(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、
観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、
観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、
上記観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、
事前の観測あるいは理論計算により得られた目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出し、蓄積する候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段と、
上記クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されているクラッタの主要な散乱行列から、クラッタ受信電力の主要な成分をゼロにするために送信偏波と受信偏波が満足すべき条件を定め、かつ、この条件の下で、各送信偏波と受信偏波を変えた場合の目標電力の主要な成分を算出する偏波電力算出手段と、
上記偏波電力算出手段で得られた各送受信偏波における目標電力から上記クラッタ受信電力の主要な成分をゼロにする条件を満たし、かつ、目標電力の主要な成分を最大とするための送信偏波を決定する探索手段と、
上記探索手段から出力される上記送信偏波、及び、上記クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積された上記クラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行う偏波最適化手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納していることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
上記クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、
事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、
上記クラッタ散乱行列データベースに蓄積された上記クラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、
上記主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの上記主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
上記クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、
上記観測散乱行列データベースに蓄積された上記観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、
上記主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
【請求項５】
上記候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、
事前の観測あるいは理論計算により得られた候補目標の散乱行列を蓄積する候補目標散乱行列データベースと、
上記候補目標散乱行列データベースに蓄積された上記候補目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、
上記主要散乱行列抽出回路により抽出された上記候補目標の主要な散乱行列を蓄積する候補目標主要散乱行列データベースと、
を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項６】
上記観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納していることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項７】
上記クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、
事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、
上記複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された上記複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、
上記主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、
を有することを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
【請求項８】
上記候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、
事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおける候補目標の散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標散乱行列データベースと、
上記複数ヒット候補目標散乱行列データベースに蓄積された上記複数ヒットにおける候補目標の散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、
上記主要散乱行列抽出回路により抽出された上記候補目標の主要な散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標主要散乱行列データベースと、
を有する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】
互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、
観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、
観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、
上記観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、
取り得る全ての偏波状態の中から、なるべく均等に分布するように複数個の偏波状態を送信偏波として選択する均一分布偏波選択手段と、
上記均一分布偏波選択手段により選択された上記送信偏波、及び、上記クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積された上記クラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧型偏波再構成手段と、
上記クラッタ抑圧型偏波再構成手段から出力される異なる送信偏波毎に得られたクラッタ抑圧後の電力分布を格納する偏波最適化電力分布蓄積手段と、
異なる送信偏波ごとに上記偏波最適化電力分布蓄積手段に格納された電力分布を各分解能セルごとに積分する電力積分手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
