(57)【要約】【課題】信号の位相が２次変化していても、信号対雑音比を改善することができる信号処理装置及び信号処理方法を得ることを目的とする。【解決手段】コヒーレント積分点数設定回路３が、２次変化情報出力回路２から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲内で、信号取得回路１により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合のＳＮ比の改善比を算出し、その改善比に基づいてコヒーレント積分の積分点数を設定する。【選択図】図１
2014222203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント積分を行う信号を取得する信号取得回路と、
上記信号取得回路により取得される信号における位相の２次変化の想定範囲を示す２次変化情報を出力する２次変化情報出力回路と、
上記２次変化情報出力回路から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲内で、上記信号取得回路により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合の信号対雑音比の改善比を算出し、上記改善比に基づいてコヒーレント積分の積分点数を設定するコヒーレント積分点数設定回路と、
上記コヒーレント積分点数設定回路により設定された積分点数で、上記信号取得回路により取得された信号のコヒーレント積分を行うコヒーレント積分回路と
を備えた信号処理装置。
【請求項２】
コヒーレント積分点数設定回路は、
２次変化情報出力回路から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲内で、信号取得回路により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合の上記信号に含まれている所望信号の電力改善比を算出するとともに、上記信号に含まれている不要信号の電力改善比を算出する電力改善比算出手段と、
上記電力改善比算出手段により算出された所望信号及び不要信号の電力改善比から信号対雑音比の改善比を算出するＳ／Ｎ改善比算出手段と、
上記Ｓ／Ｎ改善比算出手段により算出された信号対雑音比の改善比に基づいて、上記複数の積分点数の中から、コヒーレント積分回路が行うコヒーレント積分の積分点数を選択する積分点数選択手段と
から構成されていることを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
電力改善比算出手段は、想定範囲内の２次変化量毎に、所望信号及び不要信号の電力改善比をそれぞれ算出し、
Ｓ／Ｎ改善比算出手段は、上記２次変化量毎に、上記電力改善比算出手段により算出された所望信号及び不要信号の電力改善比から信号対雑音比の改善比をそれぞれ算出し、
積分点数選択手段は、上記２次変化量毎に、上記Ｓ／Ｎ改善比算出手段により算出された信号対雑音比の改善比に基づいて、複数の積分点数の中から、コヒーレント積分回路が行うコヒーレント積分の積分点数を選択することを特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
【請求項４】
コヒーレント積分点数設定回路は、
２次変化量毎に、Ｓ／Ｎ改善比算出手段により算出された信号対雑音比の改善比の達成確率をそれぞれ算出する達成確率算出手段を備えており、
積分点数選択手段は、上記２次変化量毎に、上記達成確率算出手段により算出された達成確率及び上記Ｓ／Ｎ改善比算出手段により算出された信号対雑音比の改善比に基づいて、複数の積分点数の中から、コヒーレント積分回路が行うコヒーレント積分の積分点数を選択することを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
【請求項５】
コヒーレント積分点数設定回路は、
２次変化量毎に、Ｓ／Ｎ改善比算出手段により算出された信号対雑音比の改善比の達成限界における達成確率をそれぞれ算出する達成確率算出手段を備えており、
積分点数選択手段は、上記２次変化量毎に、上記達成確率算出手段により算出された達成確率及び上記Ｓ／Ｎ改善比算出手段により算出された信号対雑音比の改善比に基づいて、複数の積分点数の中から、コヒーレント積分回路が行うコヒーレント積分の積分点数を選択することを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
【請求項６】
積分点数選択手段は、複数の積分点数の中から、達成確率算出手段により算出された達成確率が所定値以上になる条件の下で、Ｓ／Ｎ改善比算出手段により算出された信号対雑音比の改善比が最も高くなる積分点数を選択することを特徴とする請求項４または請求項５記載の信号処理装置。
【請求項７】
積分点数選択手段は、複数の積分点数の中から、Ｓ／Ｎ改善比算出手段により算出された信号対雑音比の改善比が所定値以上になる条件の下で、達成確率算出手段により算出された達成確率が最も高くなる積分点数を選択することを特徴とする請求項４または請求項５記載の信号処理装置。
【請求項８】
積分点数選択手段は、２次変化量毎に、Ｓ／Ｎ改善比算出手段により算出された信号対雑音比の改善比と達成確率算出手段により算出された達成確率から積分点数の選択指標を算出し、上記選択指標に基づいて、複数の積分点数の中から、コヒーレント積分回路が行うコヒーレント積分の積分点数を選択することを特徴とする請求項４または請求項５記載の信号処理装置。
【請求項９】
電力改善比算出手段は、
信号取得回路により取得される信号の中に位相の２次変化成分が含まれている場合でも、信号のコヒーレント積分によって所望信号が同一のドップラーセルに積み上がる積分点数の最大限界値を算出し、
上記信号のコヒーレント積分が行われる際の積分点数が上記最大限界値以下の場合、所望信号の電力改善比として、上記積分点数の二乗値を算出し、上記積分点数が上記最大限界値より大きい場合、所望信号の電力改善比として、上記最大限界値の二乗値を算出することを特徴とする請求項２から請求項８のうちのいずれか１項記載の信号処理装置。
【請求項１０】
電力改善比算出手段は、各々の積分点数毎に、信号取得回路により取得される信号に含まれている所望信号をフーリエ変換して、フーリエ変換後の信号を電力に換算し、それらの電力の中の最大電力と基準信号の電力から、所望信号の電力改善比を算出することを特徴とする請求項２から請求項８のうちのいずれか１項記載の信号処理装置。
【請求項１１】
電力改善比算出手段は、不要信号の電力改善比として、信号取得回路により取得される信号のコヒーレント積分が行われる際の積分点数を用いることを特徴とする請求項２から請求項１０のうちのいずれか１項記載の信号処理装置。
【請求項１２】
電力改善比算出手段は、２次変化情報出力回路から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲の中で、任意の２次変化に着目して、所望信号及び不要信号の電力改善比を算出し、
Ｓ／Ｎ改善比算出手段は、上記電力改善比算出手段により算出された所望信号及び不要信号の電力改善比から信号対雑音比の改善比を算出することを特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
【請求項１３】
電力改善比算出手段は、２次変化情報出力回路から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲の中で、絶対値が最大の２次変化に着目して、所望信号及び不要信号の電力改善比を算出し、
Ｓ／Ｎ改善比算出手段は、上記電力改善比算出手段により算出された所望信号及び不要信号の電力改善比から信号対雑音比の改善比を算出することを特徴とする請求項２記載の信号処理装置。
【請求項１４】
信号取得回路が、コヒーレント積分を行う信号を取得する信号取得処理ステップと、
２次変化情報出力回路が、上記信号取得処理ステップで取得される信号における位相の２次変化の想定範囲を示す２次変化情報を出力する２次変化情報出力処理ステップと、
コヒーレント積分点数設定回路が、上記２次変化情報出力処理ステップで出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲内で、上記信号取得処理ステップで取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合の信号対雑音比の改善比を算出し、上記改善比に基づいてコヒーレント積分の積分点数を設定するコヒーレント積分点数設定処理ステップと、
コヒーレント積分回路が、上記コヒーレント積分点数設定処理ステップで設定された積分点数で、上記信号取得処理ステップで取得された信号のコヒーレント積分を行うコヒーレント積分処理ステップと
