JP5609191B2 - パルスレーダ装置、パルスレーダ装置の目標物検出方法及び検出処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、２次トリップエコーにより偽目標が発生するパルスレーダ装置、パルスレーダ装置の目標物検出方法及び検出処理プログラムに関する。

レーダ装置は、空間に電波を照射して目標物からの反射信号を受信することにより目標物の存在を探知し、その位置、速度等を観測するものが一般的である。電波はレーダ装置に備えられた空中線から照射される。空中線から照射された電波は、所定の形状を有する電波ビームを空間に形成し、その電波ビームの方向を順次変えながら空間を走査していく。パルスレーダ装置はパルスを空間に照射するレーダ装置であり、送信パルスが空中線から照射された時刻と、目標物に反射した受信パルスが空中線によって受信された時刻との差に基づいて目標物までの距離を測定している。

パルスレーダ装置では、より小さい目標を探知可能とするために、変調を施した長パルスを送信しその受信時に送信パルス波形と相関処理を行うパルス圧縮や、同一方向に複数のパルスを一組のパルス列として送信し同一距離の信号同士を加算する積分処理が一般的に行われている。これらの処理を行うことによって小さい目標からの反射信号であってもＳ／Ｎが改善され所定の距離範囲でその探知が可能となる。

送信パルスを出力する間隔をパルス繰り返し周期というが、探知距離を正確に測定できる範囲というのは一般にこのパルス繰返し周期に依存している。例えば、ある送信パルスに対応する受信パルスが、次の送信パルスの送信タイミングよりも先に受信されるような場合には、その探知距離は正確に測定することができる。これを１次エコー（１次反射波）という。これに対して、送信パルスに対応する受信パルスが次の送信パルスの送信タイミングよりも後で受信される場合には、その受信パルスが次の送信パルスに対応するものか否かの区別がつかないため実際の距離よりも近距離として測定されることになる。これが２次トリップエコーといわれる現象である。また、受信パルスはさらに後の送信パルスのタイミングで受信される場合もあり、この場合にはさらに遠距離の目標が近距離として測定されることになる。測定した目標の距離がこのように不確定になる現象をレンジアンビギュイティという。

この現象を回避するために一般的に知られている手段として、例えば、複数の異なるパルス繰返し周期を採用するものがある（非特許文献１）。これは、１次エコーの場合、パルス繰返し周期が異なっていても目標までの距離が同一の距離に測定されるが、２次トリップエコーの場合には、パルス繰り返し周期が異なっていると目標までの距離が相違した距離として測定されるという現象を利用するものである。すなわち、それぞれのパルス繰返し周期毎に測定された目標までの距離の比較をすれば、１次エコーと２次トリップエコーとを分離でき、１次エコーを正しく検出することができるというものである。

また、上記現象を回避する別の手段として、送信パルス毎に位相変調を施して２次トリップエコーを抑圧するものがある（特許文献１）。図７は、特許文献１に記載されたレーダ装置の技術を示すブロック図である。パルス位相制御器（２）７１は送信パルスの初期位相をランダムに発生する。送信パルス発生器７２は、パルス位相制御器（２）７１が発生する初期位相によって設定された送信パルスを発生すると共にその送信パルスを送信器７３へ出力する。送信器７３は送信パルスをＲＦに周波数変換し電力増幅した後に送受切替器７４を経由して空中線７５へ出力する。

続いて、空中線７５は、送信時には送信パルスを空間へ電波として発射し、受信時には空間から入力される電波を受信して送受切替器７４を経由して受信器７６へ出力する。送受切替器７４は、送信と受信のタイミングで送信信号と受信信号の入出力方向の切替を行う。受信器７６は、ＲＦの受信信号を周波数変換した後にＡ／Ｄ変換及び位相検波してパルス圧縮器７７へ出力する。パルス圧縮器７７は、受信信号と送信パルス波形との相関処理を行う。パルス位相補正器（１）７８は、２次トリップエコーの積分時にＳ／Ｎが改善されるように位相補正を行うと共にそれを積分処理器７９へ出力する。

そして、積分処理器７９で積分してＳ／Ｎが改善された受信信号は、２次トリップエコー検出器８０で予め定められた閾値と比較され、その結果、振幅の大きい信号が２次トリップエコーと判定され検出される。２次トリップエコー除去器８１は、この検出された２次トリップエコーの信号成分を受信信号から減算することによって２次トリップエコーを除去する。パルス位相補正器（２）８２は、２次トリップエコーを除去した後の受信信号に対して、パルス位相補正器（１）７８で行った補正と逆の補正を行ったのち、１次エコーが積分時にＳ／Ｎが改善されるように位相補正を行う。続いて積分処理器８３で積分処理が行われた後に、目標検出器８４において予め定められた閾値と比較され、その結果、振幅の大きい信号が１次エコーの目標と判定され目標データとして出力される。

即ち、このレーダ装置の技術では、送信パルスの初期位相をランダムに変調して送信し、受信信号に対して最初に２次トリップエコーが積分されるように位相補正を行い、２次トリップエコーを検出する。そして検出された２次トリップエコーの信号成分を受信信号から差し引いた後に、その受信信号に対して今度は１次エコーが積分されるように位相補正を行い積分する。これにより２次トリップエコーは除去されて１次エコーのみが出力される。

さらに、関連するレーダ装置の技術として、一定時間前に送信された送信波の位相を打ち消すように第１の位相補正を施した受信信号に対して、卓越周波数成分を除去した後に前記第１の位相補正と逆位相の補正を施し、さらに送信波の初期位相を打ち消すように第2の位相補正を施して計測用の受信信号を得るように信号処理を行なうというものがある（引用文献２）。

Merrill Skolnik , "Radar Handbook Third Edition" , McGraw-Hill , p.4.31-4.34 特開平０８−１４６１２４号公報 特開２００９−３６５４０号公報

