JPH11352213A - パルスレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のパルスレーダ装置では、距離分解能が
目標寸法よりも小さい場合、目標検出に、目標からの反
射信号の一部しか用いていないため、目標検出性能が劣
化するという課題がある。 【解決手段】 あらかじめ得られた目標寸法データと距
離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号をノ
ンコヒーレント積分器出力信号から複数組取り出すレン
ジゲート器と、レンジゲート器の各出力信号ごとに、連
続するレンジビンの信号を加算するレンジ積分器を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、距離分解能が目
標の大きさよりも小さいパルスレーダ装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来のパルスレーダ装置を示すも
のであり、図９において、１は安定化局部発信器、２は
基準中間周波数信号発生器、３ａ、３ｂは周波数混合
器、４はパルス変調器、５は電力増幅器、６は送受切替
器、７はアンテナ、８は中間周波数増幅器、９は９０度
ハイブリッド器、１０ａ、１０ｂは位相検波器、１１
ａ、１１ｂはＡ／Ｄ変換器、１２は包絡線検波器、１３
はコヒーレント積分器、１４は目標検出器、１５は表示
器、１６は目標である。また、２１は１〜６、８〜１０
をまとめた送受信器である。

【０００３】上記の従来のパルスレーダ装置の動作につ
いて図９を参照して説明する。安定化局部発信器１で発
生した信号と、基準中間周波数信号発生器２で発生した
信号は、共に、周波数混合器３ａに入力される。周波数
混合器３ａでは、安定化局部発信器１で発生した信号の
周波数と、基準中間周波数との和の周波数の送信キャリ
ア信号を生成し、パルス変調器４に出力する。パルス変
調器４では、周波数混合器３ａからの入力信号に対し
て、あらかじめ定めたパルス幅ＴとＰＲＩのパルス変調
を行う。ただし、ＰＲＩは、ある送信パルスに対する目
標１６からの反射信号が受信されるまで、次のパルスを
送信しないように、十分長い時間としている。パルス変
調器４の出力信号は、電力増幅器５に入力され、電力の
増幅が行われ、送受切替器６を経て、アンテナ７より、
送信信号として空間へ放射される。送信信号は目標１６
および背景に反射し、反射信号となってアンテナ７で受
信され、送受切替器６を経て、周波数混合器３ｂに入力
される。また、周波数混合器３ｂには、安定化局部発信
器１で発生した信号も入力される。周波数混合器３ｂで
は、受信信号のキャリア信号の周波数と安定化局部発信
器１で発生した信号の差の周波数の信号、すなわち中間
周波数の信号を生成する。周波数混合器３ｂの出力信号
は、中間周波数増幅器８へ入力され、電力の増幅が行わ
れ、その後２分されて、それぞれ、位相検波器１０ａ、
１０ｂに入力される。一方、基準中間周波数信号発生器
２で発生した信号は、９０度ハイブリッド器９で９０度
の位相差を持った２つの信号に分離され、位相検波器１
０ａ、１０ｂに入力される。位相検波器１０ａおよび１
０ｂでは、中間周波数増幅器８の出力信号と９０度ハイ
ブリッド器３の出力信号から、中間数周波数と基準中間
周波数の差の周波数を持ち、互いに９０度の位相差を持
つＩ成分、Ｑ成分のビデオ信号を生成する。生成された
Ｉ、Ｑビデオ信号は、サンプリング周波数が１／ＴのＡ
／Ｄ変換器１１ａ、１１ｂに入力され、パルス幅Ｔと同
じ間隔のレンジビン毎に分割されたディジタルＩ、Ｑビ
デオ信号に変換される。包絡線検波器１２では、Ａ／Ｄ
変換器１１ａから出力されるディジタルＩビデオ信号の
２乗とＡ／Ｄ変換器１１ｂから出力されるディジタルＱ
ビデオ信号の２乗の和、あるいは和の平方根をすべての
レンジビンに対して求め、ノンコヒーレント積分器１３
に出力する。ノンコヒーレント積分器１３では、目標１
６からの反射信号の検出性能を向上するために、あらか
じめ定めた積分数の連続する送信パルスに対する包絡線
検波器１２の出力信号を、同じレンジビンどうしで加算
することによって、等価的に目標１６からの反射信号と
雑音電力比（ＳＮ比）を改善し、その結果を目標検出器
１４に出力する。目標検出器１４では、全てのレンジビ
ンのノンコヒーレント積分器１３の出力信号と、あらか
じめ定めた誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルド
レベルＴｓとを比較し、ノンコヒーレント積分器１３の
出力信号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場
合は目標検出と判断し、そのレンジビンの情報から目標
１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、表示器１
５に出力する。表示器１５では、目標検出器１４からの
情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置との相対距
離を表示する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】パルスレーダにおい
て、分離して検出できる２つの目標の距離差の最小値を
距離分解能ｄＲといい、パルス幅Ｔと光速ｃを用いて数
１で表される。

