(57)【要約】【課題】不要波の抑圧性能を高め、高精度に目標を検出できるパッシブレーダ装置を提供すること。【解決手段】本実施形態に係るパッシブレーダ１００は、送信局からの送信電波の目標による反射波を受信するアンテナ１１と、アンテナにより受信された信号の入力を開／閉して出力するゲート１３１と、送信局の送信タイミングに同期して、送信電波の直接波が受信される期間に相当するブランキング期間においてゲートを閉に制御するゲート制御器１３２と、ゲートから出力される信号をもとに目標を検出する信号処理部１４とを具備する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局からの送信電波の目標による反射波を受信するアンテナと、
前記アンテナにより受信された信号の入力を開／閉して出力するゲートと、
前記送信局の送信タイミングに同期して、前記送信電波の直接波が受信される期間に相当するブランキング期間において前記ゲートを閉に制御するゲート制御手段と、
前記ゲートから出力される信号をもとに前記目標を検出する信号処理手段と
を具備することを特徴とするパッシブレーダ装置。
【請求項２】
前記送信局が複数の探知距離範囲の目標を検出する複数の送信電波を送信する場合に、
前記ゲート制御手段は、前記複数の送信電波のそれぞれの直接波が受信される期間に相当する複数のブランキング期間において前記ゲートを閉に制御することを特徴とする請求項１に記載のパッシブレーダ装置。
【請求項３】
前記ブランキング期間は、前記送信電波のマルチパス波が受信される期間をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のパッシブレーダ装置。
【請求項４】
送信局からの送信電波の目標による反射波を受信するパッシブレーダ受信装置であって、
前記受信された信号の入力を開／閉して出力するゲートと、
前記送信局の送信タイミングに同期して、前記送信電波の直接波が受信される期間に相当するブランキング期間において前記ゲートを閉に制御するゲート制御手段と
を具備することを特徴とするパッシブレーダ受信装置。
【請求項５】
前記送信局が複数の探知距離の目標を検出するための複数の送信電波を送信する場合に、
前記ゲート制御手段は、前記複数の送信電波のそれぞれの直接波が受信される期間に相当する複数のブランキング期間において前記ゲートを閉に制御することを特徴とする請求項４に記載のパッシブレーダ受信装置。
【請求項６】
前記ブランキング期間は、前記送信電波のマルチパス波が受信される期間をさらに含むことを特徴とする請求項４又は５に記載のパッシブレーダ受信装置。
【請求項７】
送信局からの送信電波の目標による反射波を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された信号の入力を開／閉して出力するゲートとを具備するパッシブレーダ装置に、
前記送信局の送信タイミングに同期して、前記送信電波の直接波が受信される期間に相当するブランキング期間において前記ゲートを閉に制御するゲート制御処理と、
前記ゲートから出力される信号をもとに前記目標を検出する信号処理と
を実行させることを特徴とする目標検出プログラム。
【請求項８】
前記送信局が複数の探知距離範囲の目標を検出する複数の送信電波を送信する場合に、
前記ゲート制御処理は、前記複数の送信電波のそれぞれの直接波が受信される期間に相当する複数のブランキング期間において前記ゲートを閉に制御することを特徴とする請求項７に記載の目標検出プログラム。
【請求項９】
前記ブランキング期間は、前記送信電波のマルチパス波が受信される期間をさらに含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の目標検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、既存の送信局等の送信電波を利用して目標を検出するパッシブレーダ装置、パッシブレーダ受信装置及び目標検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パッシブレーダとは、自ら電波を放射せずに、既存の送信局等をレーダ波源として利用し、その送信電波の目標からの反射波を受信して目標を検出する技術である。大電力を必要とするレーダ送信局を設けないため、電力消費及びコストを低減することができる。
【０００３】
