JPWO2020240667A1 - 信号処理装置、レーダシステム及び信号処理プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1のレーダシステム1の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態のレーダシステム1は、最大探知距離、送信周波数、送信電力、アンテナ利得、受信感度、送信パルス数、パルス繰り返し間隔(Pulse Repetition Interval,PRI)及び送信パルス幅といった種々のレーダ諸元に従って動作するパルスレーダシステムである。後述するようにレーダシステム1は、外部空間の電波伝搬特性に応じてレーダ諸元を適応的に調整することができる。
次に、本発明に係る実施の形態2について説明する。図16は、本発明に係る実施の形態2のレーダシステム1Aの概略構成を示すブロック図である。上記のとおり、実施の形態1のレーダシステム1は、クラッタ電力特性の測定量MC1〜MCHに基づいて大気分布及び電波伝搬特性を推定する。これに対し、実施の形態2のレーダシステム1Aは、クラッタ電力特性の測定量MC1〜MCHに加えて、衛星測位システムから得た航法信号の受信電力特性の測定量MNに基づいて大気分布及び電波伝搬特性を推定する。これにより、レーダシステム1Aと測位衛星との間の空間(たとえば、レーダシステム1Aの設置位置よりも高い高度)における大気分布及び電波伝搬特性を推定することが可能となる。
次に、本発明に係る実施の形態3について説明する。図19は、本発明に係る実施の形態3のレーダシステム1Dの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態のレーダシステム1Dの構成は、実施の形態1,2とは異なる送受信回路を有する点を除いて、実施の形態2のレーダシステム1Aの構成と同じである。
Claims (16)
- 複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイと、複数のパルス信号を連続的に生成する信号生成器と、前記複数のパルス信号の各々を複数チャンネルの分配信号に分配し、前記分配信号を前記複数のアンテナ素子に供給することでレーダビームを外部空間に放射させ、かつ前記複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された反射エコー信号を合成して受信信号を得る送受信回路とを備えたレーダシステムにおいて、レーダ諸元に従って動作する信号処理装置であって、
前記分配信号の振幅及び位相を時分割で制御することにより複数の励振分布を前記アンテナアレイに順次形成させる励振分布制御部と、
前記複数の励振分布にそれぞれ対応する複数の受信信号が前記送受信回路から入力されると、前記複数の受信信号に基づき、前記複数の励振分布にそれぞれ対応する複数のクラッタ電力特性の測定量を算出するクラッタ測定部と、
大気分布の推定量、前記レーダ諸元の設定値、及び前記複数の励振分布を示すデータを用いて、前記複数のクラッタ電力特性の推定量を算出する電波伝搬解析部と、
前記複数のクラッタ電力特性の当該測定量と当該推定量との間の誤差量の大きさを小さくするように前記大気分布の推定量を修正することにより前記大気分布の推定量を更新する大気分布更新部と
を備えることを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1に記載の信号処理装置であって、
前記複数の励振分布により形成される複数のアンテナパターンの各々は、メインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの第1の比率を有し、
前記複数の励振分布を時間平均することで得られる仮想的な励振分布により形成されるアンテナパターンは、メインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの第2の比率を有し、
前記第1の比率は、前記第2の比率よりも高い、
ことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項2に記載の信号処理装置であって、前記複数の励振分布は、共役関係にある励振位相分布の対を含むことを特徴とする信号処理装置。
- 請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の信号処理装置であって、
前記複数の受信信号に基づいて前記外部空間に存在する目標を検出する目標検出部をさらに備え、
前記目標検出部は、前記複数の受信信号に対して時間方向のコヒーレント積分を実行して積分信号を生成し、前記積分信号に基づいて前記目標を検出する、
ことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の信号処理装置であって、前記大気分布更新部及び前記電波伝搬解析部は、所定の最適化アルゴリズムに基づく反復演算を実行することにより前記大気分布の推定量を収束させることを特徴とする信号処理装置。
- 請求項1から請求項5のうちのいずれか1項に記載の信号処理装置であって、
前記大気分布更新部により更新された推定量に基づいて前記外部空間における電波伝搬特性を推定する伝搬特性推定部と、
当該推定された電波伝搬特性に基づいて前記レーダ諸元の設定値を調整するレーダ制御部と
をさらに備えることを特徴とする信号処理装置。 - 請求項6に記載の信号処理装置であって、
前記レーダ制御部は、前記信号生成器を制御してアンテナ指向方向ごとに前記複数のパルス信号を連続的に生成させ、