【０００５】

【数１】

【０００６】数１からもあきらかなように、パルス幅Ｔ
が小さいほど、距離分解能も小さくなる。

【０００７】図１０は、距離分解能が目標寸法よりも大
きい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を
示した図である。図１０において、１６は目標、Ｓｔは
送信パルス、Ｓａは包絡線検波器出力信号、Ｓａｍは包
絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成
分である。１つの送信パルスＳｔに対する包絡線検波器
出力信号Ｓａは、パルス幅Ｔと同じ時間間隔のレンジビ
ン毎に分割される。距離分解能が目標寸法よりも大きい
場合、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反
射信号成分Ｓａｍは１つのレンジビンにしか現れない。

【０００８】図１１は、従来のパルスレーダ装置におい
て、距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の目標検出
処理の信号の流れを表した図である。図１１において、
Ｓｔ、Ｓａ、Ｓａｍは、先に図１０で説明した通りであ
り、Ｓｂはノンコヒーレント積分器出力信号である。先
にも述べたように、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標
１６からの反射信号成分Ｓａｍは１つのレンジビンにし
か現れない。ノンコヒーレント積分器１３では、複数の
送信パルスに対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレ
ンジビンどうしで加算する。そのため、ノンコヒーレン
ト積分器１３の出力信号Ｓｂにも、目標１６からの反射
信号は１つのレンジビンにしか生じない。ただし、図１
１では加算する包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３とし
ている。そのため、目標検出器１４における誤警報確率
ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較
は、目標１６からの反射信号全部と行われる。すなわ
ち、すべての目標１６からの反射信号が目標検出に用い
られる。

【０００９】近年、パルス幅の短いパルスを用いる、あ
るいはパルス圧縮等の処理を用いることによって、目標
寸法よりも小さい距離分解能を得、目標の検出、測距の
他に、クラッタ抑圧、あるいは、目標形状の認識識別を
もパルスレーダ装置で行うことが考えられている。

【００１０】図１２は、距離分解能が目標寸法よりも小
さい場合の送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を
示したものである。図１２において、１６、Ｓｔ、Ｓ
ａ、Ｓａｍは、先に図１４で説明した通りである。距離
分解能が目標寸法よりも小さい場合は、レンジビンの間
隔も狭くなり、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６
からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレンジビン
に分散して現れる。

【００１１】図１３は、目標寸法よりも距離分解能が小
さい場合の従来のパルスレーダ装置における目標検出処
理の信号の流れを表した図である。図１３において、Ｓ
ｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓａｍは、先に図１０、および図１１
で説明した通りである。前にも述べたように、距離分解
能が目標寸法よりも小さい場合は、包絡線検波器出力信
号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続す
る複数のレンジビンに分散して現れる。ノンコヒーレン
ト積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線検
波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算する。
そのため、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂにも、
目標１６からの反射信号成分は連続する複数のレンジビ
ンに分散して現れる。ただし、図１３では積分に用いる
包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。そのた
め、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求ま
るスレッショルドレベルＴｓとの比較は、目標１６から
の反射信号の全部と行うのではなく、連続する複数のレ
ンジビンに分散された目標１６からの反射信号の中の最
大値と行われる。よって、連続する複数のレンジビンに
分散された目標１６からの反射信号の中の最大値以外の
目標１６からの反射信号は目標検出には用いられず、目
標検出性能が劣化するという課題がある。

【００１２】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたものであり、目標寸法より小さい距離分解能を
有するパルスレーダ装置において、目標１６からの反射
信号を無駄にすることなく用いることによって、目標検
出性能を向上するパルスレーダ装置を得ることを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明によるパルス
レーダ装置は、あらかじめ定めたパルス幅、およびパル
ス繰り返し周期（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ
Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）でパルス変調した送信信号
を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミン
グで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背
景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で
反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記
受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン
毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機
と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記
受信機から出力される各レンジビンの受信ビデオ信号
を、同じレンジビンどうしで加算するノンコヒーレント
積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号か
ら、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能よ
り求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出
すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号
ごとに、連続するレンジビンの信号を加算するレンジ積
分器と、前記レンジ積分器の全ての出力信号と、あらか
じめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベル
とを比較し、前記レンジ積分器の出力信号が、スレッシ
ョルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目
標検出器を備えたことを特徴とする。

【００１４】また、第２の発明によるパルスレーダ装置
は、あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス
変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号を
ＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切
換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、
目標および背景で反射した送信波を受信波として受ける
アンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間
間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に
変換する受信機と、前記受信機の出力信号から、あらか
じめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数
の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲ
ート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連
続するレンジビンの信号を加算するレンジ積分器と、あ
らかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記レンジ
積分器の各出力信号を加算するノンコヒーレント積分器
と、前記ノンコヒーレント積分器の全ての出力信号と、
あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルド
レベルとを比較し、前記ノンコヒーレント積分器の出力
信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合を目標
検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴とする。

【００１５】また、第３の発明によるパルスレーダ装置
は、あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス
変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号を
ＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切
換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、
目標および背景で反射した送信波を受信波として受ける
アンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間
間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に
変換する受信機と、あらかじめ定めた積分数の送信パル
スに対する前記受信機から出力される各レンジビンの受
信ビデオ信号を、同じレンジビンどうしで加算するノン
コヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の
出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法データと距
離分解能より求まる数の連続するレンジビンの信号を複
数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の
各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信号を目標形
状データより求まる重みを掛けた後に加算する重み付き
レンジ積分器と、前記重み付きレンジ積分器の全ての出
力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレ
ッショルドレベルとを比較し、前記重み付きレンジ積分
器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場
合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴
とする。

【００１６】また、第４の発明によるパルスレーダ装置
は、あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲＩでパルス
変調した送信信号を送信する送信機と、前記送信信号を
ＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換える送受切
換器を介して、背景を含む目標に送信波として放射し、
目標および背景で反射した送信波を受信波として受ける
アンテナと、前記受信波を、距離分解能より決まる時間
間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビデオ信号に
変換する受信機と、前記受信機の出力信号から、あらか
じめ得られた目標寸法データと距離分解能より求まる数
の連続するレンジビンの信号を複数組取り出すレンジゲ
ート器と、前記レンジゲート器の各出力信号ごとに、連
続するレンジビンの信号を目標形状データより求まる重
みを掛けた後に加算する重み付きレンジ積分器と、あら
かじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記重み付き
レンジ積分器の各出力信号の加算するノンコヒーレント
積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の全ての出力信
号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレッシ
ョルドレベルとを比較し、前記ノンコヒーレント積分器
の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい場合
を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特徴と
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示すパルスレーダ装置の構成図であり、
図１において７、１１から１６、２１は、先に図９で説
明した通りである。また、１７はレンジゲート器、１８
はレンジ積分器である。この動作を、従来のパルスレー
ダ装置と動作の異なるノンコヒーレント積分器１３以降
について図１を用いて説明する。ノンコヒーレント積分
器１３では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上
するために、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パ
ルスに対する包絡線検波器１２の出力信号を、同じレン
ジビンどうしで加算することによって、等価的にＳＮ比
を改善し、その結果をレンジゲート器１７に出力する。
レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法デ
ータから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数
２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレン
ジビンの数Ｎを求め、ノンコヒーレント積分器１３の出
力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を複数組取
り出し、レンジ積分器１８に出力する。ただし、Ｆは四
捨五入を表す。また、取り出したレンジビンの情報を目
標検出器１４に出力する。

【００１８】

【数２】

【００１９】レンジ積分器１８では、レンジゲート器１
７からの各出力信号ごとにＮ個のレンジビンの信号を加
算し、その結果を目標検出器１４に出力する。目標検出
器１４では、レンジ積分器１８の全ての出力信号と、あ
らかじめ定めた誤警報確率Ｐｆａより求まるスレッショ
ルドレベルＴｓとを比較し、レンジ積分器１８の出力信
号が、スレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目
標検出と判断し、その時のレンジゲート器１７からのレ
ンジビン情報から目標１６とパルスレーダ装置との相対
距離を求め、その平均値を表示器１５に出力する。表示
器１５では、目標検出器１４からの情報をもとに、目標
１６とパルスレーダ装置との相対距離を表示する。

【００２０】図２は、この発明の実施の形態１を示すパ
ルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも
小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図であ
る。図２において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓａｍは、先に
図１０、および図１１で説明した通りであり、Ｓｃはレ
ンジゲート器出力信号、Ｓｄはレンジ積分器出力信号で
ある。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先に発
明が解決しようとしている課題で述べたように、包絡線
検波器出力信号中Ｓａに、目標１６からの反射信号成分
Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れる。
ノンコヒーレント積分器１３では、複数の送信パルスに
対する包絡線検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどう
しで加算する。そのため、ノンコヒーレント積分器出力
信号Ｓｂにも、目標１６からの反射信号成分も連続する
複数のレンジビンに分散して現れる。ただし、図２で
は、積分に用いる包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３と
している。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０
を用いて、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂから複
数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取りし、レン
ジゲート器出力信号Ｓｃとして、レンジ積分器１８に出
力する。その際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓ
ｃに、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂ中の同じレ
ンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図２の例
では、目標１６からの反射信号が広がっているレンジビ
ンの数Ｎを５としている。レンジ積分器１８では、各レ
ンジゲート器出力信号Ｓｃにおいて、Ｎ個のレンジビン
の信号を加算し、その結果をレンジ積分器出力信号Ｓｄ
として、目標検出器１４に出力する。目標検出器１４で
は、全てのレンジ積分器出力信号Ｓｄと誤警報確率ｐｆ
ａより求まるスレッショルドレベルＴｓとの比較を行
い、レンジ積分器出力信号Ｓｄがスレッショルドレベル
Ｔｓよりも大きい場合を目標検出と判断する。

