JPH045033Y2

JPH045033Y2 -

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Publication number: JPH045033Y2
Application number: JP1984201014U
Authority: JP
Priority date: 1984-12-25
Filing date: 1984-12-25
Publication date: 1992-02-13
Also published as: JPS61110187U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、レーダー受信信号のドツプラ周波数
成分を用いることにより、航空機等の移動目標以
外の不要信号を抑圧（或いは除去）し、移動目標
の検出を高めるのに有用なレーダー受信装置に関
する。

（従来の技術）従来、この種のレーダー受信信号のドツプラ周
波数成分を用いるレーダー受信装置の主な例とし
て、パルス・キヤンセラやクラツタ・ロツク
MTI（たとえば、NATHANSON著、RADAR
DESIGN PRINCIPLES PP327〜328）がある。
パルス・キヤンセラ技術は、レーダーの捜索空間
に静止クラツタ（たとえば、大地、山岳などから
の反射信号で零ドツプラ周波数を有している不要
信号）と移動目標が存在する場合、かなり有効に
静止クラツタを除去し移動目標を検出できる。し
かし、レーダー捜索空間に移動クラツタ（たとえ
ば、雨、雲、鳥などからの反射信号で零でないド
ツプラ周波数を有する不要信号）もあわせて存在
する場合には、移動目標も移動クラツタも零でな
いドツプラ周波数をもつので、パルス・キヤンセ
ラ技術では移動クラツタだけ抑圧し移動目標を検
出するということは困難となる。そこで、移動ク
ラツタを抑圧するために、前述のクラツタ・ロツ
クMTI技術が用いられる。しかし、それぞれド
ツプラ周波数が異なるクラツタが同時に存在する
ような領域（たとえば、海面クラツタに雨雲クラ
ツタが重畳した領域など）では、クラツタ・ロツ
クMTI技術でも有効なクラツタ除去はできない。

そこで、レーダー受信信号を周波数変換するこ
とによつて複数の異なるドツプラ周波数成分に分
離して、ドツプラ周波数の相違により移動目標と
各種不要クラツタとの分離を行い、その後、各ド
ツプラ周波数成分毎にクラツタ抑圧を行い、この
各ドツプラ周波数成分毎にクラツタ抑圧された信
号を選択することにより移動目標の検出を行うレ
ーダー受信装置が提案されている。

従来のこの種のドツプラ周波数を用いるレーダ
ー受信装置では、受信信号をドツプラ周波数成分
毎に分離し、次のような方法によりクラツタ抑圧
を行い、ドツプラ周波数成分毎の信号を合成して
出力している。すなわち、各ドツプラ周波数成分
毎にドツプラ周波数分離された出力信号に応じた
基準値を設け、この基準値と前記ドツプラ周波数
分離された出力信号とを比較し基準値より大きな
値であれば目標有りとする。各ドツプラ周波数成
分毎に、目標有りと判定された信号を合成し出力
する。

ここで、前記基準値を前記各ドツプラ周波数成
分毎の出力の誤警報率が一定となるように制御す
ることにより、クラツタ抑圧を行う。

通常のレーダー装置においては、レーダー受信
装置の出力信号を指示器にビデオ表示することが
多い。この場合、前記レーダー受信装置は、基準
値を超えたか否かの２値化した信号としているた
め、前記基準値を越すクラツタ信号が存在した場
合、クラツタ信号も目標信号を基準値を越えた場
合同じ信号振幅になるために、指示器上で、同じ
強さで表示されてしまい目標信号とクラツタ信号
とが目視で区別できないという欠点を有する。

また、前記レーダー受信装置で、前記基準値を
越えたか否かの２値化信号を出力するのではな
く、前記基準値を越えた前記各ドツプラ周波数成
分毎の出力信号同士を比較し最大値を選択し振幅
値も保存して出力し、指示器にビデオ表示する方
式も考えられている。この場合、出力された信号
に振幅情報があるため、信号の大小に応じて指示
器上で信号の強弱が生じるため、目標信号とクラ
ツタ信号との区別が容易になる。しかし、基準値
を越えた信号のみを表示するため、基準値より小
さい弱い目標信号は表示されなくなるため、目標
検出率が低下するという欠点がある。

