JPWO2006120824A1

JPWO2006120824A1 - レーダ

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Publication number: JPWO2006120824A1
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Inventors: 中西　基; 基中西
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Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
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Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2008-12-18
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Abstract

送信信号と受信信号とのビート信号に、他車からの送信信号との干渉によるスパイクノイズが重畳されているか否かを検出し、スパイクノイズが検出されたとき、周波数スペクトルからピークを抽出するためのしきい値を一時的に高める。通常はバックグラウンドノイズをターゲットピークとして抽出しないようにしきい値（ＴＨ０）を設定し、スパイクノイズが検出されたときには、そのスパイクノイズの絶対値の最大値を基に周波数スペクトルのノイズフロアレベル（ＮＦＬ）を求め、それより所定量ΔＬだけ高いしきい値（ＴＨ１）を設定する。これにより、ノイズによる多数のピークをターゲットピークとして誤って抽出することなく、本来のターゲットピークＰ１を正しく抽出する。

Description

この発明は、電磁波ビームの送受信によって物標を探知するＦＭ−ＣＷレーダに関するものである。

従来、車載用レーダとしてミリ波の電波を用いるＦＭ−ＣＷ方式のレーダにおいては、他車に搭載されているレーダとの干渉の問題がある。すなわち図４の（Ａ）に示すように、ビームを方位方向に走査するタイプのレーダが搭載されている自車ＭＭと他車ＯＭ１とが向かい合っているとき、他車ＯＭ１側からの送信信号を直接受信して自車ＭＭの送信信号とのビートが生じるタイミングでビート信号にスパイクノイズが重畳（混入）される。また、図４の（Ｂ）に示すようにビームスキャンを行うタイプのレーダを搭載した自車ＭＭと、モノパルスレーダ方式のレーダを搭載した他車ＯＭ２とが向かい合っているような場合にも、送信信号と受信信号とのビート信号にスパイクノイズが重畳される。さらに図４の（Ｃ）に示すように、自車ＭＭの前方を走行する他車ＯＭ４が存在し、この他車ＯＭ４に対して電波を送信する他車ＯＭ３が存在する場合、他車ＯＭ３の搭載レーダから送信されて、他車ＯＭ４で反射した信号が自車ＭＭのレーダの受信信号に重畳されて、やはりビート信号にスパイクノイズが重畳される。

このようなスパイクノイズの検知を行う方法に関して特許文献１が開示されている。
特開平６−１６０５１２号公報

特許文献１に示されている方法は、ＦＦＴによりビート信号の周波数スペクトルを求めた後に、周波数スペクトルのノイズフロアの上昇有無により干渉有無を検知し、干渉が存在しているものと判断した場合に送信周波数を変更するものである。この送信周波数の変更は干渉の検知がなくなるまで（影響が少なくなるまで）繰り返し行われる。

ところが、ＦＭ−ＣＷレーダにおいては、周波数変調を行うために広い周波数帯域を必要とするので、発振器の特性上、または法制上、周波数の変更が実質的に困難である。また、周波数の変更を行っている間は物標の検知ができない。しかも、たとえばビームの方位方向の走査の繰り返し周期が周波数の変更を行うことにより均一でなくなるために、同一方位のビームについてビート信号の周波数スペクトルの相関をとり、相関の強い物標を同一物標と見なして物標の追尾を行う、という機能に対しても支障が生じることになる。すなわち周波数の変更を行う毎に物標追尾が中断されることになる。

そこで、この発明の目的は、送信信号の周波数を切り替えることなく前記干渉の問題を解消したレーダを提供することにある。

前記課題を解決するために、この発明のレーダは次のように構成する。
（１）時間経過にともなって所定周波数範囲で周波数が次第に変化する変調区間を繰り返す電磁波の送信を行うとともに、該電磁波の物標からの反射波を受信する電磁波送受信手段と、送信信号と受信信号とのビート信号の周波数スペクトルを求める手段と、前記周波数スペクトルを構成するデータのうちノイズしきい値を超えるデータに基づいて前記物標の情報を検知する手段とを備えたレーダにおいて、
前記ビート信号にスパイクノイズが重畳されたことを検出する手段と、
前記スパイクノイズの重畳が検出されたとき、前記ノイズしきい値を高めるノイズしきい値設定手段とを備える。