上記観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納していることを特徴とする請求項９記載のレーダ装置。
【請求項１１】
上記クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、
事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、
上記クラッタ散乱行列データベースに蓄積された上記クラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、
上記主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの上記主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、
を有することを特徴とする請求項９または１０に記載のレーダ装置。
【請求項１２】
上記クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、
上記観測散乱行列データベースに蓄積された上記観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、
上記主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、
を有することを特徴とする請求項９または１０に記載のレーダ装置。
【請求項１３】
上記観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納していることを特徴とする請求項９に記載のレーダ装置。
【請求項１４】
上記クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、
事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、
上記複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された上記複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、
上記主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、
を有することを特徴とする請求項１３に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ装置に関するものであり、特に、偏波を用いてクラッタを抑圧するレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置として、例えば特表昭６３−５０３４０５号公報に記載のものがある。図９は、上記文献に従って構成した装置のブロック構成図である。図において、５０１は送信機、５０２は送受切換器、５０３は偏波制御器、５０４は複数偏波送受信アンテナ、５０５は受信機、５０６はスイッチ、５０７は送受信偏波同一型最適偏波選択回路、５０８は表示器である。図１０は、従来の技術の処理内容を説明するための図である。図１０において、１００は目標、１０１は目標１００への入射波、１０２は目標１００からの散乱波、ＥＥｔは送信側のアンテナの偏波状態、ＥＥｒは受信側のアンテナの偏波状態、ＥＥｓは散乱波１０２の偏波状態である。次に動作について説明する。
【０００３】
この発明は電磁波のベクトル的な性質を利用して、クラッタと目標のエコーを分離するものである。目標への入射波や、目標からの散乱波は、Maxwellの方程式の記述に明らかなように、本来空間内のベクトルとして表現される。特に、目標が自由空間中で十分遠方に存在する場合には、これらの電磁波は平面波とみなすことができることから、電界（磁界）を進行方向に直交した平面上の二次元ベクトルとして取り扱うことができる。平面波におけるこれら電界（磁界）ベクトルの時間変化の様子は、波の偏り、つまり、いわゆる偏波の概念として理解、分類されている。電磁波をベクトルで表現した場合には、観測対象の散乱特性も、レーダ断面積（Radar Cross Section：ＲＣＳ）のようなスカラー値ではなく、散乱行列（Scattering Matrix）として表現される。
【０００４】
上記の従来の技術では、クラッタの散乱行列を得るためのテスト観測モードと、テスト観測モードで得られたクラッタの散乱行列をもとに、クラッタの電力を抑圧して、目標の観測を行う実観測モードとの二つの観測モードがある。
【０００５】
時刻ｔ、位置ベクトルｒｒにおける周波数ｆ、波数ベクトルｋｋの平面波ＥＥ（ｒｒ、ｔ）は次式のように表される。
【０００６】
【数１】
0003672228.tif 000002
【０００７】
ここで、ＥＥ０は複素の電界ベクトルであり、垂直方向（vertical：ｖ）の電界成分Ｅｖと水平方向（horizontal：ｈ）の電界成分Ｅｈを用いて次式のように表すことができる。
【０００８】
【数２】
0003672228.tif 000003
【０００９】
ここで、ρは次式で表される。
【００１０】
【数３】
0003672228.tif 000004
【００１１】
式（３）におけるＡｖ ｅ↑｛ｊδｖ｝は、両成分に共通に作用するので、結局、ベクトル［１，ρ］↑Ｔ  （Ｔは転置）がその平面波の偏波状態（polarization state）を特徴づけることになる（なお、ここで、「↑｛Ａ｝」はＡを上付文字で表示することを示す）。そこで、［１、ρ］↑Ｔのユークリッドノルムを１とするベクトルＥＥＪを次式で定義する。
【００１２】
【数４】
0003672228.tif 000005
【００１３】
ここで↑｛＊｝は共役を表す。以下では、式（４）の電界ベクトルの表現形式をJones Vector形式と呼ぶことにする。
【００１４】
目標への入射波の偏波状態、すなわち送信アンテナの偏波状態をJones Vector形式の複素電界ベクトルＥＥｔ（図１０参照）で表現する。この場合の散乱波の複素電界ベクトルＥＥｓ（図１０参照）は次式で与えられる。
【００１５】
【数５】
0003672228.tif 000006
【００１６】
上式において、［Ｓ］は観測対象の散乱特性を表す散乱行列（scattering matrix）であり次式で表される。
【００１７】
【数６】
0003672228.tif 000007
【００１８】
ここで、Ｓｖｖは入射波の偏波がＶの時の散乱波のＶ成分、Ｓｖｈは入射波の偏波がＶの時の散乱波のＨ成分、Ｓｈｖは入射波の偏波がＨの時の散乱波のＶ成分、Ｓｈｈは入射波の偏波がＨの時の散乱波のＨ成分を表す。
【００１９】
この散乱波を、その偏波状態がJones Vector形式の複素電界ベクトルＥＥｒで与えられる受信アンテナで受信した場合の受信電圧Ｖｓは次式で与えられる。
【００２０】
【数７】
0003672228.tif 000008
【００２１】
よって、この場合の受信電力Ｐｓは次のように表される。
【００２２】
【数８】
0003672228.tif 000009
【００２３】
ここで、送信アンテナの偏波状態ＥＥｔ（図１０）と受信アンテナの偏波状態ＥＥｒ（図１０参照）とが等しい場合、すなわち、
【００２４】
【数９】
0003672228.tif 000010
【００２５】
で、かつ、送信アンテナと受信アンテナがモノスタティックで構成されている場合、すなわち、
【００２６】
【数１０】
0003672228.tif 000011
【００２７】