【００２１】よって、目標１６からの反射信号に対して
は、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求ま
るスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｄ２のよう
に、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの
和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６か
らの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。ま
た、Ｓｄ１やＳｄ３のような目標反射信号以外の信号に
対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに
独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うこと
によって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比
が改善され、目標検出性能を改善することができる。

【００２２】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図３にお
いて７、１１から１８、２１は先に図１、および図９で
説明した通りである。この動作を、従来のパルスレーダ
装置と動作の異なる包絡線検波器１２以降について図３
を用いて説明する。包絡線検波器１２では、Ａ／Ｄ変換
器１１ａから出力されるディジタルＩビデオ信号の２乗
とＡ／Ｄ変換器１１ｂから出力されるディジタルＱビデ
オ信号の２乗の和、あるいは和の平方根をすべてのレン
ジビンに対して求め、レンジゲート器１７に出力する。
レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法デ
ータから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数
２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレン
ジビンの数Ｎを求め、包絡線検波器１２の出力信号から
連続したＮ個のレンジビンの信号を取り出し、レンジ積
分器１８に出力する。また、取り出したレンジビンの情
報を目標検出器１４に出力する。レンジ積分器１８で
は、レンジゲート器１７からの各出力信号ごとにＮ個の
レンジビンの信号を加算し、その結果をノンコヒーレン
ト積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３
では、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するた
めに、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに
対するレンジ積分器１８の全ての出力信号を、同じ時間
のレンジゲート出力どうしで加算することによって、等
価的にＳＮ比を改善し、その結果を目標検出器１４に出
力する。目標検出器１４では、ノンコヒーレント積分器
１３の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率
Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較
し、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号が、スレッ
ショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断
し、レンジ積分器１７からのレンジビン情報から目標１
６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均値
を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出器
１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装置
との相対距離を表示する。

【００２３】図４は、この発明の実施の形態２を示すパ
ルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも
小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図であ
る。図４において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓ
ａｍは、先に図２、図１０、および図１１で説明した通
りである。距離分解能が目標寸法よりも小さい場合、先
に発明が解決しようとしている課題で述べたように、包
絡線検波器の出力信号中に、目標１６からの反射信号成
分Ｓａｍは連続する複数のレンジビンに分散して現れ
る。レンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用い
て、包絡線検波器出力信号Ｓａから複数組のＮ個の連続
するレンジビンの信号を取り出し、レンジゲート器出力
信号Ｓｃとして、レンジ積分器１８に出力する。その
際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、包絡線
検波器出力信号Ｓａ中の同じレンジビンの信号が含まれ
ていてもかまわない。図４の例では、目標１６からの反
射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５としてい
る。レンジ積分器１８では、各レンジゲート器出力信号
Ｓｃにおいて、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その
結果をレンジ積分器出力信号Ｓｄとして、ノンコヒーレ
ント積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１
３では、複数の送信パルスに対する全てのレンジ積分器
出力信号Ｓｄを同じ時間のレンジゲート出力どうしで加
算し、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂとして、目
標検出器１４に出力する。ただし、図４では、積分に用
いるレンジ積分器出力信号Ｓｄの数を３としている。目
標検出器１４では、全てのノンコヒーレント積分器出力
信号Ｓｂと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルド
レベルＴｓとの比較を行い、ノンコヒーレント積分器出
力信号ＳｂがスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場
合を目標検出と判断する。

【００２４】よって、目標１６からの反射信号に対して
は、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求ま
るスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｂ２のよう
に、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの
和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６か
らの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。ま
た、Ｓｂ１やＳｂ３のような目標反射信号以外の信号に
対しては、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに
独立とみなせる場合、５つのレンジビンの和を行うこと
によって分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比
が改善され、目標検出性能を改善することができる。さ
らに、実施の形態１では、ノンコーヒーレント積分後に
レンジ積分を行っていたため、ノンコヒーレント積分を
レンジビンの数だけ行う必要があったのに対し、この実
施の形態では、ノンコーヒレント積分を行う前にレンジ
積分を行うため、ノンコヒーレント積分をレンジゲート
の数しか行う必要がない、そのため、レンジゲート数と
同じ数の演算装置を用いて並列演算を行った場合に、処
理時間を短くすることができる。また、この実施の形態
では、包絡線検波器１２とレンジ積分器１８の間にレン
ジゲート器１７を設けているが、Ａ／Ｄ変換器１１と包
絡線検波器１２に間にレンジゲート器１７を設けても同
様の効果が得られる。

