JP5707037B2 - 電子走査型レーダ装置、受信波方向推定方法及び受信波方向推定プログラム - Google Patents

電子走査型レーダ装置、受信波方向推定方法及び受信波方向推定プログラム Download PDF

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Description

本発明は、放射した送信波に対するターゲットからの反射波を用いて、このターゲットの検出を行う、車載用に好適な電子走査型レーダ装置、受信波方向推定方法及びこれに用いる受信波方向推定プログラムに関する。
従来、車載レーダとしては、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)レーダ、多周波CW(Continuous Wave)レーダ、及びパルスレーダ等の方式を利用した電子走査型のレーダが知られている。
上記各レーダにおいては、ターゲット(反射物)からの到来波(あるいは受信波)の方向検知の技術として、アレーアンテナの到来波方向推定方法が用いられている。
この到来波方向推定方法は、近年、受信アンテナのチャネル数を増やすことなく高い分解能が得られる、ARスペクトル推定法(図34)やMUSIC(MUltiple SIgnal Classification)法等の高分解能(高精度)アルゴリズムが用いられている(特許文献1、2及び非特許文献1、2参照)。また、ARスペクトル推定法は、最大エントロピー(MEM:Maximum Entropy Method )法や線形予測法などといわれる場合もある。
これらのアルゴリズムでターゲット(反射物)からの到来波方向推定を行う場合には、複素数によって示される入力データを相関行列といった行列形式に変換してから推定処理が行われる。
また、車載レーダに用いられる到来波方向推定では、繰り返して行う検知サイクルの処理において、過去の検知サイクルの相関行列を記憶しておき、今回の検知サイクルの相関行列との平均(又は加算)処理をしてから方向推定処理を実行している(特許文献2、3参照)。この相関行列の平均化処理は、ノイズ成分を抑制することができ、検出精度を向上することができる。
また、アレー処理を少ないチャネル数で行うほど、推定に用いるデータの情報量が不足して、高分解能なアルゴリズムを用いた場合であっても推定精度が低下する。すなわち、推定するデータの情報量が不足すると、受信した信号を理想的な正弦波として等価処理することができなくなり、相関処理結果に影響が生じることになる。そのため、相関行列に対して平均化処理を行うことで、検出精度の向上に大きな効果を得ることができる。
特開2006−275840号公報 特開2007−40806号公報 特開2009−156582号公報
池原、島村、「MATLABマルチメディア信号処理 上 ディジタル信号の基礎」、倍風館、2004年. 菊間、「アレーアンテナによる適応信号処理」、科学技術出版社、1998年.
しかしながら、特許文献2の技術においては、記憶する相関行列を全ての距離(周波数)ポイントの情報として記憶することとなり、検出範囲を拡大したり、検出精度を高めたりする場合には、さらに大容量の記憶部(メモリ)が必要となることが問題となる。また、過去の相関行列のビート周波数が、現在のターゲットのビート周波数と同一周波数を選択しているため、ターゲットとの距離が一定にて追尾している状態の場合、検出のためのデータが平均化されるが、一方、ターゲットとの距離が変動する場合、前回の周波数にターゲットが存在しないこともあり、検出のためのデータが悪化してしまうということも懸念される。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、検出精度を低減させることなく、高い精度で受信波の到来方向の検出を行う電子走査型レーダ装置、受信波方向推定方法及び受信波方向推定プログラムを提供することを目的とする。
本発明は、移動体に搭載される電子走査型レーダ装置であり、送信波を送信する送信手段と、前記送信波を反射したターゲットから到来する受信波を受信する複数のアンテナを含んで構成される受信部と、前記送信波及び前記受信波からビート信号を生成するビート信号生成部と、前記ビート信号を予め設定された周波数帯域幅を有するビート周波数に周波数分解して、前記ビート周波数毎に分解された前記ビート周波数毎の強度値と位相で成る複素数データを算出し、ターゲットの存在が検知された検出ビート周波数の前記複素数データを出力する周波数分解処理部と、前記ビート周波数の強度値からピーク値を検出して前記ターゲットの存在を検知するターゲット検知部と、今回及び過去の検知サイクルにおいて検出される前記ターゲットを関連付けるターゲット連結処理部と、前記検知サイクルに応じて、前記アンテナ毎に、前記検出ビート周波数の前記複素数データを基にして、ARモデルの共分散行列と右辺ベクトルでなる正規方程式であって、前記正規方程式の共分散行列と右辺ベクトルとを生成し、前記生成された共分散行列と右辺ベクトルを含む正規方程式からAR係数を導いて、前記今回の検知サイクルで検出されたターゲットに関連する前記過去の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素と、前記今回の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素とを対象にした平均化処理った後、前記平均化処理の結果から導かれたAR係数に基づいてパワースペクトルを導いて前記受信波の到来方向を算出する方位検出部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記方位検出部は、前記正規方程式を生成する正規方程式生成部と、前記AR係数を導くAR係数演算部と、前記平均化処理の結果から導かれたAR係数に基づいて導かれるパワースペクトルから前記受信波の到来方向を算出するスペクトル算出部と、を備え、「前記AR係数のベクトルの要素」及び「前記共分散行列の要素と前記右辺ベクトルの要素」の少なくとも何れかを前記平均化処理の対象にすることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記方位検出部は、前記今回生成された正規方程式から導かれた今回の前記AR係数と、前記過去に生成された正規方程式から導かれた過去の前記AR係数とであって、前記ターゲットに関連付けられた前記今回のAR係数と前記過去のAR係数に対して重み付けされた平均化処理に基づいて平均AR係数を生成するフィルタ部と、を備え、前記スペクトル算出部は、前記平均AR係数に基づいて導かれるパワースペクトルから前記受信波の到来方向を算出することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記検知サイクルに応じて、前記アンテナ毎に、前記検出ビート周波数の前記複素数データをにして導かれた前記正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素の内、少なくとも一部の要素を記憶する記憶部と、を備え、前記方位検出部は、前記平均化処理の対象とする要素を前記記憶部に記憶することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記記憶される要素は、前記ターゲットに関連付けられた前記過去のAR係数又は前記平均AR係数のいずれかであることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記正規方程式生成部が、前記今回の検知サイクルにおいて生成される正規方程式に含まれる今回の前記共分散行列と前記右辺ベクトル、及び、前記過去に生成された正規方程式に含まれる過去の前記共分散行列と前記右辺ベクトルであって、前記ターゲットに関連付けられ、前記今回の共分散行列と前記過去の共分散行列とに対して重み付けされた平均化処理に基づいて平均共分散行列、及び、前記今回の右辺ベクトルと前記過去の右辺ベクトルに対して重み付けされた平均化処理に基づいて平均右辺ベクトルを生成し、前記AR係数演算部は、前記平均共分散行列と前記平均右辺ベクトルとを含む前記正規方程式から前記AR係数を導くことを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記記憶される要素は、前記ターゲットに関連付けられた前記過去の共分散行列の要素と前記過去の右辺ベクトルの要素であることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記ターゲット連結処理部は、前記今回及び過去の検知サイクルにおいてそれぞれ検出されたターゲットを関連付ける際、前記過去の検知サイクルにより得られた距離と相対速度に基づいて算出される距離範囲及び相対速度範囲に、前記今回の検知サイクルの検出ビート周波数により得られた距離及び相対速度がそれぞれ含まれるか否かの判定結果にしたがって、前記今回及び過去の検知サイクルにおけるターゲットが関連するターゲットであるか否かを検出することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記記憶部は、前記関連付けられたターゲットについて、前記過去の1つまたは複数の検知サイクルにおいて検知されたターゲットの距離及び相対速度を、少なくとも前記AR係数と前記平均AR係数のいずれか一方に関連付けてそれぞれ記憶し、前記ターゲット連結処理部は、前記今回の検知サイクルにおけるターゲットと、該今回の検知サイクルにおけるターゲットに関連付けられ、前記今回と時系列的に関係する複数の過去の検知サイクルにおけるターゲットとを対応付けて、前記フィルタ部は、前記AR係数を重み付け平均化処理して前記平均AR係数を生成するとともに、前記今回の検知サイクルにおいて検知されたターゲットの距離、相対速度及び少なくとも前記AR係数と前記平均AR係数のいずれか一方を、前記関連付けられた過去のターゲットの距離、相対速度及び少なくとも前記AR係数と前記平均AR係数のいずれか一方に対応させ、前記記憶部に記憶することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記記憶部は、前記関連付けられたターゲットに対応する検出ビート周波数の複素数データについて1つまたは複数の検知サイクル分を、それぞれ対応させて記憶し、前記正規方程式生成部は、前記今回の検知サイクルのターゲットと関連する前記過去の検知サイクルのターゲットが検知された場合に、前記過去の検知サイクルの複素数データから前記共分散行列と右辺ベクトルを算出し、前記今回の検知サイクルにおけるターゲットと、該今回の検知サイクルにおけるターゲットに関連付けられ、前記今回の検知サイクルと時系列的に関係する複数の過去の検知サイクルにおけるターゲットとを対応付けて、前記今回と過去の検知サイクルにおけるターゲットに対応する前記共分散行列と右辺ベクトルを重み付け平均化処理をした平均共分散行列と平均右辺ベクトルを生成し、前記ターゲット連結処理部は、前記関連付けられた今回のターゲットの距離、相対速度及び検出ビート周波数の複素数データを、前記関連付けられた過去の検知サイクルにおけるターゲットの距離、相対速度及び複素数データと対応付けて記憶することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記複素数データに基づいて、前記受信波を受信する所望の方向の受信感度を高めるデジタルビームフォーミングに基づいて前記ターゲットの存在及び方位を検出するDBF部をさらに備え、前記ターゲット検知部は、前記今回の検知サイクルにおけるビート周波数における前記デジタルビームフォーミングに基づいて前記ターゲットの方位を検出し、前記ターゲット連結処理部は、前記今回及び過去の検知サイクルにおけるターゲットの関連付けを、距離、相対速度及び方位により行うことを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記DBF部は、前記デジタルビームフォーミングに基づいて設定される前記所望の方向に対応する角度チャンネル毎のスペクトルの強度を示す空間複素数データを算出し、隣接する前記角度チャンネルのスペクトルの強度が予め設定された前記角度チャンネル幅の範囲において予め設定されたDBF閾値を超えた場合、ターゲットの存在を検知(DBF検知ターゲット)し、ターゲットの存在が検知されていない角度チャンネルのスペクトル強度を「0」に置き換え、新たな空間複素数データとして出力するチャンネル削除部と、前記新たな空間複素数データを逆DBFすることにより、再生複素数データを生成するIDBF部とをさらに備え、前記正規方程式生成部は、前記再生複素数データから共分散行列を導いて正規方程式を生成することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記チャンネル削除部は、複数の前記DBF検知ターゲットを検出した場合、それぞれの前記DBF検知ターゲットに対応した角度チャンネル範囲毎にスペクトルを分割し、前記DBF検知ターゲット数の空間複素数データを生成し、前記IDBF部は、前記DBF検知ターゲット毎の空間複素数データをそれぞれ逆DBFすることにより、前記DBF検知ターゲット毎の再生複素数データを生成し、前記正規方程式生成部は、前記DBF検知ターゲット毎の再生複素数データに基づいて、前記DBF検知ターゲット毎の共分散行列を算出することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記フィルタ部は、前記相対速度に対応し、重み付け平均化処理をする際の重み係数を、前記ターゲット毎に変化させることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記フィルタ部は、前記今回及び過去における方位と距離から導かれる横方向への位置の変化量が、予め設定した範囲を超えた場合に、重み付け平均化処理をする際の重み係数を、前記ターゲット毎に変化させることを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記ターゲット連結処理部は、前記AR係数の平均化処理をする際に参照する前記過去の検知サイクルの数を、前記相対速度に応じて変化させることを特徴とする。