の場合を想定する。この場合簡単なマトリックス演算により、ρが次式を満足する場合に、受信電力Ｐｓがゼロになることが分かる。
【００２８】
【数１１】
0003672228.tif 000012
【００２９】
すなわち、クラッタの散乱行列［Ｓｕ］の要素が観測等により既知であれば、式（１１）でρを決定し、これを式（４）に代入して得られる複素電界ベクトルを送受信アンテナの偏波状態にすることで、クラッタ電力を抑圧して、目標の散乱行列［Ｓｄ］に関する電力を得ることができる。従来の技術では、以上に述べた原理で動作する。
【００３０】
以下、図９に従い、具体的な処理の内容を説明する。送信機５０１で生成した広帯域パルスを送受切換器５０２、偏波制御器５０３を介して複数偏波送受信アンテナ５０４から観測対象に照射し、観測対象によって散乱されたエコーを複数偏波送受信アンテナ５０４、偏波制御器５０３、送受切換器５０２を介して受信機５０５で受信して、受信信号をスイッチ５０６に送る。この信号はスイッチ５０６の状態により、表示器５０８、または、送受信偏波同一型最適偏波選択回路５０７に送られる。
【００３１】
次に、偏波制御器５０３、スイッチ５０６、及び、送受信偏波同一型最適偏波選択回路５０７の動作原理について説明する。この従来の技術においては、試験観測モードと実観測モードの二つの観測モードを時分割で切り換えて観測を行う。まず試験観測モードでは、クラッタの散乱行列を測定する。そのため、偏波制御器５０３ではＶＶ偏波、ＶＨ偏波、ＨＨ偏波を観測するように、送受信の偏波を切り換える。例えば複数偏波送受信アンテナ５０４が水平ダイポールアンテナと垂直ダイポールアンテナで構成されている場合には、垂直ダイポールアンテナを用いて送信して、エコーを垂直アンテナで受信することでＳｖｖを得て、水平ダイポールアンテナで受信することでＳｖｈを得ることができる。同様に、水平ダイポールアンテナを用いて送信して、エコーを垂直アンテナで受信することでＳｈｖを、水平ダイポールアンテナで受信することでＳｈｈを得ることができる。これにより得られたクラッタの散乱行列［Ｓｃ］はスイッチ５０６を介して送受信偏波同一型最適偏波選択回路５０７に送られる。
【００３２】
送受信偏波同一型最適偏波選択回路５０７では、前述の式（１１）でρを決定し、この値を式（４）に代入して送受信アンテナの偏波状態ＥＥを決定し、これを偏波制御器５０３に送る。偏波制御器５０３では、送受信アンテナの偏波状態がＥＥになるように制御する。
【００３３】
次に、実観測モードに移る。実観測モードでは、偏波制御器５０３で制御された偏波状態で、観測対象に送信波を照射し、同じ偏波状態でそのエコーを受信する。偏波制御器５０３で定められた偏波状態は、クラッタの電力を抑圧する偏波状態を満足することから、理想的にはクラッタ電力を完全に抑圧して、目標の電力分布のみを得ることができる。
【００３４】
散乱特性が完全に固定されたクラッタの場合には、これ以降実観測モードを続けることで、クラッタを効果的に抑圧した状態の観測を保持することができるが、特に海面クラッタのような場合、時間と共に散乱特性が変化することも考えられることから、適当な時間間隔で再び試験観測モードに移行して送受信アンテナの偏波状態を補正する。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の装置では、以下の問題点がある。
【００３６】
１．クラッタの散乱行列のみに着目しているので、目標の散乱行列とクラッタの散乱行列によっては目標の電力まで大幅に抑圧してしまい、耐雑音性能の面で問題になる。
【００３７】
２．送信偏波と受信偏波を等しく設定するため、クラッタの電力を完全に抑圧するためには送受信偏波が等しいという条件を満たす２種類の送受信偏波のみしか選択できないので、目標の散乱行列とクラッタの散乱行列によっては目標の電力まで大幅に抑圧してしまう場合を自由に回避できないので問題になる。
【００３８】
３．モノスタティック構成でしか実現できないので、例えばステルス目標のように送信および受信アンテナの位置が同じ場合の反射を下げるように構成された目標の検出性能を向上するという目的でよく用いられるバイスタティック構成をとることができないので、耐ステルス性能が劣化する。
【００３９】
４．また、目標が複数の分解能セルに渡って存在し、その偏波特性が分解能セルごとに異なる場合にこれを考慮することができないので、検出性能が劣化する。
【００４０】
５．また、クラッタの偏波特性が各分解能セルごとに異なる場合に、これを考慮することができないので、検出性能が劣化する。
【００４１】
６．さらに、クラッタあるいは目標の偏波特性が時間的に変化する場合について考慮されていない。（対応していない。）
【００４２】
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、目標の電力が抑圧されることがなく、電力の主要な成分を最大化することにより、検出性能の向上を図ることができるとともに、耐ステルス性能の向上も図れ、クラッタあるいは目標の偏波特性が時間的に変化する場合についても対応可能なレーダ装置を得ることを目標とする。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、事前の観測あるいは理論計算により得られた目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出し、蓄積する候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段と、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されているクラッタの主要な散乱行列から、クラッタ受信電力の主要な成分をゼロにするために送信偏波と受信偏波が満足すべき条件を定め、かつ、この条件の下で、各送信偏波と受信偏波を変えた場合の目標電力の主要な成分を算出する偏波電力算出手段と、偏波電力算出手段で得られた各送受信偏波における目標電力からクラッタ受信電力の主要な成分をゼロにする条件を満たし、かつ、目標電力の主要な成分を最大とするための送信偏波を決定する探索手段と、探索手段から出力される送信偏波、及び、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されたクラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行う偏波最適化手段と、を備えたレーダ装置である。
【００４４】
また、観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納している。
【００４５】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、クラッタ散乱行列データベースに蓄積されたクラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００４６】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、観測散乱行列データベースに蓄積された観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００４７】