を備えた信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、分析対象である信号に含まれている雑音などの不要信号の影響を低減して、信号対雑音比を改善することが可能なコヒーレント積分の積分点数を設定する信号処理装置及び信号処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
信号処理装置では、信号対雑音比（以下、「ＳＮ比」と称する）を改善する目的で、分析対象の信号をコヒーレント積分することがある。
コヒーレント積分は、振幅と位相の情報を含む複素数として与えられる信号の位相情報を消さずに積み上げる処理であり、単なる複数信号の総和（平均）処理や、一般的なフーリエ変換処理などが該当する。
以下、説明の便宜上、処理対象の信号列を時系列信号と考え、時間分布の信号列をフーリエ変換して得られる分布が周波数分布であるとして説明するが、特に軸を時間に限定するものではなく、例えば、空間分布と空間周波数分布等など、フーリエ変換を介して関連付けられる軸であれば、時間分布と周波数分布に限るものではない。
ここでは、複素信号の振幅を電圧、この電圧を２乗したものを電力と称する。
【０００３】
通信装置やレーダ装置に搭載される受信機で発生する雑音（受信機雑音）のように、時間軸方向に無相関な信号の場合、積分点数がＮ点のコヒーレント積分を行うことで、当該信号の電力はＮ倍になる（同じ分散の正規分布に従う無相関なＮ個の変数の和で与えられる変数が、元の分布のＮ倍の分散の正規分布に従うという一般的性質から理解することが可能）。
以下、不要信号として、上記のような時間方向に無相関または相関の低い信号を想定する。
【０００４】
一方、位相が揃っている信号（時間に対する変化が１次成分（１次成分が０の場合も含む）だけの信号）の場合、積分点数がＮ点のコヒーレント積分を行うと、当該信号の電圧がＮ倍になるため、電力はＮ２倍になる。
位相が揃っている信号では、コヒーレント積分を行うことで、位相の１次成分に応じた周波数位置に積み上がる。
例えば、レーダ装置の受信信号（目標に反射されて戻ってきた反射信号）では、目標とレーダ装置の間の相対運動が全く無い場合や、時間に対する１次以下の距離変化程度の場合に、受信信号のコヒーレント積分を行うことで、位相の１次成分に応じた周波数位置に積み上がる。
【０００５】
したがって、このような場合には、積分点数がＮ点のコヒーレント積分を行うことで、所望信号の電力と不要信号の電力との比（所望信号の電力／不要信号の電力）であるＳＮ比を元の信号のＮ倍（＝Ｎ２／Ｎ）にすることができる。
これにより、雑音に埋もれている所望信号の検出や、信号に含まれている情報の抽出についての性能が改善される。
【０００６】
これに対して、所望信号の位相が揃っていない場合、積分点数がＮ点のコヒーレント積分を行っても、信号の電力が積み上がらない。
例えば、所望信号が受信機雑音のように、時間軸方向に無相関な信号である場合には、Ｎ点のコヒーレント積分を行っても、所望信号の電力が、不要信号の電力と同様に、Ｎ倍になるだけであるため、ＳＮ比が改善されない。
【０００７】
また、時間に対する変化が１次成分だけではく、２次成分を含んでいる場合、２次成分の影響で、信号が積み上がる周波数が、時間の経過に伴って移動する現象が生じる。
このような現象が生じる場合、信号が１つの周波数分解能セルに留まる時間（コヒーレント積分される積分点数）が制限され、その結果として、ある点数以降は、所望信号の電力が増加しなくなる（大まかには一定値になる）。
このため、コヒーレント積分点数が、ある点数より大きくなると、不要信号の電力が積み上がるだけで、所望信号の電力が積み上がらなくなり、コヒーレント積分点数の増加に伴ってＳＮ比が劣化する問題が生じる。
したがって、コヒーレント積分点数は、大きいほど良いというものではなく、何らかの最適値がある。
周波数の変化速度（周波数分解能セルを移動する速度）についても、２次成分の大きさに依存して変わるため、この最適値も２次成分の大きさに応じて変化する。
【０００８】
ここで、２次成分の発生要因としては様々なものが考えられるが、特に、レーダ装置の例では、目標とレーダ装置の間の距離変化が２次の成分を有する場合に顕著に発生する。
この２次成分としては、レーダ装置を基準とする目標の運動に含まれている加速度成分が挙げられる。
また、目標の運動に含まれている成分のうち、レーダ装置の視線方向に直交する成分が含まれる場合、この成分の距離変化は近似的に２次成分とみなされる。
【０００９】
ＳＮ比が低い環境下での信号検出や信号に含まれる情報の抽出は、使用電力が一定である条件下でのサービスエリアの拡大（例えば、レーダ装置の場合、目標を監視できる最大距離の拡大など）や、サービスエリアが一定である条件下でのレーダ装置の使用電力の低減（例えば、通信機器の省電力化など）等を図る上で重要な問題である。
したがって、ＳＮ比が低い環境下での信号検出や信号に含まれる情報の抽出を実現するために、２次成分の影響を考慮して、コヒーレント積分点数を設定する技術の実現が必要とされている。
【００１０】
以下の特許文献１には、状況に応じてコヒーレント積分の積分点数を調整する信号処理装置が開示されている。
この信号処理装置では、目標までの距離が遠くなるほど、所望信号の受信電力が小さくなることに対処するために、目標までの距離が遠いほど、コヒーレント積分の積分点数が多くなるように調整している。
この特許文献１では、加速度などの位相の２次変化は着目しておらず、２次変化が生じても、コヒーレント積分の積分点数は調整されない。
【００１１】
以下の特許文献２には、追尾性能を最適化するという視点の下、コヒーレント積分の積分点数を大きくすれば、観測周期が大きくなるが、角度観測誤差が小さくなるトレードオフの関係を踏まえて、コヒーレント積分の積分点数を設定する信号処理装置が開示されている。
この信号処理装置でも、加速度などの位相の２次変化は着目しておらず、２次変化が生じても、コヒーレント積分の積分点数は調整されない。
【００１２】
以下の特許文献３には、ドップラースペクトルの帯域幅が広い目標の信号のコヒーレント積分を行っても、ある積分点数以上では、ＳＮ比の改善が飽和（収束）する旨の記載がある。
しかし、ドップラースペクトルの帯域幅の広がりの原因として、「信号のゆらぎ」が例示されているが、信号のゆらぎが加速度（２次成分）のことを指しているのかが不明瞭であり、また、コヒーレント積分点数の増大に伴ってＳＮ比が飽和する傾向は、ある積分点数以降、ＳＮ比が劣化していく加速度による傾向とは一致しないことから、特に加速度の問題を取り扱っているのではないと理解される。
また、特許文献３に開示されている信号処理装置では、複数種類の積分点数で、コヒーレント積分処理を並列して行うため、仮に、この信号処理装置が加速度を考慮しているとしても、その処理負荷の増大が問題になる。
【００１３】
以下の特許文献４には、複数の積分点数でコヒーレント積分処理を並列に実施し、目標のドップラースペクトルの広がりが大きい場合、小さい積分点数でのコヒーレント積分結果を選択し、目標のドップラースペクトルの広がりが小さい場合、大きい積分点数でのコヒーレント積分結果を選択する信号処理装置が開示されている。
この特許文献４では、目標のドップラースペクトルの広がりと加速度（２次成分）の関係は述べられていない。このため、この信号処理装置では、２次変化が生じても、コヒーレント積分の積分点数は調整されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平７−４３４４９号公報（段落番号［０００８］）
【特許文献２】特開平２−１９５２８７号公報（実施例の欄）
【特許文献３】特開平５−４５４４９号公報（段落番号［００１２］〜［００１７］）
【特許文献４】特開２０１２−２２５６８８号公報（段落番号［０３０５］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の信号処理装置は以上のように構成されているので、信号の位相が２次変化していても、２次変化に応じてコヒーレント積分の積分点数を最適化することができない。このため、信号の位相が２次変化している場合、信号対雑音比を十分に改善することができないなどの課題があった。