（２）前記ノイズしきい値設定手段は、たとえば前記ビート信号の絶対値の最大値（振幅）を基に、前記周波数スペクトルのノイズフロアレベルを推定し、該ノイズフロアレベルに所定値を加算した値または所定係数を乗じた値を前記ノイズしきい値として定める。

（３）時間経過にともなって所定周波数範囲で周波数が次第に変化する変調区間を繰り返す電磁波の送信を行うとともに、該電磁波の物標からの反射波を受信する電磁波送受信手段と、送信信号と受信信号とのビート信号の周波数スペクトルを求める手段と、前記周波数スペクトルを構成するデータのうちノイズしきい値を超えるデータに基づいて前記物標の情報を検知する手段とを備えたレーダにおいて、
前記ビート信号の絶対値の最大値を基に前記周波数スペクトルのノイズフロアレベルを推定し、該ノイズフロアレベルに所定値を加算した値または所定係数を乗じた値を前記ノイズしきい値として定める。

（４）前記ノイズしきい値設定手段は、前記周波数スペクトルの周波数に応じた定常ノイズしきい値を定めるとともに、前記ビート信号の振幅を基に推定したノイズフロアレベルに所定値を加算した値または所定係数を乗じた値と前記定常ノイズしきい値とを比較して値の大きい方を前記ノイズしきい値として定める。

（５）前記電磁波送受信手段は、前記電磁波のビームを方位方向に走査するなどして、電磁波のビームを方位が異なる複数の方位に向けて各ビームごとの送受信を行うものとし、着目ビームに隣接するビームについて前記周波数スペクトルに前記ノイズしきい値を超えるピークが存在するとき、前記着目ビームについて前記ピークと略同一の周波数に前記ノイズしきい値以下のピークの有無を検知し、当該ピークが検知されたとき、当該ピークを前記物標に起因して生じたピークと見なして処理するデータ処理手段を備える。

（１）スパイクノイズがビート信号に重畳されたことが検出されたとき、ノイズしきい値が高められるため、スパイクノイズの重畳によってビート信号の周波数スペクトルのノイズフロアレベルが高まっても、ノイズによる多数のピーク（突出部）が固定的に定めたノイズしきい値を上回るのを防止でき、多数のノイズによるピークを後に処理しなくても済むので、本来の物標からの反射波を受信したことにより生じるピーク（ターゲットピーク）に対して有効に処理可能となる。

（２）ビート信号に含まれるスパイクノイズの絶対値の最大値（振幅）を基に周波数スペクトルのノイズフロアレベルを推定し、そのノイズフロアレベルに所定値を加算した値または所定係数を乗じた値をノイズしきい値として定めることにより、ノイズフロアレベルの上昇に伴うノイズによる多数のピークの誤検出を効率的に防止できる。また、ノイズしきい値を必要以上に高めることもないので、遠方の物標からの反射波の受信によって生じるターゲットピークについても有効に処理可能となる。

（３）ビート信号の絶対値の最大値を基に周波数スペクトルのノイズフロアレベルを推定することにより、ビート信号にスパイクノイズが重畳されたか否かを検出する手段をもたなくてもノイズしきい値を適正に設定でき、演算処理量を削減でき、その分処理の高速化が図れる。

（４）周波数スペクトルの周波数に応じた定常ノイズしきい値を定めて、前記ビート信号の振幅を基に推定したノイズフロアレベルに所定値を加算した値または所定係数を乗じた値と定常ノイズしきい値との比較で値の大きい方をノイズしきい値として定めることによって、受信機のノイズ性能に周波数依存性がある場合にも最適なノイズしきい値を定めることができ、且つ他車のレーダからの干渉によって生じるノイズのピークをターゲットピークとして誤抽出されるのを防止できる。

