(57)【要約】【課題】目標探索の角度分解能を低下させることなく信号処理の計算負荷を抑制することができる信号処理装置を得ること。【解決手段】信号処理装置１が、レーダ波である送信ビームに対する受信波に基づいて第１形状ビームと第２形状ビームとを形成するＤＢＦ処理器２０と、第１形状ビームに基づいた目標の検出処理と、第２形状ビームに基づいた目標の検出処理と、を実行する検出処理器３０と、を備え、第２形状ビームのビーム数は第１形状ビームのビーム数よりも多く、且つ第１形状ビームのビーム領域は、第２形状ビームのビーム領域全体を包含し、検出処理器３０は、第１形状ビームに基づいて目標を検出できた場合に、検出結果に基づいて第２形状ビームの中から特定の条件を満たす第２形状ビームを選択し、選択した第２形状ビームに基づいて目標の検出処理を実行する。【選択図】図２
2020144006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ波である送信ビームに対する受信波に基づいて、第１のビーム形状を有した第１形状ビームと、第２のビーム形状を有した第２形状ビームと、を形成するデジタル・ビーム・フォーミング処理器と、
前記第１形状ビームに基づいた目標の検出処理と、前記第２形状ビームに基づいた前記目標の検出処理と、を実行する検出処理器と、
を備え、
前記第２形状ビームのビーム数は前記第１形状ビームのビーム数よりも多く、且つ前記第１形状ビームのビーム領域は、前記第２形状ビームのビーム領域全体を包含し、
前記検出処理器は、前記第１形状ビームに基づいて前記目標を検出できた場合に、前記目標の第１の検出結果に基づいて前記第２形状ビームの中から特定の条件を満たす第２形状ビームを選択し、選択した第２形状ビームに基づいて前記目標の検出処理を実行するとともに、選択しなかった第２形状ビームに対しては前記目標の検出処理を実行しない、
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記第１の検出結果は、前記目標の前記送信ビームの中心からの角度である第１の目標角度を含み、
前記検出処理器は、複数の前記第２形状ビームのうち、前記第１の目標角度と前記第２形状ビームの中心角との角度差が閾値未満の第２形状ビームを選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記検出処理器は、前記第１の目標角度の前記第２形状ビームの中心角からのずれを角度補正し、角度補正された前記第１の目標角度と前記第２形状ビームの中心角との角度差が閾値未満の第２形状ビームを選択する、
ことを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記第２形状ビームに基づいて前記目標の検出処理を実行した際の前記目標の第２の検出結果は、前記目標の前記送信ビームの中心からの角度である第２の目標角度を含む、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記検出処理器は、前記第２の目標角度の前記第２形状ビームの中心角からのずれを角度補正する、
ことを特徴とする請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記検出処理器は、前記第２形状ビームの中から前記角度差が小さい第２形状ビームを優先して特定数の第２形状ビームを選択する、
ことを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記第１の検出結果は、前記目標までの距離である第１の目標距離を含み、
前記検出処理器は、前記第２形状ビームに基づいて検出する第２の目標距離を、前記第１の目標距離から特定の範囲内とする、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記第１の検出結果は、前記目標の速度である第１の目標速度を含み、
前記検出処理器は、前記第２形状ビームに基づいて検出する第２の目標速度を、前記第１の目標速度から特定の範囲内とする、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載の信号処理装置。
【請求項９】
レーダ波である送信ビームに対する受信波を受信して前記受信波に対応するアナログ電波を生成するアンテナと、
前記アナログ電波を変換してデジタル電波を生成する変換器と、
前記デジタル電波に基づいて目標を検出する信号処理装置と、
を有し、
前記信号処理装置は、
前記受信波に対応する前記デジタル電波に基づいて、第１のビーム形状を有した第１形状ビームと、第２のビーム形状を有した第２形状ビームと、を形成するデジタル・ビーム・フォーミング処理器と、
前記第１形状ビームに基づいた目標の検出処理と、前記第２形状ビームに基づいた前記目標の検出処理と、を実行する検出処理器と、
を備え、
前記第２形状ビームのビーム数は前記第１形状ビームのビーム数よりも多く、且つ前記第１形状ビームのビーム領域は、前記第２形状ビームのビーム領域全体を包含し、
前記検出処理器は、前記第１形状ビームに基づいて前記目標を検出できた場合に、前記目標の第１の検出結果に基づいて前記第２形状ビームの中から特定の条件を満たす第２形状ビームを選択し、選択した第２形状ビームに基づいて前記目標の検出処理を実行するとともに、選択しなかった第２形状ビームに対しては前記目標の検出処理を実行しない、
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
レーダ波である送信ビームに対する受信波に基づいて、第１のビーム形状を有した第１形状ビームと、第２のビーム形状を有するとともに前記第１形状ビームのビーム数よりもビーム数が多くかつ前記第１形状ビームのビーム領域によってビーム領域全体が包含される第２形状ビームと、を形成するデジタル・ビーム・フォーミング処理ステップと、
前記第１形状ビームに基づいた目標の検出処理を実行する第１の検出処理ステップと、
