JP6516645B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、観測対象の目標を検出するレーダ装置に関するものである。

以下の非特許文献１には、アレーアンテナを構成している素子アンテナの受信信号をデジタル信号に変換する複数のＡＤ変換器と、複数のＡＤ変換器により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成して、目標を検出する信号処理部とから構成されているレーダ装置が開示されている。

ただし、１つのアレーアンテナでは、３６０度の角度覆域全体を監視することが困難であるため、開口面が互いに異なる方向に指向されている複数のアレーアンテナを用意し、レーダ装置がアレーアンテナ毎に信号処理部を実装している構成が一般的である。
例えば、アンテナ正面方向（開口面の法線方向）が０度のアレーアンテナ、９０度のアレーアンテナ、１８０度のアレーアンテナ、２７０度のアレーアンテナを用意している場合、４個の信号処理部を実装している。
なお、デジタルビームフォーミングによるアレーアンテナのビーム指向方位がアンテナ正面方向であるときに、アレーアンテナの利得が最大（信号の受信電力が最大）となるように、アレーアンテナが設置されるのが一般的である。

吉田孝著、「改訂 レーダ技術」、１９９６年 コロナ社出版 ｐ．２８９−２９１

従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、デジタルビームフォーミングによるアレーアンテナのビーム指向方位がアンテナ正面方向から離れて、開口方位端に近づくほど、アレーアンテナの利得が低下する。このため、開口方位端付近では、アンテナ利得の低下に伴う信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の低下が起こり、開口方位端付近に存在している目標を検出することができないことがある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、観測対象の目標が開口方位端付近に存在している場合でも、精度よく目標を検出することが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、開口面が互いに異なる方向に向けられている複数のアレーアンテナと、アレーアンテナ毎に設けられており、当該アレーアンテナを構成している複数の素子アンテナの受信信号を用いて、当該アレーアンテナによって目標を観測することが可能な角度領域のうち、２つの開口方位端における角度領域の内側の領域である観測可能角度領域内に存在している目標を検出する複数の第１の信号処理部と、複数のアレーアンテナのうち、いずれか２つのアレーアンテナを構成している複数の素子アンテナの受信信号を用いて、２つのアレーアンテナの観測可能角度領域の間の領域内に存在している目標を検出する１つ以上の第２の信号処理部とを備え、前記２つのアレーアンテナの観測可能角度領域の間の領域は、当該２つのアレーアンテナのそれぞれのアレーアンテナが前記目標を観測する上で必要十分な利得が得られない範囲が設定されているようにしたものである。

この発明によれば、複数のアレーアンテナのうち、いずれか２つのアレーアンテナを構成している複数の素子アンテナの受信信号を用いて、２つのアレーアンテナの観測可能角度領域の間の領域内に存在している目標を検出する１つ以上の第２の信号処理部を備えるように構成したので、観測対象の目標が開口方位端付近に存在している場合でも、精度よく目標を検出することができる効果がある。

この発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるレーダ装置のデジタル信号処理部５を示すハードウェア構成図である。 デジタル信号処理部５がコンピュータで構成されている場合のハードウェア構成図である。 デジタル信号処理部５を構成している信号処理部１１〜１３及び制御部１４の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１によるレーダ装置の信号処理部１３を示す構成図である。 ビーム検出部４１によるマルチビームの形成例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２によるレーダ装置の信号処理部１３における測角誤差分布の一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるレーダ装置の信号処理部１３における測角誤差分布の一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるレーダ装置のデジタル信号処理部５を示すハードウェア構成図である。 レーダ装置が３つのアレーアンテナ１０１〜１０３を有する例を示す説明図である。 レーダ装置が４つのアレーアンテナ１０１〜１０４を有する例を示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置のデジタル信号処理部５を示すハードウェア構成図である。
図１の例では、説明の便宜上、紙面左方向を０度、紙面上方向を９０度、紙面右方向を１８０度としている。
図１及び図２において、アレーアンテナ１はＮ個（Ｎは２以上の整数）の素子アンテナ１ａから構成されており、開口面が４５度の方向に向けられている。
アレーアンテナ１のビーム指向方位は、デジタルビームフォーミングの実行によって制御され、アレーアンテナ１によって目標を観測することが可能な角度覆域（角度領域）は、素子アンテナ１ａの個数や配置などによって異なるが、例えば、−１５〜１０５度の範囲などが想定される。
ただし、アレーアンテナ１の２つの開口方位端では利得が低下するため、観測対象の目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲は、概ね１０〜８０度の範囲に制限される。目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲についても、素子アンテナ１ａの配置や個数などで変化するとともに、後段のデジタル信号処理部５による目標の検出性能によって変化する。
アレーアンテナ１の利得が低下して、目標を観測する上で必要十分な利得が得られない場合、ＳＮＲの低下が起こる。このため、単体のアレーアンテナ１の受信信号を用いるだけでは、アレーアンテナ１の開口方位端付近に存在している目標を検出することができない場合もある。

アレーアンテナ２はＭ個（Ｍは２以上の整数）の素子アンテナ２ａから構成されており、開口面が１３５度の方向に向けられている。
アレーアンテナ２のビーム指向方位は、デジタルビームフォーミングの実行によって制御され、アレーアンテナ２によって目標を観測することが可能な角度覆域は、素子アンテナ２ａの個数や配置などによって異なるが、例えば、７５〜１９５度の範囲などが想定される。
ただし、アレーアンテナ２の２つの開口方位端では利得が低下するため、観測対象の目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲は、概ね１００〜１７０度の範囲に制限される。目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲についても、素子アンテナ２ａの配置や個数などで変化するとともに、後段のデジタル信号処理部５による目標の検出性能によって変化する。
アレーアンテナ２の利得が低下して、目標を観測する上で必要十分な利得が得られない場合、ＳＮＲの低下が起こる。このため、単体のアレーアンテナ２の受信信号を用いるだけでは、アレーアンテナ２の開口方位端付近に存在している目標を検出することができない場合もある。

上記の例では、１０〜８０度の範囲及び１００〜１７０度の範囲については、目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲となるが、アレーアンテナ１，２の開口方位端の角度領域である８０〜１００度の範囲については、目標を観測する上で必要十分な利得が得られない範囲となる。
この実施の形態１では、アレーアンテナ１，２の開口方位端の角度領域である８０〜１００度の範囲でも、目標を観測する上で必要十分な利得が得られるレーダ装置を例示する。
以下、アレーアンテナ１による目標観測で必要十分な利得が得られる範囲を観測可能角度領域（１）と称し、アレーアンテナ１の観測可能角度領域（１）は１０〜８０度の範囲である。
また、アレーアンテナ２による目標観測で必要十分な利得が得られる範囲を観測可能角度領域（２）と称し、アレーアンテナ２の観測可能角度領域（２）は１００〜１７０度の範囲である。
また、観測可能角度領域（１）と観測可能角度領域（２）の間の領域を観測可能角度領域（３）と称し、観測可能角度領域（３）は８０〜１００度の範囲である。