しかしながら、非特許文献１に開示された技術では、複数の異なるパルス繰り返し周期で送信パルスを出力しているため、１方向のビーム走査に要する時間が、単一のパルス繰返し周期で出力する場合に比べて２倍よりも長くなってしまうという欠点があった。これは、少なくとも値の異なる２種類以上のパルス繰返し周期で送信し、且つ、その繰返し周期がレーダ装置の最大処理の距離によって決まるパルス繰り返し周期以上となる必要があるため無駄な時間が発生してしまうからである。

また、特許文献１に開示された技術では、位相補正量がランダムに発生するため、目標信号の変動等により１次エコーと２次トリップエコーの積分後の振幅の差が小さい場合もあり、その場合には１次エコーを２次トリップエコーとして除去したり、２次トリップエコーを１次エコーとして検出するという欠点があった。また、特許文献２に開示された技術でも積分後の１次エコーと２次トリップエコーの振幅の差が小さい場合には確実に検出できないという欠点があった。

［発明の目的］
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、１方向のビーム走査に要する時間を短くすると共に、２次トリップエコーとの判別を誤ることなく確実に１次エコーを検出することができるパルスレーダ装置、パルスレーダ装置の目標物検出方法及び検出処理プログラムの提供を目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係るパルスレーダ装置は、レーダ波用の送信パルスを生成する送信パルス発生器と、
当該送信パルス発生器によって生成された送信パルスを増幅し空中線を介してレーダ波として送信する送信器と、
前記空中線を介して受信された目標物からの反射レーダ波を受信信号として取り込む受信器とを備え、前記取り込まれた受信信号から１次エコーを特定してこれを目標物データとして出力するパルスレーダ装置において、
前記送信パルス発生器に、基準位相量が異なると共にパルス繰り返し周期及びパルス数が等しい一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように当該送信パルス発生器を付勢するパルス位相設定部を設け、
前記受信器に、前記パルス位相設定部で前記送信パルスに設定した初期位相と逆の位相でその送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号の位相を補正するパルス位相補正器を併設し、
前記パルス位相補正器に、前記位相の補正に起因して生じる各エコーの速度差に基づいて各々の次数を特定する速度差検出器を併設し、
この速度差検出器が、受信された前記受信信号における前記基準位相量の異なる二組の送信パルス列に対応した各受信信号を、前記二組の送信パルス列の送信タイミングに合わせて重ね処理する信号重合処理部と、当該信号重合処理部が機能して得られる各エコーの速度差をもとに１次エコーを基準として前記次数を特定するエコー次数特定部と、を備えていることを特徴としたものである。

また、上記課題を解決するために、本発明に係るパルスレーダ装置の目標物検出方法は、レーダ波用の送信パルスを生成する送信パルス発生器と、当該送信パルス発生器によって生成された送信パルスを増幅し空中線を介してレーダ波として送信する送信器と、前記空中線を介して受信された目標物からの反射レーダ波を受信信号として取り込む受信器とを備え、前記取り込まれた受信信号から１次エコーを特定してこれを目標物データとして出力するパルスレーダ装置の目標物検出方法であって、
前記送信パルス発生器に設けられたパルス位相設定部が、基準位相量が異なると共にパルス繰り返し周期及びパルス数が等しい一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように当該送信パルス発生器を付勢し、
前記受信器に併設されたパルス位相補正器が、前記パルス位相設定部で前記送信パルスに設定した初期位相と逆の位相でその送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号の位相を補正し、
前記パルス位相補正器に併設された速度差検出器が、
受信された前記受信信号における前記基準位相量の異なる二組の送信パルス列に対応した各受信信号を、前記二組の送信パルス列の送信タイミングに合わせて重ね処理し、
この重ね処理によって得られる各エコーの速度差をもとに１次エコーを基準として当該各エコーそれぞれの次数を特定することを特徴としたものである。

さらに、上記課題を解決するために、本発明に係るパルスレーダ装置の目標物検出処理プログラムは、レーダ波用の送信パルスを生成する送信パルス発生器と、当該送信パルス発生器によって生成された送信パルスを増幅し空中線を介してレーダ波として送信する送信器と、前記空中線を介して受信された目標物からの反射レーダ波を受信信号として取り込む受信器とを備え、前記取り込まれた受信信号から１次エコーを特定してこれを目標物データとして出力するパルスレーダ装置の目標物検出処理プログラムであって、
基準位相量が異なると共にパルス繰り返し周期及びパルス数が等しい一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように前記送信パルス発生器を付勢するパルス位相設定機能、
前記パルス位相設定機能にて前記送信パルスに設定した初期位相と逆の位相でその送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号の位相を補正するパルス位相補正機能、
受信された前記受信信号における前記基準位相量の異なる二組の送信パルス列に対応した各受信信号を、前記二組の送信パルス列の送信タイミングに合わせて重ね処理する信号重合処理機能、
この重ね処理によって得られる各エコーの速度差をもとに１次エコーを基準として当該各エコーそれぞれの次数を特定するエコー次数特定機能、
をコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、初期位相は異なるがパルス繰返し周期の同じ２種類の送信パルス列を使用することにより、１方向のビーム走査に要する時間を単一のパルス繰返し周期で送信する場合の所要時間の２倍に抑えることができる。また、送信パルスに設定した初期位相と逆の位相で受信信号を補正することにより１次エコー以外の次数（２次、３次、・・・）エコーで位相回転量が打ち消されないように処理したので、１次エコーを２次トリップエコーとして除去したり、２次トリップエコーを１次エコーとして検出したりすることなく１次エコーを確実に検出することができる。

