(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の送信周波数信号を生成し、前記送信周波数信号を用いて所定の変調方式に基づく送信信号を生成する送信機と、
前記送信信号を所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標およびクラッタからの反射波を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した反射波信号をベースバンド帯に周波数変換してアナログ受信信号を生成する受信機と、
前記送信機からの送信信号を前記アンテナに入力するとともに、前記アンテナからの反射波信号を前記受信機に入力するデュプレクサと、
前記受信機からのアナログ受信信号をディジタル化した受信信号に変換するＡＤ変換器と、
所定のヒット数Ｈおよび所定のドップラ帯域幅Ｂｃを入力し、前記ＡＤ変換器からの第ｈヒットの受信信号ｘｈ（ｎ）から構成される下式（１）で表される第ｎスナップショットの受信信号ベクトルｘ（ｎ）とパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）との関係を下式（２）のように規定する射影行列Ｐｎｕｌｌを、前記ヒット数Ｈおよび前記ドップラ帯域幅Ｂｃを用いて予め計算しておくクラッタ抑圧行列計算手段と、
ｘ（ｎ）＝［ｘ１（ｎ）  ｘ２（ｎ）  ・・・  ｘＨ（ｎ）］Ｔ  ・・・（１）
ｙ（ｎ）＝ＡＨＰｎｕｌｌｘ（ｎ）  ・・・（２）
ただし、ここで、ドップラ解析行列Ａは下式（３）で表され、下式（３）のドップラ解析ベクトルａｓ（ｈ）は下式（４）で表され、下式（４）のドップラ解析周波数ｆｓ（ｈ）は下式（５）で表され、１≦ｈ≦Ｈであり、ＰＲＩは前記受信信号ｘｈ（ｎ）のパルス繰返し周期であり、
【数１】
0005566261.tif 000029
前記受信信号ｘｈ（ｎ）と前記射影行列Ｐｎｕｌｌとを入力し、前記受信信号ｘｈ（ｎ）から受信信号ベクトルｘ（ｎ）を上式（１）に従って生成するとともに、前記射影行列Ｐｎｕｌｌを用いて、前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）から前記パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を上式（２）に従って計算するクラッタ抑圧手段と、
前記クラッタ抑圧手段からの前記パルス間コヒーレント積分値を入力情報として、所定の目標検出処理を行う目標検出手段と、
を備え、
前記クラッタ抑圧行列計算手段は、
前記ヒット数Ｈおよび前記ドップラ帯域幅Ｂｃを入力し、クラッタ中心周波数ｆｃ＝０の場合のＣＭＴ行列ＣＧを下式（６）および下式（７）に従って計算するＣＭＴ行列計算手段と、
【数２】
0005566261.tif 000030
ただし、ここで、ＰＲＩは、前記受信信号ｘｈ（ｎ）のパルス繰返し周期であり、
前記ＣＭＴ行列ＣＧを入力し、前記ＣＭＴ行列ＣＧに対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξｈと、前記固有値ξｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅｃｈとを計算する固有値・固有ベクトル分解手段と、
前記固有値ξｈを入力し、前記固有値ξｈからクラッタランクＤを設定するクラッタランク設定手段と、
前記固有値ξｈと前記固有ベクトルｅｃｈと前記クラッタランクＤとを入力し、前記クラッタランクＤ個の前記固有値ξｄ（ｄ＝１、２、・・・、Ｄ）に対応する前記固有ベクトルｅｃｄを列ベクトルとするクラッタ固有ベクトル行列ＥＤを計算するクラッタ固有ベクトル行列計算手段と、
前記クラッタ固有ベクトル行列ＥＤを入力し、前記クラッタ固有ベクトル行列ＥＤから、前記射影行列Ｐｎｕｌｌを下式（８）に従って計算する射影行列計算手段と、
Ｐｎｕｌｌ＝Ｉ−ＥＤＥＤＨ  ・・・（８）
を備え、
前記クラッタランク設定手段は、
前記固有値ξｈを入力し、前記固有値ξｈの累積寄与率ＣＰ（ｈ）を下式（９）に従って求める累積寄与率計算手段と、
【数３】
0005566261.tif 000031
前記累積寄与率ＣＰ（ｈ）を入力し、所定のクラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）を満たすために必要な最小クラッタランクＤを、下式（１０）のように、前記クラッタランクＤとして求める最適クラッタランク推定手段と、
Ｄ＝ａｒｇｍｉｎＣＡ（ｈ）
ｓｕｂｊｅｃｔ  ｔｏ
ＣＡ（ｈ）≧ＣＡ（ｒｅｑ）  ・・・（１０）
を備え、
ただし、ここで、前記累積寄与率ＣＰ（ｈ）に対応するクラッタ減衰量ＣＡ（ｈ）は、下式（１１）で表され
【数４】
0005566261.tif 000032
たことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記クラッタ抑圧手段は、
前記受信信号ｘｈ（ｎ）と前記射影行列Ｐｎｕｌｌとを入力し、前記受信信号ｘｈ（ｎ）から前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）を上式（１）に従って生成するとともに、前記射影行列Ｐｎｕｌｌを用いて、前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）からクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を下式（１２）に従って計算する射影処理手段と、
ｘｎｕｌｌ（ｎ）＝Ｐｎｕｌｌｘ（ｎ）  ・・・（１２）
前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を入力し、前記パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を下式（１３）に従って計算するパルス間コヒーレント積分手段と、
ｙ（ｎ）＝ＡＨｘｎｕｌｌ（ｎ）  ・・・（１３）
を備え、
ただし、ここで、ドップラ解析行列Ａは上式（３）で表され、上式（３）のドップラ解析ベクトルａｓ（ｈ）は上式（４）で表され、上式（４）のドップラ解析周波数ｆｓ（ｈ）は上式（５）で表され、ＰＲＩは前記受信信号ｘｈ（ｎ）のパルス繰返し周期である
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記クラッタ抑圧行列計算手段は、所定のドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’を前記ドップラ帯域幅Ｂｃとして入力するとともに、所定のクラッタ中心周波数推定値ｆｃ’を更に入力し、
前記ヒット数Ｈを入力するともに、前記クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’を前記クラッタ中心周波数ｆｃとして入力し、ドップラ帯域幅Ｂｃ＝０の場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）を下式（１４）に従って計算する第１のクラッタ相関行列計算手段と、
【数５】
0005566261.tif 000033
ただし、ここで、ｐｃ＝１であり、ａｃは前記クラッタ中心周波数ｆｃに関するクラッタステアリングベクトルであり、下式（１５）で表され、ＰＲＩは、前記受信信号ｘｈ（ｎ）のパルス繰返し周期であり、
【数６】
0005566261.tif 000034
前記ＣＭＴ行列ＣＧと、前記ドップラ帯域幅Ｂｃ＝０の場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）とを入力し、前記ドップラ帯域幅Ｂｃ＝０の場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）から、クラッタ相関行列Ｒｃｃを下式（１６）に従って計算する第２のクラッタ相関行列計算手段とを更に有し、
Ｒｃｃ＝ＣＧ○Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）＝ｐｃＣＧ○（ａｃａｃＨ）  ・・・（１６）
ただし、ここで、○はアダマール積を表し、
前記固有値・固有ベクトル分解手段は、前記クラッタ相関行列Ｒｃｃを前記ＣＭＴ行列ＣＧとして入力し、前記ＣＭＴ行列ＣＧに対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξｈと、前記固有値ξｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅｃｈとを計算する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記クラッタ抑圧手段は、
所定のクラッタ中心周波数推定値ｆｃ’を更に入力し、
前記受信信号ｘｈ（ｎ）と前記クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’とを入力し、前記受信信号ｘｈ（ｎ）から前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）を上式（１）に従って生成するとともに、前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）に対して、クラッタ中心周波数が０Ｈｚになるような位相回転を与えたドップラシフト後受信信号ベクトルｘｒｏｔ（ｎ）を求める第１のドップラシフト処理手段と、
前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）と前記クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’を入力し、前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）に対して、前記第１のドップラシフト処理手段とは逆の位相回転を与えて逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｄｅｒｏｔ（ｎ）を求める第２のドップラシフト処理手段と、
を更に備え、
前記射影処理手段は、前記第１のドップラシフト処理手段が求めた前記ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｒｏｔ（ｎ）を前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）として入力し、下式（１９）に従って計算した前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を前記第２のドップラシフト処理手段に出力し、
ｘｎｕｌｌ（ｎ）＝Ｐｎｕｌｌｘ（ｎ）  ・・・（１９）
前記パルス間コヒーレント積分手段は、前記第２のドップラシフト処理手段が求めた前記逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｄｅｒｏｔ（ｎ）を前記クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）として入力する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クラッタ抑圧を行うレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーダ装置において、航空機などの目標を探知する際には、複数のパルスから構成される受信信号に対して、離散フーリエ変換などによりパルス間コヒーレント積分処理を施した後、目標検出を行う場合がある。
【０００３】
このとき、目標信号とともに、陸地や樹木からの不要反射信号であるグランドクラッタ、または海面からの不要反射信号であるシークラッタを受信する場合には、これらを除去してから目標検出を行う必要がある。
なお、上記クラッタは、いずれもドップラスペクトルの中心周波数が一般に０Ｈｚとされることから、以下の説明では、まとめて「固定クラッタ」と称するものとする。
【０００４】
また、従来から、固定クラッタ環境下で、パルス間コヒーレント積分処理を行う場合、固定クラッタを除去するために、固定クラッタが存在するゼロドップラビンの出力を無視し、残りのドップラビンの出力に存在する受信信号を用いて目標検出を行う技術が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００５】