また、本発明は、移動体に搭載される電子走査型レーダ装置による受信波方向推定方法であり、送信手段から送信波を送信する送信過程と、前記送信波を反射したターゲットから到来する受信波を、複数のアンテナから構成される受信部が受信する受信過程と、前記送信波及び前記受信波からビート信号を生成するビート信号生成過程と、前記ビート信号を予め設定された周波数帯域幅を有するビート周波数に周波数分解して、前記ビート周波数毎に分解された前記ビート周波数毎の強度値と位相で成る複素数データを算出し、該ビート周波数の強度値からピーク値を検出してターゲットの存在を検知し、ターゲットの存在が検知された検出ビート周波数の前記複素数データを出力する周波数分解処理過程と、今回及び過去の検知サイクルにおいて検出される前記ターゲットを関連付けるターゲット連結処理過程と、前記検知サイクルに応じて、前記アンテナ毎に、前記検出ビート周波数の前記複素数データを基にして、ARモデルの共分散行列と右辺ベクトルで成る正規方程式であって、前記正規方程式の共分散行列と右辺ベクトルとを生成し、前記生成された共分散行列と右辺ベクトルを含む正規方程式からAR係数を導いて、前記今回の検知サイクルで検出されたターゲットに関連する前記過去の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素と、前記今回の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素とを対象にした平均化処理を行った後、前記平均化処理の結果から導かれたAR係数に基づいてパワースペクトルを導いて前記受信波の到来方向を算出する方位検出過程とを有することを特徴とする受信波方向推定方法である。
また、本発明は、移動体に搭載される電子走査型レーダ装置により受信波方向推定の動作をコンピュータに制御させるためのプログラムであり、送信手段が送信波を送信させる送信処理と、受信部が前記送信波を反射したターゲットから到来する受信波を受信する受信処理と、ビート信号生成部が前記送信波及び前記反射波からビート信号を生成するビート信号生成処理と、前記ビート信号を予め設定された周波数帯域幅を有するビート周波数に周波数分解して、前記ビート周波数毎に分解された前記ビート周波数毎の強度値と位相で成る複素数データを算出し、ターゲットの存在が検知された検出ビート周波数の前記複素数データを出力する周波数分解処理と、ターゲット検知部が前記ビート周波数の強度値からピーク値を検出してターゲットの存在を検知するターゲット検知処理と、今回及び過去の検知サイクルにおいて検出される前記ターゲットを関連付けるターゲット連結処理と、前記検知サイクルに応じて、前記アンテナ毎に、前記検出ビート周波数の前記複素数データを基にして、ARモデルの共分散行列と右辺ベクトルで成る正規方程式であって、前記正規方程式の共分散行列と右辺ベクトルとを生成し、前記生成された共分散行列と右辺ベクトルを含む正規方程式からAR係数を導いて、前記今回の検知サイクルで検出されたターゲットに関連する前記過去の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素と、前記今回の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素とを対象にした平均化処理を行った後、前記平均化処理の結果から導かれたAR係数に基づいてパワースペクトルを導いて前記受信波の到来方向を算出する方位検出処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする受信波方向推定プログラムである。
以上説明したように、本発明によれば、移動体に搭載される電子走査型レーダ装置であり、送信波を送信する送信手段と、送信波を反射したターゲットから到来する受信波を受信する複数のアンテナを含んで構成される受信部と、送信波及び受信波からビート信号を生成するビート信号生成部と、ビート信号を予め設定された周波数帯域幅を有するビート周波数に周波数分解して、ビート周波数毎に分解されたビート信号に基づいた複素数データを算出する周波数分解処理部と、ビート周波数の強度値からピーク値を検出してターゲットの存在を検知するターゲット検知部と、今回及び過去の検知サイクルにおいて検出されるターゲットを関連付けるターゲット連結処理部と、検知サイクルに応じて、アンテナ毎に、ターゲットの存在が検知されたビート周波数である検出ビート周波数の前記複素数データに基づいてスペクトル推定を行い、過去に行われたスペクトル推定処理に基づいて導かれた結果と、今回行われたスペクトル推定処理に基づいて導かれた結果とに基づいて生成される正規方程式の要素に対して、重み付けされた平均化処理を行い受信波の到来方向を算出する方位検出部とを備える。
これにより、方位検出部は、検出ビート周波数の複素数データに基づいたスペクトル推定処理における入力要素と、出力要素のいずれか又は両方の平均処理が行えるので、検出精度を低減させることなく、高い精度で受信波の到来方向の検出を行う電子走査型レーダ装置及び受信波方向推定プログラムを提供することが可能となる。
本発明の第1実施形態による電子走査型レーダ装置の構成を示すブロック図である。 送信信号と、ターゲットに反射された受信信号が入力された状態を示す図である。 受信アンテナにおける受信波の説明を行う概念図である。 ビート信号を周波数分解した結果であり、ビート周波数(横軸)とそのピーク値(縦軸)とを示すグラフである。 組合せ部24における上昇領域及び下降領域のビート周波数のマトリクスと、そのマトリクスの交点、すなわち上昇領域及び下降領域のビート周波数の組み合わせにおける距離及び相対速度とを示すテーブルである。 現在の検知サイクルにおけるターゲット毎の距離及び相対速度とを示すテーブルである。 電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。 図7のステップS03における共分散行列の抽出を示す図である。 検知サイクル毎に導かれたAR係数の平均化処理を示す図である。 現在の検知サイクル及び過去の検知サイクルの対応付けを行う際に用いる、過去の検知サイクルの距離及び相対速度に対応させて相関行列が記載されたテーブル構成を示す概念図である。 AR係数の記憶方法、呼出方法を示す図である。 ターゲットとの相対速度が非常に大きい場合の処理を示す図である。 電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態における電子走査型レーダ装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態で記憶させる情報を保持するテーブルの構成を示す図である。 電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。 検知サイクル毎に導かれた正規方程式の平均化処理を示す図である。 本実施形態における電子走査型レーダ装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態で記憶させる情報を保持するテーブルの構成を示す。 電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態による電子走査型レーダ装置の構成例を示すブロック図である。 現在の検知サイクルにおけるターゲット毎の距離、縦位置と横位置及び相対速度とを示すテーブルである。 現在の検知サイクルにおけるターゲット毎の距離、縦位置と横位置及び相対速度とを示すテーブルである。 本実施形態による電子走査型レーダ装置の構成例を示すブロック図である。 上昇領域及び下降領域それぞれのピークのペアを確定した結果を記憶するテーブルである。 本実施形態による電子走査型レーダ装置の構成例を示すブロック図である。 各角度チャンネルにおけるスペクトラムの強度の処理について説明する概念図である。 各角度チャンネルにおけるスペクトラムの強度の処理について説明する概念図である。 本実施形態における電子走査型レーダ装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態で記憶させる情報を保持するテーブルの構成を示す図である。 電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態による電子走査型レーダ装置の方向推定特性を示す図(その1)である。 本実施形態による電子走査型レーダ装置の方向推定特性を示す図(その2)である。 従来のARスペクトル推定処理を示す図である。
<ARスペクトル推定の説明>
以下、本発明の実施形態に適用するARスペクトル推定法について示す。
ARスペクトル推定法は、MUSICと同じくスペクトルを推定するスペクトル推定法として知られており(非特許文献1参照)、ARモデル(自己回帰モデル)を用いた推知処理を行う。また、ARスペクトル推定法は、MUSICが部分空間法として分類されるときに、パラメトリック法として分類される。また、ARスペクトル推定法は、最大エントロピー法、線形予測法と呼ばれる場合もあり、これらの方法もパラメトリック法としての分類に含まれる。
ARスペクトル推定法は、まず線形式によって示されるARモデルを用いてモデル化して、入力データに基づいた正規方程式(自己相関行列や共分散行列と呼ばれる行列と、右辺ベクトルや相互相関ベクトルと呼ばれるベクトルも含まれる)を作成する。さらに、正規方程式に基づいて、ARフィルタの係数(AR係数)と白色雑音の分散値を求めた後、そのAR係数と白色雑音の分散値を用いてパワースペクトルを求め推定する手法である(図34参照)。入力データには、時系列のデータの他、本発明のレーダのような空間方向のチャネルデータでも適用できる。ARスペクトル推定法には、自己相関行列を用いた手法と共分散行列を用いた手法に大別され、自己相関行列を用いた手法として自己相関法(又は、ユールウォーカー法)とバーグ法があり、共分散行列を用いた方法として共分散法と改良共分散法がある。いずれの方法も正規方程式を生成し、AR係数を求めるアルゴリズムであり、本実施形態の適用が可能である。
(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態による電子走査型レーダ装置(FMCW方式ミリ波レーダ)を図面を参照して説明する。
図1は、同実施形態における電子走査型レーダ装置の構成を示すブロック図である。
この図において、本実施形態による電子走査型レーダ装置は、受信アンテナ1−1〜1−n、ミキサ2−1〜2−n、送信アンテナ3、分配器4、フィルタ5−1〜5―n、SW(スイッチ)6、ADC(A/Dコンバータ)7、制御部8、三角波生成部9、VCO10、信号処理部20を備える。
信号処理部20は、メモリ21、周波数分離処理部22、ピーク検知部23、ピーク組合せ部24、距離検出部25、速度検出部26、ペア確定部27、方位検出部30、ターゲット確定部31及びターゲット連結処理部32を備える。
また、方位検出部30は、正規方程式生成部301、AR係数算出部302、AR係数フィルタ部303、パワースペクトル算出部304を備える。
次に、図1を参照して、本実施形態による電子走査型レーダ装置の動作を説明する。
受信アンテナ1−1〜1−nは、送信波がターゲットにて反射し、このターゲットから到来する反射波、すなわち受信波を受信する。
ミキサ2−1〜2−nは、送信アンテナ3から送信される送信波と、受信アンテナ1−1〜1−nそれぞれにおいて受信された受信波が増幅器により増幅された信号とを混合して、それぞれの周波数差に対応したビート信号を生成する。
送信アンテナ3は、三角波生成部9において生成された三角波信号を、VCO(Voltage Controlled Oscillator )10において周波数変調した送信信号をターゲットに対して送信波として送信する。
分配器4は、VCO10からの周波数変調された送信信号を、ミキサ2−1〜2−n及び送信アンテナ3に分配する。