本発明に係るパルスレーダ装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 １次エコーと２次トリップエコーとの位相の対応を示した模式図である。 送信パルス列のタイミングと位相との関係を示すタイミングチャートである。 受信信号のドップラ周波数を説明する模式図である。 本発明に係るパルスレーダ装置の第２の実施形態を示すブロック図である。 本発明に係るパルスレーダ装置の第３の実施形態を示すブロック図である。 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明に係るパルスレーダ装置の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１はレーダ装置におけるパルスレーダ装置の第１の実施形態を示す。パルスレーダ装置１は、２種類の基準位相量を発生させると共にそれぞれに対応した送信パルス列の初期位相を制御するパルス位相設定器１１と、初期位相を制御した送信パルスを発生しそれを送信器へ出力する送信パルス発生器１２と、送信パルスをＲＦに周波数変換した後に送受切換器１４を経由して空中線１５へ出力する送信器１３と、送信信号と受信信号の入出力方向の切り換えを行う送受切替器１４と、送信パルスを発射しまた入力される電波を受信する空中線１５と、空中線１５から送受切替器１４を経由して入力されるＲＦの受信信号を周波数変換する受信器１６と、受信信号と送信パルス波形の相関処理を行うパルス圧縮器１７と、受信信号の位相を補正するパルス位相補正器１８と、受信信号をその波形構造が変化しないようにコヒーレントに積分する積分処理器１９と、積分処理器１９から出力される受信信号から目標信号を検出する目標検出器２０と、目標信号の積分処理時のドップラフィルタ番号を記憶するメモリ２１と、目標信号のドップラフィルタ番号を比較して２次トリップエコーを除去する２次トリップエコー除去器２２とを含んで構成されている。

パルス位相設定器１１は、２種類の基準位相量（基準変化量）を発生させると共にそれぞれの基準位相量に対応した２組の送信パルス列（Ｎパルス分）の初期位相を設定する制御を行っている。この初期位相の制御は、反射波として受信する２次トリップエコーに対して見かけ上の周波数差であるドップラ周波数、つまり見かけの速度が付加されるように行なわれている。また、初期位相は異なるが、パルス繰り返し周期の等しい２種類の送信パルス列が使用されている。尚、パルス位相設定器は送信パルス発生器１２に対して基準位相量の異なる一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように当該パルス発生器を付勢するものであり、パルス位相設定部としてパルス発生器に設けるようにしてもよい。

送信パルス発生器１２は、初期位相を制御した送信パルスを発生すると共にその送信パルスを送信器１３へ出力している。
送信器１３は、入力された送信パルスを周波数変換回路によってＲＦに周波数変換し、さらに電力増幅器によって電力増幅した後に送受切替器１４を経由して空中線１５へ出力している。

送受切替器１４は、送信と受信のタイミングで送信信号と受信信号の入出力方向の切替を行なっている。
空中線１５は、送信時には空間へ送信パルスを電波として発射し、受信時には空間から入力される電波を受信している。

受信器１６は、空中線１５から送受切替器１４を経由して入力されるＲＦの受信信号を周波数変換回路で周波数変換し、さらにＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換をした後に、位相検波回路によって位相検波を行なっている。
パルス圧縮器１７は、受信器１６から出力された受信信号（Ｎ個の受信信号を１組とする）と送信器１３から出力した送信パルス波形の相関処理であるパルス圧縮処理を行なっている。

パルス位相補正器１８は、パルス位相設定器１１において送信パルスに設定した初期位相を、この送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号において打ち消すために受信信号の位相を補正する処理を行っている。

積分処理器１９は、パルス位相補正器１８から出力された送信パルス列毎の受信信号を位相を考慮し且つ信号波形の構造が変化しないようコヒーレント積分を行なっている。コヒーレント積分は同一の繰り返し周期の送信パルスに対応して受信される受信パルスの振幅（複素数）を加算してＳ／Ｎを向上させる処理である。受信パルスの振幅は複素数であり、目標速度に対応する速度で回転する。コヒーレント積分はディジタルフィルタとして以下の複素積和演算の式（１）で表すことができる。

［数１］
Ｙk＝Σ（Ｗk，ｉ・Ｘi）・・・（１）
ｉ：１≦ｉ≦ｎ、ｎは同一のパルス繰り返し周期で送信するパルス数＝積分数
ｋ：ドップラフィルタ番号
Ｗk，ｉ：ドップラフィルタ番号ｋに対応する係数
Ｘi：ｉパルス目の受信パルスの複素振幅値

目標検出器２０は、積分処理器１９から出力される積分処理後の受信信号を予め定められた閾値と比較し、この閾値よりも大きいか否かを判定して目標信号を検出している。以上の処理は上記２組の送信パルス列のそれぞれについて行なわれる。

メモリ２１は、送信パルス列毎に検出した目標信号の積分処理時におけるドップラフィルタバンクのドップラフィルタ番号を記憶している。

２次トリップエコー除去器２２は、目標検出器２０によって送信パルス列毎に検出した目標信号のうち、同一距離であるとして検出された目標信号のドップラフィルタ番号を比較し、そのドップラフィルタ番号が異なっている場合にはその信号を２次トリップエコーであると判定して除去している。これに対してそのドップラフィルタ番号が同一の場合にはその信号を１次エコーであると判定しそのデータを目標物のデータとして出力している。

次に、パルスレーダ装置１を構成する主な部分の機能について図２から図４に基づきさらに詳述する。
パルス位相設定器１１は、一方向のビーム走査に対して２種類の基準変化量φ1とφ2を発生させる。また、それぞれの基準変化量φ1、φ2に対応した２組の送信パルス列（Ｎパルス分の送信）６１、６２の初期位相を２次トリップエコーに対して見かけ上の周波数差であるドップラ周波数が付加されるように制御している（図３参照）。初期位相は異なるがパルス繰り返し周期の等しい２種類の送信パルス列が使用される。

パルス位相設定器１１は基準変化量をφとしたとき、送信パルス列の各送信パルスに設定する初期位相ａｎ（ｎ：パルス番号）を以下の式（２）のようにしている。送信パルス発生器１２は、このように設定された初期位相の送信パルス列を送信器１３へ出力する。

［数２］
ａｎ＝−｛ｎ（ｎ−１）／２｝φ・・・（２）

図３に示されるように、各送信パルスに設定される初期位相は、基準変化量φ1のとき０、−φ1、−３φ1、−６φ1（送信パルス列６１）、基準変化量φ2のとき０、−φ2、−３φ2、−６φ2（送信パルス列６２）に設定される。初期位相は異なるがパルス繰り返し周期の等しい２種類の送信パルス列が使用される。