非特許文献１による目標検出技術は、極めて簡単で、単にゼロドップラビンの出力を無視しているのみなので、残りのドップラビンの出力には、固定クラッタのドップラサイドローブ電力が含まれたままである。
【０００６】
上記従来技術によれば、固定クラッタのドップラサイドローブ電力が雑音電力に比べて十分に小さい場合には、ドップラサイドローブ電力の影響を無視することができるので、目標信号を含むドップラビンにおいて、十分なＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ：信号／干渉比）が得られる。ここで、干渉（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）は、クラッタ電力および雑音電力の和である。
【０００７】
よって、ドップラサイドローブ電力が十分に小さい場合は、後段の目標検出により所望の探知性能が得られることが期待できる。
ところが、ゼロドップラビンに含まれる固定クラッタの電力が極めて大きい場合には、ゼロドップラビンの出力を無視しても、残りのドップラビンに含まれるドップラサイドローブ電力の影響が無視できない場合がある。この場合、目標信号を含むドップラビンにおいて十分なＳＩＲが得られず、探知性能が劣化してしまう問題がある。
【０００８】
そこで、上記非特許文献１の問題に対処するために、パルス間コヒーレント積分手段の前段にて、ＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：移動目標指示装置）フィルタを介して固定クラッタを抑圧してから、パルス間コヒーレント積分処理を行う技術も提案されている（たとえば、非特許文献２参照）。
【０００９】
非特許文献２による目標検出技術は、ＭＴＩフィルタが事前に設計可能であって多くのレーダ装置に実装されていることから、比較的容易に適用可能と言える。
ところが、この場合、固定クラッタの抑圧は可能であるものの、ＭＴＩフィルタの過渡応答により、パルス間コヒーレント積分手段に入力されるヒット数が減少するので、ヒット数減少によりパルス間コヒーレント積分効果が劣化して十分なＳＩＲが得られない場合には、所望の探知性能を達成できないという問題がある。
【００１０】
また、固定クラッタの電力が極めて大きい場合や、ドップラ帯域幅が広い場合には、ＭＴＩフィルタを用いても、固定クラッタを十分に抑圧することができず、残留クラッタ電力によってＳＩＲがさらに劣化する場合があり、結局、所望の探知性能を達成できないという問題がある。
【００１１】
そこで、上記非特許文献２の問題に対処するために、ＭＴＩフィルタを用いずに、アダプティブフィルタを用いることにより、クラッタのドップラスペクトル特性に合わせた抑圧を行いながら、ＳＩＲを最大化する技術が提案されている（たとえば、非特許文献３参照）。
【００１２】
非特許文献３による目標検出技術においては、クラッタ相関行列の逆行列を用いて、クラッタのドップラスペクトル特性に合わせた抑圧が行われる。
ところが、クラッタのドップラスペクトル特性は、一般に、クラッタとレーダとの位置関係や観測時間などによって異なるので、クラッタ相関行列も同様に異なる。
【００１３】
したがって、非特許文献３の技術を実現するためには、クラッタを含む受信信号を観測することにより、クラッタ相関行列を逐次リアルタイムに推定しながら、アダプティブフィルタのウェイトを求める必要がある。
【００１４】
すなわち、レンジビンごとに、クラッタ相関行列およびその逆行列を求め、さらに、想定される目標ドップラ周波数に対応した複数のアダプティブフィルタからなるフィルタバンクを構成する処理をリアルタイムに行う必要があり、この結果、実装が複雑になり、また演算処理負荷も高くなる問題がある。
【００１５】
さらに、クラッタ相関行列を高精度に推定するためには、同じドップラスペクトル特性を有するクラッタを、十分な回数にわたり観測することが必要となる。
ところが、レーダ装置の運用上の制約から、数回程度の観測しかできない場合が多く、高精度なクラッタ相関行列の推定が困難になるという問題がある。
【００１６】
そこで、上記非特許文献３の問題に対処するために、事前にクラッタのドップラスペクトル特性（クラッタ電力、クラッタ中心周波数、ドップラ帯域幅）を既知値とすることにより、クラッタ相関行列およびその逆行列を求め、さらに想定する複数の目標ドップラ周波数に対応した複数のアダプティブフィルタからなるフィルタバンクを事前に構成する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【００１７】
ここで、既知値となる固定クラッタのドップラスペクトル特性を考えると、クラッタ中心周波数は、０Ｈｚでよい。また、ドップラ帯域幅は、レーダ設計で広く用いられている実測に基づく典型的な値が既知である（たとえば、非特許文献４参照）。
【００１８】
ところが、クラッタ電力は、クラッタとレーダとの位置関係や、観測時間などによって異なるので、これらに合致した正確なクラッタ電力を事前に予測することは、一般的には困難と考えられる。
また、仮に予測できた場合でも、クラッタとレーダとの位置関係や観測時間に対応した膨大な数のフィルタバンクを事前に構成する必要があり、結局、特許文献１の技術をレーダ装置に実装することは実質的に困難と考えられる。
【００１９】
以下、上記非特許文献１〜３および上記特許文献１に記載の従来技術（固定クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行う場合に適用される）の各問題点について、まとめて説明する。
【００２０】
非特許文献１の技術は、フィルタによりクラッタを抑圧する能力がないことから、十分なＳＩＲを得ることができない。
非特許文献２の技術は、ＭＴＩフィルタによりクラッタ抑圧が行われているが、ＭＴＩフィルタの過渡応答や抑圧能力不足に起因して、十分なＳＩＲが得られない。
【００２１】
非特許文献３の技術は、アダプティブフィルタによりＳＩＲを最大化しているが、アダプティブフィルタの構成をリアルタイムに行う必要があるので、実装が複雑になるうえ、演算処理負荷が高くなる。さらに、レーダの運用上の制約から、高精度なクラッタ相関行列の推定が困難になる。
【００２２】
特許文献１の技術は、クラッタ電力などが既知であるという前提のもとで、非特許文献３の問題を解決しているが、クラッタ電力は、クラッタとレーダとの位置関係や観測時間によって異なるので、これらに合致した正確なクラッタ電力を、既知値とするという前提が成立することは、一般的に困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特許第３１８８６３８号公報
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】Ｍａｒｋ  Ａ．Ｒｉｃｈａｒｄｓ，Ｊａｍｅｓ  Ａ．Ｓｃｈｅｅｒ，Ｗｉｌｌｉａｍ  Ａ．Ｈｏｌｍ，Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｒａｄａｒ：Ｂａｓｉｃ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｒａｌｅｉｇｈ，ＮＣ，ＳｃｉＴｅｃｈ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２０１０．
【非特許文献２】Ｍ．Ａ．Ｒｉｃｈａｒｄｓ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  ｏｆ  Ｒａｄａｒ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，２００５．
【非特許文献３】Ｄ．Ｃ．Ｓｃｈｌｅｈｅｒ，ＭＴＩ  ａｎｄ  Ｐｕｌｓｅ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｒａｄａｒ，Ｎｏｒｗｏｏｄ，ＭＡ，Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ，１９９１．
【非特許文献４】Ｍ．Ｓｋｏｌｎｉｋ  ｅｄ．，Ｒａｄａｒ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ，２００８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
従来のレーダ装置は、固定クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、ＭＴＩフィルタのように事前に設計可能で比較的実装の容易な処理により、ヒット数を減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数を用いたパルス間コヒーレント積分処理を行う技術が要求されているにもかかわらず、これを実現することができないという課題があった。
また、移動クラッタをも含めたクラッタ環境下で、パルス間コヒーレント積分処理を行うために、上記技術の拡張が要求されているにもかかわらず、これを実現することができないという課題があった。
【００２６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、ＭＴＩフィルタのように、事前に設計可能で比較的実装の容易な処理により、ヒット数を減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数を用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことのできるレーダ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】
【００２７】
この発明に係るレーダ装置は、
所定の送信周波数信号を生成し、前記送信周波数信号を用いて所定の変調方式に基づく送信信号を生成する送信機と、
前記送信信号を所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標およびクラッタからの反射波を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した反射波信号をベースバンド帯に周波数変換してアナログ受信信号を生成する受信機と、
前記送信機からの送信信号を前記アンテナに入力するとともに、前記アンテナからの反射波信号を前記受信機に入力するデュプレクサと、
前記受信機からのアナログ受信信号をディジタル化した受信信号に変換するＡＤ変換器と、
所定のヒット数Ｈおよび所定のドップラ帯域幅Ｂｃを入力し、前記ＡＤ変換器からの第ｈヒットの受信信号ｘｈ（ｎ）から構成される下式（１０１）で表される第ｎスナップショットの受信信号ベクトルｘ（ｎ）とパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）との関係を下式（１０２）のように規定する射影行列Ｐｎｕｌｌを、前記ヒット数Ｈおよび前記ドップラ帯域幅Ｂｃを用いて予め計算しておくクラッタ抑圧行列計算手段と、
ｘ（ｎ）＝［ｘ１（ｎ）  ｘ２（ｎ）  ・・・  ｘＨ（ｎ）］Ｔ  ・・・（１０１）
ｙ（ｎ）＝ＡＨＰｎｕｌｌｘ（ｎ）  ・・・（１０２）
ただし、ここで、ドップラ解析行列Ａは後述の式（３９）で表され、式（３９）のドップラ解析ベクトルａｓ（ｈ）は後述の式（４０）で表され、式（４０）のドップラ解析周波数ｆｓ（ｈ）は後述の式（４１）で表され、１≦ｈ≦Ｈであり、ＰＲＩは前記受信信号ｘｈ（ｎ）のパルス繰返し周期であり、
前記受信信号ｘｈ（ｎ）と前記射影行列Ｐｎｕｌｌとを入力し、前記受信信号ｘｈ（ｎ）から受信信号ベクトルｘ（ｎ）を上式（１０１）式に従って生成するとともに、前記射影行列Ｐｎｕｌｌを用いて、前記受信信号ベクトルｘ（ｎ）から前記パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を上式（１０２）に従って計算するクラッタ抑圧手段と、
前記クラッタ抑圧手段からの前記パルス間コヒーレント積分値を入力情報として、所定の目標検出処理を行う目標検出手段と、
を備え、
前記クラッタ抑圧行列計算手段は、
前記ヒット数Ｈおよび前記ドップラ帯域幅Ｂｃを入力し、クラッタ中心周波数ｆｃ＝０の場合のＣＭＴ行列ＣＧを後述の式（２５）および後述の式（２０）に従って計算するＣＭＴ行列計算手段と、
ただし、ここで、ＰＲＩは、前記受信信号ｘｈ（ｎ）のパルス繰返し周期であり、
