JP5566261B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、クラッタ抑圧を行うレーダ装置に関するものである。

従来から、レーダ装置において、航空機などの目標を探知する際には、複数のパルスから構成される受信信号に対して、離散フーリエ変換などによりパルス間コヒーレント積分処理を施した後、目標検出を行う場合がある。

このとき、目標信号とともに、陸地や樹木からの不要反射信号であるグランドクラッタ、または海面からの不要反射信号であるシークラッタを受信する場合には、これらを除去してから目標検出を行う必要がある。
なお、上記クラッタは、いずれもドップラスペクトルの中心周波数が一般に０Ｈｚとされることから、以下の説明では、まとめて「固定クラッタ」と称するものとする。

また、従来から、固定クラッタ環境下で、パルス間コヒーレント積分処理を行う場合、固定クラッタを除去するために、固定クラッタが存在するゼロドップラビンの出力を無視し、残りのドップラビンの出力に存在する受信信号を用いて目標検出を行う技術が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。

非特許文献１による目標検出技術は、極めて簡単で、単にゼロドップラビンの出力を無視しているのみなので、残りのドップラビンの出力には、固定クラッタのドップラサイドローブ電力が含まれたままである。

上記従来技術によれば、固定クラッタのドップラサイドローブ電力が雑音電力に比べて十分に小さい場合には、ドップラサイドローブ電力の影響を無視することができるので、目標信号を含むドップラビンにおいて、十分なＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ：信号／干渉比）が得られる。ここで、干渉（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）は、クラッタ電力および雑音電力の和である。

よって、ドップラサイドローブ電力が十分に小さい場合は、後段の目標検出により所望の探知性能が得られることが期待できる。
ところが、ゼロドップラビンに含まれる固定クラッタの電力が極めて大きい場合には、ゼロドップラビンの出力を無視しても、残りのドップラビンに含まれるドップラサイドローブ電力の影響が無視できない場合がある。この場合、目標信号を含むドップラビンにおいて十分なＳＩＲが得られず、探知性能が劣化してしまう問題がある。

そこで、上記非特許文献１の問題に対処するために、パルス間コヒーレント積分手段の前段にて、ＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：移動目標指示装置）フィルタを介して固定クラッタを抑圧してから、パルス間コヒーレント積分処理を行う技術も提案されている（たとえば、非特許文献２参照）。

非特許文献２による目標検出技術は、ＭＴＩフィルタが事前に設計可能であって多くのレーダ装置に実装されていることから、比較的容易に適用可能と言える。
ところが、この場合、固定クラッタの抑圧は可能であるものの、ＭＴＩフィルタの過渡応答により、パルス間コヒーレント積分手段に入力されるヒット数が減少するので、ヒット数減少によりパルス間コヒーレント積分効果が劣化して十分なＳＩＲが得られない場合には、所望の探知性能を達成できないという問題がある。

また、固定クラッタの電力が極めて大きい場合や、ドップラ帯域幅が広い場合には、ＭＴＩフィルタを用いても、固定クラッタを十分に抑圧することができず、残留クラッタ電力によってＳＩＲがさらに劣化する場合があり、結局、所望の探知性能を達成できないという問題がある。

そこで、上記非特許文献２の問題に対処するために、ＭＴＩフィルタを用いずに、アダプティブフィルタを用いることにより、クラッタのドップラスペクトル特性に合わせた抑圧を行いながら、ＳＩＲを最大化する技術が提案されている（たとえば、非特許文献３参照）。

非特許文献３による目標検出技術においては、クラッタ相関行列の逆行列を用いて、クラッタのドップラスペクトル特性に合わせた抑圧が行われる。
ところが、クラッタのドップラスペクトル特性は、一般に、クラッタとレーダとの位置関係や観測時間などによって異なるので、クラッタ相関行列も同様に異なる。

したがって、非特許文献３の技術を実現するためには、クラッタを含む受信信号を観測することにより、クラッタ相関行列を逐次リアルタイムに推定しながら、アダプティブフィルタのウェイトを求める必要がある。

すなわち、レンジビンごとに、クラッタ相関行列およびその逆行列を求め、さらに、想定される目標ドップラ周波数に対応した複数のアダプティブフィルタからなるフィルタバンクを構成する処理をリアルタイムに行う必要があり、この結果、実装が複雑になり、また演算処理負荷も高くなる問題がある。

さらに、クラッタ相関行列を高精度に推定するためには、同じドップラスペクトル特性を有するクラッタを、十分な回数にわたり観測することが必要となる。
ところが、レーダ装置の運用上の制約から、数回程度の観測しかできない場合が多く、高精度なクラッタ相関行列の推定が困難になるという問題がある。

そこで、上記非特許文献３の問題に対処するために、事前にクラッタのドップラスペクトル特性（クラッタ電力、クラッタ中心周波数、ドップラ帯域幅）を既知値とすることにより、クラッタ相関行列およびその逆行列を求め、さらに想定する複数の目標ドップラ周波数に対応した複数のアダプティブフィルタからなるフィルタバンクを事前に構成する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

ここで、既知値となる固定クラッタのドップラスペクトル特性を考えると、クラッタ中心周波数は、０Ｈｚでよい。また、ドップラ帯域幅は、レーダ設計で広く用いられている実測に基づく典型的な値が既知である（たとえば、非特許文献４参照）。

ところが、クラッタ電力は、クラッタとレーダとの位置関係や、観測時間などによって異なるので、これらに合致した正確なクラッタ電力を事前に予測することは、一般的には困難と考えられる。
また、仮に予測できた場合でも、クラッタとレーダとの位置関係や観測時間に対応した膨大な数のフィルタバンクを事前に構成する必要があり、結局、特許文献１の技術をレーダ装置に実装することは実質的に困難と考えられる。

以下、上記非特許文献１〜３および上記特許文献１に記載の従来技術（固定クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行う場合に適用される）の各問題点について、まとめて説明する。

非特許文献１の技術は、フィルタによりクラッタを抑圧する能力がないことから、十分なＳＩＲを得ることができない。
非特許文献２の技術は、ＭＴＩフィルタによりクラッタ抑圧が行われているが、ＭＴＩフィルタの過渡応答や抑圧能力不足に起因して、十分なＳＩＲが得られない。

非特許文献３の技術は、アダプティブフィルタによりＳＩＲを最大化しているが、アダプティブフィルタの構成をリアルタイムに行う必要があるので、実装が複雑になるうえ、演算処理負荷が高くなる。さらに、レーダの運用上の制約から、高精度なクラッタ相関行列の推定が困難になる。

特許文献１の技術は、クラッタ電力などが既知であるという前提のもとで、非特許文献３の問題を解決しているが、クラッタ電力は、クラッタとレーダとの位置関係や観測時間によって異なるので、これらに合致した正確なクラッタ電力を、既知値とするという前提が成立することは、一般的に困難である。

特許第３１８８６３８号公報

Ｍａｒｋ Ａ．Ｒｉｃｈａｒｄｓ，Ｊａｍｅｓ Ａ．Ｓｃｈｅｅｒ，Ｗｉｌｌｉａｍ Ａ．Ｈｏｌｍ，Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｒａｄａｒ：Ｂａｓｉｃ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｒａｌｅｉｇｈ，ＮＣ，ＳｃｉＴｅｃｈ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２０１０． Ｍ．Ａ．Ｒｉｃｈａｒｄｓ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｏｆ Ｒａｄａｒ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，２００５． Ｄ．Ｃ．Ｓｃｈｌｅｈｅｒ，ＭＴＩ ａｎｄ Ｐｕｌｓｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｒａｄａｒ，Ｎｏｒｗｏｏｄ，ＭＡ，Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ，１９９１． Ｍ．Ｓｋｏｌｎｉｋ ｅｄ．，Ｒａｄａｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ，２００８．

従来のレーダ装置は、固定クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、ＭＴＩフィルタのように事前に設計可能で比較的実装の容易な処理により、ヒット数を減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数を用いたパルス間コヒーレント積分処理を行う技術が要求されているにもかかわらず、これを実現することができないという課題があった。
また、移動クラッタをも含めたクラッタ環境下で、パルス間コヒーレント積分処理を行うために、上記技術の拡張が要求されているにもかかわらず、これを実現することができないという課題があった。

