JP6075846B2 - レーダ装置、及び速度算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、より正確にドップラ速度を算出することのできるレーダ装置、及び速度算出方法に関するものである。

雨又は雲等の物標の速度を検出するためのレーダ装置は、複数のパルス信号を送信し、物標により反射されたエコー信号の位相回転量からその速度の算出を行う。このレーダ装置では、ドップラ周波数がパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）以下となる速度までしか算出することができず、物標の速度が大きい場合には、パルス間のドップラ周波数が観測上限であるＰＲＦを超えるときがある。このときは、算出された速度が実際の速度よりも低速な速度として観測されるいわゆる「折り返し」が発生することにより、正確な速度を算出することができない。

これに対して、非特許文献１には、折り返しが発生しても実際の速度を算出することができる方法が開示されている。この方法では、２つのパルス繰り返し周波数でパルス信号を交互に送信する。そして、２つのパルス繰り返し周波数で得られた速度の差から折り返し数を判定し、その折り返し数に基づき速度を補正して速度を算出する。

足立栄男、佐藤祐子 「ドップラー気象レーダ」 東芝レビューＶｏｌ．５５ Ｎｏ．５（２０００） ｐ．２７−３０

上述したように折り返し数に基づき折り返し補正をして速度を算出することにより実際の速度に近い速度を算出することができるが、より精度の高い速度を算出したいという要望がある。そこで、本発明は、より高い精度で速度を算出することのできるレーダ装置、及び速度算出方法を提供することを課題とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係るレーダ装置は、送信部と、第１の速度算出部と、第２の速度算出部と、第１の速度補正部と、第２の速度補正部とを備えている。前記送信部は、少なくとも２つの異なるパルス繰り返し周波数でパルス信号を送信する。前記第１の速度算出部は、第１のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号の反射波として受信された第１の受信信号に基づいて第１のドップラ速度を算出する。前記第２の速度算出部は、第２のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号の反射波として受信された第２の受信信号に基づいて第２のドップラ速度を算出する。前記第１の速度補正部は、前記第１のドップラ速度と前記第２のドップラ速度との速度差に基づき、前記第１のドップラ速度を折り返し補正して第１の補正済みドップラ速度を算出する。前記第２の速度補正部は、前記速度差に基づき、前記第２のドップラ速度を折り返し補正して第２の補正済みドップラ速度を算出する。

そして、本発明のある局面に係るレーダ装置は、前記第１の補正済みドップラ速度と前記第２の補正済みドップラ速度とに基づき平均速度を算出する平均速度算出部をさらに備える。

（２）好ましくは、前記送信部は、２つの異なるパルス繰り返し周波数で前記パルス信号を送信する。

（３）好ましくは、前記送信部は、前記第１のパルス繰り返し周波数で送信するパルス信号と、前記第２のパルス繰り返し周波数で送信するパルス信号とを交互に送信する。

（４）好ましくは、前記第１の速度算出部及び前記第２の速度算出部の少なくとも一方は、パルスペア法を用いて前記ドップラ速度を算出する。

（５）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係るドップラ速度算出方法は、次のステップ（ａ）から（ｆ）を含む。ステップ（ａ）は、少なくとも２つの異なるパルス繰り返し周波数でパルス信号を送信する。ステップ（ｂ）は、第１のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号の反射波として受信された第１の受信信号に基づいて第１のドップラ速度を算出する。ステップ（ｃ）は、第２のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号の反射波として受信された第２の受信信号に基づいて第２のドップラ速度を算出する。ステップ（ｄ）は、前記第１のドップラ速度と前記第２のドップラ速度との速度差に基づき、前記第１のドップラ速度を折り返し補正して第１の補正済みドップラ速度を算出する。ステップ（ｅ）は、前記速度差に基づき、前記第２のドップラ速度を折り返し補正して第２の補正済みドップラ速度を算出する。