【００１６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、信号の位相が２次変化していても、信号対雑音比を改善することができる信号処理装置及び信号処理方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る信号処理装置は、コヒーレント積分を行う信号を取得する信号取得回路と、信号取得回路により取得される信号における位相の２次変化の想定範囲を示す２次変化情報を出力する２次変化情報出力回路と、２次変化情報出力回路から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲内で、信号取得回路により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合の信号対雑音比の改善比を算出し、その改善比に基づいてコヒーレント積分の積分点数を設定するコヒーレント積分点数設定回路とを設け、コヒーレント積分回路が、コヒーレント積分点数設定回路により設定された積分点数で、信号取得回路により取得された信号のコヒーレント積分を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、コヒーレント積分点数設定回路が、２次変化情報出力回路から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲内で、信号取得回路により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合の信号対雑音比の改善比を算出し、その改善比に基づいてコヒーレント積分の積分点数を設定するように構成したので、信号の位相が２次変化していても、信号対雑音比を改善することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１による信号処理装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による信号処理装置のコヒーレント積分点数設定回路３を示す構成図である。
【図３】コヒーレント積分点数設定回路３の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】信号における位相の２次変化特性の一例を示す説明図である。
【図５】不要信号及び所望信号の電力改善比特性の一例を示す説明図である。
【図６】Ｓ／Ｎ改善比特性の一例を示す説明図である。
【図７】Ｓ／Ｎ改善比毎の達成確率のコンター及びＳ／Ｎ改善比の達成限界における達成確率の一例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３による信号処理装置のコヒーレント積分点数設定回路３を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による信号処理装置を示す構成図である。
図１において、信号取得回路１はコヒーレント積分を行う信号を取得する回路である。
２次変化情報出力回路２は信号取得回路１により取得される信号における位相の２次変化の想定範囲を示す２次変化情報を出力する回路である。
コヒーレント積分点数設定回路３は２次変化情報出力回路２から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲内で、信号取得回路１により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合のＳＮ比（信号対雑音比）の改善比を算出し、その改善比に基づいてコヒーレント積分の積分点数を設定する回路である。
【００２１】
コヒーレント積分回路４はコヒーレント積分点数設定回路３により設定された積分点数で、信号取得回路１により取得された信号のコヒーレント積分を行う回路である。
信号分析回路５はコヒーレント積分回路４によるコヒーレント積分後の信号を分析する回路であり、例えば、信号処理装置がレーダ装置に実装される場合、コヒーレント積分後の信号から目標を検出する処理、目標の運動を推定する処理、レーダ画像を生成する処理などを実施する。また、レーダ画像をぼけさせる不要な運動成分を補償するための運動推定処理なども実施する。
【００２２】
図１の例では、信号処理装置の構成要素である信号取得回路１、２次変化情報出力回路２、コヒーレント積分点数設定回路３、コヒーレント積分回路４及び信号分析回路５のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、信号処理装置がコンピュータで構成されていてもよい。
信号処理装置がコンピュータで構成されている場合、信号取得回路１、２次変化情報出力回路２、コヒーレント積分点数設定回路３、コヒーレント積分回路４及び信号分析回路５の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００２３】
図２はこの発明の実施の形態１による信号処理装置のコヒーレント積分点数設定回路３を示す構成図である。
図２において、２次変化特性設定回路１１は２次変化情報出力回路２より出力された２次変化情報から信号の２次変化特性（例えば、想定範囲内の離散的な２次変化量など）を設定する回路である。
所望信号電力改善比算出回路１２は２次変化特性設定回路１１により設定された２次変化量毎に、信号取得回路１により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合の上記信号に含まれている所望信号の電力改善比をそれぞれ算出する回路である。
不要信号電力改善比算出回路１３は信号取得回路１により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合の上記信号に含まれている不要信号（例えば、受信機雑音などの成分）の電力改善比をそれぞれ算出する回路である。
なお、所望信号電力改善比算出回路１２及び不要信号電力改善比算出回路１３から電力改善比算出手段が構成されている。
【００２４】
Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４は２次変化特性設定回路１１により設定された２次変化量毎に、所望信号電力改善比算出回路１２により算出された所望信号の電力改善比と不要信号電力改善比算出回路１３により算出された不要信号の電力改善比からＳＮ比の改善比を算出する回路である。なお、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４はＳ／Ｎ改善比算出手段を構成している。
達成確率算出回路１５は２次変化特性設定回路１１により設定された２次変化量毎に、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳＮ比の改善比の達成確率をそれぞれ算出する回路である。なお、達成確率算出回路１５は達成確率算出手段を構成している。
【００２５】
達成確率最適化指標設定回路１６はコヒーレント積分点数選択回路１７が最適な積分点数を選択する際の最適化指標（例えば、達成確率が所定値以上になる条件の下で、ＳＮ比の改善比が最も高くなる積分点数を選択する旨を示す指標、ＳＮ比の改善比が所定値以上になる条件の下で、達成確率が最も高くなる積分点数を選択する旨を示す指標、ＳＮ比の改善比と達成確率から算出される指標が最も高くなる積分点数を選択する旨を示す指標など）を設定する回路である。
【００２６】
コヒーレント積分点数選択回路１７は達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標が、例えば、達成確率が所定値以上になる条件の下で、ＳＮ比の改善比が最も高くなる積分点数を選択する旨を示している場合、複数の積分点数の中から、達成確率算出回路１５により算出された達成確率が所定値以上になる条件の下で、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳＮ比の改善比が最も高くなる積分点数を選択する。
また、コヒーレント積分点数選択回路１７は達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標が、例えば、ＳＮ比の改善比が所定値以上になる条件の下で、達成確率が最も高くなる積分点数を選択する旨を示している場合、複数の積分点数の中から、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳＮ比の改善比が所定値以上になる条件の下で、達成確率算出回路１５により算出された達成確率が最も高くなる積分点数を選択する。
また、コヒーレント積分点数選択回路１７は達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標が、例えば、ＳＮ比の改善比と達成確率から算出される指標が最も高くなる積分点数を選択する旨を示している場合、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳＮ比の改善比と達成確率算出回路１５により算出された達成確率から指標Ｆを算出し、複数の積分点数の中から、その指標Ｆが最も高くなる積分点数を選択する。