前記ＣＭＴ行列ＣＧを入力し、前記ＣＭＴ行列ＣＧに対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξｈと、前記固有値ξｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅｃｈとを計算する固有値・固有ベクトル分解手段と、
前記固有値ξｈを入力し、前記固有値ξｈからクラッタランクＤを設定するクラッタランク設定手段と、
前記固有値ξｈと前記固有ベクトルｅｃｈと前記クラッタランクＤとを入力し、前記クラッタランクＤ個の前記固有値ξｄ（ｄ＝１、２、・・・、Ｄ）に対応する前記固有ベクトルｅｃｄを列ベクトルとするクラッタ固有ベクトル行列ＥＤを計算するクラッタ固有ベクトル行列計算手段と、
前記クラッタ固有ベクトル行列ＥＤを入力し、前記クラッタ固有ベクトル行列ＥＤから、前記射影行列Ｐｎｕｌｌを下式（１０３）に従って計算する射影行列計算手段と、
Ｐｎｕｌｌ＝Ｉ−ＥＤＥＤＨ  ・・・（１０３）
を備え、
前記クラッタランク設定手段は、
前記固有値ξｈを入力し、前記固有値ξｈの累積寄与率ＣＰ（ｈ）を後述の式（２９）に従って求める累積寄与率計算手段と、
前記累積寄与率ＣＰ（ｈ）を入力し、所定のクラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）を満たすために必要な最小クラッタランクＤを、下式（１０４）のように、前記クラッタランクＤとして求める最適クラッタランク推定手段とを備え、
Ｄ＝ａｒｇｍｉｎＣＡ（ｈ）
ｓｕｂｊｅｃｔ  ｔｏ
ＣＡ（ｈ）≧ＣＡ（ｒｅｑ）  ・・・（１０４）
ただし、ここで、前記累積寄与率ＣＰ（ｈ）に対応するクラッタ減衰量ＣＡ（ｈ）は、後述の式（４８）で表されるものである。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、ヒット数分の受信信号を非クラッタ部分空間に射影することにより、クラッタ抑圧を実現することができるので、クラッタ抑圧後でもヒット数が減少することのないレーダ装置を実現することができる。
また、非クラッタ部分空間への射影行列は事前に計算可能であり、リアルタイムに推定する必要がないので、射影行列の事前設計と、パルス間コヒーレント積分手段の前段への射影処理手段の追加とにより、容易に実現可能であり、比較的容易にレーダ装置に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図１内のクラッタ抑圧手段の機能構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態４によるクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態４によるクラッタ抑圧手段の機能構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態５によるクラッタランク設定手段の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
実施の形態１．
以下、図１〜図３を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。また、図２は図１内のクラッタ抑圧行列計算手段の機能構成を示すブロック図であり、図３は図１内のクラッタ抑圧手段の機能構成を示すブロック図である。
【００３１】
図１において、レーダ装置は、送信機１と、送受信を切替えるデュプレクサ２と、アンテナ３と、受信機４と、ＡＤ変換器５と、クラッタ抑圧行列計算手段６と、クラッタ抑圧手段７と、目標検出手段８とを備えている。
【００３２】
送信機１は、所定の送信周波数信号を生成し、送信周波数信号を用いて所定の変調方式に基づく送信信号を生成する。
デュプレクサ２は、送信機１からの送信信号をアンテナ３に入力するとともに、アンテナ３で受信された反射波信号を受信機４に入力する。
【００３３】
アンテナ３は、送信機１からデュプレクサ２を経由して入力される送信信号を、所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標およびクラッタからの反射波を受信する。
【００３４】
受信機４は、アンテナ３からデュプレクサ２を経由して入力される反射波信号を、ベースバンド帯に周波数変換してアナログ受信信号を生成する。
ＡＤ変換器５は、受信機４からのアナログ受信信号を、ディジタル化した受信信号ｘｈ（ｎ）に変換する。
【００３５】
クラッタ抑圧行列計算手段６は、所定のヒット数Ｈ（以下、単に「ヒット数Ｈ」という）と、所定のドップラ帯域幅Ｂｃ（ドップラスペクトル幅：以下、単に「ドップラ帯域幅Ｂｃ」という）とに基づいて、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを求める。
なお、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅Ｂｃは、ユーザ入力であり、ユーザ要求に応じて設定される。
【００３６】
クラッタ抑圧手段７は、ＡＤ変換器５から入力される受信信号ｘｈ（ｎ）と、クラッタ抑圧行列計算手段６から入力される射影行列Ｐｎｕｌｌとを用いて、受信信号ｘｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧しつつ、受信信号ｘｈ（ｎ）に含まれる目標信号に対して、ヒット方向に積分するヌル拘束付きパルス間コヒーレント積分処理（以下、単に「パルス間コヒーレント積分処理」という）を行い、ヌル拘束付きパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）（以下、単に「パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）」という）を算出する。
【００３７】
目標検出手段８は、クラッタ抑圧手段７で算出されたパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を入力情報として、所定の目標検出処理を行う。
【００３８】
図２において、クラッタ抑圧行列計算手段６は、ＣＭＴ行列計算手段６１と、固有値・固有ベクトル分解手段６２と、クラッタランク設定手段と、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４と、射影行列計算手段６５とを備えている。
【００３９】
ＣＭＴ行列計算手段６１は、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅Ｂｃに基づき、ＣＭＴ（Ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｔａｐｅｒ：共分散行列テーパ）行列ＣＧを計算する。
【００４０】
固有値・固有ベクトル分解手段６２は、ＣＭＴ行列ＣＧを入力情報として、ＣＭＴ行列ＣＧに対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べたクラッタ相関行列の固有値ξｈと、固有値ξｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅｃｈとを計算する。
クラッタランク設定手段６３は、固有値ξｈを入力情報として、クラッタランクＤを設定する。
【００４１】
クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４は、固有値ξｈと固有ベクトルｅｃｈとクラッタランクＤとを入力情報として、固有値ξｈおよび固有ベクトルｅｃｈから、クラッタランクＤ以下に対応するクラッタ固有値およびクラッタ固有ベクトルを選択し、選択したクラッタ固有ベクトルを列ベクトルとして並べたクラッタ固有ベクトル行列ＥＤを求める。
【００４２】
なお、この発明の実施の形態１においては、固定クラッタを想定しているので、クラッタ固有ベクトル行列ＥＤは、固定クラッタ固有ベクトル行列となる。
射影行列計算手段６５は、クラッタ固有ベクトル行列ＥＤから、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを求める。
【００４３】
図３において、クラッタ抑圧手段７は、射影処理手段７１と、パルス間コヒーレント積分手段７２とを備えている。
【００４４】
射影処理手段７１は、受信信号ベクトル形成手段（後述する）を含み、ＡＤ変換器５からの受信信号ｘｈ（ｎ）と、クラッタ抑圧行列計算手段６からの射影行列Ｐｎｕｌｌとを入力情報として、受信信号ｘｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧したクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を生成する。
【００４５】
パルス間コヒーレント積分手段７２は、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）のパルス間コヒーレント積分処理を行い、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を算出して目標検出手段８に入力する。
【００４６】
次に、図１〜図３に示したこの発明の実施の形態１による処理で想定される受信信号モデルおよびその性質について説明する。
なお、受信信号ｘｈ（ｎ）に含まれる目標信号は、ヒット数Ｈのドップラ周波数ｆｄの複素正弦波で表わされるものとする。また、目標信号は、Ｎ回（Ｎは「スナップショット数」）観測されるものとする。
【００４７】
このとき、第ｎスナップショットでの第ｈヒット目の目標信号ｓｈ（ｎ）は、以下の式（１）で表される。
【００４８】
ｓｈ（ｎ）＝ｓ（ｎ）ｅｘｐ｛ｊ・２πｆｄ（ｈ−１）ＰＲＩ｝  ・・・（１）
【００４９】
ただし、式（１）において、ｈ＝１、２、・・・、Ｈであり、ｎ＝１、２、・・・、Ｎである。
また、ｓ（ｎ）は目標信号の複素振幅、ＰＲＩは、目標信号を含む受信信号ｘｈ（ｎ）のパルス繰返し周期である。
【００５０】
ここで、クラッタｃｈ（ｎ）、受信機雑音ｎｈ（ｎ）について検討すると、クラッタｃｈ（ｎ）は、ヒット方向にて、後述する式（１７）のような自己相関特性を有し、一方、受信機雑音ｎｈ（ｎ）は、無相関である。
以上のことから、受信信号ｘｈ（ｎ）は、式（１）を用いて、以下の式（２）で表される。
【００５１】
ｘｈ（ｎ）＝ｓｈ（ｎ）＋ｃｈ（ｎ）＋ｎｈ（ｎ）
＝ｓ（ｎ）ｅｘｐ｛ｊ・２πｆｄ（ｈ−１）ＰＲＩ｝＋ｃｈ（ｎ）＋ｎｈ（ｎ）  ・・・（２）
【００５２】
式（２）から、第ｎスナップショットにてサンプルしたＨ個の受信信号ｘｈ（ｎ）は、以下の式（３）のように、受信信号ベクトルｘ（ｎ）で表される。
【００５３】
【数１】
0005566261.tif 000002
【００５４】
式（３）において、ａｓは目標信号のヒットごとの位相に基づくベクトルであり、目標のドップラ周波数ｆｄに対応したベクトル（目標ステアリングベクトル）として、以下の式（４）で表される。
【００５５】
【数２】
0005566261.tif 000003
【００５６】
また、式（３）において、ｃ（ｎ）はクラッタベクトル、ｎ（ｎ）は雑音ベクトルであり、それぞれ、以下の式（５）、式（６）で表される。
【００５７】
ｃ（ｎ）＝［ｃ１（ｎ）  ｃ２（ｎ）  ・・・  ｃＨ（ｎ）］Ｔ  ・・・（５）
ｎ（ｎ）＝［ｎ１（ｎ）  ｎ２（ｎ）  ・・・  ｎＨ（ｎ）］Ｔ  ・・・（６）
【００５８】
式（３）から、受信信号ベクトルｘ（ｎ）の相関行列Ｒｘｘは、以下の式（７）で表される。
【００５９】
【数３】
0005566261.tif 000004
【００６０】
ただし、式（７）において、σ２は受信機４の雑音電力である。また、目標信号の複素振幅ｓ（ｎ）、クラッタベクトルｃ（ｎ）、雑音ベクトルｎ（ｎ）は、互いに無相関とする。
また、ｐｓは目標電力、Ｒｓｓは（目標）信号相関行列、Ｒｃｃはクラッタ相関行列であり、それぞれ、以下の式（８）〜式（１０）で表される。
【００６１】
ｐｓ＝Ｅ［ｓ（ｎ）ｓ＊（ｎ）］  ・・・（８）
Ｒｓｓ＝ｐｓａｓａｓＨ              ・・・（９）
Ｒｃｃ＝Ｅ［ｃ（ｎ）ｃＨ（ｎ）］  ・・・（１０）
【００６２】
ただし、式（９）、式（１０）内の目標ベクトルａｓＨおよびクラッタベクトルｃＨに付された「Ｈ」は、エルミート（Ｈｅｒｍｉｔｉａｎ）処理を示している。
【００６３】
次に、クラッタ相関行列Ｒｃｃについて検討する。