これに対し、目標物からの反射信号として受信された１次エコー５１と２次トリップエコー５２の位相関係は図２に示されるようになる。１次エコー５１は送信パルスに対応する受信パルスが次の送信パルスの送信タイミングよりも先に受信されているが、２次エコー５２は送信パルスに対応する受信パルスが次の送信パルスの送信タイミングよりも後で受信されている。

パルス位相補正器１８は、上記のように設定した初期位相と正負を逆にした位相（補正量５３）で受信信号を補正する。
補正の結果、１次エコーは送信時と正負が逆の位相（補正量５３）による補正によって打ち消されるために、受信パルス間の位相回転量は実際に移動する目標の速度にのみ依存することとなる（図２、図３の１次エコー補正後５４、６４）。

これに対して、２次トリップエコーは、パルス位相補正器１８による補正量５３が、受信した２次トリップエコーの位相（２次エコー５２）と相違しているため、受信パルス間の位相回転量は打ち消されない。すなわち、パルス番号ｎの送信パルスに対応する２次トリップエコーは、パルス番号ｎ＋１の送信パルスに対応する受信信号が受信されるタイミングで受信されるため、パルス位相補正器１８による補正後の位相（図２、図３の２次エコー補正後５５、６５）は以下の式（３）のように表される。

［数３］
ｂn+1＝ａn−ａn+1＝ｎφ・・・（３）

（３）式に表されるように、２次トリップエコーはパルス毎に位相回転量φずつ回転する。このため、目標物は実際に移動する速度に加えて位相回転量φだけ見かけ上の速度が変化したドップラ（送・受信電波の周波数差）を有するものとして測定される。このように受信信号の位相が補正されると、１次エコーと２次トリップエコーとで受信パルス間の位相回転量が相違するため、この補正後の受信信号の位相に基づいて１次エコーと２次トリップエコーとを判別することができ、１次エコーの検出を行なうことができる。

実際には、積分処理器１９が位相を考慮したコヒーレント積分を行うときに所定の速度間隔のフィルタバンク毎に積分結果を計算する。ドップラフィルタは検出したい速度毎に計数が相違している。広範な速度の目標であっても探知可能なように複数のドップラフィルタを並べて（係数の組を複数パターン使用したドップラフィルタバンク）、各ドップラフィルタの出力の計算を並列処理で行う。その結果、目標物の速度すなわちドップラ周波数に対応するフィルタ番号のフィルタ出力が最大となって検出されるため、目標の速度を知ることができる。このとき、１次エコーには目標物の実際の速度に対応したドップラフィルタ番号が選択されるが、２次トリップエコーの場合には位相回転量φに相当する速度分だけずれたドップラフィルタ番号が選択されることになる。

本発明では、この特長を利用して２次トリップエコーを除去すると共に１次エコーの検出を行っている。
図３に示されるように、パルスレーダ装置１では基準変化量φ1とφ2に対応した送信パルスの初期位相を設定している。先ず、パルス位相設定器１１は基準変化量φ1でＮパルス分の初期位相を発生させている。送信パルス発生器１２はＮ個の送信パルス６１を発生させると共にそれを出力する。その後、目標物からの反射信号として空中線１５に入力された受信信号はＮ個の受信信号を１組として補正、積分等された後に、目標検出器２０によって受信信号のうちの目標信号が検出される。

次に、基準変化量がφ2に変更され、上記φ1の場合と同様にＮパルス分の初期位相の発生、Ｎ個の送信パルス６２の出力、受信信号の補正、積分等の後に目標検出器２０によって目標信号が検出される。

上記先に処理されて、基準変化量φ1に対応する受信信号から検出された目標信号は、次の処理により基準変化量φ2に対応する受信信号から目標信号が検出されるまでの間、一旦、メモリ２１に記憶される。そして、基準変化量φ2に対応する受信信号から目標信号が検出されると、当該目標信号とともに前記メモリ２１に記憶された目標信号が２次トリップエコー除去器２２に入力される。

このとき、基準変化量φ1に対応する目標信号と基準変化量φ2に対応する目標信号とが同一距離の目標信号又は一定の距離差内の目標信号として検出された場合、１次エコーと２次トリップエコーのドップラフィルタ番号ｆbは、図４に示される関係となる。尚、一定の距離差内の目標信号としたのは、レーダ装置の精度による距離誤差や、１回目の送信パルス列と２回目の送信パルス列に時間差が存在しその間に目標が移動してしまうことにより、探知した目標の距離に差が生じる場合があるからである。

１次エコーの場合には、基準変化量φ1、φ2に対応する目標信号のドップラフィルタ番号は両者とも実際の（真の）目標速度ｆｄT ６６Ａに対応するドップラフィルタ番号ｆｂT ６６Ｂにおいて検出される。これに対して、２次トリップエコーの場合には、基準変化量φ1に対応する目標信号のドップラフィルタ番号はドップラ周波数ｆｄ1 ６７Ａに対応するドップラフィルタ番号ｆｂ1（Δｆd1）６７Ｂにおいて検出され、基準変化量φ2に対応する目標信号のドップラフィルタ番号はドップラ周波数ｆｄ2 ６８Ａに対応するドップラフィルタ番号ｆｂ2（Δｆd2）６８Ｂにおいて検出される。すなわち、２次トリップエコーの場合には実際の目標速度（ドップラ周波数）に対応するドップラフィルタ番号と異なるドップラフィルタ番号において検出される。

これにより基準変化量φ1に対応する目標信号のドップラフィルタ番号と基準変化量φ2に対応する目標信号のドップラフィルタ番号とを比較してその番号の差が一定の範囲内である場合には１次エコーであると判定して検出する。これに対して、番号の差が一定の範囲以上である場合には２次トリップエコーであると判定して除去する。

次に、上述した第１の実施形態に係るパルスレーダ装置１の動作を図１から図４に基づいて説明する。
パルスレーダ装置１から送信される信号の基準位相量（２種類）と、その送信パルス列の初期位相がパルス位相設定器１１によって発生及び設定される。初期位相は異なるがパルス繰り返し周期の等しい２種類の送信パルス列が使用される。送信パルスの生成間隔は目標物までの距離の曖昧さを考慮して決定される。パルス位相設定器１１で設定される初期位相の送信パルス列が送信パルス発生器１２によって発生され、その発生された送信パルス列が送信器１３へ出力される。

