JPWO2004095057A1 - レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、目標から到来した信号を処理することによって、この目標との相対距離を求めるレーダ装置に関する。本発明の目的は、受信系の帯域がその信号の占有帯域より狭い帯域に制限された場合であっても、目標の広範な相対距離を精度よく求めることができることを目的とする。このために、本発明にかかわるレーダ装置は、第一のパルスで変調された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を復調して第二のパルスを生成し、かつ時間軸上の既定の間隔で第一のパルスがとり得る２つの瞬時値の比である標準値に対して、この第二のパルスがその間隔でとる瞬時値の比の偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点を特定すると共に、時間軸上で波動信号が送信された基準の時点と、特定された２つの異なる時点の一方、またはこれらの時点の近傍の時点との差として、目標との相対距離を評価することによって達成される。
Description
本発明は、照射された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を処理することによって、その目標の相対距離を求めるレーダ装置に関する。
近年、レーダ装置は、高度に進展した情報処理技術、画像処理技術および信号処理技術が適用されることによって、性能および付加価値の向上が図られ、多様な分野に適用されつつある。
このような分野の内、例えば、自動車等の車両では、走行や運行にかかわる安全の確保等を目的として、周囲に位置する他の車両や障害物との相対的な位置を実時間で検出するために、レーダ装置が活用されつつある。
図６は、従来のレーダ装置の構成例を示す図である。
図において、プロセッサ４１の出力ポートは、縦続接続されたタイミング発生部４２、パルス発生部４３、増幅部４４、変調部４５および帯域フィルタ４６を介してアンテナ４７Ｔの給電点に接続される。アンテナ４７Ｒの給電点は、縦続接続された増幅部４８、帯域フィルタ４９、復調部５０、低域フィルタ５１、増幅部５２、マッチドフィルタ５３およびタイミング算出部５４を介してプロセッサ４１の入力ポートに接続される。タイミング発生部４２の同期出力はタイミング算出部５４の対応する入力に接続され、変調部４５および復調部５０の搬送波入力には、搬送波生成部５５の対応する出力が接続される。
このような構成のレーダ装置では、タイミング発生部４２は、プロセッサ４１の配下で目標との距離が求められるべきレンジに整合した周期を示すクロック信号を生成する。パルス発生部４３は、このクロック信号に同期して所定のパルス幅のパルス信号を出力する。増幅部４４は、このようなパルス信号を増幅することによって、そのパルス信号の振幅を所定の値に設定する。変調部４５は、搬送波生成部５５によって生成される搬送波信号（ここでは、周波数は、簡単のため、７６メガヘルツであると仮定する。）をこのような振幅のパルス信号に応じて断続することによって、送信波信号（ここでは、簡単のため、占有帯域幅が２４メガヘルツであると仮定する。）を生成する。帯域フィルタ４６は、その送信波信号に付帯するスプリアスの成分を抑圧し、かつアンテナ４７Ｔを介して目標が位置する方向に、このようなスプリアスの成分が抑圧されてなる送信波を放射する。
アンテナ４７Ｒは、このような送信波が目標において反射し、あるいは再放射されることによってその目標から到来した信号を捉える。帯域フィルタ４９は、増幅部４８によって増幅されつつ与えられるその信号の成分の内、この信号の本来的な占有帯域の成分を抽出する。復調部５０は、後段の低域フィルタ５１および増幅部５２と連係し、かつ「既述の通りに搬送波生成部５５によって定常的に生成された搬送波信号」に基づいて「このような占有帯域に分布する信号」をホモダイン検波することによって、ベースバンド信号を生成する。
マッチドフィルタ５３は、そのベースバンド信号と「パルス発生部４３によって既述の通りに生成されるべき所定のパルス幅のパルス信号」との間における瞬時値の列の相関をとる。
タイミング算出部５４は、「タイミング発生部４２によって既述の周期で決定された時刻」から「上記の相関の結果が極大となる時点」に至る期間の長さｄを計測する。
プロセッサ４１は、その長さｄと、上述した送信波および信号の単位時間当たりの伝搬速度Ｃとに対して下式（１）で示される算術演算を行うことによって、目標との相対距離Ｄを求める。
Ｄ＝Ｃ・ｄ／２ ・・・（１）
ところで、このような従来例では、上述したベースバンド信号に「異なる目標から到来した信号の成分」が含まれる場合には、これらの目標との個々の相対距離は高い精度では求められない。
したがって、近接する複数の目標の相対距離が個別に精度よく識別されるためには、上述したパルス信号のパルス幅Ｗが著しく短く設定されなければならなかった。
しかし、このような相対距離の分解能Δｄは、一般に、下式（２）で与えられ、かつ上述したパルス信号の占有帯域幅ｂとパルス幅Ｗとの間には、定数Ｋに対して下式（３）が成立する。
Δｄ＝Ｃ・Ｗ／２ ・・・（２）
Ｗ・ｂ＝Ｋ ・・・（３）
したがって、実際には、上述したアンテナ４７Ｒから増幅器５２の出力端に至る受信系の帯域幅が十分に広く設定されない限り、分解能Δｄは、高められ難かった。
また、従来の一部のレーダ装置では、上述したベースバンド信号の瞬時値が所定の閾値を上回った時点に、「既述の送信波が目標で反射し、あるいは再放射されることによって生成された信号」が到来したとの識別が行われている。
しかし、このようなレーダ装置では、上述した増幅部４８、５２および復調部５０の立ち上がり時間と、帯域フィルタ４９および低域フィルタ５１の濾波特性との偏差および変動と、受信され得る信号のレベルの広範な変動とに起因してベースバンド信号の急峻な波形が劣化し、そのために、目標との相対距離に大きな誤差が生じる可能性が高かった。
さらに、上述した占有帯域幅ｂの拡大については、技術的には可能であっても、無線周波数が有限であるために法令によって制限され、そのために、実際には実現され難かった。
特開平８−２２０２１４号公報（要約、段落０００７） 特開２００２−２２１５６７号公報（要約、請求項１〜４、７） 特開平５−２２３９２８号公報（請求項１）
このような分野の内、例えば、自動車等の車両では、走行や運行にかかわる安全の確保等を目的として、周囲に位置する他の車両や障害物との相対的な位置を実時間で検出するために、レーダ装置が活用されつつある。
図６は、従来のレーダ装置の構成例を示す図である。
図において、プロセッサ４１の出力ポートは、縦続接続されたタイミング発生部４２、パルス発生部４３、増幅部４４、変調部４５および帯域フィルタ４６を介してアンテナ４７Ｔの給電点に接続される。アンテナ４７Ｒの給電点は、縦続接続された増幅部４８、帯域フィルタ４９、復調部５０、低域フィルタ５１、増幅部５２、マッチドフィルタ５３およびタイミング算出部５４を介してプロセッサ４１の入力ポートに接続される。タイミング発生部４２の同期出力はタイミング算出部５４の対応する入力に接続され、変調部４５および復調部５０の搬送波入力には、搬送波生成部５５の対応する出力が接続される。
このような構成のレーダ装置では、タイミング発生部４２は、プロセッサ４１の配下で目標との距離が求められるべきレンジに整合した周期を示すクロック信号を生成する。パルス発生部４３は、このクロック信号に同期して所定のパルス幅のパルス信号を出力する。増幅部４４は、このようなパルス信号を増幅することによって、そのパルス信号の振幅を所定の値に設定する。変調部４５は、搬送波生成部５５によって生成される搬送波信号（ここでは、周波数は、簡単のため、７６メガヘルツであると仮定する。）をこのような振幅のパルス信号に応じて断続することによって、送信波信号（ここでは、簡単のため、占有帯域幅が２４メガヘルツであると仮定する。）を生成する。帯域フィルタ４６は、その送信波信号に付帯するスプリアスの成分を抑圧し、かつアンテナ４７Ｔを介して目標が位置する方向に、このようなスプリアスの成分が抑圧されてなる送信波を放射する。
アンテナ４７Ｒは、このような送信波が目標において反射し、あるいは再放射されることによってその目標から到来した信号を捉える。帯域フィルタ４９は、増幅部４８によって増幅されつつ与えられるその信号の成分の内、この信号の本来的な占有帯域の成分を抽出する。復調部５０は、後段の低域フィルタ５１および増幅部５２と連係し、かつ「既述の通りに搬送波生成部５５によって定常的に生成された搬送波信号」に基づいて「このような占有帯域に分布する信号」をホモダイン検波することによって、ベースバンド信号を生成する。
マッチドフィルタ５３は、そのベースバンド信号と「パルス発生部４３によって既述の通りに生成されるべき所定のパルス幅のパルス信号」との間における瞬時値の列の相関をとる。
タイミング算出部５４は、「タイミング発生部４２によって既述の周期で決定された時刻」から「上記の相関の結果が極大となる時点」に至る期間の長さｄを計測する。
プロセッサ４１は、その長さｄと、上述した送信波および信号の単位時間当たりの伝搬速度Ｃとに対して下式（１）で示される算術演算を行うことによって、目標との相対距離Ｄを求める。
Ｄ＝Ｃ・ｄ／２ ・・・（１）
ところで、このような従来例では、上述したベースバンド信号に「異なる目標から到来した信号の成分」が含まれる場合には、これらの目標との個々の相対距離は高い精度では求められない。
したがって、近接する複数の目標の相対距離が個別に精度よく識別されるためには、上述したパルス信号のパルス幅Ｗが著しく短く設定されなければならなかった。
しかし、このような相対距離の分解能Δｄは、一般に、下式（２）で与えられ、かつ上述したパルス信号の占有帯域幅ｂとパルス幅Ｗとの間には、定数Ｋに対して下式（３）が成立する。
Δｄ＝Ｃ・Ｗ／２ ・・・（２）
Ｗ・ｂ＝Ｋ ・・・（３）
したがって、実際には、上述したアンテナ４７Ｒから増幅器５２の出力端に至る受信系の帯域幅が十分に広く設定されない限り、分解能Δｄは、高められ難かった。
また、従来の一部のレーダ装置では、上述したベースバンド信号の瞬時値が所定の閾値を上回った時点に、「既述の送信波が目標で反射し、あるいは再放射されることによって生成された信号」が到来したとの識別が行われている。
しかし、このようなレーダ装置では、上述した増幅部４８、５２および復調部５０の立ち上がり時間と、帯域フィルタ４９および低域フィルタ５１の濾波特性との偏差および変動と、受信され得る信号のレベルの広範な変動とに起因してベースバンド信号の急峻な波形が劣化し、そのために、目標との相対距離に大きな誤差が生じる可能性が高かった。
さらに、上述した占有帯域幅ｂの拡大については、技術的には可能であっても、無線周波数が有限であるために法令によって制限され、そのために、実際には実現され難かった。
本発明の目的は、受信系の帯域幅が狭い場合であっても、目標の広範な相対距離を精度よく求めることができるレーダ装置を提供することを目的とする。
また、本発明の目的は、波動信号に対する応答として信号が目標から到来した時点が精度よく識別され、その目標の測距や測位が安定に確度高く達成される点にある。
さらに、本発明の目的は、目標の測距や測位にかかわる応答性や実時間性が高められる点にある。
また、本発明の目的は、相対距離がほぼ同じ複数の目標から個別の応答として信号が到来した場合であっても、これらの目標の内、最も遅れて到来した信号が発生した目標については、測距や測位が確度高く達成される点にある。
さらに、本発明の目的は、広範なレンジにおける測距や測位が精度よく安定に達成される点にある。
また、本発明の目的は、環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる点にある。
さらに、本発明の目的は、構成が複雑化することなく環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる点にある。
また、本発明の目的は、保守や運用の多様な形態に対する柔軟な適応が可能となる点にある。
さらに、本発明の目的は、精度が低下することなく、構成の簡略化に併せて応答性の向上が図られる点にある。
また、本発明の目的は、目標の多様な特性、形状および分布に併せて、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる点にある。
さらに、本発明の目的は、目標の測距や測位にかかわる精度および確度が高められる点にある。
また、本発明の目的は、目標の測距や測位の精度の向上や確保にかかわる「コストや構成の制約」が軽減される点にある。
さらに、本発明の目的は、目標の測距や測位置にかかわる精度が高められる点にある。
また、本発明の目的は、総合的なランニングコストの削減が図られ、かつ熱設計にかかわる余裕度が高められる点にある。
さらに、本発明の目的は、これらの発明が適用された測距系、測位系および航法系において、目標から到来する信号の帯域がその信号の占有帯域幅より狭い帯域に制限された場合であっても、広範なレンジでその目標との相対距離が精度よく求められる点にある。
