(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数の異なる第１及び第２のレーダ信号を送信するマルチバンドレーダを用いて目標の機数判定を行うレーダ信号処理装置において、
第１のレーダ信号の反射波に基づいて機数仮判定を行うとともに、第２のレーダ信号の反射波に基づいて機数仮判定を行う機数判定部と、機数判定部における各仮判定結果に基づいて機数判定を行う統合処理部を備えたことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項２】
第１のレーダ信号の反射波のドプラ周波数を求めるとともに、第２のレーダ信号の反射波のドプラ周波数を求めるパルスドプラ処理部を備え、
上記機数判定部が、第１のレーダ信号の反射波から求められる目標距離及びドプラ周波数に基づいて機数仮判定を行うとともに、第２のレーダ信号の反射波から求められる目標距離及びドプラ周波数に基づいて機数仮判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
【請求項３】
マルチバンドレーダとしての第１及び第２のレーダ装置からなるマルチスタティックレーダを用いて目標の機数判定を行うレーダ信号処理装置において、
第１のレーダ装置の受信信号に基づいて、レーダ送信周波数ごとに機数仮判定を行う第１の機数判定部と、
第２のレーダ装置の受信信号に基づいて、レーダ送信周波数ごとに機数仮判定を行う第２の機数判定部と、
第１及び第２の機数判定部における仮判定結果に基づいて機数判定を行う統合処理部を備えたことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項４】
第１のレーダ装置の受信信号のドプラ周波数をレーダ送信周波数ごとに求める第１のパルスドプラ処理部と、
第２のレーダ装置の受信信号のドプラ周波数をレーダ送信周波数ごとに求める第２のパルスドプラ処理部を備え、
第１の機数判定部が、第１のレーダ装置の受信信号から求められる目標距離及びドプラ周波数に基づいて機数仮判定をレーダ送信周波数ごとに行い、
第２の機数判定部が、第２のレーダ装置の受信信号から求められる目標距離及びドプラ周波数に基づいて機数仮判定をレーダ送信周波数ごとに行うことを特徴とする請求項３に記載のレーダ信号処理装置。
【請求項５】
周波数の異なる第１及び第２のレーダ信号を同時に送信するマルチバンドレーダを用いて目標の機数判定を行うレーダ信号処理方法であって、
第１のレーダ信号の反射波のドプラ周波数を求める第１のパルスドプラ処理ステップと、
第１のパルスドプラ処理ステップで求められたドプラ周波数に基づいて機数仮判定を行う第１の機数判定ステップと、
第２のレーダ信号の反射波のドプラ周波数を求める第２のパルスドプラ処理ステップと、
第２のパルスドプラ処理ステップで求められたドプラ周波数に基づいて機数仮判定を行う第２の機数判定ステップと、
第１及び第２の機数判定ステップにおける仮判定結果に基づいて機数判定を行う統合処理ステップを備えたことを特徴とするレーダ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法に係り、さらに詳しくは、レーダエコーにより目標群を構成する目標の機数を判定する処理装置及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルスレーダ装置を用いて、未知の目標群に対しレーダ送信波を放射するとともにその反射波を受信し、この受信信号について信号処理を実施すれば、目標群を構成する各目標を分離し、目標の機数を判定することができる。
【０００３】
図１０は、このような目標の機数判定を行うための従来のレーダ信号処理装置の構成を示したブロック図である。図中の１５はレーダ信号の送受信を行うためのアンテナ、２１はレーダ送信信号を生成する送信処理部、２２はレーダ受信信号の受信処理を行う受信処理部、２３はドプラ周波数を求めるパルスドプラ処理部、２４は機数判定を行う機数判定部、２６は機数判定結果を表示する表示部である。
【０００４】
アンテナ１５は、送信処理部２１で生成されたパルスレーダ波を放射するとともに、目標群による反射波を受信する。受信信号は、受信処理部２２で受信処理され、パルスドプラ処理部２３でドプラ周波数が求められる。機数判定処理部２４では、レーダ送受信信号から求められるレンジ方向の目標距離やドプラ周波数に基づいて目標を分離し、目標の機数判定を行っており、この様にして求められた目標の機数が表示部２６に表示される。
【０００５】