そして、本発明のある局面に係るドップラ速度算出方法は、ステップ（ｆ）として、前記第１の補正済みドップラ速度と前記第２の補正済みドップラ速度とに基づき平均速度を算出するステップを更に含む。

本発明によれば、より高い精度で速度を算出することのできるレーダ装置、及び速度算出方法を提供することができる。

図１は本発明の実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 図２は本発明の実施形態に係るレーダ装置におけるドップラ速度算出装置の構成を示すブロック図である。 図３は複素受信信号Ｚ_１と複素受信信号Ｚ_２との位相差を示す極座標である。 図４は測定されるドップラ速度と真のドップラ速度との関係を示すグラフである。 図５は本発明の実施形態に係るドップラ速度算出装置において速度を算出する手順の一例を示すフローチャートである。 図６は変形例に係るドップラ速度算出装置の構成を示すブロック図である。 図７は測定される位相差と真の位相差との関係を示すグラフである。 図８は変形例１に係るレーダ装置におけるドップラ速度算出装置の構成を示すブロック図である。 図９は変形例２に係るレーダ装置におけるドップラ速度算出装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係るレーダ装置及び速度算出方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、レーダ装置を備えている船舶を「自船」という。

図１は、本実施形態に係るレーダ装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係るレーダ装置１は、アンテナユニット２、ドップラ速度算出装置３、及び表示装置４を備えている。

（アンテナユニット２）
アンテナユニット２は、アンテナ２１、送受切替部２２、送信部２３、受信部２４、及び局部発振器２５を備えている。

アンテナ２１は、指向性を有するパルス状電波を送信するとともに、物標からの反射波（エコー信号）を含む受信信号を受信するように構成されている。レーダ装置１は、アンテナ２１がパルス状電波を送信してからエコー信号を受信するまでの時間を測定することにより、物標までの距離を知ることができる。また、アンテナ２１は、水平面内において３６０度回転可能に構成されており、パルス状電波の送信方向を変えながら、電波の送受信を繰り返し行うように構成されている。物標の方位は、対応する送信信号を送信するときのアンテナ２１の方位から求められる。以上の構成で、自船周囲の平面上の物標を３６０度にわたり探知することができる。

送受切替部２２は、送信時には、送信部２３からアンテナ２１に送信信号が送られる接続に切り替える。また、送受切替部２２は、受信時には、アンテナ２１が受信したエコーがアンテナ２１から受信部２４に送られる接続に切り替える。

送信部２３は、信号生成部２３１と、第１の周波数変換部２３２とを有している。信号生成部２３１は、２つの異なるパルス繰り返し周波数でパルス信号が送信されるようパルス信号を生成して第１の周波数変換部２３２に出力する。詳細には、信号生成部２３１は、第１のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ１）で送信されるパルス信号と、第２のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ２）で送信されるパルス信号とを交互に生成する。

第１の周波数変換部２３２は、信号生成部２３１から出力されたパルス信号を局部発振器２５から出力されるローカル信号と混合することで周波数変換し、送受切替器２２を介してアンテナ２１へ出力する。なお、第１の周波数変換部２３２の出力信号の周波数帯は、例えば、３ＧＨｚ帯又は９ＧＨｚ帯である。

受信部２４は、第２の周波数変換部２４１と、Ａ／Ｄ変換部２４２と、直交検波部２４３とを有している。第２の周波数変換部２４１は、送受切替部２２を介してアンテナ２１から出力される受信信号を、局部発振器２５から出力されるローカル信号と混合することで中間周波数に変換し、Ａ／Ｄ変換部２４２に出力する。