前記第１形状ビームに基づいて前記目標を検出できた場合に、前記目標の第１の検出結果に基づいて前記第２形状ビームの中から特定の条件を満たす第２形状ビームを選択し、選択した第２形状ビームに基づいて前記目標の検出処理を実行するとともに、選択しなかった第２形状ビームに対しては前記目標の検出処理を実行しない第２の検出処理ステップと、
を含むことを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル・ビーム・フォーミング（ＤＢＦ：Digital  Beam  Forming）処理を行う信号処理装置、レーダ装置、および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＢＦレーダシステムは、マルチビームを用いて目標を捜索するシステムである。ＤＢＦレーダシステムは、複数の受信ビームを形成するＤＢＦ処理と、受信ビームに基づいて目標の有無を検出する信号処理と、を実行する信号処理装置を備えている。
【０００３】
特許文献１に記載のＤＢＦレーダシステムは、目標を捜索する際には、捜索領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域を順番に走査（ビーム送受信および信号処理）する。ここで、捜索領域の全体を１回走査するために要する時間は、おおまかには（ビーム送受信の時間間隔）×（分割領域数）となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７７５３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の技術に記載されているＤＢＦ処理を実行する場合、分割領域に対応するビーム幅を広げて受信ビームの本数を減らすと、信号処理の処理時間が短くなるが、目標探索の角度分解能が低下する。一方、ビーム幅を狭くして受信ビームの本数を増やすと、目標探索の角度分解能が向上するが、信号処理の処理時間が長くなる。そこで、広いビーム幅の受信ビームに対して角度分解能の低い信号処理を実行し、この信号処理で目標を検出できた場合に、狭いビーム幅の受信ビームに対して角度分解能の高い信号処理を実行する方法が考えられる。この方法では、広いビーム幅の受信ビームに対して信号処理を実行した際に目標を検出できなければ、狭いビーム幅の受信ビームに対して信号処理を実行しなくてもよいので、信号処理の時間を短縮することができる。
【０００６】
しかしながら、目標が存在する場合、広いビーム幅の受信ビームに対する信号処理と、狭いビーム幅の受信ビームに対する信号処理との両方を実行する必要があるので、計算負荷が増大するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、目標探索の角度分解能を低下させることなく信号処理の計算負荷を抑制することができる信号処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の信号処理装置は、レーダ波である送信ビームに対する受信波に基づいて、第１のビーム形状を有した第１形状ビームと、第２のビーム形状を有した第２形状ビームと、を形成するデジタル・ビーム・フォーミング処理器を備える。また、本発明の信号処理装置は、第１形状ビームに基づいた目標の検出処理と、第２形状ビームに基づいた目標の検出処理と、を実行する検出処理器を備える。第２形状ビームのビーム数は第１形状ビームのビーム数よりも多く、且つ第１形状ビームのビーム領域は、第２形状ビームのビーム領域全体を包含している。検出処理器は、第１形状ビームに基づいて目標を検出できた場合に、目標の第１の検出結果に基づいて第２形状ビームの中から特定の条件を満たす第２形状ビームを選択し、選択した第２形状ビームに基づいて目標の検出処理を実行するとともに、選択しなかった第２形状ビームに対しては目標の検出処理を実行しない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、目標探索の角度分解能を低下させることなく信号処理の計算負荷を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかるレーダ装置が用いる送信ビームの形状および受信ビームの形状を説明するための図
【図２】実施の形態にかかる信号処理装置を備えたレーダ装置の構成を示す図
【図３】実施の形態にかかる信号処理装置による目標検出処理の処理手順を示すフローチャート
【図４】実施の形態にかかる信号処理装置による目標検出処理を説明するための図
【図５】実施の形態にかかる信号処理装置による目標検出処理の処理時間を説明するための図
【図６】実施の形態にかかる信号処理装置をプロセッサおよびメモリで実現する場合のハードウエア構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる信号処理装置、レーダ装置、および信号処理方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかるレーダ装置が用いる送信ビームの形状および受信ビームの形状を説明するための図である。レーダ装置（後述するレーダ装置２）は、マルチビームを形成するＤＢＦレーダ装置である。
【００１３】