アナログデジタル変換器（以下、「ＡＤ変換器」と称する）３はアレーアンテナ１を構成している素子アンテナ１ａ毎に設けられており、当該素子アンテナ１ａのアナログの受信信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理部５の信号処理部１１，１３に出力する。
アナログデジタル変換器（以下、「ＡＤ変換器」と称する）４はアレーアンテナ２を構成している素子アンテナ２ａ毎に設けられており、当該素子アンテナ２ａのアナログの受信信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理部５の信号処理部１２，１３に出力する。

デジタル信号処理部５は、観測可能角度領域（１）に対応している信号処理部１１と、観測可能角度領域（２）に対応している信号処理部１２と、観測可能角度領域（３）に対応している信号処理部１３と、信号処理部１１〜１３における目標の検出処理の実行を制御する制御部１４とから構成されている。

信号処理部１１は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどで構成される信号処理回路２１で実現されるものであり、制御部１４から目標の検出処理の実行指令が出力されると、複数のＡＤ変換器３により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する第１の信号処理部である。
即ち、信号処理部１１は複数のＡＤ変換器３により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成して、そのマルチビームから目標に対応するビームを検出し、その検出したビームの角度範囲内でビームフォーマ測角を実施することで、観測対象の目標を測角する処理を実施する。

信号処理部１２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどで構成される信号処理回路２２で実現されるものであり、制御部１４から目標の検出処理の実行指令が出力されると、複数のＡＤ変換器４により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する第１の信号処理部である。
即ち、信号処理部１２は複数のＡＤ変換器４により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成して、そのマルチビームから目標に対応するビームを検出し、その検出したビームの角度範囲内でビームフォーマ測角を実施することで、観測対象の目標を測角する処理を実施する。

信号処理部１３は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどで構成される信号処理回路２３で実現されるものであり、制御部１４から目標の検出処理の実行指令が出力されると、複数のＡＤ変換器３，４により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する第２の信号処理部である。
即ち、信号処理部１３は複数のＡＤ変換器３，４により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成して、そのマルチビームから目標に対応するビームを検出し、その検出したビームの角度範囲内でビームフォーマ測角を実施することで、観測対象の目標を測角する処理を実施する。

制御部１４は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどで構成される制御回路２４で実現されるものであり、観測可能角度領域（１）内に観測対象の目標が存在している可能性が高ければ、信号処理部１１に対して目標の検出処理の実行を指示し、観測可能角度領域（２）内に観測対象の目標が存在している可能性が高ければ、信号処理部１２に対して目標の検出処理の実行を指示する処理を実施する。また、観測可能角度領域（３）内に観測対象の目標が存在している可能性が高ければ、信号処理部１３に対して目標の検出処理の実行を指示する処理を実施する。
なお、制御部１４が、観測対象の目標が存在している可能性が高い観測可能角度領域を判断する処理については、どのような処理でもよいが、例えば、図示せぬ追尾装置により推定された目標の推定位置を取得することで判断することができる。あるいは、デジタル信号処理部５による過去複数回の目標の検出結果から判断することもできる。

図１の例では、デジタル信号処理部５の構成要素である信号処理部１１〜１３及び制御部１４のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、デジタル信号処理部５がコンピュータで構成されているものであってもよい。
図３はデジタル信号処理部５がコンピュータで構成されている場合のハードウェア構成図である。
デジタル信号処理部５がコンピュータで構成されている場合、信号処理部１１〜１３及び制御部１４の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリ３１に格納し、コンピュータのプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図４はデジタル信号処理部５を構成している信号処理部１１〜１３及び制御部１４の処理内容を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
この実施の形態１では、アレーアンテナ１の観測可能角度領域（１）が１０〜８０度の範囲、アレーアンテナ２の観測可能角度領域（２）が１００〜１７０度の範囲、観測可能角度領域（１）と観測可能角度領域（２）の間の領域内である観測可能角度領域（３）が８０〜１００度の範囲である例を説明するが、観測可能角度領域（３）において、アレーアンテナ１の受信信号又はアレーアンテナ２の受信信号だけを用いる場合の利得よりも、２つのアレーアンテナ１，２の受信信号を用いる場合の利得を高めて、目標を観測する上で必要十分な利得を得るには、下記の式（１）（２）の条件を満足するように、観測可能角度領域（３）の範囲を設定する必要がある。

式（１）（２）において、Ｇ_１（θ_１）はアレーアンテナ１における角度θ_１での利得、Ｇ_２（θ_２）はアレーアンテナ２における角度θ_２での利得、εは任意の所望の利得を示す設定値である。

即ち、アレーアンテナ１の開口の正面方向から離れて、アレーアンテナ２の開口の正面方向に近づく角度ほど、アレーアンテナ１の利得が低下して、アレーアンテナ２の利得が高くなる。
一方、アレーアンテナ２の開口の正面方向から離れて、アレーアンテナ１の開口の正面方向に近づく角度ほど、アレーアンテナ２の利得が低下して、アレーアンテナ１の利得が高くなる。
このとき、２つのアレーアンテナ１，２の受信信号を用いる場合の利得は、一方のアレーアンテナ１（またはアレーアンテナ２）の利得が極端に低下している状況下では、他方のアレーアンテナ２（またはアレーアンテナ１）の利得が高くても、高めることができない。
つまり、一方のアレーアンテナ１（またはアレーアンテナ２）の利得と、他方のアレーアンテナ２（またはアレーアンテナ１）の利得とが極端に低下しておらず、ある程度の利得を持っている場合に、利得を高めることができる。

この実施の形態１では、アレーアンテナ１の利得Ｇ_１（θ_１）が−１０≦θ_１≦１００の角度範囲のときに設定値ε以上となり、また、アレーアンテナ２の利得Ｇ_２（θ_２）が８０≦θ_２≦１９０の角度範囲のときに設定値ε以上となる場合を想定している。このため、上記θ_１とθ_２の重複範囲である８０〜１００度の範囲を観測可能角度領域（３）の範囲に設定している。
図１では、アレーアンテナの個数が２個であるため、アレーアンテナ１における一方の開口方位端の角度領域である−１５〜１０度の範囲での利得と、アレーアンテナ２における一方の開口方位端の角度領域である１７０〜１９５度の範囲での利得とを高めることができず、これらの範囲を観測可能角度領域（１）（２）から除外している例を示している。
しかし、上記の例では、利得が小さく目標の検出精度が低いものとなるが、−１５〜１０度の範囲でも、アレーアンテナ１によって目標を観測することが可能であるため、例えば、０〜１０度の範囲を観測可能角度領域（１）に含めて、０〜８０度の範囲を観測可能角度領域（１）としてもよい。
同様に、上記の例では、利得が小さく目標の検出精度が低いものとなるが、１７０〜１９５度の範囲でも、アレーアンテナ２によって目標を観測することが可能であるため、例えば、１７０〜１８０度の範囲を観測可能角度領域（２）に含めて、１００〜１８０度の範囲を観測可能角度領域（２）としてもよい。
なお、アレーアンテナの個数を増やせば、−１５〜１０度の範囲や１７０〜１９５度の範囲でも、観測可能角度領域（３）と同様に、利得を高めることができる。