上述した目的は、第一のパルスで変調された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を復調して第二のパルスを生成し、かつ時間軸上の既定の間隔で第一のパルスがとり得る２つの瞬時値の比である標準値に対して、この第二のパルスがその間隔でとる瞬時値の比の偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点が特定されると共に、時間軸上で波動信号が送信された基準の時点と、特定された２つの異なる時点の一方、またはこれらの時点の近傍の時点との差として、目標との相対距離が評価される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上述した間隔で第二のパルスがとる瞬時値の比は、その第二のパルスの振幅が未知であり、かつ受信の過程で行われる帯域制限の下でこの第二のパルスの波形に歪みが生じた場合であっても、その振幅にほとんど依存しない値となる。
また、上述した目的は、２つの異なる時点の双方が第二のパルスの前縁の区間に設定された点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標との相対距離は、その目標から最先に応答として到来した信号の前縁の期間に速やかに評価される。
さらに、上述した目的は、２つの異なる時点の双方が第二のパルスの後縁の区間に設定された点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標との相対距離は、その目標から最先に応答として到来した信号の前縁の期間ではなく、その期間に後続する後縁の期間に評価される。
また、上述した目的は、信号のレベルがとり得る値の範囲で受信系統が線形に応答する期間に、２つの異なる時点の双方が設定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、これらの２つの時点の内、目標との相対距離として評価される一方の時点、またはこれらの２つの時点の近傍の時点は、その目標に照射された波動信号、あるいはこの波動信号に対する目標の応答として到来した信号のレベルの如何にかかわらず、精度よく特定される。
さらに、上述した目的は、信号に代えて入力された標準信号が復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値が特定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その信号に代わる標準信号のレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
また、上述した目的は、相対距離が既知である目標から到来した信号が復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値が特定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その目標から到来した信号のレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
さらに、上述した目的は、第一のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値が特定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その目標に対して照射される波動信号の生成の過程で変調信号として適用された第一のパルスのレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
また、上述した目的は、外部から与えられた指令に応じて標準値が求められ、かつ更新される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、標準値は、保守や運用の過程で与えられる契機に適宜更新される。
さらに、上述した目的は、基準の時点と、２つの異なる時点の内、偏差の絶対値が小さい一方の時点との差として、目標との相対距離が評価される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、「時間軸上における基準の時点との差」が目標の相対距離として評価されるべき時点は、上述した２つの異なる時点の一方に選定される。
また、上述した目的は、基準の時点と、２つの異なる時点の案分の下で求められ、かつ偏差が「０」と予測される特定の時点との差として、目標との相対距離が評価される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上記の相対距離の精度は、既述の間隔が長い場合であっても、第二のパルスの波形が上述した案分が可能な波形である限り、高く維持される。
さらに、上述した目的は、時間軸上で２つの時点で挟まれた区間における第一のパルス、または第二のパルスの瞬時値の列に適合した案分により特定の時点が特定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、適用されるべきレンジや目標の特性その他に応じて第一のパルス信号または第二のパルス信号の波形が変更され得る場合であっても、目標の相対距離が精度よく評価される。
また、上述した目的は、２つの異なる時点を含む期間に線形な応答が行われる程度に小さな値に、第一のパルスのパルス幅が設定され、その第一のパルスで変調された波動信号が送信される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、受信系の非線形な応答に起因して目標の相対距離の精度が低下しない値に、その目標に照射される波動信号の電力が維持される。
さらに、上述した目的は、２つの異なる時点を含む期間における瞬時値が異なる勾配で単調に増加し、あるいは減少する波形に、第一のパルスの波形が維持される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標が波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、上述した期間に、「第二のパルスが既述の間隔でとる瞬時値の比」の標準値に対する偏差が単調に増加し、あるいは減少する。
また、上述した目的は、瞬時値の変化率が２つの異なる時点を含む期間に、他の期間より大きい波形に第一のパルスの波形が維持される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標が既述の波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、このような期間には、「第二のパルスが既述の間隔でとる瞬時値の比」の標準値に対する偏差の符号が急激に異なる符号に遷移する。
また、上述した目的は、案分の処理にかかわる処理量の低減、手順の簡略化および精度の向上の全てまたは一部が達成される波形に、第一のパルスの波形が維持される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標が波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、第一のパルスの波形が既述の波形に維持されることによって、上述した案分の処理が所望の構成に適応した形態で実現される。
さらに、上述した目的は、目標が波動信号に対して応答する過程で生じ得る歪みが軽減され、あるいは相殺される成分を含む波形に、第一のパルスの波形が維持される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、波動信号に対する応答として目標から到来する信号には、その目標による応答の過程で生じた歪みの成分がほとんど含まれない。
また、上述した目的は、特定された２つの異なる時点の一方、または近傍の時点の平均をとり、その結果と基準の時点との差を目標との相対距離として評価する点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上述した差の精度は、目標との相対距離の変動が許容される程度に小さい限り、既述の２つの異なる時点の一方、または近傍の時点の数が単一である場合に比べて高められる。
さらに、上述した目的は、第二のパルスとの同期の下で、２つの異なる時点が特定され得る期間に限って、その第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上述した期間以外の期間には、標準値に対する偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点の特定にかかわる処理が省略される。
また、上述した目的は、第二のパルスとの同期の下で、２つの異なる時点が特定され得る期間以外の期間に、既定の間隔の逆数より小さな頻度でその第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上述した期間以外の期間には、標準値に対する偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点の特定にかかわる処理が信号特定手段によって行われる頻度が小さな値に設定される。
本発明の摘要は、下記の通りである。
本発明にかかわる第一のレーダ装置では、受信手段は、第一のパルスで変調された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を復調し、第二のパルスを生成する。信号特定手段は、時間軸上の既定の間隔で第一のパルスがとり得る２つの瞬時値の比である標準値に対して、第二のパルスがその間隔でとる瞬時値の比の偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点を特定する。距離評価手段は、時間軸上で波動信号が送信された基準の時点と、特定された２つの異なる時点の一方、またはこれらの時点の近傍の時点との差として、目標との相対距離を評価する。
上述した間隔で第二のパルスがとる瞬時値の比は、その第二のパルスの振幅が未知であり、かつ受信手段によって行われる帯域制限の下でこの第二のパルスの波形に歪みが生じる場合であっても、目標との相対距離の変動分が無視される程度に小さく、さらにこの受信手段が線形に応答する限り、その振幅に何ら依存しない値となる。
したがって、既述の波動信号に対する応答として信号が目標から到来した時点は、上述した一方の時点、または既述の２つの異なる時点の近傍の時点として精度よく識別され、その目標の測距や測位が安定に確度高く達成される。
本発明にかかわる第二のレーダ装置では、２つの異なる時点の双方は、第二のパルスの前縁の区間に設定される。
すなわち、目標との相対距離は、その目標から最先に応答として到来した信号の前縁の期間に速やかに評価される。
したがって、このような相対距離は、上述した２つの異なる時点の双方もしくは何れか一方が第二パルスの前縁に後続する期間に識別される場合に比べて、測距や測位にかかわる応答性や実時間性が高められる。
本発明にかかわる第三のレーダ装置では、２つの異なる時点の双方は、第二のパルスの後縁の区間に設定される。
すなわち、目標との相対距離は、その目標から最先に応答として到来した信号の前縁の期間ではなく、その期間に後続する後縁の期間に評価される。
したがって、相対距離がほぼ同じ複数の目標から個別の応答として信号が到来した場合であっても、これらの目標の内、最も遅れて到来した信号が発生した目標については、測距や測位が確度高く達成される。
本発明にかかわる第四のレーダ装置では、２つの異なる時点の双方は、信号のレベルがとり得る値の範囲で、受信手段が線形に応答する期間に設定される。
すなわち、これらの２つの時点の内、距離評価手段によって目標との相対距離として評価される一方の時点、またはこれらの２つの時点の近傍の時点は、その目標に照射された波動信号、あるいはこの波動信号に対する目標の応答として到来した信号のレベルの如何にかかわらず、精度よく特定される。
したがって、広範なレンジにおける測距や測位が精度よく安定に達成される。
本発明にかかわる第五のレーダ装置では、信号特定手段は、信号に代えて入力された標準信号が受信手段によって復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値を特定する。
すなわち、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その信号に代わる標準信号のレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
したがって、このような標準信号が適正に供給される限り、環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
本発明にかかわる第六のレーダ装置では、信号特定手段は、相対距離が既知である目標から到来した信号が受信手段によって復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値を特定する。