（５）複数方位のビームのうち、ある着目ビームに隣接するビームについて周波数スペクトルにノイズしきい値を超えるピークが存在するときに、通常同じ物標が複数のビームの方位にわたって捕らえられるので、そのピークを生じさせた物標が存在するものとしたときの着目ビームについてのノイズしきい値以下のピークを検知したとき、そのピークを前記物標に起因して生じたピークと見なして処理することによって、ノイズしきい値の上昇によるターゲットピークの消失が防止できる。

第１の実施形態に係るレーダの全体の構成を示すブロック図である。同レーダの物標までの距離と物標の相対速度により変化する受信信号と送信信号の周波数変化の例を示す図である。干渉信号とスパイクノイズの発生タイミングの例を示す図である。干渉が生じる各種パターンの例を示す図である。ビート信号に重畳されるスパイクノイズの例と、それによる周波数スペクトルの変化の例を示す図である。同レーダにおける周波数分析の処理手順を示すフローチャートである。同レーダにおけるターゲットピーク抽出に関する処理手順を示すフローチャートである。同レーダにおけるターゲット検知に関する処理手順を示すフローチャートである。第２の実施形態に係るレーダに適用する２つのしきい値と、それを基に定める最終的に適用するしきい値の例を示す図である。同レーダの全体の構成を示すブロック図である。同レーダにおけるターゲットピーク抽出に関する処理手順を示すフローチャートである。第３の実施形態に係るレーダによる周波数スペクトルと、しきい値との関係を示す図である。同レーダの全体の構成を示すブロック図である。同レーダにおけるターゲットピークの抽出に関する処理手順を示すフローチャートである。第４の実施形態に係るレーダにおいて、しきい値の変化と抽出されるピークとの関係等を示す図である。同レーダにおけるターゲットピークの復活処理に関するフローチャートである。

符号の説明

１７−ＤＳＰ
ＡＤＣ−ＡＤコンバータ
ＤＡＣ−ＤＡコンバータ
ＶＣＯ−電圧制御発振器

第１の実施形態に係るレーダの構成を図１〜図８を参照して説明する。
図１はレーダの全体の構成を示すブロック図である。送信波変調部１６は、ＤＡコンバータ１５に対して変調信号のディジタルデータを順次出力する。ＶＣＯ１は、ＤＡコンバータ１５より出力される制御電圧に応じて発振周波数を変化させる。これにより、ＶＣＯ１の発振周波数を三角波状に連続してＦＭ変調させる。アイソレータ２は、ＶＣＯ１からの発振信号をカプラ３側へ伝送し、ＶＣＯ１へ反射信号が入射するのを阻止する。カプラ３は、アイソレータ２を経由した信号をサーキュレータ４側へ伝送するとともに、所定の分配比で送信信号の一部をローカル信号Ｌｏとしてミキサ６へ与える。サーキュレータ４は、送信信号をアンテナ５側へ伝送し、また、アンテナ５からの受信信号をミキサ６へ与える。アンテナ５は、ＶＣＯ１のＦＭ変調された連続波の送信信号を送信し、同方向からの反射信号を受信する。また、そのビームの方向を所定の探知角度範囲に亘って周期的に変化させ、ビームのスキャンを行う。

ミキサ６は、カプラ３からのローカル信号Ｌｏとサーキュレータ４からの受信信号とをミキシングして中間周波信号ＩＦを出力する。ローパスフィルタ７はＩＦ信号のうち不要な高周波成分を除去し、ＡＤコンバータ８はその信号をサンプリングデータ列に変換してＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）１７へ与える。

ＤＳＰ１７は、ＡＤコンバータ８により変換されたサンプリングデータ列を少なくとも１スキャン分（所定の探知角度範囲内での複数本のビーム走査分）だけ一時蓄積し、後述する処理によって、物標の方位・距離・速度を算出する。

上記ＤＳＰ１７において、窓関数処理部９は、サンプリングデータ列に対して所定の窓関数の重み付け（切り出し）を行う。ＦＦＴ演算部１０は、窓関数を掛けられた上記サンプリング区間のデータについてＦＦＴ演算により周波数成分を分析する。