また、受信機雑音も表示されないため、目標信
号がどのぐらいの強度で受信されたのかの判断も
不可能である。

そこで、受信機雑音も表示できるレーダー受信
装置も考えられている。この場合は前記各ドツプ
ラ周波数成分毎の出力信号に応じた基準値によつ
てクラツタ抑圧を行うのではなく、各ドツプラ周
波数成分毎の出力信号を対数CFAR（Constant
False Alarm Rate）技術（対数特性を有する増
幅器で増幅、検波したのち、目標が存在しないに
もかかわらず存在するものとし誤検出する確率が
一定になるように不要信号を抑圧する技術。たと
えば、Wireless Engineer，1956年６月号PP53〜
96）により、信号振幅を保存してクラツタ抑圧す
る。その後、最大値選択を行い、ビデオ信号とし
て出力を得る。このレーダー受信装置の場合、対
数CFAR処理により、受信信号がウエザークラツ
タやチヤフの場合には、クラツタはほぼ受信機雑
音レベルまで抑圧される。その後最大値選択を行
えば、クラツタ領域もクラツタのない受信機雑音
のみの領域も、ほぼ受信機雑音レベルに等しい信
号が出力される。また目標が存在する場合は、目
標が受信機雑音レベル以下とならない限り、目標
を容易に選択することができる。このようにし
て、受信機雑音の表示も、目標とクラツタの区別
も容易なレーダー受信装置が得られる。

（考案が解決しようとする問題点）しかし、受信信号がグランドクラツタや海面ク
ラツタの場合には、対数CFAR処理を行つてもク
ラツタ抑圧が不十分であり、スパイク状の強い消
え残り信号が発生するため、最大値選択により、
前記の強い消え残りクラツタ信号が選択されてし
まい指示器に強い信号として表示されてしまう。
このため、目標信号とクラツタ消え残り信号との
区別が困難となる。また、グランドクラツタの抑
圧のために、パルス・キヤンセラとドツプラ周波
数抽出回路とを組み合せたレーダー受信装置も存
在するが、グランドクラツタも零ドツプラとなら
ないドツプラ周波数成分を有するため完全にパル
ス・キヤンセラで除去されず各ドツプラ周波数成
分へのもれ込みが発生する。このもれ込み信号は
かなり強い信号であることが多いため、対数
CFAR処理後の消え残りも強く、この強いクラツ
タ消え残り信号が選択出力されることになり、前
記欠点を解決することはできない。

このようすを第３図に示す。第３図において、
図ａはドツプラ周波数抽出回路の各ドツプラ周波
数成分を示す。f₀，f₁，f₂…は割り当てられたド
ツプラ周波数を示す。図ｂは、前記ドツプラ周波
数成分出力信号を対数CFAR処理した出力信号で
ある。図ａの入力クラツタ信号C₁₀₁がグランドク
ラツタの場合、図ｂにおいてC₁₀₂として示す強い
消え残りクラツタが発生する。この消え残りが最
大値選択されるために、ビデオ選択された出力を
示す図ｃにおいてC₁₀₃として示す強い消え残りが
現われることになる。この信号は目標信号Ｔと同
じくらい強い信号であり、目標信号との区分は困
難であるという問題がある。

（問題点を解決するための手段）そこで、本考案の目的は、レーダー受信信号を
周波数変換することによつて複数の異なるドツプ
ラ周波数成分に分離して、ドツプラ周波数の相違
により移動目標と各種のクラツタとの分離を行
い、その後各ドツプラ周波数毎に、信号振幅を保
存したまま対数CFAR処理によるクラツタ抑圧を
行い、このクラツタ抑圧後のクラツタ消え残り信
号振幅を計測し、この計測値を用いて、各ドツプ
ラ周波数毎にクラツタ抑圧された信号に対して、
クラツタ消え残り振幅が一定レベルとなるように
振幅制御し、その後、最大値選択してビデオ信号
を出力することにより指示器上のビデオ表示にお
いて、移動目標の検出を容易にするレーダー受信
装置を提供することにある。

本考案は上記の目的を達成するために次の構成
を有する。

即ち、高周波パルス信号を空間へ送信しその反
射信号を受信するパルスレーダー装置において、
同一距離に係る方位方向の受信信号から予め定め
られた複数のドツプラ周波数成分ごとに区分して
複素信号を出力する複数のドツプラ周波数抽出回
路と、前記ドツプラ周波数成分ごとの複素信号の
絶対値を算出する複数の絶対値算出回路と、前記
絶対値算出回路の出力に対して目標信号以外の不
要信号の抑圧処理を行う複数の対数CFAR
（Constant False Alarm Rate）処理回路と、前
記対数CFAR処理回路出力の不要信号の消え残り
振幅を計測する複数の不要信号消え残り振幅計測
回路と、該不要信号消え残り振幅計測回路の出力
により前記各対数CFAR処理回路出力の信号振幅
の制御を行う振幅制御回路と、前記ドツプラ周波
数成分毎に対応した前記各振幅制御回路の出力を
相互に比較して最大値を選択し出力する信号選択
回路とから成るレーダー受信装置である。