すなわち、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その目標から到来した信号のレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
したがって、目標との間に形成される双方向の無線伝送路の特性と、反射、再放射その他の応答を行う目標の特性とが既知であって適正である限り、構成が複雑化することなく環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
本発明にかかわる第七のレーダ装置では、信号特定手段は、第一のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値を特定する。
既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その目標に対して照射される波動信号の生成の過程で変調信号として適用された第一のパルスのレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
したがって、目標との間に形成される双方向の無線伝送路の特性が既知であって適正であり、その目標が波動信号に対して反射体、再放射体として作用する限り、構成が複雑化することなく環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
本発明にかかわる第八のレーダ装置では、信号特定手段は、外部から与えられた指令に応じて標準値を求め、もしくは与え、かつ更新する。
すなわち、標準値は、保守や運用の過程で与えられる契機に適宜更新される。
したがって、保守や運用の多様な形態に対する柔軟な適応が可能となる。
本発明にかかわる第九のレーダ装置では、距離評価手段は、基準の時点と、２つの異なる時点の内、偏差の絶対値が小さい一方の時点との差として、目標との相対距離を評価する。
すなわち、「時間軸上における基準の時点との差」が目標の相対距離として評価されるべき時点は、上述した２つの異なる時点の一方に選定される。
したがって、このようにして選定される時点が複雑な算術演算に基づいて決定される場合に比べて、これらの２つの異なる時点の間隔が短いほど精度が低下することなく、構成の簡略化に併せて応答性の向上が図られる。
本発明にかかわる第十のレーダ装置では、距離評価手段は、基準の時点と、２つの異なる時点の案分の下で求められ、かつ偏差が「０」と予測される特定の時点との差として、目標との相対距離を評価する。
すなわち、このような相対距離の精度は、既述の間隔が長い場合であっても、第二のパルスの波形が上述した案分が可能な波形である限り、高く維持される。
したがって、目標の多様な特性、形状および分布に併せて、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる。
本発明にかかわる第十一のレーダ装置では、距離評価手段は、時間軸上で２つの時点で挟まれた区間における第一のパルス、または第二のパルスの瞬時値の列に適合した案分により特定の時点を特定する。
すなわち、適用されるべきレンジや目標の特性その他に応じて第一のパルス信号または第二のパルス信号の波形が変更され得る場合であっても、目標の相対距離が精度よく評価される。
したがって、目標の多様な特性、形状および分布に併せて、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる。
本発明にかかわる第十二のレーダ装置では、送信手段は、２つの異なる時点を含む期間に受信手段が信号に対して線形に応答する程度に小さな値に、第一のパルスのパルス幅を設定し、その第一のパルスで変調された波動信号を送信する。
すなわち、目標に照射される波動信号の電力は、受信手段の非線形な応答に起因してその目標の相対距離の精度が低下しない値に維持される。
したがって、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる。
本発明にかかわる第十三のレーダ装置では、送信手段は、２つの異なる時点を含む期間における瞬時値が異なる勾配で単調に増加し、あるいは減少する波形に、第一のパルスの波形を維持する。
すなわち、目標が既述の波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、上述した期間に、「第二のパルスが既述の間隔でとる瞬時値の比」の標準値に対する偏差は単調に増加し、あるいは減少する。
したがって、このような期間において上記の偏差の絶対値が最小となる時点の冗長性が排除されるので、目標の測距や測位にかかわる精度および確度が高められる。
本発明にかかわる第十四のレーダ装置では、送信手段は、瞬時値の変化率が２つの異なる時点を含む期間において他の期間より大きい波形に、第一のパルスの波形を維持する。
すなわち、目標が既述の波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、このような期間には、「第二のパルスが既述の間隔でとる瞬時値の比」の標準値に対する偏差の符号は、急激に異なる符号に遷移する。
したがって、目標の測距や測位にかかわる精度が高められる。
本発明にかかわる第十五のレーダ装置では、送信手段は、基準の時点との差が目標との相対距離として評価される時点を２つの異なる時点から求める案分の処理にかかわる処理量の低減、手順の簡略化および精度の向上の全てまたは一部が達成される波形に、第一のパルスの波形を維持する。
すなわち、目標が波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、第一のパルスの波形が既述の波形に維持されることによって、上述した案分の処理が所望の構成に適応した形態で実現される。
したがって、目標の測距や測位置の精度の向上や確保にかかわる「コストや構成の制約」が軽減される。
本発明にかかわる第十六のレーダ装置では、送信手段は、目標による応答の過程で生じ得る歪みが軽減され、あるいは相殺される成分を含む波形に、第一のパルスの波形を維持する。
すなわち、波動信号に対する応答として目標から到来する信号には、その目標による応答の過程で生じた歪みの成分がほとんど含まれない。
したがって、目標の測距や測位置にかかわる精度や確度が高められる。
本発明にかかわる第十七のレーダ装置では、距離評価手段は、特定された２つの異なる時点の一方、または近傍の時点の平均をとり、その結果と基準の時点との差を目標との相対距離として評価する。
このような差の精度は、目標との相対距離の変動が許容される程度に小さい限り、上述した２つの異なる時点の一方、または近傍の時点の数が単一である場合に比べて高められる。
したがって、応答性の低下が許容される限り、目標の測距や測位置にかかわる精度が高められる。
本発明にかかわる第十八のレーダ装置では、信号特定手段は、第二のパルスとの同期の下で、２つの異なる時点が特定され得る期間に限って、その第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する。
すなわち、信号特定手段は、上述した期間以外の期間には、標準値に対する偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点の特定にかかわる処理を省略する。
したがって、このような処理の省略が何ら行われない場合に比べて、総合的なランニングコストの削減が図られ、かつ熱設計にかかわる余裕度が高められる。
本発明にかかわる第十九のレーダ装置では、信号特定手段は、第二のパルスとの同期の下で、２つの異なる時点が特定され得る期間以外の期間に、既定の間隔の逆数より小さな頻度でその第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する。
すなわち、上述した期間以外の期間には、標準値に対する偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点の特定にかかわる処理が信号特定手段によって行われる頻度が小さな値に設定される。
したがって、このような処理の頻度が何ら変更されない場合に比べて、総合的なランニングコストの削減が図られ、かつ熱設計にかかわる余裕度が高められる。
本発明にかかわる第二十のレーダ装置では、受信手段は、第一のパルスで変調された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を復調し、第二のパルスを生成する。信号特定手段は、時間軸上の既定の間隔で第一のパルスがとり得る異なる複数（≧３）の瞬時値の比の列である特徴量に対して、第二のパルスがその間隔でとる瞬時値の比の列との相関が最大となる時点を特定する。距離評価手段は、時間軸上で波動信号が送信された基準の時点と、特定された時点、またはその時点の近傍の時点との差として、目標との相対距離を評価する。
すなわち、既述の波動信号に対する応答として信号が目標から到来した時点は、その信号の単一の瞬時値の比ではなく、この信号の複数の瞬時値の比の列と、上述した特徴量との相関が最大となる時点として特定される。
したがって、目標との間に形成され、かつ上述した波動信号が伝搬する伝搬路の特性が変動する場合であっても、確度高くその目標の測距や測位が安定に確度高く達成される。
また、本発明の目的は、波動信号に対する応答として信号が目標から到来した時点が精度よく識別され、その目標の測距や測位が安定に確度高く達成される点にある。
さらに、本発明の目的は、目標の測距や測位にかかわる応答性や実時間性が高められる点にある。
また、本発明の目的は、相対距離がほぼ同じ複数の目標から個別の応答として信号が到来した場合であっても、これらの目標の内、最も遅れて到来した信号が発生した目標については、測距や測位が確度高く達成される点にある。
さらに、本発明の目的は、広範なレンジにおける測距や測位が精度よく安定に達成される点にある。
また、本発明の目的は、環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる点にある。
さらに、本発明の目的は、構成が複雑化することなく環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる点にある。
また、本発明の目的は、保守や運用の多様な形態に対する柔軟な適応が可能となる点にある。
さらに、本発明の目的は、精度が低下することなく、構成の簡略化に併せて応答性の向上が図られる点にある。
また、本発明の目的は、目標の多様な特性、形状および分布に併せて、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる点にある。
さらに、本発明の目的は、目標の測距や測位にかかわる精度および確度が高められる点にある。
また、本発明の目的は、目標の測距や測位の精度の向上や確保にかかわる「コストや構成の制約」が軽減される点にある。
さらに、本発明の目的は、目標の測距や測位置にかかわる精度が高められる点にある。
また、本発明の目的は、総合的なランニングコストの削減が図られ、かつ熱設計にかかわる余裕度が高められる点にある。
さらに、本発明の目的は、これらの発明が適用された測距系、測位系および航法系において、目標から到来する信号の帯域がその信号の占有帯域幅より狭い帯域に制限された場合であっても、広範なレンジでその目標との相対距離が精度よく求められる点にある。
上述した目的は、第一のパルスで変調された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を復調して第二のパルスを生成し、かつ時間軸上の既定の間隔で第一のパルスがとり得る２つの瞬時値の比である標準値に対して、この第二のパルスがその間隔でとる瞬時値の比の偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点が特定されると共に、時間軸上で波動信号が送信された基準の時点と、特定された２つの異なる時点の一方、またはこれらの時点の近傍の時点との差として、目標との相対距離が評価される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上述した間隔で第二のパルスがとる瞬時値の比は、その第二のパルスの振幅が未知であり、かつ受信の過程で行われる帯域制限の下でこの第二のパルスの波形に歪みが生じた場合であっても、その振幅にほとんど依存しない値となる。
また、上述した目的は、２つの異なる時点の双方が第二のパルスの前縁の区間に設定された点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標との相対距離は、その目標から最先に応答として到来した信号の前縁の期間に速やかに評価される。
さらに、上述した目的は、２つの異なる時点の双方が第二のパルスの後縁の区間に設定された点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標との相対距離は、その目標から最先に応答として到来した信号の前縁の期間ではなく、その期間に後続する後縁の期間に評価される。