基準位相量の異なる２種類の送信パルス列は送信器１３内に装備された周波数変換器によってＲＦに周波数変換され、同じく送信器１３内に装備された電力増幅器によって電力増幅される。電力増幅された送信パルスは送信器１３から出力され、送受切換器１４を介して空中線１５から空間へと放射される。送信パルスが放射されるビーム方向を変化させることで観測方向を変化させる。

次に、空間へ放射された送信パルス（送信波）は目標物に反射すると反射波となって空中線１５に到達し空中線１５はこの反射波を受信する。受信された反射波（受信信号）は送受切換器１４を介して受信器１６へ入力する。受信信号は受信器１６に装備された周波数変換器によってＲＦに周波数変換され、同じく受信器１６に装備されたＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換された後に、受信信号に関する位相情報を抽出するため受信器１６に設けられた位相検波回路によって位相検波される。

受信器１６から出力された受信信号はパルス圧縮器１７に入力される。パルス圧縮器１７では当該入力された受信信号とこの受信信号に対応する送信パルス波形との相関処理であるパルス圧縮の処理が行われる。パルス圧縮された受信信号はパルス位相補正器１８に入力され位相の補正処理が行われる。この補正処理は、パルス位相設定器１１で送信パルスに設定した初期位相を、この送信パルスに対応する受信タイミングで受信した受信信号において打ち消すように行われる。

補正処理された受信信号は積分処理器１９に入力され、受信信号に含まれる送信パルス列毎に位相を考慮してコヒーレントに積分される。積分された受信信号は目標検出器２０に入力され目標信号の検出処理が行われる。この検出処理は、予め定められた閾値と積分処理器１９から出力された積分処理後の受信信号との比較を行い、この閾値を超える振幅の信号を目標信号と判定して検出する。

上述した目標信号を検出するまでの一連の処理は設定した２種類の基準位相量の送信パルス列についてそれぞれ行われる。そして、一方の基準位相量の送信パルス列について目標信号が検出されたとき、その目標信号のドップラフィルタ番号（上記コヒーレント積分処理時の番号）は、他方の基準位相量の送信パルス列についての目標信号が検出されるまでの間、メモリ２１に記憶される。

続いて、他方の基準位相量の送信パルス列について目標信号が検出されると、当該目標信号及びメモリ２１に記憶しておいた目標信号が２次トリップエコー除去器２２に入力される。これら送信パルス列毎に検出した目標信号のうち同一距離又は一定の距離差内の目標信号として検出された目標信号のドップラフィルタ番号が比較され、そのドップラフィルタ番号が異なる場合には、その目標信号は２次トリップエコーであると判定され除去される。これに対して、ドラップフィルタ番号が同一の場合には１次エコーであると判定されその情報は目標データとして出力される。

このようなパルスレーダ装置１の構成及びその動作により、１方向のビーム走査に要する時間を、単一のパルス繰返し周期で送信パルスを送信する場合の時間の２倍に抑えることができ、目標物の位置及びその速度等を迅速に把握することができる。これは、初期位相は相違しているがパルス繰返し周期が同一である２種類の送信パルス列を使用することにより、パルス繰返し周期が異なる送信パルス列を使用する場合に比べて無駄な時間（必要以上の長い繰返し周期）を発生させないようにすることができるためである。

また、１次エコーを２次トリップエコーとして除去したり、２次トリップエコーを１次エコーとして検出したりすることなく１次エコーを確実に検出することができ、目標物までの距離及びその移動速度等を正確に計測することができる。これは、送信パルス列の初期位相を所定の計算式で算出した値に設定すると共に２次トリップエコーの見かけ上の速度が相違している２種類の基準位相によって初期位相を設定して、それぞれの基準位相に対応する受信信号から検出された目標信号の積分時のドップラフィルタ番号が異なることを利用しているので、積分後の振幅値判定ではなくドップラフィルタ番号の違いにより１次エコーと２次トリップエコーを分離しているためである。

［第２の実施形態］
次に、パルスレーダ装置の第2の実施形態を図５に基づいて説明する。尚、図１に示す第１の実施形態と同一符号部分については同一の機能及び動作を有するものとする。
パルスレーダ装置２では、図１の第１の実施形態における２次トリップエコー除去器２２に換えて、速度差検出器（速度差分検出器）３１と距離補正器３２を含む構成となっている。

パルスレーダ装置２においても図２に示されるように、２次トリップエコー（２次エコー補正後５５）はパルス番号が増加する度に位相φだけ回転する。この位相回転量φに対応した速度が見かけの速度として付加されて観測される。これに対して、送信パルスに対して２つ後の受信タイミングで受信される受信パルスが３次エコー５６となる。３次エコーの場合にはパルス番号が増加する毎に位相２φだけ回転する（３次エコー補正後５７）。したがって、この回転量２φに対応する速度が見かけの速度として観測される。

よって、２次トリップエコーと３次トリップエコーとでは付加される速度が異なっており、この点において両者を区別することが可能である。尚、４次以降も同様であり、例えば、４次の場合にはパルス番号毎に位相回転量は３φとなり、この回転量３φに対応した速度が付加される。

速度差検出器３１は、受信された前記受信信号における前記基準位相量の異なる二組の送信パルス列に対応した各受信信号を、二組の送信パルス列（初期位相は異なるがパルス繰り返し周期及び含まれるパルス数が等しい２種類の送信パルス列）の送信タイミングに合わせて重ね処理する信号重合処理部を備えている。また、送度差検出器３１は、信号重合処理部が機能することによって得られる複数の各次エコーの速度差を、１次エコーを基準として何次のエコーかを特定するエコー次数特定部を備えている。また、速度差検出器３１は、その出力段に１次エコー及び他の次数のエコーにかかる目標物までの実際に測定された距離を送信パルスの送信時から受信パルスの受信時までの時間に基づいて算定し、他の次数のエコーにかかる距離に対して他の次数分の距離を補正して１次エコーにかかる目標物までの真の距離を算出する距離補正器を備えている。