ここでは、クラッタとして、広くレーダ設計に用いられている「Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルモデル」によるクラッタを用いる。
Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルモデルは、ガウス関数で表わされるクラッタのパワースペクトル密度関数であり、以下の式（１１）で表される。
【００６４】
【数４】
0005566261.tif 000005
【００６５】
式（１１）において、ｆはドップラ周波数、ｆｃはＧａｕｓｓｉａｎスペクトルの中心周波数、σｄは標準偏差、Ｂｃはドップラ帯域幅（３ｄＢ幅）、ｐｃはクラッタ電力である。なお、この発明の実施の形態１においては、固定クラッタを想定しているので、クラッタ中心周波数ｆｃ＝０である。
ドップラ帯域幅Ｂｃは、ＰＳＤＧ（ｆ）の半値幅（３ｄＢ幅）であり、標準偏差σｄとの間で、以下の式（１２）で表される関係にある。
【００６６】
【数５】
0005566261.tif 000006
【００６７】
また、クラッタ電力ｐｃは、以下の式（１３）で表される。
【００６８】
【数６】
0005566261.tif 000007
【００６９】
クラッタ相関行列Ｒｃｃは、クラッタのヒット方向の自己相関関数ＲＧ（ｈ−１）を要素とする行列であり、以下の式（１４）で表される。
【００７０】
【数７】
0005566261.tif 000008
【００７１】
ここで、式（１４）内の自己相関関数ＲＧ（ｈ−１）とクラッタｃｈ（ｎ）との間の関係は、以下の式（１５）で表される。
【００７２】
【数８】
0005566261.tif 000009
【００７３】
ただし、式（１５）において、τはタイムラグである。
そこで、ＧａｕｓｓｉａｎスペクトルモデルＰＳＤＧ（ｆ）から、ヒット方向の自己相関関数ＲＧ（ｈ−１）を具体的に求める。
まず、Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルモデルの自己相関関数ＲＧ（τ）（パワースペクトル密度関数）は、ＷｉｅｎｅｒＫｈｉｎｃｈｉｎの定理を用いれば、以下の式（１６）で表される。
【００７４】
【数９】
0005566261.tif 000010
【００７５】
よって、ヒット方向の自己相関関数ＲＧ（ｈ−１）は、以下の式（１７）で表される。
【００７６】
【数１０】
0005566261.tif 000011
【００７７】
式（１７）から明らかなように、ヒット方向の自己相関関数ＲＧ（ｈ−１）は、クラッタ電力ｐｃと、クラッタ中心周波数ｆｃに依存する因子ｅｘｐ｛ｊ・２πｆｃ（ｈ−１）ＰＲＩ｝と、ドップラ帯域幅Ｂｃに依存する因子ｅｘｐ［−π２Ｂｃ２｛（ｈ−１）ＰＲＩ｝２／４ｌｎ２］との積で表わされることが分かる。
以下、上記３つの因子のうち、クラッタ電力ｐｃ以外の２つの因子について考える。
【００７８】
まず、クラッタ中心周波数ｆｃに依存する因子ｅｘｐ｛ｊ・２πｆｃ（ｈ−１）ＰＲＩ｝は、クラッタのドップラ帯域幅がＢｃ＝０の場合の自己相関関数ＲＧ（Ｂ＝０）（ｈ−１）を用いて表すことができる。
【００７９】
すなわち、式（１７）にＢｃ＝０を代入すれば、ＲＧ（Ｂ＝０）（ｈ−１）は、因子ｅｘｐ｛ｊ・２πｆｃ（ｈ−１）ＰＲＩ｝とクラッタ電力ｐｃとの積となり、以下の式（１８）で表される。
【００８０】
ＲＧ（Ｂ＝０）（ｈ−１）＝Ｐｃ・ｅｘｐ｛ｊ・２πｆｃ（ｈ−１）ＰＲＩ｝・・・（１８）
【００８１】
次に、ドップラ帯域幅Ｂｃに依存する因子ｅｘｐ［−π２Ｂｃ２｛（ｈ−１）ＰＲＩ｝２／４ｌｎ２］について考える。
まず、自己相関係数ＣＧ（ｈ−１）は、式（１７）の自己相関関数ＲＧ（ｈ−１）から、以下の式（１９）のように求められる。
【００８２】
【数１１】
0005566261.tif 000012
【００８３】
このとき、クラッタ中心周波数ｆｃ＝０のときの自己相関係数ＣＧ（ｈ−１）（ｆｃ＝０）（ｈ−１）は、式（１９）にｆｃ＝０を代入することにより、以下の式（２０）のように求められる。
【００８４】
【数１２】
0005566261.tif 000013
【００８５】
式（２０）から明らかなように、自己相関係数ＣＧ（ｈ−１）（ｆｃ＝０）（ｈ−１）は、因子ｅｘｐ［−π２Ｂｃ２｛（ｈ−１）ＰＲＩ｝２／４ｌｎ２］そのものになる。
よって、式（１８）および式（２０）から、式（１７）の自己相関関数ＲＧ（ｈ−１）は、以下の式（２１）のように表される。
【００８６】
ＲＧ（ｈ−１）＝ＲＧ（Ｂｃ＝０）（ｈ−１）ＣＧ（ｆｃ＝０）（ｈ−１）  ・・・（２１）
【００８７】
さらに、式（２１）を式（１４）に代入すると、クラッタ相関行列Ｒｃｃは、以下の式（２２）のように求められる。
【００８８】
Ｒｃｃ＝ＣＧ○Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）＝ｐｃＣＧ○（ａｃａｃＨ）  ・・・（２２）
【００８９】
式（２２）において、○はアダマール積（行列の要素同士の積を表す）の記号である。
また、Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）は、クラッタのドップラ帯域幅がＢｃ＝０の場合のクラッタ相関行列であり、以下の式（２３）で表される。
【００９０】
【数１３】
0005566261.tif 000014
【００９１】
また、式（２２）、式（２３）において、ａｃはクラッタ中心周波数ｆｃに関するクラッタステアリングベクトルであり、以下の式（２４）で表される。
【００９２】
【数１４】
0005566261.tif 000015
【００９３】
さらに、式（２２）内のＣＭＴ行列ＣＧは、以下の式（２５）で表される。
【００９４】
【数１５】
0005566261.tif 000016
【００９５】
したがって、Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルモデルによるクラッタ相関行列Ｒｃｃは、ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）と、Ｇａｕｓｓｉａｎスペクトルの自己相関から構成されるＣＭＴ行列ＣＧと、の要素間の積として与えられる。
【００９６】
続いて、クラッタ相関行列Ｒｃｃは、以下の式（２６）のように、固有値・固有ベクトル分解処理が施される。
【００９７】
Ｒｃｃ＝ＥｃＧｃＥｃＨ  ・・・（２６）
【００９８】
ただし、式（２６）において、Ｅｃは、クラッタ固有ベクトルを列ベクトルとする行列であり、Ｇｃはクラッタ固有ベクトルに対応するクラッタ固有値を対角項に降順にならべた対角行列である。行列Ｅｃ（列ベクトル）および対角行列Ｇｃは、それぞれ、以下の式（２７）、式（２８）で表される。
【００９９】
【数１６】
0005566261.tif 000017
【０１００】
また、固有値ξｈに関して、累積寄与率ＣＰ（ｈ）は、以下の式（２９）で表される。
【０１０１】
【数１７】
0005566261.tif 000018
【０１０２】
ここで、相関行列のトレースと、その固有値に関する定理とから、以下の式（３０）、式（３１）が成り立つ。
【０１０３】
【数１８】
0005566261.tif 000019
【０１０４】
また、以下の式（３２）が成り立つことは明らかである。
【０１０５】
【数１９】
0005566261.tif 000020
【０１０６】
すなわち、固有値ξｈに基づく総和
【数２０】
0005566261.tif 000021
は、クラッタ電力ｐｃに等しい。
また、固有値ξｈに基づく部分和
【数２１】
0005566261.tif 000022
が、クラッタ電力ｐｃの一部であることも明らかである。
【０１０７】
したがって、累積寄与率ＣＰ（ｈ）は、ｈ個の固有値ξｈに基づく部分和に相当するクラッタ電力
【数２２】
0005566261.tif 000023
が、クラッタ電力ｐｃに占める割合を表していることになる。
また、残りの固有値による部分和
【数２３】
0005566261.tif 000024
も、クラッタ電力の一部であることは明らかである。
【０１０８】
いま、ｈ個の固有値ξｈに対応する固有ベクトルが張る「ｈ次元クラッタ部分空間」を考えると、この部分空間には、クラッタ電力ｐｃに対して、累積寄与率ＣＰ（ｈ）に相当するクラッタ電力
【数２４】
0005566261.tif 000025
を有するクラッタ成分が存在している。
【０１０９】
したがって、ｈ次元クラッタ部分空間に直交する部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを求めれば、クラッタ電力ｐｃの累積寄与率ＣＰ（ｈ）に相当するクラッタ電力を抑圧することが可能である。
そこで、クラッタ部分空間の次元数Ｄが与えられたとすると、Ｄ次元クラッタ部分空間に直交する部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌは、以下の式（３３）のように求められる。
【０１１０】
Ｐｎｕｌｌ＝Ｉ−ＥＤＥＤＨ  ・・・（３３）
【０１１１】
ただし、式（３３）において、クラッタ固有ベクトル行列ＥＤは、Ｄ個の固有値ξｄ（ｄ＝１、２、・・・、Ｄ）に対応する固有ベクトルｅｃｄを列ベクトルとしている。
なお、Ｄ次元クラッタ部分空間は、クラッタ相関行列ＲｃｃのＤ個の固有ベクトルが張る空間なので、クラッタランクＤと称される。
【０１１２】
ここで、固有ベクトルｅｃｄについて述べる。
前述の式（２２）、式（２６）から、以下の式（３４）が成り立つ。
【０１１３】
ｐｃＣＧ○（ａｃａｃＨ）＝ＥｃＧｃＥｃＨ  ・・・（３４）
【０１１４】
ここで、式（３４）の左辺に任意のスカラ値βを乗算すれば、以下の式（３５）のように、右辺の対角行列Ｇｃにもスカラ値βが乗算される。
【０１１５】
βｐｃＣＧ○（ａｃａｃＨ）＝Ｅｃ（βＧｃ）ＥｃＨ  ・・・（３５）
【０１１６】
ただし、式（３５）において、行列Ｅｃの列ベクトルのノルムは一定とする。
クラッタ電力ｐｃにスカラ値βを乗算する操作は、クラッタ電力ｐｃを相対電力値にスケーリングする操作であるが、このとき、対角行列Ｇｃはスケーリングされる（すなわち、固有値がスケーリングされる）が、行列Ｅｃ（列ベクトル）は変化しない。
【０１１７】
したがって、クラッタ固有ベクトルを並べた行列Ｅｃを求めるためには、クラッタ電力ｐｃ（式（３４）の左辺）が未知のままでよく、相対電力値βｐｃを適当に与えればよい（たとえば、βｐｃ＝１）。
【０１１８】
以上において、クラッタのドップラ帯域幅Ｂｃを考慮した場合の受信信号モデルおよびその性質について説明したが、この受信信号モデルが、この発明の実施の形態１で想定する受信信号モデルである。
【０１１９】
次に、上記式（１）〜（３５）とともに説明した受信信号モデルに関連させながら、図１〜図３に示したこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の処理について説明する。
最初に、レーダ装置の運用に先立つ設計時などにおいて、事前に行うことが可能な処理について説明する。
【０１２０】
まず、クラッタ抑圧行列計算手段６において、ＣＭＴ行列計算手段６１は、ヒット数Ｈの設定値と、固定クラッタのドップラ帯域幅Ｂｃの設定値とを入力情報として、前述の式（１９）（ただし、「ｆｃ＝０」とする。）および式（２５）に基づき、ＣＭＴ行列ＣＧを計算する。
【０１２１】
ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮したクラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）は、式（２２）に基づくが、固定クラッタの場合には、式（２２）にて、Ｒｃｃ＝１Ｈ×Ｈが成立することに注意する。
また、クラッタ電力ｐｃは、未知のままでよいので、式（２２）で、ｐｃ＝１とすれば十分であることに注意する。
これらの点に注意すれば、計算したＣＭＴ行列ＣＧを、そのままクラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）として扱ってよい。
【０１２２】
続いて、固有値・固有ベクトル分解手段６２は、ＣＭＴ行列計算手段６１から入力されるＣＭＴ行列ＣＧについて、それぞれＨ個の降順に並べた固有値ξｈと、これに対応する固有ベクトルｅｃｈとを求める。
【０１２３】
クラッタランク設定手段６３は、固有値ξｈを用いてクラッタランクＤを設定する。
クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４は、クラッタランクＤに基づき、固有値ξｈおよび固有ベクトルｅｃｈから、Ｄ個のクラッタ固有値およびクラッタ固有ベクトルを選択し、選択したクラッタ固有ベクトルを列ベクトルとして有するクラッタ固有ベクトル行列ＥＤを求める。
【０１２４】
射影行列計算手段６５は、クラッタ固有ベクトル行列ＥＤを用いて、式（３３）のように、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを計算する。
【０１２５】
クラッタ抑圧行列計算手段６内のＣＭＴ行列計算手段６１〜射影行列計算手段６５による上記処理は、レーダ装置の運用に先立つ設計時などにおいて、事前に実行しておくことが可能である。
【０１２６】
次に、レーダ装置の運用中において、送信機１、デュプレクサ２、アンテナ３、受信機４およびＡＤ変換器５を用いて、目標信号およびクラッタを含む受信信号ｘｈ（ｎ）を観測した場合の処理について説明する。
【０１２７】
まず、クラッタ抑圧手段７において、射影処理手段７１内の受信信号ベクトル形成手段は、ヒット数Ｈ分の受信信号ｘｈ（ｎ）を入力情報として、以下の式（３６）のように、受信信号ベクトルｘ（ｎ）を構成する。
【０１２８】
ｘ（ｎ）＝［ｘ１（ｎ）  ｘ２（ｎ）  ・・・  ｘＨ（ｎ）］Ｔ  ・・・（３６）
【０１２９】
また、射影処理手段７１は、受信信号ベクトルｘ（ｎ）に対して、事前に求めた射影行列Ｐｎｕｌｌを乗算し、以下の式（３７）により、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を計算する。
【０１３０】
ｘｎｕｌｌ（ｎ）＝Ｐｎｕｌｌｘ（ｎ）  ・・・（３７）
【０１３１】
続いて、パルス間コヒーレント積分手段７２は、離散フーリエ変換などによるパルス間コヒーレント積分処理を行い、以下の式（３８）により、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を算出する。
【０１３２】
ｙ（ｎ）＝ＡＨｘｎｕｌｌ（ｎ）  ・・・（３８）
【０１３３】
ただし、式（３８）内のドップラ解析行列Ａは、以下の式（３９）で表され、また、式（３９）内のドップラ解析ベクトルａｓ（ｈ）は、以下の式（４０）で表され、さらに、式（４０）内のドップラ解析周波数ｆｓ（ｈ）は、以下の式（４１）で表される。
【０１３４】
【数２５】
0005566261.tif 000026
【０１３５】
以下、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）は、目標検出手段８などによる後段処理に供される。
なお、以上の説明では、クラッタのスペクトルモデルとしてＧａｕｓｓｉａｎモデルを用いたが、他のモデルが適用可能なことは言うまでもなく、他のモデルを用いる場合には、単にＣＭＴ行列ＣＧを適宜変更すれば済むのみであり、この発明の実施の形態１はそのまま成立する。
【０１３６】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図３）に係るレーダ装置は、所定の送信周波数信号を生成し、送信周波数信号を用いて所定の変調方式に基づく送信信号を生成する送信機１と、送信信号を所定のビーム指向方向に向けて空中に送信するとともに、目標およびクラッタからの反射波を受信するアンテナ３と、アンテナ３で受信した反射波信号をベースバンド帯に周波数変換してアナログ受信信号を生成する受信機４と、送信機１からの送信信号をアンテナ３に入力するとともに、アンテナ３からの反射波信号を受信機４に入力するデュプレクサ２と、受信機４からのアナログ受信信号をディジタル化した受信信号ｘｈ（ｎ）に変換するＡＤ変換器５と、を備えている。
【０１３７】
また、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅Ｂｃに基づき、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを求めるクラッタ抑圧行列計算手段６と、ＡＤ変換器５からの受信信号ｘｈ（ｎ）と、クラッタ抑圧行列計算手段６からの射影行列Ｐｎｕｌｌとを用いて、受信信号ｘｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧しつつ、受信信号ｘｈ（ｎ）に含まれる目標信号をヒット方向に積分するパルス間コヒーレント積分処理を行うクラッタ抑圧手段７と、クラッタ抑圧手段７からのパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を入力情報として、所定の目標検出処理を行う目標検出手段８と、を備えている。
【０１３８】
クラッタ抑圧行列計算手段６は、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅Ｂｃに基づきＣＭＴ行列ＣＧを計算するＣＭＴ行列計算手段６１と、ＣＭＴ行列ＣＧに対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξｈと固有値ξｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅｃｈとを計算する固有値・固有ベクトル分解手段６２と、固有値ξｈを入力情報として、クラッタランクＤを設定するクラッタランク設定手段６３と、固有値ξｈと固有ベクトルｅｃｈとクラッタランクＤとを入力情報として、固有値ξｈおよび固有ベクトルｅｃｈから、クラッタランクＤ以下に対応するクラッタ固有値およびクラッタ固有ベクトルを選択し、選択したクラッタ固有ベクトルを列ベクトルとして並べたクラッタ固有ベクトル行列ＥＤを求めるクラッタ固有ベクトル行列計算手段６４と、クラッタ固有ベクトル行列ＥＤから、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを求める射影行列計算手段６５と、を備えている。
【０１３９】
クラッタ抑圧手段７は、ＡＤ変換器５からの受信信号ｘｈ（ｎ）と、クラッタ抑圧行列計算手段６からの射影行列Ｐｎｕｌｌとを入力情報として、受信信号ｘｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧したクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を生成する射影処理手段７１と、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）のパルス間コヒーレント積分処理を行い、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を生成するパルス間コヒーレント積分手段７２と、を備えている。
【０１４０】
これにより、事前にクラッタ部分空間を求めておき、クラッタ抑圧行列計算手段６において、ヒット方向にて計測されたヒット数Ｈ分の受信信号ベクトルｘ（ｎ）を非クラッタ部分空間に射影してから、クラッタ抑圧手段７において、パルス間コヒーレント積分処理を行う。また、射影した受信信号のパルス間コヒーレント積分を、離散フーリエ変換などにより行う。
【０１４１】
この結果、固定クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、射影行列Ｐｎｕｌｌを用いてヒット数Ｈを減少させることなく固定クラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことができる。
【０１４２】
また、クラッタ抑圧行列計算手段６における非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌは事前に設計可能であり、リアルタイムに推定する必要がないので、クラッタ抑圧手段７内のパルス間コヒーレント積分手段７２の前段に、実装が比較的容易と考えられる射影処理手段７１を追加するのみで実現することができる。
【０１４３】
したがって、この発明の実施の形態１によれば、受信信号ｘｈ（ｎ）を非クラッタ部分空間に射影することにより、クラッタ抑圧を実現することができるので、クラッタ抑圧後でもヒット数Ｈが減少することのないレーダ装置を実現することができる。
また、射影行列Ｐｎｕｌｌの事前設計用のクラッタ抑圧行列計算手段６と、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を生成する射影処理手段７１と、を追加することのみで比較的容易に実現することができる。
【０１４４】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１〜図３）では、固定クラッタを対象として、クラッタ抑圧行列計算手段６（図２）に、固定クラッタのドップラ帯域幅Ｂｃを設定値として与えたが、図４のように、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａに、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’を与えてもよい。
【０１４５】
図４はこの発明の実施の形態２によるクラッタ抑圧行列計算手段６Ａの機能構成を示すブロック図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
【０１４６】
また、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の全体構成およびクラッタ抑圧手段７の機能構成については、それぞれ、図１および図３に示した通りである。ただし、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａへの入力情報のみが図１とは異なる。
【０１４７】
以下、図１、図３および図４を参照しながら、この発明の実施の形態２について説明する。
この発明の実施の形態２においては、固定クラッタのみならず、ウェザークラッタ（Ｗｅａｔｈｅｒ−Ｃｌｕｔｔｅｒ）などに代表される移動クラッタを含むクラッタ（クラッタ中心周波数ｆｃが０Ｈｚでない）を対象としており、ユーザ入力としてクラッタ中心周波数推定値ｆｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’が与えられた場合を示している。
【０１４８】
図４において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａは、ＣＭＴ行列計算手段６１Ａと、固有値・固有ベクトル分解手段６２Ａと、クラッタランク設定手段６３と、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４と、射影行列計算手段６５と、第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａと、第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂと、を備えている。
【０１４９】
この場合、ＣＭＴ行列計算手段６１Ａは、ヒット数Ｈとドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’とに基づき、ＣＭＴ行列ＣＧを計算する。
第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａは、ヒット数Ｈとクラッタ中心周波数推定値ｆｃ’とを入力情報として、ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）を求める。
【０１５０】
第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂは、第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａで算出されたクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）（ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮しない）と、ＣＭＴ行列計算手段６１Ａで算出されたＣＭＴ行列ＣＧとから、ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮した場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）を求める。
【０１５１】