スパイクノイズ検出部１３は入力されたサンプリングデータ列のうち周波数スペクトルを求めるために切りだされたサンプリング区間にスパイクノイズが含まれるか否かを検出する。しきい値設定部１４は、スパイクノイズの検出有無によって周波数スペクトル（パワースペクトル）から、物標からの反射波の受信によって生じるパワースペクトル上の突出部（以下これを「ターゲットピーク」という。）を抽出するための適正なノイズしきい値（以下単に「しきい値」という。）を設定する。

しきい値処理・ピーク検出部１１では、しきい値設定部１４で設定されたしきい値に基づいて前記パワースペクトルからしきい値を超える各ターゲットピークの周波数およびピーク値を抽出する。

ターゲット検知部１２は、検出されたターゲットピークのピーク周波数に基づいて物標までの距離および速度を算出する。

図２は、物標までの距離と相対速度に起因する、送信信号と受信信号の周波数変化のずれの例を示している。送信信号ＴＸは、周波数が上昇する上り変調区間と、周波数が下降する下り変調区間とからなるフレームＦを繰り返す。送信信号ＴＸの周波数上昇時における送信信号と受信信号ＲＸとの周波数差がアップビートの周波数ｆBUであり、送信信号の周波数下降時における送信信号と受信信号との周波数差がダウンビートの周波数ｆBDである。この送信信号ＴＸと受信信号ＲＸの三角波の時間軸上のずれ（時間差）ＤＬが、アンテナから物標までの電波の往復時間に相当する。また、送信信号と受信信号の周波数軸上のずれがドップラシフト量ＤＳであり、これはアンテナに対する物標の相対速度に起因して生じる。この時間差とドップラシフト量によってアップビート周波数ｆBUとダウンビート周波数ｆBDの値が変化する。逆に、このアップビート周波数ｆBUとダウンビート周波数ｆBDを検出することによって、レーダから物標までの距離およびレーダに対する物標の相対速度を算出する。

図３は、前記送受信信号、干渉信号及びスパイクノイズの発生について示している。すでに図４を用いて述べたように、他車からの干渉信号が存在する場合、他車からの干渉信号は、自車の送信信号の変調周波数及び変調位相のいずれからも通常大きくずれているので、図中丸印で示すような、自車の送信信号ＴＸと干渉信号との周波数がほぼ一致するタイミングでビート信号にスパイクノイズが重畳されることになる。

図５はスパイクノイズとその有無による周波数スペクトルの変化の例を示している。（Ａ），（Ｂ）は共にビート信号の時間波形であり、横軸は時間的に切り出された１〜１０２４番目のサンプリングデータ、縦軸は正規化した電圧である。図３に示したような干渉信号が存在しない場合や、送信信号と干渉信号との周波数が大きく離れているタイミングでは、図５の（Ａ）に示すような、ビート信号が得られる。送信信号と干渉信号との周波数差が中間周波信号の周波数帯域に入ると、図５の（Ｂ）に示すように、ビート信号にスパイクノイズＳＰＮが重畳されることになる。

図５（Ｃ）は（Ａ）に示したビート信号の周波数スペクトル、（Ｄ）は（Ｂ）に示したビート信号の周波数スペクトルである。いずれも横軸は周波数（ＦＦＴの周波数ビン）、縦軸は信号レベル（ｄＢ）である。ビート信号にスパイクノイズＳＰＮが重畳されていない定常状態では、（Ｃ）のように相対的に低いノイズレベル（バックグラウンドノイズ）にピーク値の高いターゲットピークＰ１，Ｐ２等が現れ、ノイズレベルを超えるしきい値TＨ０を設定することにより、このしきい値TＨ０を超えるピークをターゲットピークとして抽出できる。

