JPWO2020031505A1 - 信号処理装置及び信号処理方法 - Google Patents

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Abstract

地形エコー処理後の２次エコー及び１次エコーを比較し、強エコーとして判定された１次エコー又は２次エコーの地形エコーがあるときはそれを除去したものを強地形エコー除去済み受信信号とし、弱エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの地形エコーの電力と強地形エコー除去済み受信信号を、弱エコーパラメータとし、弱エコーパラメータの強地形エコー除去済み受信信号から強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力、弱エコーパラメータの弱エコーのスペクトル幅、及び、弱エコーのドップラ速度を弱エコーのスペクトルパラメータとして出力する。

Description

この発明は、遠隔に存在する目標や物体の距離及び速度を計測するために電磁波や音波などの波動を用いる観測装置（計測装置）の信号処理を行う信号処理装置及び信号処理方法に関するものである。
従来、遠隔に存在する目標や物体の距離及び速度を計測するものとして、電磁波や音波などの波動を用いた観測装置（計測装置）がある。このような観測装置（計測装置）においては、レーダ装置、ライダー（光波レーダ）装置、ソーダ（音波レーダ）装置などを使ったパルスドップラの技術が知られている。パルスドップラの技術には、基本掃引周期外（距離計測範囲の外）エコーを使用するもの又は除去するものがある。以降は、レーダ装置（特に、パルスドップラレーダ装置）を観測装置の例として説明を行なうが、本願に係る信号処理装置及び信号処理方法の適用は、レーダ装置に限らない。また、パルスドップラの技術は、目標物を降水粒子（雨粒）とする気象レーダ装置などの観測装置（計測装置）にも使用されている。以降、レーダ装置が気象レーダ装置である場合を例に説明することがあるが、本願に係る信号処理装置及び信号処理方法の適用は、気象レーダ装置などのレーダ装置に限らず、他の観測装置（計測装置）に適用できる。
このように観測装置（計測装置）を使って、遠隔に存在する目標や物体の距離及び速度を計測するための観測方法（計測方法）は、送信波にパルス変調を施し、パルスの送受信間の時間差から距離を算出するものである。また、パルス繰り返し周期でサンプルされた受信信号に周波数解析を施すことにより、目標のドップラ周波数（ドップラ速度）を算出することができる。
目標の距離を曖昧さなく計測するためには、パルス繰り返し周期を送受信パルスの時間差よりも長く設定する必要がある。一方、高速に運動する目標の速度を曖昧さなく計測するためには、受信信号を高速にサンプルする（パルス繰り返し周期を十分短くする）必要がある。そのため、距離の曖昧さの解消と、ドップラ速度の曖昧さの解消とを、パルス繰り返し周期の調整のみによって同時に実現することは困難である。一方、所望の距離計測範囲及び速度計測範囲を満すように設定されたレーダにおいては、今現在、処理をしている受信信号のもととなったパルスより時間的に前に発射されたパルスが距離計測範囲より以遠にある物体によって散乱され、レーダに戻ってくることがある。
レーダに戻ってくる反射波の受信信号は、パルスを発射し次のパルスの発射前に距離計測範囲内にある物体によって散乱され受信した信号を１次エコー、１つ前の時刻に発射し、距離計測範囲以遠の物体によって散乱され受信した信号を２次エコーと呼ばれる。１つ以上前の時刻に発射されたパルスの受信信号を多次エコーと総称する。換言すると、ｎを正の整数としたとき、（ｎ＋１）次エコーが多次エコーといえる。以降、１次エコーと２次エコーを扱うが、３次以上の多次エコーについても同様である。２次エコーは１次エコーと同じ距離計測範囲内に現れるため、１次エコーと誤って認識したり、１次エコーに重畳して１次エコー本来の特性を過大又は過小評価させたりする可能性があるため、抑圧することが望ましい。
２次エコーを抑圧する方法としては、２種類のパルス繰り返し時間（パルス繰り返し周期の逆数であるパルス繰り返し周波数と表現してもよい）を用いてパルス繰り返し時間ごとに２次エコーの出現位置が変わる性質を利用して抑圧する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。また、２次エコーを抑圧する方法としては、２次エコーが発生しない十分に長いパルス繰り返し周期を併用し２次エコーを取り込まないようにする方法（例えば、非特許文献１参照）や、パルス間位相変調を施し１次エコー再現時は２次エコーを雑音化又は除去することで１次エコーの推定精度を高める方法がある（例えば、非特許文献１、特許文献１及び２参照）。
前述のようなパルス間位相変調を用いる方法には次のような性質がある。例えば、気象レーダにおいて最終的に推定するスペクトルパラメータである強度、ドップラ速度、スペクトル幅は、同じレンジセル中に地面や山からの大きな反射である地形エコー（グランドクラッタ）が含まれると大きな推定誤差となる。そのため、地形エコーを取り除いた上でスペクトルパラメータの推定を行うことが一般的である。
しかし、地形エコーを取り除いた結果、２次エコーのスペクトルパラメータの推定精度が劣化する場合がある。例えば、１次エコー領域において地形エコー除去（ＭＴＩ；Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）処理を行うと、その過程で信号の位相が乱される。位相が乱されるので、２次エコー領域において地形エコーがドップラ０付近に積み上がらず拡散し、ドップラスペクトルの雑音レベルが上昇した場合と同様の状況となり、結果として、２次エコーのスペクトルパラメータの推定精度が劣化する。これは１次エコーと２次エコーを入れ替えた場合も同様である。
これに対し、特許文献１には、事前に１次地形エコー及び２次エコーの強度推定を行い、強度の高い方、すなわち、漏れ込みによる影響が強い方の除去を先に行うことで、スペクトルパラメータ推定精度の劣化を抑制する方法が開示されている。
また、特許文献２には、２次エコーから地形クラッタを除去した受信信号と、１次エコーから地形クラッタを除去した受信信号の強度を比較し、強度が高い方の領域の受信信号を使って探知目標を使用する方法が開示されている。
特開２０１２−８３２３５号公報 特開２０１５−１４８４７４号公報
石原正仁、ドップラー気象レーダー、気象研究ノート第２００号、日本気象学会、ｐｐ．２７−３０、２００１．
しかし、特許文献１に開示される方法は、例えば１次／２次エコー領域共に、気象エコーと地形エコーが存在する状況では、強度比較を行った後も引き続き強い多次エコーが残存する。そのため、スペクトルパラメータの推定精度の劣化を抑制しきれない場合があるという課題がある。
また、特許文献２に開示される方法は、例えば１次／２次エコー領域共に気象エコーと地形エコーが存在する状況では、強度が低い方の領域の受信信号に対して強度が高い方のエコー領域の地形エコー除去及び強度が高い方のエコー除去が施されることになり位相関係が乱れ、スペクトルパラメータの推定精度の劣化を抑制しきれない場合があるという課題がある。
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、１次／２次エコー領域共に強い気象エコー又は地形エコーが存在する場合でも、１次／２次エコー領域のスペクトルパラメータの推定精度劣化を抑制することができる信号処理装置及び信号処理方法に関するものである。
この発明に係る信号処理装置及び信号処理方法は、地形エコー処理後の２次エコー及び１次エコーを比較し、強エコーとして判定された１次エコー又は２次エコーの地形エコーがあるときはそれを除去したものを強地形エコー除去済み受信信号とし、弱エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの地形エコーの電力と強地形エコー除去済み受信信号を、弱エコーパラメータとし、弱エコーパラメータの強地形エコー除去済み受信信号から強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力、弱エコーパラメータの弱エコーのスペクトル幅、及び、弱エコーのドップラ速度を弱エコーのスペクトルパラメータとして出力することを特徴とするものである。
以上のように、この発明によれば、地形エコーの電力や地形エコーの有無の情報を利用することで、１次／２次エコー領域のスペクトルパラメータの推定精度劣化を抑制することができる信号処理装置及び信号処理方法を得ることができる。
この発明の実施の形態１及び２に係る信号処理装置を適用したレーダ装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る信号処理装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る信号処理方法のフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る信号処理装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る信号処理方法のフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る信号処理装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る信号処理方法のフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る信号処理装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る信号処理方法のフローチャートである。 この発明の実施の形態１及び２に係る信号処理装置の機能ブロック図（一部）である。
本願は、理想的にはドップラ速度などの計測範囲を変えず、また、２次エコー再現時の１次エコー雑音化又は除去により距離計測範囲の倍化も期待できるパルス間位相変調を用いることが好適な信号処理装置及び信号処理方法である。詳しくは、本願は、パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射されたパルス波動の反射波の受信信号を信号処理するものである。本願に係る信号処理装置及び信号処理方法の説明はレーダ装置を例示して説明するが、本願の適用は、レーダ装置に限らない。本願は、遠隔に存在する目標や物体の距離及び速度を計測するための電磁波や音波などの波動を用いた観測装置（計測装置）に適用可能である。観測装置（計測装置）では、レーダ装置、ライダー（光波レーダ）装置、ソーダ（音波レーダ）装置などを使ったパルスドップラの技術が知られている。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る信号処理装置及び信号処理方法については図１から図５を用いて説明する。特に、実施の形態１に係る信号処理方法については図３及び図５を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る信号処理装置を適用したレーダ装置（観測装置、計測装置）の機能ブロック図である。本願では、全ての実施の形態でレーダ装置（観測装置、計測装置）のブロック構成は同じである。但し、図１とは異なるブロック構成でも、実施の形態１に係る信号処理装置、及び、信号処理装置を適用したレーダ装置（観測装置、計測装置）は、実施できる。図１に示すものは、一例のブロック構成である。本願の図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する場合がある。
図１及び図２において、実施の形態１に係る信号処理装置を適用したレーダ装置は、送信部１、送受切替部２、空中線部３（アンテナ部３）、受信部４、信号処理部５（信号処理部５は、本願に係る信号処理装置に相当）を備えている。これらが、実施の形態１に係るレーダ装置といえる。換言すると、実施の形態１に係る観測装置（計測装置）は、送信部１、送受切替部２、空中線部３（アンテナ部３）又は光スキャナ部３或いは音波スピーカ部３、受信部４、信号処理部５（本願に係る信号処理装置）を備えているといえる。空中線部３（アンテナ部３）又は光スキャナ部３或いは音波スピーカ部３は、波動送出・受入部３といえる。このような波動送出・受入部３は送受が別体でもよい。
実施の形態１に係る信号処理装置（信号処理部５）は、空間にパルス状の波動が放射され、空間に存在する物体で散乱された反射波動（反射波）の受信信号に信号処理を施すことにより物体の計測を行うためのものである。同じく、実施の形態１に係る信号処理方法は、空間にパルス状の波動が放射され、空間に存在する物体で散乱された反射波動（反射波）の受信信号に信号処理を施すことにより物体の計測を行うための方法である。
図１及び図２において、送信部１は、送信波の元となる基準信号を発生し、基準信号にパルス変調、送信ごとに初期位相が変化するような位相変調、周波数変換、増幅を行うものである。送受切替部２は、送信部１で生成された送信波であるパルス波動を空中線部３へと出力するとともに、空中線部３から受信波を取り込むものである。空中線部３は、パルス波動を送信波として空間に放射するとともに、空間中に存在する物体で反射されて到来した電波（反射波動）を受信波（反射波）として取得するものである。受信部４は、空中線部３で受信して送受切替部２を経由した受信波を取り込み、周波数変換、増幅した後、受信波を検波することにより受信信号（パルス波動の反射波の受信信号）を生成し信号処理部５へ送るものである。