また、候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られた候補目標の散乱行列を蓄積する候補目標散乱行列データベースと、候補目標散乱行列データベースに蓄積された上記候補目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記候補目標の主要な散乱行列を蓄積する候補目標主要散乱行列データベースと、を有する。
【００４８】
また、観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納している。
【００４９】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５０】
また、候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおける候補目標の散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標散乱行列データベースと、複数ヒット候補目標散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおける候補目標の散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された候補目標の主要な散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５１】
また、この発明は、互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、取り得る全ての偏波状態の中から、なるべく均等に分布するように複数個の偏波状態を送信偏波として選択する均一分布偏波選択手段と、均一分布偏波選択手段により選択された送信偏波、及び、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されたクラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧型偏波再構成手段と、クラッタ抑圧型偏波再構成手段から出力される異なる送信偏波毎に得られたクラッタ抑圧後の電力分布を格納する偏波最適化電力分布蓄積手段と、異なる送信偏波ごとに偏波最適化電力分布蓄積手段に格納された電力分布を各分解能セルごとに積分する電力積分手段とを備えたレーダ装置である。
【００５２】
また、観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納している。
【００５３】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、クラッタ散乱行列データベースに蓄積されたクラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの上記主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５４】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、観測散乱行列データベースに蓄積された観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５５】
また、観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納している。
【００５６】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本実施の形態によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、１は後述する２つのアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器、２は目標とクラッタが混在する観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納する観測散乱行列データベース、３はクラッタの抑圧を行う偏波最適化回路、４は事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベース、５は事前の観測あるいは理論計算により得られた候補目標の散乱行列を蓄積する候補目標散乱行列データベース、６はクラッタ受信電力の主要な成分をゼロにする送受信偏波において目標電力の主要な成分を算出する偏波電力算出回路、７は偏波電力算出回路６により得られた目標電力から、クラッタ受信電力の主要な成分をゼロにし、かつ、目標電力の主要な成分を最大とする送信偏波を決定する探索回路、８は偏波電力算出回路６及び探索回路７とから構成される最適偏波選択回路、９は所定の偏波特性を有する第一偏波送受信アンテナ、１０は第一の偏波送受信アンテナ９の偏波特性に直交した偏波特性を有する第二偏波送受信アンテナ、１１は主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路、１２は抽出されたクラッタの主要な散乱行列を格納するクラッタ主要散乱行列データベース、１３は抽出された候補目標の主要な散乱行列を格納する候補目標主要散乱行列データベース、１４は上述のデータベース４，１２及び主要散乱行列抽出回路１１からなるクラッタ主要散乱行列抽出蓄積器、１５は上述のデータベース５，１３及び主要散乱行列抽出回路１１からなる候補目標主要散乱行列抽出蓄積器である。５０１、５０２、５０５、５０８は図８と同一であるため、ここではその説明を省略する。図２は本実施の形態の処理内容を説明するための図である。
【００５８】
次に、図１を用いて本実施の形態の処理内容を説明する。まず、送信機５０１で生成した広帯域パルスを送受切換器５０２を介して偏波切換器１に送る。偏波切換器１では、第一偏波送受信アンテナ９と第二偏波送受信アンテナ１０のうちの第一偏波送受信アンテナ９に送信信号を送る。第一偏波送受信アンテナ９は、当該送信信号を観測対象（図示せず）に照射する。
【００５９】
ここで、第一偏波送受信アンテナ９と第二偏波送受信アンテナ１０は、偏波特性が互いに直交するアンテナの組である。例えば垂直偏波と水平偏波の組や、右旋円偏波と左旋円偏波の組などが上記の直交する二種類の偏波特性として良く知られている。
【００６０】
第一偏波送受信アンテナ９（または、第二偏波送受信アンテナ１０）から送信された信号は観測対象によって散乱される。これを、第一偏波送受信アンテナ９および第二偏波送受信アンテナ１０を介して偏波切換器１に送る。これらの信号は送受切換器５０２を介して、それぞれ受信機５０５に送られる。受信機５０５で復調された信号は観測対象の反射強度Ｓ１１、Ｓ１２の形で、観測散乱行列データベース２に保存される（ここで、Ｓｉｊは、第ｊ偏波送受信アンテナで送信して第ｉ偏波送受信アンテナで受信された反射強度を表す。）。
【００６１】
同様に、送信機５０１で生成した広帯域パルスを送受切換器５０２を介して偏波切換器１に送り、これを第二偏波送受信アンテナ１０から目標に照射して同様の処理を繰り返すことにより、観測対象の電界反射強度Ｓ２１、Ｓ２２を得る。これを同様に観測散乱行列データベース２に保存する。観測散乱行列データベース２には、観測対象に関する各分解能セルｋごとの散乱行列［Ｓｋ］
【００６２】
【数１２】
0003672228.tif 000013
【００６３】
が格納される。第一偏波送受信アンテナ９と第二偏波送受信アンテナ１０の各時刻の動作モードについて図２に示している。図中のインターバルが、散乱行列を得るのに要する処理のひとまとめである。
【００６４】