また、上述した目的は、信号のレベルがとり得る値の範囲で受信系統が線形に応答する期間に、２つの異なる時点の双方が設定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、これらの２つの時点の内、目標との相対距離として評価される一方の時点、またはこれらの２つの時点の近傍の時点は、その目標に照射された波動信号、あるいはこの波動信号に対する目標の応答として到来した信号のレベルの如何にかかわらず、精度よく特定される。
さらに、上述した目的は、信号に代えて入力された標準信号が復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値が特定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その信号に代わる標準信号のレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
また、上述した目的は、相対距離が既知である目標から到来した信号が復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値が特定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その目標から到来した信号のレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
さらに、上述した目的は、第一のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値が特定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その目標に対して照射される波動信号の生成の過程で変調信号として適用された第一のパルスのレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
また、上述した目的は、外部から与えられた指令に応じて標準値が求められ、かつ更新される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、標準値は、保守や運用の過程で与えられる契機に適宜更新される。
さらに、上述した目的は、基準の時点と、２つの異なる時点の内、偏差の絶対値が小さい一方の時点との差として、目標との相対距離が評価される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、「時間軸上における基準の時点との差」が目標の相対距離として評価されるべき時点は、上述した２つの異なる時点の一方に選定される。
また、上述した目的は、基準の時点と、２つの異なる時点の案分の下で求められ、かつ偏差が「０」と予測される特定の時点との差として、目標との相対距離が評価される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上記の相対距離の精度は、既述の間隔が長い場合であっても、第二のパルスの波形が上述した案分が可能な波形である限り、高く維持される。
さらに、上述した目的は、時間軸上で２つの時点で挟まれた区間における第一のパルス、または第二のパルスの瞬時値の列に適合した案分により特定の時点が特定される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、適用されるべきレンジや目標の特性その他に応じて第一のパルス信号または第二のパルス信号の波形が変更され得る場合であっても、目標の相対距離が精度よく評価される。
また、上述した目的は、２つの異なる時点を含む期間に線形な応答が行われる程度に小さな値に、第一のパルスのパルス幅が設定され、その第一のパルスで変調された波動信号が送信される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、受信系の非線形な応答に起因して目標の相対距離の精度が低下しない値に、その目標に照射される波動信号の電力が維持される。
さらに、上述した目的は、２つの異なる時点を含む期間における瞬時値が異なる勾配で単調に増加し、あるいは減少する波形に、第一のパルスの波形が維持される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標が波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、上述した期間に、「第二のパルスが既述の間隔でとる瞬時値の比」の標準値に対する偏差が単調に増加し、あるいは減少する。
また、上述した目的は、瞬時値の変化率が２つの異なる時点を含む期間に、他の期間より大きい波形に第一のパルスの波形が維持される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標が既述の波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、このような期間には、「第二のパルスが既述の間隔でとる瞬時値の比」の標準値に対する偏差の符号が急激に異なる符号に遷移する。
また、上述した目的は、案分の処理にかかわる処理量の低減、手順の簡略化および精度の向上の全てまたは一部が達成される波形に、第一のパルスの波形が維持される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、目標が波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、第一のパルスの波形が既述の波形に維持されることによって、上述した案分の処理が所望の構成に適応した形態で実現される。
さらに、上述した目的は、目標が波動信号に対して応答する過程で生じ得る歪みが軽減され、あるいは相殺される成分を含む波形に、第一のパルスの波形が維持される点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、波動信号に対する応答として目標から到来する信号には、その目標による応答の過程で生じた歪みの成分がほとんど含まれない。
また、上述した目的は、特定された２つの異なる時点の一方、または近傍の時点の平均をとり、その結果と基準の時点との差を目標との相対距離として評価する点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上述した差の精度は、目標との相対距離の変動が許容される程度に小さい限り、既述の２つの異なる時点の一方、または近傍の時点の数が単一である場合に比べて高められる。
さらに、上述した目的は、第二のパルスとの同期の下で、２つの異なる時点が特定され得る期間に限って、その第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上述した期間以外の期間には、標準値に対する偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点の特定にかかわる処理が省略される。
また、上述した目的は、第二のパルスとの同期の下で、２つの異なる時点が特定され得る期間以外の期間に、既定の間隔の逆数より小さな頻度でその第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する点に特徴があるレーダ装置によって達成される。
このようなレーダ装置では、上述した期間以外の期間には、標準値に対する偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点の特定にかかわる処理が信号特定手段によって行われる頻度が小さな値に設定される。
本発明の摘要は、下記の通りである。
本発明にかかわる第一のレーダ装置では、受信手段は、第一のパルスで変調された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を復調し、第二のパルスを生成する。信号特定手段は、時間軸上の既定の間隔で第一のパルスがとり得る２つの瞬時値の比である標準値に対して、第二のパルスがその間隔でとる瞬時値の比の偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点を特定する。距離評価手段は、時間軸上で波動信号が送信された基準の時点と、特定された２つの異なる時点の一方、またはこれらの時点の近傍の時点との差として、目標との相対距離を評価する。
上述した間隔で第二のパルスがとる瞬時値の比は、その第二のパルスの振幅が未知であり、かつ受信手段によって行われる帯域制限の下でこの第二のパルスの波形に歪みが生じる場合であっても、目標との相対距離の変動分が無視される程度に小さく、さらにこの受信手段が線形に応答する限り、その振幅に何ら依存しない値となる。
したがって、既述の波動信号に対する応答として信号が目標から到来した時点は、上述した一方の時点、または既述の２つの異なる時点の近傍の時点として精度よく識別され、その目標の測距や測位が安定に確度高く達成される。
本発明にかかわる第二のレーダ装置では、２つの異なる時点の双方は、第二のパルスの前縁の区間に設定される。
すなわち、目標との相対距離は、その目標から最先に応答として到来した信号の前縁の期間に速やかに評価される。
したがって、このような相対距離は、上述した２つの異なる時点の双方もしくは何れか一方が第二パルスの前縁に後続する期間に識別される場合に比べて、測距や測位にかかわる応答性や実時間性が高められる。
本発明にかかわる第三のレーダ装置では、２つの異なる時点の双方は、第二のパルスの後縁の区間に設定される。
すなわち、目標との相対距離は、その目標から最先に応答として到来した信号の前縁の期間ではなく、その期間に後続する後縁の期間に評価される。
したがって、相対距離がほぼ同じ複数の目標から個別の応答として信号が到来した場合であっても、これらの目標の内、最も遅れて到来した信号が発生した目標については、測距や測位が確度高く達成される。
本発明にかかわる第四のレーダ装置では、２つの異なる時点の双方は、信号のレベルがとり得る値の範囲で、受信手段が線形に応答する期間に設定される。
すなわち、これらの２つの時点の内、距離評価手段によって目標との相対距離として評価される一方の時点、またはこれらの２つの時点の近傍の時点は、その目標に照射された波動信号、あるいはこの波動信号に対する目標の応答として到来した信号のレベルの如何にかかわらず、精度よく特定される。
したがって、広範なレンジにおける測距や測位が精度よく安定に達成される。
本発明にかかわる第五のレーダ装置では、信号特定手段は、信号に代えて入力された標準信号が受信手段によって復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値を特定する。
すなわち、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その信号に代わる標準信号のレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
したがって、このような標準信号が適正に供給される限り、環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
本発明にかかわる第六のレーダ装置では、信号特定手段は、相対距離が既知である目標から到来した信号が受信手段によって復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値を特定する。
すなわち、既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その目標から到来した信号のレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
したがって、目標との間に形成される双方向の無線伝送路の特性と、反射、再放射その他の応答を行う目標の特性とが既知であって適正である限り、構成が複雑化することなく環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
本発明にかかわる第七のレーダ装置では、信号特定手段は、第一のパルスの瞬時値の列に基づいて標準値を特定する。
既述の波動信号に対する応答として目標から信号が到来した時点の識別の基準となる標準値は、その目標に対して照射される波動信号の生成の過程で変調信号として適用された第一のパルスのレベル、波形、デューティ比、変調度その他の既定の値に基づいて校正される。
したがって、目標との間に形成される双方向の無線伝送路の特性が既知であって適正であり、その目標が波動信号に対して反射体、再放射体として作用する限り、構成が複雑化することなく環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
本発明にかかわる第八のレーダ装置では、信号特定手段は、外部から与えられた指令に応じて標準値を求め、もしくは与え、かつ更新する。
すなわち、標準値は、保守や運用の過程で与えられる契機に適宜更新される。