レンジ方向の距離が異なる目標については、レンジ距離に基づいて２以上の目標を分離することができるが、複数の目標が近接し、目標間のレンジ距離の差がレーダの最小分解能以下である場合には、レンジ距離に基づいてこれらの目標を分離することができない。この様な近接した目標については、各目標のドプラ周波数に基づいて分離することができる。つまり、レンジ方向の移動速度が異れば目標ごとにドプラ周波数に差が生じ、このドプラ周波数の差を利用すれば目標を分離することができ、機数判定を行うことができる。
【０００６】
しかしながら、レンジ方向に関する目標位置及び目標速度が同じであれば、レンジ距離及びドプラ周波数に差が生じないため、この様な従来のレーダ信号処理装置では目標分離を行うことができなかった。特に、クロスレンジ方向に移動している目標の場合、速度ベクトルのレンジ方向成分の差が小さいため、ドプラ周波数の差も小さくなる。このため、レンジ距離の差が小さければ、レンジ距離及びドプラ周波数のいずれを用いても目標を分離することはできず、精度よく機数判定を行うことがないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、目標群の機数判定を高精度に行うことができるレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法を提供することを目的とする。特に、クロスレンジ方向に移動する目標群について機数判定を高精度に行うことができるレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、周波数の異なる第１及び第２のレーダ信号を送信するマルチバンドレーダを用いて目標の機数判定を行うレーダ信号処理装置であって、第１のレーダ信号の反射波に基づいて機数仮判定を行うとともに、第２のレーダ信号の反射波に基づいて機数仮判定を行う機数判定部と、機数判定部における各仮判定結果に基づいて機数判定を行う統合処理部を備えて構成される。
【００１１】
請求項２に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、第１のレーダ信号の反射波のドプラ周波数を求めるとともに、第２のレーダ信号の反射波のドプラ周波数を求めるパルスドプラ処理部を備え、機数判定部が、第１のレーダ信号の反射波から求められる目標距離及びドプラ周波数に基づいて機数仮判定を行うとともに、第２のレーダ信号の反射波から求められる目標距離及びドプラ周波数に基づいて機数仮判定を行うように構成される。
【００１２】
請求項３に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、マルチバンドレーダとしての第１及び第２のレーダ装置からなるマルチスタティックレーダを用いて目標の機数判定を行うレーダ信号処理装置であって、第１のレーダ装置の受信信号に基づいて、レーダ送信周波数ごとに機数仮判定を行う第１の機数判定部と、第２のレーダ装置の受信信号に基づいて、レーダ送信周波数ごとに機数仮判定を行う第２の機数判定部と、第１及び第２の機数判定部における仮判定結果に基づいて機数判定を行う統合処理部を備えて構成される。
【００１３】
請求項４に記載の本発明によるレーダ信号処理方法は、第１のレーダ装置の受信信号のドプラ周波数をレーダ送信周波数ごとに求める第１のパルスドプラ処理部と、第２のレーダ装置の受信信号のドプラ周波数をレーダ送信周波数ごとに求める第２のパルスドプラ処理部を備え、第１の機数判定部が、第１のレーダ装置の受信信号から求められる目標距離及びドプラ周波数に基づいて機数仮判定をレーダ送信周波数ごとに行い、第２の機数判定部が、第２のレーダ装置の受信信号から求められる目標距離及びドプラ周波数に基づいて機数仮判定をレーダ送信周波数ごとに行うように構成される。
【００１５】
請求項５に記載の本発明によるレーダ信号処理方法は、周波数の異なる第１及び第２のレーダ信号を同時に送信するマルチバンドレーダを用いて目標の機数判定を行うレーダ信号処理方法であって、第１のレーダ信号の反射波のドプラ周波数を求める第１のパルスドプラ処理ステップと、第１のパルスドプラ処理ステップで求められたドプラ周波数に基づいて機数仮判定を行う第１の機数判定ステップと、第２のレーダ信号の反射波のドプラ周波数を求める第２のパルスドプラ処理ステップと、第２のパルスドプラ処理ステップで求められたドプラ周波数に基づいて機数仮判定を行う第２の機数判定ステップと、第１及び第２の機数判定ステップにおける仮判定結果に基づいて機数判定を行う統合処理ステップを備えて構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるレーダシステムの一構成例を示したブロック図である。図中の１はサイトＳ１に設置され、パルスレーダ信号の送受信を行うレーダ装置であり、２はサイトＳ１とは異なるサイトＳ２に設置され、パルスレーダ信号を受信するレーダ装置であり、レーダ装置１及びレーダ装置２により、マルチスタティックレーダを構成している。