これに対し、（Ｂ）に示したようにビート信号にスパイクノイズＳＰＮが重畳されていると、その周波数スペクトルは（Ｄ）に示すようにノイズレベルが全体に上昇する。このノイズレベルの上昇はスパイクノイズＳＰＮがＦＦＴの処理対象であるサンプリングデータ内に存在することによるものであり、このレベルをノイズフロアレベルＮＦＬと呼ぶ。但し、上記スパイクノイズＳＰＮは、周波数軸上では全周波数帯に均等に電力が分散するため、ノイズフロアレベルが極端に高くなることはなく、通常の探知可能な距離範囲において車両等の比較的大きな物標によるターゲットピークＰ１のピーク値を超えるほどノイズフロアレベルＮＦＬが高くなることはない。

そこで、ノイズフロアレベルＮＦＬに所定値ΔＬを加算した値を新たなしきい値ＴＨ１として設定する。このしきい値ＴＨ１の元々のしきい値ＴＨ０からの上昇分はビート信号に重畳されているスパイクノイズＳＰＮの絶対値の最大値（振幅）を基にして定める。

ＦＦＴの対象とするサンプリングデータ列内に複数のスパイクノイズが重畳される確率は低く、またスパイクノイズの持続時間は１〜数サンプリングデータ内に収まるので、スパイクノイズＳＰＮの絶対値の最大値とそのスパイクノイズによる周波数スペクトルに現れるノイズフロアレベルは、［スパイクノイズＳＰＮの振幅の絶対値の最大値］／［サンプリングデータ数］であると推定できる。したがって、このスパイクノイズＳＰＮの絶対値の最大値からノイズフロアレベルＮＦＬを予測でき、その予測したノイズフロアレベルＮＦＬに所定値を加算した値を適正なしきい値ＴＨ１として定めることができる。

なお、ノイズフロアレベルＮＦＬに前記所定値ΔＬを加算する代わりに、ノイズフロアレベルＮＦＬに対して所定係数を乗じて新たなしきい値を求めるようにしてもよい。

図６〜図８は図１に示したＤＳＰ１７の処理内容をフローチャートとして表したものである。
図６はその周波数分析に関する処理内容である。まずＡＤコンバータ８によって変換されたディジタルデータ列のうち処理対象の範囲をサンプリングし、窓関数を適用する（Ｓ１→Ｓ２）。続いてその所定数分のデータについてＦＦＴ演算を行う（Ｓ３）。その後、求まった各周波数ビンの実部と虚部の自乗和の平方根を求めてパワースペクトルを求める（Ｓ４）。

図７はターゲットピークの抽出に関する処理手順である。まず、ＦＦＴの処理対象であるデータ列内にスパイクノイズが検出されなかったなら、定常しきい値（図５に示した例ではＴＨ０）を設定する（Ｓ１１→Ｓ１２）。そして、このしきい値ＴＨ０を超えるピーク（図５の（Ｃ）に示した例ではＰ１，Ｐ２）をターゲットピークとして抽出する（Ｓ１５）。

もしスパイクノイズが検出されたなら、スパイクノイズＳＰＮの絶対値の最大値からノイズフロアレベルＮＦＬを求める（Ｓ１３）。そして、このノイズフロアレベルＮＦＬに所定値ΔＬを加算した値をしきい値ＴＨ１に設定する（Ｓ１４）。そして、このしきい値ＴＨ１を基にして、それを超えるピークＰ１をターゲットピークとして抽出する（Ｓ１５）。

なお、図５に示した例ではビート信号にスパイクノイズＳＰＮが重畳されて周波数スペクトルのノイズフロアレベルが上昇したことに伴い、またしきい値を高めたことに伴い、図５の（Ｃ）で表れていたターゲットピークＰ２が抽出されなくなっているが、元々このようにピーク値の低いターゲットは遠方に存在するものや、標識等のようにレーダの光軸に対して上方に存在するものや、路側の樹木等であることが多く、重要度が低く且つ短時間に（スパイクノイズが現れている期間に）マスキングされるだけであるので、このことは直ちに問題とはならない。

図８はターゲット検知処理の手順である。まず上り変調区間と下り変調区間について抽出したターゲットピークの周波数及びピーク値を基にしてペアリングを行う（Ｓ２１）。その後、ペアとなったピークのピーク値及びピーク周波数から各物標の距離及び速度を算出し、これらを出力する（Ｓ２２）。