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あり、クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、ＭＴＩフィルタのように、事前に設計可能で比較的実装の容易な処理により、ヒット数を減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数を用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことのできるレーダ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーダ装置は、
所定の送信周波数信号を生成し、前記送信周波数信号を用いて所定の変調方式に基づく送信信号を生成する送信機と、
前記送信信号を所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標およびクラッタからの反射波を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した反射波信号をベースバンド帯に周波数変換してアナログ受信信号を生成する受信機と、
前記送信機からの送信信号を前記アンテナに入力するとともに、前記アンテナからの反射波信号を前記受信機に入力するデュプレクサと、
前記受信機からのアナログ受信信号をディジタル化した受信信号に変換するＡＤ変換器と、
所定のヒット数Ｈおよび所定のドップラ帯域幅Ｂ _ｃ を入力し、前記ＡＤ変換器からの第ｈヒットの受信信号ｘ _ｈ （ｎ）から構成される下式（１０１）で表される第ｎスナップショットの受信信号ベクトルｘ（ｎ）とパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）との関係を下式（１０２）のように規定する射影行列Ｐ _ｎｕｌｌ を、前記ヒット数Ｈおよび前記ドップラ帯域幅Ｂ _ｃ を用いて予め計算しておくクラッタ抑圧行列計算手段と、
ｘ（ｎ）＝［ｘ _１ （ｎ） ｘ _２ （ｎ） ・・・ ｘ _Ｈ （ｎ）］ ^Ｔ ・・・（１０１）
ｙ（ｎ）＝Ａ ^Ｈ Ｐ _ｎｕｌｌ ｘ（ｎ） ・・・（１０２）
ただし、ここで、ドップラ解析行列Ａは後述の式（３９）で表され、式（３９）のドップラ解析ベクトルａ _ｓ ^（ｈ） は後述の式（４０）で表され、式（４０）のドップラ解析周波数ｆ _ｓ ^（ｈ） は後述の式（４１）で表され、１≦ｈ≦Ｈであり、ＰＲＩは前記受信信号ｘ _ｈ （ｎ）のパルス繰返し周期であり、
前記受信信号ｘ _ｈ （ｎ）と前記射影行列Ｐ _ｎｕｌｌ とを入力し、前記受信信号ｘ _ｈ （ｎ）から受信信号ベクトルｘ（ｎ）を上式（１０１）式に従って生成するとともに、前記射影行列Ｐ _ｎｕｌｌ を用いて、前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）から前記パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を上式（１０２）に従って計算するクラッタ抑圧手段と、
前記クラッタ抑圧手段からの前記パルス間コヒーレント積分値を入力情報として、所定の目標検出処理を行う目標検出手段と、
を備え、
前記クラッタ抑圧行列計算手段は、
前記ヒット数Ｈおよび前記ドップラ帯域幅Ｂ _ｃ を入力し、クラッタ中心周波数ｆ _ｃ ＝０の場合のＣＭＴ行列Ｃ _Ｇ を後述の式（２５）および後述の式（２０）に従って計算するＣＭＴ行列計算手段と、
ただし、ここで、ＰＲＩは、前記受信信号ｘ _ｈ （ｎ）のパルス繰返し周期であり、
前記ＣＭＴ行列Ｃ _Ｇ を入力し、前記ＣＭＴ行列Ｃ _Ｇ に対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξ _ｈ と、前記固有値ξ _ｈ のそれぞれに対応する固有ベクトルｅ _ｃｈ とを計算する固有値・固有ベクトル分解手段と、
前記固有値ξ _ｈ を入力し、前記固有値ξ _ｈ からクラッタランクＤを設定するクラッタランク設定手段と、
前記固有値ξ _ｈ と前記固有ベクトルｅ _ｃｈ と前記クラッタランクＤとを入力し、前記クラッタランクＤ個の前記固有値ξ _ｄ （ｄ＝１、２、・・・、Ｄ）に対応する前記固有ベクトルｅ _ｃｄ を列ベクトルとするクラッタ固有ベクトル行列Ｅ _Ｄ を計算するクラッタ固有ベクトル行列計算手段と、
前記クラッタ固有ベクトル行列Ｅ _Ｄ を入力し、前記クラッタ固有ベクトル行列Ｅ _Ｄ から、前記射影行列Ｐ _ｎｕｌｌ を下式（１０３）に従って計算する射影行列計算手段と、
Ｐ _ｎｕｌｌ ＝Ｉ−Ｅ _Ｄ Ｅ _Ｄ ^Ｈ ・・・（１０３）
を備え、
前記クラッタランク設定手段は、
前記固有値ξ _ｈ を入力し、前記固有値ξ _ｈ の累積寄与率ＣＰ（ｈ）を後述の式（２９）に従って求める累積寄与率計算手段と、
前記累積寄与率ＣＰ（ｈ）を入力し、所定のクラッタ減衰量ＣＡ ^{（ｒｅｑ）} を満たすために必要な最小クラッタランクＤを、下式（１０４）のように、前記クラッタランクＤとして求める最適クラッタランク推定手段とを備え、
Ｄ＝ａｒｇｍｉｎＣＡ（ｈ）
ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｏ
ＣＡ（ｈ）≧ＣＡ ^{（ｒｅｑ）} ・・・（１０４）
ただし、ここで、前記累積寄与率ＣＰ（ｈ）に対応するクラッタ減衰量ＣＡ（ｈ）は、後述の式（４８）で表されるものである。

この発明によれば、ヒット数分の受信信号を非クラッタ部分空間に射影することにより、クラッタ抑圧を実現することができるので、クラッタ抑圧後でもヒット数が減少することのないレーダ装置を実現することができる。
また、非クラッタ部分空間への射影行列は事前に計算可能であり、リアルタイムに推定する必要がないので、射影行列の事前設計と、パルス間コヒーレント積分手段の前段への射影処理手段の追加とにより、容易に実現可能であり、比較的容易にレーダ装置に実装することができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１によるクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図である。 図１内のクラッタ抑圧手段の機能構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２によるクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３によるクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４によるクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４によるクラッタ抑圧手段の機能構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５によるクラッタランク設定手段の機能構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
以下、図１〜図３を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。また、図２は図１内のクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図であり、図３は図１内のクラッタ抑圧手段の機能構成を示すブロック図である。

図１において、レーダ装置は、送信機１と、送受信を切替えるデュプレクサ２と、アンテナ３と、受信機４と、ＡＤ変換器５と、クラッタ抑圧行列計算手段６と、クラッタ抑圧手段７と、目標検出手段８とを備えている。

送信機１は、所定の送信周波数信号を生成し、送信周波数信号を用いて所定の変調方式に基づく送信信号を生成する。
デュプレクサ２は、送信機１からの送信信号をアンテナ３に入力するとともに、アンテナ３で受信された反射波信号を受信機４に入力する。

アンテナ３は、送信機１からデュプレクサ２を経由して入力される送信信号を、所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標およびクラッタからの反射波を受信する。

受信機４は、アンテナ３からデュプレクサ２を経由して入力される反射波信号を、ベースバンド帯に周波数変換してアナログ受信信号を生成する。
ＡＤ変換器５は、受信機４からのアナログ受信信号を、ディジタル化した受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に変換する。

クラッタ抑圧行列計算手段６は、所定のヒット数Ｈ（以下、単に「ヒット数Ｈ」という）と、所定のドップラ帯域幅Ｂ_ｃ（ドップラスペクトル幅：以下、単に「ドップラ帯域幅Ｂ_ｃ」という）とに基づいて、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを求める。
なお、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅Ｂ_ｃは、ユーザ入力であり、ユーザ要求に応じて設定される。

クラッタ抑圧手段７は、ＡＤ変換器５から入力される受信信号ｘ_ｈ（ｎ）と、クラッタ抑圧行列計算手段６から入力される射影行列Ｐ_ｎｕｌｌとを用いて、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧しつつ、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に含まれる目標信号に対して、ヒット方向に積分するヌル拘束付きパルス間コヒーレント積分処理（以下、単に「パルス間コヒーレント積分処理」という）を行い、ヌル拘束付きパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）（以下、単に「パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）」という）を算出する。

目標検出手段８は、クラッタ抑圧手段７で算出されたパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を入力情報として、所定の目標検出処理を行う。

図２において、クラッタ抑圧行列計算手段６は、ＣＭＴ行列計算手段６１と、固有値・固有ベクトル分解手段６２と、クラッタランク設定手段と、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４と、射影行列計算手段６５とを備えている。

ＣＭＴ行列計算手段６１は、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅Ｂ_ｃに基づき、ＣＭＴ（Ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｔａｐｅｒ：共分散行列テーパ）行列Ｃ_Ｇを計算する。

固有値・固有ベクトル分解手段６２は、ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇを入力情報として、ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇに対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べたクラッタ相関行列の固有値ξ_ｈと、固有値ξ_ｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅ_ｃｈとを計算する。
クラッタランク設定手段６３は、固有値ξ_ｈを入力情報として、クラッタランクＤを設定する。

クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４は、固有値ξ_ｈと固有ベクトルｅ_ｃｈとクラッタランクＤとを入力情報として、固有値ξ_ｈおよび固有ベクトルｅ_ｃｈから、クラッタランクＤ以下に対応するクラッタ固有値およびクラッタ固有ベクトルを選択し、選択したクラッタ固有ベクトルを列ベクトルとして並べたクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄを求める。

なお、この発明の実施の形態１においては、固定クラッタを想定しているので、クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄは、固定クラッタ固有ベクトル行列となる。
射影行列計算手段６５は、クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄから、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを求める。

図３において、クラッタ抑圧手段７は、射影処理手段７１と、パルス間コヒーレント積分手段７２とを備えている。

射影処理手段７１は、受信信号ベクトル形成手段（後述する）を含み、ＡＤ変換器５からの受信信号ｘ_ｈ（ｎ）と、クラッタ抑圧行列計算手段６からの射影行列Ｐ_ｎｕｌｌとを入力情報として、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧したクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を生成する。

パルス間コヒーレント積分手段７２は、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）のパルス間コヒーレント積分処理を行い、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を算出して目標検出手段８に入力する。

次に、図１〜図３に示したこの発明の実施の形態１による処理で想定される受信信号モデルおよびその性質について説明する。
なお、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に含まれる目標信号は、ヒット数Ｈのドップラ周波数ｆ_ｄの複素正弦波で表わされるものとする。また、目標信号は、Ｎ回（Ｎは「スナップショット数」）観測されるものとする。

このとき、第ｎスナップショットでの第ｈヒット目の目標信号ｓ_ｈ（ｎ）は、以下の式（１）で表される。

ｓ_ｈ（ｎ）＝ｓ（ｎ）ｅｘｐ｛ｊ・２πｆ_ｄ（ｈ−１）ＰＲＩ｝ ・・・（１）

ただし、式（１）において、ｈ＝１、２、・・・、Ｈであり、ｎ＝１、２、・・・、Ｎである。
また、ｓ（ｎ）は目標信号の複素振幅、ＰＲＩは、目標信号を含む受信信号ｘ_ｈ（ｎ）のパルス繰返し周期である。

ここで、クラッタｃ_ｈ（ｎ）、受信機雑音ｎ_ｈ（ｎ）について検討すると、クラッタｃ_ｈ（ｎ）は、ヒット方向にて、後述する式（１７）のような自己相関特性を有し、一方、受信機雑音ｎ_ｈ（ｎ）は、無相関である。
以上のことから、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）は、式（１）を用いて、以下の式（２）で表される。

ｘ_ｈ（ｎ）＝ｓ_ｈ（ｎ）＋ｃ_ｈ（ｎ）＋ｎ_ｈ（ｎ）
＝ｓ（ｎ）ｅｘｐ｛ｊ・２πｆ_ｄ（ｈ−１）ＰＲＩ｝＋ｃ_ｈ（ｎ）＋ｎ_ｈ（ｎ） ・・・（２）

式（２）から、第ｎスナップショットにてサンプルしたＨ個の受信信号ｘ_ｈ（ｎ）は、以下の式（３）のように、受信信号ベクトルｘ（ｎ）で表される。

式（３）において、ａ_ｓは目標信号のヒットごとの位相に基づくベクトルであり、目標のドップラ周波数ｆ_ｄに対応したベクトル（目標ステアリングベクトル）として、以下の式（４）で表される。

また、式（３）において、ｃ（ｎ）はクラッタベクトル、ｎ（ｎ）は雑音ベクトルであり、それぞれ、以下の式（５）、式（６）で表される。

ｃ（ｎ）＝［ｃ_１（ｎ） ｃ_２（ｎ） ・・・ ｃ_Ｈ（ｎ）］^Ｔ ・・・（５）
ｎ（ｎ）＝［ｎ_１（ｎ） ｎ_２（ｎ） ・・・ ｎ_Ｈ（ｎ）］^Ｔ ・・・（６）

式（３）から、受信信号ベクトルｘ（ｎ）の相関行列Ｒ_ｘｘは、以下の式（７）で表される。

ただし、式（７）において、σ^２は受信機４の雑音電力である。また、目標信号の複素振幅ｓ（ｎ）、クラッタベクトルｃ（ｎ）、雑音ベクトルｎ（ｎ）は、互いに無相関とする。
また、ｐ_ｓは目標電力、Ｒ_ｓｓは（目標）信号相関行列、Ｒ_ｃｃはクラッタ相関行列であり、それぞれ、以下の式（８）〜式（１０）で表される。

ｐ_ｓ＝Ｅ［ｓ（ｎ）ｓ^＊（ｎ）］ ・・・（８）
Ｒ_ｓｓ＝ｐ_ｓａ_ｓａ_ｓ ^Ｈ ・・・（９）
Ｒ_ｃｃ＝Ｅ［ｃ（ｎ）ｃ^Ｈ（ｎ）］ ・・・（１０）

ただし、式（９）、式（１０）内の目標ベクトルａ_ｓ ^Ｈおよびクラッタベクトルｃ^Ｈに付された「Ｈ」は、エルミート（Ｈｅｒｍｉｔｉａｎ）処理を示している。

次に、クラッタ相関行列Ｒ_ｃｃについて検討する。
ここでは、クラッタとして、広くレーダ設計に用いられている「Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルモデル」によるクラッタを用いる。
Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルモデルは、ガウス関数で表わされるクラッタのパワースペクトル密度関数であり、以下の式（１１）で表される。

式（１１）において、ｆはドップラ周波数、ｆ_ｃはＧａｕｓｓｉａｎスペクトルの中心周波数、σ_ｄは標準偏差、Ｂ_ｃはドップラ帯域幅（３ｄＢ幅）、ｐ_ｃはクラッタ電力である。なお、この発明の実施の形態１においては、固定クラッタを想定しているので、クラッタ中心周波数ｆ_ｃ＝０である。
ドップラ帯域幅Ｂ_ｃは、ＰＳＤ_Ｇ（ｆ）の半値幅（３ｄＢ幅）であり、標準偏差σ_ｄとの間で、以下の式（１２）で表される関係にある。

また、クラッタ電力ｐ_ｃは、以下の式（１３）で表される。

クラッタ相関行列Ｒ_ｃｃは、クラッタのヒット方向の自己相関関数Ｒ_Ｇ（ｈ−１）を要素とする行列であり、以下の式（１４）で表される。

ここで、式（１４）内の自己相関関数Ｒ_Ｇ（ｈ−１）とクラッタｃ_ｈ（ｎ）との間の関係は、以下の式（１５）で表される。

ただし、式（１５）において、τはタイムラグである。
そこで、ＧａｕｓｓｉａｎスペクトルモデルＰＳＤ_Ｇ（ｆ）から、ヒット方向の自己相関関数Ｒ_Ｇ（ｈ−１）を具体的に求める。
まず、Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルモデルの自己相関関数Ｒ_Ｇ（τ）（パワースペクトル密度関数）は、ＷｉｅｎｅｒＫｈｉｎｃｈｉｎの定理を用いれば、以下の式（１６）で表される。

よって、ヒット方向の自己相関関数Ｒ_Ｇ（ｈ−１）は、以下の式（１７）で表される。

式（１７）から明らかなように、ヒット方向の自己相関関数Ｒ_Ｇ（ｈ−１）は、クラッタ電力ｐ_ｃと、クラッタ中心周波数ｆ_ｃに依存する因子ｅｘｐ｛ｊ・２πｆ_ｃ（ｈ−１）ＰＲＩ｝と、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃに依存する因子ｅｘｐ［−π^２Ｂ_ｃ ^２｛（ｈ−１）ＰＲＩ｝^２／４ｌｎ２］との積で表わされることが分かる。
以下、上記３つの因子のうち、クラッタ電力ｐ_ｃ以外の２つの因子について考える。

まず、クラッタ中心周波数ｆ_ｃに依存する因子ｅｘｐ｛ｊ・２πｆ_ｃ（ｈ−１）ＰＲＩ｝は、クラッタのドップラ帯域幅がＢ_ｃ＝０の場合の自己相関関数Ｒ_Ｇ ^{（Ｂ＝０）}（ｈ−１）を用いて表すことができる。

すなわち、式（１７）にＢ_ｃ＝０を代入すれば、Ｒ_Ｇ ^{（Ｂ＝０）}（ｈ−１）は、因子ｅｘｐ｛ｊ・２πｆ_ｃ（ｈ−１）ＰＲＩ｝とクラッタ電力ｐ_ｃとの積となり、以下の式（１８）で表される。