【００１７】
レーダ装置１は、レーダ信号の送受信を行うためのアンテナ１１と、レーダ送信信号を生成する送信処理部２１と、レーダ受信信号の受信処理を行う受信処理部２２と、パルスドプラ処理を行ってドプラ周波数を求めるパルスドプラ処理部２３と、目標機数の仮判定を行う機数判定部２４と、２以上の仮判定結果を統合して最終的な機数判定結果を求める統合処理部と、機数判定結果を表示する表示部２６からなる。また、レーダ装置２は、レーダ信号を受信するためのアンテナ１２と、受信処理部２２と、パルスドプラ処理部２３と、機数判定部２４からなる。
【００１８】
図２は、図１のレーダ装置１，２の送受信動作の概略を説明するための説明図である。レーダ装置１の送信処理部２１で生成されたレーダ信号は、アンテナ１１から未知の目標群へ放射され、当該目標群により反射される。この反射波は、レーダ装置１のアンテナ１１及びレーダ装置２のアンテナ１２で受信される。つまり、同一レーダ信号の同一目標群による反射波が、異なる位置に設けられた２つのアンテナ１１，１２によって受信される。
【００１９】
アンテナ１１で受信されたレーダ受信信号は、レーダ装置１の受信処理部２２で受信処理され、パルスドプラ処理部２３でドプラ周波数が求められる。そして、機数判定部２４において、目標距離及びドプラ周波数に基づいて目標分離が行われ、目標機数の仮判定が行われる。同様にして、アンテナ１２で受信されたレーダ受信信号は、レーダ装置２の受信処理部２２で受信処理され、パルスドプラ処理部２３でドプラ周波数が求められ、機数判定部２４で目標機数の仮判定が行われる。この様にして求められた２つの機数仮判定の結果は、レーダ装置１の統合処理部２５に入力され、これらの仮判定結果に基づいて、より精度の高い最終的な機数判定が行われ、その判定結果が表示部２６に表示される。
【００２０】
図３は、図１の機数判定部２４の動作の一例を説明するための説明図である。この図には、パルスドプラ処理部２３で求められたドプラ周波数の一例が、横軸にドプラ周波数、縦軸に振幅をとって示されている。機数判定部２４では、振幅を所定の閾値と比較し、振幅が当該閾値を越えていれば目標であると推定する。そして、隣り合う目標同士のドプラ周波数の差（ｆＢ−ｆＡ）を算出し、その値が所定の閾値を越えていれば、別の目標（２つの目標）であると判断して目標を分離する一方、所定の閾値以下であれば、同一目標（１つの目標）であると判断する。
【００２１】
統合処理部２５は、各レーダ装置１，２における機数仮判定の結果を統合して、機数判定としている。たとえば、機数の仮判定結果が異なる場合には、最大値を機数判定結果として採用することができる。また、統合処理部２５に仮判定結果が３以上入力される場合、例えばレーダ装置２が２以上ある場合であれば、仮判定結果間の多数決により、最も多い仮判定結果を採用することもできる。
【００２２】
レーダ装置１の設置されるサイトＳ１と、レーダ装置２の設置されるサイトＳ２は、異なる位置であるため、同一目標であっても、サイトＳ１から見た相対速度と、サイトＳ２から見た相対速度とは異なる。つまり、レーダ装置１，２の設置位置を異ならせることにより、各レーダ装置１，２のレンジ方向と目標の速度ベクトルがなす角度が異なり、各サイトから見たレンジ方向の成分が異なってくる。
【００２３】
ドプラ周波数ｆｄは、送受信信号間の周波数変化量であり、レーダ装置１から送信されるレーダ送信信号の周波数ｆと、目標速度のレンジ方向成分ｖと、光速ｃとを用いて、次式（１）により求めることができる。
【００２４】
【数１】
0003614400.tif 000002
【００２５】
つまり、レンジ方向の速度成分ｖが異なれば、ドプラ周波数も変化するため、同一目標について、設置位置の異なる２以上のレーダ装置において機数判定（仮判定）を行い、この結果を統合すれば、機数判定の精度を向上させることができる。
【００２６】
図４は、サイトＳ１，Ｓ２における受信信号の一例を示した図である。目標群をなす目標Ａ，Ｂは、レンジ距離が同じであるため、レンジ距離に基づいて分離することはできないが、ドプラ周波数が異なれば分離することができる。この場合、目標Ａ，Ｂのピーク間の距離は、レンジ方向の速度の差に起因しているため、位置の異なるサイトＳ１，Ｓ２のレーダ装置１，２を用いて、ドップラ周波数のピーク間の距離を異ならせて検知することにより、一方で分離できない場合であっても、他方で分離することができる。