【００２５】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図５にお
いて７、１１から１７、２１は先に図１、および図９で
説明した通りである。また、１９は重み付きレンジ積分
器である。この動作を、実施の形態１の動作と異なるレ
ンジゲート器１７以降について図５を用いて説明する。
レンジゲート器１７では、あらかじめ求めた目標寸法デ
ータから得られる目標寸法Ｌと距離分解能ｄＲから、数
２を用いて目標１６からの反射信号が広がっているレン
ジビンの数Ｎを求め、ノンコヒーレント積分器１３の出
力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を複数組取
り出し、レンジ積分器１８に出力する。また、取り出し
たレンジビンの情報を目標検出器１４に出力する。重み
付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器１７から出
力される各Ｎ個のレンジビンの信号Ｕｐ（ｎ）（ｎ＝
０、１、・・・、Ｎ−１）（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−
１）と、あらかじめ求めた目標形状データから得られる
重み係数Ｗ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）を用
いて数３に示す演算によって重み付きレンジ積分を行
い、その結果Ａｐ（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ−１）を重
み付きレンジ積分器１９の出力信号として目標検出器１
４に出力する。ただし、Ｐはレンジゲートの数を示す。

【００２６】

【数３】

【００２７】目標検出器１４では、重み付きレンジ積分
器１９の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確
率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを比較
し、重み付きレンジ積分器１９の出力信号が、スレッシ
ョルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検出と判断
し、レンジゲート器１７からのレンジビン情報から目標
１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平均
値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検出
器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ装
置との相対距離を表示する。

【００２８】図６は、この発明の実施の形態３を示すパ
ルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも
小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図であ
る。図６において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓａｍ
は、先に図２、図１０、および図１１で説明した通り
で、Ｓａｃは、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６
からの反射信号成分Ｓａｍと同じ程度の時間軸上の広が
りと強度を有する包絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１
６以外からの反射信号成分、Ｓｅは重み付きレンジ積分
器出力信号、Ｓｒｐは目標形状データである。距離分解
能が目標寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しよう
としている課題で述べたように、包絡線検波器出力信号
Ｓａの中に、目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続
する複数のレンジビンに分散して現れる。ノンコヒーレ
ント積分器１３では、複数の送信パルスに対する包絡線
検波器出力信号Ｓａを同じレンジビンどうしで加算す
る。そのため、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂに
も、目標１６からの反射信号成分も連続する複数のレン
ジビンに分散して現れる。ただし、図６では、積分に用
いる包絡線検波器出力信号Ｓａの数を３としている。レ
ンジゲート器１７では、レンジゲート２０を用いて、ノ
ンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂから複数組のＮ個の
連続するレンジビンの信号を取り、レンジゲート器出力
信号Ｓｃとして、レンジ積分器１８に出力する。その
際、異なる組のレンジゲート器出力信号Ｓｃに、ノンコ
ヒーレント積分器出力信号Ｓｂ中の同じレンジビンの信
号が含まれていてもかまわない。図６の例では、目標１
６からの反射信号が広がっているレンジビンの数Ｎを５
としている。重み付きレンジ積分器１９では、各レンジ
ゲート器出力信号Ｓｃに対して、目標形状データＳｒｐ
から得られる重み係数を掛けた後に、Ｎ個のレンジビン
の信号を加算し、その結果を重み付きレンジ積分器出力
信号Ｓｅとして、目標検出器１４に出力する。目標検出
器１４では、全ての重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅ
と誤警報確率ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴ
ｓとの比較を行い、重み付きレンジ積分器出力信号Ｓｅ
がスレッショルドレベルＴｓよりも大きい場合を目標検
出と判断する。

【００２９】よって、目標１６からの反射信号に対して
は、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求ま
るスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｅ２のよう
に、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの
和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６か
らの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。ま
た、Ｓｅ１のような目標反射信号以外の信号に対して
は、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立と
みなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによっ
て分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善
され、目標検出性能を改善することができる。さらに、
実施の形態１で用いるレンジ積分器１８では、レンジゲ
ート器１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号を
加算するだけであるため、包絡線検波器出力信号Ｓａ中
の目標１６からの反射信号成分Ｓａｍと同じ程度の時間
軸上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号Ｓａ
中の目標１６以外からの反射信号成分Ｓａｃが存在した
場合、目標検出器１４において、目標１６と間違って検
出するが、この実施の形態で用いる重み付きレンジ積分
器１９では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ個
のレンジビンの信号に対して、目標形状データＳｒｐか
ら得られる重みを掛けた後に加算するため、相関処理の
効果が生じ、Ｓａｃのような反射信号成分が存在して
も、その強度の分布がＳｒｐと異なれば、重み付きレン
ジ積分器１９の出力信号はＳｅ３のように小さくなり、
目標検出器１４において、間違って検出する確率が減
る。