したがって、保守や運用の多様な形態に対する柔軟な適応が可能となる。
本発明にかかわる第九のレーダ装置では、距離評価手段は、基準の時点と、２つの異なる時点の内、偏差の絶対値が小さい一方の時点との差として、目標との相対距離を評価する。
すなわち、「時間軸上における基準の時点との差」が目標の相対距離として評価されるべき時点は、上述した２つの異なる時点の一方に選定される。
したがって、このようにして選定される時点が複雑な算術演算に基づいて決定される場合に比べて、これらの２つの異なる時点の間隔が短いほど精度が低下することなく、構成の簡略化に併せて応答性の向上が図られる。
本発明にかかわる第十のレーダ装置では、距離評価手段は、基準の時点と、２つの異なる時点の案分の下で求められ、かつ偏差が「０」と予測される特定の時点との差として、目標との相対距離を評価する。
すなわち、このような相対距離の精度は、既述の間隔が長い場合であっても、第二のパルスの波形が上述した案分が可能な波形である限り、高く維持される。
したがって、目標の多様な特性、形状および分布に併せて、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる。
本発明にかかわる第十一のレーダ装置では、距離評価手段は、時間軸上で２つの時点で挟まれた区間における第一のパルス、または第二のパルスの瞬時値の列に適合した案分により特定の時点を特定する。
すなわち、適用されるべきレンジや目標の特性その他に応じて第一のパルス信号または第二のパルス信号の波形が変更され得る場合であっても、目標の相対距離が精度よく評価される。
したがって、目標の多様な特性、形状および分布に併せて、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる。
本発明にかかわる第十二のレーダ装置では、送信手段は、２つの異なる時点を含む期間に受信手段が信号に対して線形に応答する程度に小さな値に、第一のパルスのパルス幅を設定し、その第一のパルスで変調された波動信号を送信する。
すなわち、目標に照射される波動信号の電力は、受信手段の非線形な応答に起因してその目標の相対距離の精度が低下しない値に維持される。
したがって、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる。
本発明にかかわる第十三のレーダ装置では、送信手段は、２つの異なる時点を含む期間における瞬時値が異なる勾配で単調に増加し、あるいは減少する波形に、第一のパルスの波形を維持する。
すなわち、目標が既述の波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、上述した期間に、「第二のパルスが既述の間隔でとる瞬時値の比」の標準値に対する偏差は単調に増加し、あるいは減少する。
したがって、このような期間において上記の偏差の絶対値が最小となる時点の冗長性が排除されるので、目標の測距や測位にかかわる精度および確度が高められる。
本発明にかかわる第十四のレーダ装置では、送信手段は、瞬時値の変化率が２つの異なる時点を含む期間において他の期間より大きい波形に、第一のパルスの波形を維持する。
すなわち、目標が既述の波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、このような期間には、「第二のパルスが既述の間隔でとる瞬時値の比」の標準値に対する偏差の符号は、急激に異なる符号に遷移する。
したがって、目標の測距や測位にかかわる精度が高められる。
本発明にかかわる第十五のレーダ装置では、送信手段は、基準の時点との差が目標との相対距離として評価される時点を２つの異なる時点から求める案分の処理にかかわる処理量の低減、手順の簡略化および精度の向上の全てまたは一部が達成される波形に、第一のパルスの波形を維持する。
すなわち、目標が波動信号に対して反射体または再放射体として作用する限り、第一のパルスの波形が既述の波形に維持されることによって、上述した案分の処理が所望の構成に適応した形態で実現される。
したがって、目標の測距や測位置の精度の向上や確保にかかわる「コストや構成の制約」が軽減される。
本発明にかかわる第十六のレーダ装置では、送信手段は、目標による応答の過程で生じ得る歪みが軽減され、あるいは相殺される成分を含む波形に、第一のパルスの波形を維持する。
すなわち、波動信号に対する応答として目標から到来する信号には、その目標による応答の過程で生じた歪みの成分がほとんど含まれない。
したがって、目標の測距や測位置にかかわる精度や確度が高められる。
本発明にかかわる第十七のレーダ装置では、距離評価手段は、特定された２つの異なる時点の一方、または近傍の時点の平均をとり、その結果と基準の時点との差を目標との相対距離として評価する。
このような差の精度は、目標との相対距離の変動が許容される程度に小さい限り、上述した２つの異なる時点の一方、または近傍の時点の数が単一である場合に比べて高められる。
したがって、応答性の低下が許容される限り、目標の測距や測位置にかかわる精度が高められる。
本発明にかかわる第十八のレーダ装置では、信号特定手段は、第二のパルスとの同期の下で、２つの異なる時点が特定され得る期間に限って、その第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する。
すなわち、信号特定手段は、上述した期間以外の期間には、標準値に対する偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点の特定にかかわる処理を省略する。
したがって、このような処理の省略が何ら行われない場合に比べて、総合的なランニングコストの削減が図られ、かつ熱設計にかかわる余裕度が高められる。
本発明にかかわる第十九のレーダ装置では、信号特定手段は、第二のパルスとの同期の下で、２つの異なる時点が特定され得る期間以外の期間に、既定の間隔の逆数より小さな頻度でその第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する。
すなわち、上述した期間以外の期間には、標準値に対する偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点の特定にかかわる処理が信号特定手段によって行われる頻度が小さな値に設定される。
したがって、このような処理の頻度が何ら変更されない場合に比べて、総合的なランニングコストの削減が図られ、かつ熱設計にかかわる余裕度が高められる。
本発明にかかわる第二十のレーダ装置では、受信手段は、第一のパルスで変調された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を復調し、第二のパルスを生成する。信号特定手段は、時間軸上の既定の間隔で第一のパルスがとり得る異なる複数（≧３）の瞬時値の比の列である特徴量に対して、第二のパルスがその間隔でとる瞬時値の比の列との相関が最大となる時点を特定する。距離評価手段は、時間軸上で波動信号が送信された基準の時点と、特定された時点、またはその時点の近傍の時点との差として、目標との相対距離を評価する。
すなわち、既述の波動信号に対する応答として信号が目標から到来した時点は、その信号の単一の瞬時値の比ではなく、この信号の複数の瞬時値の比の列と、上述した特徴量との相関が最大となる時点として特定される。
したがって、目標との間に形成され、かつ上述した波動信号が伝搬する伝搬路の特性が変動する場合であっても、確度高くその目標の測距や測位が安定に確度高く達成される。
図１は、本発明の第一、第二および第四の実施形態を示す図である。
図２は、本発明の第一、第二、第四、第五および第六の実施形態の動作を説明する図である。
図３は、本発明の第三の実施形態を示す図である。
図４は、本発明の第五の実施形態の動作を説明する図である。
図５は、本発明の他の実施形態を示す図である。
図６は、従来のレーダ装置の構成例を示す図である。
図２は、本発明の第一、第二、第四、第五および第六の実施形態の動作を説明する図である。
図３は、本発明の第三の実施形態を示す図である。
図４は、本発明の第五の実施形態の動作を説明する図である。
図５は、本発明の他の実施形態を示す図である。
図６は、従来のレーダ装置の構成例を示す図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第一、第二、第四および第五の実施形態を示す図である。
本実施形態には、図６に示すプロセッサ４１およびマッチドフィルタ５３に代えて、それぞれプロセッサ１１およびタイミング検出部１２がそれぞれ備えられる。
［実施形態１］
図２は、本発明の第一の実施形態の動作を説明する図である。
以下、図１および図２を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
タイミング発生部４２、パルス発生部４３、増幅部４４、変調部４５および帯域フィルタ４６は、既述のベースバンド信号が立ち上がる期間（以下、「線形応答期間」という。）において、増幅部４８、帯域フィルタ４９、復調部５０、低域フィルタ５１および増幅部５２が線形に応答する程度に小さな先頭値およびパルス幅（デューティ比）の送信波をアンテナ４７Ｔを介して放射する。
また、このような送信波に応じて目標から到来した信号のホモダイン検波の下で生成されたベースバンド信号から既述のパルス信号に対応するパルス信号の検出が行われるべき時点τ０は、一般に、そのパルス信号の波形、既述の送信波の先頭値、パルス幅（デューティ比）等に対して予め設定される。
タイミング検出部１２には、このベースバンド信号の瞬時値ｙを一定の周期Δで順次サンプリングし、かつ上述した時点τ０と、その時点τ０に対して時間Δに亘って後続した時点（τ０＋Δ）とにおける上述したパルス信号の瞬時値の比の基準値Ｂｒｅｆ（＝ｙ（τ０）／ｙ（τ０＋Δ））が予め既知の値として与えられる。なお、このような基準値Ｂｒｅｆについては、ここでは、簡単のため、所定の環境条件やレンジにおいて十分な雑音マージンが確保される値であると仮定する。
さらに、タイミング検出部１２は、上述したサンプリングの下で、時系列の順に時間軸上でΔ隔たった２つの時点ｔ、（ｔ＋Δ）にサンプリングされた瞬時値の対ｙ（ｔ）、ｙ（ｔ＋Δ）の比Ｂ（ｔ）（＝ｙ（ｔ）／ｙ（ｔ＋Δ））を求めつつ、下記の処理を行う。
（１）この比Ｂ（ｔ）と上述した基準値Ｂｒｅｆとに対して下式（１）で示される評価値Ｅ（ｔ）を求める。
Ｅ（ｔ）＝Ｂ（ｔ）−Ｂｒｅｆ ・・・（４）
（２）「このような評価値Ｅ（ｔ）の絶対値が最小である一対の時点ｔ１、ｔ２（＝ｔ１＋Δ）」を探索し、これらの時点ｔ１、ｔ２に対して一義的に定まる時刻（一対の時点ｔ１、ｔ２が案分されることによって予測され、あるいは求められてもよい。）ｔｄを求める。
タイミング算出部５４は、「タイミング発生部４２によって既述の周期で決定された時刻」から「このようにして求められた時刻ｔｄ」に至る期間の長さＴを計測する。
ところで、上述した比Ｂ（ｔ）（＝ｙ（ｔ）／ｙ（ｔ＋Δ））は、既述の「線形応答期間において検出されるべきパルス信号の瞬時値」が時間ｔに対して時間関数ｆ（ｔ）で与えられる場合には、そのパルスの振幅が未知数Ａであっても、下式（５）で示されるように、その未知数Ａに何ら依存しない値となる。
Ｂ（ｔ）＝ｙ（ｔ）／ｙ（ｔ＋Δ）
＝Ａ・ｆ（ｔ）／Ａ・ｆ（ｔ＋Δ）
＝ｆ（ｔ）／ｆ（ｔ＋Δ） ・・・（５）
また、このような時間関数ｆ（ｔ）については、搬送波信号が矩形のパルス信号でオン・オフキーイングされることによって送信波が生成され、あるいは増幅部４８の入力端から増幅部５２の出力端に至る区間の総合的な利得が大きいためにベースバンド信号に含まれるパルス信号が矩形波と見なされ得る場合には、下式（６）に示すように、その区間の総合的な時定数τに等しい時定数を有する時定数回路の「ステップ関数に対する応答」として見なされ得る。
ｆ（ｔ）＝１−ｅ−ｔ／τ ・・・（６）
したがって、本実施形態によれば、上述した振幅Ａが未知数であり、その振幅Ａおよび送信波のパルス幅やデューティ比が広範に変化し得ると共に、送信系と受信系との双方もしくは何れか一方の非線形性や帯域制限の下で何らかの歪みが生じ得る場合であっても、基準値Ｂｒｅｆの特定（実測だけではなく、既述の時間関数ｆ（ｔ）が予測され、あるいは特定されることによって求められてもよい。）が精度よく実現される限り、図２に矢印で示すように、目標から到来した信号の立ち上がりが上述した評価値Ｅ（ｔ）に基づいて識別され、その目標の広範な測距や測位が精度よく安定に実現される。
また、本実施形態では、上記の帯域制限が許容されることによって雑音が分布する帯域幅の縮小が図られるので、総合的なＳＮが高められ、かつ測距または測位の向上が図られる。
なお、本実施形態では、上述した基準値Ｂｒｅｆを与える２つの時点は、何れも既述のベースバンド信号の立ち上がりの期間に設定されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、これらの時点は、上述したベースバンド信号の立ち下がりの期間に設定されてもよい。