レーダ装置２は、レーダ波である送信ビーム１０１を捜索する空間（分割領域）に放射する。レーダ装置２は、その後、一定時間、反射波とノイズとを含んだ受信波（電波）を受信し、受信波から受信ビームを形成する。分割領域内に目標５が存在する場合、レーダ装置２は、受信波から形成した受信ビームの何れかで受信ビームの強さが大きくなるので、受信ビームの強さが大きくなった位置に目標５が存在すると判定する。これにより、レーダ装置２は、レーダ波を用いた捜索により目標５を見つけることができる。なお、以下の説明では、受信波に含まれるノイズについては説明を省略し、受信波を目標５からの反射波として説明する。レーダ装置２は、デジタル処理により、反射波からビームパターンの異なる複数の受信ビームを形成することができるＤＢＦ技術を用いて目標５の捜索を行う。レーダ装置２は、受信ビームとして、疎形状ビーム１０２および精形状ビーム群１０３Ｘを形成する。疎形状ビーム１０２は、第１のビーム形状を有した第１形状ビームであり、精形状ビーム群１０３Ｘに含まれる精形状ビームのそれぞれは、第２のビーム形状を有した第２形状ビームである。本実施の形態では、疎形状ビーム１０２のビーム数が１本であり、精形状ビーム群１０３Ｘに含まれる精形状ビームが精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇの７本である場合について説明する。なお、以下の説明では、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇを識別する必要がない場合には、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇのうちの何れか１本または複数本を精形状ビームという場合がある。
【００１４】
図１では、レーダ装置２が送信する送信ビーム１０１およびレーダ装置２が形成する受信ビーム（疎形状ビーム１０２、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇ）を、ビーム進行方向に垂直な方向で切断した場合のビーム断面形状を示している。
【００１５】
送信ビーム１０１の断面形状は円形である。また、レーダ装置２が形成する受信ビームのうち、疎形状ビーム１０２は、送信ビーム１０１と同形状のビームである。レーダ装置２が形成する受信ビームのうち、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇの断面形状は、疎形状ビーム１０２よりも小さな円形である。
【００１６】
疎形状ビーム１０２のビーム領域は、精形状ビーム群１０３Ｘ（精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇ）のビーム領域全体を包含している。すなわち、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇのそれぞれが目標５を捜索する領域である捜索領域のそれぞれは、疎形状ビーム１０２による捜索領域よりも狭い。換言すると、疎形状ビーム１０２のビーム幅は、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇのそれぞれのビーム幅よりも広い。
【００１７】
なお、図１では、疎形状ビーム１０２が１本であり、精形状ビーム群１０３Ｘの精形状ビームが７本である場合について説明するが、疎形状ビームの本数および精形状ビームの本数は、設計に応じて変更可能である。例えば、疎形状ビームは、２本以上であってもよい。また精形状ビームは、６本以下であってもよいし、８本以上であってもよい。疎形状ビームの本数＜精形状ビームの本数、且つ、精形状ビームに対応するビーム領域の全てを疎形状ビームのビーム領域が包含しているという条件を満たしていれば、疎形状ビームの本数、広さおよび形状、精形状ビームの本数、広さおよび形状は、任意に設定可能である。また、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇのビーム形状およびビーム領域の広さは、それぞれ異なっていてもよい。
【００１８】
このように、本実施の形態では、マルチビームを精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇと定義し、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇに対応する捜索領域を包含し、且つ、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇよりも本数が少ない受信ビームを疎形状ビーム１０２と定義する。レーダ装置２は、疎形状ビーム１０２に対する信号処理を実行し、目標５が存在する場合には、特定の精形状ビームに対してのみ信号処理を実行し、残りの精形状ビームに対しては信号処理を実施しない。また、レーダ装置２は、疎形状ビーム１０２に対する信号処理を実行し、目標５が存在しない場合には、全ての精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇに対して信号処理を実施しない。
【００１９】
図２は、実施の形態にかかる信号処理装置を備えたレーダ装置の構成を示す図である。レーダ装置２は、アンテナの一例であるアンテナアレイＡ１〜Ａｎ（ｎは２以上の自然数）と、変換器の一例であるＡＤ（アナログ−デジタル）変換器Ｂ１〜Ｂｎと、信号処理装置１とを備えている。
【００２０】
アンテナアレイＡ１〜Ａｎは、複数の素子アンテナがアレイ状に配置されたアンテナである。アンテナアレイＡ１〜Ａｎは、送信ビーム１０１を放射するとともに、目標５からの反射波を受信する。
【００２１】
アンテナアレイＡ１〜Ａｎは、それぞれＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎに１対１で接続されている。アンテナアレイＡ１〜Ａｎは、それぞれ受信した反射波に対応するアナログ電波（受信電波）Ｐ１〜Ｐｎを生成して、ＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎに送る。
【００２２】
ＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎは、それぞれアナログ電波Ｐ１〜ＰｎをＡＤ変換することによって、アナログ電波Ｐ１〜Ｐｎからデジタル電波Ｑ１〜Ｑｎを生成する。ＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎは、それぞれデジタル電波Ｑ１〜Ｑｎを信号処理装置１に送る。
【００２３】
信号処理装置１は、ＤＢＦ処理器２０と、検出処理器３０とを備えている。ＤＢＦ処理器２０は、ＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎに接続されており、ＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎから送られてくるデジタル電波Ｑ１〜Ｑｎを受け付ける。