なお、達成確率最適化指標設定回路１６及びコヒーレント積分点数選択回路１７から積分点数選択手段が構成されている。
図３はコヒーレント積分点数設定回路３の処理内容を示すフローチャートである。
【００２７】
次に動作について説明する。
ここでは、信号処理装置がＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）やＩＳＡＲ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  ＳＡＲ）などの画像レーダを含むレーダ装置に適用される例を説明する。
信号処理装置がレーダ装置に適用される場合、信号処理装置の信号取得回路１は、例えば、以下の処理を実施する回路によって構成される。
【００２８】
（１）目標に照射する高周波信号を生成して、その高周波信号を送信アンテナに出力する
送信機
（２）送信機から出力された高周波信号を空間に放射する送信アンテナ
（３）送信アンテナから放射された後、目標によって反射・散乱された高周波信号を受信
する受信アンテナ（送受切換装置を用いることで、送信アンテナと受信アンテナを１
つのアンテナで共用することも可能）
（４）受信アンテナにより受信された高周波信号を検波して復調する受信機
（５）受信機の受信信号と送信機により生成された高周波信号の相関演算を実施して、レ
ンジ方向の分解能を向上させるパルス圧縮器
【００２９】
信号取得回路１は、レンジ方向の分解能が向上された受信信号（受信信号、レンジ方向の目標波形を与えることから、「レンジプロフィール」と呼ばれる）を得る処理を、目標に対して高周波信号を照射する時刻をずらしながら繰り返すことで、レンジプロフィールの時間履歴であるレンジヒストリを得ることができる。
この一連の処理は、画像レーダを含むレーダ装置で一般的に良く用いられるものであり、その動作や構成等も良く知られていることから、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３０】
信号取得回路１により得られるレンジヒストリは、信号の歪み（例えば、相対運動に伴う反射点の移動や位相の高次変化など）を生じている可能性があり、この歪みがコヒーレント積分の性能を劣化させる可能性がある。
この信号の歪みの原因となっている何らかの外乱の大きさ（例えば、相対運動の大きさ）が既知である場合には、予め、信号取得回路１が信号の歪みを補償するようにしてもよい。
これはレンジヒストリに限らず、通信、その他の考えられる信号についても同様に当てはまることである。
【００３１】
レーダ装置では、目標とレーダ装置の間のレンジ変化に含まれる２次の時間変化成分が、コヒーレント積分によるＳＮ比の改善比を劣化させる主要因となる。以下、２次の時間変化成分が主要因となる理由を具体的に説明する。
ここでは、時刻ｔ［ｓ］において、レーダ装置を基準とする目標のレンジのうち、特に時間と一緒に変化する成分をｄ（ｔ）［ｍ］とする。
このとき、成分ｄ（ｔ）が２次以下で与えられるものとし、１次変化の係数（ラジアル速度）をｖ［ｍ／ｓ］、２次変化の係数（ラジアル加速度）をａ［ｍ／ｓ２］とすると、成分ｄ（ｔ）は、下記の式（１）のように表される。
2014222203.tif 000003
【００３２】
上記の説明では、高周波信号の送信位置と受信位置が同一であるモノスタティック観測を想定しているが、「送信位置から目標までの距離」と「目標から受信位置までの距離」の和を２分の１した距離をレンジと定義すれば、送信位置と受信位置が異なるバイスタティック観測にまで拡張して扱うことができる。
以下では、バイスタティック観測にまで拡張して考えるものとする。
【００３３】
中心周波数に相当する波長をλ［ｍ］とすると、成分ｄ（ｔ）に対応する受信信号の位相変化φ（ｔ）［ｒａｄ］は、下記の式（２）で与えられる。
2014222203.tif 000004
したがって、瞬時ドップラー周波数γ（ｔ）［Ｈｚ］は、下記の式（３）で与えられる。
2014222203.tif 000005
【００３４】
式（３）より、瞬時ドップラー周波数γ（ｔ）は、ラジアル加速度ａの影響で変化することが分かる。
これにより、目標の信号がドップラーセルを移動するため、２次変化の成分であるラジアル加速度ａがコヒーレント積分よるＳＮ比の改善比を劣化させる要因となる。
【００３５】
ここで、コヒーレント積分に用いる信号の時間幅（コヒーレント積分時間）をＴ［ｓ］とすると、この時間幅Ｔ内での瞬時ドップラー周波数の総変動量Γ（ａ，Ｔ）［Ｈｚ］は、下記の式（４）で与えられる。
2014222203.tif 000006
また、時間幅Ｔに対応するドップラー周波数セル幅Δ（Ｔ）［Ｈｚ］は、下記の式（５）で与えられる。
2014222203.tif 000007
よって、時間幅Ｔの間に移動するドップラーセル数は、概ね、下記の式（６）に示すＭ（ａ，Ｔ）［−］で与えられる。
2014222203.tif 000008
【００３６】
パルス繰り返し周波数をｆｐ［Ｈｚ］とすると、コヒーレント積分点数ｋは、時間幅Ｔと下記の式（７）で関係付けられる。
2014222203.tif 000009
この関係に基づいて、下記の式（８）に示すように、ドップラーセル数Ｍ（ａ，Ｔ）をコヒーレント積分点数ｋに依存するＭ（ａ，ｋ）の形で表すようにする。
2014222203.tif 000010
【００３７】
以上を踏まえ、コヒーレント積分点数設定回路３に含まれている各回路の処理内容を説明するが、２次変化情報出力回路２では、信号取得回路１により取得される信号における位相の２次変化の想定範囲を示す２次変化情報を出力する。
２次変化情報出力回路２から出力される２次変化情報は、信号における位相の２次変化の想定範囲を示す情報であるが、具体的には、信号における位相の２次変化を正規分布（別途定められている平均値と標準偏差で表現されている正規分布）で表している情報などが該当する。
図４は信号における位相の２次変化特性の一例を示す説明図である。
【００３８】
ここでは、２次変化情報が、信号における位相の２次変化を正規分布で表している情報を例示したが、位相の２次変化を表しているものであれば、正規分布で表している情報に限るものではなく、例えば、別途定められている平均値と幅で表現されている一様分布であってもよい。
また、位相の２次変化を表現するデルタ関数的な分布（位相の２次変化を別途定められた少ない種類（例えば、１つ）の値のみで値を有するデルタ関数的な分布）であってもよい。
デルタ関数的な分布は、係数について想定される分布範囲の絶対値の最大値、最大値と最小値の両端の値、平均値、最頻値など、特徴的な少ない種類の値でのみ値を有する形で与えられる。
【００３９】
コヒーレント積分点数設定回路３の２次変化特性設定回路１１は、２次変化情報出力回路２から２次変化情報を受けると、その２次変化情報から信号の２次変化特性（例えば、想定範囲内の離散的な２次変化量など）を設定する（図３のステップＳＴ１）。
即ち、２次変化特性設定回路１１は、信号の２次変化特性として、２次変化情報から信号の２次変化係数範囲を設定して、その２次変化係数範囲の確率密度値を算出し、その確率密度値を所望信号電力改善比算出回路１２、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４及び達成確率算出回路１５に出力する。
この確率密度値については、連続的な関数ｐ（ａ）で与えるようにしてもよいし、離散値で与えるようにしてもよい。
なお、連続的な関数ｐ（ａ）である確率密度分布ｐ（ａ）に関しては、値を有する（０とならない）範囲が無限に広がる場合も想定される（例えば、正規分布）が、これについては、後段の処理負荷低減等の目的で、ｐ（ａ）が十分に小さい範囲の値をゼロとみなして、ａの範囲を絞り込むように設定されていても構わない。
この場合は、確率密度値の全ａの範囲に渡る積分値が１になるように正規化する。
【００４０】
また、確率密度値を離散的に与える場合、Ｙ個（Ｙは１以上）の２次変化係数ａｙ（ｙ＝１，２，…，Ｙ）における確率密度値をｐｙとして、下記の式（９）を満足するように設定する。
2014222203.tif 000011
なお、後段の所望信号電力改善比算出回路１２が、所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａｙ，ｋ）を離散系で計算を行う場合には、２次変化特性設定回路１１により設定された２次変化係数ａｙについて、所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａｙ，ｋ）が算出される。