固有値・固有ベクトル分解手段６２Ａは、第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂで算出されたクラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）（ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮した）を入力情報として、クラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）に対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξｈと、固有値ξｈのそれぞれに対応する固有ベクトルｅｃｈとを計算する。
【０１５２】
次に、図１および図３とともに、図４を参照しながら、この発明の実施の形態２による処理について、前述の実施の形態１と異なる部分に注目して説明する。
最初に、この発明の実施の形態２で想定する受信信号モデルについて説明する。
前述の実施の形態１の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆｃ＝０としたが、この発明の実施の形態２の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆｃは任意とする。
【０１５３】
まず、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａ内の第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａは、ヒット数Ｈおよびクラッタ中心周波数推定値ｆｃ’を入力情報として、前述の式（２３）を用いて、ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）を計算する。このとき、クラッタ電力は未知のままでよいので、式（２３）において、ｐｃ＝１とすれば十分であることに注意する。
【０１５４】
続いて、第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂは、ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）と、ＣＭＴ行列ＣＧとから、前述の式（２２）を用いて、ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮したクラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）を求める。
以降の処理は、実施の形態１と同様である。
【０１５５】
以上のように、この発明の実施の形態２（図１、図３、図４）に係るレーダ装置において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａに入力されるドップラ帯域幅は、クラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’からなる。
【０１５６】
クラッタ抑圧行列計算手段６Ａは、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に基づきＣＭＴ行列ＣＧを計算するＣＭＴ行列計算手段６１Ａと、ＣＭＴ行列ＣＧおよびクラッタ中心周波数推定値ｆｃ’を入力情報として、ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮しない場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）（第１のクラッタ相関行列）を求める第１のクラッタ相関行列計算手段６０ａと、第１のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（Ｂｃ＝０）およびＣＭＴ行列ＣＧから、ドップラ帯域幅Ｂｃを考慮した場合のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）（第２のクラッタ相関行列）を求める第２のクラッタ相関行列計算手段６０ｂと、を備えている。
【０１５７】
また、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａは、前述（図２）とほぼ共通する機能構成として、第２のクラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）に対して固有値・固有ベクトル分解処理を行い、降順に並べた固有値ξｈと固有値のそれぞれに対応する固有ベクトルｅｃｈとを計算する固有値・固有ベクトル分解手段と、固有値ξｈを入力情報として、クラッタランクＤを設定するクラッタランク設定手段６３と、固有値ξｈと固有ベクトルｅｃｈとクラッタランクＤとを入力情報として、固有値ξｈおよび固有ベクトルｅｃｈから、クラッタランクＤ以下に対応するクラッタ固有値およびクラッタ固有ベクトルを選択し、選択したクラッタ固有ベクトルを列ベクトルとして並べたクラッタ固有ベクトル行列ＥＤを求めるクラッタ固有ベクトル行列計算手段６４と、クラッタ固有ベクトル行列ＥＤから、非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを求める射影行列計算手段６５と、を備えている。
【０１５８】
これにより、クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、射影行列Ｐｎｕｌｌを用いて、ヒット数Ｈを減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことが可能となる。
【０１５９】
また、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に基づく非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを求めることができ、前述と同様に、クラッタ抑圧手段７（図３）において、パルス間コヒーレント積分手段７２の前段に、実装が比較的容易と考えられる射影処理手段７１を追加するのみで実現することができる。
【０１６０】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図４）では、クラッタ抑圧行列計算手段６Ａにおいて、第１および第２のクラッタ相関行列計算手段６０ａ、６０ｂ、ＣＭＴ行列計算手段６１Ａ、固有値・固有ベクトル分解手段６２Ａ、クラッタランク設定手段６３を用いたが、図５のように、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６および固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７を用いてもよい。
【０１６１】
図５はこの発明の実施の形態３によるクラッタ抑圧行列計算手段６Ｂの機能構成を示すブロック図であり、前述（図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
【０１６２】
また、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の全体構成およびクラッタ抑圧手段７の機能構成については、それぞれ、図１および図３に示した通りである。ただし、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂへの入力情報のみが図１とは異なる。
【０１６３】
以下、図１、図３および図５を参照しながら、この発明の実施の形態３について説明する。
この発明の実施の形態３においては、前述（図４）と同様に、固定クラッタと、クラッタ中心周波数ｆｃが０Ｈｚでない移動クラッタ（ウェザークラッタなど）とを含むクラッタを対象とし、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’が与えられた場合を示している。
【０１６４】
図５において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂは、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６と、固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７と、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂと、射影行列計算手段６５と、を備えている。
【０１６５】
固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６は、想定されるヒット数Ｈ’とドップラ帯域幅Ｂｃとの組合せに応じた固定クラッタの固定クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳを事前に計算し、算出された固定クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳのすべてを保持している。
【０１６６】
固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７は、ヒット数Ｈと、クラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’と、固定クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳとを入力情報として、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に最も合致するクラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’を、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６から選択する。
【０１６７】
クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂは、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’と、選択されたクラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’とを入力情報として、クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’の列ベクトルを構成するＤ個のクラッタ固有ベクトルに対し、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’に基づく位相回転を与えることにより、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列ＥＤ’を生成する。
射影行列計算手段６５は、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列ＥＤ’から射影行列Ｐｎｕｌｌを計算する。
【０１６８】
次に、図１、図３および図５を参照しながら、この発明の実施の形態３による処理について、前述と異なる部分に注目して説明する。
最初に、この発明の実施の形態３で想定する受信信号モデルについて説明する。
前述の実施の形態１の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆｃ＝０としたが、この発明の実施の形態３の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆｃは任意とする。
【０１６９】
まず、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂ内の固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７は、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に最も合致するクラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’を、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６内の固定クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳから選択する。