【００２４】
ＤＢＦ処理器２０は、ＤＢＦ処理によって、送信ビーム１０１と同形状の疎形状ビーム１０２を形成する。ＤＢＦ処理器２０は、疎形状ビーム１０２のビデオデータであるデータ５３を検出処理器３０に送る。また、ＤＢＦ処理器２０は、ＤＢＦ処理によって、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇを形成する。ＤＢＦ処理器２０は、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇのビデオデータであるデータ５４ａ〜５４ｇを検出処理器３０に送る。
【００２５】
検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２（データ５３）に基づいて、目標５の検出処理を実行する。具体的には、検出処理器３０は、送信ビーム１０１および疎形状ビーム１０２に基づいて、目標５までの距離、目標５の速度、目標５の角度を算出する。本実施の形態では、目標５までの距離、目標５の速度、および目標５の角度を算出することを、目標５を検出するという。また、以下の説明では、目標５までの距離を目標距離、目標５の速度を目標速度、目標５の角度を目標角度という。疎形状ビーム１０２に基づいた目標５の検出結果が第１の検出結果である。第１の検出結果のうちの目標角度が第１の目標角度である。
【００２６】
目標角度は、疎形状ビーム１０２に基づいて算出された目標５の角度の推定値である。目標角度は、送信ビーム１０１の中心からの角度であり、アジマス方向の角度、エレベーション方向の角度などによって表される。
【００２７】
検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づいて目標５を検出できなかった場合には、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇに基づいた目標検出処理を実行しない。検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に対して目標５を検出できなかった場合には、検出できなかったことを示す情報を、信号処理装置１の外部に配置されている外部装置に出力する。外部装置の例は、検出結果を表示する表示装置、検出結果を用いた情報処理を実行する情報処理装置である。以下、目標５を検出できなかったことを示す情報を、非検出情報という場合がある。
【００２８】
検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づいて目標５を検出できた場合には、目標角度を角度補正する。すなわち、目標角度は、受信ビームの中心角からずれているので、検出処理器３０は、目標角度を角度補正する。具体的には、検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づいて算出した目標角度を、モノパルス測角等によって角度補正する。検出処理器３０は、目標角度＝ビーム中心角＋角度補正量となるよう目標角度を角度補正する。以下の説明では、疎形状ビーム１０２に基づいて算出された目標角度に対して検出処理器３０が角度補正した目標角度を、疎形状での補正後角度という場合がある。
【００２９】
検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２で目標５を検出できた場合には、疎形状での補正後角度と、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇとに基づいて、各精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇが特定の条件を満たすか否かを判定する。検出処理器３０は、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇのうち、特定の条件を満たす精形状ビームを選択する。具体的には、検出処理器３０は、疎形状での補正後角度と、各精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇの中心角度との角度差を算出し、角度差が閾値未満である精形状ビームを選択する。
【００３０】
検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２で目標５を検出できた場合には、送信ビーム１０１と、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇ（データ５４ａ〜５４ｇ）のうちの選択した精形状ビームとに基づいて、目標５の検出処理を実行する。具体的には、検出処理器３０は、選択した精形状ビームのうち目標５を検出できた精形状ビームに基づいて、目標距離、目標速度、目標角度を算出する。精形状ビームに基づいた目標５の検出結果が第２の検出結果である。第２の検出結果のうちの目標角度が第２の目標角度である。
【００３１】
目標５がＸ個（Ｘは自然数）である場合、検出処理器３０が選択した精形状ビームのうち目標５を検出できる精形状ビームはＸ個である。なお、１つの精形状ビームで複数個の目標５を検出する場合もある。
【００３２】
検出処理器３０は、選択した精形状ビームに基づいて目標５を検出できた場合には、検出した目標角度を、モノパルス測角等によって角度補正する。検出処理器３０は、目標角度＝ビーム中心角＋角度補正量となるよう目標角度を角度補正する。以下の説明では、選択した精形状ビームに基づいて算出された目標角度に対して検出処理器３０が角度補正した目標角度を、精形状での補正後角度という場合がある。
【００３３】
検出処理器３０は、精形状ビームに基づいて目標５を検出できた場合には、精形状での補正後角度、目標速度、および目標距離を含んだ検出結果を外部装置に出力する。検出処理器３０は、精形状ビームに対して目標５を検出できなかった場合には、非検出情報を外部装置に出力する。