【００３０】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４を示すパルスレーダ装置の構成図であり、図７にお
いて７、１１から１７、１９、２１は先に図１、５、お
よび９で説明した通りである。この動作を、実施の形態
３の動作と異なるレンジゲート器１７以降について図７
を用いて説明する。レンジゲート器１７では、あらかじ
め求めた目標寸法データから得られる目標寸法Ｌと距離
分解能ｄＲから、数２を用いて目標１６からの反射信号
が広がっているレンジビンの数Ｎを求め、包絡線検波器
１２の出力信号から連続したＮ個のレンジビンの信号を
取り出し、重み付きレンジ積分器１９に出力する。ま
た、取り出したレンジビンの情報を目標検出器１４に出
力する。重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート
器１７から出力される各Ｎ個のレンジビンの信号ＵＰ
（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）（ｐ＝０、１、
・・・、Ｐ−１）と、あらかじめ求めた目標形状データ
から得られる重み係数Ｗ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、
Ｎ−１）を用いて数３に示す演算によって重み付きレン
ジ積分を行い、その結果Ａｐ（ｐ＝０、１、・・・、Ｐ
−１）を重み付きレンジ積分器１９の出力信号としてノ
ンコヒーレント積分器１３に出力する。ただし、Ｐはレ
ンジゲートの数を示す。ノンコヒーレント積分器１３で
は、目標１６からの反射信号の検出性能を向上するため
に、あらかじめ定めた積分数の連続する送信パルスに対
する重み付きレンジ積分器１９の全ての出力信号を、同
じ時間のレンジゲート出力どうしで加算することによっ
て、等価的にＳＮ比を改善し、その結果を目標検出器１
４に出力する。目標検出器１４では、ノンコヒーレント
積分器１３の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警
報確率Ｐｆａより求まるスレッショルドレベルＴｓとを
比較し、ノンコヒーレント積分器１３の出力信号が、ス
レッショルドレベルＴｓよりも大きい場を目標検出と判
断し、レンジゲート器１７からのレンジビン情報から目
標１６とパルスレーダ装置との相対距離を求め、その平
均値を表示器１５に出力する。表示器１５では、目標検
出器１４からの情報をもとに、目標１６とパルスレーダ
装置との相対距離を表示する。

【００３１】図８は、この発明の実施の形態４を示すパ
ルスレーダ装置において、距離分解能が目標寸法よりも
小さい場合の目標検出処理の信号の流れを表した図であ
る。図８において、Ｓｔ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｅ、Ｓ
ａｍ、Ｓａｃ、Ｓｒｐ、は、先に図２、図６、図１０、
および図１１で説明した通りである。距離分解能が目標
寸法よりも小さい場合、先に発明が解決しようとしてい
る課題で述べたように、包絡線検波器の出力信号中に、
目標１６からの反射信号成分Ｓａｍは連続する複数のレ
ンジビンに分散して現れる。レンジゲート器１７では、
レンジゲート２０を用いて、包絡線検波器出力信号Ｓａ
から複数組のＮ個の連続するレンジビンの信号を取り出
し、レンジゲート器出力信号Ｓｃとして、重み付きレン
ジ積分器１９に出力する。その際、異なる組のレンジゲ
ート器出力信号Ｓｃに、包絡線検波器出力信号Ｓａ中の
同じレンジビンの信号が含まれていてもかまわない。図
８の例では、目標１６からの反射信号が広がっているレ
ンジビンの数Ｎを５としている。重み付きレンジ積分器
１９では、各レンジゲート器出力信号Ｓｃに対して、目
標形状データＳｒｐから得られる重み係数を掛けた後
に、Ｎ個のレンジビンの信号を加算し、その結果を重み
付きレンジ積分器出力信号Ｓｅとして、ノンコヒーレン
ト積分器１３に出力する。ノンコヒーレント積分器１３
では、複数の送信パルスに対する全ての重み付きレンジ
積分器出力信号Ｓｅを同じ時間のレンジゲート出力どう
しで加算し、ノンコヒーレント積分器出力信号Ｓｂとし
て、目標検出器１４に出力する。ただし、図８では、積
分に用いるレンジ積分器出力信号Ｓｄの数を３としてい
る。目標検出器１４では、全てのノンコヒーレント積分
器出力信号Ｓｂと誤警報確率ｐｆａより求まるスレッシ
ョルドレベルＴｓとの比較を行い、ノンコヒーレント積
分器出力信号ＳｂがスレッショルドレベルＴｓよりも大
きい場合を目標検出と判断する。