しかしながら、従来のパッシブレーダでは、送信局の直接波やマルチパス波が不要波となり、目標検出の性能を悪化させている。そのため、空間フィルタリング処理（例えば、ＭＳＮ（Maximum Single-to-Noise ratio）適応ウェイトやＰＩＡＡ（Power Inversion Adaptive Array））によりこれら不要波を抑圧し、目標反射波を受信する手法が提案されている（例えば、非特許文献１及び２を参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Direct Path Interference Cancellation in FM Radio-Based Passive Radar”, Hong Wan, IEEE Signal Processing, 2006 8th International Conference
【非特許文献２】“Research on the Interference Cancelation in SFN Based Passive Radar”, Shan Tao, IEEE Measuring Technology and Mechatronics Automation, 2011 Third International Conference
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、パッシブレーダにおける不要波に対する従来技術としては、ＭＳＮ適応ウェイトやＰＩＡＡ等の適用が考えられている。しかしながら、直接波の受信ＳＮＲ（Signal to Noise Rate）は非常に高いレベルとなり、従来技術により所要のインプルーブメントファクタを満足するためには、さらなる不要波抑圧性能の向上が必須である。
【０００６】
本実施形態の目的は、不要波の抑圧性能を高め、高精度に目標を検出可能なパッシブレーダ装置、パッシブレーダ受信装置及び目標検出プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係るパッシブレーダ装置は、送信局からの送信電波の目標による反射波を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された信号の入力を開／閉して出力するゲートと、前記送信局の送信タイミングに同期して、前記送信電波の直接波が受信される期間に相当するブランキング期間において前記ゲートを閉に制御するゲート制御手段と、前記ゲートから出力される信号をもとに前記目標を検出する信号処理手段とを具備する。
【０００８】
本実施形態に係るパッシブレーダ受信装置は、送信局からの送信電波の目標による反射波を受信するパッシブレーダ受信装置であって、前記受信された信号の入力を開／閉して出力するゲートと、前記送信局の送信タイミングに同期して、前記送信電波の直接波が受信される期間に相当するブランキング期間において前記ゲートを閉に制御するゲート制御手段とを具備する。
【０００９】
本実施形態に係る目標検出プログラムは、送信局からの送信電波の目標による反射波を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信された信号の入力を開／閉して出力するゲートとを具備するパッシブレーダ装置に、前記送信局の送信タイミングに同期して、前記送信電波の直接波が受信される期間に相当するブランキング期間において前記ゲートを閉に制御するゲート制御処理と、前記ゲートから出力される信号をもとに前記目標を検出する信号処理とを実行させるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】パッシブレーダの概念図。
【図２】本実施形態に係るパッシブレーダの構成例を示すブロック図。
【図３】実施例１に係るブランキング処理を示すタイミングチャート。
【図４】実施例２に係る送信局の諸元と送信パルスタイミングの一例を示す図。
【図５】遠距離用送信パルスに同期したブランキング処理を示すタイミングチャート。
【図６】近距離用送信パルスに同期したブランキング処理を示すタイミングチャート。
【図７】実施例２の場合の目標探知可能覆域を示す図。
【図８】実施例３に係る不要波抑圧動作の処理系統を示す図。
【図９】実施例３に係るブランキング処理を示すタイミングチャート。
【図１０】実施例３の場合の目標探知可能覆域を示す図。
【図１１】不要波の受信ＳＮＲの一例を示す図。
【図１２】従来の不要波抑圧ウェイトによる性能評価結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るパッシブレーダについて説明する。
【００１２】
図１に、パッシブレーダの概念図を示す。図１に示すように、パッシブレーダは、自ら電波を放射せずに、既存の送信局をレーダ波源として利用し、その送信電波の目標からの反射波を受信して目標を検出するため、送信局の直接波やマルチパス波が不要波となり、目標検出の性能が悪化している。本実施形態では、この不要波の抑圧性能を高め、高精度に目標を検出可能なパッシブレーダを提案する。