また、本実施形態では、基準値Ｂｒｅｆが与えられる瞬時値ｙ（τ０）は、既知である送信波のレベルと、目標との相対距離の概算値と、その目標との間における伝搬損失（目標における反射や再放射によって伴う損失を含む。）とに基づいて予め定量的に求められてもよい。
さらに、本実施形態では、時刻ｔｄは、上述した一対の時点ｔ１、ｔ２の案分等として一義的に定まる時刻として求められている。
しかし、このような時刻ｔｄは、例えば、目標との間で送信波や反射波等が伝搬する伝搬路の特性が変動した場合であっても精度よく求められるべき場合には、時系列の順に求められる瞬時値ｙの比の列と、その比の理想的な値の列からなる特徴量との相関が最大となる時点として求められてもよい。
［実施形態２］
以下、本発明の第二の実施形態について説明する。
本実施形態には、図１に点線で示すように、タイミング検出部１２の特定の出力および入力がプロセッサ１１の対応するポートに接続され、かつ下記の要素が備えられる。
・ 同軸コネクタ１３
・ その同軸コネクタ１３に一方の入力が接続されたカプラ１４
・ このカプラ１４の出力に接続されたメーク接点に併せて、増幅部４８の入力に接続された共通接点と、アンテナ４７Ｒの給電点に接続されたブレーク接点とを有するスイッチ１５
・ カプラ１４の他方の出力とスイッチ１５の制御入力とに接続され、かつ後述する閾値が予め与えられるコンパレータ１６
以下、図１を参照して本発明の第二の実施形態の動作を説明する
コンパレータ１５は、同軸コネクタ１３およびカプラ１４を介して外部から信号が何ら入力されず、あるいはその信号のレベルが既述の閾値を下回る期間には、スイッチ１５の共通接点とブレーク接点との接続を維持する。
したがって、このような期間には、増幅部４８以降の各段は、既述の第一の実施形態と同様に作動する。
また、プロセッサ１１は、図示されない操作表示部あるいは通信リンクを介して与えられる指令に応じて、「既述の基準値Ｂｒｅｆの再設定」を実現する処理（以下、「基準値設定処理」という。）を起動する。
一方、コンパレータ１６は、同軸コネクタ１３およびカプラ１４を介して、「目標から到来した信号に代わる信号（以下、「標準信号」という。）」が入力され、その標準信号のレベルの平均値（または先頭値）が上述した閾値を上回る期間には、スイッチ１５のブレーク接点ではなくメーク接点にそのスイッチ１５の共通接点を接続する。
したがって、このような期間には、増幅部４８には、上記の標準信号が定常的に与えられる。
タイミング検出部１２は、既述のサンプリングの下で、時系列の順に時間軸上でΔ隔たった２つの時点ｔ、（ｔ＋Δ）における標準信号の瞬時値ｙ′（ｔ）、ｙ′（ｔ＋Δ）の比Ｂ′（ｔ）（＝ｙ′（ｔ）／ｙ′（ｔ＋Δ））を求め、これらの比Ｂ′（ｔ）の列をプロセッサ１１に与える。
プロセッサ１１は、既述の「基準値設定処理」の過程では、該当するレンジにおけるパルス信号の幅やデューティ比、送信波のレベルその他に適合した値（例えば、上述した比Ｂ′（ｔ）の値が単調に増加または減少する区間におけるその比Ｂ′（ｔ）の平均値）に、基準値Ｂｒｅｆを更新する。
タイミング検出部１２は、このようにして更新された基準値Ｂｒｅｆに基づいて、既述の第一の実施形態と同様の処理を行う。
このように本実施形態によれば、基準値Ｂｒｅｆは、同軸コネクタ１３を介して外部から入力される標準信号に応じて自在に、かつ広範に設定される。
したがって、多様なレンジや分野における測距や測位に対する柔軟な適応が可能となり、かつ保守および運用にかかわる作業の効率に併せて、付加価値が高められる。
［実施形態３］
図３は、本発明の第三の実施形態を示す図である。
本実施形態には、図３に示すように、下記の要素が備えられる。
・ アンテナ４７Ｔの給電路に付加された方向性結合器２１
・ 方向性結合器２１の内部に備えられた副線路に接続された一方の端子に直列に接続され、かつ出力がタイミング検出部１２の対応する入力に接続された基準値生成部２２
以下、図３を参照して本発明の第三の実施形態の動作を説明する。
方向性結合器２１は、アンテナ４７Ｔに給電される送信波の成分を抽出する。
基準値生成部２２は、復調部５０に代わってこの成分を復調することによってベースバンド信号を生成し、かつ周期Δでそのベースバンド信号の瞬時値をサンプリングすることによって、瞬時値ｙ′（ｔ）、ｙ′（ｔ＋Δ）の比Ｂ′（ｔ）（＝ｙ′（ｔ）／ｙ′（ｔ＋Δ））を求める。
さらに、基準値生成部２２は、プロセッサ１１に代わってこれらの比Ｂ′（ｔ）の列を参照しつつ既述の「基準値設定処理」を行うことによって、基準値Ｂｒｅｆを更新する。
したがって、本実施形態によれば、送信波が正常に生成され、かつアンテナ４７Ｔに供給される限り、既述の標準信号を生成する信号源が何ら接続されなくても、レンジの更新、その他の事象や契機に際して、基準値Ｂｒｅｆが適宜更新される。
［実施形態４］
以下、本発明の第四の実施形態について説明する。
本実施形態は、図１に示すカプラ１４、スイッチ１５およびコンパレータ１６が備えられることなく、既述の第一の実施形態と同様に構成される。
以下、図１を参照して本発明の第四の実施形態の動作を説明する
本実施形態の特徴は、プロセッサ１１によって行われる下記の処理の手順にある。
プロセッサ１１は、レンジの更新、その他の事象や契機に際して既述の「基準値更新処理」を起動する。
さらに、プロセッサ１１は、このような「基準値更新処理」の過程では、その「基準値更新処理」の起動の直後にタイミング検出部１２によって求められ、かつ与えられた比Ｂ′（ｔ）（＝ｙ′（ｔ）／ｙ′（ｔ＋Δ））を参照することによって、該当するレンジにおけるパルス信号の幅やデューティ比、送信波のレベルその他に適合した値（例えば、上述した比Ｂ′（ｔ）の値が単調に増加または減少する区間におけるその比Ｂ′（ｔ）の平均値）に、基準値Ｂｒｅｆを更新する。
したがって、本実施形態によれば、「基準値更新処理」が起動された直後に目標から到来する信号が適正な既知の信号である限り、既述の標準信号を生成する信号源が何ら接続されなくても、基準値Ｂｒｅｆが適宜更新される。
［実施形態５］
図４ａ、図４ｂは、本発明の第五の実施形態の動作を説明する図である。
以下、図１、図４ａおよび図４ｂを参照して本発明の第五の実施形態の動作を説明する。
本実施形態の特徴は、プロセッサ１１およびタイミング検出部１２が連係して行う下記の処理の手順にある。
プロセッサ１１は、適用されるべきレンジその他の要求に適合した基準値Ｂｒｅｆをタイミング検出部１２に与える。
タイミング検出部１２は、既述の第一の実施形態と同様にしてこの基準値Ｂｒｅｆに基づいて一対の時点ｔ１、ｔ２（＝ｔ１＋Δ）」を探索し、これらの時点ｔ１、ｔ２に基づいて下記の何れかの形態で時点ｔｄを求める。
・ 図４ａに示すように、時間軸上における時点ｔ１、ｔ２の中点ｔｄ（＝（ｔ１＋ｔ２）／２）
・ 図４ｂに示すように、時点ｔ１から時点ｔ２に至る期間に対応した期間において、「パルス発生部４３によって生成されるパルス信号の瞬時値」を示す順列に対する偏差が最小に維持される形態で時点ｔ１、ｔ２が案分されてなる時点ｔｄ
すなわち、時点ｔｄは、単に既述の時点ｔ１に設定される場合に比べて、評価値Ｅ（ｔ）が精度よく小さな値となる時点として特定される。
したがって、本実施形態によれば、測距や測位の精度が広範なレンジにおいて高く維持される。
なお、上述した各実施形態では、パルス信号の波形、デューティ比、周期その他の要件が具体的に示されていない。
しかし、これらの要件については、既述の一対の時点ｔ１、ｔ２の特定が確実に行われ、これらの時点ｔ１、ｔ２に基づく時点ｔｄの特定が所望の精度で実現される限り、如何なるものであってもよく、特に、測距や測位の精度が高められ、あるいは処理の簡略化や実時間性の向上が図られるべき場合には、例えば、以下に列記する波形を有するパルス信号が適用されてもよい。
・ 一対の時点ｔ１、ｔ２を含む期間、あるいはこれらの時点ｔ１、ｔ２で挟まれた期間に瞬時値が単調に増加または減少する波形
・ このような期間における瞬時値の変化率が、他の期間における瞬時値の変化率に比べて大きい波形
・ 目標における反射または再放射のの過程で、その反射や再放射によって生じる歪みが軽減または相殺される成分が予め重畳された波形
・ 時点ｔｄが求められる案分の処理の形態に適合した波形
また、上述した各実施形態では、一対の時点ｔ１、ｔ２に基づいて既述の時点ｔｄが求められ、その時点ｔｄが距離や位置に換算されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、下記の何れかの形態で平滑処理（移動平均法、指数平滑法その他の如何なるアルゴリズムが適用されてもよい。）が施されることによって、測距や測位の精度が高められてもよい。
・ 一対の時点ｔ１、ｔ２が時系列の順に反復して求められ、これらの時点ｔ１、ｔ２の個別の平均値として特定された２つの時点に基づいて時点ｔｄが求められる。
・ 時系列の順に求められた時点ｔｄの平均値として目標の距離や位置に換算されるべき時点ｔｄが求められる。
さらに、上述した各実施形態では、タイミング検出部１２は、一定の周期Δでベースバンド信号の瞬時値ｙをサンプリングしている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、消費電力、あるいはタイミング検出部１２の処理量の節減が図られるべき場合には、下記の何れかの形態で既述の処理がタイミング処理部１２によって行われてもよい。
・ 一対の時点ｔ１、ｔ２が特定され得る期間がベースバンド信号の瞬時値の列に基づいて特定され、その期間に限って既述の処理が行われる。
・ このような期間以外の期間において既述の処理が行われる頻度が低く設定される。
また、上述した各実施形態では、既述の送信波として電波を放射するレーダ装置に本発明が適用されている。
しかし、このような送信波は、測距や測位の対象となる目標との間にその測距や測位に適した双方向の伝搬路が形成される限り、光信号（レーザ光）、超音波その他の如何なる波動信号であってもよい。
さらに、上述した各実施形態では、測距や測位を実現するレーダ装置に本発明が適用されている。
しかし、本発明は、このようなレーダ装置に限定されず、例えば、監視、航行援助、気象その他の多様な分野に適用されるレーダにも適用可能である。
また、上述した各実施形態では、本発明は、一次レーダに適用されている。
しかし、本発明は、このような一次レーダに限定されず、二次レーダにも適用可能である。
また、上述した各実施形態では、何らかの雑音源、あるいは目標から過大なレベルで到来した信号に対する対処が何ら行われていない。
しかし、このような信号のレベルが過大であることに起因して既述の処理が正常に行われない可能性がある場合には、例えば、図５に示すように、「ベースバンド信号の瞬時値と、既定の上限値および下限値との大小関係」を判別するコンパレータ３１Ｈ、３１Ｌおよびアンドゲート３２と、増幅部５２とタイミング検出部１２との段間においてその大小関係を示す二値信号に応じてこのベースバンド信号を断続するスイッチ３３とが配置されてもよい。
さらに、このようなコンパレータ３１Ｈ、３１Ｌ、アンドゲート３２およびスイッチ３３は、例えば、下記の何れかで代替されてもよい。
・ ベースバンド信号の波形をクリップするクリッパ
・ ベースバンド信号の瞬時値の最小値と最大値との双方を制限するスライサ
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な形態の実施形態が可能であり、かつ構成装置の一部もしくは全てに如何なる改良が施されてもよい。
図１は、本発明の第一、第二、第四および第五の実施形態を示す図である。
本実施形態には、図６に示すプロセッサ４１およびマッチドフィルタ５３に代えて、それぞれプロセッサ１１およびタイミング検出部１２がそれぞれ備えられる。
［実施形態１］
図２は、本発明の第一の実施形態の動作を説明する図である。
以下、図１および図２を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
タイミング発生部４２、パルス発生部４３、増幅部４４、変調部４５および帯域フィルタ４６は、既述のベースバンド信号が立ち上がる期間（以下、「線形応答期間」という。）において、増幅部４８、帯域フィルタ４９、復調部５０、低域フィルタ５１および増幅部５２が線形に応答する程度に小さな先頭値およびパルス幅（デューティ比）の送信波をアンテナ４７Ｔを介して放射する。
また、このような送信波に応じて目標から到来した信号のホモダイン検波の下で生成されたベースバンド信号から既述のパルス信号に対応するパルス信号の検出が行われるべき時点τ０は、一般に、そのパルス信号の波形、既述の送信波の先頭値、パルス幅（デューティ比）等に対して予め設定される。
タイミング検出部１２には、このベースバンド信号の瞬時値ｙを一定の周期Δで順次サンプリングし、かつ上述した時点τ０と、その時点τ０に対して時間Δに亘って後続した時点（τ０＋Δ）とにおける上述したパルス信号の瞬時値の比の基準値Ｂｒｅｆ（＝ｙ（τ０）／ｙ（τ０＋Δ））が予め既知の値として与えられる。なお、このような基準値Ｂｒｅｆについては、ここでは、簡単のため、所定の環境条件やレンジにおいて十分な雑音マージンが確保される値であると仮定する。