Ａ／Ｄ変換部２４２は、第２の周波数変換部２４１から出力されるアナログ形式の受信信号をデジタル形式の受信信号に変換して直交検波部２４３に出力する。

直交検波部２４３は、Ａ／Ｄ変換部２４２から出力された受信信号を直交検波することにより、Ｉ（In-Phase）信号、及びＩ信号と位相がπ／２だけ異なるＱ（Quadrature）信号を生成する。ここで、Ｉ信号は、受信信号の複素エンベロープ信号の実数部、Ｑ信号は、受信信号の複素エンベロープ信号の虚数部である。なお、以下では、複素エンベロープ信号を複素受信信号と称する。この複素受信信号の振幅は、（Ｉ^２＋Ｑ^２）^１／２で表され、複素受信信号の位相は、ｔａｎ^−１（Ｑ／Ｉ）で表される。以上のようにして生成されたＩ信号及びＱ信号は、ドップラ速度算出装置３に出力される。

（ドップラ速度算出装置）
図２は、本実施形態に係るドップラ速度算出装置３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、ドップラ速度算出装置３は、第１の速度算出部３１ａと、第２の速度算出部３１ｂと、速度差算出部３２と、第１の速度補正部３３ａと、第２の速度補正部３３ｂと、平均速度算出部３４とを備えている。

第１及び第２の速度算出部３１ａ、３１ｂは、直交検波部２４３から出力されたＩ信号及びＱ信号に基づき、ドップラ速度を算出する。詳細には、第１の速度算出部３１ａは、第１のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号によって得られた第１の複素受信信号に基づき、パルスペア方式を用いて第１のドップラ速度を算出する。具体的には、図３に示すように、第１の速度算出部３１ａは、ある距離で受信された第１の複素受信信号Ｚ_１と、次に送信されたパルス信号によって得られた第１の複素受信信号Ｚ_２との位相差θを算出する。なお、第１の複素受信信号Ｚ_１と第１の複素受信信号Ｚ_２とは同一距離で受信された信号である。そして、第１の速度算出部３１ａは、以下の（１）式に基づき、第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１を算出し、この第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１を速度差算出部３２及び第１の速度補正部３３ａに出力する。
Ｖ_ｄ１＝λθ／（４πＴ） ・・・（１）
なお、λはパルス信号の波長、Ｔはパルス信号の繰り返し周期を表す。

第２の速度算出部３１ｂは、第２のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号によって得られた第２の複素受信信号に基づき、上述した第１の速度算出部３１ａと同様の方法で第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を算出する。また、第２の速度算出部３１ｂは、算出した第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を、速度差算出部３２及び第２の速度補正部３３ｂに出力する。なお、この第１の速度算出部３１ａが算出した第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１、及び第２の速度算出部３１ｂが算出した第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２は、補正前のドップラ速度であって、レーダ装置１が最終的に出力するドップラ速度ではない。

速度差算出部３２は、第１の速度算出部３１ａから出力された第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１と、第２の速度算出部３１ｂから出力された第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２との速度差ΔＶを算出する。本実施形態では、速度差算出部３２は、第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１から第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を減算した値（Ｖ_ｄ１−Ｖ_ｄ２）を速度差ΔＶとして算出する。また、速度差算出部３２は、算出した速度差ΔＶを第１の速度補正部３３ａ及び第２の速度補正部３３ｂに出力する。

第１の速度補正部３３ａは、速度差算出部３２から出力された速度差ΔＶに基づき、第１の速度算出部３１ａから出力された第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１を折り返し補正して、第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１を算出する。すなわち、第１の速度補正部３３ａは、速度差ΔＶに基づき第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１の折り返し数ｎ_１を決定し、この折り返し数ｎ_１を用いて第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１を補正し第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１を算出する。また、第１の速度補正部３３ａは、算出した第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１を平均速度算出部３４に出力する。

詳細には、第１の速度補正部３３ａは、図４に示すような測定されるドップラ速度と真のドップラ速度との関係を示すグラフを参照し、速度差ΔＶに基づいて折り返し数ｎ_１を決定する。なお、測定されるドップラ速度は、本実施形態における第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１、又は第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２に相当し、真のドップラ速度は、本実施形態における第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１、又は第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２に相当する。また、図４に示すグラフは、２つのパルス繰り返し周波数が決まることにより一義的に設定されるグラフであり、速度差ΔＶと折り返し数ｎ_１及びｎ_２との対応関係を示す情報を含んでいる。すなわち、第１の速度補正部３３ａは、予め設定された速度差ΔＶと折り返し数ｎ_１との対応関係を示す対応情報に基づき、速度差ΔＶから折り返し数ｎ_１を決定する。