次に、第２の実施形態に係るレーダについて図９〜図１１を基に説明する。
図９は周波数スペクトルからターゲットピークを抽出するためのしきい値の設定例を示している。ここで、曲線ＴＨａは、受信機のノイズ性能に応じて設定した定常しきい値である。また破線の直線ＴＨｂは、スパイクノイズの絶対値の最大値（振幅）により定まるノイズフロアレベルに対して所定値を加算したしきい値である。また点線の曲線ＴＨｃは、上記２つのしきい値ＴＨａ，ＴＨｂを基にして最終的に決定したしきい値である。このしきい値ＴＨｃは定常しきい値ＴＨａと〔ノイズフロアレベル＋所定値〕により求めたしきい値ＴＨｂのうち値の大きい方を採用する。

したがって図９の（Ａ）に示すように、しきい値ＴＨｂは周波数の全域に亘って定常しきい値ＴＨａを下回っているときには、最終的に用いるしきい値ＴＨｃは定常しきい値ＴＨａに等しい。また（Ｂ）に示すように、〔ノイズフロアレベル＋所定値〕により定めたしきい値ＴＨｃが定常しきい値ＴＨａより周波数の全域に亘って上回っている場合には、最終的に適用するしきい値ＴＨｃは上記ＴＨｂに等しい。さらに（Ｃ）に示すように、上記しきい値ＴＨａとＴＨｂが交差している場合には、最終的に用いるしきい値ＴＨｃは、ＴＨａとＴＨｂとの交差点より周波数の低い低域側で定常しきい値ＴＨａ、高域側で〔ノイズフロアレベル＋所定値〕により定めたしきい値ＴＨｂをそれぞれ採用することになる。

このようにして物標の距離に応じた定常しきい値ＴＨａとスパイクノイズによって定めたしきい値ＴＨｂの両方を考慮して、適用するしきい値ＴＨｃを設定することにより、近距離（低域）に重畳されるノイズをターゲットピークとして誤検出する頻度が減り、また高域についてはスパイクノイズによる多数のピークをターゲットピークとして誤検知する頻度が減る。

図１０はこの第２の実施形態に係るレーダの構成を示すブロック図である。図１に示したものと異なり、ＤＳＰ１７によるしきい値設定部１４の処理として、スパイクノイズ検出部１３によって検出されたスパイクノイズの絶対値の最大値によって〔ノイズフロアレベルＮＦＬ＋所定レベルΔＬ〕の値を求めるとともに、定常ノイズしきい値設定部１８とを比較して、前述したように最終的に適用するしきい値ＴＨｃを設定する。その他の構成は図１に示したものと同様である。

図１１は図１０に示したＤＳＰ１７の行うターゲットピーク抽出に関する処理手順を示すフローチャートである。まず、ＦＦＴの処理対象であるデータ列内にスパイクノイズが検出されなかったなら、定常しきい値ＴＨａを設定する（Ｓ３１→Ｓ３２）。そして、このしきい値ＴＨａを超えるピークをターゲットピークとして抽出する（Ｓ３６）。

もしスパイクノイズが検出されたなら、スパイクノイズＳＰＮの絶対値の最大値からノイズフロアレベルＮＦＬを求める（Ｓ３３）。そして、このノイズフロアレベルＮＦＬに所定値ΔＬを加算した値をしきい値ＴＨｂに設定する（Ｓ３４）。このしきい値ＴＨａとＴＨｂのうち、値の大きい方をしきい値ＴＨｃに設定する（Ｓ３５）。そして、このしきい値ＴＨｃを基にして、それを超えるピークをターゲットピークとして抽出する（Ｓ３６）。

次に、第３の実施形態に係るレーダについて図１２〜図１４を基に説明する。
この第３の実施形態に係るレーダでは、スパイクノイズの重畳を検出する手段を備えてなく、ビート信号の絶対値の最大値を基に適正なしきい値を設定する。