目標検出器２０は第１の実施形態の場合と同様に、２種類の基準位相量の送信パルス列についてそれぞれ目標信号を検出する。また、一方の基準位相量の送信パルス列について目標信号が検出されたとき、その目標信号の情報は他方の基準位相量の送信パルス列についての目標信号が検出されるまでの間、メモリ２１に記憶される。

そして、他方の基準位相量の送信パルス列について目標信号が検出されると、当該目標信号及びメモリ２１に記憶しておいた目標信号が速度差検出器３１に入力される。速度差検出器３１は検出した目標信号の速度の差分によってそれぞれの目標信号が何次のエコーであるか判定する。

目標信号及びその判定次は距離補正器３２に入力される。距離補正器３２はそれぞれの目標信号から得られる実際に測定された目標物までの距離に対して、判定された次数分の距離の補正を行う。そして、これにより得られる目標物までの真の距離を算出すると共にこれを目標データとして出力する。このような処理を行うことにより、第１の実施形態では２次トリップエコーを除去して１次エコーを検出するだけであったが、第２の実施形態の場合には２次以上のエコーの距離（例えば、３次、４次エコーの距離）も正しく測定しその目標データを出力することができる。

［第３の実施形態］
また次に、パルスレーダ装置の第３の実施形態を図６に基づいて説明する。尚、図１に示す第１の実施形態と同一符号部分については同一の機能及び動作を有するものとする。
パルスレーダ装置３では、図１の第１の実施形態における積分処理器１９の次段にノンコヒーレント積分処理器４２を追加すると共に、メモリ２１に換えてメモリ（２）４１を追加した構成となっている。

積分処理器１９と目標検出器２０との間には、積分処理器１９から出力される一方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データと他方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データとを振幅加算するノンコヒーレント積分処理部４２が設けられている。また、ノンコヒーレント積分処理器４２には、処理データ記憶器（メモリ（２））４１が受信信号記憶器（メモリ（１）２１（図１））に代えて装備されている。この処理データ記憶器４１には、積分処理器１９から出力される一方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データ（前後して送信される二組の送信パルス列のうちの先に送信される送信パルス列の受信信号処理データ）が記憶されており、他方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データ（二組の送信パルス列のうちの先に送信される送信パルス列の受信信号処理データ）が出力されたときノンコヒーレント積分処理部４２に読み出されノンコヒーレント積分される。

積分処理器１９は第１の実施形態の場合と同様に送信パルス列毎の受信信号をコヒーレント積分する。そして、メモリ（２）４１には、積分処理器１９における受信信号（基準位相量の異なる二組の送信パルス列に対応する受信信号）の積分処理結果のうちの１回目（先に受信された受信信号）のデータが、積分処理器１９による受信信号の２回目（後に受信された受信信号）の積分処理結果が出るまで記憶される。記憶されるデータには積分処理時のドップラフィルタ番号も含まれる。

ノンコヒーレント積分処理器４２には、２回目の積分処理結果のデータと、メモリ（２）４１に記憶しておいた１回目の積分処理結果のデータが入力される。ノンコヒーレント積分処理器４２は入力された両データを振幅加算するノンコヒーレント積分処理を行う。
ノンコヒーレント積分された受信信号は目標検出器２０に入力される。目標検出器２０は第１の実施形態の場合と同様に、閾値判定によって目標信号を検出する。

検出された目標信号は２次トリップエコー除去器２２に入力され、（メモリ（２））４１に記憶された処理データにかかる情報に基づいて２次トリップエコーを除去する。上記ノンコヒーレント積分処理時のドップラフィルタ番号と前記メモリ（２）４１に記憶されている１回目の積分処理結果のドップラフィルタ番号とが比較され、そのドップラフィルタ番号が異なる場合には、その目標信号は２次トリップエコーであると判定され除去される。これに対して、ドラップフィルタ番号が同一の場合には１次エコーであると判定されその情報は目標データとして出力される。

このように、第１の実施形態ではＮパルスの積分処理結果で目標検出処理を行うだけであったが、第３の実施形態の場合にはそれぞれのＮパルスの積分処理結果をさらにノンコヒーレント積分処理した後に目標検出処理を行っている。したがって、第３の実施形態では、２次トリップエコーの除去による探知性能の確保に加えて、ノンコヒーレント積分処理の利得分による探知性能をさらに確保することができる。

また、本発明に係るパルスレーダ装置の実施形態の各部分が実行する機能の全部又は一部をプログラムとして構築し、そのプログラムをコンピュータに実行させるようにしてもよい。その場合にも上記実施形態で記載した効果と同様の効果を得ることができる。

上述した各実施形態については、その新規な技術的内容の要点をまとめると、以下のようになる。尚、上記実施形態の一部又は全部は、新規な技術として以下のようになるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。

（付記１）レーダ波用の送信パルスを生成する送信パルス発生器と、
当該送信パルス発生器によって生成された送信パルスを増幅し空中線を介してレーダ波として送信する送信器と、
前記空中線を介して受信された目標物からの反射レーダ波を受信信号として取り込む受信器とを備え、前記取り込まれた受信信号から１次エコーを特定してこれを目標物データとして出力するパルスレーダ装置において、
前記送信パルス発生器に、基準位相量が異なると共にパルス繰り返し周期及びパルス数が等しい一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように当該パルス発生器を付勢するパルス位相設定部を設け、
前記受信器に、前記パルス位相設定部で前記送信パルスに設定した初期位相と逆の位相でその送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号の位相を補正するパルス位相補正器を併設し、
前記パルス位相補正器に、前記位相の補正がなされた後の受信信号の位相に基づいて当該受信信号から２次トリップエコーを除去すると共に一次エコーを検出する２次トリップエコー除去器を併設したことを特徴とするパルスレーダ装置。