第１の速度補正部３３ａは、折り返し数ｎ_１を決定すると、以下の（２）式に基づき、第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１を算出する。
Ｖ_ｒ１＝Ｖ_ｄ１＋２ｎ_１・Ｖ_ｎ１ ・・・（２）
ここで、Ｖ_ｎ１は、第１の速度算出部３１ａが算出可能な最大ドップラ速度、すなわち第１のパルス繰り返し周波数におけるナイキスト速度であり、次の（３）式で表される。
Ｖ_ｎ１＝λ・ｆ_１／４ ・・・（３）
なお、ｆ_１は、第１のパルス繰り返し周波数を表す。

第２の速度補正部３３ｂは、速度差算出部３２から出力された速度差ΔＶに基づき、第２の速度算出部３１ｂから出力された第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を折り返し補正して、第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２を算出する。すなわち、第２の速度補正部３３ｂは、速度差ΔＶに基づき第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２の折り返し数ｎ_２を決定し、この折り返し数ｎ_２を用いて第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を補正し第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２を算出する。また、第２の速度補正部３３ｂは、算出した第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２を平均速度算出部３４に出力する。

詳細には、第２の速度補正部３３ｂは、上述した第１の速度補正部３３ａと同様にして第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２を算出する。なお、第２の速度補正部３３ｂは、次の（４）式に基づき、第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２を算出する。
Ｖ_ｒ２＝Ｖ_ｄ２＋２ｎ_２・Ｖ_ｎ２ ・・・（４）
ここで、Ｖ_ｎ２は、第２の速度算出部３１ｂが算出可能な最大ドップラ速度、すなわち第２のパルス繰り返し周波数におけるナイキスト速度であり、次の（５）式で表される。
Ｖ_ｎ２＝λ・ｆ_２／４ ・・・（５）
なお、ｆ_２は、第２のパルス繰り返し周波数を表す。

ここで、図４に基づいて速度差ΔＶから折り返し数を決定する方法について、いくつか例を挙げて具体的に説明する。まず、第１の速度補正部３３ａは、速度差算出部３２から出力された速度差ΔＶに基づき、該当する領域を決定する。例えば、速度差ΔＶが−Ｖ_２であれば、第１の速度補正部３３ａは、該当する領域がＡ_２であると決定する。図４に基づきこの領域Ａ_２における第１のドップラ速度の折り返し数は１であるため、第１の速度補正部３３ａは、折り返し数ｎ_１を１に決定する。また、速度差ΔＶがＶ_６であれば、第１の速度補正部３３ａは、該当する領域がＡ_６であると決定する。図４に基づきこの領域Ａ６における第１のドップラ速度の折り返し数ｎ_１は−１であるため、第１の速度補正部３３ａは、折り返し数ｎ_１を−１に決定する。

このように、第１の速度補正部３３ａは、速度差ΔＶの正負及び大きさを基準にして、対応する折り返し数ｎ_１を決定する。同様に第２の速度補正部３３ｂも、速度差ΔＶの正負及び大きさを基準にして、対応する折り返し数ｎ_２を決定する。

平均速度算出部３４は、第１の速度補正部３３ａから出力された第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１と、第２の速度補正部３３ｂから出力された第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２との平均値を平均速度Ｖ_ａｖｅとして算出する。具体的には、平均速度算出部３４は、以下の（６）式より平均速度Ｖ_ａｖｅを算出する。また、平均速度算出部３４は、算出した平均速度Ｖ_ａｖｅを表示装置４に出力する。
Ｖ_ａｖｅ＝（Ｖ_ｒ１＋Ｖ_ｒ２）／２ ・・・（６）

