄ／Ｄ検出が行われる（ステップＳ１６）。

次いで、Ｐ通りの極値に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ４３）。ステップＳ４３において、Ｐ通りの極値に対する処理が終了していないことが判断されるとステップＳ４２に戻り、次の極値に対する処理が行われる。一方、ステップＳ４３において、Ｐ通りの極値に対する処理が終了したことが判断されると、目標検出処理は終了する。

なお、上述した実施例４に係る目標検出装置では、２次元ＦＦＴ部２は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号を直接に２次元フーリエ変換するように構成したが、実施例２に係る目標検出装置のように、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号を合成した後に２次元フーリエ変換するように構成することもできる。また、実施例３に係る目標検出装置のように、２次元フーリエ変換により得られた複数の極値に基づき複数の目標を検出するように構成することもできる。

以上説明した実施例４に係る目標検出装置によれば、目標を表す信号を含む可能性の高い領域を抽出してフーリエ変換（積分処理）を行うので、より高いＳＮ比を得ることができる。

本発明の実施例５に係る目標検出装置は、短時間フーリエ変換によって得られた時間−周波数軸上の信号を１次元フーリエ変換することにより目標を検出するものである。

図１４は、本発明の実施例４に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、図１１に示した実施例４に係る目標検出装置から判定セル範囲指定部３が除去されるとともに、セル範囲指定部７の機能が変更され、さらに、２次元ＦＦＴ部２が１次元ＦＦＴ部８に変更されて構成されている。

セル範囲指定部７は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる時間−周波数軸上の信号のうち、極値およびその極値からＰ（Ｐは正の整数）番目までのＰ個のセルを検出し、図１５に示すように、Ｐ個のセルを含むＤ×Ｎ（ＤおよびＮは正の整数）の範囲を指定する。セル範囲指定部７によって指定されたセル範囲は、１次元ＦＦＴ部８に送られる。

１次元ＦＦＴ部８は、セル範囲指定部７から送られてくるセル範囲において、Ｎセルの方向にＤ通りの１次元フーリエ変換（１次元ＦＦＴ）を実施する。１次元フーリエ変換部８における１次元フーリエ変換によって得られた信号は、スレショルド部４に送られる。

次に、本発明の実施例５に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図１６に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、実施例４に係る目標検出装置と同一の処理を行うステップには、図１３のフローチャートで用いた符号と同一の符号を付して説明を簡略化する。

目標検出処理では、まず、ＳＴＦＴ変換（短時間フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１１）。次いで、Ｐ通りの極値が抽出される（ステップＳ４１）。次いで、１次元ＦＦＴ範囲（Ｄ×Ｎ）が抽出される（ステップＳ４２）。すなわち、セル範囲指定部７は、ステップＳ４１で抽出した極値を含むＤ×Ｎ（ＤおよびＮは正の整数）の範囲を指定し、１次元ＦＦＴ部８に送る。

次いで、１次元ＦＦＴ（１次元フーリエ変換）が行われる（ステップＳ５１）。すなわち、１次元ＦＦＴ部８は、セル範囲指定部７から送られてくるセル範囲の１つのＤセルの方向のデータに対して、Ｎセルの方向に１次元フーリエ変換を実施し、その結果をスレショルド部４に送る。次いで、スレショルド検出が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、スレショルド部４は、１次元ＦＦＴ部８から送られてくる信号を所定のスレショルドレベルと比較し、その比較結果を表す信号を検出部５に送る。

次いで、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１５）。このステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了していないことが判断されると、ステップＳ５２に戻り、次のＤセルの方向のデータに対して上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したことが判断されると、次いで、ｄ／Ｄ検出が行われる（ステップＳ１６）。

次いで、Ｐ通りの極値に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ４３）。このステップＳ４３において、Ｐ通りの極値に対する処理が終了していないことが判断されるとステップＳ５１に戻り、次の極値に対する処理が行われる。一方、ステップＳ４３において、Ｐ通りの極値に対する処理が終了したことが判断されると、目標検出処理は終了する。

以上説明した実施例５に係る目標検出装置によれば、目標を表す信号を含む可能性の高い領域を抽出してフーリエ変換（積分処理）を行うので、より高いＳＮ比を得ることができる。

本発明の実施例６に係る目標検出装置は、実施例５に係る目標検出装置において、短時間フーリエ変換によって得られた時間−周波数軸上の信号を合成した後にセル範囲を指定し、この指定されたセル範囲において１次元フーリエ変換を行って目標を検出するものである。

図１７は、本発明の実施例６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、図１４に示した実施例５に係る目標検出装置に、合成部６が追加されて構成されている。合成部６は、実施例２に係る目標検出装置で使用されるそれと同じである。合成部６で合成された信号は、セル範囲指定部７に送られる。