図２は、実施の形態１に係る信号処理装置（信号処理部５）の構成を示す機能ブロック図である。図２において、２次エコー位相補正部６は、受信部４から送られてきた受信信号を位相補正して２次エコー領域の受信信号を生成するものである。２次エコー処理部７は、２次エコー領域の受信信号から地形エコーを除去し、地形エコー処理後２次エコーの電力、地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅、及び、地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度を推定するものである。２次エコー処理部７は、低周波成分を地形エコーと推定して２次エコー領域の受信信号の地形エコーを除去している。２次地形エコー処理部８は、２次エコー領域の受信信号から地形エコー未処理２次エコーの電力を推定し、地形エコー未処理２次エコーの電力及び地形エコー処理後２次エコーの電力との差から２次地形エコーの電力を算出するものである。なお、地形エコー未処理２次エコーは、２次エコーから地形エコーを削除する前の２次エコーを意味する。一方、２次エコーから地形エコーを削除したもの、又は、２次エコーに元々地形エコーがないことを確認したものを地形エコー処理後２次エコーと称する。
図２において、１次エコー位相補正部９は、受信部４から送られてきた受信信号を位相補正して１次エコー領域の受信信号を生成するものである。１次エコー処理部１０は、１次エコー領域の受信信号から地形エコーを除去し、地形エコー処理後１次エコーの電力、地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅、及び、地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度を推定するものである。１次エコー処理部１０は、１次エコー領域の受信信号の地形エコーをその低周波成分を推定して除去している。１次地形エコー処理部１１は、１次エコー領域の受信信号から地形エコー未処理１次エコーの電力を推定し、地形エコー未処理１次エコーの電力及び地形エコー処理後１次エコーの電力の差から１次地形エコーの電力を算出するものである。なお、地形エコー未処理１次エコーは、１次エコーから地形エコーを削除する前の１次エコーを意味する。一方、１次エコーから地形エコーを削除したもの、又は、１次エコーに元々地形エコーがないことを確認したものを地形エコー処理後１次エコーと称する。
図２において、強弱エコー判定出力部１２は、強弱比較部１２ａ及び強弱エコー切替部１２ｂを有している。強弱比較部１２ａは、地形エコー処理後２次エコーと地形エコー処理後１次エコーとを比較し、強エコーと弱エコーとに分ける判定を行い、強弱エコー切替部１２ｂは、強エコーとして判定された１次エコー又は２次エコーの地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号と弱エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの地形エコーの電力とを、弱エコーパラメータとして出力するものである。詳しくは、強弱エコー判定出力部１２では、地形エコー処理後２次エコーの電力及び地形エコー処理後１次エコーの電力における大小の比較、又は、地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅及び地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅における広狭の比較の少なくとも一方から、強エコーと弱エコーとに分ける判定を行う。大小の比較の場合は、強度（電力）の大きい方が強エコーで、強度（電力）の小さい方が弱エコーと判定する。広狭の比較の場合は、スペクトル幅の狭い方が強エコーで、スペクトル幅の広い方が弱エコーと判定する。なお、強弱エコー判定出力部１２が、大小の比較、及び、広狭の比較の両方を行い、両方の結果が一致しないときは、多次エコーの強度（電力）を含んでいる可能性があるため、スペクトル幅を優先する必要がある。つまり、強弱エコー判定出力部１２は、大小の比較の結果よりも広狭の比較の結果を優先して、強エコーと弱エコーとに分ける判定を行えばよい。また、強弱エコー判定出力部１２は、強エコーと判定した２次エコー又は１次エコーのスペクトルパラメータを出力するものである。
図２において、強エコー除去部１３は、弱エコーパラメータの強地形エコー除去済み受信信号から強エコーの周波数成分を除去した受信信号を生成するものである。これは即ち、強地形エコー除去済み受信信号からさらに強エコー側の気象エコーを除去することを意味し、弱エコーのみを残存させるための処理である。弱エコー位相補正部１４は、強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正して弱エコー領域の受信信号を生成するものである。好ましくは、弱エコー処理部１５は弱エコー領域の受信信号から弱エコーの電力、弱エコーのスペクトル幅、及び、弱エコーのドップラ速度を推定するものである。
図２において、弱エコー強度補正部１６は、弱エコーパラメータの地形エコーの電力を用いて弱エコーの電力を補正するものである。弱エコーパラメータ出力部１７（弱エコースペクトルパラメータ出力部１７）は、弱エコー強度補正部１６が補正した弱エコーの電力、弱エコー処理部１５が推定した弱エコーのスペクトル幅及び弱エコーのドップラ速度を弱エコーのスペクトルパラメータとして出力するものである。また、弱エコーパラメータ出力部１７は、強弱エコー判定出力部１２から出力され、信号処理されて導出された弱エコーのスペクトルパラメータ（強度（電力）、ドップラ速度、スペクトル幅）と１次エコー／２次エコー区分などを、例えば、液晶ディスプレイなどの表示器（図示は省略）へ出力し、それらを表示させるものである。このとき、１次エコーの場合には、パルス繰り返し周期で決まる１次エコー領域の距離に、２次エコーの場合には、パルス繰り返し周期の２倍（２次エコー領域）の距離に、スペクトルパラメータを表示する。
図２において、強エコーパラメータ出力部１８（強エコースペクトルパラメータ出力部１８）は、強エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度を強エコーのスペクトルパラメータとして出力するものである。強エコーパラメータ出力部１８は、強弱エコー判定出力部１２（詳しくは、強弱エコー切替部１２ｂ）の一部（機能）としてもよい。また、強エコーパラメータ出力部１８は、強弱エコー判定出力部１２から出力された強エコーのスペクトルパラメータ（強度（電力）、ドップラ速度、スペクトル幅）と１次エコー／２次エコー区分などを、例えば、液晶ディスプレイなどの表示器（図示は省略）へ出力し、それらを表示させるものである。このとき、１次エコーの場合には、パルス繰り返し周期で決まる１次エコー領域の距離に、２次エコーの場合には、パルス繰り返し周期の２倍（２次エコー領域）の距離に、スペクトルパラメータを表示する。
よって、実施の形態１に係る信号処理装置は、強エコーとして判定された１次エコー（又は２次エコー）の地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号を用いて、物体の計測を行うための信号処理を施すものである。具体的には、強エコーの地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号から、強エコー領域の気象エコーに相当する強エコーの周波数成分を除去したのち、これを弱エコー領域に位相補正して推定された弱エコーの電力を、弱エコー強度補正部１６が補正する。補正には、弱エコーパラメータの地形エコーの電力を用いる。弱エコー強度補正部１６による補正によって、弱エコーとして判定された２次エコー（又は１次エコー）から、弱エコーとして判定された２次エコー（又は１次エコー）の地形エコーを除去していることになる。よって、実施の形態１に係る信号処理装置は、弱エコーの地形エコー抑圧を行うことにより、弱エコーの気象エコーの推定精度の劣化を抑制することができる。
次に、実施の形態１に係る信号処理方法については図３を用いてステップ（処理、処理ステップ、ＳＴ）を説明する。実施の形態１に係る信号処理方法は、実施の形態１に係る信号処理装置の強弱エコー判定出力部１２以降の処理に関するものであるが、強弱エコー判定出力部１２よりも前の処理に関する部分も含めて、実施の形態１に係る信号処理方法としてよい。実施の形態１に係る信号処理方法は、パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号から求められた、２次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度と、１次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度とから、弱エコーのスペクトルパラメータを導出するものである。もちろん、実施の形態１に係る信号処理装置は、強エコーのスペクトルパラメータを導出するものとしてもよい。
図３において、判定ステップ（ＳＴ１）は、地形エコー処理後の２次エコー及び１次エコーを比較し、強エコーと弱エコーとに分けるステップである。好ましくは、判定ステップ（ＳＴ１）は地形エコー処理後のエコーの電力における大小の比較、又は、地形エコー処理後のエコーのスペクトル幅における広狭の比較の少なくとも一方を行って、強エコーと弱エコーとに分ける判定を行うステップである。強弱エコー判定出力部１２と同じように、大小の比較の場合は、強度（電力）の大きい方が強エコーで、強度（電力）の小さい方が弱エコーと判定する。広狭の比較の場合は、スペクトル幅の狭い方が強エコーで、スペクトル幅の広い方が弱エコーと判定する。なお、判定ステップ（ＳＴ１）は、大小の比較、及び、広狭の比較の両方を行い、両方の結果が一致しないときは、多次エコーの強度（電力）を含んでいる可能性があるため、スペクトル幅を優先する必要がある。つまり、判定ステップ（ＳＴ１）は、大小の比較の結果よりも広狭の比較の結果を優先して、強エコーと弱エコーとに分ける判定を行えばよい。
２次エコーの弱エコー決定ステップ（ＳＴ２）は、判定ステップにより、弱エコーとして２次エコーが決定され、強エコーとして１次エコーが決定されるステップである。１次エコーの弱エコー決定ステップ（ＳＴ３）は、判定ステップにより、弱エコーとして１次エコーが決定され、強エコーとして２次エコーが決定されるステップである。弱エコーパラメータ決定ステップ（ＳＴ４）は、判定ステップ（詳しくは、ＳＴ２（又はＳＴ３）からの処理）により、強エコーとして判定された１次エコー（又は２次エコー）の地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号と弱エコーとして判定された２次エコー（又は１次エコー）の地形エコーの電力とを、弱エコーパラメータとするステップである。
図３において、スペクトルパラメータ出力ステップ（ＳＴ６）は、弱エコーパラメータの強地形エコー除去済み受信信号から強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力、弱エコーパラメータの弱エコーのスペクトル幅、及び、前記弱エコーのドップラ速度を前記弱エコーのスペクトルパラメータとして出力するステップである。詳しくは、スペクトルパラメータ出力ステップ（ＳＴ６）が、弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力を、弱エコー強度補正ステップ（ＳＴ５）で、弱エコーパラメータの地形エコーの電力を用いて補正した後の弱エコーの電力を、弱エコーのスペクトルパラメータとして出力するステップである。つまり、弱エコー強度補正ステップ（ＳＴ５）は、弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力を、弱エコーパラメータの地形エコーの電力を用いて補正するステップである。
なお、実施の形態１に係る信号処理方法は、スペクトルパラメータ決定ステップ（図示は省略）をさらに備えていてもよい。スペクトルパラメータ決定ステップは、判定ステップ（ＳＴ１）により、強エコーとして判定された１次エコー（又は２次エコー）の地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度を強エコーのスペクトルパラメータとするステップである。
実施の形態１に係る信号処理方法の弱エコー強度補正ステップ（ＳＴ５）は、強エコーとして判定された１次エコー（又は２次エコー）の地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号から強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力を、弱エコーパラメータの地形エコーの電力を用いて補正している。そのため、弱エコー強度補正ステップ（ＳＴ５）では、弱エコーとして判定された２次エコー（又は１次エコー）から、弱エコーとして判定された２次エコー（又は１次エコー）の地形エコーを除去することになる。