（表示装置）
表示装置４は、平均速度算出部３４から出力される平均速度Ｖ_ａｖｅを表示する。

（速度算出方法）
上述したように構成されたレーダ装置１を用いて物標のドップラ速度を算出方法について、図５を参照しつつ説明する。なお、図５は、本実施形態に係るレーダ装置においてドップラ速度を算出する手順の一例を示すフローチャートである。

図５に示すように、第１の速度算出部３１ａによって第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１を算出するとともに、第２の速度算出部３１ｂによって第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を算出する（ステップＳ１）。

詳細には、第１の速度算出部３１ａは、第１のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号によって得られる第１の複素受信信号に基づき、パルスペア法を用いて第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１を算出する。また、第２の速度算出部３１ｂも同様に、第２のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号によって得られる第２の複素受信信号に基づき、パルスペア法を用いて第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を算出する。このようにして算出された第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１及び第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２は、速度差算出部３２、第１の速度補正部３３ａ、及び第２の速度補正部３３ｂに出力される。

次に、速度差算出部３２は、第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１と第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２との差から速度差ΔＶを算出する（ステップＳ２）。具体的には、速度差算出部３２は、第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１から第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を減算することにより、すなわち、Ｖ_ｄ１−Ｖ_ｄ２を計算することにより、速度差ΔＶを算出する。また、速度差算出部３２は、算出した速度差ΔＶを第１の速度補正部３３ａ、及び第２の速度補正部３３ｂに出力する。

次に、第１の速度補正部３３ａによって、第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１を折り返し補正して第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１を算出するとともに、第２の速度補正部３３ｂによって、第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を折り返し補正して第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２を算出する（ステップＳ３）。

詳細には、第１の速度補正部３３ａは、図４に示すグラフを参照し、速度差算出部３２から出力された速度差ΔＶに基づき、折り返し回数ｎ_１を決定する。そして、第１の速度補正部３３ａは、上述した（２）式により、第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１を算出する。また、第２の速度補正部３３ｂも同様に、図４に示すグラフを参照し、速度差算出部３２から出力された速度差ΔＶに基づき、折り返し回数ｎ_２を決定する。そして、第２の速度補正部３３ｂは、上述した（４）式により、第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２を算出する。以上のようにして算出された第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１及び第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２は、平均速度算出部３４に出力される。

次に、平均速度算出部３４は、第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１及び第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２に基づき、平均速度Ｖ_ａｖｅを算出する（ステップＳ４）。具体的には、平均速度算出部３４は、（Ｖ_ｒ１＋Ｖ_ｒ２）／２を算出することにより、平均速度Ｖ_ａｖｅを算出する。

以上説明した本実施形態に係るレーダ装置１によれば、第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１だけでなく、第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２まで算出することができる。このように、出力するドップラ速度のデータ量を従来の２倍とすることができるため、より高い精度でドップラ速度を算出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

（１）例えば、上記実施形態では、第１の速度算出部３１ａ及び第２の速度算出部３１ｂは、パルスペア方式によってそれぞれ第１又は第２のドップラ速度Ｖ_ｄ１、Ｖ_ｄ２を算出しているが、第１及び第２のドップラ速度の算出方位法は、これに限定されるものではない。例えば、第１及び第２の速度算出部３１ａ，３１ｂは、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）方式によってドップラ速度Ｖ_ｄ１、Ｖ_ｄ２を算出することができる。なお、ＦＦＴ方式では、第１の速度算出部３１ａは、第１の複素受信信号をフーリエ変換処理することによって周波数領域に変換し、その周波数スペクトラムのピークを読み取ることによって第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１を算出する。また、第２の速度算出部３１ｂは、第２の複素受信信号に同様の処理をすることによって第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を算出する。