Ｒ_Ｇ ^{（Ｂ＝０）}（ｈ−１）＝Ｐ_ｃ・ｅｘｐ｛ｊ・２πｆ_ｃ（ｈ−１）ＰＲＩ｝・・・（１８）

次に、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃに依存する因子ｅｘｐ［−π^２Ｂ_ｃ ^２｛（ｈ−１）ＰＲＩ｝^２／４ｌｎ２］について考える。
まず、自己相関係数Ｃ_Ｇ（ｈ−１）は、式（１７）の自己相関関数Ｒ_Ｇ（ｈ−１）から、以下の式（１９）のように求められる。

このとき、クラッタ中心周波数ｆ_ｃ＝０のときの自己相関係数Ｃ_Ｇ（ｈ−１）^{（ｆｃ＝０）}（ｈ−１）は、式（１９）にｆ_ｃ＝０を代入することにより、以下の式（２０）のように求められる。

式（２０）から明らかなように、自己相関係数Ｃ_Ｇ（ｈ−１）^{（ｆｃ＝０）}（ｈ−１）は、因子ｅｘｐ［−π^２Ｂ_ｃ ^２｛（ｈ−１）ＰＲＩ｝^２／４ｌｎ２］そのものになる。
よって、式（１８）および式（２０）から、式（１７）の自己相関関数Ｒ_Ｇ（ｈ−１）は、以下の式（２１）のように表される。

Ｒ_Ｇ（ｈ−１）＝Ｒ_Ｇ ^{（Ｂｃ＝０）}（ｈ−１）Ｃ_Ｇ ^{（ｆｃ＝０）}（ｈ−１） ・・・（２１）

さらに、式（２１）を式（１４）に代入すると、クラッタ相関行列Ｒ_ｃｃは、以下の式（２２）のように求められる。

Ｒ_ｃｃ＝Ｃ_Ｇ○Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}＝ｐ_ｃＣ_Ｇ○（ａ_ｃａ_ｃ ^Ｈ） ・・・（２２）

式（２２）において、○はアダマール積（行列の要素同士の積を表す）の記号である。
また、Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}は、クラッタのドップラ帯域幅がＢ_ｃ＝０の場合のクラッタ相関行列であり、以下の式（２３）で表される。

また、式（２２）、式（２３）において、ａ_ｃはクラッタ中心周波数ｆ_ｃに関するクラッタステアリングベクトルであり、以下の式（２４）で表される。

さらに、式（２２）内のＣＭＴ行列Ｃ_Ｇは、以下の式（２５）で表される。

したがって、Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルモデルによるクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃは、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}と、Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルの自己相関から構成されるＣＭＴ行列Ｃ_Ｇと、の要素間の積として与えられる。

続いて、クラッタ相関行列Ｒ_ｃｃは、以下の式（２６）のように、固有値・固有ベクトル分解処理が施される。

Ｒ_ｃｃ＝Ｅ_ｃＧ_ｃＥ_ｃ ^Ｈ ・・・（２６）

ただし、式（２６）において、Ｅ_ｃは、クラッタ固有ベクトルを列ベクトルとする行列であり、Ｇ_ｃはクラッタ固有ベクトルに対応するクラッタ固有値を対角項に降順にならべた対角行列である。行列Ｅ_ｃ（列ベクトル）および対角行列Ｇ_ｃは、それぞれ、以下の式（２７）、式（２８）で表される。

また、固有値ξ_ｈに関して、累積寄与率ＣＰ（ｈ）は、以下の式（２９）で表される。

ここで、相関行列のトレースと、その固有値に関する定理とから、以下の式（３０）、式（３１）が成り立つ。

また、以下の式（３２）が成り立つことは明らかである。

すなわち、固有値ξ_ｈに基づく総和

は、クラッタ電力ｐ_ｃに等しい。
また、固有値ξ_ｈに基づく部分和

が、クラッタ電力ｐ_ｃの一部であることも明らかである。

したがって、累積寄与率ＣＰ（ｈ）は、ｈ個の固有値ξ_ｈに基づく部分和に相当するクラッタ電力

が、クラッタ電力ｐ_ｃに占める割合を表していることになる。
また、残りの固有値による部分和

も、クラッタ電力の一部であることは明らかである。

いま、ｈ個の固有値ξ_ｈに対応する固有ベクトルが張る「ｈ次元クラッタ部分空間」を考えると、この部分空間には、クラッタ電力ｐ_ｃに対して、累積寄与率ＣＰ（ｈ）に相当するクラッタ電力

を有するクラッタ成分が存在している。

したがって、ｈ次元クラッタ部分空間に直交する部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを求めれば、クラッタ電力ｐ_ｃの累積寄与率ＣＰ（ｈ）に相当するクラッタ電力を抑圧することが可能である。
そこで、クラッタ部分空間の次元数Ｄが与えられたとすると、Ｄ次元クラッタ部分空間に直交する部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌは、以下の式（３３）のように求められる。

Ｐ_ｎｕｌｌ＝Ｉ−Ｅ_ＤＥ_Ｄ ^Ｈ ・・・（３３）

ただし、式（３３）において、クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄは、Ｄ個の固有値ξ_ｄ（ｄ＝１、２、・・・、Ｄ）に対応する固有ベクトルｅ_ｃｄを列ベクトルとしている。
なお、Ｄ次元クラッタ部分空間は、クラッタ相関行列Ｒ_ｃｃのＤ個の固有ベクトルが張る空間なので、クラッタランクＤと称される。

ここで、固有ベクトルｅ_ｃｄについて述べる。
前述の式（２２）、式（２６）から、以下の式（３４）が成り立つ。

ｐ_ｃＣ_Ｇ○（ａ_ｃａ_ｃ ^Ｈ）＝Ｅ_ｃＧ_ｃＥ_ｃ ^Ｈ ・・・（３４）

ここで、式（３４）の左辺に任意のスカラ値βを乗算すれば、以下の式（３５）のように、右辺の対角行列Ｇ_ｃにもスカラ値βが乗算される。

βｐ_ｃＣ_Ｇ○（ａ_ｃａ_ｃ ^Ｈ）＝Ｅ_ｃ（βＧ_ｃ）Ｅ_ｃ ^Ｈ ・・・（３５）

ただし、式（３５）において、行列Ｅ_ｃの列ベクトルのノルムは一定とする。
クラッタ電力ｐ_ｃにスカラ値βを乗算する操作は、クラッタ電力ｐ_ｃを相対電力値にスケーリングする操作であるが、このとき、対角行列Ｇ_ｃはスケーリングされる（すなわち、固有値がスケーリングされる）が、行列Ｅ_ｃ（列ベクトル）は変化しない。

したがって、クラッタ固有ベクトルを並べた行列Ｅ_ｃを求めるためには、クラッタ電力ｐ_ｃ（式（３４）の左辺）が未知のままでよく、相対電力値βｐ_ｃを適当に与えればよい（たとえば、βｐ_ｃ＝１）。

以上において、クラッタのドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮した場合の受信信号モデルおよびその性質について説明したが、この受信信号モデルが、この発明の実施の形態１で想定する受信信号モデルである。

次に、上記式（１）〜（３５）とともに説明した受信信号モデルに関連させながら、図１〜図３に示したこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の処理について説明する。
最初に、レーダ装置の運用に先立つ設計時などにおいて、事前に行うことが可能な処理について説明する。

まず、クラッタ抑圧行列計算手段６において、ＣＭＴ行列計算手段６１は、ヒット数Ｈの設定値と、固定クラッタのドップラ帯域幅Ｂ_ｃの設定値とを入力情報として、前述の式（１９）（ただし、「ｆ_ｃ＝０」とする。）および式（２５）に基づき、ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇを計算する。

ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮したクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）は、式（２２）に基づくが、固定クラッタの場合には、式（２２）にて、Ｒ_ｃｃ＝１_Ｈ×Ｈが成立することに注意する。
また、クラッタ電力ｐ_ｃは、未知のままでよいので、式（２２）で、ｐ_ｃ＝１とすれば十分であることに注意する。
これらの点に注意すれば、計算したＣＭＴ行列Ｃ_Ｇを、そのままクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）として扱ってよい。

続いて、固有値・固有ベクトル分解手段６２は、ＣＭＴ行列計算手段６１から入力されるＣＭＴ行列Ｃ_Ｇについて、それぞれＨ個の降順に並べた固有値ξ_ｈと、これに対応する固有ベクトルｅ_ｃｈとを求める。

クラッタランク設定手段６３は、固有値ξ_ｈを用いてクラッタランクＤを設定する。
クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４は、クラッタランクＤに基づき、固有値ξ_ｈおよび固有ベクトルｅ_ｃｈから、Ｄ個のクラッタ固有値およびクラッタ固有ベクトルを選択し、選択したクラッタ固有ベクトルを列ベクトルとして有するクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄを求める。

射影行列計算手段６５は、クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄを用いて、式（３３）のように、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを計算する。