【０１７０】
続いて、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂは、選択されたクラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’およびクラッタ中心周波数推定値ｆｃ’を入力情報として、クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’の列ベクトルを構成するＤ個のクラッタ固有ベクトルｅｃｄに対し、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’に基づく位相回転を与えて、以下の式（４２）のように、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトルｅｃｄ’を求める。
【０１７１】
【数２６】
0005566261.tif 000027
【０１７２】
また、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂは、式（４２）で求めたドップラ補正後クラッタ固有ベクトルｅｃｄ’を列ベクトルとして並べることにより、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列ＥＤ’を算出し、射影行列計算手段６５に入力する。
以降の処理は、前述と同様である。
【０１７３】
以上のように、この発明の実施の形態３（図１、図３、図５）に係るレーダ装置において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂに入力されるドップラ帯域幅は、クラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’からなる。
【０１７４】
クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂは、想定されるヒット数Ｈ’とドップラ帯域幅Ｂｃとの組合せに応じた固定クラッタの固定クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳを事前に計算して、計算された固定クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳをすべて保持した固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６と、ヒット数Ｈとドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’と固定クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳとを入力情報として、ヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に最も合致するクラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’を、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６から選択する固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７と、を備えている。
【０１７５】
また、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂは、前述（図２、図４）とほぼ共通する機能構成として、固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７により選択されたクラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’と、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’とを入力情報として、クラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’の列ベクトルを構成するＤ個のクラッタ固有ベクトルｅｃｄに対し、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’に基づく位相回転を与えたドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列ＥＤ’を生成するクラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂと、ドップラ補正後クラッタ固有ベクトル行列ＥＤ’から、非クラッタ部分空間への射影行列を求める射影行列計算手段と、を備えている。
【０１７６】
これにより、前述と同様に、クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、射影行列Ｐｎｕｌｌを用いて、ヒット数Ｈを減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことが可能となる。
【０１７７】
また、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に基づく非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを求めることができ、前述と同様に、クラッタ抑圧手段７（図３）において、パルス間コヒーレント積分手段７２の前段に、実装が比較的容易と考えられる射影処理手段７１を追加するのみで実現することができる。
【０１７８】
さらに、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂでの射影行列Ｐｎｕｌｌの計算において、事前に計算可能なクラッタ固有ベクトル行列ＥＤＳ’を、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６を介してそのまま用いているので、前述の実施の形態２と比べて、演算処理負荷を軽減することができる。
【０１７９】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図５）では、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｂにおいて、クラッタ固有ベクトル行列計算手段６４Ｂおよび射影行列計算手段６５に加えて、固定クラッタ固有ベクトル行列データベース６６および固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段６７を用いたが、図６のように、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃにおいて、固定クラッタ射影行列データベース６８および射影行列選択手段６９のみを用いてもよい。
【０１８０】
図６はこの発明の実施の形態４によるクラッタ抑圧行列計算手段６Ｃの機能構成を示すブロック図であり、前述（図４、図５参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
また、図７はこの発明の実施の形態４によるクラッタ抑圧手段７Ｃの機能構成を示すブロック図であり、前述（図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
【０１８１】
また、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の全体構成については、図１に示した通りである。ただし、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃおよびクラッタ抑圧手段７Ｃへの入力情報のみが図１とは異なる。
【０１８２】
以下、図１、図６および図７を参照しながら、この発明の実施の形態４について説明する。
この発明の実施の形態４（図６、図７）においては、前述（図４、図５）と同様に、固定クラッタと、クラッタ中心周波数ｆｃが０Ｈｚでない移動クラッタ（ウェザークラッタなど）とを含むクラッタを対象とし、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’が与えられた場合を示している。
【０１８３】
図６において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃは、固定クラッタ射影行列データベース６８と、射影行列選択手段６９と、を備えている。
固定クラッタ射影行列データベース６８は、想定されるヒット数Ｈ’とドップラ帯域幅Ｂｃとの組合せに応じた固定クラッタを抑圧するための射影行列Ｐｎｕｌｌｓを事前に計算し、算出されたすべての射影行列Ｐｎｕｌｌｓを保持している。
【０１８４】
射影行列選択手段６９は、ヒット数Ｈとクラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’と射影行列Ｐｎｕｌｌｓとを入力情報として、ヒット数Ｈおよびクラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に最も合致する射影行列Ｐｎｕｌｌを、固定クラッタ射影行列データベース６８から選択してクラッタ抑圧手段７Ｃに入力する。
【０１８５】
図７において、クラッタ抑圧手段７Ｃは、受信信号ｘｈ（ｎ）およびクラッタ中心周波数推定値ｆｃ’に基づきパルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を生成する。
クラッタ抑圧手段７Ｃは、前述（図３）と同様の射影処理手段７１Ｃおよびパルス間コヒーレント積分手段７２Ｃに加えて、第１のドップラシフト処理手段７３と、第２のドップラシフト処理手段７４とを備えている。
【０１８６】
第１のドップラシフト処理手段７３は、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’とＡＤ変換器５からの受信信号ｘｈ（ｎ）とを入力情報として、受信信号ベクトルｘ（ｎ）に対して、クラッタ中心周波数ｆｃが０Ｈｚになるような位相回転を与えたドップラシフト後受信信号ベクトルｘｒｏｔ（ｎ）を求める。
【０１８７】
射影処理手段７１Ｃは、ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｒｏｔ（ｎ）および射影行列Ｐｎｕｌｌを入力情報として、受信信号ｘｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧したクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を生成する。
【０１８８】
第２のドップラシフト処理手段７４は、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’とクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）とを入力情報として、第１のドップラシフト処理手段７３とは逆の位相回転を与える逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｄｅｒｏｔ（ｎ）を求める。
【０１８９】
パルス間コヒーレント積分手段７２Ｃは、逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｄｅｒｏｔ（ｎ）のパルス間コヒーレント積分処理を行い、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を生成する。
【０１９０】
次に、図１、図６および図７を参照しながら、この発明の実施の形態４による処理について、前述と異なる部分に注目して説明する。
最初に、この発明の実施の形態４で想定する受信信号モデルについて説明する。
前述の実施の形態１の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆｃ＝０としたが、この発明の実施の形態４の受信信号モデルでは、クラッタ中心周波数ｆｃは任意とする。
【０１９１】
まず、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃ（図６）において、射影行列選択手段６９は、ヒット数Ｈとクラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に最も合致する射影行列Ｐｎｕｌｌを、固定クラッタ射影行列データベース６８から選択する。