（２）また、上記実施形態において、速度差算出部３２は、第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１から第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２を減算することによって速度差ΔＶを算出しているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、速度差算出部３２は、第２のドップラ速度Ｖ_ｄ２から第１のドップラ速度Ｖ_ｄ１を減算することによって速度差ΔＶを算出することもできる。なお、この場合は、図４のグラフにおける速度差ΔＶの正負が逆になる。

（３）また、上記実施形態において、レーダ装置１は、平均速度算出部３４で算出した平均速度Ｖ_ａｖｅを最終出力としているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、レーダ装置１は、平均速度算出部３４を備えていなくてもよく、第１及び第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１、Ｖ_ｒ２を最終出力とすることができる。

（４）また、上記実施形態では、第１及び第２の速度算出部３１ａ，３１ｂによって第１及び第２のドップラ速度Ｖ_ｄ１，Ｖ_ｄ２を算出していたが、次のように第１及び第２のドップラ速度Ｖ_ｄ１、Ｖ_ｄ２を算出しない構成とすることもできる。

図６は、本変形例に係るドップラ速度算出装置３’の構成を示すブロック図である。図６に示すように、本変形例に係るドップラ速度算出装置３’は、第１の位相差算出部３５ａ、第２の位相差算出部３５ｂ、位相差差算出部３６、第１の速度補正部３７ａ、第２の速度補正部３７ｂ、及び平均速度算出部３８を備えている。

第１の位相差算出部３５ａは、第１の複素受信信号に基づき、上記実施形態における第１の速度算出部３１ａと同様の方法で第１の位相差θ_ｄ１を算出する。また、第２の位相差算出部３５ｂも同様に、第２の複素受信信号に基づき、第２の位相差θ_ｄ２を算出する。この第１の位相差θ_ｄ１及び第２の位相差θ_ｄ２は、位相差差算出部３６、第１の速度補正部３７ａ、及び第２の速度補正部３７ｂに出力される。

位相差差算出部３６は、第１の位相差θ_ｄ１と第２の位相差θ_ｄ２との差である位相差差Δθを算出する。具体的には、位相差差算出部３６は、第１の位相差θ_ｄ１から第２の位相差θ_ｄ２を減算しして位相差差Δθを算出し、この位相差差Δθを第１の速度補正部３７ａ及び第２の速度補正部３７ｂに出力する。

第１の速度補正部３７ａは、図７に示すような測定される位相差と真の位相差との関係を示すグラフを参照し、位相差差Δθに基づいて、第１の複素受信信号の位相回転数である第１の位相回転数ｎ_１を決定する。そして、第１の速度補正部３７ａは、第１の位相差θ_ｄ１と、第１の位相回転数ｎ_１とに基づき、真の位相差である第１の補正済み位相差θ_ｒ１を次の（７）式を用いて算出する。
θ_ｒ１＝θ_ｄ１＋２ｎ_１・θ_ｎ１ ・・・（７）
ここで、θ_ｎ１は、第１の位相差算出部３５ａが算出可能な最大位相差である。そして、第１の速度補正部３７ａは、算出した第１の補正済み位相差θ_ｒ１に基づき、パルスペア方式、すなわち次の（８）式によって第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１を算出する。
Ｖ_ｒ１＝λθ_ｒ１／（４πＴ） ・・・（８）

同様に、第２の速度補正部３７ｂは、位相差差Δθに基づき、第２の複素受信信号の位相回転数である第２の位相回転数ｎ_２を決定し、真の位相差である第２の補正済み位相差θ_ｒ２を算出し、パルスペア方式によって第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２を算出する。

平均速度算出部３８は、第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１と、第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２との平均値Ｖ_ａｖｅを算出する。具体的には、平均速度算出部３８は、（Ｖ_ｒ１＋Ｖ_ｒ２）／２を計算し、これを平均値Ｖ_ａｖｅとして出力する。

以下に実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。

実施例は、上記実施形態と同様のレーダ装置１を用いて、平均速度算出部３４よりドップラ速度を出力する。なお、実施例において出力するドップラ速度は、上記実施形態の平均速度Ｖ_ａｖｅに相当する。