【００３２】よって、目標１６からの反射信号に対して
は、目標検出器１４における誤警報確率ｐｆａより求ま
るスレッショルドレベルＴｓとの比較は、Ｓｂ２のよう
に、目標１６からの反射信号を含む５つのレンジビンの
和の値と行うこととなり、目標検出に用いる目標１６か
らの反射信号が従来のパルスレーダ装置より増える。ま
た、Ｓｂ１のような目標反射信号以外の信号に対して
は、受信機雑音のように、レンジビン間で互いに独立と
みなせる場合、５つのレンジビンの和を行うことによっ
て分散が小さくなる。その結果、等価的にＳＮ比が改善
され、目標検出性能を改善することができる。さらに、
実施の形態３では、ノンコーヒーレント積分後にレンジ
積分を行っていたため、ノンコヒーレント積分をレンジ
ビンの数だけ行う必要があったのに対し、この実施の形
態では、ノンコーヒレント積分を行う前にレンジ積分を
行うため、ノンコヒーレント積分をレンジゲートの数し
か行う必要がない、そのため、レンジゲート数と同じ数
の演算装置を用いて並列演算を行った場合に、処理時間
を短くすることができる。また、この実施の形態では、
包絡線検波器１２とレンジ積分器１８の間にレンジゲー
ト器１７を設けているが、Ａ／Ｄ変換器１１と包絡線検
波器１２に間にレンジゲート器１７を設けても同様の効
果が得られる。加えて、実施の形態２で用いるレンジ積
分器１８では、レンジゲート器１７の出力信号であるＮ
個のレンジビンの信号を加算するだけであるため、包絡
線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６からの反射信号成分
Ｓａｍと同じ程度の時間軸上の広がりと強度を有する包
絡線検波器出力信号Ｓａ中の目標１６以外からの反射信
号成分Ｓａｃが存在した場合、目標検出器１４におい
て、目標１６と間違って検出するが、この実施の形態で
用いる重み付きレンジ積分器１９では、レンジゲート器
１７の出力信号であるＮ個のレンジビンの信号に対し
て、目標形状データＳｒｐから得られる重みを掛けた後
に加算するため、相関処理の効果が生じ、Ｓａｃのよう
な反射信号成分が存在しても、その強度の分布がＳｒｐ
と異なれば、重み付きレンジ積分器１９の出力信号はＳ
ｂ３のように小さくなり、目標検出器１４において、間
違って検出する確率が減る。

【００３３】

【発明の効果】第１の発明によれば、目標寸法より小さ
い距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信号を
無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上するパル
スレーダ装置を得ることができる。

【００３４】また、第２の発明によれば、目標寸法より
小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信
号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上する
ことができ、第１に発明に比べ、複数の演算装置を用い
た場合、処理時間の短いパルスレーダ装置を得ることが
できる。

【００３５】また、第３の発明によれば、目標寸法より
小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信
号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上する
ことができ、第１の発明に比べ、目標以外の反射信号
を、誤って検出する確率が少ないパルスレーダ装置を得
ることができる。

【００３６】また、第４の発明によれば、目標寸法より
小さい距離分解能を持つ場合にでも、目標からの反射信
号を無駄にすることなく用い、目標検出性能を向上する
ことができ、第３に発明に比べ、複数の演算装置を用い
た場合、処理時間の短い、第２に発明に比べ、目標以外
の反射信号を、誤って検出する確率が少ないパルスレー
ダ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形
態１を示す構成図である。

【図２】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形
態１において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合
の目標検出処理の信号の流れを表した図である。

【図３】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形
態２を示す構成図である。

【図４】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形
態２において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合
の目標検出処理の信号の流れを表した図である。

【図５】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形
態３を示す構成図である。

【図６】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形
態３において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合
の目標検出処理の信号の流れを表した図である。

【図７】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形
態４を示す構成図である。

【図８】 この発明によるパルスレーダ装置の実施の形
態４において、距離分解能が目標寸法よりも小さい場合
の目標検出処理の信号の流れを表した図である。

【図９】 従来のパルスレーダ装置を示す構成図であ
る。

【図１０】 距離分解能が目標寸法よりも大きい場合の
送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示した図で
ある。