クラッタ散乱行列データベース４には、同様にして事前に観測したクラッタのみの散乱行列の分布［Ｓｕｍ］が、候補目標散乱行列データベース５には、同じく事前に観測した候補目標の散乱行列［Ｓｄｎ］が格納されている。［Ｓｕｍ］，［Ｓｄｎ］は事前の観測の他に、理論計算などから得ることも可能であることは言うまでもない。なお、理論計算（例えば、ＧＴＤ：Geometrical Theory of Diffraction等）から［Ｓｕｍ］，［Ｓｄｎ］を得る場合は、後に式（１６）で定義する共分散行列が予め求められるため、式（１６）の処理を行う代わりに、その共分散行列を用いることも可能である。
【００６５】
【数１３】
0003672228.tif 000014
【００６６】
【数１４】
0003672228.tif 000015
【００６７】
一般に散乱行列は空間方向に変動し、その分布は一般にコヒーレントではない。すなわち、散乱行列の４つの各要素が互いにある相関を持ちつつも、それぞれ別に分布する（例えば多次元正規分布などに従う）。しかし、従来の技術では、散乱行列の分布がコヒーレントでない場合を扱うことは出来ない。次に説明する主要散乱行列抽出回路１１はこの問題を解決するために導入される。
【００６８】
主要散乱行列抽出回路１１はクラッタ散乱行列データベース４に格納されたクラッタのみの散乱行列の分布［Ｓｕｍ］から、最適偏波選択回路８において必要となるクラッタの主要な散乱行列［Ｓｕ］を抽出する回路である。また、主要散乱行列抽出回路１１は候補目標散乱行列データベース５の候補目標の散乱行列［Ｓｄｎ］に対しても同様な動作をする。ここでは主要散乱行列抽出回路１１の動作について説明する。まず、散乱行列［Ｓｕｍ］の各要素を縦に並べたベクトルＱＱｕｍを考える。
【００６９】
【数１５】
0003672228.tif 000016
【００７０】
主要散乱行列抽出回路１１は次の主成分分析によって、観測された散乱行列の分布ＱＱｕｍから、主要な散乱行列を抽出する回路である。まず、ＱＱｕｍの共分散行列［Ｃｕ］を次のように求める。
【００７１】
【数１６】
0003672228.tif 000017
【００７２】
共分散行列［Ｃｕ］は、固有値Ｌｉ（ｉ＝１、２、３、４）と対応する固有ベクトルＶＶｉ（ｉ＝１、２、３、４）を用いて次のように表される。（ただし、Ｌ１の値はＬ２以上、Ｌ２はＬ３以上、Ｌ３はＬ４以上を満たす。）
【００７３】
【数１７】
0003672228.tif 000018
【００７４】
すると最大の固有値Ｌ１に対応する固有ベクトルＶＶ１が観測された散乱行列ＱＱｕｍの主成分であり、これを主要な散乱行列と見なすことができる。したがって、主要散乱行列抽出回路１１の出力［Ｓｕ］は次式で定まる。
【００７５】
【数１８】
0003672228.tif 000019
【００７６】
クラッタ主要散乱行列データベース１２には主要散乱行列抽出回路１１の出力であるクラッタのみの主要散乱行列［Ｓｕ］が格納される。
【００７７】
一方、候補目標主要散乱行列データベース１３には、候補目標散乱行列データベース５に格納された候補目標のみの散乱行列の分布［Ｓｄｎ］から、主要散乱行列抽出回路１１を通して得られる候補目標の主要な散乱行列［Ｓｄ］が格納されている。
【００７８】
次に、最適偏波選択回路８の動作について説明する。クラッタの主要散乱行列［Ｓｕ］が既知の場合には、式（７）で示した受信電圧のクラッタの主要な成分に関するものをゼロとするような送受信偏波の関係は次式で与えられる。
【００７９】
【数１９】
0003672228.tif 000020
【００８０】
ここで、||・||はユークリッドノルムを表す。上式は次式のように表すことができる。
【００８１】
【数２０】
0003672228.tif 000021
【００８２】
ここに［Ｒ］は次式で表される。
【００８３】
【数２１】
0003672228.tif 000022
【００８４】
つまり、受信偏波ＥＥｒが送信偏波ＥＥｈを用いて式（２０）のように表されるようにすれば、クラッタの主要な電力をゼロにすることができる。
【００８５】
散乱行列［Ｓ］が
【００８６】
【数２２】
0003672228.tif 000023
【００８７】
と表されるクラッタ（主要な散乱行列［Ｓｕ］とその他のランダムな成分［Ｓｒ］の和と考える）と目標の混在する観測対象を、送受信アンテナの偏波状態が式（２０）を満たす状況で、観測した場合受信電力は、次式で表される。
【００８８】
【数２３】
0003672228.tif 000024
【００８９】
この式は、電力Ｐｓを
【００９０】
【数２４】
0003672228.tif 000025
【００９１】
と表していることに他ならないことから、送受信の偏波状態が式（２０）を満たす場合に、クラッタ電力の主要な成分を完全に抑圧していることになる。さらに、送受信の偏波状態が式（２０）を満たす条件の下で、次式で表される候補目標の受信電力Ｐｔの主要成分を最大化する。
【００９２】
【数２５】
0003672228.tif 000026
【００９３】
式（２５）を最大にするＥＥｔを選択することで、クラッタ電力を完全に抑圧するという条件の下で散乱行列が［Ｓｄ］で表される目標の主要な電力を最大化することができる。||ＥＥｔ||＝１の制約の下で、ＥＥｔは例えば次式のように表すことができる。
【００９４】
【数２６】
0003672228.tif 000027
【００９５】
よって、各θ、δごとに、偏波電力算出回路６で、式（２５）を用いて、電力Ｐｓを計算し、探索回路７で、これらの最大値を示すθ、δ、言い換えると仮想的な送信偏波状態ＥＥｔを探索することで、クラッタ電力の主要な成分を完全に抑圧するという条件の基で散乱行列が［Ｓｄ］で表される目標の主要な電力を最大化するための送信偏波状態ＥＥｔを決定できる。最適偏波選択回路８では、以上のようにして得られたＥＥｔを出力する。
【００９６】
偏波最適化回路３では、上述のように、直交する二種類の偏波を用いた観測で得られた各分解能セルｋ（ｋ＝１、２、…、Ｋ）ごとの散乱行列［Ｓｋ］を用いて、次式により電力の計算を行う。
【００９７】
【数２７】
0003672228.tif 000028
【００９８】
得られた電力分布Ｐｓ（ｋ）は、クラッタの主要な成分を含まず、かつ、目標の電力はその主要な成分について最大化されている。なお、以上のように計算機上で式（２７）を用いて任意の偏波で送受信した場合の電力を算出する処理を以下では偏波再構成と呼ぶ。
【００９９】
本実施の形態の構成を採用することの利点として、次のものが挙げられる。
【０１００】
１．目標とクラッタの散乱行列を考慮するので、クラッタの電力の主要な成分をゼロにするという制約のもとで、目標に関してはその電力の主要な成分を最大化できるので検出性能が向上する。
【０１０１】
２．偏波再構成においては、送信偏波と受信偏波を自由に選択できるので、クラッタの電力の主要な成分をゼロにするという制約のもとで、目標に関してはその電力の主要な成分を最大化できるので検出性能が向上する。
【０１０２】
３．クラッタと目標の散乱行列の主要な成分を抽出するので、その分布が完全にコヒーレントではないクラッタおよび目標についても上記１、２の効果を得ることが可能となる。
【０１０３】
４．偏波再構成においては、観測対象の散乱行列が非対称な場合、すなわち、送受信アンテナがバイスタティック構成の場合にも、適用することができるので、耐ステルス性能が向上する。
【０１０４】
実施の形態２．