【００３４】
ＤＢＦ処理器２０の例は、ＤＢＦ処理を実行するＤＢＦ処理回路であり、検出処理器３０の例は、目標検出処理を実行する検出処理回路である。ＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎの例は、ＡＤ変換を実行するＡＤ変換回路である。
【００３５】
図３は、実施の形態にかかる信号処理装置による目標検出処理の処理手順を示すフローチャートである。図４は、実施の形態にかかる信号処理装置による目標検出処理を説明するための図である。
【００３６】
レーダ装置２が、送信ビーム１０１を目標５に向けて放射し、目標５からの反射波を受信すると、各アンテナアレイＡ１〜Ａｎは、受信した反射波に対応するアナログ電波Ｐ１〜ＰｎをＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎに送る。ＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎは、アナログ電波Ｐ１〜Ｐｎをデジタル電波Ｑ１〜Ｑｎに変換して、信号処理装置１に送る。これにより、信号処理装置１は、信号処理を開始する。
【００３７】
ＤＢＦ処理器２０は、デジタル電波Ｑ１〜Ｑｎを用いて、疎形状ビーム１０２を形成する（ステップＳ１０）。また、ＤＢＦ処理器２０は、デジタル電波Ｑ１〜Ｑｎを用いて、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇを形成する（ステップＳ２１からＳ２７）。なお、図３では、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇを精形状ビーム（ａ）〜（ｇ）と記載している。また、図３では、精形状ビーム１０３ｂ〜１０３ｆを形成する処理（ステップＳ２２からＳ２６）の図示を省略している。
【００３８】
ＤＢＦ処理器２０は、疎形状ビーム１０２および精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇを検出処理器３０に送る。検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に対して信号処理を実行する（ステップＳ３０）。具体的には、検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づいて、目標５の検出処理を実行する（ステップＳ３１）。検出処理器３０は、目標５に対して、目標距離、目標速度、目標角度を算出する。図４では、検出処理器３０が疎形状ビーム１０２に基づいて算出した目標角度を目標角度２５０として図示している。
【００３９】
検出処理器３０は、目標５を検出できた場合、モノパルス測角等によって目標角度を角度補正する（ステップＳ３２）。
【００４０】
検出処理器３０は、目標５を疎形状ビーム１０２に基づいて検出できたか否かを判定する。すなわち、検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づいた目標検出の有無を判定する（ステップＳ４０）。目標５を検出できなかった場合（ステップＳ４０、検出無し）、検出処理器３０は、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇに基づいた目標検出処理は実行せず、非検出情報を外部装置に出力する（ステップＳ５０）。
【００４１】
一方、目標５を検出できた場合（ステップＳ４０、検出有り）、検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づいた検出結果と、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇとに基づいて、各精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇが特定の条件を満たすか否かを判定する。検出処理器３０は、疎形状での補正後角度と、各精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇの中心角度との角度差を算出し、各精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇにおける角度差が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ６０）。検出処理器３０は、角度差が閾値未満の精形状ビームを選択する。
【００４２】
図４では、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇのうち、角度差が閾値未満の精形状ビームを精形状ビーム２０４として図示し、角度差が閾値以上の精形状ビームを精形状ビーム２０３として図示している。また、疎形状での補正後角度を目標角度２５１として図示している。
【００４３】
検出処理器３０は、角度差が閾値未満の精形状ビームに対し（ステップＳ６０、閾値未満）、精形状ビームに基づいた信号処理を実行する（ステップＳ７０）。具体的には、検出処理器３０は、角度差が閾値未満の精形状ビームに基づいて、目標５の検出処理を実行する（ステップＳ７１）。すなわち、検出処理器３０は、選択した精形状ビームに基づいて、目標距離、目標速度、目標角度を算出する。図４では、検出処理器３０が精形状ビーム２０４から算出した目標角度を、目標角度２６０として図示している。
【００４４】
検出処理器３０は、算出した目標角度をモノパルス測角等によって角度補正する（ステップＳ７２）。検出処理器３０は、精形状ビームに基づいた検出結果である、目標距離、目標速度、および精形状での補正後角度を外部装置に出力する（ステップＳ８０）。なお、検出処理器３０は、選択した精形状ビームに基づいて、目標５を検出できなかった場合には、非検出情報を外部装置に出力する。
【００４５】