クラッタ抑圧行列計算手段６内のＣＭＴ行列計算手段６１〜射影行列計算手段６５による上記処理は、レーダ装置の運用に先立つ設計時などにおいて、事前に実行しておくことが可能である。

次に、レーダ装置の運用中において、送信機１、デュプレクサ２、アンテナ３、受信機４およびＡＤ変換器５を用いて、目標信号およびクラッタを含む受信信号ｘ_ｈ（ｎ）を観測した場合の処理について説明する。

まず、クラッタ抑圧手段７において、射影処理手段７１内の受信信号ベクトル形成手段は、ヒット数Ｈ分の受信信号ｘ_ｈ（ｎ）を入力情報として、以下の式（３６）のように、受信信号ベクトルｘ（ｎ）を構成する。

ｘ（ｎ）＝［ｘ_１（ｎ） ｘ_２（ｎ） ・・・ ｘ_Ｈ（ｎ）］^Ｔ ・・・（３６）

また、射影処理手段７１は、受信信号ベクトルｘ（ｎ）に対して、事前に求めた射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを乗算し、以下の式（３７）により、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を計算する。

ｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）＝Ｐ_ｎｕｌｌｘ（ｎ） ・・・（３７）

続いて、パルス間コヒーレント積分手段７２は、離散フーリエ変換などによるパルス間コヒーレント積分処理を行い、以下の式（３８）により、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を算出する。

ｙ（ｎ）＝Ａ^Ｈｘ_ｎｕｌｌ（ｎ） ・・・（３８）

ただし、式（３８）内のドップラ解析行列Ａは、以下の式（３９）で表され、また、式（３９）内のドップラ解析ベクトルａ_ｓ ^（ｈ）は、以下の式（４０）で表され、さらに、式（４０）内のドップラ解析周波数ｆ_ｓ ^（ｈ）は、以下の式（４１）で表される。

以下、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）は、目標検出手段８などによる後段処理に供される。
なお、以上の説明では、クラッタのスペクトルモデルとしてＧａｕｓｓｉａｎモデルを用いたが、他のモデルが適用可能なことは言うまでもなく、他のモデルを用いる場合には、単にＣＭＴ行列Ｃ_Ｇを適宜変更すれば済むのみであり、この発明の実施の形態１はそのまま成立する。

以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図３）に係るレーダ装置は、所定の送信周波数信号を生成し、送信周波数信号を用いて所定の変調方式に基づく送信信号を生成する送信機１と、送信信号を所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標およびクラッタからの反射波を受信するアンテナ３と、アンテナ３で受信した反射波信号をベースバンド帯に周波数変換してアナログ受信信号を生成する受信機４と、送信機１からの送信信号をアンテナ３に入力するとともに、アンテナ３からの反射波信号を受信機４に入力するデュプレクサ２と、受信機４からのアナログ受信信号をディジタル化した受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に変換するＡＤ変換器５と、を備えている。

また、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅Ｂ_ｃに基づき、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを求めるクラッタ抑圧行列計算手段６と、ＡＤ変換器５からの受信信号ｘ_ｈ（ｎ）と、クラッタ抑圧行列計算手段６からの射影行列Ｐ_ｎｕｌｌとを用いて、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧しつつ、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に含まれる目標信号をヒット方向に積分するパルス間コヒーレント積分処理を行うクラッタ抑圧手段７と、クラッタ抑圧手段７からのパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を入力情報として、所定の目標検出処理を行う目標検出手段８と、を備えている。

クラッタ抑圧行列計算手段６は、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅Ｂ_ｃに基づきＣＭＴ行列Ｃ_Ｇを計算するＣＭＴ行列計算手段６１と、ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇに対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξ_ｈと固有値ξ_ｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅ_ｃｈとを計算する固有値・固有ベクトル分解手段６２と、固有値ξ_ｈを入力情報として、クラッタランクＤを設定するクラッタランク設定手段６３と、固有値ξ_ｈと固有ベクトルｅ_ｃｈとクラッタランクＤとを入力情報として、固有値ξ_ｈおよび固有ベクトルｅ_ｃｈから、クラッタランクＤ以下に対応するクラッタ固有値およびクラッタ固有ベクトルを選択し、選択したクラッタ固有ベクトルを列ベクトルとして並べたクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄを求めるクラッタ固有ベクトル行列計算手段６４と、クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄから、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを求める射影行列計算手段６５と、を備えている。

クラッタ抑圧手段７は、ＡＤ変換器５からの受信信号ｘ_ｈ（ｎ）と、クラッタ抑圧行列計算手段６からの射影行列Ｐ_ｎｕｌｌとを入力情報として、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧したクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を生成する射影処理手段７１と、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）のパルス間コヒーレント積分処理を行い、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を生成するパルス間コヒーレント積分手段７２と、を備えている。

これにより、事前にクラッタ部分空間を求めておき、クラッタ抑圧行列計算手段６において、ヒット方向にて計測されたヒット数Ｈ分の受信信号ベクトルｘ（ｎ）を非クラッタ部分空間に射影してから、クラッタ抑圧手段７において、パルス間コヒーレント積分処理を行う。また、射影した受信信号のパルス間コヒーレント積分を、離散フーリエ変換などにより行う。

この結果、固定クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを用いてヒット数Ｈを減少させることなく固定クラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことができる。

また、クラッタ抑圧行列計算手段６における非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌは事前に設計可能であり、リアルタイムに推定する必要がないので、クラッタ抑圧手段７内のパルス間コヒーレント積分手段７２の前段に、実装が比較的容易と考えられる射影処理手段７１を追加するのみで実現することができる。

したがって、この発明の実施の形態１によれば、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）を非クラッタ部分空間に射影することにより、クラッタ抑圧を実現することができるので、クラッタ抑圧後でもヒット数Ｈが減少することのないレーダ装置を実現することができる。
また、射影行列Ｐ_ｎｕｌｌの事前設計用のクラッタ抑圧行列計算手段６と、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を生成する射影処理手段７１と、を追加することのみで比較的容易に実現することができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１〜図３）では、固定クラッタを対象として、クラッタ抑圧行列計算手段６（図２）に、固定クラッタのドップラ帯域幅Ｂ_ｃを設定値として与えたが、図４のように、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａに、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’を与えてもよい。

図４はこの発明の実施の形態２によるクラッタ抑圧行列計算手段６Ａの機能構成を示すブロック図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。

また、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の全体構成およびクラッタ抑圧手段７の機能構成については、それぞれ、図１および図３に示した通りである。ただし、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａへの入力情報のみが図１とは異なる。

以下、図１、図３および図４を参照しながら、この発明の実施の形態２について説明する。
この発明の実施の形態２においては、固定クラッタのみならず、ウェザークラッタ（Ｗｅａｔｈｅｒ−Ｃｌｕｔｔｅｒ）などに代表される移動クラッタを含むクラッタ（クラッタ中心周波数ｆ_ｃが０Ｈｚでない）を対象としており、ユーザ入力としてクラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’が与えられた場合を示している。

図４において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａは、ＣＭＴ行列計算手段６１Ａと、固有値・固有ベクトル分解手段６２Ａと、クラッタランク設定手段６３と、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４と、射影行列計算手段６５と、第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａと、第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂと、を備えている。

この場合、ＣＭＴ行列計算手段６１Ａは、ヒット数Ｈとドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’とに基づき、ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇを計算する。
第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａは、ヒット数Ｈとクラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’とを入力情報として、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}を求める。

第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂは、第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａで算出されたクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}（ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮しない）と、ＣＭＴ行列計算手段６１Ａで算出されたＣＭＴ行列Ｃ_Ｇとから、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮した場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）を求める。

固有値・固有ベクトル分解手段６２Ａは、第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂで算出されたクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）（ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮した）を入力情報として、クラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）に対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξ_ｈと、固有値ξ_ｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅ_ｃｈとを計算する。

次に、図１および図３とともに、図４を参照しながら、この発明の実施の形態２による処理について、前述の実施の形態１と異なる部分に注目して説明する。
最初に、この発明の実施の形態２で想定する受信信号モデルについて説明する。
前述の実施の形態１の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆ_ｃ＝０としたが、この発明の実施の形態２の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆ_ｃは任意とする。

まず、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａ内の第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａは、ヒット数Ｈおよびクラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’を入力情報として、前述の式（２３）を用いて、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}を計算する。このとき、クラッタ電力は未知のままでよいので、式（２３）において、ｐ_ｃ＝１とすれば十分であることに注意する。

続いて、第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂは、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}と、ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇとから、前述の式（２２）を用いて、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮したクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）を求める。
以降の処理は、実施の形態１と同様である。

以上のように、この発明の実施の形態２（図１、図３、図４）に係るレーダ装置において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａに入力されるドップラ帯域幅は、クラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’からなる。