さらに、タイミング検出部１２は、上述したサンプリングの下で、時系列の順に時間軸上でΔ隔たった２つの時点ｔ、（ｔ＋Δ）にサンプリングされた瞬時値の対ｙ（ｔ）、ｙ（ｔ＋Δ）の比Ｂ（ｔ）（＝ｙ（ｔ）／ｙ（ｔ＋Δ））を求めつつ、下記の処理を行う。
（１）この比Ｂ（ｔ）と上述した基準値Ｂｒｅｆとに対して下式（１）で示される評価値Ｅ（ｔ）を求める。
Ｅ（ｔ）＝Ｂ（ｔ）−Ｂｒｅｆ ・・・（４）
（２）「このような評価値Ｅ（ｔ）の絶対値が最小である一対の時点ｔ１、ｔ２（＝ｔ１＋Δ）」を探索し、これらの時点ｔ１、ｔ２に対して一義的に定まる時刻（一対の時点ｔ１、ｔ２が案分されることによって予測され、あるいは求められてもよい。）ｔｄを求める。
タイミング算出部５４は、「タイミング発生部４２によって既述の周期で決定された時刻」から「このようにして求められた時刻ｔｄ」に至る期間の長さＴを計測する。
ところで、上述した比Ｂ（ｔ）（＝ｙ（ｔ）／ｙ（ｔ＋Δ））は、既述の「線形応答期間において検出されるべきパルス信号の瞬時値」が時間ｔに対して時間関数ｆ（ｔ）で与えられる場合には、そのパルスの振幅が未知数Ａであっても、下式（５）で示されるように、その未知数Ａに何ら依存しない値となる。
Ｂ（ｔ）＝ｙ（ｔ）／ｙ（ｔ＋Δ）
＝Ａ・ｆ（ｔ）／Ａ・ｆ（ｔ＋Δ）
＝ｆ（ｔ）／ｆ（ｔ＋Δ） ・・・（５）
また、このような時間関数ｆ（ｔ）については、搬送波信号が矩形のパルス信号でオン・オフキーイングされることによって送信波が生成され、あるいは増幅部４８の入力端から増幅部５２の出力端に至る区間の総合的な利得が大きいためにベースバンド信号に含まれるパルス信号が矩形波と見なされ得る場合には、下式（６）に示すように、その区間の総合的な時定数τに等しい時定数を有する時定数回路の「ステップ関数に対する応答」として見なされ得る。
ｆ（ｔ）＝１−ｅ−ｔ／τ ・・・（６）
したがって、本実施形態によれば、上述した振幅Ａが未知数であり、その振幅Ａおよび送信波のパルス幅やデューティ比が広範に変化し得ると共に、送信系と受信系との双方もしくは何れか一方の非線形性や帯域制限の下で何らかの歪みが生じ得る場合であっても、基準値Ｂｒｅｆの特定（実測だけではなく、既述の時間関数ｆ（ｔ）が予測され、あるいは特定されることによって求められてもよい。）が精度よく実現される限り、図２に矢印で示すように、目標から到来した信号の立ち上がりが上述した評価値Ｅ（ｔ）に基づいて識別され、その目標の広範な測距や測位が精度よく安定に実現される。
また、本実施形態では、上記の帯域制限が許容されることによって雑音が分布する帯域幅の縮小が図られるので、総合的なＳＮが高められ、かつ測距または測位の向上が図られる。
なお、本実施形態では、上述した基準値Ｂｒｅｆを与える２つの時点は、何れも既述のベースバンド信号の立ち上がりの期間に設定されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、これらの時点は、上述したベースバンド信号の立ち下がりの期間に設定されてもよい。
また、本実施形態では、基準値Ｂｒｅｆが与えられる瞬時値ｙ（τ０）は、既知である送信波のレベルと、目標との相対距離の概算値と、その目標との間における伝搬損失（目標における反射や再放射によって伴う損失を含む。）とに基づいて予め定量的に求められてもよい。
さらに、本実施形態では、時刻ｔｄは、上述した一対の時点ｔ１、ｔ２の案分等として一義的に定まる時刻として求められている。
しかし、このような時刻ｔｄは、例えば、目標との間で送信波や反射波等が伝搬する伝搬路の特性が変動した場合であっても精度よく求められるべき場合には、時系列の順に求められる瞬時値ｙの比の列と、その比の理想的な値の列からなる特徴量との相関が最大となる時点として求められてもよい。
［実施形態２］
以下、本発明の第二の実施形態について説明する。
本実施形態には、図１に点線で示すように、タイミング検出部１２の特定の出力および入力がプロセッサ１１の対応するポートに接続され、かつ下記の要素が備えられる。
・ 同軸コネクタ１３
・ その同軸コネクタ１３に一方の入力が接続されたカプラ１４
・ このカプラ１４の出力に接続されたメーク接点に併せて、増幅部４８の入力に接続された共通接点と、アンテナ４７Ｒの給電点に接続されたブレーク接点とを有するスイッチ１５
・ カプラ１４の他方の出力とスイッチ１５の制御入力とに接続され、かつ後述する閾値が予め与えられるコンパレータ１６
以下、図１を参照して本発明の第二の実施形態の動作を説明する
コンパレータ１５は、同軸コネクタ１３およびカプラ１４を介して外部から信号が何ら入力されず、あるいはその信号のレベルが既述の閾値を下回る期間には、スイッチ１５の共通接点とブレーク接点との接続を維持する。
したがって、このような期間には、増幅部４８以降の各段は、既述の第一の実施形態と同様に作動する。
また、プロセッサ１１は、図示されない操作表示部あるいは通信リンクを介して与えられる指令に応じて、「既述の基準値Ｂｒｅｆの再設定」を実現する処理（以下、「基準値設定処理」という。）を起動する。
一方、コンパレータ１６は、同軸コネクタ１３およびカプラ１４を介して、「目標から到来した信号に代わる信号（以下、「標準信号」という。）」が入力され、その標準信号のレベルの平均値（または先頭値）が上述した閾値を上回る期間には、スイッチ１５のブレーク接点ではなくメーク接点にそのスイッチ１５の共通接点を接続する。
したがって、このような期間には、増幅部４８には、上記の標準信号が定常的に与えられる。
タイミング検出部１２は、既述のサンプリングの下で、時系列の順に時間軸上でΔ隔たった２つの時点ｔ、（ｔ＋Δ）における標準信号の瞬時値ｙ′（ｔ）、ｙ′（ｔ＋Δ）の比Ｂ′（ｔ）（＝ｙ′（ｔ）／ｙ′（ｔ＋Δ））を求め、これらの比Ｂ′（ｔ）の列をプロセッサ１１に与える。
プロセッサ１１は、既述の「基準値設定処理」の過程では、該当するレンジにおけるパルス信号の幅やデューティ比、送信波のレベルその他に適合した値（例えば、上述した比Ｂ′（ｔ）の値が単調に増加または減少する区間におけるその比Ｂ′（ｔ）の平均値）に、基準値Ｂｒｅｆを更新する。
タイミング検出部１２は、このようにして更新された基準値Ｂｒｅｆに基づいて、既述の第一の実施形態と同様の処理を行う。
このように本実施形態によれば、基準値Ｂｒｅｆは、同軸コネクタ１３を介して外部から入力される標準信号に応じて自在に、かつ広範に設定される。
したがって、多様なレンジや分野における測距や測位に対する柔軟な適応が可能となり、かつ保守および運用にかかわる作業の効率に併せて、付加価値が高められる。
［実施形態３］
図３は、本発明の第三の実施形態を示す図である。
本実施形態には、図３に示すように、下記の要素が備えられる。
・ アンテナ４７Ｔの給電路に付加された方向性結合器２１
・ 方向性結合器２１の内部に備えられた副線路に接続された一方の端子に直列に接続され、かつ出力がタイミング検出部１２の対応する入力に接続された基準値生成部２２
以下、図３を参照して本発明の第三の実施形態の動作を説明する。
方向性結合器２１は、アンテナ４７Ｔに給電される送信波の成分を抽出する。
基準値生成部２２は、復調部５０に代わってこの成分を復調することによってベースバンド信号を生成し、かつ周期Δでそのベースバンド信号の瞬時値をサンプリングすることによって、瞬時値ｙ′（ｔ）、ｙ′（ｔ＋Δ）の比Ｂ′（ｔ）（＝ｙ′（ｔ）／ｙ′（ｔ＋Δ））を求める。
さらに、基準値生成部２２は、プロセッサ１１に代わってこれらの比Ｂ′（ｔ）の列を参照しつつ既述の「基準値設定処理」を行うことによって、基準値Ｂｒｅｆを更新する。
したがって、本実施形態によれば、送信波が正常に生成され、かつアンテナ４７Ｔに供給される限り、既述の標準信号を生成する信号源が何ら接続されなくても、レンジの更新、その他の事象や契機に際して、基準値Ｂｒｅｆが適宜更新される。
［実施形態４］
以下、本発明の第四の実施形態について説明する。
本実施形態は、図１に示すカプラ１４、スイッチ１５およびコンパレータ１６が備えられることなく、既述の第一の実施形態と同様に構成される。
以下、図１を参照して本発明の第四の実施形態の動作を説明する
本実施形態の特徴は、プロセッサ１１によって行われる下記の処理の手順にある。
プロセッサ１１は、レンジの更新、その他の事象や契機に際して既述の「基準値更新処理」を起動する。
さらに、プロセッサ１１は、このような「基準値更新処理」の過程では、その「基準値更新処理」の起動の直後にタイミング検出部１２によって求められ、かつ与えられた比Ｂ′（ｔ）（＝ｙ′（ｔ）／ｙ′（ｔ＋Δ））を参照することによって、該当するレンジにおけるパルス信号の幅やデューティ比、送信波のレベルその他に適合した値（例えば、上述した比Ｂ′（ｔ）の値が単調に増加または減少する区間におけるその比Ｂ′（ｔ）の平均値）に、基準値Ｂｒｅｆを更新する。
したがって、本実施形態によれば、「基準値更新処理」が起動された直後に目標から到来する信号が適正な既知の信号である限り、既述の標準信号を生成する信号源が何ら接続されなくても、基準値Ｂｒｅｆが適宜更新される。
［実施形態５］
図４ａ、図４ｂは、本発明の第五の実施形態の動作を説明する図である。
以下、図１、図４ａおよび図４ｂを参照して本発明の第五の実施形態の動作を説明する。
本実施形態の特徴は、プロセッサ１１およびタイミング検出部１２が連係して行う下記の処理の手順にある。
プロセッサ１１は、適用されるべきレンジその他の要求に適合した基準値Ｂｒｅｆをタイミング検出部１２に与える。
タイミング検出部１２は、既述の第一の実施形態と同様にしてこの基準値Ｂｒｅｆに基づいて一対の時点ｔ１、ｔ２（＝ｔ１＋Δ）」を探索し、これらの時点ｔ１、ｔ２に基づいて下記の何れかの形態で時点ｔｄを求める。
・ 図４ａに示すように、時間軸上における時点ｔ１、ｔ２の中点ｔｄ（＝（ｔ１＋ｔ２）／２）
・ 図４ｂに示すように、時点ｔ１から時点ｔ２に至る期間に対応した期間において、「パルス発生部４３によって生成されるパルス信号の瞬時値」を示す順列に対する偏差が最小に維持される形態で時点ｔ１、ｔ２が案分されてなる時点ｔｄ
すなわち、時点ｔｄは、単に既述の時点ｔ１に設定される場合に比べて、評価値Ｅ（ｔ）が精度よく小さな値となる時点として特定される。
したがって、本実施形態によれば、測距や測位の精度が広範なレンジにおいて高く維持される。
なお、上述した各実施形態では、パルス信号の波形、デューティ比、周期その他の要件が具体的に示されていない。
しかし、これらの要件については、既述の一対の時点ｔ１、ｔ２の特定が確実に行われ、これらの時点ｔ１、ｔ２に基づく時点ｔｄの特定が所望の精度で実現される限り、如何なるものであってもよく、特に、測距や測位の精度が高められ、あるいは処理の簡略化や実時間性の向上が図られるべき場合には、例えば、以下に列記する波形を有するパルス信号が適用されてもよい。
・ 一対の時点ｔ１、ｔ２を含む期間、あるいはこれらの時点ｔ１、ｔ２で挟まれた期間に瞬時値が単調に増加または減少する波形
・ このような期間における瞬時値の変化率が、他の期間における瞬時値の変化率に比べて大きい波形
・ 目標における反射または再放射のの過程で、その反射や再放射によって生じる歪みが軽減または相殺される成分が予め重畳された波形
・ 時点ｔｄが求められる案分の処理の形態に適合した波形
また、上述した各実施形態では、一対の時点ｔ１、ｔ２に基づいて既述の時点ｔｄが求められ、その時点ｔｄが距離や位置に換算されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、下記の何れかの形態で平滑処理（移動平均法、指数平滑法その他の如何なるアルゴリズムが適用されてもよい。）が施されることによって、測距や測位の精度が高められてもよい。
・ 一対の時点ｔ１、ｔ２が時系列の順に反復して求められ、これらの時点ｔ１、ｔ２の個別の平均値として特定された２つの時点に基づいて時点ｔｄが求められる。
・ 時系列の順に求められた時点ｔｄの平均値として目標の距離や位置に換算されるべき時点ｔｄが求められる。
さらに、上述した各実施形態では、タイミング検出部１２は、一定の周期Δでベースバンド信号の瞬時値ｙをサンプリングしている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、消費電力、あるいはタイミング検出部１２の処理量の節減が図られるべき場合には、下記の何れかの形態で既述の処理がタイミング処理部１２によって行われてもよい。
・ 一対の時点ｔ１、ｔ２が特定され得る期間がベースバンド信号の瞬時値の列に基づいて特定され、その期間に限って既述の処理が行われる。
・ このような期間以外の期間において既述の処理が行われる頻度が低く設定される。
また、上述した各実施形態では、既述の送信波として電波を放射するレーダ装置に本発明が適用されている。
しかし、このような送信波は、測距や測位の対象となる目標との間にその測距や測位に適した双方向の伝搬路が形成される限り、光信号（レーザ光）、超音波その他の如何なる波動信号であってもよい。
さらに、上述した各実施形態では、測距や測位を実現するレーダ装置に本発明が適用されている。