よって、実施の形態１に係る信号処理方法は、強エコーとして判定された１次エコー（又は２次エコー）の地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号を用いて、物体の計測を行うための信号処理を施す方法である。具体的には、強エコーの地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号から、強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した弱エコー領域の受信信号から推定された弱エコーの電力を、弱エコー強度補正ステップ（ＳＴ５）で補正する。補正には、弱エコーパラメータの地形エコーの電力を用いる。弱エコー強度補正ステップ（ＳＴ５）による補正によって、弱エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーから、弱エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの地形エコーを除去していることになる。よって、実施の形態１に係る信号処理方法は、弱エコーの地形エコー抑圧機能及び弱エコーの強度の推定精度の劣化を抑制することができる。
図１及び図２を用いて説明した実施の形態１に係る信号処理装置の好適な機能ブロックの構成をさらに図４を用いて説明する。本願の図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する場合がある。図４において、２次地形エコー除去部７ａ、第２の２次エコー強度推定部７ｂ、２次エコー速度・幅推定部７ｃは、２次エコー処理部７として機能する。第１の２次エコー強度推定部８ａ及び２次地形エコー電力差算出部８ｂは、２次地形エコー処理部８として機能する。１次地形エコー除去部１０ａ、第２の１次エコー強度推定部１０ｂ、１次エコー速度・幅推定部１０ｃは、１次エコー処理部１０として機能する。第１の１次エコー強度推定部１１ａ及び１次地形エコー電力差算出部１１ｂは、１次地形エコー処理部１１として機能する。弱エコー強度推定部１５ａ及び弱エコー速度・幅推定部１５ｂは、弱エコー処理部１５として機能する。
実施の形態１に係る信号処理装置を適用したレーダ装置において、送信部１は、送信信号の元となる基準信号を発生し、パルス変調、周波数変換、増幅処理を施す。このとき、位相変調においては、疑似ランダム符号や系統的符号など、公知の符号を使用することができ、パルス波動ごとに初期位相が変化するように位相変調が施される。送信部１で生成された送信波は、送受切替部２及び空中線部３（アンテナ部３）を経由して、空間中に放射され、ビーム方向に存在する物体により反射され、反射波の一部電力は、空中線部３（アンテナ部３）の存在する方向へと戻ってくる。空中線部３は、到達した反射波を受信波として取り込み、送受切替部２を経由して受信部４に入力される。
受信部４は、受信波に検波処理を施すことにより受信信号を生成する。図１に例示するレーダ装置では、受信信号の位相情報を抽出する必要があることから、受信部４において位相検波処理が行われる。この位相検波処理では、送受切替部２を経由して入力される受信波と、送信部１で周波数変換の際に使用した信号及び基準信号の一部とを混合することにより、受信波を低周波へと周波数変換した受信信号を生成する。この際、受信部４は、受信部４に入力された基準信号を２つに分割し、一方はそのまま受信波と混合し、他方は位相を９０度回転させた後で受信波と混合することで、一方を実部、他方を虚部とする複素数で表される受信信号が得られる。
実施の形態１に係る信号処理装置において、２次エコー位相補正部６は、受信部４から送られてきた受信信号に対して、２回以上前（２次エコーの場合は２回前、３次エコーの場合は３回前）の所定回数前に送信したパルス波動の初期位相を打ち消すように、２次エコーに合わせて位相補正を行うことにより、２次エコー領域の受信信号を生成する。詳しくは、受信信号の位相が、反射物体のドップラ周波数と、送信部１による位相変調とによって決まるような、パルスごとの位相変化を有する。２次エコー位相補正部６は、２次エコーの受信を想定して、送信部１で行われた位相変調にともなう位相変化を元に戻すような位相補正処理を行う。
２次地形エコー除去部７ａは、２次エコー位相補正部６で位相補正された２次エコー領域の受信信号から、２次エコーの地形エコーとみなせる周波数範囲の低周波成分（ドップラ速度が０付近の成分）を推定により検出し、これを除去する。詳しくは、いま、ｉ番目のパルス送信の後であって、かつ、ｉ＋１番目のパルス送信が行われる前の一定時刻後に受信された受信信号をｓｉとする。また、送信部１におけるｉ番目の送信パルスの位相変調量をφｉとする。このとき、受信信号ｓｉに対して、２回前のパルス送信（最も直前のパルス送信を１回前と定義する）における位相変調量φｉ−１を用いて位相補正を行うことにより、以下の式（１）で表される信号ｓ２ｎｄ，ｉを得る。
式（１）で得られる信号ｓ２ｎｄ，ｉを「２次エコー領域の受信信号」と呼ぶ。２次エコー領域の受信信号は、２次地形エコー除去部７ａ及び第１の２次エコー強度推定部８ａに入力される。２次地形エコー除去部７ａは、ドップラ周波数解析により（２次）地形エコーを検出し、これを除去する処理を行う。２次地形エコー除去部７ａは、周波数（ドップラ速度）が０近傍のドップラ周波数成分を除去することにより地形エコー成分を取り除く。ここでは、例として、周波数領域で地形エコーを除去する手順を説明しているが、時間領域で低周波成分を除去する処理を行ってもよい。２次地形エコー除去部７ａにおいて、２次エコー位相補正部６から入力された２次エコー領域の受信信号は、まず、フーリエ変換により周波数領域の信号に変換される。
続いて、地形エコーが存在するドップラ周波数成分として、周波数（ドップラ速度）０の近傍の成分を除去する。最後に、逆フーリエ変換を行うことにより、時間領域の受信信号に復帰させ、復帰後の２次エコー領域の受信信号は、第２の２次エコー強度推定部７ｂ、２次エコー速度・幅推定部７ｃ、強弱エコー判定出力部１２に入力される。
第１の２次エコー強度推定部８ａは、２次エコー位相補正部６で位相補正された２次エコー領域の受信信号の電力を算出する。同じく、第２の２次エコー強度推定部７ｂは、２次地形エコー除去部７ａで地形エコー成分が除去された、地形エコー処理後２次エコーの電力を算出する。２次地形エコー電力差算出部８ｂは、第１の２次エコー強度推定部８ａ及び第２の２次エコー強度推定部７ｂから入力された２次地形エコー除去部７ａの前後での受信信号電力の差異から、２次地形エコーの電力を算出する。２次エコー速度・幅推定部７ｃは、２次地形エコー除去部７ａで地形エコー成分が除去された２次エコー領域の受信信号から地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度及びスペクトル幅を推定により算出する。
詳しくは、第１の２次エコー強度推定部８ａ及び第２の２次エコー強度推定部７ｂが、入力が異なるだけで、ほぼ同じ信号処理を行っている。位相補正された２次エコー領域の受信信号の強度（電力）は、受信信号にフーリエ変換を施して生成したスペクトルの０次モーメントとして算出できる。なお、２次地形エコー除去部７ａでは、逆フーリエ変換を行うことにより、時間領域の受信信号に復帰させ、復帰後の２次エコー領域の受信信号を得ていたが、第２の２次エコー強度推定部７ｂの処理を周波数領域で行う場合は逆フーリエ変換する必要はない。
第１の２次エコー強度推定部８ａで推定した強度（電力）である地形エコー未処理２次エコーの強度（電力）は、２次地形エコー電力差算出部８ｂへ入力され、第２の２次エコー強度推定部７ｂで推定した強度（電力）である地形エコー処理後２次エコーの強度（電力）は、２次地形エコー電力差算出部８ｂ、強弱エコー判定出力部１２へ入力される。２次エコー速度・幅推定部７ｃは、受信信号にフーリエ変換を施して生成したスペクトルの１次及び２次モーメントとして算出できる。なお、２次地形エコー除去部７ａでは、逆フーリエ変換を行うことにより、時間領域の受信信号に復帰させ、復帰後の２次エコー領域の受信信号を得ていたが、２次エコー速度・幅推定部７ｃの処理を周波数領域で行う場合は逆フーリエ変換する必要はない。推定したドップラ速度及びスペクトル幅は強弱エコー判定出力部１２内に入力される。
２次地形エコー電力差算出部８ｂは、第１の２次エコー強度推定部８ａから入力された２次地形エコー除去前の強度（電力）である地形エコー未処理２次エコー強度（電力）と、第２の２次エコー強度推定部７ｂから入力された２次地形エコー除去後の強度（電力）である地形エコー処理後２次エコー強度（電力）とを入力とし、両者の差を算出する。この差は、地形エコー除去処理前後の強度（電力）の差であることから、２次地形エコーの強度（電力）と考えることができる。算出した２次地形エコー電力差（２次地形エコーの強度（電力）は、強弱エコー判定出力部１２へ入力される。
次に、１次エコー位相補正部９、１次地形エコー除去部１０ａ、第１の１次地形エコー強度推定部１１ａ、第２の１次エコー強度推定部１０ｂ、１次エコー速度・幅推定部１０ｃ、１次地形エコー電力差算出部１１ｂの説明を行うが、扱うものが１次エコーに代わるだけで基本的な処理内容は２次エコーの場合と同様であるため、詳細な説明は省略する場合がある。
１次エコー位相補正部９は、受信部４から送られてきた受信信号に対して、最も直前に送信したパルス波動の初期位相を打ち消すように、１次エコーに合わせて位相補正を行うことにより、１次エコー領域の受信信号を得る。１次地形エコー除去部１０ａは、１次エコー位相補正部９で位相補正された１次エコー領域の受信信号に対して、１次エコーの地形エコーとみなせる周波数範囲の低周波成分（ドップラ速度が０付近の成分）を推定により検出し、これを除去する。
詳しくは、１次エコー位相補正部９が、１次エコーの受信を想定して、送信部１で行われた位相変調にともなう位相変化を元に戻すような位相補正処理を行う。いま、ｉ番目のパルス送信の後であって、かつ、ｉ＋１番目のパルス送信が行われる前の一定時刻後に受信された受信信号をｓｉとする。また、送信部１におけるｉ番目の送信パルスの位相変調量をφｉとする。このとき、受信信号ｓｉに対して、１回前すなわち最も直前のパルス送信における位相変調量φｉを用いて位相補正を行うことにより、以下の式（２）で表される信号ｓ１ｓｔ，ｉを得る。式（２）で得られる信号ｓ１ｓｔ，ｉを「１次エコー領域受信信号」と呼ぶ。
第１の１次エコー強度推定部１１ａは、１次エコー位相補正部９で位相補正された１次エコー領域の受信信号の電力を算出する。同じく、第２の１次エコー強度推定部１０ｂは、１次地形エコー除去部１０ａで地形エコー成分が除去された、地形エコー処理後１次エコーの電力を算出する。１次地形エコー電力差算出部１１ｂは、第１の１次エコー強度推定部１１ａ及び第２の１次エコー強度推定部１０ｂから入力された１次地形エコー除去部１０ａの前後での受信信号電力の差異から、１次地形エコーの電力を算出する。１次エコー速度・幅推定部１０ｃは、１次地形エコー除去部１０ａで地形エコー成分が除去された１次エコー領域の受信信号から地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度及びスペクトル幅を推定により算出する。
強弱エコー判定出力部１２は、強弱比較部１２ａ及び強弱エコー切替部１２ｂを備え、強弱比較部１２ａで判定した１次エコーと２次エコーの強弱比較結果に従い、強度の強い方のエコーを強エコー、弱い方のエコーを弱エコーとタグ付した後、強弱エコー切替部１２ｂによって、関連する情報をそれぞれ強エコーパラメータ出力部１８又は強エコー除去部１３へ出力する。詳しくは次のとおりである。
強弱エコー判定出力部１２は、強弱比較部１２ａを有し、第２の２次エコー強度推定部７ｂで推定された地形エコー処理後２次エコーの電力、２次エコー速度・幅推定部７ｃで推定された地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度及びスペクトル幅、第２の１次エコー強度推定部１０ｂで推定された地形エコー処理後１次エコーの電力、１次エコー速度・幅推定部１０ｃで推定された地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度及びスペクトル幅から、１次エコーと２次エコーの一方を強エコー、他方を弱エコーと判定する。
強弱比較部１２ａは、第２の２次エコー強度推定部７ｂで推定された地形エコー処理後２次エコーの電力、２次エコー速度・幅推定部７ｃで推定された地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度及びスペクトル幅、第２の１次エコー強度推定部１０ｂで推定された地形エコー処理後１次エコーの電力、１次エコー速度・幅推定部１０ｃで推定された地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度及びスペクトル幅から、１次エコーと２次エコーの大小関係を示す情報を出力する。強弱エコー判定出力部１２は、強弱エコー切替部１２ｂを有し、強弱比較部１２ａの判定の結果を受けて、弱エコーパラメータを強エコー除去部１３へ送り、強エコーのスペクトルパラメータを強エコーパラメータ出力部１８へ送る。なお、弱エコーパラメータは、弱エコーのスペクトルパラメータを導出する元になるパラメータである。