クラッタ抑圧行列計算手段６Ａは、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に基づきＣＭＴ行列Ｃ_Ｇを計算するＣＭＴ行列計算手段６１Ａと、ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇおよびクラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’を入力情報として、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}（第１のクラッタ相関行列）を求める第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａと、第１のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}およびＣＭＴ行列Ｃ_Ｇから、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを考慮した場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）（第２のクラッタ相関行列）を求める第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂと、を備えている。

また、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａは、前述（図２）とほぼ共通する機能構成として、第２のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）に対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξ_ｈと固有値のそれぞれに対応する固有ベクトルｅ_ｃｈとを計算する固有値・固有ベクトル分解手段と、固有値ξ_ｈを入力情報として、クラッタランクＤを設定するクラッタランク設定手段６３と、固有値ξ_ｈと固有ベクトルｅ_ｃｈとクラッタランクＤとを入力情報として、固有値ξ_ｈおよび固有ベクトルｅ_ｃｈから、クラッタランクＤ以下に対応するクラッタ固有値およびクラッタ固有ベクトルを選択し、選択したクラッタ固有ベクトルを列ベクトルとして並べたクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄを求めるクラッタ固有ベクトル行列計算手段６４と、クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄから、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを求める射影行列計算手段６５と、を備えている。

これにより、クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを用いて、ヒット数Ｈを減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことが可能となる。

また、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に基づく非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを求めることができ、前述と同様に、クラッタ抑圧手段７（図３）において、パルス間コヒーレント積分手段７２の前段に、実装が比較的容易と考えられる射影処理手段７１を追加するのみで実現することができる。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図４）では、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａにおいて、第１および第２のクラッタ相関行列計算手段６０ａ、６０ｂ、ＣＭＴ行列計算手段６１Ａ、固有値・固有ベクトル分解手段６２Ａ、クラッタランク設定手段６３を用いたが、図５のように、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６および固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７を用いてもよい。

図５はこの発明の実施の形態３によるクラッタ抑圧行列計算手段６Ｂの機能構成を示すブロック図であり、前述（図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。

また、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の全体構成およびクラッタ抑圧手段７の機能構成については、それぞれ、図１および図３に示した通りである。ただし、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂへの入力情報のみが図１とは異なる。

以下、図１、図３および図５を参照しながら、この発明の実施の形態３について説明する。
この発明の実施の形態３においては、前述（図４）と同様に、固定クラッタと、クラッタ中心周波数ｆ_ｃが０Ｈｚでない移動クラッタ（ウェザークラッタなど）とを含むクラッタを対象とし、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’が与えられた場合を示している。

図５において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂは、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６と、固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７と、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂと、射影行列計算手段６５と、を備えている。

固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６は、想定されるヒット数Ｈ’とドップラ帯域幅Ｂ_ｃとの組合せに応じた固定クラッタの固定クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳを事前に計算し、算出された固定クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳのすべてを保持している。

固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７は、ヒット数Ｈと、クラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’と、固定クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳとを入力情報として、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に最も合致するクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’を、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６から選択する。

クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂは、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’と、選択されたクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’とを入力情報として、クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’の列ベクトルを構成するＤ個のクラッタ固有ベクトルに対し、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’に基づく位相回転を与えることにより、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄ’を生成する。
射影行列計算手段６５は、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄ’から射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを計算する。

次に、図１、図３および図５を参照しながら、この発明の実施の形態３による処理について、前述と異なる部分に注目して説明する。
最初に、この発明の実施の形態３で想定する受信信号モデルについて説明する。
前述の実施の形態１の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆ_ｃ＝０としたが、この発明の実施の形態３の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆ_ｃは任意とする。

まず、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂ内の固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７は、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に最も合致するクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’を、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６内の固定クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳから選択する。

続いて、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂは、選択されたクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’およびクラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’を入力情報として、クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’の列ベクトルを構成するＤ個のクラッタ固有ベクトルｅ_ｃｄに対し、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’に基づく位相回転を与えて、以下の式（４２）のように、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトルｅ_ｃｄ’を求める。

また、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂは、式（４２）で求めたドップラ補正後クラッタ固有ベクトルｅ_ｃｄ’を列ベクトルとして並べることにより、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄ’を算出し、射影行列計算手段６５に入力する。
以降の処理は、前述と同様である。

以上のように、この発明の実施の形態３（図１、図３、図５）に係るレーダ装置において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂに入力されるドップラ帯域幅は、クラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’からなる。

クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂは、想定されるヒット数Ｈ’とドップラ帯域幅Ｂ_ｃとの組合せに応じた固定クラッタの固定クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳを事前に計算して、計算された固定クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳをすべて保持した固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６と、ヒット数Ｈとドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’と固定クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳとを入力情報として、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に最も合致するクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’を、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６から選択する固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７と、を備えている。

また、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂは、前述（図２、図４）とほぼ共通する機能構成として、固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７により選択されたクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’と、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’とを入力情報として、クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’の列ベクトルを構成するＤ個のクラッタ固有ベクトルｅ_ｃｄに対し、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’に基づく位相回転を与えたドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄ’を生成するクラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂと、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄ’から、非クラッタ部分空間への射影行列を求める射影行列計算手段と、を備えている。

これにより、前述と同様に、クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを用いて、ヒット数Ｈを減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことが可能となる。

また、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に基づく非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを求めることができ、前述と同様に、クラッタ抑圧手段７（図３）において、パルス間コヒーレント積分手段７２の前段に、実装が比較的容易と考えられる射影処理手段７１を追加するのみで実現することができる。

さらに、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂでの射影行列Ｐ_ｎｕｌｌの計算において、事前に計算可能なクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_ＤＳ’を、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６を介してそのまま用いているので、前述の実施の形態２と比べて、演算処理負荷を軽減することができる。

実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図５）では、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂにおいて、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂおよび射影行列計算手段６５に加えて、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６および固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７を用いたが、図６のように、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃにおいて、固定クラッタ射影行列データベース６８および射影行列選択手段６９のみを用いてもよい。

図６はこの発明の実施の形態４によるクラッタ抑圧行列計算手段６Ｃの機能構成を示すブロック図であり、前述（図４、図５参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
また、図７はこの発明の実施の形態４によるクラッタ抑圧手段７Ｃの機能構成を示すブロック図であり、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。

また、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の全体構成については、図１に示した通りである。ただし、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃおよびクラッタ抑圧手段７Ｃへの入力情報のみが図１とは異なる。

以下、図１、図６および図７を参照しながら、この発明の実施の形態４について説明する。
この発明の実施の形態４（図６、図７）においては、前述（図４、図５）と同様に、固定クラッタと、クラッタ中心周波数ｆ_ｃが０Ｈｚでない移動クラッタ（ウェザークラッタなど）とを含むクラッタを対象とし、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’が与えられた場合を示している。

図６において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃは、固定クラッタ射影行列データベース６８と、射影行列選択手段６９と、を備えている。
固定クラッタ射影行列データベース６８は、想定されるヒット数Ｈ’とドップラ帯域幅Ｂ_ｃとの組合せに応じた固定クラッタを抑圧するための射影行列Ｐ_{ｎｕｌｌｓ}を事前に計算し、算出されたすべての射影行列Ｐ_{ｎｕｌｌｓ}を保持している。

射影行列選択手段６９は、ヒット数Ｈとクラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’と射影行列Ｐ_{ｎｕｌｌｓ}とを入力情報として、ヒット数Ｈおよびクラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に最も合致する射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを、固定クラッタ射影行列データベース６８から選択してクラッタ抑圧手段７Ｃに入力する。

図７において、クラッタ抑圧手段７Ｃは、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）およびクラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’に基づきパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を生成する。
クラッタ抑圧手段７Ｃは、前述（図３）と同様の射影処理手段７１Ｃおよびパルス間コヒーレント積分手段７２Ｃに加えて、第１のドップラシフト処理手段７３と、第２のドップラシフト処理手段７４とを備えている。

第１のドップラシフト処理手段７３は、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’とＡＤ変換器５からの受信信号ｘ_ｈ（ｎ）とを入力情報として、受信信号ベクトルｘ（ｎ）に対して、クラッタ中心周波数ｆ_ｃが０Ｈｚになるような位相回転を与えたドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_ｒｏｔ（ｎ）を求める。

射影処理手段７１Ｃは、ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_ｒｏｔ（ｎ）および射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを入力情報として、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧したクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を生成する。

第２のドップラシフト処理手段７４は、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’とクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）とを入力情報として、第１のドップラシフト処理手段７３とは逆の位相回転を与える逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ）を求める。

パルス間コヒーレント積分手段７２Ｃは、逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ）のパルス間コヒーレント積分処理を行い、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を生成する。