（付記２）付記１に記載のパルスレーダ装置において、
前記２次トリップエコー除去器の信号入力部に前記受信信号から目標信号を検出する目標検出器を装備すると共に当該２次トリップエコー除去器に前記一方の送信パルス列に対応する前記受信信号についてのエコーデータを一時的に記憶する受信信号記憶器を併設し、
当該２次トリップエコー除去器が、前記他方の送信パルス列に対応して受信される前記受信信号についてのエコーデータの当該２次トリップエコー除去部への入力タイミングで前記受信信号記憶器に記憶された前記一方の反射受信信号についてのエコーデータを受信する機能を備えていることを特徴とする

（付記３）付記２に記載のパルスレーダ装置において、
前記受信器と前記パルス位相補正器との間に、前記受信信号と前記送信パルス波形の相関処理である圧縮処理を実行するパルス圧縮器を配設したことを特徴とするパルスレーダ装置。

（付記４）付記３に記載のパルスレーダ装置において、
前記パルス位相補正器と前記目標検出器との間に、当該パルス位相補正器によって補正された前記一方と他方の各送信パルス列毎の受信信号をコヒーレントに積分して単一の受信信号に変換する積分処理器を配設したことを特徴とするパルスレーダ装置。

（付記５）付記４に記載のパルスレーダ装置において、
前記２次トリップエコー除去器に代えて速度差検出器を装備し、
当該速度差検出器が、受信された前記受信信号における前記基準位相量の異なる二組の送信パルス列に対応した各受信信号を、前記二組の送信パルス列の送信タイミングに合わせて重ね処理する信号重合処理部と、当該信号重合処理部が機能して得られる複数の各エコーの速度差を１次エコーを基準として何次のエコーかを特定するエコー次数特定部とを備えていることを特徴としたパルスレーダ装置。

（付記６）付記５に記載のパルスレーダ装置において、
前記速度差検出器の出力段に、１次エコー及び他の次数のエコーにかかる目標物の距離を受信時間に基づいて算定すると共に当該他の次数のエコーにかかる距離に対して当該他の次数分の距離を補正し前記１次エコーにかかる目標物の距離を算出する距離補正器を装備したことを特徴とするパルスレーダ装置。

（付記７）付記４に記載のパルスレーダ装置において、
前記積分処理器に、当該積分処理器から出力される前記一方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データを記憶する処理データ記憶器を前記受信信号記憶器に代えて装備し、
前記積分処理器と目標検出器との間に、前記処理データ記憶部に記憶しておいた前記一方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データと前記積分処理器から出力される他方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データとを振幅加算するノンコヒーレント積分処理部を装備し、
前記２次トリップエコー除去器が、前記処理データ記憶器に記憶された処理データにかかる情報に基づいて２次トリップエコーを除去する構成としたことを特徴とするパルスレーダ装置。

（付記８）レーダ波用の送信パルスを生成する送信パルス発生器と、当該送信パルス発生器によって生成された送信パルスを増幅し空中線を介してレーダ波として送信する送信器と、前記空中線を介して受信された目標物からの反射レーダ波を受信信号として取り込む受信器とを備え、前記取り込まれた受信信号から１次エコーを特定してこれを目標物データとして出力するパルスレーダ装置の目標物検出方法であって、
前記送信パルス発生器に設けられたパルス位相設定部が、基準位相量が異なると共にパルス繰り返し周期及びパルス数が等しい一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように前記送信パルス発生器を付勢し、
前記受信器に併設されたパルス位相補正器が、前記パルス位相設定部で前記送信パルスに設定した初期位相と逆の位相でその送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号の位相を補正し、
前記位相の補正がなされた後の受信信号の位相に基づいて当該受信信号から２次トリップエコーを除去し、一次エコーを検出し、前記除去及び検出する各ステップを前記パルス位相補正器に併設された２次トリップエコー除去器が実行することを特徴とするパルスレーダ装置の目標物検出方法。

（付記９）レーダ波用の送信パルスを生成する送信パルス発生器と、当該送信パルス発生器によって生成された送信パルスを増幅し空中線を介してレーダ波として送信する送信器と、前記空中線を介して受信された目標物からの反射レーダ波を受信信号として取り込む受信器とを備え、前記取り込まれた受信信号から１次エコーを特定してこれを目標物データとして出力するパルスレーダ装置の目標物検出処理プログラムであって、
基準位相量が異なると共にパルス繰り返し周期及びパルス数が等しい一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように前記送信パルス発生器を付勢するパルス位相設定機能、
前記パルス位相設定部で前記送信パルスに設定した初期位相と逆の位相でその送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号の位相を補正するパルス位相補正機能、
前記位相の補正がなされた後の受信信号の位相に基づいて当該受信信号から２次トリップエコーを除去すると共に一次エコーを検出する２次トリップエコー除去機能、
をコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするパルスレーダ装置の目標物検出処理プログラム。

１，２，３ パルスレーダ装置
１１ パルス位相設定器（パルス位相設定部）
１２ 送信パルス発生器
１３ 送信器
１４ 送受切換器
１５ 空中線
１６ 受信器
１７ パルス圧縮器
１８ パルス位相補正器
１９ 積分処理器
２０ 目標検出器
２１ メモリ（受信信号記憶器）
２２ ２次トリップエコー除去器
３１ 速度差検出器（速度差分検出器）
３２ 距離補正器
４１ メモリ（２）（処理データ記憶器）
４２ ノンコヒーレント積分処理器

Claims (9)