比較例１は、図８に示すような、上記実施形態のドップラ速度算出装置３から第２の速度補正部３３ｂ及び平均速度算出部３４を省略したドップラ速度算出装置３００を備えたレーダ装置を用いて、第１の速度補正部３３ａよりドップラ速度を出力する。なお、比較例１において出力するドップラ速度は、上記実施形態の第１の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ１に相当する。

比較例２は、図９に示すような、上記実施形態のドップラ速度算出装置３から第１の速度補正部３３ａ及び平均速度算出部３４を省略したドップラ速度算出装置３０１を備えたレーダ装置を用いて、第２の速度補正部３３ｂよりドップラ速度を出力する。なお、比較例２において出力するドップラ速度は、上記実施形態の第２の補正済みドップラ速度Ｖ_ｒ２に相当する。

以上説明した実施例、比較例１、及び比較例２によって、３つの船舶１〜３のドップラ速度を９点算出し、その算出した９点のドップラ速度の速度平均値、標準偏差、及び分散を表１に示した。なお、第１のパルス繰り返し周波数は２０００Ｈｚ、第２のパルス繰り返し周波数は１６００Ｈｚとした。表１から、実施例は、比較例１及び比較例２に比べて分散が少なく、高い精度でドップラ速度を算出できていることが分かる。

１ レーダ装置
３１ａ 第１の速度算出部
３１ｂ 第２の速度算出部
３３ａ、３７ａ 第１の速度補正部
３３ｂ、３７ｂ 第２の速度補正部
３５ａ 第１の位相差算出部
３５ｂ 第２の位相差算出部

Claims (5)

1. 少なくとも２つの異なるパルス繰り返し周波数でパルス信号を送信する送信部と、
   第１のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号の反射波として受信された第１の受信信号に基づいて第１のドップラ速度を算出する第１の速度算出部と、
   第２のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号の反射波として受信された第２の受信信号に基づいて第２のドップラ速度を算出する第２の速度算出部と、
   前記第１のドップラ速度と前記第２のドップラ速度との速度差に基づき、前記第１のドップラ速度を折り返し補正して第１の補正済みドップラ速度を算出する第１の速度補正部と、
   前記速度差に基づき、前記第２のドップラ速度を折り返し補正して第２の補正済みドップラ速度を算出する第２の速度補正部と、
   前記第１の補正済みドップラ速度と前記第２の補正済みドップラ速度とに基づき平均速度を算出する平均速度算出部と、
   を備える、レーダ装置。
2. 前記送信部は、２つの異なるパルス繰り返し周波数で前記パルス信号を送信する、請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記送信部は、前記第１のパルス繰り返し周波数で送信するパルス信号と、前記第２のパルス繰り返し周波数で送信するパルス信号とを交互に送信する、請求項１又は請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記第１の速度算出部及び前記第２の速度算出部の少なくとも一方は、パルスペア法を用いて前記ドップラ速度を算出する、請求項１から３のいずれかに記載のレーダ装置。
5. （ａ）少なくとも２つの異なるパルス繰り返し周波数でパルス信号を送信するステップと、
   （ｂ）第１のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号の反射波として受信された第１の受信信号に基づいて第１のドップラ速度を算出するステップと、
   （ｃ）第２のパルス繰り返し周波数で送信されたパルス信号の反射波として受信された第２の受信信号に基づいて第２のドップラ速度を算出するステップと、
   （ｄ）前記第１のドップラ速度と前記第２のドップラ速度との速度差に基づき、前記第１のドップラ速度を折り返し補正して第１の補正済みドップラ速度を算出するステップと、
   （ｅ）前記速度差に基づき、前記第２のドップラ速度を折り返し補正して第２の補正済みドップラ速度を算出するステップと、
   （ｆ）前記第１の補正済みドップラ速度と前記第２の補正済みドップラ速度とに基づき平均速度を算出するステップと、
   を含む、ドップラ速度算出方法。

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