開口面が４５度の方向に向けられているアレーアンテナ１は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の素子アンテナ１ａから構成されており、Ｎ個の素子アンテナ１ａにより受信された信号であるアナログの受信信号のそれぞれが対応しているＡＤ変換器３に出力される。
また、開口面が１３５度の方向に向けられているアレーアンテナ２は、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の素子アンテナ２ａから構成されており、Ｍ個の素子アンテナ２ａにより受信された信号であるアナログの受信信号のそれぞれが対応しているＡＤ変換器４に出力される。
ここでは、アレーアンテナ１を構成している素子アンテナ１ａの個数がＮ個で、アレーアンテナ２を構成している素子アンテナ２ａの個数がＭ個である例を示しているが、素子アンテナ１ａの個数と素子アンテナ２ａの個数は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

図１では記述を割愛しているが、実際には、レーダ装置は、レーダ波を送信する送信部と、送信部から送信されたレーダ波を空間に放射する送信アンテナとを備えており、その送信アンテナから放射されたのち、観測対象の目標に反射された当該レーダ波の反射波がアレーアンテナ１，２のうちの少なくとも一方のアレーアンテナに受信される。
このとき、送信アンテナは、アレーアンテナ１，２と別個のアンテナであってもよいが、アレーアンテナ１又はアレーアンテナ２のいずれかが送信アンテナを兼ねているものであってもよい。あるいは、アレーアンテナ１，２の双方が送信アンテナを兼ねているものであってもよい。

Ｎ個のＡＤ変換器３は、対応している素子アンテナ１ａからアナログの受信信号を受けると、そのアナログの受信信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理部５の信号処理部１１，１３に出力する。
Ｍ個のＡＤ変換器４は、対応している素子アンテナ２ａからアナログの受信信号を受けると、そのアナログの受信信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理部５の信号処理部１２，１３に出力する。

デジタル信号処理部５の制御部１４は、例えば、図示せぬ追尾装置から観測対象の目標の推定位置を示す推定位置情報を取得することで、現在、観測対象の目標が存在している可能性が高い観測可能角度領域を特定する（図４のステップＳＴ１）。
あるいは、デジタル信号処理部５による過去複数回の目標の検出結果から、観測対象の目標の移動方向と速度を把握することで、現在、観測対象の目標が存在している可能性が高い観測可能角度領域を特定する。

制御部１４は、観測可能角度領域（１）内に観測対象の目標が存在している可能性が高ければ（ステップＳＴ２：ＹＥＳの場合）、信号処理部１１に対して目標の検出処理の実行を指示する（ステップＳＴ３）。
制御部１４は、観測可能角度領域（２）内に観測対象の目標が存在している可能性が高ければ（ステップＳＴ４：ＹＥＳの場合）、信号処理部１２に対して目標の検出処理の実行を指示する（ステップＳＴ５）。
制御部１４は、観測可能角度領域（３）内に観測対象の目標が存在している可能性が高ければ（ステップＳＴ６：ＹＥＳの場合）、信号処理部１３に対して目標の検出処理の実行を指示する（ステップＳＴ７）。
なお、制御部１４は、観測可能角度領域（１）〜（３）の中に、観測対象の目標が存在している可能性が高い領域がない場合、信号処理部１１〜１３のいずれにも、目標の検出処理の実行を指示しない。
ただし、観測対象の目標が存在している可能性が高い領域がない場合でも、観測対象の目標がいずれかの観測可能角度領域内に存在している可能性が少しでもあれば、全ての信号処理部１１〜１３に対して目標の検出処理の実行を指示するようにしてもよい。

信号処理部１１は、制御部１４から目標の検出処理の実行指令を受けると、Ｎ個のＡＤ変換器３により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する（ステップＳＴ８）。
信号処理部１２は、制御部１４から目標の検出処理の実行指令を受けると、Ｍ個のＡＤ変換器４により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する（ステップＳＴ９）。
信号処理部１３は、制御部１４から目標の検出処理の実行指令を受けると、Ｎ個のＡＤ変換器３及びＭ個のＡＤ変換器４により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する（ステップＳＴ１０）。

信号処理部１１〜１３では、デジタルビームフォーミングの実行に用いるデジタル信号が異なるが、この実施の形態１では、デジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する信号処理部１１〜１３の処理内容は同一であるものを想定している。
ただし、観測対象の目標を検出することができればよいため、信号処理部１１〜１３が異なる処理方法で目標を検出するものであってもよい。
以下、代表的に、信号処理部１３による目標の検出処理の具体例を説明する。

図５はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の信号処理部１３を示す構成図である。
図５において、ビーム検出部４１はＮ個のＡＤ変換器３及びＭ個のＡＤ変換器４により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成し、そのマルチビームから目標に対応するビームを検出する処理を実施する。
測角処理部４２はビーム検出部４１により検出されたビームの角度範囲内でビームフォーマ測角を実施することで、観測対象の目標を測角する処理を実施する。

図６はビーム検出部４１によるマルチビームの形成例を示す説明図である。
図６では、ＡＤ変換器３及びＡＤ変換器４の合計個数がＫ個（＝Ｎ＋Ｍ）、マルチビームを構成するビームの個数がＧ個である例を示しており、Ｋ個のデジタル信号ｘ_ｋ（ｔ）と、デジタル信号ｘ_ｋ（ｔ）に対する荷重ｗ_ｇ，ｋ（位相重み）と、Ｇ個のビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）との関係を示している。
ｎ_ｋ（ｔ）はＫ個の素子アンテナ（素子アンテナ１ａ、素子アンテナ２ａ）に付加される受信機雑音である。

ビーム検出部４１は、制御部１４から目標の検出処理の実行指令を受けると、下記の式（３）に示すように、各ＡＤ変換器（ＡＤ変換器３、ＡＤ変換器４）により変換されたデジタル信号ｘ_ｋ（ｔ）（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）と、位相重みである荷重ｗ_ｇ，ｋとをそれぞれ乗算し、それぞれの乗算結果の総和を求めるデジタルビームフォーミングを実行することで、マルチビームとして、Ｇ個のビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）（ｇ＝１，２，・・・，Ｇ）を算出する。

なお、マルチビームの形成処理自体は公知の技術であり、マルチビームの形成処理の詳細は、例えば、下記の非特許文献２に開示されている。
［非特許文献２］
「マルチビーム形成とサイクリックシフト処理を用いた到来方向推定アルゴリズム」
電子情報通信学会論文誌 ２０１３／３ Ｖｏｌ．Ｊ９５−Ｂ Ｎｏ．３ ｐ．４２５−４３２

ビーム検出部４１は、Ｇ個のビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）を算出すると、Ｇ個のビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）の信号電力を比較することで、Ｇ個のビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）の中で、最も信号電力が大きいビーム信号を検出する。
ビーム検出部４１は、最も信号電力が大きいビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘを検出すると、観測対象の目標に対応するビーム信号として、最も信号電力が大きいビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘを測角処理部４２に出力する。