図３は本実施の形態におけるレーダ装置の構成を説明するブロック図である。１６は複数ヒットクラッタ主要散乱行列データベース、１７は複数ヒット候補目標主要散乱行列データベース、１８はクラッタ時間方向主要散乱行列抽出蓄積器、１９は候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器、３０は複数ヒット観測散乱行列データベースである。他の構成については、上述の図１に示した実施の形態１と同様であるため、同一符号により示す。
【０１０５】
すなわち、本実施の形態の構成は、図１に示した実施の形態１の構成のうち、観測散乱行列データベース２を複数ヒット観測散乱行列データベース３０で、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積器１４をクラッタ時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１８で、候補目標主要散乱行列抽出蓄積器１５を候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１９で置き換えたものである。
【０１０６】
複数ヒット観測散乱行列データベース３０は、複数ヒットｔ＝１，２，…，Ｔにおける観測値を蓄えておくデータベースである。蓄えられるデータは時系列であるから、式（１２）において空間方向の座標を表すｋ＝１，２，…，Ｋを時系列のヒット番号ｔ＝１，２，…，Ｔで置き換える。後段では実施の形態１と全く同様な処理を行う。こうすることにより、クラッタあるいは目標の散乱行列が時間とともに変動するような場合に、実施の形態１と同様な処理を適用することが可能となる。
【０１０７】
次に、クラッタ時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１８の動作について説明する。複数ヒットクラッタ主要散乱行列データベース１６には、事前の複数ヒットのクラッタの観測値が蓄積される。このクラッタに関する時系列データを用いて主要散乱行列抽出回路１１によってクラッタの主要散乱行列を求める。主要散乱行列抽出回路１１においては、式（１３）、式（１５）、式（１６）において、実施の形態１では空間方向の座標を表すｍ＝１，２，…，Ｍを、本実施の形態では時間系列を表すものと読み替え、全く同様な動作で時間的に変動するクラッタの主要散乱行列を求める。
【０１０８】
なお、候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１９も、クラッタ時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１８と全く同様な動作をする。
【０１０９】
本実施の形態をとることによって、ある地点をある時間に渡って観測した時系列データに対して、実施の形態１と同様な効果を得ることが可能となる。
【０１１０】
実施の形態３．
図４は本実施の形態の構成を示す図である。図において、１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１５は、上述の図１と同一であり、５０１、５０２、５０５、５０８は、上述の図８と同一である。図５は本実施の形態の処理を説明するための図である。
【０１１１】
次に、図４、図５を用いて本実施の形態の処理内容を説明する。本実施の形態は、実施の形態１において、事前の観測値（クラッタ散乱行列データベース４）からクラッタの主要な散乱行列を抽出する部分を、実観測で得られた観測値（観測散乱行列データベース２）から、抽出する構成としたものである。すなわち、本実施の形態における主要散乱行列抽出回路１１においては、ＱＱｕｍの共分散行列［Ｃｕ］を次のように近似的に求める。
【０１１２】
【数２８】
0003672228.tif 000029
【０１１３】
図５に示すように、実観測で観測される散乱行列は、ターゲットの散乱行列も含むものであるが、観測したシーンの多くの部分をクラッタの成分が占める場合は、式（２８）で求められた共分散行列を用いて主成分分析を行うことにより、クラッタの主要な散乱行列［Ｓｕ］をほぼ正確に抽出することができる。その他の構成については、実施の形態１と同様であるため、ここではその説明は省略する。
【０１１４】
本実施の形態をとることによって、実施の形態１の効果に加えて、実施の形態１においては必要であったクラッタの散乱行列の事前の観測（あるいは事前の理論計算）を省くことが可能となる。
【０１１５】
なお、本実施の形態において、観測散乱行列データベース２を、上述の図３に示した実施の形態２の複数ヒット観測散乱行列データベース３０で置き換え、候補目標主要散乱行列抽出蓄積器１５を候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１９で置き換えることにより、時系列のデータに対して用いることができることは言うまでもない。
【０１１６】
実施の形態４．
図６は、本実施の形態におけるレーダ装置の構成を示したブロック図である。図において、８１は取りうる全ての偏波状態の中から、なるべく均等に分布するように複数の偏波状態を選択する均一分布偏波選択回路、３１は選択された偏波状態を送信偏波として用いてクラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧型偏波再構成回路、２１は異なる送信偏波毎に得られたクラッタ抑圧後の電力分布を格納する偏波最適化電力分布蓄積回路、２２は異なる送信偏波ごとに格納されている電力分布を各分解能セルごとに積分する電力積分回路である。１、２、４、９、１０、１１、１２、１４は図１と、５０１、５０２、５０５、５０８は図８と同一である。
【０１１７】
実施の形態１から実施の形態３までは、目標の散乱行列が事前の観測等で推定できることを想定した。本実施の形態では、目標の散乱行列が推定できない場合において、クラッタの電力の主要な成分をゼロにするという条件の下に、目標の電力をなるべく大きな値にする方式について述べる。
【０１１８】
クラッタの主要な散乱行列［Ｓｕ］が既知の場合に、クラッタの電力の主要な成分をゼロにするための偏波再構成を行う際、送信偏波状態ＥＥｔと受信偏波状態ＥＥｒの間に課せられる関係式は、式（２０）に示した通りである。つまり、送受信の偏波状態の関係が式（２０）を満足する場合は、クラッタの電力の主要な成分をゼロにすることができる。実施の形態１から３では、さらに、目標の散乱行列［Ｓｄ］の情報を用いて、式（２５）により目標の電力を最大とする送信偏波状態ＥＥｔを決定した。しかし、［Ｓｄ］が未知の場合には、式（２５）を用いることが不可能となる。
【０１１９】
そこで、ここでは、まず式（１４）を満足するＥＥｔとＥＥｒの組を何組か選択し、次にそれぞれの組ごとに偏波再構成を行い、この偏波再構成によって得られた各反射点に対応するクラッタ電力抑圧後の電力分布を、分解能セルごとに積分することにより、最終的な電力分布を算出する方式をとる。
【０１２０】
次に図６を用いて、本実施の形態の処理内容を説明する。均一分布偏波選択回路８１では、送信電波の取り得る全ての偏波状態の中に、なるべく均等に分布するように選んだＷ種類の偏波状態を送信偏波ＥＥｔとして選択して出力する（この選択方法の一例を後述する。）。
【０１２１】