検出処理器３０は、角度差が閾値以上である精形状ビームに対し（ステップＳ６０、閾値以上）、目標５の検出処理を省略する。すなわち、本実施の形態の信号処理装置１は、疎形状ビーム１０２から推定した目標角度と受信ビームのビーム中心角とが閾値以上離れている精形状ビームについては、目標５を検出できる可能性が低いので、検出処理の対象から除外する。これにより、検出処理器３０は、角度差が閾値以上の精形状ビームでは、目標５を検出しなかったものとして扱う（ステップＳ９０）。
【００４６】
図４に示したように、本実施の形態では、検出処理器３０が、疎形状ビーム１０２に対して目標５の検出処理を実行し、検出された目標５に対して目標角度２５０を算出している。ここでの目標角度２５０は、角度補正前の目標角度であり、受信ビームの中心である。本実施の形態では、検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づいて算出した目標角度２５０を角度補正することによって、目標角度２５１を算出する。ここで算出された目標角度２５１は、ビーム幅の広い疎形状ビーム１０２の情報を用いて算出されているので、検出精度が低い。このため、検出処理器３０は、目標角度２５１を最終的な検出結果としてそのまま採用しない。
【００４７】
ここで、検出処理器３０が実行する、疎形状ビーム１０２に基づいて算出した目標角度の角度補正と、精形状ビームに基づいて算出した目標角度の角度補正とは、同様の処理である。目標角度を角度補正する処理の計算負荷は、目標５を検出する処理に比べて十分に小さいので、目標５を検出する処理と、目標５を検出したうえで角度補正する処理とは、同じ処理時間とみなすことができる。
【００４８】
また、図４に示したように、検出処理器３０は、目標角度２５１と各精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇの中心角との角度差を算出する。そして、検出処理器３０は、角度差が閾値以上となる精形状ビーム２０３を検出処理の対象から外し、残った精形状ビーム２０４に対して検出処理を実行する。さらに、検出処理器３０は、精形状ビーム２０４に基づいて目標角度２６０を算出する。ここで算出される目標角度２６０はビーム幅の狭い何れかの精形状ビーム２０４の情報を用いて算出されているので、検出精度が高い。したがって、検出処理器３０は、目標角度２６０を角度補正した値を、最終的な検出結果として外部装置に出力する。
【００４９】
レーダ装置２は、マルチビームを形成するので、単一ビームを処理するＡＰＡＲ（Active  Phased  Array  Radar）といったレーダに比べて、ＤＢＦ処理等の処理負荷が増大する。そして、処理負荷の増大に伴い、１回のビーム送受信における処理時間が増大すると、ビームの送受信の間隔が開くことになり、走査速度が低下してしまう可能性がある。目標検出処理のためのビーム数が増加すると１ビームに割当可能な計算資源が減少するので、処理の並列化による処理時間の短縮などにも限界がある。一方、本実施の形態では、検出処理器３０が、選択した一部の精形状ビームに対してのみ目標検出処理を実行するので、目標検出処理の処理負荷を抑制することができる。すなわち、検出処理器３０は、精形状ビームによる目標５の検出処理対象を全ての精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇとせず、一部の精形状ビームのみとなるように絞り込んでいるので、目標５を検出する際の計算負荷を低減することができる。
【００５０】
つぎに、疎形状ビーム１０２で目標５を検出できなかった場合に要する処理時間と、精形状ビームを選択しなかった場合の処理時間と、精形状ビームを選択した場合の処理時間との比較について説明する。
【００５１】
図５は、実施の形態にかかる信号処理装置による目標検出処理の処理時間を説明するための図である。図５では、疎形状ビーム１０２で目標５を検出しなかった場合のタイミングチャート５０１と、精形状ビームを選択せず精形状ビームで目標５を検出した場合のタイミングチャート５０２と、選択した精形状ビームで目標５を検出した場合のタイミングチャート５０３とを示している。なお、図５では、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇを精形状（ａ）〜（ｇ）と記載し、疎形状ビーム１０２を疎形状と記載している。
【００５２】
タイミングチャート５０１〜５０３では、それぞれ上段がアンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎでの処理を示し、中段がＤＢＦ処理器２０での処理を示し、下段が検出処理器３０での処理を示している。
【００５３】
アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎは、ＤＢＦ処理器２０および検出処理器３０による処理を実行中に次の目標検出処理のためのビーム送受信を実行する。すなわち、アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎが、（Ｌ＋１）（Ｌは自然数）回目の目標検出処理をしている間に、ＤＢＦ処理器２０および検出処理器３０がＬ回目の目標検出処理を実行する。なお、アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎによる（Ｌ＋１）回目の目標検出処理と、ＤＢＦ処理器２０および検出処理器３０によるＬ回目の目標検出処理との関係は、タイミングチャート５０１〜５０３で同じである。
【００５４】
＜タイミングチャート５０１＞
タイミングチャート５０１に示すように、アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎでビーム送受信が行われると、ＤＢＦ処理器２０がＤＢＦ処理を実行する。ビーム送受信は、送信ビーム１０１を送信してから反射波を受信してデジタル電波Ｑ１〜ＱｎをＤＢＦ処理器２０に送るまでの処理である。
【００５５】
ＤＢＦ処理器２０は、疎形状ビーム１０２および精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇに対してＤＢＦ処理を実行する。ＤＢＦ処理器２０は、疎形状ビーム１０２のビデオデータであるデータ５３を検出処理器３０に送る。