次に、本発明の実施例６に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に、図１８に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、実施例５に係る目標検出装置と同一の処理を行うステップには、図１６のフローチャートで用いた符号と同一の符号を付して説明を簡略化する。

目標検出処理では、まず、ＳＴＦＴ変換（短時間フーリエ変換）が行われる（ステップＳ１１）。次いで、Ｐ通りの極値が抽出される（ステップＳ４１）。次いで、合成処理が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、合成部６は、ＳＴＦＴ部１から送られてくる複数の時間−周波数軸上の信号のうちの最大値を有する信号、または、複数の時間−周波数軸上の信号を加算することにより合成した信号を２次元ＦＦＴ部２に送る。

次いで、１次元ＦＦＴ範囲（Ｄ×Ｎ）が抽出される（ステップＳ４２）。次いで、１次元ＦＦＴ（１次元フーリエ変換）が行われる（ステップＳ５１）。次いで、スレショルド検出が行われる（ステップＳ１４）。次いで、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了していないことが判断されると、ステップＳ５２に戻り、次のＤセルの方向のデータに対して上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ１５において、Ｄ通りのスレショルド検出が終了したことが判断されると、次いで、ｄ／Ｄ検出が行われる（ステップＳ１６）。

次いで、Ｐ通りの極値に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ４３）。ステップＳ４３において、Ｐ通りの極値に対する処理が終了していないことが判断されるとステップＳ５１に戻り、次の極値に対する処理が行われる。一方、ステップＳ４３において、Ｐ通りの極値に対する処理が終了したことが判断されると、目標検出処理は終了する。

なお、上述した実施例１〜実施例６に係る目標検出装置では、上述した信号処理以外に、ＭＴＩ（移動目標検出；Moving Target Indicator）やパルス圧縮等の技術を組み合わせて構成することもできる。ＭＴＩについては、『吉田他、“改訂レーダ技術”、電子情報通信学会、pp.67-70(1996)』に、パルス圧縮については『吉田他、“改訂レーダ技術”、電子情報通信学会、pp.275-278(1996)』にそれぞれ説明されている。

また、上述した実施例１〜実施例６においては、目標検出装置がレーダ装置に適用された場合について説明したが、受信装置に適用することもできる。この場合、受信装置で得られた受信信号に対して上述した処理を行うことにより、目標を効率よく検出できる。

本発明は、高速で移動する小目標を検出するレーダ装置または受信装置などに利用可能である。

本発明の実施例１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る目標検出装置に入力される受信信号を示す図である。 本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を説明するための図である。 本発明の実施例１に係る目標検出装置で行われる短時間フーリエ変換の原理を説明するための図である。 本発明の実施例１に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係る目標検出装置の動作を説明するための図である。 本発明の実施例２に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係る目標検出装置の動作を説明するための図である。 本発明の実施例３に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例４に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例４に係る目標検出装置の説明するための図である。 本発明の実施例４に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例５に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例５に係る目標検出装置の説明するための図である。 本発明の実施例５に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 本発明の実施例６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例６に係る目標検出装置の動作を、目標検出処理を中心に示すフローチャートである。 従来の目標検出装置の構成を示すブロック図である。 従来の目標検出装置で使用されるＣＦＡＲ部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ ＳＴＦＴ部
２ ２次元ＦＦＴ部
３ 判定セル範囲指定部
４ スレショルド部
５ 検出部
６ 合成部
７ セル範囲指定部
８ １次元ＦＦＴ部

Claims (2)

1. 外部から入力された受信信号をレンジセル毎に短時間フーリエ変換することにより時間−周波数軸上の信号に変換する短時間フーリエ変換部と、
   前記短時間フーリエ変換部における短時間フーリエ変換によって得られた時間−周波数軸上の信号の最大値を有するセルからＰ番目（Ｐは正の整数）までのセルを検出し、Ｐ個のセルの各々について、該セルを含むＤ×Ｎ（ＤおよびＮは正の整数）のセル範囲を指定するセル範囲指定部と、
   前記セル範囲指定部で指定されたセル範囲のＤ×Ｎの軸で、Ｎセルの方向にＤ通りの１次元フーリエ変換する１次元フーリエ変換部と、
   前記１次元フーリエ変換部における１次元フーリエ変換によって得られた信号を所定のスレショルドレベルと比較するスレショルド部と、
   前記スレショルド部における比較結果に基づき目標を検出する検出部と、
   を備えたことを特徴とする目標検出装置。
2. 前記短時間フーリエ変換部における短時間フーリエ変換によって得られたレンジセル毎の時間−周波数軸上の信号を合成する合成部を備え、
   前記セル範囲指定部は、前記合成部により合成された信号の最大値を有するセルからＰ番目（Ｐは正の整数）までのセルを検出し、Ｐ個のセルの各々について、該セルを含むＤ×Ｎ（ＤおよびＮは正の整数）のセル範囲を指定することを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。

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