【００１３】
図２は、本実施形態に係るパッシブレーダの構成例を示すブロック図である。パッシブレーダ１００は、アンテナ１１、サーキュレータ１２、励振受信部１３および信号処理部１４を有する。アンテナ１１に到来した目標からの反射波は、サーキュレータ１２を介して励振受信部１３で受信される。信号処理部１４は、励振受信部１３から出力される受信信号をもとに目標検出処理を行う。
【００１４】
励振受信部１３は、ゲート１３１、ゲート制御器１３２、増幅器１３３、ミキサ１３４、発振器１３５、及び検波器１３６を含む。ゲート１３１は、ゲート制御器１３２から入力される制御信号に従って不要波抑圧のためのゲーティング動作を行う。ゲーティングされた受信信号は、増幅器１３３で所定のレベルに増幅され、ミキサ１３４で発振器１３５から入力される所定の周波数の発振信号により周波数変換された後に検波器１３６で位相検波される。
【００１５】
以下に、本実施形態に係るパッシブレーダにおける不要波抑圧を目的としたブランキング処理について各実施例に従って説明する。
【００１６】
（実施例１）  
図３は、実施例１に係るブランキング処理を示すタイミングチャートである。ゲート制御器１３２は、送信局のタイミング信号として入力されるパルス繰り返し間隔（ＰＲＩ：Pulse Repetition Interval）に同期して、送信局からの直接波が受信される期間（送信パルス幅に相当する期間）は、ゲート１３１を“閉”に制御する。一方、直接波が受信されない期間（送信パルス幅＋伝搬時間）は、ゲート１３１を“開”に制御して受信信号を後段へ出力し、信号処理部１４にて目標の検出処理を行う。すなわち、送信パルス幅と、送信局と本パッシブレーダとの距離（図１のＲｄｉｒ）に対する電波伝搬時間の経過後に、送信パルス幅に相当するブランキング期間を設けるものとする。なお、パッシブレーダにおいて送信局との同期方法は、様々な手法があるため、図２の手法に限定されないものとする。
【００１７】
実施例１のようなブランキング動作を行うことで、送信局からの直接波の影響を限りなくゼロとし、目標検出を高精度に行うことが可能となる。また、上記ブランキング期間に送信電波のマルチパス波が受信される期間を含めることで、送信局からの直接波だけでなくマルチパス波を不要波として抑圧することが可能となる。
【００１８】
（実施例２）  
地上固定レーダは、近距離と遠距離に存在する目標を探知するために、パルス幅が比較的短く、受信期間の短い近距離用パルスと、パルス幅が比較的長く、受信期間の長い遠距離用パルスとを打ち分けることが一般的である。実施例２では、遠距離用送信パルス又は近距離用送信パルスに同期したブランキング処理を行う。
【００１９】
図４に、実施例２の場合の送信局の諸元と送信パルスタイミングの一例を示す。図４左の表に示すように、レーダ周波数帯をＳ帯（２，０００〜４，０００ＭＨｚ）、１ＰＲＩのパルス数を１０、ＰＲＩを５．１ｍｓｅｃとする。送信パルスタイミングは、図４右に示すように、遠距離送信パルス（ｐ１，ｐ２，ｐ３）を送信パルス幅７００μｓｅｃで送信した後に、３６５０μｓｅｃの間隔を空けて近距離送信パルス（ｐ４）を送信パルス幅５０μｓｅｃで送信し、７００μｓｅｃの間隔を空ける。
【００２０】
図５は、遠距離用送信パルスに同期したブランキング処理のタイミングチャートである。ゲート制御器１３２は、送信局のタイミング信号として入力されるＰＲＩに同期して、遠距離用送信パルス幅とマルチパス波の受信期間に相当するブランキング期間を設け、ゲート１３１を“閉“に制御する。一方、送信パルス幅及び伝搬時間に相当する期間は、ゲート１３１を“開”に制御して受信信号を後段へ出力し、信号処理部１４にて目標の検出処理を行う。
【００２１】
図６は、近距離用送信パルスに同期したブランキング処理のタイミングチャートである。ゲート制御器１３２は、送信局のタイミング信号として入力されるＰＲＩに同期して、近距離用送信パルス幅とマルチパス波の受信期間に相当するブランキング期間を設け、ゲート１３１を“閉“に制御する。一方、送信パルス幅及び伝搬時間に相当する期間は、ゲート１３１を“開”に制御して受信信号を後段へ出力し、信号処理部１４にて目標の検出処理を行う。
【００２２】
ここで、図７に実施例２の場合のブランキング処理による目標探知可能覆域を示す。図７（ａ），７（ｂ）において、横軸はＸＲａｎｇｅ（ｋｍ）、縦軸はＹＲａｎｇｅ（ｋｍ）を示し、着色部分が電波受信感度が高い領域となり、白色部分はブラインド領域である。図７（ａ）は、遠距離用パルスに同期したブランキング処理を行った場合を示し、遠距離の範囲が探知可能覆域となっている。図７（ｂ）は、近距離用パルスに同期したブランキング処理を行った場合を示し、近距離の範囲が探知可能覆域となっていることがわかる。