【００５６】
検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づく目標５の検出処理（疎形状検出処理）を実行し、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇに基づく目標５の検出処理を実行しない。このため、疎形状ビーム１０２で目標５を検出できなかった場合は、精形状ビームを選択しない場合と、精形状ビームを選択する場合とで処理時間が同じである。
【００５７】
アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎによるビーム送受信の処理時間は、ＤＢＦ処理器２０および検出処理器３０による処理時間よりも長いので、アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎによるビーム送受信の処理時間がビーム送受信１回あたりの処理時間となる。
【００５８】
＜タイミングチャート５０２＞
タイミングチャート５０２に示すように、アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎでビーム送受信が行われると、ＤＢＦ処理器２０がＤＢＦ処理を実行する。
【００５９】
ＤＢＦ処理器２０は、疎形状ビーム１０２および精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇに対してＤＢＦ処理を実行する。ＤＢＦ処理器２０は、疎形状ビーム１０２のビデオデータであるデータ５３を検出処理器３０に送る。
【００６０】
検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づく目標５の検出処理（疎形状検出処理）を実行する。ここでは、検出処理器３０が、疎形状ビーム１０２に基づいて目標５を検出するので、検出処理器３０は、さらに精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇに基づく目標５の検出処理（精形状検出処理）を実行する。
【００６１】
ＤＢＦ処理器２０および検出処理器３０による処理時間は、アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎによるビーム送受信の処理時間よりも長いので、ＤＢＦ処理器２０および検出処理器３０による処理時間がビーム送受信１回あたりの処理時間となる。ここでのビーム送受信１回あたりの処理時間は、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇの７本に対する目標検出処理を含んでいる。
【００６２】
＜タイミングチャート５０３＞
タイミングチャート５０３に示すように、アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎでビーム送受信が行われると、ＤＢＦ処理器２０がＤＢＦ処理を実行する。
【００６３】
ＤＢＦ処理器２０は、疎形状ビーム１０２および精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇに対してＤＢＦ処理を実行する。ＤＢＦ処理器２０は、疎形状ビーム１０２のビデオデータであるデータ５３を検出処理器３０に送る。
【００６４】
検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づく目標５の検出処理を実行する。ここでは、検出処理器３０が、疎形状ビーム１０２に基づいて目標５を検出するので、検出処理器３０は、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇのうちの一部に基づいて目標５の検出処理を実行する。図５では、検出処理器３０が、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｄを選択し、選択した精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｄに基づいて検出処理を実行した場合を示している。
【００６５】
ＤＢＦ処理器２０および検出処理器３０による処理時間が、アンテナアレイＡ１〜ＡｎおよびＡＤ変換器Ｂ１〜Ｂｎによるビーム送受信の処理時間よりも長い場合には、ＤＢＦ処理器２０および検出処理器３０による処理時間がビーム送受信１回あたりの処理時間となる。ここでのビーム送受信１回あたりの処理時間は、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｄの４本に対する目標検出処理しか含んでいない。すなわち、精形状ビームを選択する場合は、精形状ビームを選択しない場合よりもビーム送受信１回あたりの処理時間が短くなり、ビームの送受信間隔を短くできる。したがって、捜索領域の全体を走査する際に要する時間を短縮できる。具体的には、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇのうち、検出処理器３０が選択しなかった精形状ビーム１０３ｅ〜１０３ｇへの検出処理の時間分だけ処理時間が短くなる。このように、特定の精形状ビームを選択して目標５を検出するので、捜索範囲に目標５が存在する領域においても、捜索領域全体を走査する際に要する時間を短縮でき、走査を高速化することが可能になる。
【００６６】
ところで、図３のステップＳ６０では、角度差を閾値と比較した比較結果のみを判定基準として、各精形状ビームを目標検出処理の処理対象とするか否かを判定しているが、疎形状ビーム１０２に基づいて検出された目標角度の現れ方または閾値の設定によって、目標検出処理の対象となる精形状ビームの数が変化する。
【００６７】