次に、図１、図６および図７を参照しながら、この発明の実施の形態４による処理について、前述と異なる部分に注目して説明する。
最初に、この発明の実施の形態４で想定する受信信号モデルについて説明する。
前述の実施の形態１の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆ_ｃ＝０としたが、この発明の実施の形態４の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆ_ｃは任意とする。

まず、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃ（図６）において、射影行列選択手段６９は、ヒット数Ｈとクラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に最も合致する射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを、固定クラッタ射影行列データベース６８から選択する。

続いて、クラッタ抑圧手段７Ｃ（図７）において、第１のドップラシフト処理手段７３は、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’とＡＤ変換器５からの受信信号ｘ_ｈ（ｎ）とを入力情報として、クラッタ中心周波数ｆ_ｃが０Ｈｚになるような位相回転を与えるドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_ｒｏｔ（ｎ）を、以下の式（４３）のように求める。

ｘ_ｒｏｔ（ｎ）＝ａ_ｃ○ｘ（ｎ） ・・・（４３）

射影処理手段７１Ｃは、ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_ｒｏｔ（ｎ）に対し、射影行列選択手段６９から入力される射影行列Ｐ_ｎｕｌｌ（ｎ）を乗算して、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を、以下の式（４４）のように計算する。

ｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）＝Ｐ_ｎｕｌｌｘ_ｒｏｔ（ｎ） ・・・（４４）

続いて、第２のドップラシフト処理手段７４は、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’とクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）とを入力情報として、第１のドップラシフト処理手段７３とは逆の位相回転を与える逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ）を、以下の式（４５）のように求める。

ｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ）＝ａ_ｃ ^＊○ｘ_ｎｕｌｌ（ｎ） ・・・（４５）

さらに、パルス間コヒーレント積分手段７２Ｃは、逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ）に対して、離散フーリエ変換などによるパルス間コヒーレント積分処理を行い、以下の式（４６）のように、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を算出する。

ｙ（ｎ）＝Ａ^Ｈｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ） ・・・（４６）

以上のように、この発明の実施の形態４（図１、図６、図７）に係るレーダ装置において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃ（図６）に入力されるドップラ帯域幅は、クラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’からなり、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃは、想定されるヒット数Ｈ’とドップラ帯域幅Ｂ_ｃとの組合せに応じた固定クラッタを抑圧するための固定クラッタ射影行列を事前に計算して、計算された固定クラッタ射影行列をすべて保持した固定クラッタ射影行列データベース６８と、所定のヒット数Ｈとドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’と固定クラッタ射影行列とを入力情報として、所定のヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に最も合致する射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを、固定クラッタ射影行列データベース６８から選択する射影行列選択手段６９と、を備えている。

また、クラッタ抑圧手段７Ｃ（図７）は、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’とＡＤ変換器５からの受信信号ｘ_ｈ（ｎ）とを入力情報として、受信信号ベクトルｘ（ｎ）に対して、クラッタ中心周波数が０Ｈｚになるような位相回転を与えたドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_ｒｏｔ（ｎ）を求める第１のドップラシフト処理手段７３と、ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_ｒｏｔ（ｎ）および射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを入力情報として、受信信号ｘ_ｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧したクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を生成する射影処理手段７１Ｃと、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）とクラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’とを入力情報として、第１のドップラシフト処理手段とは逆の位相回転を与える逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ）を求める第２のドップラシフト処理手段７４と、逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ）に対してパルス間コヒーレント積分処理を行い、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を生成するパルス間コヒーレント積分手段７２Ｃとを備えている。

これにより、前述と同様に、クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを用いて、ヒット数Ｈを減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことが可能となる。

また、クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’に基づく非クラッタ部分空間への射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを求めることができ、前述と同様に、クラッタ抑圧手段７Ｃにおいて、パルス間コヒーレント積分手段７２Ｃの前段に、実装が比較的容易と考えられる射影処理手段７１Ｃを追加するのみで実現することができる。

さらに、受信信号ベクトルｘ（ｎ）に位相回転を与えることにより、事前に計算可能な固定クラッタの射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを、固定クラッタ射影行列データベース６８を介して、そのまま用いているので、前述の実施の形態３と比べて、演算処理負荷を軽減することができる。

実施の形態５．
なお、上記実施の形態１、２（図２、図４）では、クラッタランク設定手段６３の具体的な処理機能について言及しなかったが、クラッタランク設定手段６３の処理機能を図８のように構成してもよい。

図８はこの発明の実施の形態５によるクラッタランク設定手段６３の機能構成を示すブロック図であり、前述（図２）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
また、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の全体構成は、図１に示した通りである。

ここでは、所望のクラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}（ユーザ入力）に基づくクラッタランク設定処理について説明する。
図８において、クラッタランク設定手段６３は、累積寄与率計算手段９１と、最適クラッタランク推定手段９２とを備えている。

累積寄与率計算手段９１は、固有値・固有ベクトル分解手段６２で求めたクラッタ相関行列の固有値ξ_ｈを入力情報として、固有値ξ_ｈの累積寄与率ＣＰ（ｈ）を求める。
最適クラッタランク推定手段９２は、累積寄与率ＣＰ（ｈ）およびクラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}を入力情報として、クラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}を満たすために必要な最小クラッタランクを最適クラッタランク推定値として計算し、最適クラッタランク推定値をクラッタランクＤとしてクラッタ固有ベクトル行列計算手段６４に入力する。

次に、図８に示したこの発明の実施の形態５によるクラッタランク設定手段６３の具体的処理について説明する。
まず、累積寄与率計算手段９１は、固有値・固有ベクトル分解手段６２で求めたクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）の固有値ξ_ｈを入力情報として、前述の式（２９）を用いて、固有値ξ_ｈの累積寄与率ＣＰ（ｈ）を求める。

続いて、最適クラッタランク推定手段９２は、累積寄与率ＣＰ（ｈ）およびクラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}から、クラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}を満たすために必要な最小クラッタランクを、以下の式（４７）のように、クラッタランクＤ（最適クラッタランク推定値）として求める。

Ｄ＝ａｒｇｍｉｎＣＡ（ｈ）
ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｏ
ＣＡ（ｈ）≧ＣＡ^{（ｒｅｑ）} ・・・（４７）

ただし、式（４７）において、累積寄与率ＣＰ（ｈ）に対応するクラッタ減衰量ＣＡ（ｈ）は、以下の式（４８）のように表される。

以上のように、この発明の実施の形態５（図８）に係るレーダ装置のクラッタランク設定手段６３は、固有値・固有ベクトル分解手段６２で求めたクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）の固有値ξ_ｈを入力情報として、固有値ξ_ｈの累積寄与率ＣＰ（ｈ）を求める累積寄与率計算手段９１と、累積寄与率ＣＰ（ｈ）およびクラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}を入力情報として、クラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}を満たすために必要な最小クラッタランクをクラッタランクＤとして算出する最適クラッタランク推定手段９２と、を備えている。

これにより、クラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^（ＢＷ）から所望のクラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}を満たすための最適な（必要最小限の）クラッタランクＤを求めることができ、所望のクラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}を満足しながら、ヒット数Ｈを減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことができる。

１ 送信機、２ デュプレクサ、３ アンテナ、４ 受信機、５ ＡＤ変換器、６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ クラッタ相関行列計算手段、７、７Ｃ クラッタ抑圧手段、８ 目標検出手段、６０ａ 第１のクラッタ相関行列計算手段、６０ｂ 第２のクラッタ相関行列計算手段、６１、６１Ａ ＣＭＴ行列計算手段、６２、６２Ａ 固有値・固有ベクトル分解手段、６３ クラッタランク設定手段、６４、６４Ｂ クラッタ固有ベクトル行列計算手段、６５ 射影行列計算手段、６６ 固定クラッタ固有ベクトル行列データベース、６７ 固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段、６８ 固定クラッタ射影行列データベース、６９ 射影行列選択手段、７１、７１Ｃ 射影処理手段、７２、７２Ｃ パルス間コヒーレント積分手段、７３ 第１のドップラシフト処理手段、７４ 第２のドップラシフト処理手段、９１ 累積寄与率計算手段、９２ 最適クラッタランク推定手段、Ｂ_ｃ ドップラ帯域幅、Ｂ_ｃ’ ドップラ帯域幅推定値、ＣＡ^{（ｒｅｑ）} クラッタ減衰量、ＣＰ（ｈ） 累積寄与率、Ｄ クラッタランク、ｅ_ｃｈ 固有ベクトル_、ｆ_ｃ クラッタ中心周波数、ｆ_ｃ’ クラッタ中心周波数推定値、Ｈ ヒット数、Ｐ_ｎｕｌｌ 射影行列、Ｒ_ｃｃ クラッタ相関行列、ｘ（ｎ） 受信信号ベクトル、ｘ_ｈ（ｎ） 受信信号、ｙ（ｎ） パルス間コヒーレント積分値、ξ_ｈ 固有値。

