(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直下クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がレンジ方向で近接していない送信信号のパルス繰り返し周期を選択する直下クラッタ評価処理と、
メインローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がドップラ周波数方向で近接していない送信信号のパルス繰り返し周期を選択するメインローブ・クラッタ評価処理と、
サイドローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がレンジ方向及びドップラ周波数方向で近接していない送信信号のパルス繰り返し周期を選択するサイドローブ・クラッタ評価処理とを含む信号処理器
を備え、
前記信号処理器は、
各パルス繰り返し周期について目標信号の検出位置のレンジと直下クラッタの発生領域のレンジが遠い順序で優先順位を付加するサイドローブ・クラッタレベル評価処理をさらに含み、
前記サイドローブ・クラッタ評価処理は、
前記サイドローブ・クラッタレベル評価処理により付加した優先順位の高いパルス繰り返し周期の順序で、サイドローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がドップラ周波数方向で近接していない送信信号のパルス繰り返し周期を選択する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
直下クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がレンジ方向で近接していないかどうかをテーブル化した直下クラッタ評価テーブルを参照して送信信号のパルス繰り返し周期を選択し、
メインローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がドップラ周波数方向で近接していないかどうかをテーブル化したメインローブ・クラッタ評価テーブルを参照して送信信号のパルス繰り返し周期を選択する信号処理器を備え、
前記信号処理器は、
各パルス繰り返し周期について目標信号の検出位置のレンジと直下クラッタの発生領域のレンジが遠い順序で優先順位を付加してテーブル化したサイドローブ・クラッタレベル評価テーブルを参照して、優先順位の高いパルス繰り返し周期の順序で、サイドローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がドップラ周波数方向で近接していない送信信号のパルス繰り返し周期を選択するサイドローブ・クラッタ評価処理を含む
ことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標の追尾処理において障害となる地表面クラッタ（以下、クラッタ）の影響を排除できる航空機などの移動体搭載のレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パルス・ドップラレーダ装置における目標追尾処理において、クラッタの存在は目標の安定追尾の妨げとなり、誤追尾の発生や追尾精度の劣化に繋がる。そのような問題を解決するために、クラッタの除去やクラッタの抑圧を実施し、Ｓ／Ｃ（Signal to Clutter）比を向上させる信号処理が多数提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、クラッタ領域と目標信号の検出位置が競合しないようにパルス繰り返し周期（ＰＲＩ：Pulse Repetition Interval）を選択するレーダ装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）が、考慮しているクラッタは直下クラッタとメインローブ・クラッタであり、サイドローブ・クラッタは考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５６１３５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】関根松夫著「レーダ信号処理技術」、社団法人電子情報通信学会編、平成５年４月１０日第２版、第６章
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例として、航空機搭載レーダ装置において発生するクラッタの状況を図８に示す。アンテナのメインローブが地表面を照射することで発生するクラッタをメインローブ・クラッタ、アンテナのサイドローブによって発生するクラッタをサイドローブ・クラッタとする。また、サイドローブ・クラッタのうち、レーダ装置搭載航空機直下からのクラッタを直下クラッタとする。
【０００７】
レーダ装置で観測されるクラッタの発生分布は、対応する地表面と搭載航空機との距離、自機の速度及びビーム指向方向によって決定され、図９のようなレンジ・ドップラ周波数の発生分布を示す。従来では、目標の追尾に影響を与えるクラッタに対して抑圧処理を施し、クラッタの信号強度を低下させても、クラッタが広がりを持つような場合やクラッタの信号強度が強く発生する環境下ではその消え残りが生じる場合がある。
【０００８】
図１０にドップラ周波数方向のクラッタ抑圧フィルタを掛けた場合のクラッタ消え残り状況の図を示す。このような状況下においては、消え残った様々なクラッタが目標信号の追尾処理に影響を与える可能性がある。
【０００９】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、目標信号のレンジやドップラ周波数が、距離方向や周波数方向に折り返しを含むような送信ＰＲＩにおいて、ＰＲＩを変化させることによりレーダ装置での見かけのレンジとドップラ周波数が変化する特徴を利用し、目標信号と各クラッタの発生領域が離れるように最適なＰＲＩを選択し追尾を実施する。
【００１０】
図１１に、ＰＲＩ１とＰＲＩ２でＰＲＩを変化させた場合に、目標信号のレンジとドップラ周波数は等しいが、見かけの検出位置が変化する状況の模式図を示す。本レーダ装置におけるＰＲＩ選択アルゴリズムでは、レーダ装置を搭載しているプラットフォームの姿勢情報やビーム指向方向と前回観測した目標信号のパラメータからクラッタの発生領域と目標信号の検出位置を予測し、両者が競合しないようにレーダ装置から送信される送信波のパルス繰り返し周期を制御することにより、目標信号の追尾処理が直下クラッタ、メインローブ・クラッタ及びサイドローブ・クラッタの影響を受けずに安定した追尾の維持、継続が可能となるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るレーダ装置は、直下クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がレンジ方向で近接していない送信信号のパルス繰り返し周期を選択する直下クラッタ評価処理と、メインローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がドップラ周波数方向で近接していない送信信号のパルス繰り返し周期を選択するメインローブ・クラッタ評価処理と、サイドローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がレンジ方向及びドップラ周波数方向で近接していない送信信号のパルス繰り返し周期を選択するサイドローブ・クラッタ評価処理とを含む信号処理器を備え、前記信号処理器は、各パルス繰り返し周期について目標信号の検出位置のレンジと直下クラッタの発生領域のレンジが遠い順序で優先順位を付加するサイドローブ・クラッタレベル評価処理をさらに含み、前記サイドローブ・クラッタ評価処理は、前記サイドローブ・クラッタレベル評価処理により付加した優先順位の高いパルス繰り返し周期の順序で、サイドローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置がドップラ周波数方向で近接していない送信信号のパルス繰り返し周期を選択するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るレーダ装置によれば、クラッタの発生領域と目標信号の検出位置を予測し、両者が競合しないようにレーダ装置から送信される送信波のパルス繰り返し周期を制御することにより、目標信号の追尾処理が直下クラッタ、メインローブ・クラッタ及びサイドローブ・クラッタの影響を受けずに安定した追尾の維持、継続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の信号処理器の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置で考慮するサイドローブ・クラッタ発生箇所を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の信号処理後に検出される各クラッタ分布と各評価処理を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の信号処理器の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置のサイドローブ・クラッタレベル評価処理を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の信号処理器の動作を示すフローチャートである。
【図８】航空機搭載レーダ装置において発生するクラッタの状況を示す図である。
【図９】図８の状況においてレーダ装置で観測されるクラッタの発生領域を示す図である。
【図１０】周波数方向にクラッタ抑圧フィルタを掛けた場合のクラッタ消え残り状況を示す図である。
【図１１】見かけのレンジ・ドップラ周波数を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１５】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るレーダ装置について図１から図４までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１６】
図１において、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置１は、搭載プラットフォームの慣性航法装置２から提供される搭載プラットフォーム情報と目標追尾情報からパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）を決定する信号処理器３と、設定されたＰＲＩの送信信号を生成し、また受信信号はアナログ信号からデジタル信号に変換する励振受信器４と、信号の送信と受信を行うアンテナ５とが設けられている。
【００１７】
つぎに、この実施の形態１に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図２は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の信号処理器の動作を示すフローチャートである。
【００１９】
信号処理器３では、レーダ装置１として使用可能なＰＲＩを格納するＰＲＩデータベース３１から、ＰＲＩ選択処理部３２がＰＲＩ選択処理を実施し、ＰＲＩ決定部３３が最適なＰＲＩの決定を行い、励振受信器４に設定する。
【００２０】
まず、直下クラッタ評価処理３２１では、直下クラッタはレーダ搭載プラットフォームの高度情報に相当するレンジに密集して発生する特徴を用い、搭載プラットフォーム情報の（１）高度と目標追尾情報の（３）目標レンジから、図４（ｂ）に示すように、直下クラッタと目標信号がレンジ方向に近接しているかどうかの判定をＰＲＩ毎に行う。式（１）に評価式を示す。
【００２１】
両者が近接している場合には、つまり直下クラッタの発生領域と目標信号の検出位置とのレンジ方向の距離が所定の閾値未満の場合には、当該ＰＲＩを選択せずに、ＰＲＩ選択処理の最初に戻り、ＰＲＩデータベース３１から別のＰＲＩを取り出して同様の処理を行う。両者が近接していない場合には、つまり直下クラッタの発生領域と目標信号の検出位置とのレンジ方向の距離が所定の閾値以上の場合には、次のメインローブ・クラッタ評価処理３２３へ移行する。
【００２２】
【数１】
0005601850.tif 000002
【００２３】
次に、メインローブ・クラッタ評価処理３２３では、メインローブ・クラッタはレーダ搭載プラットフォームの速度のＬＯＳ（Line Of Sight）方向成分に相当するドップラ周波数に密集して発生する特徴を用い、搭載プラットフォーム情報の（２）速度、目標追尾情報の（４）目標速度と（５）目標方向（レーダのビーム指向方向）から、図４（ｃ）に示すように、メインローブ・クラッタと目標信号がドップラ周波数方向に近接しているかどうかの判定をＰＲＩ毎に行う。式（２）に評価式を示す。
【００２４】
両者が近接している場合には、つまりメインローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置とのドップラ周波数方向の距離が所定の閾値未満の場合には、当該ＰＲＩを選択せずに、ＰＲＩ選択処理の最初に戻り、ＰＲＩデータベース３１から別のＰＲＩを取り出して直下クラッタ評価処理３２１を行う。両者が近接していない場合には、つまりメインローブ・クラッタの発生領域と目標信号の検出位置とのドップラ周波数方向の距離が所定の閾値以上の場合には、次のサイドローブ・クラッタ評価処理３２５へ移行する。
【００２５】
【数２】
0005601850.tif 000003
【００２６】
次に、サイドローブ・クラッタ評価処理３２５では、搭載プラットフォーム情報の（１）高度、（２）速度、目標追尾情報の（３）目標レンジ、（４）目標速度、（５）目標方向から、図４（ｄ）に示すように、サイドローブ・クラッタと目標信号がレンジ方向とドップラ周波数方向に近接しているかどうかの判定を行う。このサイドローブ・クラッタ評価処理３２５に関しては、図９に示すように、サイドローブ・クラッタの発生領域は広範囲にわたるため、サイドローブ・クラッタのレベルが強く発生する領域について、目標信号と近接しているかどうかの判定を行う。サイドローブ・クラッタが強く発生する領域は、図３に示すサイドローブ・クラッタ領域の外縁部分に相当し、式（３）で表すことができる。式（４）に評価式を示す。
【００２７】
両者が近接している場合には、つまりサイドローブ・クラッタの強いレベルの発生領域と目標信号の検出位置とのドップラ周波数方向の距離が所定の閾値未満の場合には、当該ＰＲＩを選択せずに、ＰＲＩ選択処理の最初に戻り、ＰＲＩデータベース３１から別のＰＲＩを取り出して直下クラッタ評価処理３２１を行う。両者が近接していない場合には、つまりサイドローブ・クラッタの強いレベルの発生領域と目標信号の検出位置とのドップラ周波数方向の距離が所定の閾値以上の場合には、次のＰＲＩ決定部３３へ移行し、当該ＰＲＩを最適なＰＲＩとして決定する。
【００２８】
【数３】
0005601850.tif 000004
【００２９】
【数４】
0005601850.tif 000005
【００３０】
図４（ａ）にレーダ装置での信号処理後のクラッタ分布、図４（ｂ）〜（ｄ）に上記の各評価処理の様子を示す。
【００３１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置について図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の信号処理器の動作を示すフローチャートである。なお、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００３２】
この実施の形態２では、上記の実施の形態１において、サイドローブ・クラッタ評価処理３２５の前処理に、サイドローブ・クラッタレベル評価処理３２４を挿入している。これは、図３に示すようなサイドローブ・クラッタが強く発生する箇所において、レンジが直下クラッタから遠ざかる程サイドローブ・クラッタの強度（レベル）が弱くなる特徴を利用し、選択処理で使用するＰＲＩに優先順位を付加した処理である。
【００３３】
サイドローブ・クラッタレベル評価処理３２４を図６に示す。処理の流れとしては、上記の実施の形態１と同様に、直下クラッタ評価処理３２１、メインローブ・クラッタ評価処理３２３を通してＰＲＩの抽出を実施した後、各ＰＲＩについて目標信号のレンジと直下クラッタのレンジが遠い順序で優先順位を付加する。図６では、サイドローブ・クラッタの濃淡がサイドローブ・クラッタのレベルの強弱（大小）に対応している。また、サイドローブ・クラッタのレベルの強弱に、反比例して優先順位を付加している。つまり、サイドローブ・クラッタのレベルが弱い程、優先順位が高い。そして、サイドローブ・クラッタ評価処理３２５では、サイドローブ・クラッタレベル評価処理３２４で付加した優先順位の高いＰＲＩの順序で、目標信号のドップラ周波数とサイドローブ・クラッタのドップラ周波数が近接しているかどうかの判定を行う。
【００３４】
上記の実施の形態１では、最終的に複数のＰＲＩが抽出されるが、この実施の形態２では、サイドローブ・クラッタから最も離れた位置に目標信号を検出できるＰＲＩを一意に決定することが可能である。
【００３５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置について図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の信号処理器の動作を示すフローチャートである。なお、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成は、上記の実施の形態１と同様である。
【００３６】
この実施の形態３では、上記の実施の形態２における、直下クラッタ評価処理３２１、メインローブ・クラッタ評価処理３２３、サイドローブ・クラッタレベル評価処理３２４について、処理負荷低減を目的としテーブル処理に置き換えた処理となっている。
【００３７】
上記の実施の形態１と実施の形態２における上記の各評価処理は、ＰＲＩデータベース３１に格納されている全てのＰＲＩにおいて評価の計算を実施するが、ＰＲＩデータベース３１に格納されているＰＲＩが多い場合、処理負荷が高くなってしまう。
【００３８】
上記の処理負荷を低減させるため、入力パラメータを引数としＰＲＩ毎にあらかじめ評価結果を記録した直下クラッタ評価テーブル３２７、メインローブ・クラッタ評価テーブル３２８、サイドローブ・クラッタレベル評価テーブル３２９をそれぞれ用意しておき、参照することでＰＲＩの抽出を行う。
【００３９】
直下クラッタ評価テーブル３２７は、ＰＲＩ、搭載プラットフォーム情報の（１）高度、及び目標追尾情報の（３）目標レンジの関係を式（１）に基づき予め求めておき、例えば、近接している場合は「０」、近接していない場合は「１」としてテーブル化する。
【００４０】
メインローブ・クラッタ評価テーブル３２８は、ＰＲＩ、搭載プラットフォーム情報の（２）速度、目標追尾情報の（４）目標速度、及び（５）目標方向の関係を式（２）に基づき予め求めておき、例えば、近接している場合は「０」、近接していない場合は「１」としてテーブル化する。
【００４１】
サイドローブ・クラッタレベル評価テーブル３２９は、ＰＲＩ、搭載プラットフォーム情報の（１）高度、及び目標追尾情報の（３）目標レンジに、優先順位を加味した関係を実施の形態２に基づき予め求めておき、例えば、近接している場合は「０」、近接していない場合は「１」としてテーブル化する。
【００４２】
サイドローブ・クラッタ評価処理３２５では、入力パラメータが多く、上記のテーブルを参照する方式は採用できないため、上記の実施の形態２と同様の処理を実施する。
【符号の説明】
【００４３】
１  レーダ装置、２  慣性航法装置、３  信号処理器、４  励振受信器、５  アンテナ、３１  ＰＲＩデータベース、３２  ＰＲＩ選択処理部、３３  ＰＲＩ決定部、３２１  直下クラッタ評価処理、３２３  メインローブ・クラッタ評価処理、３２４  サイドローブ・クラッタレベル評価処理、３２５  サイドローブ・クラッタ評価処理、３２７  直下クラッタ評価テーブル、３２８  メインローブ・クラッタ評価テーブル、３２９  サイドローブ・クラッタレベル評価テーブル。
【図１】
0005601850.tif 000006
【図２】
0005601850.tif 000007
【図３】
0005601850.tif 000008
【図４】
0005601850.tif 000009
【図５】
0005601850.tif 000010
【図６】
0005601850.tif 000011
【図７】
0005601850.tif 000012
【図８】
0005601850.tif 000013
【図９】
0005601850.tif 000014
【図１０】
0005601850.tif 000015
【図１１】
0005601850.tif 000016