次にクラッタ抑圧型偏波再構成回路３１において、クラッタ主要散乱行列データベース１２に格納されたクラッタ主要散乱行列と、正多面体利用型均一分布偏波選択回路８１の出力であるＷ個の送信偏波状態ＥＥｔとから、式（１４）に基づいてこれらの送信偏波状態ＥＥｔにそれぞれ対応する受信偏波状態ＥＥｒをＷ個決定し、全てのＥＥｔとＥＥｒの組合わせについて、式（２７）の偏波再構成を行う。この結果、各点ｋ（＝１、２、．．．、Ｋ）において、それぞれＷ個の偏波再構成電力が出力される。この出力は、偏波最適化電力分布蓄積回路２１に蓄えられ、電力積分回路２２によって、各点毎にこれらＷ個の電力を加算する。
【０１２２】
本実施の形態をとることによって、実施の形態１の効果に加えて、実施の形態１においては必要であった目標の散乱行列の事前の観測（あるいは事前の理論計算）を省くことが可能となる。
【０１２３】
なお、本実施の形態において、観測散乱行列データベース２を図３の複数ヒット観測散乱行列データベース３０で、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積器１４を候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１８で置き換えることにより、時系列のデータに対して用いることができることは言うまでもない。
【０１２４】
ここで、前述の均一分布偏波選択回路８１において、Ｗ種類の偏波状態を選択する手順の一例を示す。
【０１２５】
そのために、まず、以下にポアンカレ球の概念について説明する。平面波を、観測点を固定して観測した場合の電界ベクトルの先端は、一般に時間の経過と共に平面波の進行方向に垂直な平面内で図１０（ａ）に示すような楕円の軌跡を描く。直線偏波や円偏波は、楕円偏波の特別な場合に対応する。ここで、楕円の形状を、図中に示すｖｖ軸方向から時計回りに測った長軸のティルト（Tilt）角ψ（−π／２≦ψ≦π／２）、楕円の扁平度を表すイリプティシティ（ellipticity）角χ（−π／４≦χ≦π／４）、及び、楕円の大きさを定義するＩ０で表現する。ここで、Ｉ０は、
【０１２６】
【数２９】
0003672228.tif 000030
【０１２７】
すなわち、平面波の全電力に対応する。楕円に関するこれらのパラメータψ、χ、Ｉ０を、同図（ｂ）に示すｇ１−ｇ２−ｇ３直交座標系内で図に示すように定義することにより、電力がＩ０の平面波のすべての偏波状態を、同図に示した半径Ｉ０の球面上の点と１対１で対応づけることができる。例えば、垂直偏波は図中ＶＬの点、水平偏波はＨＬの点、左旋円偏波はＬＨＣの点、右旋円偏波はＲＨＣの点でそれぞれ表される。この球面は、ポアンカレ球と呼ばれ、平面波の偏波状態を表す際によく用いられる。
【０１２８】
特に、||ＥＥ||＝１とした場合のｇ１、ｇ２、ｇ３とψ、χの関係は次式で表される。
【０１２９】
【数３０】
0003672228.tif 000031
【０１３０】
よって、まず、このポアンカレ球上で一様に分布する点を求め、それぞれの点の座標をψ、χに変換することで、偏波特性が均一に散らばった複数の送受信偏波の組を得ることができる。ポワンカレ球面上で一様に分布する点は、球面と、球面に外接する正多面体（正２０面体など）の接点の座標から求める方法が考えられる。
【０１３１】
実施の形態５．
図８は、本実施の形態によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。図において、符号１、２、９、１０、１１、１２は図１と、８１、３１、２１、２２は図６と、５０１、５０２、５０５、５０８は図８と同一である。
【０１３２】
本実施の形態は、図６の実施の形態４において、事前の観測値（クラッタ散乱行列データベース４）からクラッタの主要な散乱行列を抽出する部分を、実観測で得られた観測値（観測散乱行列データベース２）から、抽出する構成としたものである。この部分の構成は、図４の実施の形態３で説明したものと全く同様である。
【０１３３】
本実施の形態を取ることにより、実施の形態４の効果に加えて、実施の形態４においては必要であったクラッタの散乱行列の事前の観測（あるいは事前の理論計算）を省くことが可能となる。
【０１３４】
なお、本実施の形態において、観測散乱行列データベース２を図３の複数ヒット観測散乱行列データベース３０で置き換えることにより、時系列のデータに対して用いることができることは言うまでもない。
【０１３５】
【発明の効果】
この発明は、互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、事前の観測あるいは理論計算により得られた目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出し、蓄積する候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段と、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されているクラッタの主要な散乱行列から、クラッタ受信電力の主要な成分をゼロにするために送信偏波と受信偏波が満足すべき条件を定め、かつ、この条件の下で、各送信偏波と受信偏波を変えた場合の目標電力の主要な成分を算出する偏波電力算出手段と、偏波電力算出手段で得られた各送受信偏波における目標電力からクラッタ受信電力の主要な成分をゼロにする条件を満たし、かつ、目標電力の主要な成分を最大とするための送信偏波を決定する探索手段と、探索手段から出力される送信偏波、及び、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されたクラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行う偏波最適化手段と、を備えたレーダ装置であるので、クラッタの電力の主要な成分をゼロにし、目標に関してはその電力の主要な成分を最大化できるので、検出性能が向上するとともに、偏波最適化手段による再波再構成においては観測対象の散乱行列が非対象な場合にも適用できるので、耐ステルス性が向上するという効果が得られる。
【０１３６】
また、観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納しているので、クラッタあるいは目標の散乱行列が空間方向に変動する場合にも、高い検出性能を実現することができるという効果が得られる。
【０１３７】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、クラッタ散乱行列データベースに蓄積されたクラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、クラッタのみの主要な散乱行列を容易にかつ確実に抽出して後段の処理において容易にその値を用いることができるという効果が得られる。
【０１３８】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、観測散乱行列データベースに蓄積された観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、構成を簡易にすることができるとともに、クラッタのみの主要な散乱行列を正確に抽出して後段の処理において容易にその値を用いることができるという効果が得られる。
【０１３９】
また、候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られた候補目標の散乱行列を蓄積する候補目標散乱行列データベースと、候補目標散乱行列データベースに蓄積された上記候補目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記候補目標の主要な散乱行列を蓄積する候補目標主要散乱行列データベースと、を有するので、候補目標のみの主要な散乱行列を容易にかつ確実に抽出して後段の処理において容易にその値を用いることができるという効果が得られる。