フィルタ5−1〜5−n各々は、それぞれミキサ2−1〜2−nにおいて生成された各受信アンテナ1−1〜1−nに対応したCh1〜Chnのビート信号に対して帯域制限を行い、SW(スイッチ)6へ帯域制限されたビート信号を出力する。
SW6は、制御部8から入力されるサンプリング信号に対応して、フィルタ5−1〜5−n各々を通過した各受信アンテナ1−1〜1−nに対応したCh1〜Chnのビート信号を、順次切り替えて、ADC(A/Dコンバータ)7に出力する。
ADC7は、SW6から上記サンプリング信号に同期して入力される、各受信アンテナ1−1〜1−n各々に対応したCh1〜Chnのビート信号を、上記サンプリング信号に同期してA/D変換してデジタル信号に変換し、信号処理部20におけるメモリ21の波形記憶領域に順次記憶させる。
制御部8は、マイクロコンピュータなどにより構成されており、図示しないROMなどに格納された制御プログラムに基づき、図1に示す電子走査型レーダ装置全体の制御を行う。
<距離、相対速度、角度(方位)を検出する原理>
次に、図を参照し、本実施形態における信号処理部20において用いられる、電子走査型レーダ装置とターゲットとの距離、相対速度、角度(方位)を検出する原理について簡単に説明する。
図2は、送信信号と、ターゲットに反射された受信信号が入力された状態を示す図である。
この図に示される信号は、図1の三角波生成部9において生成された信号をVCO10において周波数変調した送信信号と、その送信信号をターゲットが反射して、受信された受信信号である。この図の例では、ターゲットが1つの場合を示す。
図2(a)から判るように、送信する信号に対し、ターゲットからの反射波である受信信号が、ターゲットとの距離に比例して右方向(時間遅れ方向)に遅延されて受信される。さらに、ターゲットとの相対速度に比例して、送信信号に対して上下方向(周波数方向)に変動する。そして、図2(a)にて求められたビート信号の周波数変換(フーリエ変換やDTC、アダマール変換、ウェーブレッド変換など)後において、図2(b)に示されるように、ターゲットが1つの場合、上昇領域及び下降領域それぞれに1つのピーク値を有することなる。ここで、図2(a)は横軸が周波数、縦軸が強度を示す。
周波数分解処理部22は、メモリ21に蓄積されたビート信号のサンプリングされたデータから、三角波の上昇部分(上り)と下降部分(下り)とのそれぞれについて周波数分解、例えばフーリエ変換などにより離散時間に周波数変換する。すなわち、周波数分解処理部22は、ビート信号を予め設定された周波数帯域幅を有するビート周波数に周波数分解して、ビート周波数毎に分解されたビート信号に基づいた複素数データを算出する。
その結果、図2(b)に示すように、上昇部分と下降部分とにおいて、それぞれの周波数分解されたビート周波数毎の信号レベルのグラフが得られる。
そして、ピーク検知部23は、図2(b)に示すビート周波数毎の信号レベルからピーク値を検出し、ターゲットの存在を検出するとともに、ピーク値のビート周波数(上昇部分及び下降部分の双方)をターゲット周波数として出力する。
次に、距離検出部25は、ピーク組合せ部24から入力される上昇部分のターゲット周波数fuと、下降部分のターゲット周波数fdとから、下記式により距離を算出する。
r={C・T/(2・Δf)}・{(fu+fd)/2}
また、速度検出部26は、ピーク組合せ部24から入力される上昇部分のターゲット周波数fuと、下降部分のターゲット周波数fdとから、下記式により相対速度を算出する。
v={C/(2・f0)}・{(fu−fd)/2}
上記距離r及び相対速度vを算出する式において、
C :光速度
Δf:三角波の周波数変調幅
f0 :三角波の中心周波数
T :変調時間(上昇部分/下降部分)
fu :上昇部分におけるターゲット周波数
fd :下降部分におけるターゲット周波数
次に、本実施形態における受信アンテナ1−1〜1−nについて示す。
図3は、受信アンテナにおける受信波の説明を行う概念図である。
この図に示されるように、受信アンテナ1−1〜1−nは、間隔dによりアレー状に配置される。受信アンテナ1−1〜1−nには、アンテナを配列している面に対する垂直方向の軸に対して角度θ方向から入射される、ターゲットからの到来波(入射波、すなわち送信アンテナ3から送信した送信波に対するターゲットからの反射波)が入力する。
このとき、その到来波は、受信アンテナ1−1〜1−nにおいて同一角度にて受信される。
この同一角度、例えば角度θ及び各アンテナの間隔dにより求められる位相差「dn−1・sinθ」が、各隣接する受信アンテナ間にて発生する。
その位相差を利用して、アンテナ毎に時間方向に周波数分解処理された値を、アンテナ方向にさらにフーリエ変換するデジタルビームフォーミング(DBF)や高分解能アルゴリズム等の信号処理にて上記角度θを検出することができる。
<信号処理部20における受信波に対する信号処理>
次に、メモリ21は、ADC7により波形記憶領域に対して、受信信号がA/D変換された時系列データ(上昇部分及び下降部分)を、アンテナ1−1〜1−n毎に対応させて記憶している。例えば、上昇部分及び下降部分それぞれにおいて256個をサンプリングした場合、2×256個×アンテナ数のデータが、上記波形記憶領域に記憶される。
周波数分解処理部22は、例えばフーリエ変換などにより、各Ch1〜Chn(各アンテナ1−1〜1−n)に対応するビート信号それぞれを、予め設定された分解能に応じて周波数成分に変換することによりビート周波数を示す周波数ポイントと、そのビート周波数の複素数データを出力する。例えば、アンテナ毎に上昇部分及び下降部分それぞれが256個のサンプリングされたデータを有する場合、アンテナ毎の複素数の周波数領域データとしてビート周波数に変換され、上昇部分及び下降部分それぞれにおいて128個の複素数データ(2×128個×アンテナ数のデータ)となる。また、上記ビート周波数は周波数ポイントにて示されている。
ここで、アンテナ毎の複素数データには、上記角度θに依存した位相差があり、それぞれの複素数データの複素平面上における絶対値(受信強度あるいは振幅など)は等価である。
ピーク検知部23は、周波数変換されたビート周波数の三角波の上昇領域及び下降領域それぞれ強度のピーク値を、複素数データを用いて信号強度(または振幅など)におけるピークから、予め設定された数値を超えるピーク値を有するビート周波数を検出することにより、ビート周波数毎のターゲットの存在を検出して、ターゲット周波数を選択する。
したがって、ピーク検知部23は、いずれかのアンテナにおける複素数データ又は、全アンテナの複素数データの加算値を周波数スペクトル化することにより、スペクトルの各ピーク値がビート周波数、すなわち距離に依存したターゲットの存在として検出することができる。全アンテナの複素数データの加算により、ノイズ成分が平均化されてS/N比が向上する。
ピーク組合せ部24は、ピーク検知部23から入力される図4に示すビート周波数とそのピーク値について、上昇領域及び下降領域それぞれのビート周波数とそのピーク値をマトリクス状に総当たりにて組み合わせ、すなわち上昇領域及び下降領域それぞれのビート周波数を全て組み合わせて、順次、距離検出部25及び速度検出部26へ出力する。ここで、図4は、横軸がビート周波数の周波数ポイントを示し、縦軸が信号のレベル(強度)を示している。
距離検出部25は、順次入力される上昇領域及び下降領域それぞれの組み合わせのビート周波数を加算した数値によりターゲットとの上記距離rを演算する。
また、速度検出部26は、順次入力される上昇領域及び下降領域それぞれの組み合わせのビート周波数の差分によりターゲットとの上記相対速度vを演算する。
ペア確定部27は、入力される上記距離r、相対速度v及び下降、上昇のピーク値レベルpu、pdにより、図5に示すテーブルを生成し、ターゲット毎に対応した上昇領域及び下降領域それぞれのピークの適切な組み合わせを判定し、図6に示すテーブルとして上昇領域及び下降領域それぞれのピークのペアを確定し、確定した距離r及び相対速度vを示すターゲット群番号をターゲット確定部31へ出力する。図6にはターゲット群番号に対応して、距離、相対速度及び周波数ポイント(上昇領域及又は下降領域)が記憶されている。図5及び図6のテーブルは、ペア確定部27の内部記憶部に記憶されている。ここで、各ターゲット群は、方向が決定されていないため、電子走査型レーダ装置におけるアンテナアレーの配列方向に対する垂直軸に対して、受信アンテナ1−1〜1−nの配列方向に平行な横方向の位置は決定されていない。
ここで、ペア確定部27は、例えば、前回の検知サイクルにて、最終的に確定した各ターゲットとの距離r及び相対速度vから今回の検知サイクルにて予測される値を優先してターゲット群の組み合わせの選択を行う等の手法を用いることもできる。
次に、ターゲット連結処理部32は、ペア確定部27から入力される図6の距離r、相対速度v、周波数ポイントとメモリ21に記憶されている過去の検知サイクルにおけるターゲットとを結びつけた後、ターゲット毎の過去の検知サイクルにおいて記録されたスペクトル推定によって導かれた結果に基づいた係数を方位検出部30へ出力する。
また、ターゲット連結処理部32は、現在のAR係数に対して、ターゲット確定部31から出力される距離、相対速度及び方位の識別情報を付して、メモリ21に記録する。
方位検出部30は、高分解能アルゴリズムのARスペクトル推定処理やMUSIC等を用いてスペクトル推定処理を行い、過去に行われたスペクトル推定の結果との平均化処理を行ったスペクトル推定の平均化処理結果に基づいて対応するターゲットの方位を検出し、ターゲット確定部31へ出力する。
以下、スペクトル推定処理において高分解能アルゴリズムとして知られるARスペクトル推定処理を行う場合の構成例について、より具体的に示す。
方位検出部30において正規方程式生成部301は、ARスペクトル推定処理に必要とされる正規方程式を生成する。正規方程式生成部301は、周波数分解処理部22が周波数分解したビート周波数(上昇と下降のいづれか又は両方)に応じた複素数データのそれぞれから導かれる相関行列を形成し、形成された相関行列に基づいて正規方程式を生成する。
AR係数算出部302は、正規方程式生成部301によって生成された正規方程式から導かれるAR係数と、白色雑音の分散σを算出する。このように、AR係数算出部302は、検知サイクルに応じて、アンテナ毎に、ターゲットの存在が検知されたビート周波数である検出ビート周波数の複素数データに基づいてスペクトル推定を行うことができる。
AR係数算出部302は、今回の検知サイクルにおいて導かれた正規方程式を解いて現在のAR係数を導く。
また、AR係数フィルタ部303は、過去に行われた検知サイクルにおいて記録されたスペクトル推定によって導かれた結果に基づいた係数、すなわち過去のAR係数を参照し、現在と過去のAR係数に対して重み付け平均化処理を行う。つまり、AR係数フィルタ部303は、ターゲット連結処理部32から入力される過去のAR係数と、現在のAR係数とのそれぞれに重み係数を乗算した後、これらのAR係数の平均化処理を行う。AR係数フィルタ部303は、現在(今回)のAR係数、又は、得られる平均化AR係数をターゲット連結処理部32へ出力する。また、AR係数フィルタ部303は、パワースペクトル算出部304へ、得られる平均化AR係数と白色雑音の分散σを出力する。
パワースペクトル算出部304は、平均化処理されたAR係数(平均化AR係数)と白色雑音の分散σに基づいて導かれるパワースペクトルから受信波の到来方向を算出する。
<受信波の到来方向推定処理の手順>
次に、方位検出部30における、受信波の到来方向の推定を行う手順について、高分解能アルゴリズムとして共分散法によるARスペクトル推定処理を例にあげ説明する。なお、共分散法に代えて、改良共分散法も適用できる。改良共分散法も基本原理は共分散法と同じである。
ARスペクトル推定処理そのものは、一般的に用いられているため(例えば、非特許文献1)、本実施形態において必要な箇所のみ説明する。
図7は、電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。この図に示されるフローチャートにしたがって行われる処理は、周期的に繰り返して実施される。繰り返し行われる処理において、現在行われる処理サイクルを「今回」、先に行われた処理サイクルのことを「過去」という。
まず、周波数分解処理部22は、反射物(ターゲット)の距離ポイントに該当する周波数分解された複素数データを抽出する(ステップS01)。方位検出部30における正規方程式生成部301が、その複素数データの基づいて相関行列を導き、その相関行列から共分散行列と右辺ベクトルを生成し、正規方程式の要素とする(ステップS03)。
AR係数算出部302は、その正規方程式を解いてAR係数を求める。その手段として、例えば、コレスキー分解などの逆行列を解く高速アルゴリズムを利用することができる(ステップS05)。また、AR係数算出部302は、入力される白色雑音の分散σも求める(ステップS07)。