測角処理部４２は、ビーム検出部４１から観測対象の目標に対応するビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘを受けると、そのビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘの角度範囲内でビームフォーマ測角を実施することで、観測対象の目標を測角し、その測角結果を目標情報として出力する。
なお、ビームフォーマ測角の測角処理は公知技術であり、ビームフォーマ測角の測角処理の詳細は、例えば、下記の非特許文献３に開示されている。
［非特許文献３］
菊間信良，アダプティブアンテナ技術，オーム社，２００３，ｐ．１２６−１２７

ここでは、信号処理部１３の測角処理部４２が、ビーム検出部４１により検出された目標に対応するビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘの角度範囲内でビームフォーマ測角を実施することで、観測対象の目標を測角する例を示したが、測角処理部４２が、ビーム検出部４１により検出された目標に対応するビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘの角度範囲内でモノパルス測角を実施することで、観測対象の目標を測角するようにしてもよい。

具体的には、ビーム検出部４１は、上記と同様に、Ｇ個のビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）を算出して、Ｇ個のビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）の信号電力を比較することで、Ｇ個のビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）の中で、最も信号電力が大きいビーム信号を検出する。
ビーム検出部４１は、最も信号電力が大きいビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘを検出すると、観測対象の目標に対応するビーム信号として、最も信号電力が大きいビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘを測角処理部４２に出力する。
測角処理部４２がモノパルス測角を実施する場合、ビーム検出部４１は、さらに、Ｇ個のビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）から２個のアレーアンテナ１，２におけるアンテナビームの和パターンであるΣ信号と差パターンであるΔ信号を求め、そのΣ信号とΔ信号を測角処理部４２に出力する。
測角処理部４２は、ビーム検出部４１から観測対象の目標に対応するビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘを受けると、そのビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘの角度範囲内で、ビーム検出部４１から出力されたΣ信号とΔ信号を用いて、モノパルス測角を実施することで、観測対象の目標を測角し、その測角結果を目標情報として出力する。
なお、Σ信号及びΔ信号を求める処理や、モノパルス測角の測角処理は公知技術であり、これらの処理の詳細は、例えば、上記の非特許文献１のｐ．２６２−２６３に開示されている。

また、ここでは、信号処理部１３の測角処理部４２が、ビーム検出部４１により検出された目標に対応するビーム信号ｙ_ｇ（ｔ）_ｍａｘの角度範囲内でビームフォーマ測角を実施することで、観測対象の目標を測角する例を示したが、測角処理部４２が、観測可能角度領域（３）の全域で、すべてのＡＤ変換器（ＡＤ変換器３、ＡＤ変換器４）により変換されたデジタル信号ｘ_ｋ（ｔ）（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）を用いるビームフォーマ測角を実施することで、観測対象の目標を測角するようにしてもよい。

また、ここでは、信号処理部１３の測角処理部４２が、ビームフォーマ測角又はモノパルス測角を実施することで、観測対象の目標を測角するものを示したが、観測対象の目標を測角することができれば、ビームフォーマ測角やモノパルス測角に限るものではなく、例えば、ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法などの測角手法を用いるようにしてもよい。
なお、ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法は、上記の非特許文献３のｐ．１３７−１５１に開示されている。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、観測可能角度領域（１）に対応している信号処理部１１と、観測可能角度領域（２）に対応している信号処理部１２との他に、観測可能角度領域（１）と観測可能角度領域（２）の間の領域である観測可能角度領域（３）に対応している信号処理部１３とを設け、観測対象の目標が観測可能角度領域（３）に存在している可能性が高ければ、信号処理部１３が、すべてのＡＤ変換器（ＡＤ変換器３、ＡＤ変換器４）により変換されたデジタル信号ｘ_ｋ（ｔ）（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）を用いるデジタルビームフォーミングを実行して目標を検出するように構成したので、観測対象の目標が、アレーアンテナ１，２の開口方位端の角度領域である観測可能角度領域（３）に存在している場合でも、精度よく目標を検出することができる効果を奏する。即ち、アレーアンテナ１，２の開口方位端でのＳＮＲを改善して、レーダの性能劣化を抑圧することができるとともに、レーダの空間分解能の向上及び測角精度の向上効果を図ることができる。

この実施の形態１では、信号処理部１３のビーム検出部４１が、各ＡＤ変換器（ＡＤ変換器３、ＡＤ変換器４）により変換されたデジタル信号ｘ_ｋ（ｔ）（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）と、位相重みである荷重ｗ_ｇ，ｋとをそれぞれ乗算して、それぞれの乗算結果の総和を求めるものを示したが、さらに、アレーアンテナ１とアレーアンテナ１，２の素子パターンの差に応じて振幅を制御するようにしてもよい。
即ち、ビーム検出部４１が、各ＡＤ変換器（ＡＤ変換器３、ＡＤ変換器４）により変換されたデジタル信号ｘ_ｋ（ｔ）（ｋ＝１，２，・・・，Ｋ）と、位相重みである荷重ｗ_ｇ，ｋと、アレーアンテナ１とアレーアンテナ１，２のアンテナ利得差に対応する振幅重みとをそれぞれ乗算して、それぞれの乗算結果の総和を求めるようにしてもよい。
アンテナ利得差に対応する振幅重みをつけることで、振幅を制御する具体的な方法としては、例えば、以下の非特許文献４に開示されている最大比合成技術を用いることができる。
最大比合成技術は、アレーアンテナ１，２の各開口でのＳＮＲの相対関係で振幅重みをつける手法であり、各開口でのＳＮＲの相対関係は、ビーム形成方位に対するアレーアンテナ１，２の素子パターンの利得で計算することが可能である。
［非特許文献４］
電子情報通信学会編 アンテナ工学ハンドブック第２版 オーム社 ２００８ ｐ４５４−４５４

この実施の形態１では、デジタル信号処理部５の信号処理部１１〜１３が、観測対象の目標を検出する処理として、観測対象の目標を測角する処理例を示したが、レーダ装置で一般的に実施される目標の距離推定処理、ドップラ推定処理やＳＮＲ推定処理などを実施するようにしてもよい。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、アレーアンテナ１，２を構成している素子アンテナ１ａ，２ａ毎にＡＤ変換器３，４が設けられているものを示したが、アレーアンテナ１，２を構成している素子アンテナ１ａ，２ａがグループ分けされており、グループ毎にＡＤ変換器３，４が設けられているようにしてもよい。

図７はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図であり、図７において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
アレーアンテナ１を構成しているＮ個の素子アンテナ１ａがグループ分けされており、混合器５１は同一グループ内の素子アンテナ１ａの受信信号を合成して、それら受信信号の合成信号をＡＤ変換器３に出力する。
アレーアンテナ２を構成しているＭ個の素子アンテナ２ａがグループ分けされており、混合器５２は同一グループ内の素子アンテナ２ａの受信信号を合成して、それら受信信号の合成信号をＡＤ変換器４に出力する。
図７では、図面の簡単化のために、Ｎ個の素子アンテナ１ａ及びＭ個の素子アンテナ２ａが２つのグループに分けられて、同一のグループに属する素子アンテナ１ａ，２ａの個数が２個である例を示しているが、実際には、同一のグループに属する素子アンテナ１ａ，２ａの個数が３個以上である場合が想定され、同一のグループに属する素子アンテナ１ａ，２ａの個数が多くなれば、ＡＤ変換器３，４の削減数が増加するため、レーダ装置の構成の簡略化を図ることができる。