一方、所望信号電力改善比算出回路１２が連続系で計算を行う場合には、２次変化特性設定回路１１により算出された確率密度分布ｐ（ａ）が０以外の値を持つａの範囲を含んでいる所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）が算出される。
【００４１】
以下、２次変化特性設定回路１１による信号の２次変化特性の設定例を挙げる。
［設定例１］
例えば、２次変化情報出力回路２から２次変化情報として、ラジアル加速度ａの標準偏差σが得られた場合、信号の２次変化特性として、平均０、標準偏差σの正規分布で表されている確率密度分布を設定するようにする。
２次変化情報出力回路２から２次変化情報として、ラジアル加速度ａの標準偏差σに加えて、バイアス成分μが別途得られる場合には、平均μ、標準偏差σの正規分布で表されている確率密度分布を設定するようにする。
また、分布形状を表す別の情報が得られる場合には、その情報に従って適宜設定すればよい。
【００４２】
［設定例２］
２次変化情報出力回路２から２次変化情報として、分布形状を表している情報があまり得られない場合は、適当な幅の一様分布や正規分布等の分布を仮定して、その分布をラジアル加速度ａについての分布に代用することが可能である。
例えば、２次変化情報出力回路２から２次変化情報として、平均μのみの情報が得られた場合、信号の２次変化特性として、平均μの付近で適当に設定した幅の正規分布や一様分布を設定する方法が考えられる。
また、大まかな標準偏差σは予想されるが、その標準偏差σの分布が正規分布にしたがっているか否かが不明な場合、その標準偏差σの分布を正規分布とみなすような方法も、設定例２の範疇に入る。
【００４３】
［設定例３］
例えば、２次変化情報出力回路２から２次変化情報として、平均値μのみが得られた場合、信号の２次変化特性として、平均値μのみで値を有するデルタ関数的な分布を設定するようにする。
デルタ関数的な分布は、平均値μに限るものではなく、その他の重要値だけを有るものであってもよい。
その他の重要値としては、例えば、目標の運動性能から予想されるラジアル加速度ａの最大値ａｍａｘや、最頻値などが考えられる。
平均値や最頻値は、その分布を最も特徴づける値であるし、より大きな２次係数（絶対値が大きい係数）は、よりコヒーレント積分点数の上限を制限する重要値であることから、これらの値を分布の代表値にするのは妥当な考え方である。
【００４４】
［設定例４］
デルタ関数の位置は１つに限らず、複数の位置に設定するようにしてもよい。
例えば、ラジアル加速度ａの最大値ａｍａｘに関しては、符号を考慮して、±ａｍａｘの２点に設定するようにしてもよい。
【００４５】
所望信号電力改善比算出回路１２は、２次変化特性設定回路１１が信号の２次変化特性を設定すると、その２次変化特性から想定される２次変化量であるラジアル加速度ａ毎に、信号取得回路１により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数ｋで行われた場合の上記信号に含まれている所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）をそれぞれ算出する（ステップＳＴ２）。
以下、所望信号電力改善比算出回路１２による所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）の算出処理を具体的に説明する。
【００４６】
ここで、電力改善比は、入力電力Ｘｉｎと出力電力Ｘｏｕｔの比（Ｘｏｕｔ／Ｘｉｎ）の値を指すものである。
所望信号の電力改善比の場合、Ｘｉｎが所望信号の入力電力、Ｘｏｕｔがコヒーレント積分後の所望信号の電力である。
ただし、コヒーレント積分後の所望信号の電力は、各ドップラーセルの中で、正しく信号が積み上がったセルの電力の最大値を指すものとする。
【００４７】
信号取得回路１により取得される信号の中に位相の２次変化成分が含まれていない場合、ｋ点の信号は全て同じドップラーセルに積み上がるため、所望信号の電力改善比はｋ２になる。
しかし、位相の２次変化成分が含まれている場合、上述したように、ドップラーセルの移動を伴うことがあるので、ドップラーセルの移動を伴う影響を踏まえて、所望信号の電力改善比を計算する必要がある。
以下、所望信号の電力改善比の計算方法（１）（２）を説明する。
【００４８】
計算方法（１）
信号取得回路１により取得される信号の中に位相の２次変化成分が含まれている場合でも、信号のコヒーレント積分によって所望信号が同一のドップラーセルに積み上がる積分点数の最大限界値（コヒーレント積分限界点数）を算出する。
コヒーレント積分限界点数は、下記の式（１０）を満足する点数ｋとして与えられる。ただし、説明の簡単化のため、ｋの整数化に関しては考慮していない。
2014222203.tif 000012
【００４９】
Ｍ（ａ，ｋ）はラジアル加速度ａに依存して変化するので、コヒーレント積分限界点数もラジアル加速度ａに依存して変化する。
Ｍ（ａ，ｋ）の値をｑ（ａ）で表すことにすると、ｑ（ａ）は下記の式（１１）で与えられる。
2014222203.tif 000013
【００５０】
コヒーレント積分点数ｋがｑ（ａ）以下では、ｋ点の信号は、全て同じ１つのドップラーセルに積み上がるため、所望信号の電力改善比は上述したようにｋ２になる。
しかし、コヒーレント積分点数ｋがｑ（ａ）より大きい場合、同じ１つのドップラーセルに積み上がる信号の点数はｑ（ａ）で頭打ちとなり、残りの信号は、そのドップラーセルと隣接しているセルに積み上がる。このため、所望信号の電力改善比もｑ（ａ）２で頭打ちになるとみなせる。
以上より、所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）は、下記の式（１２）で与えられる。
2014222203.tif 000014
式（１２）において、ｍｉｎ｛［ｘ，ｙ］｝は、ｘ，ｙのうち、大きくない方の値を取り出すオペレータである。
【００５１】
計算方法（２）
計算方法（１）では、瞬時ドップラー周波数の時間変化とドップラーセル幅を基準としている信号の積み上がりモデルに基づいて、所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）を算出しているが、信号取得回路１により取得される信号に含まれている所望信号をフーリエ変換して、フーリエ変換後の信号を電力に換算し、それらの電力の中の最大電力と基準信号の電力から、所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）を算出するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。
【００５２】
例えば、下記の式（１３）で与えられる電力１の所望信号ｓ（ａ，ｍ）を想定する。
2014222203.tif 000015
所望信号ｓ（ａ，ｍ）を下記の式（１４）に示すようにコヒーレント積分（離散フーリエ変換）を実施した後、フーリエ変換後の信号を電力に換算し、それらの電力の中の最大電力を探索することによっても、所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）が得られる。
2014222203.tif 000016
なお、フーリエ変換に基づく所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）の算出は、上記の離散フーリエ変換の計算に限るものではなく、例えば、連続系のフーリエ変換に基づく式変形や数値積分等でも実施可能である。
【００５３】
図５は不要信号及び所望信号の電力改善比特性の一例を示す説明図であり、特に図５（ｂ）は計算方法（１）で計算された所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）の特性を示している。所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）が計算方法（２）で計算された場合も概ね同じ傾向が得られる。
図５において、横軸はコヒーレント積分点数ｋ、縦軸は所望信号の電力改善比［ｄＢ］を表している。
図５では、異なるラジアル加速度ａ［ｍ／ｓ２］に対する特性を、線種を変えて重ね描きしている。
図５より、ラジアル加速度ａが大きくなるほど、小さなコヒーレント積分点数で、改善比の増加が頭打ちになる傾向が確認される。
【００５４】
不要信号電力改善比算出回路１３は、信号取得回路１により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数ｋで行われた場合の上記信号に含まれている不要信号（例えば、受信機雑音などの成分）の電力改善比Ｇｎ（ｋ）をそれぞれ算出する（ステップＳＴ３）。
例えば、不要信号の電力改善比Ｇｎ（ｋ）として、下記の式（１５）に示すように、信号取得回路１により取得される信号のコヒーレント積分が行われる際の積分点数ｋを用いるようにする。