AR係数フィルタ部303は、ターゲット連結処理部32から入力される過去のAR係数と、今回算出されたAR係数とのそれぞれに重み係数を乗算した後、これらのAR係数の平均化処理を行う(ステップS09)。
ステップS09における処理を、方位検出部30は、次の手順にしたがって行う。
方位検出部30は、今回の検知サイクルにおいて導かれたAR係数(今回AR係数)を記憶させる。例えば、AR係数フィルタ部303は、AR係数算出部302によって算出された今回AR係数をターゲット連結処理部32によってメモリ21の記憶領域に記憶させる(ステップS091)。
方位検出部30は、過去に検出されたAR係数(過去AR係数)を呼び出す。例えば、AR係数フィルタ部303は、メモリ21の記憶領域に記憶させている過去AR係数をターゲット連結処理部32に参照させ、その過去AR係数の供給をうける(ステップS092)。
方位検出部30は、今回AR係数と過去AR係数の平均化処理をする。例えば、AR係数フィルタ部303は、今回AR係数と過去AR係数にそれぞれ定められた重み係数を乗じて加算する。この重み付けられた加算演算は、重み付けされた平均化処理と等価であり、平均化処理されたAR係数(平均化AR係数)を導くことができる(ステップS093)。
続いて、パワースペクトル算出部304は、パワースペクトルを求める。パワースペクトルは、平均化処理されたAR係数(平均化AR係数)と白色雑音の分散σに基づいて求められる。求められたパワースペクトルは、ARフィルタの伝達特性を示し、その伝達特性を伝達関数として示した場合の極に対応するピーク特性が検出される(ステップS11)。そのピークが示す角度を反射波が到来する到来角度として検知する(ステップS13)。
以上に示した処理において、AR係数は、求められるパワースペクトルの特性に関係し、そのピーク形状の精度に寄与することから、AR係数の推定精度を向上させることが検知性能(検知角度性能や分離性能)の向上に関係することがわかる。
<ARモデルを用いた推定処理の原理>
次に、図を参照しAR係数の平均化処理について、より詳細に示す。
図8は、ステップS03(図7)における共分散行列の抽出を示す図である。
この図に示される表は、5次の相関行列の各要素を示す。
この表のそれぞれの項には、行方向、列方向にそれぞれ抽出された5個の複素数データX(0)行からX(4)行と、x(0)列からx(4)列に対応したデータが示される。例えば、表の左上隅に示されるように、X(0)行とx(0)列に対応する要素を「X(0)x(0)」として示す。
ここで、説明を簡単にするため、データ数が5つである5次の相関行列から3次の共分散行列の抽出を行う場合を示す。抽出される範囲として分割される行列個数は、(データ数−共分散行列の次数)になる。図に示される場合では、2つの範囲を示している。
1つ目の抽出範囲は、X(0)行からX(3)行と、x(0)列からx(3)列の範囲を抽出し、2つ目の抽出範囲は、X(1)行からX(4)行と、x(1)列からx(4)列の範囲である。抽出範囲同士を重ねた場合に、重なる要素を加算することにより、共分散行列の要素とすることができる。
共分散行列を用いた正規方程式を式(1)に示す。
Figure 0005707037
式(1)において、左辺が共分散行列CとAR係数ベクトルAの積であり、右辺が右辺ベクトルvcである。
共分散行列Cの要素は、式(2)として示される関係式によって導かれる。
Figure 0005707037
共分散行列Cの要素を求める式を一般化すると、式(3)として示される。
Figure 0005707037
式(3)において、MがARモデルの次数、Nがデータ数、x(t)が入力データを示す。
すなわち、入力データx(t)は、周波数ポイントとしてのビート周波数の複素数データである。
また、右辺ベクトルvcを式(4)として示す。
Figure 0005707037
式(4)において、右辺ベクトルvcの要素は、式(5)に示される関係式によって導かれる。
Figure 0005707037
白色雑音の分散σ を導く関係式を、式(6)として示す。
Figure 0005707037
ARモデルによる線形予測では、予測値と観測値の差(予測誤差)の平均2乗誤差が最小となる条件から、この正規方程式が導かれる。
この正規方程式を一般的な手法により解くことにより、AR係数が導かれる。
図9は、検知サイクル毎に導かれたAR係数の平均化処理を示す図である。
この図において、「今回正規方程式」は、繰り返し行われる推定処理のうち直近に検出された入力データに基づいたAR係数を求める処理であり、時刻tにおける処理NE(t)として示す。また、順に過去に時刻(t−1)、・・・、(t−n)と過去にさかのぼりそれぞれAR係数を導いた正規方程式が示される。
時刻t、(t−1)、・・・、(t−n)のAR係数を、AR係数ベクトルA(t)、A(t-1)、・・・、A(t-n)として表わすと、式(7)に示すようにベクトルの加算演算によって平均化処理を行うことができる。複素数の要素の平均処理は、実部と虚部についてそれぞれ行えばよい。
Figure 0005707037
式(7)において、平均AR係数Ave_A(t)が、現在と過去n回の検知サイクルのAR係数を重み付けして加算することにより得られた結果を示し、k1*、k2*、・・・、kn+1*が、設定される重み係数を示す。
以上に示した方法により、AR係数の平均化処理を行うことが可能となる。
<方位検出部30のAR係数フィルタ部303における現在及び過去の平均化処理>
次に、本実施形態における現在及び過去とのAR係数を平均化する具体的な処理について説明する。この平均化の処理は、図1における方位検出部30のAR係数フィルタ部303及びターゲット連結処理部32が主として行う処理である。
ターゲット連結処理部32は、AR係数フィルタ部303におけるAR係数を平均化する処理を行うため、図10に示すテーブルにおいて、ターゲット毎に、現在のターゲット群(t)と、確定した過去のターゲットデータから予測されたターゲット(t)と、過去に確定しているターゲット(t−1、t−2、t−3)とを結びつけるため以下の処理を行う。
図10におけるt−1は1サイクル前(直前)の検知サイクルの結果であり、t−2は2サイクル前の検知サイクルの結果であり、t−3は3サイクル前の結果である。
各検知サイクルの結果としては、それぞれ、確定されたターゲット毎に距離r、縦位置long_d(アンテナの配列方向に対して垂直方向)、横位置late_d(アンテナの配列方向に対して平行方向の位置)、ターゲットとの相対速度velo(すなわちv)、下りピーク周波数ポイントf_dwn、下りピーク周波数時のAR係数AR_C_dwn(すなわちハットa)がメモリ21に、図10のテーブル形式により格納されている(例えば、方向検知に下りのデータを用いる場合。また、正確にはAR係数AR_C_dwnの記憶領域は他より大きくなるが、表の例示の便宜上同じとしている)。ここで、ターゲットの上記縦位置long_dと横位置late_dは、ターゲットとの角度(受信波の到来方向の角度)及び距離rとから求められる。角度がθであり距離rである場合、縦位置long_dはr・cosθで、横位置late_dはr・sinθにより算出される。
また、ターゲット連結処理部32は、過去に確定しているターゲットの距離r、縦位置long_dと横位置late_d及び相対速度veloとから、今回サイクル時の各ターゲットの距離r、縦位置long_dと横位置late_d及び相対速度、ピーク周波数ポイントを予測しておく。例えば、縦位置long_dと横位置late_dとピーク周波数ポイントの予測は、前回の距離r、縦位置long_dと横位置late_d及び相対速度に基づいて検知サイクル周期後の時間における移動可能な範囲を求める。相対速度の予測は、過去何サイクルかの相対速度値推移の変化の傾き等を算出して予測することができる。
例えば、ターゲット連結処理部32は、過去に確定している結果から予測した距離r、縦位置long_dと横位置late_dとピーク周波数ポイント及び相対速度それぞれに対応して、予め設定された移動可能範囲と周波数ポイント範囲、及び相対速度範囲を設けて、今回サイクル時で計算された各値がその範囲内に入るか否かで結びつけを行い、範囲外の場合は異なるターゲットであると判断する。
そして、ターゲット連結処理部32は、図10のテーブルにおいて、現在の検知サイクルにおけるターゲットが、過去のターゲットと結びついた場合、(t−2)の結果を(t−3)へ移し、(t−1)の結果を(t−2)へ移し、現在の検知サイクルの結果を(t−1)の結果に移し、次のサイクルの予測の結果を計算する。
また、ターゲット連結処理部32は、現在のターゲット群の結果と結びつけられない過去のターゲットが存在した場合、その過去のターゲットの情報を全てクリアする。
したがって、マルチパスの影響のある距離にターゲットが入り、ビーム周波数におけるピーク検知されない検知サイクルになると、過去のターゲット群の結果を用いるフィルタ効果がリセットされることになる。図10に示す本実施形態の場合、過去3回の検知サイクルのターゲットの結果をメモリ21に記憶している。
なお、ターゲット連結処理部32は、現在の検知サイクルにおけるターゲットと結びつけられなかった過去のターゲットが検出された場合においても、確定されていた過去のターゲットの結果は、予め定められる所定のサイクル数だけ持続されるようにしても良い。
また、記憶される結果が順次更新されることから、過去の結果に基づいて推定する予測結果も順次更新される。ターゲット連結処理部32は、マルチパスなどの影響で現在の検知サイクルにおいてターゲットが検出されなくても、さらに次の検知サイクル以降において関連付けられた場合、マルチパスなどの影響でピーク検知されないサイクル数以外の過去データをフィルタ処理に使えるようにすることができる。
また、トラッキング制御における外挿法のように、ピーク値が検知さない検知サイクルの回において、上記予測結果を現在の検知サイクルにおける結果として用い、ターゲットの存在状態を継続することも可能である。
図11は、AR係数の記憶方法、呼出方法を示す図である。
この図に示されるAR係数の記憶方法では、ターゲット連結処理部32は、最終的にターゲットとして確定した距離ポイントに関係付けを行って、AR係数をメモリ21に記憶する。
これにより、方位検出部30は、距離ポイント情報をキーとして、ターゲットとの関連付けを行うことができる。
また、この図に示されるAR係数の呼出方法では、ターゲット連結処理部32は、すでに検出されたターゲットに対応する距離ポイント情報に基づいて、推定範囲を選択することが可能となり、処理効率を向上することができる。すなわち、ターゲット連結処理部32は、記憶されたAR係数を参照する際に、ターゲットとの相対速度、角度に基づいて範囲を限定することができる。そして、次の回に行われる検知サイクルでは、すでに検出されたターゲットに対応する距離ポイント情報に基づいた推定範囲を選択することが可能となる。これにより、ターゲット連結処理部32は、処理効率を向上することができる。そのため、ターゲット連結処理部32は、限られた範囲の距離ポイントに対応するAR係数を参照することができるので、呼び出す際の精度を高めることができる。
なお、ターゲットとの相対速度が非常に大きい場合、ターゲットの検知サイクル毎における距離変化が大きくなる。
このため、AR係数フィルタ部303におけるフィルタリングするビート周波数の範囲(=距離範囲)が広くなり、連結したターゲットのサイクル間において、角度θの変化が大きくなる場合がある。
図12は、ターゲットとの相対速度が非常に大きい場合の処理を示す図である。
この場合の対応として、この図に示すように過去の検知サイクルにおける同一ターゲットのAR係数を連結する際、現在の検知サイクルの結果から連結可能なビート周波数ポイント範囲を定めることにより、記憶するAR係数の過去の検知サイクルをそのままとし、平均化する際に使用する過去のサイクル数を選定したり、あるいは重み係数を可変して連結の個数を実質的に減らしたりすることができる。
また、図12(b)は、速い相対速度によりターゲットが接近中の例であり、この場合ビート周波数のピークの移動が早いため、(t−3)のサイクルが平均するデータの範囲外となるため、図10のテーブルとして記憶するAR係数の過去の検知サイクル数をそのままとし、平均化する際に使用する過去のサイクル数を選定して、あるいは重み係数を可変(例えば、AR係数の重み係数を「0」にする)して連結の個数を実質的に減らすことができる。
後述する、共分散行列と右辺ベクトルの平均化処理においても、本AR係数フィルタ部303における実施例と同じように行うことができる。
なお、本実施形態では、共分散法によるARスペクトル推定処理を示したが、共分散法に代え、改良共分散法によるARスペクトル推定処理としてもよい。
改良共分散法の場合は、式(3)に代わり式(8)を用いて、共分散ベクトルの要素を導くことができる。
Figure 0005707037
(第2実施形態)
図を参照し、異なる処理手順の推定方法について示す。
図13は、電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。