【００２７】
本実施の形態によれば、レーダ装置１の受信信号に基づいて機数仮判定を行うレーダ装置１の機数判定部２４と、レーダ装置２の受信信号に基づいて機数仮判定を行うレーダ装置２の機数判定部２４と、各機数判定部における仮判定結果に基づいて機数判定を行う統合処理部２５を備えることにより、レーダ装置１，２からなるマルチスタティックレーダを用いて目標の機数判定を行って、精度よく機数判定を行うことができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、２つのレーダ装置からなるマルチスタティックレーダを用いる例について説明したが、３以上のレーダ装置からなるマルチスタティックレーダを用いることができ、レーダ装置数に応じてより高精度の機数判定を行うことができるのはもちろんである。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態１では、マルチスタティックレーダを用いて機数判定の精度を向上させるレーダ信号処理装置について説明したが、本実施の形態では、マルチバンドレーダを用いて機数判定の精度を向上させるレーダ信号処理装置について説明する。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態２によるレーダシステムの一構成例を示したブロック図である。図中の３はマルチバンドのレーダ装置、１３はレーダ信号の送受信を行うためのアンテナ、３１はレーダ送信信号を生成する送信処理部、３２はレーダ受信信号の受信処理を行う受信処理部、３３はパルスドプラ処理を行ってドプラ周波数を求めるパルスドプラ処理部、３４は目標機数の仮判定を行う機数判定部、２５は２以上の仮判定結果を統合する統合処理部、２６は統合された機数判定結果を表示する表示部２６である。
【００３１】
図６は、レーダ装置３の送受信動作の概略を説明するための説明図である。送信処理部３１では、異なる送信周波数ｆ１、ｆ２のレーダ送信信号が生成され、これらのレーダ信号が、アンテナ１３から未知の目標群へ同時に放射される。そして、当該目標群により反射された各レーダ送信波の反射波がアンテナ１３で受信される。アンテナ１３で受信されたレーダ受信信号は、送信周波数ごとに、受信処理部３２で受信処理され、パルスドプラ処理部３３でドプラ周波数が求められ、機数判定部３４において、目標分離及び目標機数の仮判定が行われる。
【００３２】
統合処理部３５は、各送信周波数ｆ１，ｆ２に関する機数仮判定の結果を統合して、最終的な目標機数の判定を行う。たとえば、機数の仮判定結果が異なる場合には、最大値を機数判定結果として採用することができる。また、統合処理部３５に仮判定結果が３以上入力される場合、たとえば送信周波数が３以上の場合、仮判定結果間の多数決により、最も多い仮判定結果を採用することもできる。
【００３３】
図７は、送信周波数ｆ１，ｆ２についての受信信号の一例を示した図である。目標群をなす目標Ａ，Ｂは、レンジ距離の差がレーダ装置の最小分解能以下であるためレンジ距離に基づいて分離することはできないが、ドプラ周波数が異なれば分離することができる。上式（１）から送信周波数ｆが異なればドプラ周波数ｆｄも異なる。このため、送信周波数ｆ１，ｆ２を異ならせることによって、目標Ａ，Ｂのピーク間の距離を異ならせることができ、一方で分離できない場合であっても、他方で分離することができる。
【００３４】
本実施の形態によれば、送信周波数ｆ１のレーダ信号の反射波に基づいて機数仮判定を行うとともに、送信周波数ｆ２のレーダ信号の反射波に基づいて機数仮判定を行う機数判定部３４と、機数判定部３４における各仮判定結果に基づいて機数判定を行う統合処理部２５を備えることにより、レーダ信号を送信するマルチバンドレーダを用いて目標の機数判定を行って、精度よく機数判定を行うことができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、２つの送信周波数（２バンド）を利用するマルチバンドレーダを用いる場合の例について説明したが、３以上の送信周波数を利用するマルチバンドレーダを用いることもできるのはもちろんである。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態１ではマルチスタティックレーダを用いることにより、実施の形態２ではマルチバンドレーダを用いることにより、機数判定の精度を向上させるレーダ信号処理装置について説明したが、本実施の形態では、これらを組み合わせて機数判定精度をより向上させたレーダ信号処理装置、すなわち、２以上のマルチバンドレーダからなるマルチスタティックレーダを用いたレーダ信号処理装置について説明する。