図１２はしきい値の設定例を示している。（Ａ），（Ｂ）のいずれもビート信号の周波数スペクトルであり、横軸周波数、縦軸信号レベルである。ビート信号にスパイクノイズが重畳されていない場合にはビート信号の絶対値の最大値は正弦波の振幅の最大の点であり、その値を基に（それをスパイクノイズと見なした場合の）ノイズフロアレベルＮＦＬを推定し、それに対して所定値ΔＬを加算した値をしきい値ＴＨｂとして定める。この場合、ビート信号に含まれる正弦波信号のスペクトルレベルは同一の振幅を持つスパイクノイズによるノイズフロアレベルＮＦＬと比較しおよそ［サンプリングデータ数］／√２倍（１０２４点のサンプリングなら７２４倍≒５７ｄＢ）となり充分なダイナミックレンジを確保することができ、しきい値ＴＨｂを超えるピークＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３がターゲットピークとして抽出可能となる。

一方、ビート信号にスパイクノイズが重畳されている場合には、そのスパイクノイズの絶対値の最大値がビート信号の絶対値の最大値として抽出されるので、それにより定められたしきい値ＴＨｂはスパイクノイズにより生じるノイズフロアレベルより所定値分高めに設定される。そのため、スパイクノイズによる周波数スペクトル上に現れるノイズが誤ってターゲットピークとして抽出されず、本来のターゲットピークＰ２１，Ｐ２２が抽出される。

図１３は、この第３の実施形態に係るレーダの構成を示すブロック図である。図１に示したものと異なり、最大値検出部１９はＡＤコンバータ８により求められたＦＦＴの処理対象となるサンプリングデータ列から絶対値の最大値を検出する。しきい値設定部１４は、その最大値を基に、それがスパイクノイズであるものとして見なしたときのノイズフロアレベルを求め、そのノイズフロアレベルＮＦＬに所定値ΔＬを加算した値をしきい値ＴＨｂとして定める。その他の構成は図１０に示したものと同様である。

図１４は図１３に示したＤＳＰ１７が行う処理のうちターゲットピーク抽出に関するフローチャートである。まずビート信号の絶対値の最大値からノイズフロアレベルＮＦＬを求める（Ｓ４１）。このノイズフロアレベルＮＦＬに所定値ΔＬを加算した値をしきい値ＴＨｂとする（Ｓ４２）。続いてしきい値ＴＨｂと定常しきい値ＴＨａのうち値の大きい方をしきい値に設定する（Ｓ４３）。そして、このしきい値を超えるピークをターゲットピークとして抽出する（Ｓ４４）。

なお、適用するしきい値として、定常しきい値ＴＨａを用いることなく、ビート信号の絶対値の最大値を基に定めたしきい値ＴＨｂだけを用いてもよい。

次に、第４の実施形態に係るレーダについて図１５・図１６を参照して説明する。
図１５は電磁波のビームを方位方向に走査した場合の、各ビームでの周波数スペクトル上に現れた（抽出した）ピーク位置をビーム上の距離方向の位置として黒丸で表したものである。

ここでビームＢａは干渉のあったビームであり、干渉の有無に関わらず定常しきい値を用いて周波数スペクトルからピークを抽出すると多数のピークが誤って抽出される。

すでに各実施形態で示したように、ビート信号にスパイクノイズが重畳されていて、周波数スペクトルに現れるノイズフロアレベルの上昇分を考慮してしきい値を高めることによって、図１５の（Ｂ）に示すように干渉のあったビームＢａについてもノイズを誤ってピークとして検出するのを防止でき、本来のターゲットピークＰａ２を抽出できる。

ところが、遠方にある物標（この例ではターゲットＴＧ１）からの反射波の受信信号レベルは低いので、しきい値の高めの設定により、図１５の（Ｂ）に示すようにピーク（（Ａ）に示したピークＰａ１）が抽出されない場合も起こる。このような場合には、着目ビームについて前記ピークと略同一の周波数に、しきい値の上昇に伴ってしきい値以下となったピークの有無を検知し、ピークが検知されたとき、そのピークをターゲットピークと見なして処理する。図１５の（Ｃ）に示すピークＰａ１′はこのようにして復活させたターゲットピークである。