この図に示されるフローチャートにおける処理の手順は、図1に示した電子走査型レーダ装置に適用でき、図1に示した構成の符号を参照し説明する。前述の図7に示したフローチャートにおける処理の手順とステップS09の処理が異なる。図7と同じ処理には、同じ符号を付す。
この図に示されるステップS09aにおいて、AR係数フィルタ部303は、ターゲット連結処理部32から入力される過去のAR係数と、今回算出されたAR係数とのそれぞれに重み係数を乗算した後、これらのAR係数の平均化処理を行う。
ステップS09aにおける処理を、方位検出部30は、次の手順にしたがって行う。
方位検出部30は、記憶されている過去に検出されたAR係数(過去AR係数)を呼び出す。例えば、AR係数フィルタ部303は、メモリ21の記憶領域に記憶させている過去AR係数をターゲット連結処理部32に参照させ、その過去AR係数の供給をうける(ステップS091a)。
方位検出部30は、今回AR係数と過去AR係数の平均化処理をする。例えば、AR係数フィルタ部303は、今回の検知サイクルにおいて導かれたAR係数(今回AR係数)と過去AR係数にそれぞれ定められた重み係数を乗じて加算する。この重み付けられた加算演算は、重み付けされた平均化処理と等価であり、平均化処理されたAR係数(平均AR係数)を導くことができる(ステップS092a)。
方位検出部30は、ステップS092aにおいて平均化処理された平均AR係数を今回の検知サイクルにおいて導かれたAR係数(今回AR係数)として記憶させる。例えば、AR係数フィルタ部303は、平均AR係数をメモリ21に記憶させる「今回AR係数」として定め、ターゲット連結処理部32によってメモリ21の記憶領域に記憶させる(ステップS093a)。
以上の処理に変えることにより、メモリ21の記憶領域に記憶されるAR係数は、平均化処理された平均AR係数になる。
(第3実施形態)
図を参照し、異なる処理手順の推定方法について示す。
図14は、同実施形態における電子走査型レーダ装置の構成を示すブロック図である。
この図において、本実施形態による電子走査型レーダ装置は、図1に示した構成に対して信号処理部20Aの構成が異なる。図1に示した構成と同じ構成には、図1と同じ符号を付す。
信号処理部20Aは、メモリ21、周波数分離処理部22、ピーク検知部23、ピーク組合せ部24、距離検出部25、速度検出部26、ペア確定部27、方位検出部30A、ターゲット確定部31及びターゲット連結処理部32Aを備える。
また、方位検出部30Aは、正規方程式生成部301A、AR係数算出部302、AR係数フィルタ部303、パワースペクトル算出部304を備える。
信号処理部20Aは、AR係数の平均化処理に加え、正規方程式の平均化処理も行う。
方位検出部30Aにおいて正規方程式生成部301Aは、ARスペクトル推定処理に必要とされる正規方程式を生成する。正規方程式生成部301Aは、周波数分解処理部22が周波数分解したビート周波数に応じた複素数データのそれぞれから導かれる相関行列を形成し、形成された相関行列に基づいて導いた共分散行列と右辺ベクトルを要素とする正規方程式を生成する。
また、正規方程式生成部301Aは、生成した正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルをターゲット連結処理部32Aに供給し、メモリ21に記録させる。
正規方程式生成部301Aは、メモリ21に記憶された過去の正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルをターゲット連結処理部32Aに参照させ、過去の正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルの供給を受ける。
正規方程式生成部301Aは、供給された過去の正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルを参照し、現在と過去の共分散行列と右辺ベクトルに対してそれぞれ重み付け平均化処理を行う。
つまり、正規方程式生成部301Aは、ターゲット連結処理部32Aから入力される過去の共分散行列と右辺ベクトルと、現在の共分散行列と右辺ベクトルとのそれぞれに重み係数を乗算した後、これらの共分散行列と右辺ベクトルのそれぞれの平均化処理を行う。正規方程式生成部301Aは、得られる平均化された共分散行列と右辺ベクトルに基づいて、正規方程式を生成する。
AR係数算出部302は、平均化された正規方程式を解いて今回のAR係数を導く。
図15は、本実施形態で記憶させる情報を保持するテーブルの構成を示す図である。
この図に示されるテーブルは、図10に示されるテーブルの構成より、正規方程式の要素となる共分散行列(mat_up、mat_dwn)と右辺ベクトル(vr_up、vr_dwn)を示す項目の行が増えている。また、列方向については、図10に示されるテーブルの構成と同じである。
正規方程式の要素となる共分散行列(mat_up、mat_dwn)と右辺ベクトル(vr_up、vr_dwn)は、各ターゲットの他の情報を距離ポイントによって関連付けて記録することができる。mat_upとmat_dwnは、それぞれ上昇方向と下降方向の共分散行列を示す。また、vr_upとvr_dwnは、それぞれ上昇方向と下降方向の右辺ベクトルを示す。共分散行列(mat_up、mat_dwn)と右辺ベクトル(vr_up、vr_dwn)の情報量は、この図に示される表の面積に対応せず、必要な記憶領域の空間がメモリ21に確保されるものとする。
図16は、電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。
この図に示されるフローチャートにおける処理の手順は、前述の図13に示したフローチャートの手順に、ステップS04の処理が追加され、ステップS05bの処理が一部変更されている点が異なる。図13と同じ処理には、同じ符号を付す。
この図に示されるステップS04において、方位検出部30Aは、ステップS03によって今回の検知サイクルによって導かれた正規方程式と、過去の検知サイクルによって導かれた正規方程式に基づいて、その正規方程式の要素となる共分散行列Cと右辺ベクトルvcの平均化処理を行う。
正規方程式生成部301Aは、生成した正規方程式(今回正規方程式)の要素となる共分散行列Cと右辺ベクトルvcをターゲット連結処理部32Aによってメモリ21の記憶領域に記憶させる(ステップS041)。
正規方程式生成部301Aは、メモリ21に記憶された過去の正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルをターゲット連結処理部32Aに参照させ、過去の正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルの供給を受ける(ステップS043)。
正規方程式生成部301Aは、供給された過去の正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルに基づいて、現在と過去の共分散行列と右辺ベクトルに対してそれぞれ重み付け平均化処理を行う。つまり、正規方程式生成部301Aは、ターゲット連結処理部32から入力される過去の共分散行列と右辺ベクトルと、現在の共分散行列と右辺ベクトルとのそれぞれに重み係数を乗算した後、これらの共分散行列と右辺ベクトルの平均化処理を行う。正規方程式生成部301Aは、得られる平均化された共分散行列と右辺ベクトルに基づいて、平均化された正規方程式を生成する(ステップS045)。
AR係数算出部302は、平均化された正規方程式を解いて今回のAR係数を導く(ステップS05a)。
以上に示した処理により、正規方程式を構成する要素であり、入力情報としての共分散行列と右辺ベクトルについて平均化処理を行うことにより、検出された入力情報に含まれる検出誤差などによる影響を低減することができる。
図17は、検知サイクル毎に導かれた正規方程式の平均化処理を示す図である。
この図において、「今回正規方程式」は、繰り返し行われる推定処理のうち直近に検出された入力データに基づいて導かれ、時刻tにおける正規方程式をNE(t)として示す。また、順に過去に時刻(t−1)、・・・、(t−n)と過去にさかのぼりそれぞれ正規方程式NE(t−1)、・・・、NE(t−n)が示される。
また、時刻t、(t−1)、・・・、(t−n)の共分散行列を、共分散行列C(t)、C(t-1)、・・・、C(t-n)として表わすと、式(9)に示すように行列の加算演算によって平均化処理を行うことができる。複素数の要素の平均処理は、実部と虚部についてそれぞれ行えばよい。
Figure 0005707037
式(9)において、平均共分散行列Ave_C(t)が、現在と過去n回の検知サイクルの共分散行列を重み付けして加算することにより得られた結果を示し、k1*、k2*、・・・、kn+1*が、設定される重み係数を示す。
以上に示した方法により、共分散行列の平均化処理を行うことが可能となる。
また同様に、時刻t、(t−1)、・・・、(t−n)の右辺ベクトルを、右辺ベクトルvc(t)、vc(t-1)、・・・、vc(t-n)として表わすと、式(10)に示すようにベクトルの加算演算によって平均化処理を行うことができる。複素数の要素の平均処理は、実部と虚部についてそれぞれ行えばよい。
Figure 0005707037
式(10)において、平均右辺ベクトルAve_vc(t)が、現在と過去n回の検知サイクルの右辺ベクトルを重み付けして加算することにより得られた結果を示し、k1*、k2*、・・・、kn+1*が、設定される重み係数を示す。
以上に示した方法により、右辺ベクトルの平均化処理を行うことが可能となる。
したがって、式(9)と式(10)によって導かれる平均共分散行列Ave_C(t)と平均右辺ベクトルAve_vc(t)とにより、平均化された正規方程式を導くことができ、その平均化された正規方程式によるAR係数を導くことも可能となる。
このように、平均化処理された正規方程式を解いて導かれるAR係数についても、ステップS09におけるAR係数の平均化処理によって、さらに平均化処理を行うことができる。ステップS04とステップS09の処理を組み合わせて行うことにより、演算処理結果に含まれる誤差を平均化処理できるステップS09の処理に加え、さらに、検出された入力情報に含まれる検出誤差などによる影響を低減することができる。
これにより、本実施形態では、得られるスペクトルのピーク特性を安定して導くことが可能となり、到来波の角度の検出精度を向上することが可能となる。
(第4実施形態)
図を参照し、異なる処理手順の推定方法について示す。
図18は、同実施形態の構成を示すブロック図である。
この図において、本実施形態による電子走査型レーダ装置は、図1に示した構成に対して信号処理部20Bの構成が異なる。図1に示した構成と同じ構成には、図1と同じ符号を付す。
信号処理部20Bは、メモリ21、周波数分離処理部22、ピーク検知部23、ピーク組合せ部24、距離検出部25、速度検出部26、ペア確定部27、方位検出部30B、ターゲット確定部31及びターゲット連結処理部32Bを備える。
また、方位検出部30Bは、正規方程式生成部301B、AR係数算出部302B、AR係数フィルタ部303、パワースペクトル算出部304を備える。
信号処理部20Bは、AR係数の平均化処理に先立って、記憶した複素データを呼び出し及び正規方程式の平均化処理を行う。
方位検出部30Bにおいて正規方程式生成部301Bは、周波数分離処理部22から供給される複素データ(今回複素データ)を、ターゲット連結処理部32Bに供給し、メモリ21に記録させる。また、正規方程式生成部301Bは、メモリ21に記憶され、ターゲットに対応した過去の複素データ(過去複素データ)をターゲット連結処理部32Bに参照させ、過去の正規方程式を導くための情報として複素データ(過去複素データ)の供給を受ける。
正規方程式生成部301Bは、現在と過去のARスペクトル推定処理に必要とされる正規方程式を生成する。すなわち、正規方程式生成部301Bは、周波数分解処理部22が周波数分解したビート周波数に応じた複素数データのそれぞれから導かれる相関行列を形成し、形成された相関行列に基づいて正規方程式を生成する。
また、正規方程式生成部301Bは、メモリ21に記憶された過去の正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルをターゲット連結処理部32Bに参照させ、過去の正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルの供給を受ける。
正規方程式生成部301Bは、供給された過去の正規方程式を構成する共分散行列と右辺ベクトルを参照し、現在と過去の共分散行列と右辺ベクトルに対してそれぞれ重み付け平均化処理を行う。
つまり、正規方程式生成部301Bは、ターゲット連結処理部32から入力される過去の共分散行列と右辺ベクトルと、現在の共分散行列と右辺ベクトルとのそれぞれに重み係数を乗算した後、これらの共分散行列と右辺ベクトルの平均化処理を行う。正規方程式生成部301Bは、得られる平均化された共分散行列と右辺ベクトルに基づいて、平均化された正規方程式を生成する。