【００３７】
図８は、本発明の実施の形態３によるレーダシステムの一構成例を示したブロック図である。図中の３，４は、異なるサイトＳ１、サイトＳ２に設置され、マルチスタティックレーダを構成するレーダ装置である。また、レーダ装置３，４は、それぞれがマルチバンドレーダとして構成され、レーダ装置３は、図５のレーダ装置３と同様であり、レーダ装置４は、図１のレーダ装置２をマルチバンド化したものである。
【００３８】
図９は、レーダ装置３，４の送受信動作の概略を説明するための説明図である。送信処理部３１で生成された異なる送信周波数ｆ１、ｆ２のレーダ送信信号は、アンテナ１３から未知の目標群へ同時に放射される。そして、当該目標群により反射された各レーダ送信波の反射波が、アンテナ１３で受信されるとともに、アンテナ１４で受信される。
【００３９】
レーダ装置４では、各送信周波数ｆ１，ｆ２ごとに、受信処理部３２で反射波の受信処理を行い、パルスドプラ処理部３３でパルスドプラ処理を行い、機数判定処理部３４で目標機数の仮判定を行っている。この様にしてレーダ装置４で求められた２つの仮判定結果は、レーダ装置３の統合処理部２５に入力される。統合処理部２５は、レーダ装置３，４で求められた合計４つの仮判定結果に基づいて機数判定を行い、この判定結果が表示部２６に表示される。
【００４０】
本実施の形態によれば、レーダ装置３の受信信号に基づいて、レーダ送信周波数ｆ１，ｆ２ごとに機数仮判定を行うレーダ装置３の機数判定部３４と、レーダ装置４の受信信号に基づいて、レーダ送信周波数ｆ１，ｆ２ごとに機数仮判定を行うレーダ装置４の機数判定部３４と、各機数判定部３４における仮判定結果に基づいて機数判定を行う統合処理部２５を備えることにより、マルチバンドレーダとしてのレーダ装置３，４からなるマルチスタティックレーダを用いて目標の機数判定を行って、精度よく機数判定を行うことができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法によれば、近接した目標であっても、ドプラ周波数を利用して、精度よく目標の分離を行うことができ、機数判定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダシステムの一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１のレーダ装置１，２の送受信動作の概略を説明するための説明図である。
この発明の実施の形態１による機数判定処理のブロック図である。
【図３】図１の機数判定部２４の動作の一例を説明するための説明図である。
【図４】サイトＳ１，Ｓ２における受信信号の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるレーダシステムの一構成例を示したブロック図である。
【図６】レーダ装置３の送受信動作の概略を説明するための説明図である。
【図７】送信周波数ｆ１，ｆ２についての受信信号の一例を示した図である。
【図８】本発明の実施の形態３によるレーダシステムの一構成例を示したブロック図である。
【図９】レーダ装置３，４の送受信動作の概略を説明するための説明図である。
【図１０】機数判定を行うための従来のレーダ信号処理装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１〜５  レーダ装置、１１〜１５  アンテナ、２１  送信処理部、
２２  受信処理部、２３  パルスドプラ処理部、２４  機数判定処理部、
２４  機数判定部、２５  統合処理部、２６  表示部、３１  送信処理部、
３２  受信処理部、３３  パルスドプラ処理部、３４  機数判定処理部、
３４  機数判定部
【図１】
0003614400.tif 000003
【図２】
0003614400.tif 000004
【図３】
0003614400.tif 000005
【図４】
0003614400.tif 000006
【図５】
0003614400.tif 000007
【図６】
0003614400.tif 000008
【図７】
0003614400.tif 000009
【図８】
0003614400.tif 000010
【図９】
0003614400.tif 000011
【図１０】
0003614400.tif 000012