2014222203.tif 000017
図５（ａ）は不要信号の電力改善比特性の一例を示しており、図５（ａ）から明らかなように、位相の２次変化成分が含まれている場合の所望信号のような電力改善比の頭打ちは発生しない。
【００５５】
Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４は、所望信号電力改善比算出回路１２がラジアル加速度ａ毎に所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）を算出し、不要信号電力改善比算出回路１３が不要信号の電力改善比Ｇｎ（ｋ）を算出すると、下記の式（１６）に示すように、各々のラジアル加速度ａ，コヒーレント積分点数ｋでのＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）を算出する（ステップＳＴ４）。
2014222203.tif 000018
【００５６】
ここで、上記の計算方法（１）で計算された式（１２）で示す所望信号の電力改善比Ｇｓ（ａ，ｋ）を式（１６）に代入すると、下記の式（１７）が得られる。
2014222203.tif 000019
式（１７）より、コヒーレント積分点数ｋがｑ（ａ）以下では、ＳＮ比の改善比がコヒーレント積分点数ｋに比例して増加するが、コヒーレント積分点数ｋがｑ（ａ）より大きくなると、ＳＮ比の改善比がコヒーレント積分点数ｋに反比例する傾向を確認することができる（ｑ（ａ）において、改善比が最大になる）。
【００５７】
図６はＳ／Ｎ改善比特性の一例を示す説明図である。
図６（ａ）は２次変化の代表値の２次変化量毎に、コヒーレント積分点数ｋに対するＳ／Ｎ改善比の特性を表しており、図６（ｂ）はＳ／Ｎ改善比特性の２次変化及びコヒーレント積分点数に対する特性のコンター表示である。
図６（ａ）の座標軸は図５と同様であり、図６（ｂ）の横軸はコヒーレント積分点数ｋ、縦軸は想定されるラジアル加速度ａである。
図６より、コヒーレント積分点数ｋがｑ（ａ）であるとき、改善比が最大になる傾向が確認される。
【００５８】
達成確率算出回路１５は、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４がＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）を算出すると、２次変化特性設定回路１１により設定された２次変化特性から想定される２次変化量であるラジアル加速度ａ毎に、そのＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）の達成確率をそれぞれ算出する（ステップＳＴ５）。
Ｓ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）の達成確率は、各々のコヒーレント積分点数ｋにおいて、想定されているＳ／Ｎ改善比をどれくらいの確率で達成できるかを示す分布を与えるものである。
想定されているＳ／Ｎ改善比をξとすると、Ｓ／Ｎ改善比ξの達成確率（ζ，ｋ）は、ラジアル加速度ａ毎のＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）及び離散系（または、連続系）の確率密度分布ｐｙ（または、ｐ（ａ））から、下記の式（１８）又は式（１９）のように算出される。
［離散系］
2014222203.tif 000020
［連続系］
2014222203.tif 000021
【００５９】
式（１８）（１９）において、ｌａｒｇｅ（ｘ，ｙ）は、ｘ≧ｙであれば“１”、ｘ＜ｙであれば“０”を返す関数である。
したがって、ラジアル加速度ａ毎のＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）が、想定されているＳ／Ｎ改善比ξを満足していれば“１”を返し、満足していなければ“０”を返すように動作する。
よって、ｌａｒｇｅ（ｘ，ｙ）をラジアル加速度ａについての確率密度分布ｐｙ（または、ｐ（ａ））に乗じて加算（または、積分）することで、ラジアル加速度ａの出現頻度が確率密度分布ｐｙ（または、ｐ（ａ））に従う場合について、各々のコヒーレント積分点数ｋ、想定されているＳ／Ｎ改善比ξを満足する確率を与える。
【００６０】
図７（ａ）はＳ／Ｎ改善比毎の達成確率のコンターを表し、図７（ｂ）はＳ／Ｎ改善比の達成限界における達成確率の一例を表している。
図７（ａ）において、横軸はコヒーレント積分点数ｋ、縦軸は想定されているＳ／Ｎ改善比ζであり、各々のζ，kにおけるξ（ζ，ｋ）の値をコンター表示している。
例えば、斜線のハッチングはξ（ζ，ｋ）が０．９９９以上の範囲を表し、縦線のハッチングはξ（ζ，ｋ）が０．９以上０．９９９未満の範囲を表し、横線のハッチングはξ（ζ，ｋ）が０．００１以上０．１未満の範囲を表している。
水玉のハッチング領域は、図の表記上、ξ（ζ，ｋ）が０．００１未満の範囲を示しているが、これは設定したコヒーレント積分点数では達成できない範囲（値が０の範囲）を表している。つまり、水玉のハッチング領域と、これ以外の領域を分離する曲線が、各コヒーレント積分点数ｋでのＳ／Ｎ改善比の達成限界（所望信号が理想的に積み上がった場合）を表している。
【００６１】
図７より、Ｓ／Ｎ改善比の達成限界は、コヒーレント積分点数ｋの増加に伴って増加するが、その限界程度のＳ／Ｎ改善比を達成できる確率は、コヒーレント積分点数ｋの増加に伴って低下することが分かる。
また、同じＳ／Ｎ改善比を達成できる確率という観点でも、その改善比が達成限界内ならば、コヒーレント積分点数ｋが少ないほど、達成確率が高くなることが分かる。
達成確率が低ければ、仮に改善比の達成限界が高くても、達成できる可能性は低くなるため、信号の検出確率や信号からの情報抽出に成功する確率も低下し、総合的には耐雑音性能が劣化するとみなすことができる。
以上を踏まえると、耐雑音性能を確保するには、Ｓ／Ｎ改善比の達成限界と、その達成確率の両者を総合的に考慮したコヒーレント積分点数の設定が有用であると言える。これを実現する目的のために、達成確率算出回路１５が達成確率を算出している。
【００６２】
ここでは、達成確率算出回路１５が各々のＳ／Ｎ改善比とコヒーレント積分点数に対する平面状な範囲で達成確率を算出しているものを示したが、各々のコヒーレント積分点数におけるＳ／Ｎ改善比の達成限界を表す線状の範囲でのみ達成確率を算出するようにしてもよい。この場合、計算負荷低減の観点で有用である。
各々のコヒーレント積分点数におけるＳ／Ｎ改善比毎の達成確率は、想定されるＳＮ比の増加に対して単調に減少することを踏まえると、その達成確率もＳＮ比の達成限界で最小になる。
よって、ＳＮ比の達成限界での達成確率は、達成確率の面での性能を保証する指標として有用である。
【００６３】
ＳＮ比の達成限界での達成確率を「Ｓ／Ｎ改善比達成限界達成確率」と呼び、これをΞ（ｋ）で表すと、Ｓ／Ｎ改善比達成限界達成確率Ξ（ｋ）は、下記の式（２０）（２１）のように与えられる。
［離散系］
2014222203.tif 000022
［連続系］
2014222203.tif 000023
【００６４】
図７（ｂ）はＳ／Ｎ改善比達成限界達成確率の計算例を表している。
横軸はコヒーレント積分点数であるが、これはＳＮ比の改善限界でもある。縦軸は各々のＳＮ比の改善限界に対する達成確率である。
コヒーレント積分点数ｋが小さく、周波数セルの移動が生じない場合は、達成確率は１（付近）の高い値になるが、コヒーレント積分点数ｋが達成限界を超えると、周波数セルの移動が生じるため、これ以降、コヒーレント積分点数ｋの増加と共にＳＮ比の改善限界を達成する確率が低下する。
【００６５】
達成確率最適化指標設定回路１６は、コヒーレント積分点数選択回路１７が最適な積分点数を選択する際の最適化指標を設定する（ステップＳＴ６）。
最適化指標は、用途や性能についての制約に応じて様々なものが考えられるが、例えば、下記に示すような指標が考えられる。
ただし、以下では、値が大きい程、最適になるような指標を用いるという前提で指標の説明を行うが、値が小さいほど、最適になるような指標についても、「大きな指標値」←→「小さな指標値」に類する置換程度で同様に使用可能であることは言うまでもない。
【００６６】
［最適化指標１］
達成確率が所定値以上になる条件の下で、ＳＮ比の改善比が最も高くなる積分点数を選択する旨を示す指標
［最適化指標２］
ＳＮ比の改善比が所定値以上になる条件の下で、達成確率が最も高くなる積分点数を選択する旨を示す指標
［最適化指標３］
下記の式（２２）に示すＦ（ｋ，ξ）のように、ＳＮ比の改善比ｋと達成確率ξの両者に依存して変化し、値が大きいほど、望ましい特性となる指標