この実施の形態２では、ＡＤ変換器３は、複数の混合器５１から出力されたアナログの合成信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理部５の信号処理部１１，１３に出力する。
また、ＡＤ変換器４は、複数の混合器５２から出力されたアナログの合成信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理部５の信号処理部１２，１３に出力する。

デジタル信号処理部５の構成は、上記実施の形態１と同様であるため、詳細な説明を省略するが、信号処理部１１〜１３において、デジタルビームフォーミングに用いるデジタル信号ｘ_ｋ（ｔ）の個数が、同一グループ内の素子アンテナ１ａ，２ａの受信信号を合成する分だけ減少しているため、信号処理部１１〜１３による目標の測角精度が、上記実施の形態１よりも低下することが考えられる。
ただし、ＡＤ変換器３，４の個数を削減して、構成の簡略化を図ることができるため、信号処理部１１〜１３による目標の測角精度が、所望の測角精度より高ければ、有効であると言える。

ここで、図８はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置の信号処理部１３における測角誤差分布の一例を示す説明図であり、図９はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の信号処理部１３における測角誤差分布の一例を示す説明図である。
図８及び図９において、横軸は信号処理部１３の測角結果である目標の方位の推定値φ、縦軸は測角誤差の発生頻度を示している。
図８と図９を比較すると明らかなように、上記実施の形態１のレーダ装置よりも、この実施の形態２のレーダ装置の目標の測角精度が低下している。
この実施の形態２のレーダ装置では、同一グループ内の素子アンテナ１ａ，２ａの受信信号を合成しているため、デジタルビームフォーミングに用いるデジタル信号ｘ_ｋ（ｔ）の個数が減少している。この結果、上記実施の形態１のレーダ装置よりも、アレーアンテナ１，２を構成している素子アンテナ１ａ，２ａの間隔が等価的に広がっており、この間隔の広がりに起因するグレーティングローブの影響で、信号処理部１３の測角結果にあいまいさ（偽像）が生じるために、目標の測角精度が低下している。目標の方位の推定値φが１つであれば、偽像が生じていないと考えられるが、目標の方位の推定値φが複数あれば、偽像が生じており、目標の方位の推定値φの数が多いほど、より多くの偽像が生じている。
この実施の形態２によれば、上記実施の形態１よりも、ＡＤ変換器３，４の個数を削減して、構成の簡略化を図ることができる効果が得られる。

実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、信号処理部１３がビーム検出部４１と測角処理部４２から構成されているものを示したが、信号処理部１３が、後述するデジタルビームフォーミング部と目標検出部から構成されているものであってもよい。

図１０はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図であり、図１０において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
第１のデジタルビームフォーミング部であるＤＢＦ部６１はアレーアンテナ１を構成しているＮ個の素子アンテナ１ａに対応しているＡＤ変換器３により変換されたデジタル信号ｘ_ｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成する処理を実施する。
第２のデジタルビームフォーミング部であるＤＢＦ部６２はアレーアンテナ２を構成しているＭ個の素子アンテナ２ａに対応しているＡＤ変換器４により変換されたデジタル信号ｘ_ｍ（ｔ）（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成する処理を実施する。
目標検出部６３はＤＢＦ部６１，６２によるデジタルビームフォーミングの実行結果、即ち、ＤＢＦ部６１，６２により形成されたマルチビームから観測対象の目標を検出する処理を実施する。

次に動作について説明する。
信号処理部１３の構成以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、信号処理部１３を構成しているＤＢＦ部６１，６２及び目標検出部６３の処理内容だけを説明する。

信号処理部１３のＤＢＦ部６１，６２は、制御部１４から目標の検出処理の実行指令を受けると、上記実施の形態１におけるビーム検出部４１と同様の方法で、デジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成する。
即ち、ＤＢＦ部６１は、Ｎ個のＡＤ変換器３により変換されたデジタル信号ｘ_ｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）と位相重みである荷重ｗ_ｇ，ｎとをそれぞれ乗算し、それぞれの乗算結果の総和を求めるデジタルビームフォーミングを実行することで、マルチビームを形成する。
ＤＢＦ部６２は、Ｍ個のＡＤ変換器４により変換されたデジタル信号ｘ_ｍ（ｔ）（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）と位相重みである荷重ｗ_ｇ，ｍとをそれぞれ乗算し、それぞれの乗算結果の総和を求めるデジタルビームフォーミングを実行することで、マルチビームを形成する。

信号処理部１３の目標検出部６３は、ＤＢＦ部６１，６２がマルチビームを形成すると、ＤＢＦ部６１により形成されたマルチビームと、ＤＢＦ部６２により形成されたマルチビームとを合成する。
目標検出部６３は、合成後のマルチビームに含まれている複数のビームの信号電力と、予め設定されている基準電力とを比較し、複数のビームの中に、信号電力が基準電力より大きいビームがあれば、観測対象の目標が観測可能角度領域（３）に存在していると判定する。
一方、複数のビームの中に、信号電力が基準電力より大きいビームがなければ、観測対象の目標が観測可能角度領域（３）に存在していないと判定する。
ここで、基準電力は、目標に対応するビームの最小信号電力を想定して事前に設定された閾値である。

この実施の形態３では、目標検出部６３が観測対象の目標が観測可能角度領域（３）に存在しているか否かを判定する例を示したが、合成後のマルチビームから観測対象の目標までの距離や、目標のドップラ周波数を算出するようにしてもよい。目標までの距離やドップラ周波数の算出処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。

また、この実施の形態３では、信号処理部１３の目標検出部６３が観測対象の目標が観測可能角度領域（３）に存在しているか否かを判定する例を示したが、信号処理部１１，１２についても、信号処理部１３と同様に、観測対象の目標を測角するのではなく、観測対象の目標が観測可能角度領域（１）（２）に存在しているか否かを判定するようにしてもよい。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、アレーアンテナ１を構成しているＮ個の素子アンテナ１ａに対応しているＡＤ変換器３により変換されたデジタル信号ｘ_ｎ（ｔ）（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成するＤＢＦ部６１と、アレーアンテナ２を構成しているＭ個の素子アンテナ２ａに対応しているＡＤ変換器４により変換されたデジタル信号ｘ_ｍ（ｔ）（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成するＤＢＦ部６２と、ＤＢＦ部６１，６２により形成されたマルチビームから観測対象の目標を検出する目標検出部６３とから信号処理部１３が構成されているので、観測対象の目標が、アレーアンテナ１，２の開口方位端の角度領域である観測可能角度領域（３）に存在しているか否かを精度よく検出することができる効果を奏する。