【０１９２】
続いて、クラッタ抑圧手段７Ｃ（図７）において、第１のドップラシフト処理手段７３は、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’とＡＤ変換器５からの受信信号ｘｈ（ｎ）とを入力情報として、クラッタ中心周波数ｆｃが０Ｈｚになるような位相回転を与えるドップラシフト後受信信号ベクトルｘｒｏｔ（ｎ）を、以下の式（４３）のように求める。
【０１９３】
ｘｒｏｔ（ｎ）＝ａｃ○ｘ（ｎ）  ・・・（４３）
【０１９４】
射影処理手段７１Ｃは、ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｒｏｔ（ｎ）に対し、射影行列選択手段６９から入力される射影行列Ｐｎｕｌｌ（ｎ）を乗算して、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を、以下の式（４４）のように計算する。
【０１９５】
ｘｎｕｌｌ（ｎ）＝Ｐｎｕｌｌｘｒｏｔ（ｎ）  ・・・（４４）
【０１９６】
続いて、第２のドップラシフト処理手段７４は、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’とクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）とを入力情報として、第１のドップラシフト処理手段７３とは逆の位相回転を与える逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｄｅｒｏｔ（ｎ）を、以下の式（４５）のように求める。
【０１９７】
ｘｄｅｒｏｔ（ｎ）＝ａｃ＊○ｘｎｕｌｌ（ｎ）  ・・・（４５）
【０１９８】
さらに、パルス間コヒーレント積分手段７２Ｃは、逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｄｅｒｏｔ（ｎ）に対して、離散フーリエ変換などによるパルス間コヒーレント積分処理を行い、以下の式（４６）のように、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を算出する。
【０１９９】
ｙ（ｎ）＝ＡＨｘｄｅｒｏｔ（ｎ）  ・・・（４６）
【０２００】
以上のように、この発明の実施の形態４（図１、図６、図７）に係るレーダ装置において、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃ（図６）に入力されるドップラ帯域幅は、クラッタのドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’からなり、クラッタ抑圧行列計算手段６Ｃは、想定されるヒット数Ｈ’とドップラ帯域幅Ｂｃとの組合せに応じた固定クラッタを抑圧するための固定クラッタ射影行列を事前に計算して、計算された固定クラッタ射影行列をすべて保持した固定クラッタ射影行列データベース６８と、所定のヒット数Ｈとドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’と固定クラッタ射影行列とを入力情報として、所定のヒット数Ｈおよびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に最も合致する射影行列Ｐｎｕｌｌを、固定クラッタ射影行列データベース６８から選択する射影行列選択手段６９と、を備えている。
【０２０１】
また、クラッタ抑圧手段７Ｃ（図７）は、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’とＡＤ変換器５からの受信信号ｘｈ（ｎ）とを入力情報として、受信信号ベクトルｘ（ｎ）に対して、クラッタ中心周波数が０Ｈｚになるような位相回転を与えたドップラシフト後受信信号ベクトルｘｒｏｔ（ｎ）を求める第１のドップラシフト処理手段７３と、ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｒｏｔ（ｎ）および射影行列Ｐｎｕｌｌを入力情報として、受信信号ｘｈ（ｎ）に含まれるクラッタを抑圧したクラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）を生成する射影処理手段７１Ｃと、クラッタ抑圧後受信信号ベクトルｘｎｕｌｌ（ｎ）とクラッタ中心周波数推定値ｆｃ’とを入力情報として、第１のドップラシフト処理手段とは逆の位相回転を与える逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｄｅｒｏｔ（ｎ）を求める第２のドップラシフト処理手段７４と、逆ドップラシフト後受信信号ベクトルｘｄｅｒｏｔ（ｎ）に対してパルス間コヒーレント積分処理を行い、パルス間コヒーレント積分値ｙ（ｎ）を生成するパルス間コヒーレント積分手段７２Ｃとを備えている。
【０２０２】
これにより、前述と同様に、クラッタ環境下でパルス間コヒーレント積分処理を行うために、射影行列Ｐｎｕｌｌを用いて、ヒット数Ｈを減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことが可能となる。
【０２０３】
また、クラッタ中心周波数推定値ｆｃ’およびドップラ帯域幅推定値Ｂｃ’に基づく非クラッタ部分空間への射影行列Ｐｎｕｌｌを求めることができ、前述と同様に、クラッタ抑圧手段７Ｃにおいて、パルス間コヒーレント積分手段７２Ｃの前段に、実装が比較的容易と考えられる射影処理手段７１Ｃを追加するのみで実現することができる。
【０２０４】
さらに、受信信号ベクトルｘ（ｎ）に位相回転を与えることにより、事前に計算可能な固定クラッタの射影行列Ｐｎｕｌｌを、固定クラッタ射影行列データベース６８を介して、そのまま用いているので、前述の実施の形態３と比べて、演算処理負荷を軽減することができる。
【０２０５】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態１、２（図２、図４）では、クラッタランク設定手段６３の具体的な処理機能について言及しなかったが、クラッタランク設定手段６３の処理機能を図８のように構成してもよい。
【０２０６】
図８はこの発明の実施の形態５によるクラッタランク設定手段６３の機能構成を示すブロック図であり、前述（図２）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
また、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の全体構成は、図１に示した通りである。
【０２０７】
ここでは、所望のクラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）（ユーザ入力）に基づくクラッタランク設定処理について説明する。
図８において、クラッタランク設定手段６３は、累積寄与率計算手段９１と、最適クラッタランク推定手段９２とを備えている。
【０２０８】
累積寄与率計算手段９１は、固有値・固有ベクトル分解手段６２で求めたクラッタ相関行列の固有値ξｈを入力情報として、固有値ξｈの累積寄与率ＣＰ（ｈ）を求める。
最適クラッタランク推定手段９２は、累積寄与率ＣＰ（ｈ）およびクラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）を入力情報として、クラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）を満たすために必要な最小クラッタランクを最適クラッタランク推定値として計算し、最適クラッタランク推定値をクラッタランクＤとしてクラッタ固有ベクトル行列計算手段６４に入力する。
【０２０９】
次に、図８に示したこの発明の実施の形態５によるクラッタランク設定手段６３の具体的処理について説明する。
まず、累積寄与率計算手段９１は、固有値・固有ベクトル分解手段６２で求めたクラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）の固有値ξｈを入力情報として、前述の式（２９）を用いて、固有値ξｈの累積寄与率ＣＰ（ｈ）を求める。
【０２１０】
続いて、最適クラッタランク推定手段９２は、累積寄与率ＣＰ（ｈ）およびクラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）から、クラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）を満たすために必要な最小クラッタランクを、以下の式（４７）のように、クラッタランクＤ（最適クラッタランク推定値）として求める。
【０２１１】
Ｄ＝ａｒｇｍｉｎＣＡ（ｈ）
ｓｕｂｊｅｃｔ  ｔｏ
ＣＡ（ｈ）≧ＣＡ（ｒｅｑ）  ・・・（４７）
【０２１２】
ただし、式（４７）において、累積寄与率ＣＰ（ｈ）に対応するクラッタ減衰量ＣＡ（ｈ）は、以下の式（４８）のように表される。
【０２１３】
【数２７】
0005566261.tif 000028
【０２１４】
以上のように、この発明の実施の形態５（図８）に係るレーダ装置のクラッタランク設定手段６３は、固有値・固有ベクトル分解手段６２で求めたクラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）の固有値ξｈを入力情報として、固有値ξｈの累積寄与率ＣＰ（ｈ）を求める累積寄与率計算手段９１と、累積寄与率ＣＰ（ｈ）およびクラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）を入力情報として、クラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）を満たすために必要な最小クラッタランクをクラッタランクＤとして算出する最適クラッタランク推定手段９２と、を備えている。
【０２１５】
これにより、クラッタ相関行列Ｒｃｃ（ＢＷ）から所望のクラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）を満たすための最適な（必要最小限の）クラッタランクＤを求めることができ、所望のクラッタ減衰量ＣＡ（ｒｅｑ）を満足しながら、ヒット数Ｈを減少させることなくクラッタ抑圧を行い、全ヒット数Ｈを用いたパルス間コヒーレント積分処理を行うことができる。
【符号の説明】
【０２１６】
１  送信機、２  デュプレクサ、３  アンテナ、４  受信機、５  ＡＤ変換器、６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ  クラッタ相関行列計算手段、７、７Ｃ  クラッタ抑圧手段、８  目標検出手段、６０ａ  第１のクラッタ相関行列計算手段、６０ｂ  第２のクラッタ相関行列計算手段、６１、６１Ａ  ＣＭＴ行列計算手段、６２、６２Ａ  固有値・固有ベクトル分解手段、６３  クラッタランク設定手段、６４、６４Ｂ  クラッタ固有ベクトル行列計算手段、６５  射影行列計算手段、６６  固定クラッタ固有ベクトル行列データベース、６７  固定クラッタ固有ベクトル行列選択手段、６８  固定クラッタ射影行列データベース、６９  射影行列選択手段、７１、７１Ｃ  射影処理手段、７２、７２Ｃ  パルス間コヒーレント積分手段、７３  第１のドップラシフト処理手段、７４  第２のドップラシフト処理手段、９１  累積寄与率計算手段、９２  最適クラッタランク推定手段、Ｂｃ  ドップラ帯域幅、Ｂｃ’  ドップラ帯域幅推定値、ＣＡ（ｒｅｑ）  クラッタ減衰量、ＣＰ（ｈ）  累積寄与率、Ｄ  クラッタランク、ｅｃｈ  固有ベクトル、ｆｃ  クラッタ中心周波数、ｆｃ’  クラッタ中心周波数推定値、Ｈ  ヒット数、Ｐｎｕｌｌ  射影行列、Ｒｃｃ  クラッタ相関行列、ｘ（ｎ）  受信信号ベクトル、ｘｈ（ｎ）  受信信号、ｙ（ｎ）  パルス間コヒーレント積分値、ξｈ  固有値。
【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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【図７】
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【図８】
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