2014222203.tif 000024
式（２２）において、ｘ１，ｘ２は重み付けの係数である。
【００６７】
コヒーレント積分点数選択回路１７は、達成確率最適化指標設定回路１６が最適化指標を設定すると、その最適化指標に基づいて、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、コヒーレント積分回路４が行うコヒーレント積分のコヒーレント積分点数を選択する（ステップＳＴ７）。
即ち、コヒーレント積分点数選択回路１７は、達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標が上記の最適化指標１であれば、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、達成確率算出回路１５により算出された達成確率（ζ，ｋ）が所定値以上になる条件の下で、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）が最も高くなるコヒーレント積分点数を選択し、そのコヒーレント積分点数をコヒーレント積分回路４に設定する。
【００６８】
また、コヒーレント積分点数選択回路１７は、達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標が上記の最適化指標２であれば、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）が所定値以上になる条件の下で、達成確率算出回路１５により算出された達成確率（ζ，ｋ）が最も高くなるコヒーレント積分点数を選択し、そのコヒーレント積分点数をコヒーレント積分回路４に設定する。
また、コヒーレント積分点数選択回路１７は、達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標が上記の最適化指標３であれば、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）と達成確率算出回路１５により算出された達成確率（ζ，ｋ）から指標Ｆ（ｋ，ξ）を算出し、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、その指標Ｆ（ｋ，ξ）が最も高くなるコヒーレント積分点数を選択し、そのコヒーレント積分点数をコヒーレント積分回路４に設定する。
【００６９】
ここでは、コヒーレント積分点数について特別な制約を設けていないが、コヒーレント積分点数に別途何らかの制約を設けるような場合（例えば、偶数にする、２のべき乗にするなど）は、適宜、探索範囲に制約を加えればよい。
また、Ｓ／Ｎ改善比毎の達成確率やＳ／Ｎ改善比達成限界達成確率の計算を行うコヒーレント積分点数を、予め上記コヒーレント積分点数に関する制約条件を満足する範囲のみに絞り込むことも、計算負荷低減の観点では有用である。
【００７０】
コヒーレント積分回路４は、コヒーレント積分点数設定回路３によりコヒーレント積分点数が設定されると、そのコヒーレント積分点数で、信号取得回路１により取得された信号のコヒーレント積分を実施し、コヒーレント積分後の信号を信号分析回路５に出力する。
これにより、信号取得回路１により取得された信号に含まれている不要信号の影響が低減されて、ＳＮ比が改善されている信号が信号分析回路５に与えられる。
信号分析回路５は、コヒーレント積分回路４によるコヒーレント積分後の信号を分析する。
例えば、信号処理装置がレーダ装置に実装される場合、コヒーレント積分後の信号から目標を検出する処理、目標の運動を推定する処理、レーダ画像を生成する処理などを実施する。また、レーダ画像をぼけさせる不要な運動成分を補償するための運動推定処理なども実施する。
【００７１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、コヒーレント積分点数設定回路３が、２次変化情報出力回路２から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲内で、信号取得回路１により取得される信号のコヒーレント積分が各々の積分点数で行われた場合のＳＮ比の改善比を算出し、その改善比に基づいてコヒーレント積分の積分点数を設定するように構成したので、信号の位相が２次変化していても、ＳＮ比を改善することができる効果を奏する。
【００７２】
具体的には、以下の効果を奏することができる。
（１）受信信号の位相の２次変化の大きさを踏まえてＳＮ比の改善比と、ＳＮ比の改善比
の達成確率との面で、最適なコヒーレント積分点数を設定することができる。
（２）複数のコヒーレント積分点数による積分処理を行う必要がないので、処理負荷が低
減される。
（３）周波数軸上での信号の広がりを検知する必要がないので、ＳＮ比の条件等で適用環
境が制限されることがない。
（４）周波数軸上での信号の広がりを利用する必要がないので、周波数軸上での信号の広
がりに関する２次変化以外の要因による悪影響を回避することができる。
【００７３】
この実施の形態１では、２次変化情報出力回路２から出力される２次変化情報が、信号における位相の２次変化の想定範囲を示す情報であるものを示したが、例えば、信号処理装置がレーダ装置に適用される場合、信号における位相の２次変化は、上述したように、観測対象である目標とレーダ装置の間の相対運動で生じる距離変化でもたらされることが多い。このため、２次変化情報として、相対運動に関する情報が出力されるようにしてもよい。
このことはレーダ装置に限るものではなく、ＧＰＳ信号を用いる測位や移動体通信等でも、運動は重要なファクターになる。
このカテゴリに入るものとして、目標や送受信プラットフォームに搭載された運動センサなどが挙げられる。
【００７４】
また、一般的な捜索レーダや追尾レーダ等でも、目標とレーダの相対運動の推定に有用な計測を行えるセンサと位置付けられる。
また、これらセンサの出力を平滑する処理装置も、運動センサを補助する回路として有用である。
例えば、レーダ装置で得られた計測値（例えば、目標までの距離や方向）に基づいて目標の真の移動軌跡を推定する追尾処理器などが、これに相当する。これらの処理器の誤差分布などから２次変化の特性を見積もることができる。
さらに、このようなセンサの情報のみならず、移動体（目標、送受信プラットフォーム等）の種類・カテゴリ等と紐づけられている粗い情報も２次変化の情報を得るためには有力である。
このような情報を含むデータ記憶装置（電子データによらず、紙等のアナログ情報も含む）も、２次変化情報出力回路２として構成することができる。
このようなデータと、別途特定又は推定された移動体のカテゴリについての情報に基づいて、２次変化関連の情報を得ることができる。
例えば、移動体が船舶カテゴリの場合には加速度はせいぜい○○ｍ／ｓ２、航空機を観測する場合には△△ｍ／ｓ２であるなどの情報を出力するようにしてもよい。
【００７５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、達成確率最適化指標設定回路１６が、達成確率算出回路１５により算出された達成確率（ζ，ｋ）に関する最適化指標を設定し、コヒーレント積分点数選択回路１７が、達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標に基づいて、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、コヒーレント積分回路４が行うコヒーレント積分のコヒーレント積分点数を選択するものを示したが、達成確率最適化指標設定回路１６が、達成確率算出回路１５により算出されたＳ／Ｎ改善比達成限界達成確率（ＳＮ比の改善比の達成限界における達成確率）に関する最適化指標を設定し、コヒーレント積分点数選択回路１７が、達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標に基づいて、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、コヒーレント積分回路４が行うコヒーレント積分のコヒーレント積分点数を選択するようにしてもよく、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
具体的には、以下の通りである。
【００７６】
達成確率最適化指標設定回路１６は、下記に示すように、達成確率算出回路１５により算出されたＳ／Ｎ改善比達成限界達成確率Ξ（ｋ）に関する最適化指標を設定する。
［最適化指標１］
Ｓ／Ｎ改善比達成限界達成確率が所定値以上になる条件の下で、ＳＮ比の改善比が最も高くなる積分点数を選択する旨を示す指標
［最適化指標２］
ＳＮ比の改善比が所定値以上になる条件の下で、Ｓ／Ｎ改善比達成限界達成確率が最も高くなる積分点数を選択する旨を示す指標