【図１１】 従来のパルスレーダ装置において、距離分
解能が目標寸法よりも大きい場合の目標検出処理の信号
の流れを表した図である。

【図１２】 距離分解能が目標寸法よりも小さい場合の
送信パルスと包絡線検波器出力信号の関係を示した図で
ある。

【図１３】 従来のパルスレーダ装置において、距離分
解能が目標寸法よりも小さい場合の目標検出処理の信号
の流れを表した図である。

【符号の説明】

１ 安定化局部発信器、２ 基準中間周波数信号発生
器、３ 周波数混合器、４ パルス変調器、５ 電力増
幅器、６ 送受切替器、７ アンテナ、８ 中間周波数
増幅器、９ ９０度ハイブリッド器、１０ 位相検波
器、１１ Ａ／Ｄ変換器、１２ 包絡線検波器、１３
コヒーレント積分器、１４ 目標検出器、１５ 表示
器、１６ 目標、１７ レンジゲート器、１８ レンジ
積分器、１９重み付きレンジ積分器、２０ レンジゲー
ト、２１ 送受信器、Ｓｔ 送信パルス、Ｓａ 包絡線
検波器出力信号、Ｓｂ ノンコヒーレント積分器出力信
号、Ｓｃ レンジゲート器出力信号、Ｓｄ レンジ積分
器出力信号、Ｓｅ 重み付きレンジ積分器出力信号、Ｓ
ｒｐ 目標形状データ、Ｓａｍ 包絡線検波器出力信号
中の目標からの反射信号成分、Ｓａｃ 包絡線検波器出
力信号中の目標からの反射信号成分と同じ程度の時間軸
上の広がりと強度を有する包絡線検波器出力信号中の目
標以外からの反射信号成分。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あらかじめ定めたパルス幅、およびパル
   ス繰り返し周期（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ
   Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）でパルス変調した送信信号
   を送信する送信機と、前記送信信号をＰＲＩのタイミン
   グで送受信の信号を切り換える送受切換器を介して、背
   景を含む目標に送信波として放射し、目標および背景で
   反射した送信波を受信波として受けるアンテナと、前記
   受信波を、距離分解能より決まる時間間隔のレンジビン
   毎の信号に分割した受信ビデオ信号に変換する受信機
   と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前記
   受信機から出力される各レンジビンの受信ビデオ信号
   を、同じレンジビンどうしで加算するノンコヒーレント
   積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の出力信号か
   ら、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能よ
   り求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出
   すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号
   ごとに、連続するレンジビンの信号を加算するレンジ積
   分器と、前記レンジ積分器の全ての出力信号と、あらか
   じめ定めた誤警報確率より求まるスレッショルドレベル
   とを比較し、前記レンジ積分器の出力信号が、スレッシ
   ョルドレベルよりも大きい場合を目標検出と判断する目
   標検出器を備えたことを特徴とするパルスレ−ダ装置。
2. 【請求項２】 あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲ
   Ｉでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記
   送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換
   える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波とし
   て放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波と
   して受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より
   決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビ
   デオ信号に変換する受信機と、前記受信機の出力信号か
   ら、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能よ
   り求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出
   すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号
   ごとに、連続するレンジビンの信号を加算するレンジ積
   分器と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する
   前記レンジ積分器の各出力信号を加算するノンコヒーレ
   ント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の全ての出
   力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求まるスレ
   ッショルドレベルとを比較し、前記ノンコヒーレント積
   分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも大きい
   場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたことを特
   徴とするパルスレーダ装置。
3. 【請求項３】 あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲ
   Ｉでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記
   送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換
   える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波とし
   て放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波と
   して受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より
   決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビ
   デオ信号に変換する受信機と、あらかじめ定めた積分数
   の送信パルスに対する前記受信機から出力される各レン
   ジビンの受信ビデオ信号を、同じレンジビンどうしで加
   算するノンコヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレン
   ト積分器の出力信号から、あらかじめ得られた目標寸法
   データと距離分解能より求まる数の連続するレンジビン
   の信号を複数組取り出すレンジゲート器と、前記レンジ
   ゲート器の各出力信号ごとに、連続するレンジビンの信
   号を目標形状データより求まる重みを掛けた後に加算す
   る重み付きレンジ積分器と、前記重み付きレンジ積分器
   の全ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より
   求まるスレッショルドレベルとを比較し、前記重み付き
   レンジ積分器の出力信号が、スレッショルドレベルより
   も大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えた
   ことを特徴とするパルスレーダ装置。
4. 【請求項４】 あらかじめ定めたパルス幅、およびＰＲ
   Ｉでパルス変調した送信信号を送信する送信機と、前記
   送信信号をＰＲＩのタイミングで送受信の信号を切り換
   える送受切換器を介して、背景を含む目標に送信波とし
   て放射し、目標および背景で反射した送信波を受信波と
   して受けるアンテナと、前記受信波を、距離分解能より
   決まる時間間隔のレンジビン毎の信号に分割した受信ビ
   デオ信号に変換する受信機と、前記受信機の出力信号か
   ら、あらかじめ得られた目標寸法データと距離分解能よ
   り求まる数の連続するレンジビンの信号を複数組取り出
   すレンジゲート器と、前記レンジゲート器の各出力信号
   ごとに、連続するレンジビンの信号を目標形状データよ
   り求まる重みを掛けた後に加算する重み付きレンジ積分
   器と、あらかじめ定めた積分数の送信パルスに対する前
   記重み付きレンジ積分器の各出力信号の加算するノンコ
   ヒーレント積分器と、前記ノンコヒーレント積分器の全
   ての出力信号と、あらかじめ定めた誤警報確率より求ま
   るスレッショルドレベルとを比較し、前記ノンコヒーレ
   ント積分器の出力信号が、スレッショルドレベルよりも
   大きい場合を目標検出と判断する目標検出器を備えたこ
   とを特徴とするパルスレーダ装置。