AR係数算出部302Bは、平均化された正規方程式を解いて今回のAR係数を導く。
図19は、本実施形態で記憶させる情報を保持するテーブルの構成を示す。
この図に示されるテーブルは、図10に示されるテーブルの構成より、正規方程式の要素の元のデータである複素数データ(x_up,x_dwn)の項目の行が増えている。また、列方向については、図10に示されるテーブルの構成と同じである。
正規方程式の要素の元のデータである複素数データ(x_up,x_dwn)は、各ターゲットの他の情報に関連付けて記録することができる。x_upとx_dwnは、それぞれ上昇方向と下降方向の複素数データを示す。複素数データ(x_up,x_dwn)の情報量は、この図に示される表の面積に対応せず、必要な記憶領域の空間がメモリ21に確保されるものとする。
なお、本実施形態に示した構成に必要とされる記憶容量は、第3実施形態に示した構成に必要とされる記憶容量に比べ削減することができる。
図20は、電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。
この図に示されるフローチャートにおける処理の手順は、前述の図13に示したフローチャートの手順に、ステップS02、S04bの処理が追加され、ステップS03b、05bの処理が一部変更されている点が異なる。図13と同じ処理には、同じ符号を付す。
この図に示されるステップS02において、正規方程式生成部301Bは、周波数分解処理部22が今回取得した複素数データ(今回複素データ)をターゲット連結処理部32Bによってメモリ21の記憶領域に記憶させる(ステップS021)。
正規方程式生成部301Bは、メモリ21に記憶された過去の複素数データ(過去複素データ)をターゲット連結処理部32Bに参照させ、過去の正規方程式を導くための過去複素データの供給を受ける(ステップS023)。
続いて、方位検出部30Bにおける正規方程式生成部301Bは、今回の検知サイクルによって取得した今回複素データに基づいて、正規方程式を導く(ステップS03b)。
また、ステップS04bにおいて、今回の検知サイクルによって導かれた正規方程式と、過去に検知された過去複素データから導かれる過去の時点の正規方程式とに基づいて、それらの正規方程式の要素となる共分散行列Cと右辺ベクトルvcの平均化処理を行う。つまり、正規方程式生成部301Bは、ターゲット連結処理部32Bから供給された過去複素データに基づいて、その過去複素データを検知した過去の時点の正規方程式を生成する(ステップS041b)。
正規方程式生成部301Bは、生成された過去と現在の正規方程式をそれぞれ構成する過去と現在の共分散行列と右辺ベクトルに対してそれぞれ重み付け平均化処理を行う。つまり、正規方程式生成部301Bは、生成した正規方程式に応じた過去の共分散行列と右辺ベクトルと、現在の共分散行列と右辺ベクトルとのそれぞれに重み係数を乗算した後、これらの共分散行列と右辺ベクトルの平均化処理を行う。正規方程式生成部301Bは、得られる平均化された共分散行列と右辺ベクトルに基づいて、平均化された正規方程式を生成する(ステップS043b)。
AR係数算出部302Bは、平均化された正規方程式を解いて今回のAR係数を導く(ステップS05b)。
以上に示した処理により、正規方程式を構成する入力情報としての共分散行列と右辺ベクトルについて平均化処理を行うことにより、検出された情報に含まれる誤差などによる影響を低減することができる。
さらに、正規方程式を解いて導かれるAR係数についても、ステップS09におけるAR係数の平均化処理によって平均化処理が行われる。
このように、ステップS04bとステップS09の処理を組み合わせて行うことにより、得られるスペクトルのピーク特性を安定して導くことが可能となり、到来波の角度の検出精度を向上することが可能となる。
(第5実施形態)
次に、図を参照し、本実施形態による電子走査型レーダ装置について説明する。
図21は、本実施形態による電子走査型レーダ装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態においては、第1実施形態と同様に、方位推定を高分解能アルゴリズムで行う。図1に示す第1実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、以下第1実施形態との相違点について説明する。
信号処理部20Cにおいて周波数分解処理部22Bは、各アンテナ毎の上昇領域と下降領域とのビート信号を複素数データに変換し、そのビート周波数を示す周波数ポイントと、複素数データとをピーク検知部23Bへ出力する。
そして、ピーク検知部23Bは、上昇領域及び下降領域それぞれのピーク値と、そのピーク値の存在する周波数ポイントとを検出し、その周波数ポイントを周波数分解処理部22Bへ出力される。
次に、周波数分解処理部22Bは、上昇領域及び下降領域それぞれについて該当する複素数データを、方位検出部30へ出力する。
この複素数データが、上昇領域及び下降領域のそれぞれのターゲット群(上昇領域及び下降領域においてピークを有するビート周波数)となる。
ターゲット連結処理部32Cにおいて、過去に確定したターゲットと上りと下りの両方のターゲット群とを結びつける必要があるため、メモリ21には図22に示すテーブルが記憶されている。
ターゲット連結部32Bは、図1のターゲット連結部32と同様な処理により、現在の検知サイクルと、過去の検知サイクルとの連結処理を行う。
そして、方位検出部30は、上昇領域及び下降領域それぞれにおいて、現在の検知サイクルにおけるAR係数と、過去の検知サイクルにおけるAR係数が平均化処理される。
次に、方位検出部30は、上昇領域のAR係数及び下降領域のAR係数の各々について角度θを検出し、図23に示すテーブルとしてピーク組合せ部24Bへ出力する。
そして、ピーク組合わせ部24Bは、図23に示すテーブルの情報を元に、同様の角度を有する組み合わせを行い、上昇領域と下降領域とのビート周波数を組み合わせを距離検出部25及び速度検出部26へ出力する。
距離検出部25は、第1実施形態と同様に、組み合わせの上昇領域と下降領域とのビート周波数により距離を算出する。
また、速度検出部26は、第1実施形態と同様に、組み合わせの上昇領域と下降領域とのビート周波数により相対速度を算出する。
ここで、距離検出部25及び速度検出部26それぞれは、距離と相対速度との値を、方向検知のように現在の検知サイクルと過去の検知サイクルとを平均化処理してフィルタリングする必要がないため、現在の検知サイクルのビート周波数の上昇領域及び下降領域の組み合わせにて計算する。
ターゲット確定部31Bは、上述した上昇領域及び下降領域のAR係数、上昇領域及び下降領域における周波数ポイントと距離と相対速度とを、現在の状態として確定する。
そして、ターゲット連結処理部32Cは、ターゲット確定部31Bから入力される、各ターゲット毎に、上昇領域及び下降領域それぞれの周波数ポイントと、上昇領域及び下降領域それぞれのAR係数と、距離と、縦位置と、横位置と、相対速度とを、第1実施形態と同様の処理により図22のテーブルに記憶させる。
また、本実施形態においても、上記図22のテーブルに対し、AR係数だけではなくピーク値が検出されたビート周波数の複素データ又は共分散行列と右辺ベクトルを記憶させる構成としても良い。
(第6実施形態)
次に、図を参照し、本実施形態による電子走査型レーダ装置につて説明する。
図24は、本実施形態による電子走査型レーダ装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態においては、第1実施形態と異なり、先にARスペクトル推定処理等の高分解能アルゴリズムより分解能が低いDBF(Digital Beam Forming)を用いて方位推定を行い、その後に平均化処理されたAR係数を用いたARスペクトル推定処理による高分解能アルゴリズムで方位推定を行う構成である。図1に示す第1実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、以下第1実施形態との相違点について説明する。
この図に示されるように、図1の第1実施形態における周波数分解処理部22とピーク検出部23との間にDBF処理部40が設けられ、上述したように、先にDBFを用いて受信波の到来する方位を検出する点が第1実施形態と異なる。
第1実施形態と同様に、周波数分解処理部22は、入力されるビート信号を周波数分解(時間軸フーリエ変換)し、ビート周波数を示す周波数ポイントと、複素数データとを、DBF処理部40へ出力する。
次に、DBF処理部40は、入力される各アンテナに対応した複素数データを、アンテナの配列方向にフーリエ変換し、すなわち空間軸フーリエ変換を行う。
そして、DBF処理部40は、角度に依存、すなわち角度分解能に対応した角度チャンネル毎の空間複素数データを計算し、ビート周波数毎にピーク検知部23に対して出力する。
これにより、DBF処理部40から出力される角度チャンネル毎の空間複素数データ(ビート周波数単位)の示すスペクトルは、ビーム走査分解能による受信波の到来方向推定に依存したものとなる。
また、アンテナの配列方向にフーリエ変換されているため、角度チャンネル間にて複素数データを加算しているのと同じ効果を得ることができ、角度チャンネル毎の複素数データはS/N比が改善されており、ピーク値の検出における精度を、第1実施形態と同様に向上させることが可能となる。
上述した複素数データ及び空間複素数データともに、第1実施形態と同様に、三角波の上昇領域及び下降領域の双方にて算出される。
次に、ピーク検知部23は、DBF処理部40による処理の後に、DBF結果による角度チャンネル毎にピークの検出を行い、検出された各チャンネルのピーク値を、次のピーク組合せ部24へ角度チャンネル毎に出力する。すなわち、16の分解能による空間軸フーリエ変換の場合、角度チャンネルの数は15となる。
ピーク組合せ部24では、第1の実施例と同様に、上昇領域及び下降領域におけるピーク値のあるビート周波数とそのピーク値を組み合わせて、距離検出部25及び速度検出部26へ、角度チャネル毎に出力する。
そして、ペア確定部27は、距離検出部25及び速度検出部26各々から、順次入力される上記距離r及び相対速度vにより、図5のテーブルを角度チャンネル毎に生成し、第1の実施例と同様に、ターゲット毎に対応した上昇領域及び下降領域それぞれの適切なピークの組み合わせを、角度チャンネル毎に判定する。ここで、DBFでの分解能では、ターゲットが複数の角度チャンネルに跨って存在を示すので、近隣の角度チャンネル(マトリクス)との一致性も加味して、角度チャネル毎に上昇領域及び下降領域それぞれのピークの適切な組み合わせを行うことができる。そして、上昇領域及び下降領域それぞれのピークのペアを確定し、確定した距離r及び相対速度vを示すターゲット群番号をターゲット確定部31へ出力し、図25に示すテーブルが作成される。
図25は、上昇領域及び下降領域それぞれのピークのペアを確定した結果を記憶するテーブルである。
ペア確定部27は、距離r及び相対速度vのみでなく、それぞれのターゲットの角度チャンネルの情報が得られるため、縦位置と横位置を求めることができるため、図6のテーブルに対して縦位置と横位置が含まれた、現在の検知サイクルの各ターゲット群に対応する結果を有する図25に示すテーブルを生成する。
そして、ターゲット連結部32は、図25のテーブルの情報を用いて、現在の検知サイクルにおけるターゲットと、図10の過去の検知サイクルにおけるターゲットとの結びつけの処理を行うこととなり、結びつけのパラメータとして、距離と相対速度及びピーク周波数ポイントとに加えて、縦位置と横位置を用いることとなるため、より結びつけの処理を高い精度にて行うことが可能となる。
さらに、方位検出部30からの方位情報とDBFからの方位情報とに基づいてAND論理で推定することにより、方向検知の信頼度を向上させたり、互いの方位情報を分担、例えば、近距離では角度分解能が粗くて良いのでDBFの角度情報を用いるなどができる効果を成す。
また、本実施形態においても、上記図10のテーブルに対し、AR係数に加えてピーク値が検出されたビート周波数の複素データ又は共分散行列と右辺ベクトルを記憶させる構成としても良い。
(第7実施形態)
次に、図を参照し、本実施形態による電子走査型レーダ装置を説明する。
図26は、本実施形態による電子走査型レーダ装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態においては、第1実施形態と異なり、先にARスペクトル推定処理等の高分解能アルゴリズムより分解能が低いDBF(Digital Beam Forming)を用いて方位推定を行い、ターゲットの角度範囲を絞り込み、IDBF(逆DBF、すなわち逆空間軸フーリエ変換)を行い時間軸の複素数データに戻し、後に行う高分解能アルゴリズムで行う方位推定の精度を向上させる構成である。図24に示す第6実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、以下第6実施形態との相違点について説明する。