しかし、本発明は、このようなレーダ装置に限定されず、例えば、監視、航行援助、気象その他の多様な分野に適用されるレーダにも適用可能である。
また、上述した各実施形態では、本発明は、一次レーダに適用されている。
しかし、本発明は、このような一次レーダに限定されず、二次レーダにも適用可能である。
また、上述した各実施形態では、何らかの雑音源、あるいは目標から過大なレベルで到来した信号に対する対処が何ら行われていない。
しかし、このような信号のレベルが過大であることに起因して既述の処理が正常に行われない可能性がある場合には、例えば、図５に示すように、「ベースバンド信号の瞬時値と、既定の上限値および下限値との大小関係」を判別するコンパレータ３１Ｈ、３１Ｌおよびアンドゲート３２と、増幅部５２とタイミング検出部１２との段間においてその大小関係を示す二値信号に応じてこのベースバンド信号を断続するスイッチ３３とが配置されてもよい。
さらに、このようなコンパレータ３１Ｈ、３１Ｌ、アンドゲート３２およびスイッチ３３は、例えば、下記の何れかで代替されてもよい。
・ ベースバンド信号の波形をクリップするクリッパ
・ ベースバンド信号の瞬時値の最小値と最大値との双方を制限するスライサ
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な形態の実施形態が可能であり、かつ構成装置の一部もしくは全てに如何なる改良が施されてもよい。
本発明にかかわる第一のレーダ装置では、波動信号に対する応答として信号が目標から到来した時点が精度よく識別され、その目標の測距や測位が安定に確度高く達成される。
また、本発明にかかわる第二のレーダ装置では、目標の測距や測位にかかわる応答性や実時間性が高められる。
さらに、本発明にかかわる第三のレーダ装置では、相対距離がほぼ同じ複数の目標から個別の応答として信号が到来した場合であっても、これらの目標の内、最も遅れて到来した信号が発生した目標については、測距や測位が確度高く達成される。
また、本発明にかかわる第四および第十二のレーダ装置では、広範なレンジにおける測距や測位が精度よく安定に達成される。
さらに、本発明にかかわる第五のレーダ装置では、環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
また、本発明にかかわる第六および第七のレーダ装置では、構成が複雑化することなく環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
さらに、本発明にかかわる第八のレーダ装置では、保守や運用の多様な形態に対する柔軟な適応が可能となる。
また、本発明にかかわる第九のレーダ装置では、精度が低下することなく、構成の簡略化に併せて応答性の向上が図られる。
さらに、本発明にかかわる第十および第十一のレーダ装置では、目標の多様な特性、形状および分布に併せて、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる。
また、本発明にかかわる第十三、第十四および第十六のレーダ装置では、目標の測距や測位にかかわる精度および確度が高められる。
さらに、本発明にかかわる第十五のレーダ装置では、目標の測距や測位の精度の向上や確保にかかわる「コストや構成の制約」が軽減される。
また、本発明にかかわる第十七のレーダ装置では、目標の測距や測位置にかかわる精度が高められる。
さらに、本発明にかかわる第十八および第十九のレーダ装置では、総合的なランニングコストの削減が図られ、かつ熱設計にかかわる余裕度が高められる。
また、本発明にかかわる第二十のレーダ装置では、波動信号が伝搬する伝搬路の特性が変動する場合であっても、確度高く目標の測距や測位が安定に確度高く達成される。
したがって、これらの発明が適用された測距系、測位系および航法系では、目標から到来する信号の帯域がその信号の占有帯域幅より狭い帯域に制限された場合であっても、広範なレンジでその目標との相対距離が精度よく求められる。
また、本発明にかかわる第二のレーダ装置では、目標の測距や測位にかかわる応答性や実時間性が高められる。
さらに、本発明にかかわる第三のレーダ装置では、相対距離がほぼ同じ複数の目標から個別の応答として信号が到来した場合であっても、これらの目標の内、最も遅れて到来した信号が発生した目標については、測距や測位が確度高く達成される。
また、本発明にかかわる第四および第十二のレーダ装置では、広範なレンジにおける測距や測位が精度よく安定に達成される。
さらに、本発明にかかわる第五のレーダ装置では、環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
また、本発明にかかわる第六および第七のレーダ装置では、構成が複雑化することなく環境条件、経年その他に起因する性能の変動や偏差の是正が可能となる。
さらに、本発明にかかわる第八のレーダ装置では、保守や運用の多様な形態に対する柔軟な適応が可能となる。
また、本発明にかかわる第九のレーダ装置では、精度が低下することなく、構成の簡略化に併せて応答性の向上が図られる。
さらに、本発明にかかわる第十および第十一のレーダ装置では、目標の多様な特性、形状および分布に併せて、広範なレンジに対する柔軟な適応が可能となる。
また、本発明にかかわる第十三、第十四および第十六のレーダ装置では、目標の測距や測位にかかわる精度および確度が高められる。
さらに、本発明にかかわる第十五のレーダ装置では、目標の測距や測位の精度の向上や確保にかかわる「コストや構成の制約」が軽減される。
また、本発明にかかわる第十七のレーダ装置では、目標の測距や測位置にかかわる精度が高められる。
さらに、本発明にかかわる第十八および第十九のレーダ装置では、総合的なランニングコストの削減が図られ、かつ熱設計にかかわる余裕度が高められる。
また、本発明にかかわる第二十のレーダ装置では、波動信号が伝搬する伝搬路の特性が変動する場合であっても、確度高く目標の測距や測位が安定に確度高く達成される。
したがって、これらの発明が適用された測距系、測位系および航法系では、目標から到来する信号の帯域がその信号の占有帯域幅より狭い帯域に制限された場合であっても、広範なレンジでその目標との相対距離が精度よく求められる。
Claims (20)
- 第一のパルスで変調された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を復調し、第二のパルスを生成する受信手段と、
時間軸上の既定の間隔で前記第一のパルスがとり得る２つの瞬時値の比である標準値に対して、前記第二のパルスがその間隔でとる瞬時値の比の偏差の絶対値が最小となる２つの異なる時点を特定する信号特定手段と、
前記時間軸上で前記波動信号が送信された基準の時点と、前記特定された２つの異なる時点の一方、またはこれらの時点の近傍の時点との差として、前記目標との相対距離を評価する距離評価手段と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記２つの異なる時点の双方は、
前記第二のパルスの前縁の区間に設定された
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記２つの異なる時点の双方は、
前記第二のパルスの後縁の区間に設定された
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記２つの異なる時点の双方は、
前記信号のレベルがとり得る値の範囲で、前記受信手段が線形に応答する期間に設定された
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記信号特定手段は、
前記信号に代えて入力された標準信号が前記受信手段によって復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて前記標準値を特定する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記信号特定手段は、
相対距離が既知である目標から到来した信号が前記受信手段によって復調されることによって生成された第二のパルスの瞬時値の列に基づいて前記標準値を特定する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記信号特定手段は、
前記第一のパルスの瞬時値の列に基づいて前記標準値を特定する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲５に記載のレーダ装置において、
前記信号特定手段は、
外部から与えられた指令に応じて標準値を求め、もしくは与え、かつ更新する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記距離評価手段は、
前記基準の時点と、前記２つの異なる時点の内、前記偏差の絶対値が小さい一方の時点との差として、前記目標との相対距離を評価する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記距離評価手段は、
前記基準の時点と、前記２つの異なる時点の案分の下で求められ、かつ前記偏差が「０」と予測される特定の時点との差として、前記目標との相対距離を評価する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１０に記載のレーダ装置において、
前記距離評価手段は、
時間軸上で前記２つの時点で挟まれた区間における前記第一のパルス、または前記第二のパルスの瞬時値の列に適合した案分により前記特定の時点を特定する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記２つの異なる時点を含む期間に前記受信手段が前記信号に対して線形に応答する程度に小さな値に、前記第一のパルスのパルス幅を設定し、その第一のパルスで変調された波動信号を送信する送信手段を備えた
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１２に記載のレーダ装置において、
前記送信手段は、
前記２つの異なる時点を含む期間における瞬時値が異なる勾配で単調に増加し、あるいは減少する波形に、前記第一のパルスの波形を維持する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１２に記載のレーダ装置において、
前記送信手段は、
瞬時値の変化率が前記２つの異なる時点を含む期間において他の期間より大きい波形に、前記第一のパルスの波形を維持する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１２に記載のレーダ装置において、
前記送信手段は、
前記基準の時点との差が前記目標との相対距離として評価される時点を前記２つの異なる時点から求める案分の処理にかかわる処理量の低減、手順の簡略化および精度の向上の全てまたは一部が達成される波形に、前記第一のパルスの波形を維持する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１２に記載のレーダ装置において、
前記送信手段は、
前記目標による応答の過程で生じ得る歪みが軽減され、あるいは相殺される成分を含む波形に、前記第一のパルスの波形を維持する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記距離評価手段は、
前記特定された２つの異なる時点の一方、または前記近傍の時点の平均をとり、その結果と前記基準の時点との差を前記目標との相対距離として評価する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記信号特定手段は、
前記第二のパルスとの同期の下で、前記２つの異なる時点が特定され得る期間に限って、その第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求の範囲１に記載のレーダ装置において、
前記信号特定手段は、
前記第二のパルスとの同期の下で、前記２つの異なる時点が特定され得る期間以外の期間に、前記既定の間隔の逆数より小さな頻度でその第二のパルスの瞬時値およびこれらの瞬時値の比を参照する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 第一のパルスで変調された波動信号に対する応答として目標から到来した信号を復調し、第二のパルスを生成する受信手段と、
時間軸上の既定の間隔で前記第一のパルスがとり得る異なる複数（≧３）の瞬時値の比の列である特徴量に対して、前記第二のパルスがその間隔でとる瞬時値の比の列との相関が最大となる時点を特定する信号特定手段と、
前記時間軸上で前記波動信号が送信された基準の時点と、前記特定された時点、またはその時点の近傍の時点との差として、前記目標との相対距離を評価する距離評価手段と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
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