［最適化指標３］
式（２２）に示すＦ（ｋ，ξ）のように、ＳＮ比の改善比ｋとＳ／Ｎ改善比達成限界達成確率ξの両者に依存して変化し、値が大きいほど、望ましい特性となる指標
【００７７】
コヒーレント積分点数選択回路１７は、達成確率最適化指標設定回路１６が最適化指標を設定すると、その最適化指標に基づいて、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、コヒーレント積分回路４が行うコヒーレント積分のコヒーレント積分点数を選択する。
即ち、コヒーレント積分点数選択回路１７は、達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標が上記の最適化指標１であれば、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、達成確率算出回路１５により算出されたＳ／Ｎ改善比達成限界達成確率Ξ（ｋ）が所定値以上になる条件の下で、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）が最も高くなるコヒーレント積分点数を選択し、そのコヒーレント積分点数をコヒーレント積分回路４に設定する。
【００７８】
また、コヒーレント積分点数選択回路１７は、達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標が上記の最適化指標２であれば、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）が所定値以上になる条件の下で、達成確率算出回路１５により算出されたＳ／Ｎ改善比達成限界達成確率Ξ（ｋ）が最も高くなるコヒーレント積分点数を選択し、そのコヒーレント積分点数をコヒーレント積分回路４に設定する。
また、コヒーレント積分点数選択回路１７は、達成確率最適化指標設定回路１６により設定された最適化指標が上記の最適化指標３であれば、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳ／Ｎ改善比Ｇ（ａ，ｋ）と達成確率算出回路１５により算出されたＳ／Ｎ改善比達成限界達成確率Ξ（ｋ）から指標Ｆ（ｋ，ξ）を算出し、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、その指標Ｆ（ｋ，ξ）が最も高くなるコヒーレント積分点数を選択し、そのコヒーレント積分点数をコヒーレント積分回路４に設定する。
【００７９】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、達成確率算出回路１５及び達成確率最適化指標設定回路１６を実装しているものを示したが、達成確率算出回路１５及び達成確率最適化指標設定回路１６を省略することで、コヒーレント積分点数設定回路３の構成を簡略化するようにしてもよい。
図８はこの発明の実施の形態３による信号処理装置のコヒーレント積分点数設定回路３を示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
【００８０】
コヒーレント積分点数選択回路１８はＳ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳＮ比の改善比に基づいて、複数のコヒーレント積分点数の中から、コヒーレント積分回路４が行うコヒーレント積分のコヒーレント積分点数を選択する処理を実施する。
即ち、コヒーレント積分点数選択回路１８は複数のコヒーレント積分点数の中から、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４により算出されたＳＮ比の改善比が最も高くなるコヒーレント積分点数を選択し、そのコヒーレント積分点数をコヒーレント積分回路４に設定する処理を実施する。
なお、コヒーレント積分点数選択回路１８は積分点数選択手段を構成している。
【００８１】
コヒーレント積分点数の設定に用いる２次変化量毎のＳ／Ｎ改善比特性については、図６に示した通りである。
この実施の形態３では、達成確率算出回路１５及び達成確率最適化指標設定回路１６を省略することで、処理負荷の低減を図ることを目的としているが、この実施の形態３の主目的は、上記実施の形態１と同様に、なるべく高いＳＮ比をなるべく高い確率で達成できるコヒーレント積分点数を選択することである。
これを厳密に行うには、２次変化の分布を用いた上記実施の形態１のような処理が必要となる。
【００８２】
ところで、図６（ｂ）を見ると、想定される２次変化の振れ幅が比較的大きい場合（例えば、−４〜４［ｍ／ｓ２］の範囲）、より高い達成確率を達成するには、２次変化の大きい部分での達成確率を上げることが主な課題となることが分かる。また、想定される２次変化の幅が非常に小さい場合（例えば、−０．２〜０．２の範囲や、１．８〜２．２の範囲など）、その範囲内での最適なコヒーレント積分点数は大きく変わらないことが分かる。
このような場合に、多数の２次変化係数ａｙ（ｙ＝１，２，…，Ｙ）を想定して、計算するのは効率が悪い。
そこで、この実施の形態３では、より少ない種類の２次変化係数ａｙについての２次変化量毎のＳ／Ｎ改善比特性を用いてコヒーレント積分点数を設定するようにする。
以下、具体的な設定方法を説明する。
【００８３】
所望信号電力改善比算出回路１２は、２次変化情報出力回路から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲の中で、絶対値が最大の２次変化に着目して、所望信号の電力改善比を算出する。
不要信号電力改善比算出回路１３は、２次変化情報出力回路から出力された２次変化情報が示す位相の２次変化の想定範囲の中で、絶対値が最大の２次変化に着目して、不要信号及の電力改善比を算出する。
Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４は、所望信号電力改善比算出回路１２が所望信号の電力改善比を算出し、不要信号電力改善比算出回路１３が不要信号の電力改善比を算出すると、所望信号の電力改善比と不要信号の電力改善比からＳ／Ｎ改善比を算出する。
【００８４】
コヒーレント積分点数選択回路１８は、Ｓ／Ｎ改善比算出回路１４がＳ／Ｎ改善比を算出すると、複数のコヒーレント積分点数ｋの中から、そのＳ／Ｎ改善比が最も高くなるコヒーレント積分点数を選択し、そのコヒーレント積分点数をコヒーレント積分回路４に設定する。
このように、絶対値が最大の２次変化に着目してＳ／Ｎ改善比を算出し、そのＳ／Ｎ改善比が最も高くなるコヒーレント積分点数を選択しているので、性能のボトルネックとなる２次変化の絶対値が最大の場合のコヒーレント積分による信号積み上げの失敗を回避することができるようになり、その結果、達成確率の向上が期待される。
【００８５】
ここでは、２次変化の想定範囲の中で、絶対値が最大の２次変化に着目して、所望信号及び不要信号の電力改善比を算出することでＳ／Ｎ改善比を算出するものを示したが、２次変化の想定範囲の中で、任意の２次変化に着目して、所望信号及び不要信号の電力改善比を算出することでＳ／Ｎ改善比を算出するようにしてもよい。
この場合、絶対値が最大の２次変化であるという条件を外して、適用範囲の限定を緩和しているが、絶対値が最大でない２次変化を用いる例として、２次変化が前段の処理により一意に特定される場合や、一意とは言わないまでも、Ｓ／Ｎ改善比特性が同じとみなせるほどの十分狭い値の範囲に限定される場合などが考えられる。
ここで述べた設定方法では、上記実施の形態１で述べた１つの２次変化係数ａｙでのＳ／Ｎ改善比毎の達成確率を用いた場合と効果的には同等であるが、Ｓ／Ｎ改善比毎の達成確率に変換しない分だけ、装置構成が単純化され、処理負荷が低減される利点がある。
【００８６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１  信号取得回路、２  ２次変化情報出力回路、３  コヒーレント積分点数設定回路、４  コヒーレント積分回路、５  信号分析回路、１１  ２次変化特性設定回路、１２  所望信号電力改善比算出回路（電力改善比算出手段）、１３  不要信号電力改善比算出回路（電力改善比算出手段）、１４  Ｓ／Ｎ改善比算出回路（Ｓ／Ｎ改善比算出手段）、１５  達成確率算出回路（達成確率算出手段）、１６  達成確率最適化指標設定回路（積分点数選択手段）、１７，１８  コヒーレント積分点数選択回路（積分点数選択手段）。
【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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