本実施形態は、第6実施形態にチャンネル(Ch)削除部41及びIDBF処理部42が付加されたものである。
上記DBF処理部40は、第6実施形態と同様に、空間軸フーリエ変換を行い、空間複素数データをピーク検知部23へ出力するとともに、Ch削除部41へ出力する。
ここで、DBF処理部40は、図27(a)に示すように、受信アンテナの配列方向に本実施形態においては、例えば16ポイントの分解能により、空間軸フーリエ変換を行い、結果として15の角度チャンネルの角度単位のスペクトルを生成し、Ch削除部41へ出力する。
そして、Ch削除部41は、ペア確定部27で確定されたDBFターゲットのピーク周波数ポイント(例えば下降部分)に該当する空間複素数データのスペクトルのレベルが予め設定された角度範囲にて隣接して連続し、かつ予め設定されたDBF閾値のレベルを超えるか否かの検出を行い、DBF閾値を超えない角度チャンネルのスペクトルを「0」に置き換える処理を行い、絞り込んだ空間複素データを出力する。
上述した処理において、Ch削除部41は、例えば、図27(b)に示すように隣接した4角度チャンネルが連続して上記DBF閾値を超えるレベルであると、その範囲にターゲットが1つ以上存在するとして、これらの角度チャンネルのスペクトルを残し、他の角度のスペクトルの強度を「0」に置き換える。
そして、IDBF処理部42は、スペクトルの絞込を行った、すなわち設定した数の角度チャンネルにおいて連続してDBF閾値を超える角度チャンネル領域のデータのみ残し、その他の領域の強度を「0」に置き換えた空間複素数データを、逆空間軸フーリエ変換し、時間軸の複素数データに戻し、方位検出部30へ出力する。
そして、方位検出部30は、入力される複素数データから相関行列を算出するため、路側物などを除去し、かつノイズ成分を削減した直交性の良い相関行列を求めることができる。図27(c)は図27(b)のDBF分解能でのターゲット群(実際にはターゲットが2つ以上ある可能性があるのでターゲット群とする)を、上記の方法で相関行列に基づいて正規方程式を作成し、高分解能アルゴリズムでさらにターゲットを分離した例である。
また、図28(a)に示すように、複数のターゲット群からの反射成分を含む受信波を受信した場合、DBF処理部40から出力される空間複素データには、連続した角度チャンネルにてDBFレベルを超える角度チャンネル範囲が複数存在することとなる。
そして、Ch削除部41は、入力される空間複素データにて、設定された角度チャネル範囲において、隣接した角度チャネルのスペクトルのレベルが連続してDBF閾値のレベルを超える場合、その超えた角度チャネル領域をそれぞれ抽出し、その角度チャネル領域以外のスペクトルの強度を「0」に置き換え、図28(b)及び図28(c)のように、角度チャネル領域にて識別される別々の空間複素数データに分割する。
ここで、ペア確定部27は、第6実施形態と同様に、距離、相対速度及び縦位置と横位置を求め、Ch削除部41へ出力するとともに、ターゲット連結処理部32へ出力する。
Ch削除部41は、DBFターゲットの周波数ポイントに該当する空間複素数データを選出し、上述したCh削除を行った後、IDBF処理部42へ出力する。
そして、IDBF処理部42は、入力される空間複素数データを逆空間フーリエ変換して、得られた時間軸の複素数データを方位検出部30へ出力する。
ターゲット連結処理部32は、入力される距離、相対速度及び縦位置と横位置に対応した過去の検知サイクルのAR係数をメモリ21の図10のテーブルから抽出し、方位検出部30へ出力する。
上述した処理により、方位検出部30のARスペクトル推定処理におけるスペクトル算出時に検知方向範囲を絞り込むことができ、第1〜第6実施形態に比較して、より分解能を上げることが可能となる。
さらに、上述した構成とすることにより、方位検出部30において、AR係数の計算に用いる相関行列に、ターゲット群毎の反射成分に分割した受信波を、仮想的に受信されたことになるため、例えば受信アンテナ数及びサブアレー数に対してその数以上の多くのターゲットからの反射成分を含んだ受信波が受信されたとしても、AR係数の計算で誤ることなく計算が可能となる。
また、本実施形態においても、上記図10のテーブルに対し、AR係数だけではなくピーク値が検出されたビート周波数のIDBFされた複素数データ又は共分散行列と右辺ベクトルを記憶させる構成としても良い。
(第8実施形態)
図を参照し、異なる処理手順の推定方法について示す。
図29は、同実施形態における電子走査型レーダ装置の構成を示すブロック図である。
この図において、本実施形態による電子走査型レーダ装置は、図1及び図14に示した構成に対して信号処理部20Fの構成が異なる。図1及び図14に示した構成と同じ構成には、図1及び図14と同じ符号を付す。
信号処理部20Fは、メモリ21、周波数分離処理部22、ピーク検知部23、ピーク組合せ部24、距離検出部25、速度検出部26、ペア確定部27、方位検出部30F、ターゲット確定部31及びターゲット連結処理部32Fを備える。
また、方位検出部30Fは、正規方程式生成部301A、AR係数算出部302Fパワースペクトル算出部304Fを備える。
信号処理部20Fは、正規方程式の平均化処理を行う。
方位検出部30Fは、高分解能アルゴリズムのARスペクトル推定処理やMUSIC等を用いてスペクトル推定処理を行い、過去に行われたスペクトル推定の結果との平均化処理を行ったスペクトル推定の平均化処理結果に基づいて対応するターゲットの方位を検出し、ターゲット確定部31へ出力する。
方位検出部30FにおいてAR係数算出部302Fは、正規方程式生成部301Aによって平均化処理されて生成された正規方程式から導かれるAR係数と、白色雑音の分散σを算出する。このように、AR係数算出部302Fは、検知サイクルに応じて、アンテナ毎に、ターゲットの存在が検知されたビート周波数である検出ビート周波数の複素数データに基づいてスペクトル推定を行うことができる。
AR係数算出部302Fは、平均化処理された正規方程式を解いて、現在のAR係数を導く。また、AR係数算出部302Fは、パワースペクトル算出部304Fへ、得られたAR係数と白色雑音の分散σを出力する。
パワースペクトル算出部304Fは、平均化処理された正規方程式から導かれたAR係数と白色雑音の分散σに基づいて導かれるパワースペクトルから受信波の到来方向を算出する。
図30は、本実施形態で記憶させる情報を保持するテーブルの構成を示す図である。
この図に示されるテーブルは、図15に示されるテーブルの構成より、AR係数を示す項目の行が削除されている。また、列方向については、図15に示されるテーブルの構成と同じである。
図31は、電子走査型レーダ装置におけるターゲットの方向推定処理の流れを示すフローチャートである。
この図に示されるフローチャートにおける処理の手順は、前述の図16に示したフローチャートの手順に、ステップS09の処理が削除されている点が異なる。図16と同じ処理には、同じ符号を付す。
この図に示されるステップS07に続いて、パワースペクトル算出部304Fは、パワースペクトルを求める。パワースペクトルは、平均化処理された正規方程式に基づいて導かれたAR係数と白色雑音の分散σに基づいて求められる。求められたパワースペクトルは、その伝達特性を伝達関数として示した場合の極に対応するピーク特性が検出される(ステップS11)。そのピークが示す角度を反射波が到来する到来角度として検知する(ステップS13)。
以上に示した処理において、導かれるAR係数は、求められるパワースペクトルの特性に関係し、そのピーク形状の精度に寄与することから、AR係数の推定精度を向上させることが検知性能(検知角度性能や分離性能)の向上に関係することがわかる。
(本実施形態における方向推定特性)
続いて、本実施形態による電子走査型レーダ装置の方向推定特性について示す。
図32と図33は、本実施形態による電子走査型レーダ装置の方向推定特性を示す図である。
この図32(a)は、第1実施形態に示される構成に基づいて推定したスペクトル、図32(b)は、第3実施形態に示される構成に基づいて推定したスペクトル、図33(a)は、第8実施形態に示される構成に基づいて推定したスペクトルをそれぞれ示す。
また、図33(b)は、AR係数の平均化処理及び正規方程式の平均化処理を共に行わない推定結果を示す。
図32と図33(a)に示される結果を、図33(b)の結果と対比すると、AR係数の平均化処理及び正規方程式の平均化処理の少なくともいずれか一方の平均化処理を合わせて行うことにより、それぞれの検出結果にばらつきが無くなることが示される。すなわち、本実施形態に示す構成とすることにより、ピーク波形の形及び検出角度が揃って検出できることがわかる。
本実施形態による電子走査型レーダ装置は、方位検出部30における検出ビート周波数の複素数データに基づいたスペクトル推定処理の入力要素と、出力要素のいずれか又は両方の平均処理が行えるので、検出精度を低減させることなく、高い精度で受信波の到来方向の検出を行うことが可能となる。
以上、第1〜第8実施形態は、図1に示すFMCW方式のレーダに用いる構成例を基に説明したが、FMCW方式の他のアンテナ構成にも適用することが可能である。
また、多周波CW、パルスレーダ等のFMCW方式以外の他の方式においても、本発明に適用することが可能である。
さらに、同一制御サイクル内に図2(a)に示す送受信によるデータの取得を複数回行う場合では、本発明の実施形態における平均処理の回数を部分を単純に増やすことができるので、さらに推定精度が向上できる。
本実施形態において、パワースペクトルのピークを算出してターゲット数と方位を求める形態としたが、パワースペクトルの代わりに高次方程式の根を求める計算を用いて、その極で方位を推定してもよい。
さらに、本実施形態においては、方位検知部として高分解能アルゴリズムとしてARスペクトル推定処理を例に述べたが、他のスペクトル推定アルゴリズムにおいても同様におこなうことができる。例えば、MUSICやESPRITなどの固有値計算を実行するアルゴリズムの場合は、AR係数を記憶し平均処理するのと同じように、算出した固有ベクトルの要素を記憶して平均処理することにより適用できる。
なお、図1、図10、図14、図18、図21、図24、図26、図29における信号処理部20、20Aから20Fの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、受信波から方位検出を行う信号処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
1−1,1−n…受信アンテナ
2−1,2−n…ミキサ
3…送信アンテナ
4…分配器
5−1,5−n…フィルタ
6…SW
7…ADC
8…制御部
9…三角波生成部
10…VCO
20、20A、20B、20C、20D、20E、20F…信号処理部
21…メモリ
22、22B…周波数分解処理部
23、23B…ピーク検知部
24、24B…ピーク組合せ部
25…距離検出部
26…速度検出部
27…ペア確定部
30、30A、30B、30F…方位検出部
31、31B…ターゲット確定部
32、32A、32B、32C…ターゲット連結処理部
40…DBF処理部
41…Ch削除部
42…IDBF処理部
301、301A、301B…正規方程式生成部
302、302B、302F…AR係数算出部
303…AR係数フィルタ部
304、304F…パワースペクトル算出部

Claims (18)

  1. 移動体に搭載される電子走査型レーダ装置であり、
    送信波を送信する送信手段と、
    前記送信波を反射したターゲットから到来する受信波を受信する複数のアンテナを含んで構成される受信部と、
    前記送信波及び前記受信波からビート信号を生成するビート信号生成部と、
    前記ビート信号を予め設定された周波数帯域幅を有するビート周波数に周波数分解して、前記ビート周波数毎に分解された前記ビート周波数毎の強度値と位相で成る複素数データを算出し、ターゲットの存在が検知された検出ビート周波数の前記複素数データを出力する周波数分解処理部と、
    前記ビート周波数の強度値からピーク値を検出して前記ターゲットの存在を検知するターゲット検知部と、
    今回及び過去の検知サイクルにおいて検出される前記ターゲットを関連付けるターゲット連結処理部と、
    前記検知サイクルに応じて、前記アンテナ毎に、前記検出ビート周波数の前記複素数データを基にして、ARモデルの共分散行列と右辺ベクトルで成る正規方程式であって、前記正規方程式の共分散行列と右辺ベクトルとを生成し、前記生成された共分散行列と右辺ベクトルを含む正規方程式からAR係数を導いて、前記今回の検知サイクルで検出されたターゲットに関連する前記過去の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素と、前記今回の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素とを対象にした平均化処理った後、前記平均化処理の結果から導かれたAR係数に基づいてパワースペクトルを導いて前記受信波の到来方向を算出する方位検出部と