前記伝搬特性推定部は、アンテナ指向方向ごとに前記電波伝搬特性を推定する、
ことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項6または請求項7に記載の信号処理装置であって、
前記レーダ諸元は、送信パルス数及び送信電力を含み、
前記レーダ制御部は、前記電波伝搬特性に基づいて、前記送信パルス数及び前記送信電力を可変に調整する、
ことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1から請求項8のうちのいずれか1項に記載の信号処理装置であって、
前記電波伝搬解析部は、前記大気分布の推定量、及び衛星測位システムを構成する少なくとも1基の測位衛星の主要諸元及び軌道情報を用いて、当該少なくとも1基の測位衛星から受信された航法信号の受信電力特性の推定量を算出し、
前記大気分布更新部は、前記受信電力特性の測定量を取得し、前記複数のクラッタ電力特性及び前記受信電力特性の当該測定量と当該推定量との間の誤差量の大きさを小さくするように前記大気分布の推定量を修正することにより前記大気分布の推定量を更新する、
ことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1から請求項9のうちのいずれか1項に記載の信号処理装置であって、前記複数のクラッタ電力特性の各々は、距離に対する信号電力の分布と周波数に対する信号電力の分布との少なくとも一方を含むことを特徴とする信号処理装置。
- 請求項1から請求項10のうちのいずれか1項に記載の信号処理装置であって、
前記送受信回路は、
前記励振分布制御部により供給された振幅制御信号に応じて、前記複数チャンネルの分配信号の振幅をそれぞれ調整する複数の可変振幅調整器と、
前記励振分布制御部により供給された位相制御信号に応じて、前記複数チャンネルの分配信号の位相をそれぞれ調整する複数の可変位相調整器と
を含むことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1から請求項11のうちのいずれか1項に記載のレーダ信号処理装置と、前記アンテナアレイと、前記信号生成器と、前記送受信回路とを備えることを特徴とするレーダシステム。
- 請求項12に記載のレーダシステムであって、
前記送受信回路は、
前記複数チャンネルの分配信号を生成するディジタル信号処理を行う送信ディジタルビーム形成回路と、
前記分配信号をそれぞれアナログ信号に変換する複数のD/A変換器と、
前記反射エコー信号をそれぞれディジタル信号に変換する複数のA/D変換器と、
前記ディジタル信号を合成して前記受信信号を得るディジタル信号処理を行う受信ディジタルビーム形成回路と
を含むことを特徴とするレーダシステム。 - 複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイと、複数のパルス信号を連続的に生成する信号生成器と、前記複数のパルス信号の各々を複数チャンネルの分配信号に分配し、前記分配信号を前記複数のアンテナ素子に供給することでレーダビームを外部空間に放射させ、かつ前記複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された反射エコー信号を合成して受信信号を得る送受信回路と、信号処理プログラムを記憶する記憶媒体と、前記記憶媒体から読み出された当該信号処理プログラムを実行するプロセッサとを備えたレーダシステムにおいて、
前記信号処理プログラムは、
前記分配信号の振幅及び位相を時分割で制御することにより複数の励振分布を前記アンテナアレイに順次形成させるステップと、
前記複数の励振分布にそれぞれ対応する複数の受信信号が前記送受信回路から入力されると、前記複数の受信信号に基づいて複数のクラッタ電力特性の測定量を算出するステップと、
大気分布の推定量、レーダ諸元の設定値、及び前記複数の励振分布を示すデータを用いて、前記複数のクラッタ電力特性の推定量を算出するステップと、
前記複数のクラッタ電力特性の当該測定量と当該推定量との間の誤差量の大きさを小さくするように前記大気分布の推定量を修正することにより前記大気分布の推定量を更新するステップと
を前記プロセッサに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。 - 請求項14に記載の信号処理プログラムであって、
前記複数の励振分布により形成される複数のアンテナパターンの各々は、メインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの第1の比率を有し、
前記複数の励振分布を時間平均することで得られる仮想的な励振分布により形成されるアンテナパターンは、メインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの第2の比率を有し、
前記第1の比率は、前記第2の比率よりも高い、
ことを特徴とする信号処理プログラム。 - 請求項14または請求項15に記載の信号処理プログラムであって、
前記複数の受信信号に対して時間方向のコヒーレント積分を実行して積分信号を生成するステップと、
前記積分信号に基づいて前記目標を検出するステップと
をさらに前記プロセッサに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。
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