つまり、強弱比較部１２ａの判定の結果を受けて、強弱エコー切替部１２ｂは、「２次地形エコー除去部７ａで地形エコー成分が除去された２次エコー領域の受信信号（２次エコー受信信号）と２次地形エコー電力差算出部８ｂで推定された２次地形エコーの電力」、「第２の２次エコー強度推定部７ｂで推定された地形エコー処理後２次エコーの電力（２次エコー受信信号電力）」、「２次エコー速度・幅推定部７ｃで推定された地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度及びスペクトル幅」の組み合わせ、又は、「１次地形エコー除去部１０ａで地形エコー成分が除去された１次エコー領域の受信信号（１次エコー受信信号）と１次地形エコー電力差算出部１１ｂで推定された１次地形のエコー電力」、「第２の１次エコー強度推定部１０ｂで推定された地形エコー処理後１次エコーの電力（１次エコー受信信号電力）」、「１次エコー速度・幅推定部１０ｃで推定された地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度及びスペクトル幅」の組み合わせの、いずれか一方の組合せを強エコーのスペクトルパラメータとして強エコーパラメータ出力部１８へ出力する。他方を弱エコーパラメータとして強エコー除去部１３へ出力する。
強弱エコー判定出力部１２では、強エコーに対しては、強エコーパラメータ出力部１８へエコー強度（電力）、ドップラ速度、スペクトル幅からなる強エコーのスペクトルパラメータを出力し、弱エコーに対しては、弱エコーパラメータである、強エコーに位相を合わせた受信信号（強エコーの地形エコー除去後）と、弱エコーの地形エコー電力差（弱エコーの地形エコーの電力）とを出力する。強エコーのスペクトルパラメータを受けて、強エコーパラメータ出力部１８は、強弱エコー判定出力部１２で強エコーと判定された１次エコー又は２次エコーの強度（信号電力）とドップラ速度とスペクトル幅とを出力する。
詳しくは、強弱比較部１２ａが、第２の２次エコー強度推定部７ｂから２次地形エコー除去後の２次エコー強度（電力）である地形エコー処理後２次エコーの強度（電力）、及び、第２の１次エコー強度推定部１０ｂから１次地形エコー除去後の１次エコー強度（電力）である地形エコー処理後１次エコーの強度（電力）を受け取り、強度の大小を比較する。このように、エコーの電力によって直接的に強度の強弱を判定することができるが、スペクトル幅の広狭によっても強度の比較ができる。
この場合は、２次エコー速度・幅推定部７ｃから地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅と、１次エコー速度・幅推定部１０ｃから地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅を入力とし、スペクトル幅の狭い方のエコーを強エコー、広い方のエコーを弱エコーとする。エコー強度（電力）とスペクトル幅の判定を併用することもできる。エコー強度（電力）とスペクトル幅の判定結果が異なった場合は、エコー強度（電力）はこの時点では多次エコーの強度を含んでいる可能性があるため、スペクトル幅による判定結果を優先する。
弱エコーパラメータを受けて、強エコー除去部１３は、強エコーと判定された２次エコー又は１次エコーの地形エコーを除去した後の受信信号である強地形エコー除去済み受信信号から、強（気象）エコーの周波数成分を推定し、除去する。詳しくは、強エコー除去部１３が、強弱エコー判定出力部１２から入力された強エコーに位相を合わせた受信信号スペクトルに対して、強エコー成分を除去する。このとき、入力された受信信号が時間信号であればフーリエ変換を行い、周波数領域に変換する。強エコーに位相を合わせた受信信号スペクトルは、既に地形エコーが除去されているため、ここで有意なピークをもつ成分は強エコー成分と考えられる。そこで、スペクトル上でピークを検出し、当該ピーク位置を含むノイズレベル以上の信号を除去することで、強エコーを除去することができる。異なる方法として、当該スペクトルに対し、前記ピーク位置を中心として、強エコーのスペクトル幅を包含するような所定のスペクトル幅の係数を０、それ以外の係数を１とするノッチフィルタを施すことにより、強エコーの周波数成分を除去することができる。強エコー除去後の受信信号（スペクトル）である強エコーの周波数成分が除去された後の受信信号は、弱エコー位相補正部１４へ出力される。なお、前記強エコーのスペクトル幅（ノイズレベル以上の信号の幅）、又は、ノッチフィルタの係数０と係数１の幅も同様に弱エコー位相補正部１４へ出力することができる。
弱エコー位相補正部１４は、強エコー除去部１３で強エコーの周波数成分が除去された後の受信信号に対して、弱エコーの位相となるように位相補正を行うことにより、弱エコー領域の受信信号を導出する。詳しくは、弱エコー位相補正部１４が、強エコー除去部１３から、強エコーに位相が合わせられ、かつ、強エコー成分が除去された受信信号を受け取り、弱エコーに位相を合わせる処理を行う。例えば、強エコーが２次エコーであるとし、受信信号をｓ’２ｎｄ，ｉと表す。これを弱エコーである１次エコーｓ’１ｓｔ，ｉに直すには式（３）に示すように２次エコーに合わせた位相変調量を相殺し、さらに１次エコーに位相を合わせる位相変調量を掛け合わせる。式（３）で得られる信号ｓ’１ｓｔ，ｉを「弱エコー領域の受信信号」と呼ぶ。算出された弱エコー領域の受信信号は、弱エコー強度推定部１５ａ及び弱エコー速度・幅推定部１５ｂへそれぞれ出力される。なお、強エコー除去部１３から強エコーのスペクトル幅（ノイズレベル以上の信号の幅）、又は、ノッチフィルタの係数０と係数１の幅が入力されている場合は、これらの値も弱エコー強度推定部１５ａ出力することができる。
弱エコー強度推定部１５ａは、弱エコー位相補正部１４から出力された弱エコー領域の受信信号に対し、弱エコーの電力を算出する。詳しくは、弱エコー強度推定部１５ａが、入力された弱エコー領域の受信信号から弱エコーの強度（電力）を推定により算出する。推定方法は第１の２次エコー強度推定部８ａ、第２の２次エコー強度推定部７ｂ、第１の１次エコー強度推定部１１ａ、第２の１次エコー強度推定部１０ｂと同様である。得られた弱エコーの強度（電力）は弱エコー強度補正部１６へ出力される。なお、強エコー除去部１３から強エコーのスペクトル幅（ノイズレベル以上の信号の幅）、又は、ノッチフィルタの係数０と係数１の割合が入力されている場合は、これらの値を使用することで強エコー除去時に共に除去された弱エコー成分の強度（電力）を補正することができ、より精度良く弱エコーの強度（電力）を求めることができる。詳しくは、全スペクトル幅（ナイキスト幅）をａ、強エコーのスペクトル幅をｂとしたとき、前記弱エコーの強度（電力）にａ／（ａ−ｂ）を乗ずる。ノッチフィルタを適用した場合は、係数０の領域の幅をｃ、係数１の領域の幅をｄとしたとき、前記弱エコーの強度（電力）に（ｄ＋ｃ）／ｄを乗ずる。
弱エコー速度・幅推定部１５ｂは、弱エコー位相補正部１４から出力された弱エコー領域の受信信号から弱エコーのドップラ速度及びスペクトル幅を推定により算出する。詳しくは、弱エコー速度・幅推定部１５ｂが、入力された弱エコー領域の受信信号から弱エコーのドップラ速度及びスペクトル幅を推定により算出する。ここでは弱エコー領域の受信信号のスペクトルを逆フーリエ変換して求めた自己相関値のラグ（Ｒ）を用いてドップラ速度及びスペクトル幅をそれぞれ、ラグ１の偏角ａｒｇ［Ｒ（１）］、ラグ１とラグ２の除算Ｒ（１）／Ｒ（２）により算出する。この結果を弱エコーパラメータ出力部１７へ出力する。
弱エコー強度補正部１６は、弱エコー強度推定部１５ａで推定された弱エコーの電力に対し、強弱エコー判定出力部１２で弱エコーと判定された方の１次エコーの地形エコーの電力又は２次エコーの地形エコーの電力を用いて補正を行い、出力する。詳しくは、弱エコー強度補正部１６が、機能としては弱エコーの地形エコー除去（弱地形エコー除去）である。弱エコーと判定された方の１次エコーの地形エコーの電力又は２次エコーの地形エコーの電力を用いて補正することは、すなわち、弱地形エコー除去と等価の処理である。
但し、弱エコー強度補正部１６の信号処理を行う前の時点では、弱エコー領域の受信信号に対して、強エコー領域の地形エコー除去と強エコー除去とが施されており、位相関係が乱れている。そこで、２次地形エコー除去部７ａや１次地形エコー除去部１０ａのような地形エコー除去の処理ではなく、予め２次地形エコー電力差算出部８ｂ又は１次地形エコー電力差算出部１１ｂで求めた地形エコーの抑圧量を用いて弱エコーの強度（電力）を補正（減算）することで地形エコー除去と同等の効果を得る。この結果を弱エコーパラメータ出力部１７へ出力する。
弱エコーパラメータ出力部１７は、弱エコー強度補正部１６から出力された弱エコーの電力（補正後）及び弱エコー速度・幅推定部１５ｂから出力された弱エコーのドップラ速度及びスペクトル幅を弱エコーのスペクトルパラメータとして出力する。詳しくは、弱エコーパラメータ出力部１７が、弱エコー強度補正部１６及び弱エコー速度・幅推定部１５ｂから入力されたスペクトルパラメータ（強度（電力）、ドップラ速度、スペクトル幅）と１次エコー／２次エコー区分を、弱エコーのスペクトルパラメータとして出力する。
図３を用いて説明した実施の形態１に係る信号処理方法の好適なステップ（処理、処理ステップ、ＳＴ）の構成をさらに図５を用いて説明する。本願の図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する場合がある。実施の形態１に係る信号処理方法は、実施の形態１に係る信号処理装置の強弱エコー判定出力部１２以降の処理に関するものと説明したが、前述のとおり、強弱エコー判定出力部１２よりも前の処理に関する部分も含めて、実施の形態１に係る信号処理方法としてよい。
図５において、受信信号に対して、２次エコーの位相に合わせる位相補正処理を実施し（ＳＴ１１）、２次エコー領域の地形エコーを除去し（ＳＴ１２）、２次エコーのスペクトルパラメータ（強度、ドップラ速度、スペクトル幅）を推定し（ＳＴ１３）、２次エコーの地形エコー除去前後の電力差を算出する（ＳＴ１４）。一方、受信信号に対して、１次エコーの位相に合わせる位相補正処理を実施し（ＳＴ２１）、１次エコー領域の地形エコーを除去し（ＳＴ２２）、１次エコーのスペクトルパラメータ（強度、ドップラ速度、スペクトル幅）を推定し（ＳＴ２３）、１次エコーの地形エコー除去前後の電力差を算出する（ＳＴ２４）。なお、図５において、ＳＴ１１からＳＴ１４のステップと、ＳＴ２１からＳＴ２４の処理は、順序を入れ替えてもよく、また並列に実施してもよい。
次に、図３に示すものと同じように、１次エコーと２次エコーの強度を比較し（ＳＴ１）、１次エコーが強ければ１次エコーを強エコー、２次エコーを弱エコーとタグ付けし（ＳＴ２）、１次エコーが弱ければ２次エコーを強エコー、１次エコーを弱エコーとタグ付けし（ＳＴ３）、地形エコー除去後の強エコーのスペクトルパラメータ（強度、ドップラ速度、スペクトル幅）を出力し（ＳＴ４）、強エコーに位相が合っている状態の信号から強エコー成分を除去し（ＳＴ４）、弱エコーに位相を合わせる位相補正処理を実施し（ＳＴ４）、弱エコーのスペクトルパラメータ（強度、ドップラ速度、スペクトル幅）を推定し（ＳＴ４）、弱エコーの強度から該当する地形エコー除去前後の電力差を減じ（ＳＴ５）、弱エコーのスペクトルパラメータ（強度、ドップラ速度、スペクトル幅）を出力し（ＳＴ６）、終了する。
以上のように、実施の形態１に係る信号処理装置及び信号処理方法では、予め地形エコー除去処理により地形エコーの強度（電力）を推定し、その値を用いて後段で、弱エコー強度の補正を実施している。よって、強エコーの地形エコー除去による位相の乱れの影響を受けずに、弱エコーの地形エコーを除去することができる。よって、実施の形態１に係る信号処理装置及び信号処理方法は、弱エコーの地形エコー抑圧性能が劣化せず、弱エコーのスペクトルパラメータ（強度）の推定精度の劣化も抑制することができる。
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る信号処理装置及び信号処理方法については図１、図６から図９を用いて説明する。特に、実施の形態２に係る信号処理方法については図７及び図９を用いて説明する。図１は、実施の形態１と同じ構成で、実施の形態２に係る信号処理装置を適用したレーダ装置（観測装置、計測装置）の機能ブロック図である。本願の図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する場合がある。実施の形態１と共通の部分に関しては、説明を省略する場合がある。
図６において、２次地形エコー存在判定部１９は、２次地形エコー処理部８が算出した２次地形エコーの電力から２次地形エコーの有無を判定するものである。１次地形エコー存在判定部２０は、１次地形エコー処理部１１が算出した１次地形エコーの電力から１次地形エコーの有無を判定するものである。実施の形態１に係る信号処理装置では、まず１次エコー領域及び２次エコー領域それぞれにおいて地形エコー除去処理を行っていた。しかし、仮にそれぞれの領域又は一方に地形エコーが存在しない場合には、地形エコー除去処理を実施しない方が受信信号中のもう一方のエコーの位相関係を乱すことがないため、さらにスペクトルパラメータの推定精度向上が期待できる。実施の形態２に係る信号処理装置は、それを行うために、実施の形態１に係る信号処理装置に対して、２次地形エコー存在判定部１９及び１次地形エコー存在判定部２０をさらに備えているといえる。
図６に示すように、実施の形態２に係る信号処理装置においては、２次エコー処理部７が、２次地形エコー存在判定部１９が２次地形エコーは無いと判定したとき、２次エコー領域の受信信号から推定された地形エコー未処理２次エコーの電力を地形エコー処理後２次エコーの電力とし、地形エコー未処理２次エコーのスペクトル幅、及び、地形エコー未処理２次エコーのドップラ速度をそれぞれ、地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅、及び、地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度と推定（決定）する。つまり、地形エコー処理後２次エコーとは、地形エコー除去後の２次エコー、又は、元から地形エコーがない２次エコーであるといえる。
同じく、実施の形態２に係る信号処理装置においては、１次エコー処理部１０は、１次地形エコー存在判定部２０が１次地形エコーは無いと判定したとき、１次エコー領域の受信信号から推定された地形エコー未処理１次エコーの電力を地形エコー処理後１次エコーの電力とし、地形エコー未処理１次エコーのスペクトル幅、及び、地形エコー未処理１次エコーのドップラ速度をそれぞれ、地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度と推定（決定）する。つまり、地形エコー処理後１次エコーとは、地形エコー除去後の１次エコー、又は、元から地形エコーがない１次エコーであるといえる。
また、実施の形態２に係る信号処理装置においては、強弱エコー判定出力部１２が弱エコーと判定したものが２次エコーのとき、かつ、２次地形エコー存在判定部１９が２次地形エコーは無いと判定したとき、又は、強弱エコー判定出力部１２が弱エコーと判定したものが１次エコーとき、かつ、１次地形エコー存在判定部２０が１次地形エコーは無いと判定したときは、弱エコー強度補正部１６は、弱エコー処理部１５が推定したものを弱エコーの電力とすることで、位相関係を乱すことがない。換言すると、このような場合は、弱エコー強度補正部１６は動作させずに、弱エコー処理部１５の出力をそのまま弱エコーパラメータ出力部１７へ送っているといえる。
さらに、実施の形態２に係る信号処理装置においては、強弱エコー判定出力部１２が強エコーと判定したものが、２次地形エコー存在判定部１９又は１次地形エコー存在判定部２０によって２次地形エコー又は１次地形エコーが無いと判定しているとき、強弱エコー判定出力部１２は、強地形エコー除去済み受信信号に代えて、強エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの受信信号を、弱エコーパラメータとして強エコー除去部１３へ出力する。強エコー除去部１３は、弱エコーパラメータである強エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの受信信号から、強エコーの周波数成分を除去した受信信号を生成する。
また、強弱エコー判定出力部１２（強弱比較部１２ａ）では、１次エコーと２次エコーの強弱により強弱エコーのタグ付けを行い、エコーを除去する順序を決定する方法をこれまで説明してきた。しかし、強弱エコー判定出力部１２（強弱比較部１２ａ）では、２次地形エコー又は１次地形エコーの一方のみが存在する場合は、地形エコーが存在するエコーを強エコー、地形エコーが存在しないエコーを弱エコーと判定することができる。なお、強弱比較部１２ａが強弱の判定に用いているものは、地形エコーの有無であるので、強弱比較部１２ａは、２次地形エコー存在判定部１９及び１次地形エコー存在判定部２０から、直接、地形エコーの有無の情報を受け取ってもよい。このように、地形エコーの有無を使って、強弱エコー判定出力部１２（強弱比較部１２ａ）が判定することで、弱エコー領域で地形エコー除去処理を行う必要がなくなり、弱エコーへの影響を低減することができる。実施の形態２に係る信号処理方法においても同様である。
このように、実施の形態２に係る信号処理装置によれば、地形エコーの有無を判定し、地形エコー無と判定した場合には地形エコー除去処理を行わない信号を用いて後段の処理を行うことから、地形エコー除去処理において信号の位相関係が崩れることや、気象エコーを減衰させることがなく、スペクトルパラメータを精度良く求めることができる。
さらに、実施の形態２に係る信号処理装置は、弱エコー強度補正部１６を動作させない場合や弱エコー強度補正部１６が無い場合のような特殊な構成（変形例）で実施してもよい。すなわち、実施の形態２に係る信号処理装置（変形例）においても、２次エコー処理部７が、２次地形エコー存在判定部１９が２次地形エコーは無いと判定したとき、２次エコー領域の受信信号から推定された地形エコー未処理２次エコーの電力を地形エコー処理後２次エコーの電力とし、地形エコー未処理２次エコーのスペクトル幅、及び、地形エコー未処理２次エコーのドップラ速度をそれぞれ、地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度と推定（決定）する。
同じく、実施の形態２に係る信号処理装置（変形例）においても、１次エコー処理部が、１次地形エコー存在判定部２０が１次地形エコーは無いと判定したとき、１次エコー領域の受信信号から推定された地形エコー未処理１次エコーの電力を地形エコー処理後１次エコーの電力とし、地形エコー未処理１次エコーのスペクトル幅、及び、地形エコー未処理１次エコーのドップラ速度をそれぞれ、地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅、及び、地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度と推定（決定）する。
また、実施の形態２に係る信号処理装置（変形例）においては、強弱エコー判定出力部１２が弱エコーと判定したものが２次エコーのとき、かつ、２次地形エコー存在判定部１９が２次地形エコーは無いと判定したとき、又は、強弱エコー判定出力部１２が弱エコーと判定したものが１次エコーとき、かつ、１次地形エコー存在判定部２０が１次地形エコーは無いと判定したときは、弱エコー処理部１５は、弱エコー領域の受信信号から弱エコーの電力、弱エコーのスペクトル幅、及び、弱エコーのドップラ速度を推定すればよい。条件を絞って動作させることで、弱エコー強度補正部１６を不要とすることができる。
さらに、実施の形態２に係る信号処理装置（変形例）においては、強弱エコー判定出力部１２が強エコーと判定したものが、２次地形エコー存在判定部１９又は１次地形エコー存在判定部２０によって２次地形エコー又は１次地形エコーが無いと判定しているとき、強弱エコー判定出力部１２は、強地形エコー除去済み受信信号に代えて、強エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの受信信号を、弱エコーパラメータとして出力し、強エコー除去部は、弱エコーパラメータである強エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの受信信号から、強エコーの周波数成分を除去した受信信号を生成する。
次に、実施の形態２に係る信号処理方法については図７を用いてステップ（処理、処理ステップ、ＳＴ）を説明する。実施の形態２に係る信号処理方法は、実施の形態２に係る信号処理装置の強弱エコー判定出力部１２以降の処理に関するものであるが、強弱エコー判定出力部１２よりも前の処理に関する部分も含めて、実施の形態２に係る信号処理方法としてよい。
実施の形態２に係る信号処理方法は、パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号から求められた、２次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後の（又は、元から地形エコーがない地形エコー処理後の）エコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度と、１次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後の（又は、元から地形エコーがない地形エコー処理後の）エコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度とから、弱エコーのスペクトルパラメータを導出するものである。もちろん、実施の形態２に係る信号処理装置は、強エコーのスペクトルパラメータを導出するものとしてもよい。なお、本願では、地形エコー処理後のエコーは、地形エコーの有無の判断を実施せずに、結果的に元から地形エコーが無かったものも地形エコー処理後のエコーとしてよい。
図７において、弱エコーパラメータ決定ステップ（ＳＴ４）は、強地形エコー除去済み受信信号と判定ステップ（ＳＴ１）により弱エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの地形エコーの電力とを、弱エコーパラメータとし、判定ステップ（ＳＴ４）により、強エコーとして判定された１次エコー又は２次エコーが、地形エコーがない１次エコー又は地形エコーがない２次エコーのときは、強エコーとして判定された２次エコー又は１次エコーの地形エコー除去前の受信信号を便宜上、強地形エコー除去済み受信信号（実施の形態１に係る信号処理方法と異なる処理）とし、強エコーとして判定された１次エコーの前記地形エコー又は２次エコーの地形エコーがあるときは、それを除去したものを強地形エコー除去済み受信信号（実施の形態１に係る信号処理方法と同様の処理）とするステップである。
図７において、スペクトルパラメータ出力ステップ（ＳＴ６）は、弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力を、弱エコーとして判定された２次エコーの地形エコー又は１次エコーの地形エコーがあるときは、弱エコー強度補正ステップ（ＳＴ５）で、弱エコーパラメータの地形エコーの電力を用いて補正した後の弱エコーの電力にして、弱エコーのスペクトルパラメータとして出力する。
もちろん、スペクトルパラメータ出力ステップ（ＳＴ６）は、弱エコーとして判定された２次エコーの地形エコー又は１次エコーの地形エコーがないときは、弱エコー強度補正ステップ（ＳＴ５）を実施せず、弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力をそのまま出力する。換言すると、実施の形態２に係る信号処理装置（変形例）と類似で、弱エコー強度補正ステップ（ＳＴ５）が不要となる。つまり、スペクトルパラメータ出力ステップ（ＳＴ６）は、弱エコーとして判定された２次エコーの地形エコー又は１次エコーの地形エコーがないとき、弱エコーの電力、弱エコーパラメータの弱エコーのスペクトル幅、及び、弱エコーのドップラ速度を弱エコーのスペクトルパラメータとして出力する。
図１及び図６を用いて説明した実施の形態２に係る信号処理装置の好適な機能ブロックの構成をさらに図８を用いて説明する。本願の図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する場合がある。図８において、２次地形エコー切替部２１は、２次エコー受信信号切替部２１ａ及び２次エコー強度切替部２１ｂを有する。１次地形エコー切替部２２は、１次エコー受信信号切替部２２ａ及び１次エコー強度切替部２２ｂを有する。２次地形エコー切替部２１は、２次地形エコー存在判定部１９の判定の結果を反映させるものである。同じく、１次地形エコー切替部２２は、１次地形エコー存在判定部２０の判定の結果を反映させるものである。
図８に示す信号処理部５は、図４に示す信号処理部５の構成に対し、２次地形エコー存在判定部１９と２次地形エコー切替部２１とが追加されている。２次地形エコー切替部２１は、第１の２次エコー強度推定部８ａからの２次エコー強度（電力）と、第２の２次エコー強度推定部７ｂからの２次エコー強度（電力）と、２次エコー位相補正部６からの２次エコー受信信号と、２次地形エコー除去部７ａからの地形エコー除去後の２次エコーの受信信号とを入力としている。
同じように、図８に示す信号処理部５は、図４に示す信号処理部５の構成に対し、１次地形エコー存在判定部２０と１次地形エコー切替部２２とが追加されている。１次地形エコー切替部２２は、第１の１次エコー強度推定部１１ａからの１次エコー強度（電力）と、第２の１次エコー強度推定部１０ｂからの１次エコー強度（電力）と、１次エコー位相補正部９からの１次エコー受信信号と、１次地形エコー除去部１０ａからの地形エコー除去後の１次エコー受信信号とを入力としている。
次に、図８に示す信号処理部５の動作について説明する。２次地形エコー存在判定部１９は、２次地形エコー電力差算出部８ｂから入力された２次地形エコーの電力に対して、所定の閾値（２次地形エコー用）との比較により、２次エコー領域に地形エコーが存在するか否かを判定する。すなわち、２次地形エコーの電力が所定閾値よりも高い場合は２次地形エコー有、低い場合は２次地形エコー無と判定する。所定の閾値（２次地形エコー用）は、２次地形エコーが存在しないと判断できる最大の電力（強度）を予め設定したものである。
２次地形エコー存在判定部１９の判定の結果が、２次エコーの地形エコーの有りの場合は、実施の形態１と同じようになるように、２次地形エコー除去部７ａが２次エコーの地形エコーを除去した、地形エコー処理後２次エコー（２次エコー領域の受信信号）として、２次エコー速度・幅推定部７ｃ及び強弱エコー切替部１２ｂへ出力されるように、２次エコー受信信号切替部２１ａ（図８）が線路を切り替える。同じく、２次地形エコーの有りの場合は、実施の形態１と同じようになるように、第２の２次エコー強度推定部７ｂが強度を推定した地形エコー処理後２次エコーの強度を強弱比較部１２ａへ出力されるように、２次エコー強度切替部２１ｂ（図８）が線路を切り替える。前述のとおり、地形エコー処理後２次エコーとは、地形エコー除去後の２次エコー、又は、元から地形エコーがない２次エコーであるといえる。
２次地形エコー存在判定部１９の判定の結果が、２次エコーの地形エコーの無しの場合は、２次エコー位相補正部６からの、２次エコー領域の受信信号から推定された地形エコー未処理２次エコー（２次エコー領域の受信信号）が、地形エコー処理後２次エコーの電力として、２次エコー速度・幅推定部７ｃ及び強弱エコー切替部１２ｂへ出力されるように、２次エコー受信信号切替部２１ａ（図８）が線路を切り替える。同じく、２次地形エコーの無しの場合は、第１の２次エコー強度推定部８ａが強度を推定した地形エコー除去前の２次エコーの強度を地形エコー処理後２次エコーの強度として、強弱比較部１２ａへ出力されるように、２次エコー強度切替部２１ｂ（図８）が線路を切り替える。なお、地形エコー処理後２次エコー電力とは、地形エコー除去後の２次エコーの電力、又は、元から地形エコーがない２次エコー電力であるといえる。
２次地形エコー存在判定部１９の動作と同じように、１次地形エコー存在判定部２０は、１次地形エコー電力差算出部１１ｂから入力された１次地形エコーの電力に対して、所定の閾値との比較により、１次エコー領域に地形エコーが存在するか否かを判定する。すなわち、１次地形エコーの電力が所定の閾値（１次地形エコー用）よりも高い場合は１次地形エコー有、低い場合は１次地形エコー無と判定する。所定の閾値（１次地形エコー用）は、１次地形エコーが存在しないと判断できる最大の電力（強度）を予め設定したものである。
１次地形エコー存在判定部２０の判定の結果が、１次エコーの地形エコーの有りの場合は、実施の形態１と同じようになるように、１次地形エコー除去部１０ａが１次エコーの地形エコーを除去した、地形エコー処理後１次エコー（１次エコー領域の受信信号）として、１次エコー速度・幅推定部１０ｃ及び強弱エコー切替部１２ｂへ出力されるように、１次エコー受信信号切替部２２ａ（図８）が線路を切り替える。同じく、１次地形エコーの有りの場合は、実施の形態１と同じようになるように、第２の１次エコー強度推定部１０ｂが強度を推定した地形エコー処理後１次エコーの強度を強弱比較部１２ａへ出力されるように、１次エコー強度切替部２２ｂ（図８）が線路を切り替える。前述のとおり、地形エコー処理後１次エコーとは、地形エコー除去後の１次エコー、又は、元から地形エコーがない１次エコーであるといえる。
１次地形エコー存在判定部２０の判定の結果が、１次エコーの地形エコーの無しの場合は、１次エコー位相補正部９からの、１次エコー領域の受信信号から推定された地形エコー未処理１次エコー（１次エコー領域の受信信号）が、地形エコー処理後１次エコーの電力として、１次エコー速度・幅推定部１０ｃ及び強弱エコー切替部１２ｂへ出力されるように、１次エコー受信信号切替部２２ａ（図８）が線路を切り替える。同じく、１次地形エコーの無しの場合は、第１の１次エコー強度推定部１１ａが強度を推定した地形エコー除去前の１次エコーの強度を地形エコー処理後１次エコーの強度として、強弱比較部１２ａへ出力されるように、１次エコー強度切替部２２ｂ（図８）が線路を切り替える。なお、地形エコー処理後１次エコーの電力とは、地形エコー除去後の１次エコーの電力、又は、元から地形エコーがない１次エコーの電力であるといえる。
よって、２次エコー受信信号切替部２１ａは２次エコー処理部７の一部といえる。また、２次エコー強度切替部２１ｂは、２次エコー処理部７及び２次地形エコー処理部８の一部といえる。すなわち、２次地形エコー切替部２１は２次エコー処理部７及び２次地形エコー処理部８の一部といえる。同じく、１次エコー受信信号切替部２２ａは１次エコー処理部１０の一部といえる。また、１次エコー強度切替部２２ｂは、１次エコー処理部１０及び１次地形エコー処理部１１の一部といえる。すなわち、１次地形エコー切替部２２は１次エコー処理部１０及び１次地形エコー処理部１１の一部といえる。
つまり、２次地形エコー切替部２１の機能は、２次地形エコー存在判定部１９からの２次地形エコーの存在判定結果に基づき、強弱エコー判定出力部１２へ入力する２次エコー強度及び２次エコー受信信号の種類を選択するものであるといえる。すなわち、２次地形エコー存在有の場合は、２次地形エコー除去部７ａにおいて処理された２次地形エコー除去後の２次エコー受信信号、及び、２次地形エコー除去後の２次エコー受信信号を用いて第２の２次エコー強度推定部７ｂにおいて推定した２次エコー強度を選択する。一方、２次地形エコー存在無の場合は、２次エコー位相補正部６から出力された２次エコー受信信号、及び、第１の２次エコー強度推定部８ａから出力された２次エコー強度を選択する。
１次地形エコー存在判定部２０、及び、１次地形エコー切替部２２の動作は、２次エコーが１次エコーに変わっただけで、２次地形エコー存在判定部１９、及び、２次地形エコー切替部２１と同じである。また、弱エコー強度補正部１６は、弱エコーとタグ付けされた１次エコー又は２次エコーの地形エコー存在判定結果を用いて、地形エコー有の場合はエコー強度補正を行い、地形エコー無の場合はエコー強度補正を行わず、弱エコー強度推定部１５ａの結果をそのまま弱エコーパラメータ出力部１７へ入力するものである。
図７を用いて説明した実施の形態２に係る信号処理方法の好適なステップ（処理、処理ステップ、ＳＴ）の構成をさらに図９を用いて説明する。本願の図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する場合がある。実施の形態２に係る信号処理方法は、実施の形態２に係る信号処理装置の強弱エコー判定出力部１２以降の処理に関するものと説明したが、前述のとおり、強弱エコー判定出力部１２よりも前の処理に関する部分も含めて、実施の形態２に係る信号処理方法としてよい。
図９に示すフローチャートは、実施の形態１に係る信号処理方法を説明した図５のＳＴ１までのステップ以降に、図７に示すフローチャートのＳＴ１以降を組み合わせたものを主体として、ＳＴ１４とＳＴ１との間に、新たにＳＴ１５からＳＴ１９のステップを加え、ＳＴ２４とＳＴ１との間に、新たにＳＴ２５からＳＴ２９のステップを加えたものである。ＳＴ１５からＳＴ１９のステップは、２次地形エコー存在判定部１９及び２次地形エコー切替部２１の動作によって、２次エコー処理部７及び２次地形エコー処理部８が行う処理である。ＳＴ２５からＳＴ２９のステップは、１次地形エコー存在判定部２０及び１次地形エコー切替部２２の動作によって、１次エコー処理部１０及び１次地形エコー処理部１１が行う処理である。
図９において、２次エコーについて、図５との差異は、２次エコー領域の地形エコーを除去した後（ＳＴ１２）、２次エコーの地形エコー除去前後の電力及び電力差を算出する（ＳＴ１４）。その後、２次地形エコー電力差と所定の地形エコー閾値との大小比較を行い（ＳＴ１５）、２次地形エコー電力差が大きい場合は地形エコー有とし（ＳＴ１６）、２次地形エコー除去後の受信信号からドップラ速度及びスペクトル幅を推定し（ＳＴ１７）、２次地形エコー電力差と所定の地形エコー閾値との大小比較を行い（ＳＴ１５）、２次地形エコー電力差が小さい場合は地形エコー無とし（ＳＴ１８）、２次地形エコー除去前の受信信号からドップラ速度及びスペクトル幅を推定する（ＳＴ１９）。弱エコーの地形エコー有の場合は弱エコーの強度から該当する地形エコー除去前後の電力差を減じ、地形エコー無の場合は減算を行わない（ＳＴ５）。
同じように、１次エコーについて、図５との差異は、１次エコー領域の地形エコーを除去した後（ＳＴ２２）、１次エコーの地形エコー除去前後の電力及び電力差を算出する（ＳＴ２４）。その後、１次地形エコー電力差と所定の地形エコー閾値との大小比較を行い（ＳＴ２５）、１次地形エコー電力差が大きい場合は地形エコー有とし（ＳＴ２６）、１次地形エコー除去後の受信信号からドップラ速度及びスペクトル幅を推定し（ＳＴ２７）、１次地形エコー電力差と所定の地形エコー閾値との大小比較を行い（ＳＴ２５）、１次地形エコー電力差が小さい場合は地形エコー無とし（ＳＴ２８）、１次地形エコー除去前の受信信号からドップラ速度及びスペクトル幅を推定する（ＳＴ２９）。弱エコーの地形エコー有の場合は弱エコーの強度から該当する地形エコー除去前後の電力差を減じ、地形エコー無の場合は減算を行わない（ＳＴ５）。
以上のように、実施の形態２に係る信号処理装置及び信号処理方法では、予め地形エコー除去処理により地形エコーの強度（電力）を推定し、その値を用いて後段で、弱エコー強度の補正を実施するだけでなく、地形エコーが無い場合は、地形エコー除去処理を行わない（地形エコー除去処理を行った受信信号や電力は使用しない）。よって、実施の形態２に係る信号処理装置及び信号処理方法は、さらに、弱エコーの地形エコー抑圧性能が劣化せず、弱エコーのスペクトルパラメータ（強度）の推定精度の劣化も抑制することができる。
なお、以上の実施の形態１及び実施の形態２では、強エコーと判定されたエコーの強度（電力）は、２次エコー処理部７、もしくは、第１の２次エコー強度推定部８ａ、もしくは、第２の２次エコー強度推定部７ｂ、もしくは、１次エコー処理部１０、もしくは、第１の１次エコー強度推定部１１ａ、もしくは、第２の１次エコー強度推定部１０ｂで推定した強度（電力）を強エコーパラメータ出力部１８から出力していたが、（弱エコーを抑圧する処理を経ていないため）厳密にはこれらの強度（電力）には弱エコー成分が含まれている。強エコーの強度（電力）推定精度を劣化させる弱エコー成分、すなわち、強エコー成分に重畳する弱エコーは、例えば、疑似ランダム符号を用いてパルス間位相変調を行う場合は、強エコーに位相を合わせている時には、周波数軸上に分布する白色雑音と考えることができる。また、例えば、系統的符号系列を用いてパルス間位相変調を行う場合は、強エコーに位相を合わせているときには、周波数軸上に周期的に複数の弱エコー成分の複製が現れる。そのため、特に弱エコーとの強度差が小さい場合には、強エコーの強度（電力）推定精度が劣化するおそれがある。
図１０は、実施の形態１及び実施の形態２の信号処理装置及び方法に対して強エコー強度（電力）を補正する強エコー強度補正部２３を設けた機能ブロック図（一部）である。ただし、図１０には、強エコー強度補正部２３の前後の機能ブロックのみを記載する。その他の機能ブロックについては、図２もしくは図４もしくは図６もしくは図８の構成とすることができる。強エコー強度補正部２３は、弱エコー処理部１５（弱エコー強度推定部１５ａ）が推定し、かつ、弱エコーパラメータの地形エコーの電力を用いた補正がされていない弱エコーの電力である未補正弱エコー電力（すなわち、弱エコー強度補正部１６による補正前の電力）を用い、強エコーのスペクトルパラメータである電力を、補正するものである。詳しくは、強エコー強度補正部２３は、弱エコー処理部１５もしくは弱エコー強度推定部１５ａから出力された弱エコー強度（ただし、弱エコー強度補正部１６による補正前）、強弱エコー判定出力部１２から出力された強エコーの強度（電力）を入力とし、強度補正後の強エコー強度（電力）を強エコーパラメータ出力部１８へ出力する。
強エコー強度補正部２３での強エコーの強度の補正の仕方は、強エコーの強度（電力）の算出方法によって異なる。例えば、周波数軸上の全範囲を対象とした０次モーメントを用いる場合は、強弱エコー判定出力部１２から入力された強エコーの強度（電力）から、弱エコー処理部１５もしくは弱エコー強度推定部１５ａから入力された弱エコー強度を減ずる。つまり、強エコー強度補正部２３は、強エコーのスペクトルパラメータである電力から、未補正弱エコー電力を減ずる補正をすることになる。
例えば、所定の周波数範囲（強エコーのスペクトルのピークを中心とした所定の範囲）を対象とした０次モーメントを用いる場合は、強エコーに重畳するのは前記所定の周波数範囲の弱エコー成分のみであるため、弱エコー処理部１５もしくは弱エコー強度推定部１５ａから入力された弱エコー強度に、全周波数範囲に対する前記所定周波数範囲の割合で除したものを、強弱エコー判定出力部１２から入力された強エコーの強度（電力）から減じたものとする。つまり、強エコー強度補正部２３は、強エコーのスペクトルパラメータである電力から、未補正弱エコー電力から予め定められた割合で除したものを減ずる補正をすることになる。予め定められた割合とは、前述の全周波数範囲に対する所定周波数範囲の割合である。
以上のように、好ましくは実施の形態１及び２に係る信号処理装置では、強エコーに重畳する弱エコーの強度を用いて強エコーの強度（電力）を補正することにより、強エコーの強度（電力）推定精度を向上させることができる。また、このような実施の形態１及び２に係る信号処理装置における強エコー強度補正部２３の動作は、実施の形態１及び２に係る信号処理方法においてはスペクトルパラメータ決定ステップの処理として行えばよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 送信部、２ 送受切替部、３ 空中線部（アンテナ部、波動送出・受入部）、４ 受信部、５ 信号処理部（信号処理装置）、６ ２次エコー位相補正部、７ ２次エコー処理部、７ａ ２次地形エコー除去部、７ｂ 第２の２次エコー強度推定部、７ｃ ２次エコー速度・幅推定部、８ ２次地形エコー処理部、８ａ 第１の２次エコー強度推定部、８ｂ ２次地形エコー電力差算出部、９ １次エコー位相補正部、１０ １次エコー処理部、１０ａ １次地形エコー除去部、１０ｂ 第２の１次エコー強度推定部、１０ｃ １次エコー速度・幅推定部、１１ １次地形エコー処理部、１１ａ 第１の１次エコー強度推定部、１１ｂ １次地形エコー電力差算出部、１２ 強弱エコー判定出力部、１２ａ 強弱比較部、１２ｂ 強弱エコー切替部、１３ 強エコー除去部、１４ 弱エコー位相補正部、１５ 弱エコー処理部、１５ａ 弱エコー強度推定部、１５ｂ 弱エコー速度・幅推定部、１６ 弱エコー強度補正部、１７ 弱エコーパラメータ出力部（弱エコースペクトルパラメータ出力部）、１８ 強エコーパラメータ出力部（強エコースペクトルパラメータ出力部）、１９ ２次地形エコー存在判定部、２０ １次地形エコー存在判定部、２１ ２次地形エコー切替部、２１ａ ２次エコー受信信号切替部、２１ｂ ２次エコー強度切替部、２２ １次地形エコー切替部、２２ａ １次エコー受信信号切替部、２２ｂ １次エコー強度切替部、２３ 強エコー強度補正部。

Claims (19)

  1. パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号を信号処理する信号処理装置において、
    前記反射波の受信信号を位相補正して２次エコー領域の受信信号を生成する２次エコー位相補正部と、前記２次エコー領域の受信信号から地形エコーを除去し、地形エコー処理後２次エコーの電力、前記地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度を推定する２次エコー処理部と、前記２次エコー領域の受信信号から地形エコー未処理２次エコーの電力を推定し、前記地形エコー未処理２次エコーの電力及び前記地形エコー処理後２次エコーの電力との差から２次地形エコーの電力を算出する２次地形エコー処理部と、前記反射波の受信信号を位相補正して１次エコー領域の受信信号を生成する１次エコー位相補正部と、前記１次エコー領域の受信信号から地形エコーを除去し、地形エコー処理後１次エコーの電力、前記地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度を推定する１次エコー処理部と、前記１次エコー領域の受信信号から地形エコー未処理１次エコーの電力を推定し、前記地形エコー未処理１次エコーの電力及び前記地形エコー処理後１次エコーの電力の差から１次地形エコーの電力を算出する１次地形エコー処理部と、前記地形エコー処理後２次エコーと前記地形エコー処理後１次エコーとを比較し、強エコーと弱エコーとに分ける判定を行い、前記強エコーとして判定された前記１次エコー又は前記２次エコーの前記地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号と前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの前記地形エコーの電力とを、弱エコーパラメータとして出力する強弱エコー判定出力部と、前記弱エコーパラメータの前記強地形エコー除去済み受信信号から前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を生成する強エコー除去部と、前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正して弱エコー領域の受信信号を生成する弱エコー位相補正部と、前記弱エコー領域の受信信号から前記弱エコーの電力、前記弱エコーのスペクトル幅、及び、前記弱エコーのドップラ速度を推定する弱エコー処理部と、前記弱エコーパラメータの前記地形エコーの電力を用いて前記弱エコーの電力を補正する弱エコー強度補正部とを備え、
    前記弱エコー強度補正部が補正した前記弱エコーの電力、前記弱エコー処理部が推定した前記弱エコーのスペクトル幅及び前記弱エコーのドップラ速度を前記弱エコーのスペクトルパラメータとして出力することを特徴とする信号処理装置。
  2. 前記弱エコー強度補正部は、前記強エコーとして判定された前記１次エコー又は前記２次エコーの前記地形エコーを除去した前記強地形エコー除去済み受信信号から、前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した前記弱エコー領域の受信信号から推定された前記弱エコーの電力を、前記弱エコーパラメータの前記地形エコーの電力を用いて補正することで、前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーから、前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの前記地形エコーを除去することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
  3. 前記２次エコー処理部及び前記１次エコー処理部は、ぞれぞれ、前記２次エコー領域の受信信号の地形エコーをその低周波成分を推定して除去し、前記１次エコー領域の受信信号の地形エコーをその低周波成分を推定して除去することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の信号処理装置。
  4. 前記２次地形エコー処理部が算出した前記２次地形エコーの電力から前記２次地形エコーの有無を判定する２次地形エコー存在判定部と、前記１次地形エコー処理部が算出した前記１次地形エコーの電力から前記１次地形エコーの有無を判定する１次地形エコー存在判定部とをさらに備え、
    前記２次エコー処理部は、前記２次地形エコー存在判定部が前記２次地形エコーは無いと判定したとき、前記２次エコー領域の受信信号から推定された前記地形エコー未処理２次エコーの電力を前記地形エコー処理後２次エコーの電力とし、前記地形エコー未処理２次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー未処理２次エコーのドップラ速度をそれぞれ、前記地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度と推定し、
    前記１次エコー処理部は、前記１次地形エコー存在判定部が前記１次地形エコーは無いと判定したとき、前記１次エコー領域の受信信号から推定された前記地形エコー未処理１次エコーの電力を前記地形エコー処理後１次エコーの電力とし、前記地形エコー未処理１次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー未処理１次エコーのドップラ速度をそれぞれ、前記地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度と推定し、
    前記強弱エコー判定出力部が前記弱エコーと判定したものが前記２次エコーのとき、かつ、前記２次地形エコー存在判定部が前記２次地形エコーは無いと判定したとき、
    又は、前記強弱エコー判定出力部が前記弱エコーと判定したものが前記１次エコーのとき、かつ、前記１次地形エコー存在判定部が前記１次地形エコーは無いと判定したときは、
    前記弱エコー強度補正部は、前記弱エコー処理部が推定したものを前記弱エコーの電力とすることを特徴とし、
    さらに、前記強弱エコー判定出力部が前記強エコーと判定したものが、前記２次地形エコー存在判定部又は前記１次地形エコー存在判定部によって前記２次地形エコー又は前記１次地形エコーが無いと判定しているとき、
    前記強弱エコー判定出力部は、前記強地形エコー除去済み受信信号に代えて、前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの受信信号を、前記弱エコーパラメータとして出力し、前記強エコー除去部は、前記弱エコーパラメータである前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの受信信号から、前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
  5. パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号を信号処理する信号処理装置において、
    前記反射波の受信信号を位相補正して２次エコー領域の受信信号を生成する２次エコー位相補正部と、前記２次エコー領域の受信信号から地形エコーを除去し、地形エコー処理後２次エコーの電力、前記地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度を推定する２次エコー処理部と、前記２次エコー領域の受信信号から地形エコー未処理２次エコーの電力を推定し、前記地形エコー未処理２次エコーの電力及び前記地形エコー処理後２次エコーの電力との差から２次地形エコーの電力を算出する２次地形エコー処理部と、前記２次地形エコー処理部が算出した前記２次地形エコーの電力から前記２次地形エコーの有無を判定する２次地形エコー存在判定部と、前記反射波の受信信号を位相補正して１次エコー領域の受信信号を生成する１次エコー位相補正部と、前記１次エコー領域の受信信号から地形エコーを除去し、地形エコー処理後１次エコーの電力、前記地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度を推定する１次エコー処理部と、前記１次エコー領域の受信信号から地形エコー未処理１次エコーの電力を推定し、前記地形エコー未処理１次エコーの電力及び前記地形エコー処理後１次エコーの電力の差から１次地形エコーの電力を算出する１次地形エコー処理部と、前記１次地形エコー処理部が算出した前記１次地形エコーの電力から前記１次地形エコーの有無を判定する１次地形エコー存在判定部と、前記地形エコー処理後２次エコーと前記地形エコー処理後１次エコーとを比較し、強エコーと弱エコーとに分ける判定を行い、前記強エコーとして判定された前記１次エコー又は前記２次エコーの前記地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号と前記地形エコーの電力とを、弱エコーパラメータとして出力する強弱エコー判定出力部と、前記弱エコーパラメータの前記強地形エコー除去済み受信信号から前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を生成する強エコー除去部と、前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正して弱エコー領域の受信信号を生成する弱エコー位相補正部と、前記弱エコー領域の受信信号から前記弱エコーの電力、前記弱エコーのスペクトル幅、及び、前記弱エコーのドップラ速度を推定する弱エコー処理部とを備え、
    前記２次エコー処理部は、前記２次地形エコー存在判定部が前記２次地形エコーは無いと判定したとき、前記２次エコー領域の受信信号から推定された前記地形エコー未処理２次エコーの電力を前記地形エコー処理後２次エコーの電力とし、前記地形エコー未処理２次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー未処理２次エコーのドップラ速度をそれぞれ、前記地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後２次エコーのドップラ速度と推定し、
    前記１次エコー処理部は、前記１次地形エコー存在判定部が前記１次地形エコーは無いと判定したとき、前記１次エコー領域の受信信号から推定された前記地形エコー未処理１次エコーの電力を前記地形エコー処理後１次エコーの電力とし、前記地形エコー未処理１次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー未処理１次エコーのドップラ速度をそれぞれ、前記地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅、及び、前記地形エコー処理後１次エコーのドップラ速度と推定し、
    前記強弱エコー判定出力部が前記弱エコーと判定したものが前記２次エコーのとき、かつ、前記２次地形エコー存在判定部が前記２次地形エコーは無いと判定したとき、
    又は、前記強弱エコー判定出力部が前記弱エコーと判定したものが前記１次エコーのとき、かつ、前記１次地形エコー存在判定部が前記１次地形エコーは無いと判定したときは、
    前記弱エコー処理部は、前記弱エコー領域の受信信号から前記弱エコーの電力、前記弱エコーのスペクトル幅、及び、前記弱エコーのドップラ速度を推定することを特徴とし、
    さらに、前記強弱エコー判定出力部が前記強エコーと判定したものが、前記２次地形エコー存在判定部又は前記１次地形エコー存在判定部によって前記２次地形エコー又は前記１次地形エコーが無いと判定しているとき、
    前記強弱エコー判定出力部は、前記強地形エコー除去済み受信信号に代えて、前記強エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの受信信号を、前記弱エコーパラメータとして出力し、前記強エコー除去部は、前記弱エコーパラメータである前記強エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの受信信号から、前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を生成することを特徴とする信号処理装置。
  6. 前記強弱エコー判定出力部は、前記地形エコー処理後２次エコーの電力及び前記地形エコー処理後１次エコーの電力における大小の比較、又は、前記地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅及び前記地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅における広狭の比較の少なくとも一方から、前記強エコーと前記弱エコーとに分ける判定を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の信号処理装置。
  7. 前記強弱エコー判定出力部は、前記地形エコー処理後２次エコーの電力及び前記地形エコー処理後１次エコーの電力における大小の比較、及び、前記地形エコー処理後２次エコーのスペクトル幅及び前記地形エコー処理後１次エコーのスペクトル幅における広狭の比較を行い、前記大小の比較の結果よりも前記広狭の比較の結果を優先して、前記強エコーと前記弱エコーとに分ける判定を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の信号処理装置。
  8. 前記強弱エコー判定出力部は、前記強エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの前記地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度を前記強エコーのスペクトルパラメータとして出力することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の信号処理装置。
  9. 強エコー強度補正部をさらに備え、
    前記強エコー強度補正部は、前記弱エコー処理部が推定し、かつ、前記弱エコーパラメータの前記地形エコーの電力を用いた補正がされていない前記弱エコーの電力である未補正弱エコー電力を用い、前記強エコーのスペクトルパラメータである電力を、補正することを特徴とする請求項８に記載の信号処理装置。
  10. 前記強エコー強度補正部は、前記強エコーのスペクトルパラメータである電力から、前記未補正弱エコー電力を減ずる補正を、又は、前記強エコーのスペクトルパラメータである電力から、前記未補正弱エコー電力から予め定められた割合で除したものを減ずる補正をすることを特徴とする請求項９に記載の信号処理装置。
  11. パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号から求められた、
    ２次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度と、
    １次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度とから、弱エコーのスペクトルパラメータを導出する信号処理方法において、
    前記地形エコー処理後の前記２次エコー及び前記１次エコーを比較し、強エコーと前記弱エコーとに分ける判定ステップと、前記判定ステップにより、前記強エコーとして判定された前記１次エコー又は前記２次エコーの前記地形エコーを除去した強地形エコー除去済み受信信号と前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの地形エコーの電力とを、弱エコーパラメータとする弱エコーパラメータ決定ステップと、前記弱エコーパラメータの前記強地形エコー除去済み受信信号から前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力、前記弱エコーパラメータの前記弱エコーのスペクトル幅、及び、前記弱エコーのドップラ速度を前記弱エコーのスペクトルパラメータとして出力するスペクトルパラメータ出力ステップとを備え、
    前記スペクトルパラメータ出力ステップは、前記弱エコー領域の受信信号から推定した前記弱エコーの電力を、弱エコー強度補正ステップで、前記弱エコーパラメータの前記地形エコーの電力を用いて補正した後の前記弱エコーの電力を、前記弱エコーのスペクトルパラメータとして出力することを特徴とする信号処理方法。
  12. 前記弱エコー強度補正ステップは、前記強エコーとして判定された前記１次エコー又は前記２次エコーの前記地形エコーを除去した前記強地形エコー除去済み受信信号から前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力を、前記弱エコーパラメータの前記地形エコーの電力を用いて補正することで、前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーから、前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの前記地形エコーを除去することを特徴とする請求項１１に記載の信号処理方法。
  13. パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号から求められた、
    ２次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度、又は、前記地形エコーがない前記２次エコーの地形エコー処理前のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度のいずれか一方と、
    １次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度、又は、前記地形エコーがない前記１次エコーの地形エコー処理前のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度のいずれか一方とから、弱エコーのスペクトルパラメータを導出する信号処理方法において、
    前記地形エコー処理後の前記２次エコー及び前記１次エコーを比較し、強エコーと前記弱エコーとに分ける判定ステップと、強地形エコー除去済み受信信号と前記判定ステップにより前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの地形エコーの電力とを、弱エコーパラメータとし、前記判定ステップにより、前記強エコーとして判定された前記１次エコー又は前記２次エコーが、前記地形エコーがない前記１次エコー又は前記地形エコーがない前記２次エコーのときは、前記強エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの前記地形エコー処理前の受信信号を前記強地形エコー除去済み受信信号とし、前記強エコーとして判定された前記１次エコーの前記地形エコー又は前記２次エコーの前記地形エコーがあるときは、それを除去したものを強地形エコー除去済み受信信号とする弱エコーパラメータ決定ステップと、前記弱エコーパラメータの前記強地形エコー除去済み受信信号から前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力、前記弱エコーパラメータの前記弱エコーのスペクトル幅、及び、前記弱エコーのドップラ速度を前記弱エコーのスペクトルパラメータとして出力するスペクトルパラメータ出力ステップとを備え、
    前記スペクトルパラメータ出力ステップは、前記弱エコー領域の受信信号から推定した前記弱エコーの電力を、前記弱エコーとして判定された前記２次エコーの前記地形エコー又は前記１次エコーの前記地形エコーがあるときは、弱エコー強度補正ステップで、前記弱エコーパラメータの前記地形エコーの電力を用いて補正した後の前記弱エコーの電力にして、前記弱エコーのスペクトルパラメータとして出力することを特徴とする信号処理方法。
  14. パルス波動が繰り返し空間に送信され、反射された前記パルス波動の反射波の受信信号から求められた、
    ２次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度、又は、前記地形エコーがない前記２次エコーの地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度のいずれか一方と、
    １次エコーの地形エコー除去後である地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度、又は、前記地形エコーがない前記１次エコーの地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度のいずれか一方とから、弱エコーのスペクトルパラメータを導出する信号処理方法において、
    前記地形エコー処理後の前記２次エコー及び前記１次エコーを比較し、強エコーと前記弱エコーとに分ける判定ステップと、強地形エコー除去済み受信信号と前記判定ステップにより前記弱エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの地形エコーの電力とを、弱エコーパラメータとし、前記判定ステップにより、前記強エコーとして判定された前記１次エコー又は前記２次エコーが、前記地形エコーがない前記１次エコー又は前記地形エコーがない前記２次エコーのときは、前記強エコーとして判定された前記２次エコー又は前記１次エコーの前記地形エコー処理前の受信信号を前記強地形エコー除去済み受信信号とし、前記強エコーとして判定された前記１次エコーの前記地形エコー又は前記２次エコーの前記地形エコーがあるときは、それを除去したものを強地形エコー除去済み受信信号とする弱エコーパラメータ決定ステップと、前記弱エコーパラメータの前記強地形エコー除去済み受信信号から前記強エコーの周波数成分を除去した受信信号を位相補正した弱エコー領域の受信信号から推定した弱エコーの電力、前記弱エコーパラメータの前記弱エコーのスペクトル幅、及び、前記弱エコーのドップラ速度を前記弱エコーのスペクトルパラメータとして出力するスペクトルパラメータ出力ステップとを備え、
    前記スペクトルパラメータ出力ステップは、前記弱エコーとして判定された前記２次エコーの前記地形エコー又は前記１次エコーの前記地形エコーがないとき、弱エコーの電力、前記弱エコーパラメータの前記弱エコーのスペクトル幅、及び、前記弱エコーのドップラ速度を前記弱エコーのスペクトルパラメータとして出力することを特徴とする信号処理方法。
  15. 前記判定ステップは、前記地形エコー処理後のエコーの電力における大小の比較、又は、前記地形エコー処理後のエコーのスペクトル幅における広狭の比較の少なくとも一方を行って、前記強エコーと前記弱エコーとに分ける判定を行うことを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の信号処理方法。
  16. 前記判定ステップは、前記地形エコー処理後のエコーの電力における大小の比較、及び、前記地形エコー処理後のエコーのスペクトル幅における広狭の比較を行い、前記大小の比較の結果よりも前記広狭の比較の結果を優先して、前記強エコーと前記弱エコーとに分ける判定を行うことを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の信号処理方法。
  17. スペクトルパラメータ決定ステップをさらに備え、
    前記スペクトルパラメータ決定ステップは、前記判定ステップにより、前記強エコーとして判定された前記１次エコー又は前記２次エコーの前記地形エコー処理後のエコーの電力、スペクトル幅及びドップラ速度を強エコーのスペクトルパラメータとすることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の信号処理方法。
  18. 前記スペクトルパラメータ決定ステップは、前記弱エコーパラメータの前記地形エコーの電力を用いた補正がされていない前記弱エコーの電力である未補正弱エコー電力を用い、前記強エコーのスペクトルパラメータである電力を、補正することを特徴とする請求項１７に記載の信号処理方法。
  19. 前記スペクトルパラメータ決定ステップは、前記強エコーのスペクトルパラメータである電力から、前記未補正弱エコー電力を減ずる補正を、又は、前記強エコーのスペクトルパラメータである電力から、前記未補正弱エコー電力から予め定められた割合で除したものを減ずる補正をすることを特徴とする請求項１８に記載の信号処理方法。
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