【０１４０】
また、観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納しているので、クラッタあるいは目標の散乱行列が時間とともに変動する場合にも、高い検出性能を実現することができるという効果が得られる。
【０１４１】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、クラッタの散乱行列が時間とともに変動する場合にも、容易に抽出できることができるという効果が得られる。
【０１４２】
また、候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおける候補目標の散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標散乱行列データベースと、複数ヒット候補目標散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおける候補目標の散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された候補目標の主要な散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標主要散乱行列データベースと、を有するので、候補目標の散乱行列が時間とともに変動する場合にも、容易に抽出することができるという効果が得られる。
【０１４３】
また、この発明は、互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、取り得る全ての偏波状態の中から、なるべく均等に分布するように複数個の偏波状態を送信偏波として選択する均一分布偏波選択手段と、均一分布偏波選択手段により選択された送信偏波、及び、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されたクラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧型偏波再構成手段と、クラッタ抑圧型偏波再構成手段から出力される異なる送信偏波毎に得られたクラッタ抑圧後の電力分布を格納する偏波最適化電力分布蓄積手段と、異なる送信偏波ごとに偏波最適化電力分布蓄積手段に格納された電力分布を各分解能セルごとに積分する電力積分手段とを備えたレーダ装置であるので、クラッタの電力の主要な成分をゼロにし、目標に関してはその電力の主要な成分を最大化できるので、検出性能が向上するとともに、偏波最適化手段による再波再構成においては観測対象の散乱行列が非対象な場合にも適用できるので、耐ステルス性が向上し、さらに、目標の散乱行列の事前の観測あるいは理論計算が不要であるため、処理が容易になるという効果が得られる。
【０１４４】
また、観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納しているので、観測対象が空間方向に変動する場合にも適用でき、高い検出性能を実現することができるという効果が得られる。
【０１４５】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、クラッタ散乱行列データベースに蓄積されたクラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの上記主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、クラッタのみの主要な散乱行列を容易にかつ確実に抽出して後段の処理において容易にその値を用いることができるという効果が得られる。
【０１４６】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、観測散乱行列データベースに蓄積された観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、構成が容易になるとともに、クラッタの事前の観測あるいは理論計算が不要になり処理が簡単になるという効果が得られる。
【０１４７】
また、観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納しているので、観測対象の散乱行列が時間とともに変動する場合にも適用することができるという効果が得られる。
【０１４８】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、クラッタの散乱行列が時間とともに変動する場合にも適用することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図２】  第一及び第二偏波送受信アンテナの各時刻の動作モードを示したタイムチャートである。
【図３】  本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図４】  本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図５】  実観測で観測される散乱行列を示したグラフである。
【図６】  本発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図７】  ポアンカレ球を説明するための説明図である。
【図８】  本発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図９】  従来のレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図１０】  従来のレーダ装置の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１  偏波切換器、２  観測散乱行列データベース、３  偏波最適化回路、４  クラッタ散乱行列データベース、５  候補目標散乱行列データベース、６  偏波電力算出回路、７  探索回路、８  最適偏波選択回路、９  第一偏波送受信アンテナ、１０  第二偏波送受信アンテナ、１１  主要散乱行列抽出回路、１２  クラッタ主要散乱行列データベース、１３  候補目標主要散乱行列データベース、１４  クラッタ主要散乱行列抽出蓄積器、１５  候補目標主要散乱行列抽出蓄積器、１６  複数ヒットクラッタ散乱行列データベース、１７  複数ヒット候補目標散乱行列データベース、２１  偏波最適化電力分布蓄積回路、２２  電力積分回路、３０  複数ヒット観測散乱行列データベース、３１  クラッタ抑圧型偏波再構成回路、８１  均一分布偏波選択回路、５０１  送信機、５０２  送受切換器、５０５  受信機、５０８  表示器。
【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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【図９】
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【図１０】
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