図１６はターゲットピークの復活に関する処理内容を示すフローチャートである。まず干渉のあったビーム（ビート信号にスパイクノイズが重畳されていることを検出したビーム）について、しきい値の上昇に伴ってしきい値以下となったピークを抽出する（Ｓ５１）。続いて、それらのピークについて、ビームの方位方向に隣接するビームのほぼ等しい距離に相当する周波数スペクトル上にターゲットピークが存在するか否かを検知する（Ｓ５２）。そのターゲットピークが存在すれば、干渉のあったビーム上の該当のピークをターゲットピークとして復活させる（Ｓ５３→Ｓ５４）。

このようにして、干渉があってもノイズを誤ってターゲットピークとして検出する確率を低減し、且つしきい値を上昇させたことに伴うターゲットピークの消失を防止できる。

なお、図１５の（Ｂ）に示した例では、このままでは、本来単一の物標（ターゲットＴＧ１）であるものが、干渉のあったビームＢａ上のピークＰａ１の消失によって、後の処理で２つの物標として誤認識されるおそれが生じるが、図１５の（Ｃ）に示したようにピークＰａ１′の復活により、ターゲットＴＧ１を本来の１つのターゲットとして処理可能となる。
。

Claims

時間経過にともなって所定周波数範囲で周波数が次第に変化する変調区間を繰り返す電磁波の送信を行うとともに、該電磁波の物標からの反射波を受信する電磁波送受信手段と、送信信号と受信信号とのビート信号の周波数スペクトルを求める手段と、前記周波数スペクトルを構成するデータのうちノイズしきい値を超えるデータに基づいて前記物標の情報を検知する手段とを備えたレーダにおいて、
前記ビート信号にスパイクノイズが重畳されたことを検出する手段と、
前記スパイクノイズの重畳が検出されたとき、前記ノイズしきい値を高めるノイズしきい値設定手段とを備えたレーダ。
前記ノイズしきい値設定手段は、前記ビート信号に含まれるスパイクノイズの振幅の絶対値の最大値を基に、前記周波数スペクトルのノイズフロアレベルを推定し、該ノイズフロアレベルに所定値を加算した値または所定係数を乗じた値を前記ノイズしきい値として定める請求項１に記載のレーダ。
時間経過にともなって所定周波数範囲で周波数が次第に変化する変調区間を繰り返す電磁波の送信を行うとともに、該電磁波の物標からの反射波を受信する電磁波送受信手段と、送信信号と受信信号とのビート信号の周波数スペクトルを求める手段と、前記周波数スペクトルを構成するデータのうちノイズしきい値を超えるデータに基づいて前記物標の情報を検知する手段とを備えたレーダにおいて、
前記ビート信号の振幅の絶対値の最大値を基に前記周波数スペクトルのノイズフロアレベルを推定し、該ノイズフロアレベルに所定値を加算した値または所定係数を乗じた値を前記ノイズしきい値として定めるノイズしきい値設定手段を備えたレーダ。
前記ノイズしきい値設定手段は、前記周波数スペクトルの周波数に応じた定常ノイズしきい値を定めるとともに、前記ビート信号の振幅を基に推定したノイズフロアレベルに所定値を加算した値または所定係数を乗じた値と前記定常ノイズしきい値とを比較して値の大きい方を前記ノイズしきい値として定める請求項２または３に記載のレーダ。
前記電磁波送受信手段は、前記電磁波のビームを方位が異なる複数の方位に向けて各ビームごとの送受信を行うものとし、着目ビームに隣接するビームについて前記周波数スペクトルに前記ノイズしきい値を超えるピークが存在するとき、前記着目ビームについて前記ピークと略同一の周波数に前記ノイズしきい値以下のピークの有無を検知し、当該ピークが検知されたとき、当該ピークを前記物標に起因して生じたピークと見なして処理するデータ処理手段を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーダ。