(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の小さい近距離用パルスと電力の大きい遠距離用パルスを送信周波数を変えながら交互に送信し、目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスをそれぞれ異なる周波数の帯域制限を与えて通過させた後出力する送受信系と、
前記送受信系の出力から前記目標までの距離を測距する測距系と、
を備え、
前記送受信系が、近距離用パルスと遠距離用パルスを生成して送信させると共に送信周波数をステップさせる際の周波数の掃引パターンを複数回繰り返す多周波ステップＩＣＷ型の送信機を含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
電力の小さい近距離用パルスと電力の大きい遠距離用パルスを送信周波数を変えながら交互に送信し、目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスをそれぞれ異なる周波数の帯域制限を与えて通過させた後出力する送受信系と、
前記送受信系の出力から前記目標までの距離を測距する測距系と、
を備え、
前記送受信系が、近距離用パルスと遠距離用パルスを生成して送信させると共に遠距離用パルスと近距離用パルスの送信順序を切り換え可能な送信順序可変型の送信機を含み、
前記測距系が、前記送受信系の出力に基づくパルスの混信状況に従ってパルスの送信順序を判定し送信機にフィードバックする切換判定回路を含み、
前記送信機がフィードバックに従って遠距離用パルスと近距離用パルスの送信順序を切り換えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
電力の小さい近距離用パルスと電力の大きい遠距離用パルスを送信周波数を変えながら交互に送信し、目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスをそれぞれ異なる周波数の帯域制限を与えて通過させた後出力する送受信系と、
前記送受信系の出力から前記目標までの距離を測距する測距系と、
を備え、
前記送受信系が、近距離用パルスと遠距離用パルスを生成して送信させると共に遠距離用パルスと近距離用パルスとの切り換え毎に送信周波数をステップさせ、かつ送信周波数をステップさせる際の周波数の掃引パターンを複数回繰り返す遠近個別型の多周波ステップＩＣＷ型送信機を含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
電力の小さい近距離用パルスと電力の大きい遠距離用パルスを送信周波数を変えながら交互に送信し、目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスをそれぞれ異なる周波数の帯域制限を与えて通過させた後出力する送受信系と、
前記送受信系の出力から前記目標までの距離を測距する測距系と、
を備え、
前記送受信系が、近距離用パルスと遠距離用パルスを生成して送信させると共に遠距離用パルスと近距離用パルスを切り換えるときに、所定周波数より大きい周波数と小さい周波数との間で周波数を切り換えることで送信周波数をステップさせ、かつ送信周波数をステップさせる際の周波数の掃引パターンを複数回繰り返す広周波数ステップ間隔型の多周波ステップＩＣＷ型送信機を含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
電力の小さい近距離用パルスと電力の大きい遠距離用パルスを送信周波数を変えながら交互に送信し、目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスをそれぞれ異なる周波数の帯域制限を与えて通過させた後出力する送受信系と、
前記送受信系の出力から前記目標までの距離を測距する測距系と、
を備え、
前記送受信系が、
遠距離用パルス、近距離用パルスの順番で交互に送信すると共に近距離用パルスから遠距離用パルスへの切換時に送信周波数をステップさせて送信パルスを生成する合成帯域型送信機、または近距離用パルス、遠距離用パルスの順番で交互に送信すると共に遠距離用パルスから近距離用パルスへの切換時に送信周波数をステップさせて送信パルスを生成する近遠順序型の合成帯域型送信機と、
電波の送信と受信を切り換えるサーキュレータと、
送信パルスによる電波の送信および受信パルスの受信を行う送受信アンテナと、
受信パルスと送信パルスをミキシングするミキサーと、
ミキシングされた受信信号の帯域制限、位相検波を行う受信機と、を含み、
前記測距系が、
前記受信機からのアナログ信号をサンプリングしてディジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号を近距離目標用の処理と遠距離目標用の処理で切り換える切換スイッチと、
前記切換スイッチで切り換えられた近距離目標用と遠距離目標用のディジタル信号を別々に蓄積しておくメモリ回路と、
遠距離目標用のディジタル信号に基づき送信機のパルス送信を想定して遠距離目標を想定した測距処理を行う合成帯域型遠距離目標用測距手段と、を含む、
近距離目標用のディジタル信号に基づき送信機のパルス送信を想定して近距離目標を想定した測距処理を行う合成帯域型近距離目標用測距手段と、を含むことを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
送信機で遠距離用パルスに符号変調が施され、
合成帯域型遠距離目標用測距手段が、
メモリ回路に蓄積されたディジタル信号の符号変調の施された遠距離用パルスをＳ／Ｎ比を改善するためのパルス圧縮するパルス圧縮手段と、
パルス圧縮された信号に対し送信機によるパルス送信を想定した目標検出処理を行う合成帯域型目標用検出手段と、
目標検出処理結果の目標距離をレンジ分解能よりも高い分解能で測距する超分解能測距手段と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
合成帯域型近距離目標用測距手段が、
メモリ回路に蓄積されたディジタル信号の近距離用パルスの信号に対し送信機によるパルス送信を想定した目標検出処理を行う合成帯域型目標用検出手段と、
目標検出処理結果の目標距離をレンジ分解能よりも高い分解能で測距する超分解能測距手段と、
を含むことを特徴とする請求項５または６に記載のレーダ装置。
【請求項８】
超分解能測距手段が、
目標検出処理結果の目標距離の送信周波数間の相関を表す相関行列を生成する相関行列生成手段と、
相関行列に対しＭＵＳＩＣ処理を行うための固有ベクトルを算出するＭＵＳＩＣ用固有ベクトル算出手段と、
固有ベクトルに従ってＭＵＳＩＣ処理を行うＭＵＳＩＣ処理手段と、
を含むことを特徴とする請求項６または７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
送受信系において、合成帯域型送信機または近遠順序型の合成帯域型送信機が遠距離用パルスと近距離用パルスを所望の順序に切り換え可能で、送信周波数をステップさせて送信パルスを生成するそれぞれ送信順序可変型の、合成帯域型送信機または近遠順序型の合成帯域型送信機からなり、
測距系が、合成帯域型近距離目標用測距手段と合成帯域型遠距離目標用測距手段のディジタル信号に基づきパルスの混信状況に従ってパルスの送信順序を判定し送信機にフィードバックする切換判定回路をさらに含み、
前記送信順序可変型の、合成帯域型送信機または近遠順序型の合成帯域型送信機がフィードバックに従って遠距離用パルスと近距離用パルスの送信順序を切り換える
ことを特徴とする請求項５から８までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
送受信系において、合成帯域型送信機または近遠順序型の合成帯域型送信機が遠距離用パルスと近距離用パルスの切り換え毎に送信周波数をステップさせて送信パルスを生成するそれぞれ遠近個別型の、合成帯域型送信機または近遠順序型の合成帯域型送信機からなり、
測距系において、合成帯域型近距離目標用測距手段と合成帯域型遠距離目標用測距手段が、それぞれ近距離目標用、遠距離目標用のディジタル信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距処理を行うそれぞれソート機能付合成帯域型近距離目標用測距手段、ソート機能付合成帯域型遠距離目標用測距手段からなる、
ことを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
送信機で遠距離用パルスに符号変調が施され、
ソート機能付合成帯域型遠距離目標用測距手段が、
メモリ回路に蓄積されたディジタル信号の符号変調の施された遠距離用パルスをＳ／Ｎ比を改善するためのパルス圧縮するパルス圧縮手段と、
パルス圧縮された信号に対し送信機によるパルス送信を想定した目標検出処理を行う合成帯域型目標用検出手段と、
目標検出処理結果の信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えて出力するソート手段と、
ソートされた目標検出処理結果の目標距離をレンジ分解能よりも高い分解能で測距する超分解能測距手段と、を含み、
ソート機能付合成帯域型近距離目標用測距手段が、
メモリ回路に蓄積されたディジタル信号の近距離用パルスの信号に対し送信機によるパルス送信を想定した目標検出処理を行う合成帯域型目標用検出手段と、
目標検出処理結果の信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えて出力するソート手段と、
ソートされた目標検出処理結果の目標距離をレンジ分解能よりも高い分解能で測距する超分解能測距手段と、を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載のレーダ装置。
【請求項１２】
電力の小さい近距離用パルスと電力の大きい遠距離用パルスを送信周波数を変えながら交互に送信し、目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスをそれぞれ異なる周波数の帯域制限を与えて通過させた後出力する送受信系と、
前記送受信系の出力から前記目標までの距離を測距する測距系と、
を備え、
前記送受信系が、
遠距離用パルス、近距離用パルスの順番で交互に送信すると共に近距離用パルスから遠距離用パルスへの切換時に送信周波数をステップさせさらに送信周波数をステップさせる際の周波数の掃引パターンを複数回繰り返す多周波ステップＩＣＷ型送信機、または近距離用パルス、遠距離用パルスの順番で交互に送信すると共に遠距離用パルスから近距離用パルスへの切換時に送信周波数をステップさせさらに送信周波数をステップさせる際の周波数の掃引パターンを複数回繰り返す近遠順序型の多周波ステップＩＣＷ型送信機と、
電波の送信と受信を切り換えるサーキュレータと、
送信パルスによる電波の送信および受信パルスの受信を行う送受信アンテナと、
受信パルスと送信パルスをミキシングするミキサーと、
ミキシングされた受信信号の帯域制限、位相検波を行う受信機と、を含み、
前記測距系が、
前記受信機からのアナログ信号をサンプリングしてディジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号を近距離目標用の処理と遠距離目標用の処理で切り換える切換スイッチと、
前記切換スイッチで切り換えられた近距離目標用と遠距離目標用のディジタル信号を別々に蓄積しておくメモリ回路と、
遠距離目標用のディジタル信号に基づきドップラー周波数領域で遠距離目標の信号を検出し測距する多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段と、
近距離目標用のディジタル信号に基づきドップラー周波数領域で近距離目標の信号を検出し測距する多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段と、
を含む、ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１３】
送信機で遠距離用パルスに符号変調が施され、
多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標測距手段が、
メモリ回路に蓄積されたディジタル信号の符号変調の施された遠距離用パルスをＳ／Ｎ比を改善するためのパルス圧縮するパルス圧縮手段と、
パルス圧縮された遠距離用パルスに基づきパルスヒット方向に対する目標信号の位相変化からドップラー周波数を求めるパルスヒット方向ＦＦＴ部と、
送信機によるパルス送信を想定した目標検出処理を行う多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段と、
目標検出処理結果のドップラーにより回転した目標信号の位相回転を補正するドップラー補正手段と、
ドップラー補正された目標検出処理結果の目標距離をレンジ分解能よりも高い分解能で測距する超分解能測距手段と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載のレーダ装置。
【請求項１４】
多周波ステップＩＣＷ型近距離目標測距手段が、
メモリ回路に蓄積されたディジタル信号の近距離用パルスに基づきパルスヒット方向に対する目標信号の位相変化からドップラー周波数を求めるパルスヒット方向ＦＦＴ部と、
送信機によるパルス送信を想定した目標検出処理を行う多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段と、
目標検出処理結果のドップラーにより回転した目標信号の位相回転を補正するドップラー補正手段と、
ドップラー補正された目標検出処理結果の目標距離をレンジ分解能よりも高い分解能で測距する超分解能測距手段と、
を含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載のレーダ装置。
【請求項１５】
送受信系において、多周波ステップＩＣＷ型送信機または近遠順序型の多周波ステップＩＣＷ型送信機が遠距離用パルスと近距離用パルスを所望の順序に切り換え可能で、送信周波数をステップさせ、送信周波数をステップさせる際の周波数の掃引パターンを複数回繰り返すそれぞれ送信順序可変型の、多周波ステップＩＣＷ型送信機または近遠順序型の多周波ステップＩＣＷ型送信機からなり、
測距系が、多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段と多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段のディジタル信号に基づきパルスの混信状況を判定し送信機にフィードバックする切換判定回路をさらに含み、
前記送信順序可変型の、多周波ステップＩＣＷ型送信機または近遠順序型の多周波ステップＩＣＷ型送信機がフィードバックに従って遠距離用パルスと近距離用パルスの送信順序を切り換える
ことを特徴とする請求項１２から１４までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１６】
送受信系において、多周波ステップＩＣＷ型送信機または近遠順序型の多周波ステップＩＣＷ型送信機が遠距離用パルスと近距離用パルスの切り換え毎に送信周波数をステップさせて送信パルスを生成するそれぞれ遠近個別型の、多周波ステップＩＣＷ型送信機または近遠順序型の多周波ステップＩＣＷ型送信機からなり、
測距系において、多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段と多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段が、それぞれ近距離目標用、遠距離目標用のディジタル信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距処理を行うそれぞれソート機能付多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段、ソート機能付多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段からなる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のレーダ装置。
【請求項１７】
送信機で遠距離用パルスに符号変調が施され、
ソート機能付多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標測距手段が、
メモリ回路に蓄積されたディジタル信号の符号変調の施された遠距離用パルスをＳ／Ｎ比を改善するためのパルス圧縮するパルス圧縮手段と、
パルス圧縮された遠距離用パルスに基づきパルスヒット方向に対する目標信号の位相変化からドップラー周波数を求めるパルスヒット方向ＦＦＴ部と、
送信機によるパルス送信を想定した目標検出処理を行う多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段と、
目標検出処理結果のドップラーにより回転した目標信号の位相回転を補正するドップラー補正手段と、
ドップラー補正された目標検出処理結果の信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えて出力するソート手段と、
ソートされたドップラー補正された目標検出処理結果の目標距離をレンジ分解能よりも高い分解能で測距する超分解能測距手段と、を含み、
ソート機能付多周波ステップＩＣＷ型近距離目標測距手段が、
メモリ回路に蓄積されたディジタル信号の近距離用パルスに基づきパルスヒット方向に対する目標信号の位相変化からドップラー周波数を求めるパルスヒット方向ＦＦＴ部と、
送信機によるパルス送信を想定した目標検出処理を行う多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段と、
目標検出処理結果のドップラーにより回転した目標信号の位相回転を補正するドップラー補正手段と、
ドップラー補正された目標検出処理結果の信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えて出力するソート手段と、
ソートされたドップラー補正された目標検出処理結果の目標距離をレンジ分解能よりも高い分解能で測距する超分解能測距手段と、を含む、
ことを特徴とする請求項１６に記載のレーダ装置。
【請求項１８】
電力の小さい近距離用パルスと電力の大きい遠距離用パルスを送信周波数を変えながら交互に送信し、目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスをそれぞれ異なる周波数の帯域制限を与えて通過させた後出力する送受信系と、
前記送受信系の出力から前記目標までの距離を測距する測距系と、
を備え、
前記送受信系が、
遠距離用パルス、近距離用パルスの順番で交互に送信すると共に近距離用パルスから遠距離用パルスへの切換時に、所定周波数より大きい周波数と小さい周波数との間で周波数を切り換えることで、送信周波数をステップさせ送信パルスを生成する広周波数ステップ間隔型の合成帯域型送信機、または近距離用パルス、遠距離用パルスの順番で交互に送信すると共に遠距離用パルスから近距離用パルスへの切換時に前記送信周波数をステップさせて送信パルスを生成する近遠順序型の広周波数ステップ間隔型の合成帯域型送信機と、
電波の送信と受信を切り換えるサーキュレータと、
送信パルスによる電波の送信および受信パルスの受信を行う送受信アンテナと、
受信パルスと送信パルスをミキシングするミキサーと、
ミキシングされた受信信号の帯域制限、位相検波を行う受信機と、を含み、
前記測距系が、
前記受信機からのアナログ信号をサンプリングしてディジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号を近距離目標用の処理と遠距離目標用の処理で切り換える切換スイッチと、
前記切換スイッチで切り換えられた近距離目標用と遠距離目標用のディジタル信号を別々に蓄積しておくメモリ回路と、
遠距離目標用のディジタル信号に基づき、送信機のパルス送信を想定して遠距離目標を想定し、ディジタル信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距処理を行うソート機能付合成帯域型遠距離目標用測距手段と、を含む、
近距離目標用のディジタル信号に基づき、送信機のパルス送信を想定して近距離目標を想定し、ディジタル信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距処理を行うソート機能付合成帯域型近距離目標用測距手段と、を含む、ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１９】
電力の小さい近距離用パルスと電力の大きい遠距離用パルスを送信周波数を変えながら交互に送信し、目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスをそれぞれ異なる周波数の帯域制限を与えて通過させた後出力する送受信系と、
前記送受信系の出力から前記目標までの距離を測距する測距系と、
を備え、
前記送受信系が、
遠距離用パルス、近距離用パルスの順番で交互に送信すると共に近距離用パルスから遠距離用パルスへの切換時に、所定周波数より大きい周波数と小さい周波数との間で周波数を切り換えることで、送信周波数をステップさせさらに送信周波数をステップさせる際の周波数の掃引パターンを複数回繰り返す広周波数ステップ間隔型の多周波ステップＩＣＷ型送信機、または近距離用パルス、遠距離用パルスの順番で交互に送信すると共に遠距離用パルスから近距離用パルスへの切換時に前記送信周波数をステップさせさらに送信周波数をステップさせる際の周波数の掃引パターンを複数回繰り返す近遠順序型の広周波数ステップ間隔型の多周波ステップＩＣＷ型送信機と、
電波の送信と受信を切り換えるサーキュレータと、
送信パルスによる電波の送信および受信パルスの受信を行う送受信アンテナと、
受信パルスと送信パルスをミキシングするミキサーと、
ミキシングされた受信信号の帯域制限、位相検波を行う受信機と、を含み、
前記測距系が、
前記受信機からのアナログ信号をサンプリングしてディジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器からのディジタル信号を近距離目標用の処理と遠距離目標用の処理で切り換える切換スイッチと、
前記切換スイッチで切り換えられた近距離目標用と遠距離目標用のディジタル信号を別々に蓄積しておくメモリ回路と、
遠距離目標用のディジタル信号に基づき、ドップラー周波数領域で遠距離目標の信号を検出し、ディジタル信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距するソート機能付多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段と、
近距離目標用のディジタル信号に基づき、ドップラー周波数領域で近距離目標の信号を検出し、ディジタル信号を送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距するソート機能付多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段と、
を含む、ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２０】
送受信系が、送信帯域幅の逆数より定まるパルス幅の近距離用パルスと、送信帯域幅の逆数より定まるチップ幅を単位として符号変調を施した遠距離用パルスを交互に送信することを特徴とする請求項１から１９までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項２１】
送受信系が、近距離用パルスと遠距離用パルスを異なる周波数にて送信し、近距離目標検出時には近距離用パルスの送信周波数でミキシングし、遠距離目標検出時には遠距離用パルスの送信周波数でミキシングすることを特徴とする請求項１から１９までのいずれか１項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、目標を検出するためのレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１に開示されているようなダブルパルス方式では、高Ｓ／Ｎ比の近距離目標検出のための短パルス(近距離目標用短パルス)と低Ｓ／Ｎ比の遠距離目標検出のための長パルス(遠距離目標用長パルス)を交互に送受するダブルパルス送受信を行うことで検出機能のさらなる改善が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５０−１０４８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方式では、遠距離目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスの混信、または遠距離用パルスを送信してから次の近距離用パルスを送信するまでの時間から定まる観測範囲よりも遠距離の目標で反射した遠距離用パルスが次の近距離用パルスに混信し、測距精度が劣化する問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、Ｓ／Ｎ比を改善し測距精度の向上を図ったダブルパルス方式のレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、電力の小さい近距離用パルスと電力の大きい遠距離用パルスを送信周波数を変えながら交互に送信し、目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスをそれぞれ異なる周波数の帯域制限を与えて通過させた後出力する送受信系と、前記送受信系の出力から前記目標までの距離を測距する測距系と、を備え、前記送受信系が、近距離用パルスと遠距離用パルスを生成して送信させると共に送信周波数をステップさせる際の周波数の掃引パターンを複数回繰り返す多周波ステップＩＣＷ型の送信機を含むことを特徴とするレーダ装置等にある。
【発明の効果】
【０００７】
この発明では、Ｓ／Ｎ比を改善し測距精度の向上を図ったダブルパルス方式のレーダ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】図１の合成帯域型遠距離目標用測距手段の内部構成の一例を示す図である。
【図３】図１の合成帯域型近距離目標用測距手段の内部構成の一例を示す図である。
【図４】図２，３の超分解能測距手段の内部構成の一例を示す図である。
【図５】図１の合成帯域型送信機の動作タイムチャートである。
【図６】図１のレーダ装置の効果を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図８】図７の近遠順序型合成帯域型送信機の動作タイムチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図１０】図９の多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段の内部構成の一例を示す図である。
【図１１】図９の多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段の内部構成の一例を示す図である。
【図１２】図９の多周波ステップＩＣＷ型送信機の動作タイムチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図１４】図１３の近遠順序型多周波ステップＩＣＷ型送信機の動作タイムチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態６によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態７によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図１８】図１７のソート機能付合成帯域型遠距離目標用測距手段の内部構成の一例を示す図である。
【図１９】図１７のソート機能付合成帯域型近距離目標用測距手段の内部構成の一例を示す図である。
【図２０】図１７の遠近個別型合成帯域型送信機の動作タイムチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態８によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図２２】図２１のソート機能付多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段の内部構成の一例を示す図である。
【図２３】図２１のソート機能付多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段の内部構成の一例を示す図である。
【図２４】図２１の遠近個別型多周波ステップＩＣＷ型送信機の動作タイムチャートである。
【図２５】この発明の実施の形態９によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図２６】この発明の実施の形態９によるレーダ装置における周波数シフトの一例を示す図である。
【図２７】この発明の実施の形態９によるレーダ装置におけるステップ周波数を大きくすることによる遠距離目標で反射した近距離用パルスの洩れ込みについて説明するための図である。
【図２８】この発明の実施の形態１０によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図２９】図２８の近遠順序型広周波数ステップ間隔型合成帯域型送信機の動作タイムチャートである。
【図３０】この発明の実施の形態１１によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図３１】この発明の実施の形態１２によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図３２】図３１の近遠順序型広周波数ステップ間隔型多周波ステップＩＣＷ型送信機の動作タイムチャートである。
【図３３】この発明に関連する一般的なダブルパルスを用いて測距処理を行う方式の構成例を示した図である。
【図３４】図３３のパルス圧縮手段の内部構成例を示した図である。
【図３５】図３３の構成の動作タイムチャートである。
【図３６】図３３の構成の問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初にダブルパルス方式のレーダ装置の問題について、もう少し詳しく説明する。図３３は、一般的なダブルパルスを用いて測距処理を行う方式の構成例を示している。４１は近距離用パルスと遠距離用パルスを出力する送信機、２は電波の送信と受信を切り換えるサーキュレータ、３は電波の送信または受信を行う送受信アンテナ、４は目標、５は受信パルスと送信パルスをミキシングするミキサー、６はミキサー出力信号の帯域制限、位相検波を行う受信機、７はアナログ信号をサンプリングしてディジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換器、８は近距離目標用の処理と遠距離目標用の処理を切り換える切換スイッチ、１２はＳ／Ｎ比(信号対雑音電力比)を改善するためのパルス圧縮手段、４２は目標の距離を推定する目標測距手段である。図３４はパルス圧縮手段１２の内部構成を示している。４３は入力信号にＦＦＴ(Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換)処理を施すＦＦＴ手段、４４は入力した信号の成分同士複素乗算する乗算手段、４５は入力信号にＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換)を施すＩＦＦＴ手段である。
【００１０】
次に動作について説明する。送信機４１によりパルスが生成され、サーキュレータ２を通して送受信アンテナ３から送信される。図３５はその動作タイムチャートを示している。まず、近距離目標の測距を行うための短パルス(近距離目標用パルス)を送信する。目標４で反射した近距離用パルスは再び送受信アンテナ３で受信される。受信された近距離用パルスはミキサー５にて参照信号(送信パルス)とミキシングされた後、受信機６で帯域制限、位相検波される。受信機出力信号はＡ／Ｄ変換器７にて周期Ｔsampでサンプリングされディジタル信号が出力される。nr(１≦nr≦Ｎr)番目にサンプリングされたＡ／Ｄ変換出力信号をｓ''nr(nr＝１，２，…)と表記する。ここでnrはレンジビン番号を表している。切換スイッチ８によりＡ／Ｄ変換出力信号ｓ''nrが目標測距手段４２に伝達される。目標測距手段４２では、Ａ／Ｄ変換出力信号の電力値|ｓ''nr|2と誤警報確率(雑音を目標信号と誤る確率)を基準に定められたスレッショルドと比較しレンジビン推定値(チルダ)ｎrを求める。そしてレンジビン推定値(チルダ)ｎrを用いて次式(１)により測距値(チルダ)ｒを求める。次式(１)でｃは光速を表している。
【００１１】
【数１】
0005623135.tif 000002
【００１２】
次に、遠距離目標の測距を行うための符号変調を施したパルス(遠距離目標用パルス)ｕnrを送信する。目標４で反射したパルスは再び送受信アンテナ３で受信される。受信された遠距離用パルスはミキサー５にて参照信号(送信パルス)とミキシングされた後、受信機６で帯域制限、位相検波される。受信機出力信号はＡ／Ｄ変換器７にて周期Ｔsampでサンプリングされディジタル信号が出力される。切換スイッチ８によりＡ／Ｄ変換出力信号ｓ'nr(nr＝１，２，…)がパルス圧縮手段１２に伝達される。図３４のパルス圧縮手段１２において、遠距離用パルスｕnrとＡ／Ｄ変換器出力信号ｓ'nrはそれぞれのＦＦＴ手段４３に伝達される。遠距離用パルスｕnrにＦＦＴが施され遠距離用パルスの周波数スペクトルｕｆnrが算出される。同様にしてＡ／Ｄ変換出力信号ｓ'nrの周波数スペクトルｓｆ'nrが算出される。周波数スペクトルｕｆnrとｓｆ'nrは乗算手段４４に伝達される。乗算手段４４では次式(２)により乗算信号ｓｆnrを生成する。次式で(ｓｆnr)*はｓｆnrの複素共役を表している。
【００１３】
【数２】
0005623135.tif 000003
【００１４】
乗算信号ｓｆnrはＩＦＦＴ手段４５に伝達される。ＩＦＦＴ手段４５では乗算信号ｓｆnrにＩＦＦＴが施されパルス圧縮信号ｓnrを生成する。パルス圧縮信号ｓnrは目標測距手段４２に伝達される。以降は近距離用パルスと同様の処理が行われ式(１)により測距値が求まる。
【００１５】
しかしながら、上記の方式では、遠距離目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスの混信、または遠距離用パルスを送信してから次の近距離用パルスを送信するまでの時間から定まる観測範囲よりも遠距離の目標で反射した遠距離用パルスが次の近距離用パルスに混信し測距精度が劣化する問題点がある。図３６はこの状況の一例を表している。遠距離範囲に２つの目標(目標１、目標２)が存在し、遠距離目標１で反射した近距離用パルスと遠距離目標２で反射した遠距離用パルスが混信している。そこでこの発明では、Ｓ／Ｎ比を改善し測距精度の向上を図ったダブルパルス方式のレーダ装置を提供する。
【００１６】
以下、この発明によるレーダ装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、上述の一般的なレーダ装置も含めて、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図である。１は周波数をステップ(例えば周波数を段階的に変える(増加又は減少)等)しながら送受信を行うための合成帯域型送信機、２は電波の送信と受信を切り換えるサーキュレータ、３は電波の送信または受信を行う送受信アンテナ、４は目標、５は受信パルスと送信パルスをミキシングするミキサー、６はミキサー出力信号の帯域制限、位相検波を行う受信機、７はアナログ信号をサンプリングしてディジタル信号を生成するＡ／Ｄ変換器、８は近距離目標用の処理と遠距離目標用の処理を切り換える切換スイッチである。９は受信信号を蓄えておくメモリ回路＃１とメモリ回路＃２、１０は合成帯域型送信機のパルス送受信を想定して遠距離目標の測距処理を行う合成帯域型遠距離目標用測距手段、１１は合成帯域型送信機のパルス送受信を想定して近距離目標を想定した測距処理を行う合成帯域型近距離目標用測距手段である。
【００１８】
図２は図１の合成帯域型遠距離目標用測距手段１０の内部構成の一例を示す図である。１２-＃１〜１２-＃ＮはＳ／Ｎ比を改善するためのパルス圧縮手段である。１３は合成帯域型送信機１によるパルス送受信を想定した目標検出処理を行う合成帯域型目標検出手段、１４は目標距離をレンジ分解能よりも高い分解能で測距する超分解能測距手段である。
図３は図１の合成帯域型近距離目標用測距手段１１の内部構成の一例を示す図である。合成帯域型目標検出手段１３、超分解能測距手段１４は図２と同じである。
図４は図２，３の超分解能測距手段１４の内部構成の一例を示す図である。１５は入力信号の送信周波数間の相関を表す相関行列を生成する相関行列生成手段、１６はＭＵＳＩＣ(MUltiple SIgnal Classification)処理を行うための固有ベクトルを算出するＭＵＳＩＣ用固有ベクトル算出手段、１７はＭＵＳＩＣ処理を行うＭＵＳＩＣ処理手段である。
【００１９】
次に動作について説明する。合成帯域型送信機１から図５の動作タイムチャートに従って、まず、送信周波数ｆ1の符号変調の施された遠距離(目標)用パルス(送信帯域幅の逆数より定まるチップ幅を単位として符号変調を施したパルス)が生成され、サーキュレータ２を通して送受信アンテナ３から出力される。目標４で反射した遠距離用パルスは再び送受信アンテナ３で受信される。受信された遠距離用パルスはミキサー５にて送信された遠距離用パルスとミキシングされた後、受信機６で帯域制限、位相検波される。このとき参照信号(受信された遠距離用パルス)の周波数は送信した遠距離用パルスの送信周波数に等しくなっている。受信機６の出力信号はＡ／Ｄ変換器７にて周期Ｔsampでサンプリングされ、切換スイッチ８により、Ａ／Ｄ変換出力信号ｓ'1,nrがメモリ回路９-＃１に蓄えられる。また、送信周波数ｆ1の近距離(目標)用パルス(送信帯域幅の逆数より定まるパルス幅を有する)が送信され遠距離用パルスと同様に処理され、切換スイッチ８により、Ａ／Ｄ変換出力信号ｓ''1,nrがメモリ回路９-＃２に蓄えられる。
【００２０】
次に、送信周波数をステップし、同様の送受信を行う。この動作が繰り返される。すなわち、送信期間中に例えば遠距離用パルス、近距離用パルスの順(または後述するように近距離用パルス、遠距離用パルスの順)でパルスを切り換えて生成して送信し、これを繰り返すことで遠距離用パルス、近距離用パルスを交互に送信し、さらに近距離用パルスから遠距離用パルス(またはその逆)へ切り換える度に送信周波数を変えて送信することで、各送信期間で送信周波数をステップさせて送信する。この動作が繰り返されることによりメモリ回路９-＃１にはＡ／Ｄ変換出力信号ｓ'n,nr(１≦ｎ≦Ｎ)が蓄えられる。また、メモリ回路９-＃２にはＡ／Ｄ変換出力信号ｓ''n,nr(１≦ｎ≦Ｎ)が蓄えられる。
【００２１】
メモリ回路９-＃１からＡ／Ｄ変換出力信号ｓ'n,nrが合成帯域型遠距離目標用測距手段１０の図２に示すパルス圧縮手段１２-＃ｎに伝達される。パルス圧縮手段１２-＃ｎでは上述の一般的な装置と同様に動作しパルス圧縮信号ｓn,nrが出力される。パルス圧縮信号ｓn,nrは合成帯域型目標検出手段１３に伝達される。合成帯域型目標検出手段１３では、パルス圧縮信号ｓn,nrの電力値|ｓn,nr|2と誤警報確率(雑音を目標信号と誤る確率)を基準に定められたスレッショルドと比較しレンジビン推定値
【００２２】
【数３】
0005623135.tif 000004
【００２３】
を求める。そして、目標信号
【００２４】
【数４】
0005623135.tif 000005
【００２５】
を出力する。目標信号
【００２６】
【数５】
0005623135.tif 000006
【００２７】
は超分解能測距手段１４の図４に示す相関行列生成手段１５に伝達される。相関行列生成手段１５では式(３)により相関行列
【００２８】
【数６】
0005623135.tif 000007
【００２９】
を生成する。
【００３０】
【数７】
0005623135.tif 000008
【００３１】
ここで、Ｍは相関行列の次元数、
【００３２】
【数８】
0005623135.tif 000009
【００３３】
はベクトル
【００３４】
【数９】
0005623135.tif 000010
【００３５】
の共役転置を表している。相関行列
【００３６】
【数１０】
0005623135.tif 000011
【００３７】
はＭＵＳＩＣ用固有ベクトル算出手段１６に伝達される。ＭＵＳＩＣ用固有ベクトル算出手段１６では、相関行列
【００３８】
【数１１】
0005623135.tif 000012
【００３９】
の固有値
【００４０】
【数１２】
0005623135.tif 000013
【００４１】
と、固有値
【００４２】
【数１３】
0005623135.tif 000014
【００４３】
に対応する固有ベクトル
【００４４】
【数１４】
0005623135.tif 000015
【００４５】
を求める。固有値
【００４６】
【数１５】
0005623135.tif 000016
【００４７】
の大きさ等から目標数Ｋを推定する。そして、固有ベクトル
【００４８】
【数１６】
0005623135.tif 000017
【００４９】
を出力する。固有ベクトル
【００５０】
【数１７】
0005623135.tif 000018
【００５１】
はＭＵＳＩＣ処理手段１７に伝達される。ＭＵＳＩＣ処理手段１７では、固有ベクトル
【００５２】
【数１８】
0005623135.tif 000019
【００５３】
を雑音空間としてＭＵＳＩＣ(MUltiple SIgnal Classification)処理を行う。具体的には、目標距離をｒとして式(４)によりステアリングベクトルａ(ｒ)を生成し、
【００５４】
【数１９】
0005623135.tif 000020
【００５５】
固有ベクトル
【００５６】
【数２０】
0005623135.tif 000021
【００５７】
の全てに直交するＫ種類のステアリングａ(ｒ)を求める。このときのｒを
【００５８】
【数２１】
0005623135.tif 000022
【００５９】
とする。
【００６０】
【数２２】
0005623135.tif 000023
【００６１】
はｋ番目の目標の距離を表している。以上の処理によりドップラー分解能、レンジ分解能よりも近接したＫ種類の遠距離目標について距離が求まる。
【００６２】
また、メモリ回路９-＃２から出力されたＡ／Ｄ変換出力信号ｓ''n,nrが合成帯域型近距離目標用測距手段１１の図３に示す合成帯域型目標検出手段１３に伝達される。以降は遠距離用パルスの処理と同様の処理が行われ各目標の測距値が求まる。
【００６３】
上記実施の形態１では、遠距離用パルスを送信した後に周波数ステップしており、遠距離目標で反射した近距離用パルスはステップ周波数だけシフトした遠距離用パルスとミキシングされることとなり、受信機入力時には受信機の通過帯域外の周波数成分となる。図６はその状況を示している。そのため、遠距離目標で反射した近距離用パルスは受信機帯域を通過せず遠距離用パルスと近距離用パルスの混信が低減される。
【００６４】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示す図である。１８は近距離用パルス、遠距離用パルスの順序でパルス送受信を行い周波数ステップする近遠順序型合成帯域型送信機である。その他の部分は基本的に上記実施の形態１の対応部分に相当する。
【００６５】
次に動作について説明する。近遠順序型合成帯域型送信機１８から図８の動作タイムチャートに従って、まず、送信周波数ｆ1の近距離用パルスが生成され、サーキュレータ２を通して送受信アンテナ３から出力される。以降は実施の形態１と同様に動作しＡ／Ｄ変換出力信ｓ''1,nrがメモリ回路９-＃２に蓄えられる。また、送信周波数ｆ1の遠距離用パルスが送信され実施の形態１と同様に動作しＡ／Ｄ変換出力信号ｓ'1,nrがメモリ回路９-＃１に蓄えられる。次に、送信周波数をステップし同様の送受信を行う。この動作が繰り返されることによりメモリ回路９-＃１にはＡ／Ｄ変換出力信号ｓ'n,nr(１≦Ｎ≦Ｎ)が蓄えられる。また、メモリ回路９-＃２にはＡ／Ｄ変換出力信号ｓ''n,nr(１≦ｎ≦Ｎ)が蓄えられる。以降は実施の形態１と同様に動作し測距値が求まる。
【００６６】
上記実施の形態２では、近距離用パルスを送信した後に周波数ステップしており、観測範囲よりも遠距離の目標で反射した遠距離用パルスはステップ周波数だけシフトした近距離用パルスとミキシングされることとなり、受信機入力時には受信機の通過帯域外の周波数成分となる。そのため、遠距離目標で反射した近距離用パルスは受信機帯域を通過しないため、遠距離用パルスと近距離用パルスの混信が低減される。
【００６７】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示す図である。１９は周波数の掃引パターンを複数回繰り返す多周波ステップＩＣＷ(Interrupted Continuous Wave)送信機、２０はドップラー周波数領域で遠距離目標の信号を検出し測距する多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段、２１はドップラー周波数領域で近距離目標の信号を検出し測距する多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段である。その他の部分は基本的に上記実施の形態１の対応部分に相当する。
【００６８】
図１０は図９の多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段２０の内部構成の一例を示す図である。パルス圧縮手段１２-＃ｎ、超分解能測距手段１４は実施の形態１と同じである。２２-＃ｎはパルスヒット方向に対する目標信号の位相変化からドップラー周波数を求めるパルスヒット方向ＦＦＴ部、２３は多周波ステップＩＣＷ型送信機１９によるパルス送受信を想定した目標検出処理を行う多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段、２４-＃ｎはドップラーにより回転した目標信号の位相回転を補正するドップラー補正手段である。
【００６９】
図１１は図９の多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段２１の内部構成の一例を示す図である。超分解能測距手段１４は実施の形態１と同じである。２２-＃ｎはパルスヒット方向に対する目標信号の位相変化からドップラー周波数を求めるパルスヒット方向ＦＦＴ部、２３は多周波ステップＩＣＷ型送信機１９によるパルス送受信を想定した目標検出処理を行う多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段、２４-＃ｎはドップラーにより回転した目標信号の位相回転を補正するドップラー補正手段である。
【００７０】
次に動作について説明する。多周波ステップＩＣＷ型送信機１９から図１２の動作タイムチャートに従ってパルス送受信が行われ、実施の形態１と同様に動作しメモリ回路９-＃１とメモリ回路９-＃２にはＡ／Ｄ変換器出力信号ｓ'n,1,nrとｓ''n,1,nrがそれぞれ蓄えられる。以上の動作をＮp回繰り返してメモリ回路９-＃１とメモリ回路９-＃２には最終的にはｓ'n,np,,nrとｓ''n,np,,nr(１≦np≦Ｎp)が蓄えられる。ここでnpはパルスヒット番号を表している。メモリ回路９-＃１からＡ／Ｄ変換器出力信号ｓ'n,np,nrが出力され多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段２０の図１０に示すパルス圧縮手段１２-＃ｎに伝達される。実施の形態１と同様にパルス圧縮処理が行われパルス圧縮信号ｓn,np,nrがパルスヒット方向ＦＦＴ部２２-＃ｎに伝達される。パルスヒット方向ＦＦＴ部２２-＃ｎでは、Ａ／Ｄ変換出力信号ｓn,np,nrのドップラー周波数成分であるドップラー信号ｐn,nd,nr(０≦nd≦Ｎp−１)を下記の式(５)により算出する。式(５)でwnpはＦＦＴを行う際の重みを表している。
【００７１】
【数２３】
0005623135.tif 000024
【００７２】
ドップラー信号ｐ1,nd,nr,…,ｐN,nd,nrは、多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段２３とドップラー補正手段２４-＃ｎに伝達される。多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段２３では、ドップラー信号ｐn,nd,nrの電力値|ｐn,nd,nr|2と誤警報確率(雑音を目標信号と誤る確率)を基準に定められたスレッショルドと比較し、目標信号の存在するレンジビンの推定値(チルダ)ｎrとドップラービンの推定値(チルダ)ｎdの組((チルダ)ｎd,(チルダ)ｎr)を求める。下記式(６)により、各組((チルダ)ｎd,(チルダ)ｎr)に対応する目標の速度推定値(チルダ)ｖ((チルダ)ｎd,(チルダ)ｎr)を算出する。このとき、予め定められた番号n0の送信周波数ｆn0を用いる。またｃは光速、ＴPRIは同一送信周波数の繰り返し周期を表している。
【００７３】
【数２４】
0005623135.tif 000025
【００７４】
レンジビン推定値と速度推定値の組((チルダ)ｎd,(チルダ)ｎr)と対応する目標の速度推定値(チルダ)ｖ((チルダ)ｎd,(チルダ)ｎr)はドップラー補正手段２４-＃ｎに伝達される。ドップラー補正手段２４-＃ｎでは、次式(７)によりドップラー補正信号
【００７５】
【数２５】
0005623135.tif 000026
【００７６】
を求める。
【００７７】
【数２６】
0005623135.tif 000027
【００７８】
ドップラー補正信号
【００７９】
【数２７】
0005623135.tif 000028
【００８０】
は超分解能測距手段１４に伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作しドップラー分解能、レンジ分解能よりも近接したＫ種類の遠距離目標について距離が求まる。
【００８１】
また、メモリ回路９-＃２から出力されたＡ／Ｄ変換出力信号ｓ''n,np,,nrが多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段２１の図１１に示すパルスヒット方向ＦＦＴ部２２-＃ｎに伝達される。以降は図１０のパルスヒット方向ＦＦＴ部２２-＃ｎ以降の遠距離用パルスの処理と同様の処理が行われ各目標の測距値が求まる。
【００８２】
上記実施の形態３では、遠距離用パルスを送信した後に周波数ステップしており、遠距離目標で反射した近距離用パルスはステップ周波数だけシフトした遠距離用パルスとミキシングされることとなり、受信機入力時には受信機の通過帯域外の周波数成分となる。そのため、遠距離目標で反射した近距離用パルスは受信機帯域を通過しない。そのため、遠距離目標で反射した近距離用パルスは受信機帯域を通過せず遠距離用パルスと近距離用パルスの混信が低減される。また、パルスヒット方向ＦＦＴ部によるＳ／Ｎ比改善効果もあり目標検出性能が改善される。
【００８３】
実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示す図である。２５は近距離用パルス、遠距離用パルスの順序でパルス送受信を行い周波数ステップする近遠順序型多周波ステップＩＣＷ型送信機である。その他の部分は基本的に上記実施の形態３の対応部分に相当する。
【００８４】
次に動作について説明する。近遠順序型多周波ステップＩＣＷ型送信機２５から図１４の動作タイムチャートに従ってパルス送受信が行われ、実施の形態２と同様に動作しメモリ回路９-＃１とメモリ回路９-＃２にはＡ／Ｄ変換器出力信号ｓ'n,1,nrとｓ''n,1,nrがそれぞれ蓄えられる。以上の動作をＮp回繰り返してメモリ回路９-＃１とメモリ回路９-＃２には最終的にはｓ'n,np,,nrとｓ''n,np,,nr(１≦np≦Ｎp)が蓄えられる。以降は実施の形態３と同様に動作し測距値が求まる。
【００８５】
上記実施の形態４では、近距離用パルスを送信した後に周波数ステップしており、観測範囲よりさらに遠距離の目標で反射した遠距離用パルスはステップ周波数だけシフトした近距離用パルスとミキシングされることとなり、受信機入力時には受信機の通過帯域外の周波数成分となる。そのため、遠距離目標で反射した近距離用パルスは受信機帯域を通過せず遠距離用パルスと近距離用パルスの混信が低減される。また、パルスヒット方向ＦＦＴ部によるＳ／Ｎ比改善効果もあり目標検出性能が改善される。
【００８６】
実施の形態５．
図１５はこの発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示す図である。２６は近距離用パルスと遠距離用パルスの送信順序を所望の順序に切り換え可能な送信順序可変型合成帯域型送信機、２７は近距離用パルスか遠距離用パルスの送信を判定する切換判定回路である。その他の部分は基本的に上記実施の形態１の対応部分に相当する。
【００８７】
次に動作について説明する。予め設定された所定の順序に従って近距離用パルスと遠距離用パルスによる送受信が行われる。遠距離用パルス、近距離用パルスの順序のときは実施の形態１と同様に動作する。近距離用パルス、遠距離用パルスの順序のときは実施の形態２と同様に動作する。そして測距値が求まる。測距値は切換判定回路２７に伝達される。
【００８８】
切換判定回路２７では、例えば受信パルスの波形のひずみを調べることにより、受信機６の帯域での抑圧効果が小さく遠距離目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスの混信が見られる状況においては、遠距離用パルス、近距離用パルスの順序で送信するように送信順序可変型合成帯域型送信機２６に伝達する。その場合には送信順序可変型合成帯域型送信機２６では、遠距離用パルス、近距離用パルスの順序で送受信を行い実施の形態１と同様に動作し、合成帯域型遠距離目標用測距手段１０、合成帯域型近距離目標用測距手段１１で測距値を求める。また、観測範囲より遠距離の目標に反射した遠距離用パルスと近距離用パルスの混信が見られる状況においては、近距離用パルス、遠距離用パルスの順序で送信するように送信順序可変型合成帯域型送信機２６に伝達する。その場合には送信順序可変型合成帯域型送信機２６では、近距離用パルス、遠距離用パルスの順序で送受信を行い実施の形態２と同様に動作して、合成帯域型遠距離目標用測距手段１０、合成帯域型近距離目標用測距手段１１で測距値を求める。
【００８９】
上記実施の形態５では、観測された目標の状況によりパルスの送信順序を切り換えており、近距離用パルスと遠距離用パルスが混信することなく測距を行える。
【００９０】
実施の形態６．
図１６はこの発明の実施の形態６によるレーダ装置の構成を示す図である。切換判定回路２７は実施の形態５のものに相当する。２８は近距離用パルスと遠距離用パルスの送信順序を所望の順序に切り換え可能な送信順序可変型多周波ステップＩＣＷ型送信機である。その他の部分は基本的に上記実施の形態３の対応部分に相当する。
【００９１】
次に動作について説明する。予め設定された所定の順序に従って近距離用パルスと遠距離用パルスによる送受信が行われる。遠距離用パルス、近距離用パルスの順序のときは実施の形態３と同様に動作する。近距離用パルス、遠距離用パルスの順序のときは実施の形態４と同様に動作する。そして測距値が求まる。測距値は切換判定回路２７に伝達される。
【００９２】
切換判定回路２７では、例えば受信パルスの波形のひずみを調べることにより、受信機の帯域での抑圧効果が小さく遠距離目標で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスの混信が見られる状況においては、遠距離用パルス、近距離用パルスの順序で送信するように送信順序可変型多周波ステップＩＣＷ型送信機２８に伝達する。その場合には送信順序可変型多周波ステップＩＣＷ型送信機２８では、遠距離用パルス、近距離用パルスの順序で送受信を行い実施の形態３と同様に動作し、多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段２０、多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段２１で測距値を求める。また、観測距離範囲より遠距離の目標に反射した遠距離用パルスと近距離用パルスの混信が見られる状況においては、近距離用パルス、遠距離用パルスの順序で送信するように送信順序可変型多周波ステップＩＣＷ型送信機２８に伝達する。その場合には送信順序可変型多周波ステップＩＣＷ型送信機２８では、近距離用パルス、遠距離用パルスの順序で送受信を行い実施の形態４と同様に動作して、多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段２０、多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段２１で測距値を求める。
【００９３】
上記実施の形態６では、観測された目標の状況によりパルスの送信順序を切り換えており、近距離用パルスと遠距離用パルスが混信することなく測距を行える。
【００９４】
実施の形態７．
図１７はこの発明の実施の形態７によるレーダ装置の構成を示す図である。３０は遠距離用パルスと近距離用パルスを切り換える毎に送信周波数も切り換える遠近個別型合成帯域型送信機、３１は目標で反射した遠距離用パルスを送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距処理を行うソート機能付合成帯域型遠距離目標用測距手段、３２は目標で反射した近距離用パルスを送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距処理を行うソート機能付合成帯域型近距離目標用測距手段である。その他の部分は基本的に上記実施の形態１の対応部分に相当する。
【００９５】
図１８は図１７のソート機能付合成帯域型遠距離目標用測距手段３１の内部構成の一例を示す図である。パルス圧縮手段１２-＃１〜１２-＃Ｎ、合成帯域型目標検出手段１３、超分解能測距手段１４は実施の形態１と同じである。３３は送信周波数の低い方から順に受信信号を並べ替えて出力するソート手段である。図１９は図１７のソート機能付合成帯域型近距離目標用測距手段３２の内部構成の一例を示す図である。図２と図３、図１０と図１１と同様にパルス圧縮手段がない点が図１８と異なる。
【００９６】
次に動作について説明する。図２０の動作タイムチャートに従って遠近個別型合成帯域型送信機３０から遠距離用パルスが送信される。図２０でｆ1,iは遠距離用パルスの送信周波数を表しており、周波数ｆ1,i(１≦i≦Ｎ)は、Δｆをステップ周波数、ｆ0を最小の周波数としてＮ個の周波数ｆ0, ｆ0＋Δｆ, …, ｆ0＋(Ｎ−１)Δｆに一対一対応しているとする。目標４で反射した遠距離用パルスが送受信アンテナ３で受信され実施の形態１と同様に動作しソート機能付合成帯域型遠距離目標用測距手段３１の図１８に示すパルス圧縮手段１２-＃ｎに伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作しソート手段３３に目標信号
【００９７】
【数２８】
0005623135.tif 000029
【００９８】
が伝達される。ソート手段３３では目標信号
【００９９】
【数２９】
0005623135.tif 000030
【０１００】
を送信周波数の低い方から順に受信信号を並べ替えたソート信号
【０１０１】
【数３０】
0005623135.tif 000031
【０１０２】
を生成する。ソート信号
【０１０３】
【数３１】
0005623135.tif 000032
【０１０４】
は超分解能測距手段１４に伝達され測距値が求まる。
【０１０５】
次に、図２０の動作タイムチャートに従って遠近個別型合成帯域型送信機３０から近距離用パルスが送信される。ｆi,2は近距離用パルスの送信周波数を表しており、周波数ｆ2,i(１≦i≦Ｎ)は、Δｆをステップ周波数、ｆ0を最小の周波数としてＮ個の周波数ｆ0, ｆ0＋Δｆ, …, ｆ0＋(Ｎ−１)Δｆに一対一対応しているとする。また、互いに隣接する遠距離用パルスの送信周波数ｆ1,iと近距離用パルスの送信周波数ｆ2,i(１≦i≦Ｎ)及びｆ2,iとｆ1,i+1(１≦i≦Ｎ−１)は異なっている。目標４で反射した近距離用パルスが送受信アンテナ３で受信され実施の形態１と同様にソート機能付合成帯域型近距離目標用測距手段３２の合成帯域型目標検出手段１３に伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作しソート手段３３に目標信号
【０１０６】
【数３２】
0005623135.tif 000033
【０１０７】
が伝達される。ソート手段３３にて送信周波数の低い方から順に目標信号が並べ替えられ超分解能測距手段１４にて測距値が求まる。
【０１０８】
上記実施の形態７では、パルスごとに送信周波数を切り換えており、遠距離目標で反射した近距離用パルスは周波数成分の異なる遠距離用パルスとミキシングされることとなり、受信機入力時には受信機の通過帯域外の周波数成分となり受信機帯域を通過しない状況となる。同様の理由により、観測範囲よりも遠距離の目標で反射した遠距離用パルスも受信機の通過帯域外の周波数成分となり受信機帯域を通過しない状況となる。そのため、遠距離用パルスと近距離用パルスが混信することなく測距を行える。なお、本実施の形態では、遠距離用パルスを先に送信する構成となっているが近距離用パルスを先に送信する構成とすることもできる。
【０１０９】
実施の形態８．
図２１はこの発明の実施の形態８によるレーダ装置の構成を示す図である。３４は遠距離用パルスと近距離用パルスを切り換える毎に送信周波数も切り換える遠近個別(型)多周波ステップＩＣＷ型送信機、３５は目標で反射した近距離用パルスを送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距処理を行うソート機能付多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段、３６は目標で反射した近距離用パルスを送信周波数の低い方から順に並べ替えた後測距処理を行うソート機能付多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段である。その他の部分は基本的に上記実施の形態１の対応部分に相当する。
【０１１０】
図２２は図２１のソート機能付多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段３５の内部構成の一例を示す図である。パルス圧縮手段１２-＃１〜１２-＃Ｎ、パルスヒット方向ＦＦＴ部２２-＃１〜２２-＃Ｎ、多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段２３、ドップラー補正手段２４-＃１〜２４-＃Ｎ、超分解能測距手段１４は実施の形態３と同じである。またソート手段３３は実施の形態７と同じである。
【０１１１】
図２３は図２１のソート機能付多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段３６の内部構成の一例を示す図である。パルスヒット方向ＦＦＴ部２２-＃１〜２２-＃Ｎ、多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段２３、ドップラー補正手段２４-＃１〜２４-＃Ｎ、超分解能測距手段１４は実施の形態３と同じである。またソート手段３３は実施の形態７と同じである。
【０１１２】
次に動作について説明する。図２４の動作タイムチャートに従って遠近個別型多周波ステップＩＣＷ型送信機３４から遠距離用パルスが送信される。以降は実施の形態７と同様に動作し遠距離用パルス送受信により得られたＡ／Ｄ変換出力信号ｓ'n,1,nrがメモリ回路９-＃１に蓄えられる。また、近距離用パルス送受信により得られたＡ／Ｄ変換出力信号ｓ''n,1,nrがメモリ回路９-＃２に蓄えられる。以上の動作をＮp回繰り返すことによりＡ／Ｄ変換出力信号ｓ'n,np,nrがメモリ回路９-＃１に蓄えられ、Ａ／Ｄ変換出力信号ｓ''n,np,nrがメモリ回路９-＃２に蓄えられる。
【０１１３】
メモリ回路９-＃１から出力されたＡ／Ｄ変換出力信号ｓ'n,np,nrはソート機能付多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段３５の図２２に示すパルス圧縮手段１２-＃ｎに伝達される。以降は実施の形態３と同様に動作しドップラー補正信号
【０１１４】
【数３３】
0005623135.tif 000034
【０１１５】
がソート手段３３に伝達される。ソート手段３３ではドップラー補正信号
【０１１６】
【数３４】
0005623135.tif 000035
【０１１７】
を送信周波数の低い方から順に受信信号を並べ替えたソート信号
【０１１８】
【数３５】
0005623135.tif 000036
【０１１９】
を生成する。ソート信号
【０１２０】
【数３６】
0005623135.tif 000037
【０１２１】
は超分解能測距手段１４に伝達され測距値が求まる。
【０１２２】
また、メモリ回路９-＃２から出力されたＡ／Ｄ変換出力信号ｓ''n,np,nrはソート機能付多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段３６の図２３に示すパルスヒット方向ＦＦＴ部２２-＃ｎに伝達される。以降は図２２のパルスヒット方向ＦＦＴ部２２-＃ｎ以降の遠距離用パルスの処理と同様の処理が行われ各目標の測距値が求まる。
【０１２３】
上記実施の形態８では、パルスごとに送信周波数を切り換えており、遠距離目標で反射した近距離用パルスは周波数成分の異なる近距離用パルスとミキシングされることとなり、受信機入力時には受信機の通過帯域外の周波数成分となり受信機帯域を通過しない状況となる。同様の理由により、観測範囲よりも遠距離の目標で反射した遠距離用パルスも受信機の通過帯域外の周波数成分となり受信機帯域を通過しない状況となる。そのため、遠距離用パルスと近距離用パルスが混信することなく測距を行える。なお、本実施の形態では、遠距離用パルスを先に送信する構成となっているが近距離用パルスを先に送信する構成とすることもできる。
【０１２４】
実施の形態９．
図２５はこの発明の実施の形態９によるレーダ装置の構成を示す図である。３７はステップ周波数を大きくして送信周波数をシフトする広周波数ステップ間隔型合成帯域型送信機である。その他の部分は基本的に上記実施の形態７の対応部分に相当する。
【０１２５】
次に動作について説明する。実施の形態７と同じ図２０の動作タイムチャートに従って広周波数ステップ間隔型合成帯域型送信機３７から遠距離用パルスが送信される。ここで、周波数ステップ間隔が大きくなるように送信周波数がシフトされているものとする。図２６はこのような周波数シフトの一例を示している。図２６の(ａ)のように送信帯域内をシフトするとステップ周波数はΔｆであるが、(ｂ)のように、例えば所定値より大きい値と小さい値で切り換えるようにして、周波数をシフトすることで最小のステップ周波数は２Δｆとなり、ステップ周波数を２倍以上に大きくできる。目標４で反射した遠距離用パルスが送受信アンテナ３で受信され、以降は実施の形態７と同様にして測距値が求まる。
【０１２６】
上記実施の形態９では、ステップ周波数を大きくすることで遠距離目標で反射した近距離用パルスの洩れ込みを小さくでき、測距精度劣化が防止できる。図２７はこの状況を示している。受信機のゲイン特性は一般には通過帯域幅よりも広い周波数まで通過する特性となっており、ステップ周波数が小さい場合は、(ａ)に示すように遠距離目標で反射した近距離用パルスの洩れ込みが大きくなる。一方、ステップ周波数を大きくすることで遠距離目標で反射した近距離用パルスの洩れ込みを(ｂ)に示すように小さくできる。
【０１２７】
実施の形態１０．
図２８はこの発明の実施の形態１０によるレーダ装置の構成を示す図である。３８はステップ周波数を大きくして送信周波数をシフトして近距離用パルスを先に送信する近遠順序型の広周波数ステップ間隔型合成帯域型送信機である。その他の部分は基本的に上記実施の形態７の対応部分に相当する。
【０１２８】
次に動作について説明する。図２９の動作タイムチャートに従って近遠順序型広周波数ステップ間隔型合成帯域型送信機３８から近距離用パルス、遠距離用パルスの順序で送信される。目標４で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスが送受信アンテナ３で受信されメモリ回路９-＃１とメモリ回路９-＃２にそれぞれ蓄えられる。以降は実施の形態７と同様に動作して測距値が求まる。
【０１２９】
上記実施の形態１０では、ステップ周波数を大きくすることで観測距離範囲外の目標で反射した遠距離用パルスの洩れ込みを小さくでき、測距精度劣化が防止できる。
【０１３０】
実施の形態１１．
図３０はこの発明の実施の形態１１によるレーダ装置の構成を示す図である。３９はステップ周波数を大きくして送信周波数をシフトする広周波数ステップ間隔型多周波ステップＩＣＷ型送信機である。その他の部分は基本的に上記実施の形態８の対応部分に相当する。
【０１３１】
次に動作について説明する。実施の形態８と同じ図２４の動作タイムチャートに従って広周波数ステップ間隔型多周波ステップＩＣＷ型送信機３９から遠距離用パルスが送信される。ここで、周波数ステップ間隔が大きくなるように送信周波数がシフトされているものとする。目標４で反射した遠距離用パルスが送受信アンテナ３で受信され、以降は実施の形態８と同様にして測距値が求まる。
【０１３２】
上記実施の形態１１では、ステップ周波数を大きくすることで遠距離目標で反射した近距離用パルスの洩れ込みを小さくでき、測距精度劣化が防止できる。
【０１３３】
実施の形態１２．
図３１はこの発明の実施の形態１２によるレーダ装置の構成を示す図である。４０はステップ周波数を大きくして送信周波数をシフトして近距離用パルスを先に送信する近遠順序型の広周波数ステップ間隔型多周波ステップＩＣＷ型送信機である。その他の部分は基本的に上記実施の形態８の対応部分に相当する。
【０１３４】
次に動作について説明する。図３２の動作タイムチャートに従って近遠順序型広周波数ステップ間隔型多周波ステップＩＣＷ型送信機４０から近距離用パルス、遠距離用パルスの順序で送信される。目標４で反射した近距離用パルスと遠距離用パルスが送受信アンテナ３で受信されメモリ回路９-＃１とメモリ回路９-＃２にそれぞれ蓄えられる。以降は実施の形態８と同様に動作して測距値が求まる。
【０１３５】
上記実施の形態１２では、ステップ周波数を大きくすることで観測距離範囲外の目標で反射した遠距離用パルスの洩れ込みを小さくでき、測距精度劣化が防止できる。
【０１３６】
なお、各実施の形態では、超分解能処理方式としてＭＵＳＩＣ法を用いているが、ＭＵＳＩＣ法に変えて超分解能処理を高速化が期待できるＥＳＰＲＩＴ(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)法や、高精度測距が期待できる最尤推定法等を用いることもできる。
【０１３７】
また、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。
【符号の説明】
【０１３８】
１  合成帯域型送信機、２  サーキュレータ、３  送受信アンテナ、４  目標、５  ミキサー、６  受信機、７  Ａ／Ｄ変換器、８  切換スイッチ、９-＃１，９-＃２  メモリ回路、１０  合成帯域型遠距離目標用測距手段、１１  合成帯域型近距離目標用測距手段、１２-＃１〜１２-＃Ｎ  パルス圧縮手段、１３  合成帯域型目標検出手段、１４  超分解能測距手段、１５  相関行列生成手段、１６  ＭＵＳＩＣ用固有ベクトル算出手段、１７  ＭＵＳＩＣ処理手段、１８  近遠順序型合成帯域型送信機、１９  多周波ステップＩＣＷ型送信機、２０  多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段、２１  多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段、２２-＃１〜２２-＃Ｎ  パルスヒット方向ＦＦＴ部、２３  多周波ステップＩＣＷ型目標検出手段、２４-＃１〜２４-＃Ｎ  ドップラー補正手段、２５  近遠順序型多周波ステップＩＣＷ型送信機、２６  送信順序可変型合成帯域型送信機、２７  切換判定回路、２８  送信順序可変型多周波ステップＩＣＷ型送信機、３０  遠近個別型合成帯域型送信機、３１  ソート機能付合成帯域型遠距離目標用測距手段、３２  ソート機能付合成帯域型近距離目標用測距手段、３３  ソート手段、３４  遠近個別型多周波ステップＩＣＷ型送信機、３５  ソート機能付多周波ステップＩＣＷ型遠距離目標用測距手段、３６  ソート機能付多周波ステップＩＣＷ型近距離目標用測距手段、３７  広周波数ステップ間隔型合成帯域型送信機、３８  近遠順序型広周波数ステップ間隔型合成帯域型送信機、３９  広周波数ステップ間隔型多周波ステップＩＣＷ型送信機、４０  近遠順序型広周波数ステップ間隔型多周波ステップＩＣＷ型送信機。
【図１】
0005623135.tif 000038
【図２】
0005623135.tif 000039
【図３】
0005623135.tif 000040
【図４】
0005623135.tif 000041
【図５】
0005623135.tif 000042
【図６】
0005623135.tif 000043
【図７】
0005623135.tif 000044
【図８】
0005623135.tif 000045
【図９】
0005623135.tif 000046
【図１０】
0005623135.tif 000047
【図１１】
0005623135.tif 000048
【図１２】
0005623135.tif 000049
【図１３】
0005623135.tif 000050
【図１４】
0005623135.tif 000051
【図１５】
0005623135.tif 000052
【図１６】
0005623135.tif 000053
【図１７】
0005623135.tif 000054
【図１８】
0005623135.tif 000055
【図１９】
0005623135.tif 000056
【図２０】
0005623135.tif 000057
【図２１】
0005623135.tif 000058
【図２２】
0005623135.tif 000059
【図２３】
0005623135.tif 000060
【図２４】
0005623135.tif 000061
【図２５】
0005623135.tif 000062
【図２６】
0005623135.tif 000063
【図２７】
0005623135.tif 000064
【図２８】
0005623135.tif 000065
【図２９】
0005623135.tif 000066
【図３０】
0005623135.tif 000067
【図３１】
0005623135.tif 000068
【図３２】
0005623135.tif 000069
【図３３】
0005623135.tif 000070
【図３４】
0005623135.tif 000071
【図３５】
0005623135.tif 000072
【図３６】
0005623135.tif 000073