（作用）一般にクラツタは広い空間領域にわたつて分布
し、距離方向、方位方向の所定の領域に渡つてほ
ぼ等しい周波数成分を有する。一方、ターゲツト
は限られた狭い領域にしか存在せず、特定のドツ
プラ周波数を有する。そこで本発明では、前述の
ように、ドツプラ周波数を抽出することによつて
複数の異なるドツプラ周波数成分ごとに配分され
た受信信号の絶対値信号に対して、対数CFAR処
理を行う。この対数CFAR処理により受信機雑音
と相似の性質のクラツタ（ウエザークラツタやチ
ヤフ）は、受信強度の大小によらず所定の受信機
雑音レベルにまで抑圧される。

しかしクラツタには雑音とは異なる性質を有す
るものが多く、前記対数CFAR処理によつて抑圧
されない消え残りクラツタが発生することが多
い。そこで本考案では、前記各ドツプラ周波数成
分毎に、前記対数CFAR処理後の消え残りクラツ
タの振幅を計測することにより、消え残りクラツ
タ振幅の距離方向あるいは方位方向、距離及び方
位方向いずれか１つの２乗平均値を検出し、この
２乗平均値に応じて、前記対数CFAR処理回路の
出力信号を、振幅制御回路で、平均値が大なるに
つれて小さくする方向で制御することにより、消
え残りクラツタの信号レベルを所定の受信機雑音
レベル程度に制御し、しかる後、クラツタ抑圧さ
れた各ドツプラ周波数成分毎の同一距離に係る最
大値を選択し出力することにより、各種のクラツ
タを抑圧し、目標の検出が容易に可能となるよう
にしている。その理由は次の通りである。即ち、
クラツタは、広い範囲にわたつて存在する。従つ
てクラツタ消え残りも広い範囲で発生する。一
方、目標信号は広がりを持たず点として存在す
る。よつて、CFAR処理後の振幅の２乗平均値を
算出した場合、特にクラツタ消え残りと目標信号
とを区別しなくとも、クラツタ消え残りが存在す
れば、クラツタ消え残りが存在しない場合あるい
は目標信号のみが存在する場合に較べ、平均値が
大きくなる。

ところで平均値が大なる方は平均値が小なる方
よりも出力振幅が小さくなるように振幅制御回路
で制御されるのでクラツタの消え残り振幅は目標
信号振幅よりも小さくなり、結局、目標信号振幅
が最も大きくなるから振幅最大値のものを選択す
ることにより目標が容易に検出されることにな
る。

このようすを第２図に示す。図ａは各ドツプラ
周波数成分の出力波形図でf₀，f₁，f₂…は割り当
てられたドツプラ周波数を示す。C₂₀₁はクラツタ
信号であり、図ｂは、前記各ドツプラ周波数成分
出力信号を対数CFAR処理した出力信号波形であ
り、C₂₀₂は消え残りクラツタである。前記図ｂの
信号を、前記クラツタ消え残り振幅計測回路と振
幅制御回路とにより、クラツタ消え残り振幅の一
定化処理を行つた出力信号波形が図ｃである。そ
の後最大値選択を行つて、図ｄに示される目標信
号Ｔを容易に判別することが可能となる。

以下、本件考案のレーダー受信装置の動作を図
面に基づいて説明する。第１図は、高周波パルス
信号を空間へ送信し、その反射信号を受信するパ
ルスレーダー装置における本件考案のレーダー受
信装置の構成を示すブロツク図である。