Claims (4)

1. 所定の送信周波数信号を生成し、前記送信周波数信号を用いて所定の変調方式に基づく送信信号を生成する送信機と、
   前記送信信号を所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標およびクラッタからの反射波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した反射波信号をベースバンド帯に周波数変換してアナログ受信信号を生成する受信機と、
   前記送信機からの送信信号を前記アンテナに入力するとともに、前記アンテナからの反射波信号を前記受信機に入力するデュプレクサと、
   前記受信機からのアナログ受信信号をディジタル化した受信信号に変換するＡＤ変換器と、
   所定のヒット数Ｈおよび所定のドップラ帯域幅Ｂ_ｃを入力し、前記ＡＤ変換器からの第ｈヒットの受信信号ｘ_ｈ（ｎ）から構成される下式（１）で表される第ｎスナップショットの受信信号ベクトルｘ（ｎ）とパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）との関係を下式（２）のように規定する射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを、前記ヒット数Ｈおよび前記ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを用いて予め計算しておくクラッタ抑圧行列計算手段と、
   ｘ（ｎ）＝［ｘ_１（ｎ） ｘ_２（ｎ） ・・・ ｘ_Ｈ（ｎ）］^Ｔ ・・・（１）
   ｙ（ｎ）＝Ａ^ＨＰ_ｎｕｌｌｘ（ｎ） ・・・（２）
   ただし、ここで、ドップラ解析行列Ａは下式（３）で表され、下式（３）のドップラ解析ベクトルａ_ｓ ^（ｈ）は下式（４）で表され、下式（４）のドップラ解析周波数ｆ_ｓ ^（ｈ）は下式（５）で表され、１≦ｈ≦Ｈであり、ＰＲＩは前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）のパルス繰返し周期であり、
   

   

   前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）と前記射影行列Ｐ_ｎｕｌｌとを入力し、前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）から受信信号ベクトルｘ（ｎ）を上式（１）に従って生成するとともに、前記射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを用いて、前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）から前記パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を上式（２）に従って計算するクラッタ抑圧手段と、
   前記クラッタ抑圧手段からの前記パルス間コヒーレント積分値を入力情報として、所定の目標検出処理を行う目標検出手段と、
   を備え、
   前記クラッタ抑圧行列計算手段は、
   前記ヒット数Ｈおよび前記ドップラ帯域幅Ｂ_ｃを入力し、クラッタ中心周波数ｆ_ｃ＝０の場合のＣＭＴ行列Ｃ_Ｇを下式（６）および下式（７）に従って計算するＣＭＴ行列計算手段と、
   

   

   ただし、ここで、ＰＲＩは、前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）のパルス繰返し周期であり、
   前記ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇを入力し、前記ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇに対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξ_ｈと、前記固有値ξ_ｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅ_ｃｈとを計算する固有値・固有ベクトル分解手段と、
   前記固有値ξ_ｈを入力し、前記固有値ξ_ｈからクラッタランクＤを設定するクラッタランク設定手段と、
   前記固有値ξ_ｈと前記固有ベクトルｅ_ｃｈと前記クラッタランクＤとを入力し、前記クラッタランクＤ個の前記固有値ξ_ｄ（ｄ＝１、２、・・・、Ｄ）に対応する前記固有ベクトルｅ_ｃｄを列ベクトルとするクラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄを計算するクラッタ固有ベクトル行列計算手段と、
   前記クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄを入力し、前記クラッタ固有ベクトル行列Ｅ_Ｄから、前記射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを下式（８）に従って計算する射影行列計算手段と、
   Ｐ_ｎｕｌｌ＝Ｉ−Ｅ_ＤＥ_Ｄ ^Ｈ ・・・（８）
   を備え、
   前記クラッタランク設定手段は、
   前記固有値ξ_ｈを入力し、前記固有値ξ_ｈの累積寄与率ＣＰ（ｈ）を下式（９）に従って求める累積寄与率計算手段と、
   

   

   前記累積寄与率ＣＰ（ｈ）を入力し、所定のクラッタ減衰量ＣＡ^{（ｒｅｑ）}を満たすために必要な最小クラッタランクＤを、下式（１０）のように、前記クラッタランクＤとして求める最適クラッタランク推定手段と、
   Ｄ＝ａｒｇｍｉｎＣＡ（ｈ）
   ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｏ
   ＣＡ（ｈ）≧ＣＡ^{（ｒｅｑ）} ・・・（１０）
   を備え、
   ただし、ここで、前記累積寄与率ＣＰ（ｈ）に対応するクラッタ減衰量ＣＡ（ｈ）は、下式（１１）で表され
   

   

   たことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記クラッタ抑圧手段は、
   前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）と前記射影行列Ｐ_ｎｕｌｌとを入力し、前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）から前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）を上式（１）に従って生成するとともに、前記射影行列Ｐ_ｎｕｌｌを用いて、前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）からクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を下式（１２）に従って計算する射影処理手段と、
   ｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）＝Ｐ_ｎｕｌｌｘ（ｎ） ・・・（１２）
   前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を入力し、前記パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を下式（１３）に従って計算するパルス間コヒーレント積分手段と、
   ｙ（ｎ）＝Ａ^Ｈｘ_ｎｕｌｌ（ｎ） ・・・（１３）
   を備え、
   ただし、ここで、ドップラ解析行列Ａは上式（３）で表され、上式（３）のドップラ解析ベクトルａ_ｓ ^（ｈ）は上式（４）で表され、上式（４）のドップラ解析周波数ｆ_ｓ ^（ｈ）は上式（５）で表され、ＰＲＩは前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）のパルス繰返し周期である
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記クラッタ抑圧行列計算手段は、所定のドップラ帯域幅推定値Ｂ_ｃ’を前記ドップラ帯域幅Ｂ_ｃとして入力するとともに、所定のクラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’を更に入力し、
   前記ヒット数Ｈを入力するともに、前記クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’を前記クラッタ中心周波数ｆ_ｃとして入力し、ドップラ帯域幅Ｂ_ｃ＝０の場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}を下式（１４）に従って計算する第１のクラッタ相関行列計算手段と、
   

   

   ただし、ここで、ｐ_ｃ＝１であり、ａ_ｃは前記クラッタ中心周波数ｆ_ｃに関するクラッタステアリングベクトルであり、下式（１５）で表され、ＰＲＩは、前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）のパルス繰返し周期であり、
   

   

   前記ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇと、前記ドップラ帯域幅Ｂ_ｃ＝０の場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}とを入力し、前記ドップラ帯域幅Ｂ_ｃ＝０の場合のクラッタ相関行列Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}から、クラッタ相関行列Ｒ_ｃｃを下式（１６）に従って計算する第２のクラッタ相関行列計算手段とを更に有し、
   Ｒ_ｃｃ＝Ｃ_Ｇ○Ｒ_ｃｃ ^{（Ｂｃ＝０）}＝ｐ_ｃＣ_Ｇ○（ａ_ｃａ_ｃ ^Ｈ） ・・・（１６）
   ただし、ここで、○はアダマール積を表し、
   前記固有値・固有ベクトル分解手段は、前記クラッタ相関行列Ｒ_ｃｃを前記ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇとして入力し、前記ＣＭＴ行列Ｃ_Ｇに対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξ_ｈと、前記固有値ξ_ｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅ_ｃｈとを計算する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
4. 前記クラッタ抑圧手段は、
   所定のクラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’を更に入力し、
   前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）と前記クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’とを入力し、前記受信信号ｘ_ｈ（ｎ）から前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）を上式（１）に従って生成するとともに、前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）に対して、クラッタ中心周波数が０Ｈｚになるような位相回転を与えたドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_ｒｏｔ（ｎ）を求める第１のドップラシフト処理手段と、
   前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）と前記クラッタ中心周波数推定値ｆ_ｃ’を入力し、前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）に対して、前記第１のドップラシフト処理手段とは逆の位相回転を与えて逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ）を求める第２のドップラシフト処理手段と、
   を更に備え、
   前記射影処理手段は、前記第１のドップラシフト処理手段が求めた前記ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_ｒｏｔ（ｎ）を前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）として入力し、下式（１９）に従って計算した前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）を前記第２のドップラシフト処理手段に出力し、
   ｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）＝Ｐ_ｎｕｌｌｘ（ｎ） ・・・（１９）
   前記パルス間コヒーレント積分手段は、前記第２のドップラシフト処理手段が求めた前記逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘ_{ｄｅｒｏｔ}（ｎ）を前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘ_ｎｕｌｌ（ｎ）として入力する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。

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