一方で、ビーム送受信の処理間隔の上限が固定であることが望ましいシステムにレーダ装置２が適用される場合には、目標検出処理の対象となる精形状ビームの数を増減させないことが望ましい。この場合、検出処理器３０は、目標検出処理の対象とする精形状ビームを選択する際に、角度差が閾値未満となる条件に加えて、角度差が小さい精形状ビームから最大Ｍ個（Ｍは自然数）までを選択する条件を追加してもよい。換言すると、検出処理器３０は、精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇの中から角度差が小さい精形状ビームを優先して特定数未満の精形状ビームを選択してもよい。これにより、ビーム送受信の処理間隔を制限することが可能となり、システムが想定する規定時間内に目標検出処理を完了させることができる。精形状ビームの本数を限定するための上述のＭは、ユーザによって任意な値を指定可能なパラメータである。
【００６８】
また、検出処理器３０は、目標検出処理の対象とする精形状ビームを選択する際に、疎形状ビーム１０２から算出された目標角度に基づいた絞り込みに加えて、疎形状ビーム１０２から算出された目標速度または目標距離の情報を用いてもよい。
【００６９】
例えば、レーダ装置２は、精形状ビームに基づいた目標検出処理を実行する際には、距離および速度の２次元空間内で物理的にレーダが検出しうる範囲の中に目標５が存在するか否かを探索していく。この場合において、検出処理器３０は、実際に検出処理を実行する範囲を疎形状ビーム１０２に基づいて検出された目標距離または目標速度の付近のみとしてもよい。
【００７０】
すなわち、検出処理器３０は、精形状ビームに基づいて実際に検出する目標距離（第２の目標距離）を疎形状ビーム１０２で検出された目標距離（第１の目標距離）から特定の範囲内としてもよい。また、検出処理器３０は、精形状ビームに基づいて実際に検出する目標速度（第２の目標速度）を疎形状ビーム１０２で検出された目標速度（第１の目標速度）から特定の範囲内としてもよい。検出する目標距離または目標速度を特定の範囲内とすることにより、検出処理器３０は、探索範囲を限定することができるので、探索時間を短縮することができる。
【００７１】
ここで、信号処理装置１のハードウエア構成について説明する。信号処理装置１は、図２で説明したように、ＤＢＦ処理回路および検出処理回路で構成される場合に限らず、プロセッサおよびメモリによって構成されてもよい。
【００７２】
図６は、実施の形態にかかる信号処理装置をプロセッサおよびメモリで実現する場合のハードウエア構成を示す図である。信号処理装置１は、プロセッサ３０１およびメモリ３０２で実現することができる。プロセッサ３０１の例は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）ともいう）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）またはシステムＬＳＩ（Large  Scale  Integration）である。メモリ３０２の例は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）またはＲＯＭ（Read  Only  Memory）である。
【００７３】
信号処理装置１は、プロセッサ３０１が、メモリ３０２で記憶されている、信号処理装置１の動作を実行するためのプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、このプログラムは、信号処理装置１の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。メモリ３０２は、プロセッサ３０１が各種処理を実行する際の一時メモリにも使用される。
【００７４】
プロセッサ３０１が実行するプログラムは、コンピュータで実行可能な、データ処理を行うための複数の命令を含むコンピュータ読取り可能かつ非遷移的な（non-transitory）記録媒体を有するコンピュータプログラムプロダクトであってもよい。プロセッサ３０１が実行するプログラムは、複数の命令がデータ処理を行うことをコンピュータに実行させる。
【００７５】
また、信号処理装置１の機能について、一部を専用のハードウエアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
【００７６】
このように実施の形態では、信号処理装置１が、疎形状ビーム１０２に基づいて目標５を検出できた場合に、目標角度に基づいて精形状ビーム１０３ａ〜１０３ｇの中から特定の条件を満たす精形状ビームを選択し、選択した精形状ビームに基づいて目標５の検出処理を実行している。また、信号処理装置１は、選択しなかった精形状ビームに対しては目標５の検出処理を実行しない。これにより、目標探索の角度分解能を低下させることなく信号処理の計算負荷を抑制することができる。また、信号処理の計算負荷を抑制できるので、捜索時間を短く抑えることが可能となる。
【００７７】
また、検出処理器３０は、疎形状ビーム１０２に基づいて算出した目標角度を角度補正するので、正確な目標角度に基づいて、精形状ビームを選択することが可能となる。また、検出処理器３０は、選択した精形状ビームに基づいて算出した目標角度を角度補正するので、正確な目標角度を算出することが可能となる。
【００７８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  信号処理装置、２  レーダ装置、５  目標、２０  ＤＢＦ処理器、３０  検出処理器、５３，５４ａ〜５４ｇ  データ、１０１  送信ビーム、１０２  疎形状ビーム、１０３ａ〜１０３ｇ，２０３，２０４  精形状ビーム、１０３Ｘ  精形状ビーム群、２５０，２５１，２６０  目標角度、３０１  プロセッサ、３０２  メモリ、Ａ１〜Ａｎ  アンテナアレイ、Ｂ１〜Ｂｎ  ＡＤ変換器、Ｐ１〜Ｐｎ  アナログ電波、Ｑ１〜Ｑｎ  デジタル電波。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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