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、信号処理部１１〜１３が観測対象の目標を検出するものを示したが、信号処理部１１〜１３による目標の検出結果を用いて、観測対象の目標を追尾するようにしてもよい。

図１１はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図であり、図１１において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
また、図１２はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置のデジタル信号処理部５を示すハードウェア構成図であり、図１２において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
誤差分布算出部７１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどで構成される誤差分布算出処理回路２５で実現されるものであり、アレーアンテナ１を構成しているＮ個の素子アンテナ１ａ及びアレーアンテナ２を構成しているＭ個の素子アンテナ２ａの配置と、アレーアンテナ１，２の受信信号のＳＮＲ（信号対雑音比）とから、目標が存在している方位の誤差分布を算出する処理を実施する。

目標追尾部７２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどで構成される目標追尾処理回路２６で実現されるものであり、信号処理部１１、信号処理部１２又は信号処理部１３による目標の測角結果と、誤差分布算出部７１により算出された誤差分布とを用いて、その目標の追尾処理を実施する。

図１１の例では、デジタル信号処理部５の構成要素である信号処理部１１〜１３、制御部１４、誤差分布算出部７１及び目標追尾部７２のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、デジタル信号処理部５がコンピュータで構成されているものであってもよい。
デジタル信号処理部５がコンピュータで構成されている場合、信号処理部１１〜１３、制御部１４、誤差分布算出部７１及び目標追尾部７２の処理内容を記述しているプログラムを図３に示すコンピュータのメモリ３１に格納し、図３に示すコンピュータのプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。

次に動作について説明する。
ただし、誤差分布算出部７１及び目標追尾部７２以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、誤差分布算出部７１及び目標追尾部７２の処理内容だけを説明する。

上記実施の形態１では、アレーアンテナ１，２の開口方位端の角度領域である観測可能角度領域（３）において、上記実施の形態２よりも偽像の発生を低減することができるが、図９に示すように、偽像の発生頻度を０にすることはできない。
そこで、この実施の形態４では、偽像を除去して、アレーアンテナ１，２の開口方位端の角度領域である観測可能角度領域（３）でのレーダの性能劣化を抑圧するとともに、レーダの空間分解能の向上及び測角精度の向上効果を図ることを目的とする。

誤差分布算出部７１は、アレーアンテナ１を構成しているＮ個の素子アンテナ１ａ及びアレーアンテナ２を構成しているＭ個の素子アンテナ２ａの配置と、アレーアンテナ１，２の受信信号のＳＮＲとから、目標が存在している方位の誤差分布を算出する。
具体的には、誤差分布算出部７１は、下記の式（４）に示すように、誤差分布中の各分布（ａ番目の分布）が測角結果となる頻度を示す確率密度関数ｐ（ａ）を計算する。ただし、式（４）では、アレーアンテナ１を構成している素子アンテナ１ａの個数とアレーアンテナ２を構成している素子アンテナ２ａの個数が共にＨ個（Ｈ＝Ｎ＝Ｍ）である例を示している。

式（４）において、λは波長、Ｄはアレーアンテナ１の開口とアレーアンテナ２の開口との間での位相中心の間隔、ｄはアレーアンテナ１（アレーアンテナ２）を構成している複数の素子アンテナ１ａ（素子アンテナ２ａ）の設置間隔である。

ここでは、誤差分布算出部７１が、式（４）にしたがって誤差分布を逐次算出するものを示したが、アレーアンテナ１，２を構成している素子アンテナ１ａ，２ａの配置を用いて、２つのアレーアンテナ１，２の受信信号のＳＮＲと目標が存在している方位の誤差分布との対応関係を示すテーブルを事前に作成し、そのテーブルと２つのアレーアンテナ１，２の受信信号のＳＮＲを照合することで、そのテーブルから、アレーアンテナ１，２の受信信号のＳＮＲに対応する目標が存在している方位の誤差分布を読み出して、その誤差分布を目標追尾部７２に出力するようにしてもよい。

目標追尾部７２は、信号処理部１１、信号処理部１２又は信号処理部１３が観測対象の目標を測角すると、その目標の測角結果と、誤差分布算出部７１により算出された誤差分布とを用いて、その目標の追尾処理を実施する。
目標の測角結果に偽像が含まれている場合の目標の追尾処理は、例えば、下記の非特許文献５に開示されており、目標追尾部７２は、下記の非特許文献５に開示されている目標の追尾処理を実施することで、観測対象の目標を追尾する。
目標追尾部７２による目標の追尾結果は、外部出力されるほか、制御部１４に与えられ、制御部１４は、目標の追尾結果を用いて、観測対象の目標が存在している可能性が高い観測可能角度領域を判定し、信号処理部１１〜１３のうち、その観測可能角度領域に対応する信号処理部に対して目標の検出処理の実行を指示する。
［非特許文献５］
K. Li, et al., “Multitarget Tracking with Doppler Ambiguity,” IEEE Trans. on AES, vol.49, no.4, Oct. 2013.

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、２つのアレーアンテナ１，２の受信信号のＳＮＲを用いて、目標が存在している方位の誤差分布を算出する誤差分布算出部７１と、信号処理部１１、信号処理部１２又は信号処理部１３による目標の測角結果と、誤差分布算出部７１により算出された誤差分布とを用いて、その目標の追尾処理を実施する目標追尾部７２とを備えるように構成したので、偽像を除去して、アレーアンテナ１，２の開口方位端の角度領域である観測可能角度領域（３）でのレーダの性能劣化を抑圧することができるとともに、レーダの空間分解能の向上及び測角精度の向上を図ることができる効果を奏する。

実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、２つのアレーアンテナ１，２を有するレーダ装置を説明したが、レーダ装置が３つ以上のアレーアンテナを有するものであってもよい。
レーダ装置が有するアレーアンテナの個数が増えれば、その分だけ、各アレーアンテナの開口方位端でのレーダの性能劣化を抑圧することができるとともに、レーダの空間分解能の向上及び測角精度の向上効果を図ることができる。

図１３はレーダ装置が３つのアレーアンテナを有する例を示す説明図である。
図１３において、アレーアンテナ１０１〜１０３は、図１のアレーアンテナ１，２と同様に複数の素子アンテナから構成されている。
例えば、アレーアンテナ１０１のアンテナ正面方向を基準方向とすると、アレーアンテナ１０２のアンテナ正面方向が基準方向から＋１２０度の方向にずれており、また、アレーアンテナ１０３のアンテナ正面方向が基準方向から＋２４０度の方向にずれている。
具体的には、アレーアンテナ１０１のアンテナ正面方向が３０度であれば、アレーアンテナ１０２のアンテナ正面方向が１５０度、アレーアンテナ１０３のアンテナ正面方向が２７０度となる。

ここでは、アレーアンテナ１０１〜１０３の開口方位端で利得が低下するために、例えば、アレーアンテナ１０１において、観測対象の目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲が３５０〜７０度の範囲に制限され、アレーアンテナ１０２において、観測対象の目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲が１１０〜１９０度の範囲に制限され、アレーアンテナ１０３において、観測対象の目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲が２３０〜３１０度の範囲に制限される状況を想定する。