1. レーダ波用の送信パルスを生成する送信パルス発生器と、
   当該送信パルス発生器によって生成された送信パルスを増幅し空中線を介してレーダ波として送信する送信器と、
   前記空中線を介して受信された目標物からの反射レーダ波を受信信号として取り込む受信器とを備え、
   前記取り込まれた受信信号から１次エコーを特定してこれを目標物データとして出力するパルスレーダ装置において、
   前記送信パルス発生器に、基準位相量が異なると共にパルス繰り返し周期及びパルス数が等しい一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように当該送信パルス発生器を付勢するパルス位相設定部を設け、
   前記受信器に、前記パルス位相設定部で前記送信パルスに設定した初期位相と逆の位相でその送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号の位相を補正するパルス位相補正器を併設し、
   前記パルス位相補正器に、前記位相の補正に起因して生じる各エコーの速度差に基づいて各々の次数を特定する速度差検出器を併設し、
   この速度差検出器が、受信された前記受信信号における前記基準位相量の異なる二組の送信パルス列に対応した各受信信号を、前記二組の送信パルス列の送信タイミングに合わせて重ね処理する信号重合処理部と、当該信号重合処理部が機能して得られる各エコーの速度差をもとに１次エコーを基準として前記次数を特定するエコー次数特定部と、を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
2. 前記請求項１に記載のパルスレーダ装置において、
   前記速度差検出器の出力段に、１次エコー及び他の次数のエコーにかかる目標物の距離を受信時間に基づいて算定すると共に当該他の次数のエコーにかかる距離に対して当該他の次数分の距離を補正し前記１次エコーにかかる目標物の距離を算出する距離補正器を装備したことを特徴とするパルスレーダ装置。
3. 前記請求項１又は２に記載のパルスレーダ装置において、
   前記速度差検出器の信号入力部に、前記受信信号から目標信号を検出する目標検出器を装備し、
   前記パルス位相補正器と前記目標検出器との間に、当該パルス位相補正器によって補正された前記一方と他方の各送信パルス列毎の受信信号をコヒーレントに積分して単一の受信信号に変換する積分処理器を配設したことを特徴とするパルスレーダ装置。
4. 前記請求項３に記載のパルスレーダ装置において、
   前記速度差検出器に、前記目標検出器にて検出された前記一方の送信パルス列についての目標信号を一時的に記憶する受信信号記憶器を併設し、
   前記速度差検出器が、前記他方の基準位相量の送信パルス列についての目標信号を目標検出器が検出した際に、当該目標信号と前記受信信号記憶器に記憶されている目標信号とを取得すると共に、これらの速度の差分から前記次数を特定することを特徴としたパルスレーダ装置。
5. 前記請求項３に記載のパルスレーダ装置において、
   前記パルス位相補正器に、前記位相の補正がなされた後の受信信号の位相に基づいて当該受信信号から２次トリップエコーを除去すると共に一次エコーを検出する２次トリップエコー除去器を前記速度差検出器に代えて併設し、
   前記積分処理器に、当該積分処理器から出力される前記一方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データを記憶する処理データ記憶器を装備し、
   前記積分処理器と目標検出器との間に、前記処理データ記憶器に記憶しておいた前記一方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データと前記積分処理器から出力される他方の各送信パルス列毎の受信信号の処理データとを振幅加算するノンコヒーレント積分処理部を設け、
   前記２次トリップエコー除去器が、前記処理データ記憶器に記憶された処理データにかかる情報に基づいて２次トリップエコーを除去する構成としたことを特徴とするパルスレーダ装置。
6. 前記請求項５に記載のパルスレーダ装置において、
   前記２次トリップエコー除去器に前記一方の送信パルス列に対応する前記受信信号についてのエコーデータを一時的に記憶する受信信号記憶器を併設し、
   当該２次トリップエコー除去器が、前記他方の送信パルス列に対応して受信される前記受信信号についてのエコーデータの当該２次トリップエコー除去器への入力タイミングで前記受信信号記憶器に記憶された前記一方の反射受信信号についてのエコーデータを受信する機能を備えていることを特徴とするパルスレーダ装置。
7. 前記請求項１乃至６の何れか１つに記載のパルスレーダ装置において、
   前記受信器と前記パルス位相補正器との間に、前記受信信号と前記送信パルス波形の相関処理である圧縮処理を実行するパルス圧縮器を配設したことを特徴とするパルスレーダ装置。
8. レーダ波用の送信パルスを生成する送信パルス発生器と、当該送信パルス発生器によって生成された送信パルスを増幅し空中線を介してレーダ波として送信する送信器と、前記空中線を介して受信された目標物からの反射レーダ波を受信信号として取り込む受信器とを備え、前記取り込まれた受信信号から１次エコーを特定してこれを目標物データとして出力するパルスレーダ装置の目標物検出方法であって、
   前記送信パルス発生器に設けられたパルス位相設定部が、基準位相量が異なると共にパルス繰り返し周期及びパルス数が等しい一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように当該送信パルス発生器を付勢し、
   前記受信器に併設されたパルス位相補正器が、前記パルス位相設定部で前記送信パルスに設定した初期位相と逆の位相でその送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号の位相を補正し、
   前記パルス位相補正器に併設された速度差検出器が、
   受信された前記受信信号における前記基準位相量の異なる二組の送信パルス列に対応した各受信信号を、前記二組の送信パルス列の送信タイミングに合わせて重ね処理し、
   この重ね処理によって得られる各エコーの速度差をもとに１次エコーを基準として当該各エコーそれぞれの次数を特定することを特徴としたパルスレーダ装置の目標物検出方法。
9. レーダ波用の送信パルスを生成する送信パルス発生器と、当該送信パルス発生器によって生成された送信パルスを増幅し空中線を介してレーダ波として送信する送信器と、前記空中線を介して受信された目標物からの反射レーダ波を受信信号として取り込む受信器とを備え、前記取り込まれた受信信号から１次エコーを特定してこれを目標物データとして出力するパルスレーダ装置の目標物検出処理プログラムであって、
   基準位相量が異なると共にパルス繰り返し周期及びパルス数が等しい一方と他方の二組の送信パルス列を前記レーダ波用のパルスとして順次生成するように前記送信パルス発生器を付勢するパルス位相設定機能、
   前記パルス位相設定機能にて前記送信パルスに設定した初期位相と逆の位相でその送信パルスに対応する受信タイミングの受信信号の位相を補正するパルス位相補正機能、
   受信された前記受信信号における前記基準位相量の異なる二組の送信パルス列に対応した各受信信号を、前記二組の送信パルス列の送信タイミングに合わせて重ね処理する信号重合処理機能、
   この重ね処理によって得られる各エコーの速度差をもとに１次エコーを基準として当該各エコーそれぞれの次数を特定するエコー次数特定機能、
   をコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするパルスレーダ装置の目標物検出処理プログラム。

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