【００２３】
したがって実施例２によれば、送信局が複数の探知距離範囲の目標を検出する複数の送信電波を送信している場合でも、それぞれの直接波が受信される期間にゲートを閉に制御することでそれぞれの直接波の影響を低減することが可能となる。
【００２４】
（実施例３）  
実施例２によれば、図７（ａ）では、近距離の範囲がブラインド領域となり、図７（ｂ）では、遠距離の範囲がブラインド領域となっていることがわかる。つまり、ブランキング処理はゲート１３１が“閉”の時間帯は目標の検出が行えないことがデメリットと考えられる。そこで、実施例３では、パッシブレーダ側が、１ＰＲＩで受信されるデータの中から、目標検出処理に用いるデータ領域を遠距離用パルスの受信データ、近距離用パルスの受信データそれぞれ適応的に選択するように構成する。
【００２５】
図８に、実施例３に係る遠近ハイブリッドの不要波抑圧動作の処理系統を示す。また、図９に実施例３に係るブランキング処理を示すタイミングチャートを示す。
【００２６】
ゲート制御器１３２は、送信局の遠近パルスタイミング情報に基づいて、Ｓ１のブランキング処理（Ｒｘゲーティング）を行う。ゲート制御器１３２は、図９に示すように、ゲート制御器１３２は、送信局のタイミング信号として入力されるＰＲＩに同期して、遠距離／近距離用送信パルス幅とマルチパス波の受信期間に相当する遠距離／近距離用のブランキング期間を設け、ゲート１３１を“閉“に制御する。一方、遠距離用送信パルス幅及び伝搬時間に相当する期間及び近距離用送信パルス幅及び伝搬時間に相当する期間は、ゲート１３１を“開”に制御する。
【００２７】
Ｓ２の遠距離パルスデータ検出処理系統では、ゲート１３１から出力される遠距離パルスデータを用いて後段で受信処理を行い、Ｓ３の遠距離パルスデータ処理結果を出力する。一方、Ｓ４の近距離パルスデータ検出処理系統では、ゲート１３１から出力される近距離パルスデータを用いて後段で受信処理を行い、Ｓ５の近距離パルスデータ処理結果を出力する。Ｓ６の統合処理では、Ｓ３の遠距離パルスデータ処理結果とＳ５の近距離パルスデータ処理結果とを統合し、遠近ハイブリッド結果を用いて信号処理部１４にて目標の検出処理を行う。
【００２８】
図１０に、実施例３の場合の目標探知可能覆域を示す。図７と同様に、横軸はＸＲａｎｇｅ（ｋｍ）、縦軸はＹＲａｎｇｅ（ｋｍ）を示し、着色部分が電波受信感度が高い領域となり、白色部分はブラインド領域である。図７と比較すると、図１０では、ブラインド領域が縮小し、目標探知可能覆域が改善されていることがわかる。
【００２９】
ここで、本実施形態の効果を説明するために比較例を示す。先ず、図１１に、不要波の受信ＳＮＲの一例を示す。図１１において、横軸にＲｄｉｒ［ｋｍ］、縦軸にＳＮＲ［ｄＢ］をとり、実線で直接波、破線でマルチパス波の受信ＳＮＲを示す。図１１の一点鎖線で示す目標検出ステッショルドとこれらを比較すると、直接波の受信ＳＮＲは非常に高いレベルとなり、これを抑圧するための所要インプルーブメントファクタは１１０ｄＢ以上必要となり、実現性に課題があった。
【００３０】
比較例として、図１２（ａ）はＭＳＮ適応ウェイト、図１２（ｂ）はＰＩＡＡによる不要波抑圧性能の評価結果を示す。図１２（ａ），１２（ｂ）において、横軸に方位角度［ｄｅｇ］、利得［ｄＢ］を示す。図１２（ａ）では直接波方向において約−９０ｄＢ，図１２（ｂ）では直接波方向において約−１００ｄＢの抑圧性能が見られるが、抑圧性能要求値（−１１０ｄＢ）を満たすまでには至っていない。
【００３１】
これに対し、本実施形態によれば、直接波をブランキング処理により時間的に抑圧するので、直接波の影響を受けずに済み、図７および図１０に示すように目標探知可能覆域を広く得ることができる。したがって、本実施形態によれば、不要波の抑圧性能を高め、高精度に目標を検出可能なパッシブレーダを実現することができる。
【００３２】
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１００…パッシブレーダ、１１…アンテナ、１２…サーキュレータ、１３…励振受信部、１４…信号処理部、１３１…ゲート、１３２…ゲート制御器、１３３…増幅器、１３４…ミキサ、１３５…発振器、１３６…検波器。
【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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【図１１】
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【図１２】
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