このような状況下では、アレーアンテナ１０１の観測可能角度領域（１）が３５０〜７０度の範囲、アレーアンテナ１０２の観測可能角度領域（２）が１１０〜１９０度の範囲、アレーアンテナ１０３の観測可能角度領域（３）が２３０〜３１０度の範囲となる。
そして、観測可能角度領域（１）と観測可能角度領域（２）の間の領域である観測可能角度領域（４）が７０〜１１０度の範囲、観測可能角度領域（２）と観測可能角度領域（３）の間の領域である観測可能角度領域（５）が１９０〜２３０度の範囲、観測可能角度領域（３）と観測可能角度領域（１）の間の領域である観測可能角度領域（６）が３１０〜３５０度の範囲となる。
ただし、観測可能角度領域（１）〜（６）の範囲については、上記実施の形態１と同様に、式（１）（２）の条件を満足するように設定される。即ち、観測可能角度領域（４）〜（６）において、単一のアレーアンテナの受信信号を用いる場合よりも利得を高めて、目標を観測する上で必要十分な利得が得られるように、式（１）（２）の条件を満足する範囲に設定される。

図１３には描画していないが、アレーアンテナ１０１〜１０３を構成している素子アンテナには、図１のＡＤ変換器３，４と同様のＡＤ変換器が接続されている。あるいは、図７の混合器５１，５２と同様の混合器を介して、図７のＡＤ変換器３，４と同様のＡＤ変換器が接続されている。
また、アレーアンテナ１０１〜１０３に対応する３個の信号処理部が設けられており、これらの信号処理部は、図１の信号処理部１１，１２と同様に、対応しているアレーアンテナ１０１〜１０３に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。

また、観測可能角度領域（４）に対応する信号処理部と、観測可能角度領域（５）に対応する信号処理部と、観測可能角度領域（６）に対応する信号処理部とが設けられており、これらの信号処理部は、信号処理部１３と同様に、２つのアレーアンテナに係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。
即ち、観測可能角度領域（４）に対応する信号処理部は、アレーアンテナ１０１に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号とアレーアンテナ１０２に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の全てを用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。
観測可能角度領域（５）に対応する信号処理部は、アレーアンテナ１０２に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号とアレーアンテナ１０３に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の全てを用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。
観測可能角度領域（６）に対応する信号処理部は、アレーアンテナ１０３に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号とアレーアンテナ１０１に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の全てを用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。

図１４はレーダ装置が４つのアレーアンテナを有する例を示す説明図である。
図１４において、アレーアンテナ１０１〜１０４は、図１のアレーアンテナ１，２と同様に複数の素子アンテナから構成されている。
例えば、アレーアンテナ１０１のアンテナ正面方向を基準方向とすると、アレーアンテナ１０２のアンテナ正面方向が基準方向から＋９０度の方向にずれており、アレーアンテナ１０３のアンテナ正面方向が基準方向から＋１８０度の方向にずれている。また、アレーアンテナ１０４のアンテナ正面方向が基準方向から＋２７０度の方向にずれている。
具体的には、アレーアンテナ１０１のアンテナ正面方向が４５度であれば、アレーアンテナ１０２のアンテナ正面方向が１３５度、アレーアンテナ１０３のアンテナ正面方向が２２５度、アレーアンテナ１０４のアンテナ正面方向が３１５度となる。

ここでは、アレーアンテナ１０１〜１０４の開口方位端で利得が低下するために、例えば、アレーアンテナ１０１において、観測対象の目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲が１５〜７５度の範囲に制限され、アレーアンテナ１０２において、観測対象の目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲が１０５〜１６５度の範囲に制限され、アレーアンテナ１０３において、観測対象の目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲が１９５〜２５５度の範囲に制限され、アレーアンテナ１０４において、観測対象の目標を観測する上で必要十分な利得が得られる範囲が２８５〜３４５度の範囲に制限される状況を想定する。

このような状況下では、アレーアンテナ１０１の観測可能角度領域（１）が１５〜７５度の範囲、アレーアンテナ１０２の観測可能角度領域（２）が１０５〜１６５度の範囲、アレーアンテナ１０３の観測可能角度領域（３）が１９５〜２５５度の範囲、アレーアンテナ１０４の観測可能角度領域（４）が２８５〜３４５度の範囲となる。
そして、観測可能角度領域（１）と観測可能角度領域（２）の間の領域である観測可能角度領域（５）が７５〜１０５度の範囲、観測可能角度領域（２）と観測可能角度領域（３）の間の領域である観測可能角度領域（６）が１６５〜１９５度の範囲、観測可能角度領域（３）と観測可能角度領域（４）の間の領域である観測可能角度領域（７）が２５５〜２８５度の範囲、観測可能角度領域（４）と観測可能角度領域（１）の間の領域である観測可能角度領域（８）が３４５〜１５度の範囲となる。
ただし、観測可能角度領域（１）〜（８）の範囲については、上記実施の形態１と同様に、式（１）（２）の条件を満足するように設定される。即ち、観測可能角度領域（５）〜（８）において、単一のアレーアンテナの受信信号を用いる場合よりも利得を高めて、目標を観測する上で必要十分な利得が得られるように、式（１）（２）の条件を満足する範囲に設定される。

図１４には描画していないが、アレーアンテナ１０１〜１０４を構成している素子アンテナには、図１のＡＤ変換器３，４と同様のＡＤ変換器が接続されている。あるいは、図７の混合器５１，５２と同様の混合器を介して、図７のＡＤ変換器３，４と同様のＡＤ変換器が接続されている。
また、アレーアンテナ１０１〜１０４に対応する４個の信号処理部が設けられており、これらの信号処理部は、図１の信号処理部１１，１２と同様に、対応しているアレーアンテナ１０１〜１０４に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。

また、観測可能角度領域（５）に対応する信号処理部と、観測可能角度領域（６）に対応する信号処理部と、観測可能角度領域（７）に対応する信号処理部と、観測可能角度領域（８）に対応する信号処理部とが設けられており、これらの信号処理部は、信号処理部１３と同様に、２つのアレーアンテナに係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。
即ち、観測可能角度領域（５）に対応する信号処理部は、アレーアンテナ１０１に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号とアレーアンテナ１０２に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の全てを用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。
観測可能角度領域（６）に対応する信号処理部は、アレーアンテナ１０２に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号とアレーアンテナ１０３に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の全てを用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。
観測可能角度領域（７）に対応する信号処理部は、アレーアンテナ１０３に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号とアレーアンテナ１０４に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の全てを用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。
観測可能角度領域（８）に対応する信号処理部は、アレーアンテナ１０４に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号とアレーアンテナ１０１に係るＡＤ変換器により変換されたデジタル信号の全てを用いるデジタルビームフォーミングを実行して観測対象の目標を検出する。

実施の形態１〜５では、アレーアンテナを構成している複数の素子アンテナが１次元に配置されている例を示しているが、アレーアンテナを構成している複数の素子アンテナが２次元に配置されているものであってもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ アレーアンテナ、１ａ 素子アンテナ、２ アレーアンテナ、２ａ 素子アンテナ、３，４ ＡＤ変換器（アナログデジタル変換器）、５ デジタル信号処理部、１１，１２ 信号処理部（第１の信号処理部）、１３ 信号処理部（第２の信号処理部）、１４ 制御部、２１〜２３ 信号処理回路、２４ 制御回路、２５ 誤差分布算出処理回路、２６ 目標追尾処理回路、３１ メモリ、３２ プロセッサ、４１ ビーム検出部、４２ 測角処理部、５１，５２ 混合器、６１ ＤＢＦ部（第１のデジタルビームフォーミング部）、６２ ＤＢＦ部（第２のデジタルビームフォーミング部）、６３ 目標検出部、７１ 誤差分布算出部、７２ 目標追尾部、１０１〜１０４ アレーアンテナ。

Claims (14)

1. 開口面が互いに異なる方向に向けられている複数のアレーアンテナと、
   前記アレーアンテナ毎に設けられており、当該アレーアンテナを構成している複数の素子アンテナの受信信号を用いて、当該アレーアンテナによって目標を観測することが可能な角度領域のうち、２つの開口方位端における角度領域の内側の領域である観測可能角度領域内に存在している目標を検出する複数の第１の信号処理部と、
   前記複数のアレーアンテナのうち、いずれか２つのアレーアンテナを構成している複数の素子アンテナの受信信号を用いて、前記２つのアレーアンテナの観測可能角度領域の間の領域内に存在している目標を検出する１つ以上の第２の信号処理部と
   を備え、
   前記２つのアレーアンテナの観測可能角度領域の間の領域は、当該２つのアレーアンテナのそれぞれのアレーアンテナが前記目標を観測する上で必要十分な利得が得られない範囲が設定されている
   レーダ装置。
2. 前記複数のアレーアンテナのうち、いずれかのアレーアンテナの観測可能角度領域内に目標が存在している可能性があれば、当該アレーアンテナに対応している第１の信号処理部に対して目標の検出処理の実行を指示し、前記いずれか２つのアレーアンテナの観測可能角度領域の間の領域内に目標が存在している可能性があれば、前記２つのアレーアンテナに対応している第２の信号処理部に対して目標の検出処理の実行を指示する制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
3. 前記アレーアンテナを構成している素子アンテナの受信信号をデジタル信号に変換する複数のアナログデジタル変換器が設けられており、
   前記複数のアナログデジタル変換器により変換されたデジタル信号が、前記アレーアンテナに対応している第１及び第２の信号処理部に与えられることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ装置。
4. 前記アレーアンテナを構成している複数の素子アンテナがグループ分けされており、同一グループ内の素子アンテナの受信信号を合成する複数の混合器と、
   前記混合器により合成された受信信号をデジタル信号に変換する複数のアナログデジタル変換器とが設けられており、
   前記複数のアナログデジタル変換器により変換されたデジタル信号が、前記アレーアンテナに対応している第１及び第２の信号処理部に与えられることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ装置。
5. 前記第２の信号処理部は、
   前記２つのアレーアンテナのうち、一方のアレーアンテナを構成している複数の素子アンテナの受信信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行する第１のデジタルビームフォーミング部と、
   前記２つのアレーアンテナのうち、他方のアレーアンテナを構成している複数の素子アンテナの受信信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行する第２のデジタルビームフォーミング部と、
   前記第１及び第２のデジタルビームフォーミング部によるデジタルビームフォーミングの実行結果から前記目標を検出する目標検出部とから構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ装置。
6. 前記第１及び第２の信号処理部は、前記目標を検出する処理として、前記目標の測角処理を実施するものであり、
   前記２つのアレーアンテナの受信信号の信号対雑音比を用いて、前記目標が存在している方位の誤差分布を算出する誤差分布算出部と、
   前記第１の信号処理部又は前記第２の信号処理部による目標の測角結果と前記誤差分布算出部により算出された誤差分布とを用いて、前記目標を追尾する目標追尾部と
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ装置。
7. 前記誤差分布算出部は、前記２つのアレーアンテナを構成している複数の素子アンテナの配置と、前記２つのアレーアンテナの受信信号の信号対雑音比とから、前記目標が存在している方位の誤差分布を算出することを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
8. 前記誤差分布算出部は、前記２つのアレーアンテナの受信信号の信号対雑音比と前記目標が存在している方位の誤差分布との対応関係を示すテーブルを備えており、前記テーブルから、前記２つのアレーアンテナの受信信号の信号対雑音比に対応する誤差分布を読み出して、前記誤差分布を前記目標追尾部に出力することを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
9. 前記第２の信号処理部は、前記目標を検出する処理として、前記目標の測角処理を実施するものであり、
   前記第２の信号処理部は、
   前記複数のアナログデジタル変換器により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成して、前記マルチビームから前記目標に対応するビームを検出するビーム検出部と、
   前記ビーム検出部により検出されたビームの角度範囲内でビームフォーマ測角を実施することで、前記目標を測角する測角処理部とから構成されていることを特徴とする請求項３または請求項４記載のレーダ装置。
10. 前記第２の信号処理部は、前記目標を検出する処理として、前記目標の測角処理を実施するものであり、
    前記第２の信号処理部は、
    前記複数のアナログデジタル変換器により変換されたデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行することでマルチビームを形成して、前記マルチビームから前記目標に対応するビームを検出するビーム検出部と、
    前記ビーム検出部により検出されたビームの角度範囲内でモノパルス測角を実施することで、前記目標を測角する測角処理部とから構成されていることを特徴とする請求項３または請求項４記載のレーダ装置。
11. 前記ビーム検出部は、前記２つのアレーアンテナのアンテナ利得差に対応する振幅重み及び位相重みを前記複数のアナログデジタル変換器により変換されたデジタル信号に付加し、前記振幅重み及び位相重み付加後のデジタル信号を用いるデジタルビームフォーミングを実行することを特徴とする請求項９または請求項１０記載のレーダ装置。
12. 前記第２の信号処理部は、前記目標を検出する処理として、前記２つのアレーアンテナの観測可能角度領域の間の領域の角度範囲内で、前記複数のアナログデジタル変換器により変換されたデジタル信号を用いるビームフォーマ測角を実施することで、前記目標を測角することを特徴とする請求項３または請求項４記載のレーダ装置。
13. 前記複数のアレーアンテナの個数が４個であり、
    ４個のアレーアンテナの中の１つのアレーアンテナのアンテナ正面方向を基準方向とすると、残りの３個のアレーアンテナのアンテナ正面方向が、前記基準方向からそれぞれ９０度、１８０度、２７０度の方向にずれていることを特徴とする請求項１から請求項１２のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
14. 前記複数のアレーアンテナの個数が３個であり、
    ３個のアレーアンテナの中の１つのアレーアンテナのアンテナ正面方向を基準方向とすると、残りの２個のアレーアンテナのアンテナ正面方向が、前記基準方向からそれぞれ１２０度、２４０度の方向にずれていることを特徴とする請求項１から請求項１２のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。

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