送信パルス発生回路３０３によつて発生された
パルス変調された送信信号は、送受信切り替え回
路３０２を通り、アンテナ３０１によつて捜索空
間に発射される。

捜索空間からの反射信号は、アンテナ３０１で
受信され送受信切り替え回路３０２を通り周波数
混合回路３０４に入力され中間周波数に変換され
ると共に増幅される。周波数混合回路３０４の出
力は、基準信号発生回路３０５で発生された基準
信号と同相成分の信号を出力する同相成分同期検
波回路３０６および基準信号と直交する成分の信
号を出力する直交成分同期検波回路３０７に入力
され、反射物体の持つドツプラ周波数が取り出さ
れる。この同期検波回路３０６および同３０７の
出力は、複数のドツプラ周波数抽出回路３０８に
入力され各ドツプラ周波数抽出回路３０８はそれ
ぞれ割り当てられた複素ドツプラ周波数成分の信
号を抽出する。ドツプラ周波数抽出回路３０８の
出力である複素信号は、前記各ドツプラ周波数抽
出回路に対応した絶対値算出回路３０９によつて
絶対値が算出される。絶対値算出回路３０９によ
つて算出されたドツプラ周波数抽出回路３０８の
出力の絶対値信号は、さらに対数CFAR処理回路
３１０へ入力される。

対数CFAR処理回路３１０の出力は、不要信号
消え残り振幅計測回路３１１により、不要信号の
消え残り振幅値の２乗平均値が検出される。この
検出された２乗平均値は、対数CFAR処理回路３
１０の出力信号の増幅あるいは減衰を制御するこ
とにより、クラツタの消え残り信号レベルを制御
する振幅制御回路３１２に入力される。振幅制御
回路３１２の出力は、信号選択回路３１３によ
り、最大値信号が選択され、アナログビデオ信号
として出力され、指示器等によりビデオ表示され
る。

（考案の効果）以上説明したように、本考案のレーダー受信装
置は上記の構成および作用を有することにより、
移動目標とクラツタとのドツプラ周波数成分の相
違を用いて航空機等の移動目標とクラツタとを分
離し、その後クラツタ抑圧演算およびクラツタ消
え残り抑圧を行つた後、最大値選択を行うことに
より、移動目標と各種クラツタとが同時に存在す
るような領域においても、有効にクラツタ抑圧を
行い移動目標の検出が容易に可能であるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波パルス信号を空間へ送信し、そ
の反射信号を受信するパルスレーダー装置におけ
る本件考案のレーダー受信装置の構成を示すブロ
ツク図、第２図は本件考案のレーダー受信装置の
各処理段階における信号波形図で、図ａは各ドツ
プラ周波数成分の出力信号波形図、図ｂは図ａの
信号を対数CFAR処理した出力信号波形図、図ｃ
は図ｂの信号に対し消え残り振幅の一定化処理を
行つた出力信号波形図、図ｄは図ｃの信号から最
大値選択を行つた後の信号波形図、第３図は従来
のレーダー受信装置の各処理段階における信号波
形図で、図ａは各ドツプラ周波数成分の出力信号
波形図、図ｂは図ａの信号を対数CFAR出力した
出力信号波形図、図ｃは図ｂの信号を合成した後
の出力信号波形図である。３０１……アンテナ、３０２……送受信切り替
え回路、３０３……送信パルス発生回路、３０４
……周波数混合回路、３０５……基準信号発生回
路、３０６……同相成分同期検波回路、３０７…
…直交成分同期検波回路、３０８……ドツプラ周
波数抽出回路、３０９……絶対値算出回路、３１
０……対数CFAR処理回路、３１１……不要信号
消え残り振幅計測回路、３１２……振幅制御回
路、３１３……信号選択回路、Ｔ……目標信号。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

高周波パルス信号を空間へ送信しその反射信号
を受信するパルスレーダー装置において、同一距
離に係る方位方向の受信信号から予め定められた
複数のドツプラ周波数成分ごとに区分して複素信
号を出力する複数のドツプラ周波数抽出回路と、
前記ドツプラ周波数成分ごとの複素信号の絶対値
を算出する複数の絶対値算出回路と、前記絶対値
算出回路の出力に対して目標信号以外の不要信号
の抑圧処理を行う複数の対数CFAR（Constant
False Alarm Rate）処理回路と、前記対数
CFAR処理回路出力の不要信号の消え残り振幅を
計測する複数の不要信号消え残り振幅計測回路
と、該不要信号消え残り振幅計測回路の出力によ
り前記各対数CFAR処理回路出力の信号振幅の制
御を行う振幅制御回路と、前記ドツプラ周波数成
分毎に対応した前記各振幅制御回路の出力を相互
に比較して最大値を選択し出力する信号選択回路
とから成ることを特徴とするレーダー受信装置。