    を備えることを特徴とする電子走査型レーダ装置。
  2. 前記方位検出部は、
    前記正規方程式を生成する正規方程式生成部と、
    記AR係数を導くAR係数演算部と、
    前記平均化処理の結果から導かれたAR係数に基づいて導かれるパワースペクトルから前記受信波の到来方向を算出するスペクトル算出部と、を備え、
    「前記AR係数のベクトルの要素」及び「前記共分散行列の要素と前記右辺ベクトルの要素」の少なくとも何れかを前記平均化処理の対象にする
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子走査型レーダ装置。
  3. 前記方位検出部は、
    前記今回生成された正規方程式から導かれた今回の前記AR係数と、前記過去に生成された正規方程式から導かれた過去の前記AR係数とであって、前記ターゲットに関連付けられた前記今回のAR係数と前記過去のAR係数に対して重み付けされた平均化処理に基づいて平均AR係数を生成するフィルタ部と、を備え、
    前記スペクトル算出部は、
    前記平均AR係数に基づいて導かれるパワースペクトルから前記受信波の到来方向を算出する
    ことを特徴とする請求項2に記載の電子走査型レーダ装置。
  4. 前記検知サイクルに応じて、前記アンテナ毎に、前記検出ビート周波数の前記複素数データをにして導かれた前記正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素の内、少なくとも一部の要素を記憶する記憶部と、を備え、
    前記方位検出部は、
    前記平均化処理の対象とする要素を前記記憶部に記憶する
    ことを特徴とする請求項3に記載の電子走査型レーダ装置。
  5. 前記記憶される要素は、前記ターゲットに関連付けられた前記過去のAR係数又は前記平均AR係数のいずれかである
    ことを特徴とする請求項4に記載の電子走査型レーダ装置。
  6. 前記正規方程式生成部が、
    前記今回の検知サイクルにおいて生成される正規方程式に含まれる今回の前記共分散行列と前記右辺ベクトル、及び、前記過去に生成された正規方程式に含まれる過去の前記共分散行列と前記右辺ベクトルであって、前記ターゲットに関連付けられ、前記今回の共分散行列と前記過去の共分散行列とに対して重み付けされた平均化処理に基づいて平均共分散行列、及び、前記今回の右辺ベクトルと前記過去の右辺ベクトルに対して重み付けされた平均化処理に基づいて平均右辺ベクトルを生成し、
    前記AR係数演算部は、
    前記平均共分散行列と前記平均右辺ベクトルとを含む前記正規方程式から前記AR係数を導く
    ことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の電子走査型レーダ装置。
  7. 前記記憶される要素は、前記ターゲットに関連付けられた前記過去の共分散行列の要素と前記過去の右辺ベクトルの要素である
    ことを特徴とする請求項から請求項6のいずれか1項に記載の電子走査型レーダ装置。
  8. 前記ターゲット連結処理部は、
    前記今回及び過去の検知サイクルにおいてそれぞれ検出されたターゲットを関連付ける際、前記過去の検知サイクルにより得られた距離と相対速度に基づいて算出される距離範囲及び相対速度範囲に、前記今回の検知サイクルの検出ビート周波数により得られた距離及び相対速度がそれぞれ含まれるか否かの判定結果にしたがって、前記今回及び過去の検知サイクルにおけるターゲットが関連するターゲットであるか否かを検出する
    ことを特徴とする請求項から請求項7のいずれか1項に記載の電子走査型レーダ装置。
  9. 前記記憶部は、
    前記関連付けられたターゲットについて、前記過去の1つまたは複数の検知サイクルにおいて検知されたターゲットの距離及び相対速度を、少なくとも前記AR係数と前記平均AR係数のいずれか一方に関連付けてそれぞれ記憶し、
    前記ターゲット連結処理部は、
    前記今回の検知サイクルにおけるターゲットと、該今回の検知サイクルにおけるターゲットに関連付けられ、前記今回と時系列的に関係する複数の過去の検知サイクルにおけるターゲットとを対応付けて、
    前記フィルタ部は、
    前記AR係数を重み付け平均化処理して前記平均AR係数を生成するとともに、前記今回の検知サイクルにおいて検知されたターゲットの距離、相対速度及び少なくとも前記AR係数と前記平均AR係数のいずれか一方を、前記関連付けられた過去のターゲットの距離、相対速度及び少なくとも前記AR係数と前記平均AR係数のいずれか一方に対応させ、前記記憶部に記憶する
    ことを特徴とする請求項に記載の電子走査型レーダ装置。
  10. 前記記憶部は、
    前記関連付けられたターゲットに対応する検出ビート周波数の複素数データについて1つまたは複数の検知サイクル分を、それぞれ対応させて記憶し、
    前記正規方程式生成部は、
    前記今回の検知サイクルのターゲットと関連する前記過去の検知サイクルのターゲットが検知された場合に、前記過去の検知サイクルの複素数データから前記共分散行列と右辺ベクトルを算出し、前記今回の検知サイクルにおけるターゲットと、該今回の検知サイクルにおけるターゲットに関連付けられ、前記今回の検知サイクルと時系列的に関係する複数の過去の検知サイクルにおけるターゲットとを対応付けて、前記今回と過去の検知サイクルにおけるターゲットに対応する前記共分散行列と右辺ベクトルを重み付け平均化処理をした平均共分散行列と平均右辺ベクトルを生成し、
    前記ターゲット連結処理部は、
    前記関連付けられた今回のターゲットの距離、相対速度及び検出ビート周波数の複素数データを、前記関連付けられた過去の検知サイクルにおけるターゲットの距離、相対速度及び複素数データと対応付けて記憶する
    ことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の電子走査型レーダ装置。
  11. 前記複素数データに基づいて、前記受信波を受信する所望の方向の受信感度を高めるデジタルビームフォーミングに基づいて前記ターゲットの存在及び方位を検出するDBF部
    をさらに備え、
    前記ターゲット検知部は、
    前記今回の検知サイクルにおけるビート周波数における前記デジタルビームフォーミングに基づいて前記ターゲットの方位を検出し、
    前記ターゲット連結処理部は、
    前記今回及び過去の検知サイクルにおけるターゲットの関連付けを、距離、相対速度及び方位により行う
    ことを特徴とする請求項から請求項10のいずれか1項に記載の電子走査型レーダ装置。
  12. 前記DBF部は、
    前記デジタルビームフォーミングに基づいて設定される前記所望の方向に対応する角度チャンネル毎のスペクトルの強度を示す空間複素数データを算出し、
    隣接する前記角度チャンネルのスペクトルの強度が予め設定された前記角度チャンネル幅の範囲において予め設定されたDBF閾値を超えた場合、ターゲットの存在を検知(DBF検知ターゲット)し、ターゲットの存在が検知されていない角度チャンネルのスペクトル強度を「0」に置き換え、新たな空間複素数データとして出力するチャンネル削除部と、
    前記新たな空間複素数データを逆DBFすることにより、再生複素数データを生成するIDBF部と
    をさらに備え、
    前記正規方程式生成部は、
    前記再生複素数データから共分散行列を導いて正規方程式を生成する
    ことを特徴とする請求項11に記載の電子走査型レーダ装置。
  13. 前記チャンネル削除部は、
    複数の前記DBF検知ターゲットを検出した場合、それぞれの前記DBF検知ターゲットに対応した角度チャンネル範囲毎にスペクトルを分割し、前記DBF検知ターゲット数の空間複素数データを生成し、
    前記IDBF部は、
    前記DBF検知ターゲット毎の空間複素数データをそれぞれ逆DBFすることにより、前記DBF検知ターゲット毎の再生複素数データを生成し、
    前記正規方程式生成部は、
    前記DBF検知ターゲット毎の再生複素数データに基づいて、前記DBF検知ターゲット毎の共分散行列を算出する
    ことを特徴とする請求項12に記載の電子走査型レーダ装置。
  14. 前記フィルタ部は、
    前記相対速度に対応し、重み付け平均化処理をする際の重み係数を、前記ターゲット毎に変化させる
    ことを特徴とする請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の電子走査型レーダ装置。
  15. 前記フィルタ部は、
    前記今回及び過去における方位と距離から導かれる横方向への位置の変化量が、予め設定した範囲を超えた場合に、重み付け平均化処理をする際の重み係数を、前記ターゲット毎に変化させる
    ことを特徴とする請求項から請求項14のいずれか1項に記載の電子走査型レーダ装置。
  16. 前記ターゲット連結処理部は、
    前記AR係数の平均化処理をする際に参照する前記過去の検知サイクルの数を、前記相対速度に応じて変化させる
    ことを特徴とする請求項8から請求項14のいずれか1項に記載の電子走査型レーダ装置。
  17. 移動体に搭載される電子走査型レーダ装置による受信波方向推定方法であり、
    送信手段から送信波を送信する送信過程と、
    前記送信波を反射したターゲットから到来する受信波を、複数のアンテナから構成される受信部が受信する受信過程と、
    前記送信波及び前記受信波からビート信号を生成するビート信号生成過程と、
    前記ビート信号を予め設定された周波数帯域幅を有するビート周波数に周波数分解して、前記ビート周波数毎に分解された前記ビート周波数毎の強度値と位相で成る複素数データを算出し、該ビート周波数の強度値からピーク値を検出してターゲットの存在を検知し、ターゲットの存在が検知された検出ビート周波数の前記複素数データを出力する周波数分解処理過程と、
    今回及び過去の検知サイクルにおいて検出される前記ターゲットを関連付けるターゲット連結処理過程と、
    前記検知サイクルに応じて、前記アンテナ毎に、前記検出ビート周波数の前記複素数データを基にして、ARモデルの共分散行列と右辺ベクトルで成る正規方程式であって、前記正規方程式の共分散行列と右辺ベクトルとを生成し、前記生成された共分散行列と右辺ベクトルを含む正規方程式からAR係数を導いて、前記今回の検知サイクルで検出されたターゲットに関連する前記過去の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素と、前記今回の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素とを対象にした平均化処理を行った後、前記平均化処理の結果から導かれたAR係数に基づいてパワースペクトルを導いて前記受信波の到来方向を算出する方位検出過程と
    を有することを特徴とする受信波方向推定方法。
  18. 移動体に搭載される電子走査型レーダ装置により受信波方向推定の動作をコンピュータに制御させるためのプログラムであり、
    送信手段が送信波を送信させる送信処理と、
    受信部が前記送信波を反射したターゲットから到来する受信波を受信する受信処理と、
    ビート信号生成部が前記送信波及び前記反射波からビート信号を生成するビート信号生成処理と、
    前記ビート信号を予め設定された周波数帯域幅を有するビート周波数に周波数分解して、前記ビート周波数毎に分解された前記ビート周波数毎の強度値と位相で成る複素数データを算出し、ターゲットの存在が検知された検出ビート周波数の前記複素数データを出力する周波数分解処理と、
    ターゲット検知部が前記ビート周波数の強度値からピーク値を検出してターゲットの存在を検知するターゲット検知処理と、
    今回及び過去の検知サイクルにおいて検出される前記ターゲットを関連付けるターゲット連結処理と、
    前記検知サイクルに応じて、前記アンテナ毎に、前記検出ビート周波数の前記複素数データを基にして、ARモデルの共分散行列と右辺ベクトルで成る正規方程式であって、前記正規方程式の共分散行列と右辺ベクトルとを生成し、前記生成された共分散行列と右辺ベクトルを含む正規方程式からAR係数を導いて、前記今回の検知サイクルで検出されたターゲットに関連する前記過去の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素と、前記今回の検知サイクルの正規方程式における共分散行列の要素又は右辺ベクトル若しくはAR係数のベクトルの何れかのベクトルの要素とを対象にした平均化処理を行った後、前記平均化処理の結果から導かれたAR係数に基づいてパワースペクトルを導いて前記受信波の到来方向を算出する方位検出処理と
    コンピュータに実行させることを特徴とする受信波方向推定プログラム。
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