(57)【要約】【課題】  レーダ観測において、一つの目標から複数の目標に分離したとき各目標位置の推定精度が低いことに起因して、目標の失検出や各目標の追尾移行に時間がかかる問題があった。【解決手段】  目標に向けて電波を送信する電波送信手段と、上記目標で反射した電波を受信する電波受信手段と、近接する複数目標の運動状況を鑑みて目標の角度、距離、速度の内から一つの計測量を超分解能計測し、超分解能計測した計測値を用いて測角値及び測距値を求める超分解能処理手段と、上記超分解能処理手段で求められた測角値及び測距値を基に各目標に関する追尾処理を行う追尾手段と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標に向けて電波を送信する電波送信手段と、
上記目標で反射した電波を受信する電波受信手段と、
近接する複数目標の運動状況を鑑みて目標の角度、距離、速度の内から一つの計測量を超分解能計測し、超分解能計測した計測値を用いて測角値及び測距値を求める超分解能処理手段と、
上記超分解能処理手段で求められた測角値及び測距値を基に各目標に関する追尾処理を行う追尾手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記電波送信手段は、チャープ変調された信号を生成する送信機と、電波を所定の方向に送信する送信アンテナから構成され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】
上記電波受信手段は、目標で反射した電波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナ受信信号に帯域制限や位相検波を施す受信機と、上記受信機の出力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、上記A/D変換器のA/D変換信号より受信ビームを形成しビーム方向の受信信号を出力する受信ビーム形成から構成されることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
上記超分解能処理手段は、目標の存在方向を開口長から定まるビーム幅の精度、目標距離を送受信帯域幅から定まる距離分解能の精度、目標速度を観測時間長から定まる速度分解能の精度で計測する粗計測処理部と、
超分解能測距を行い得られた測距値を基に再構成した目標信号成分を用いて高精度測角を行う超分解能測距及び高精度測角処理部と、
超分解能測角を行い得られた測角値を基に再構成した目標信号成分を用いて高精度測距を行う超分解能測角及び高精度測距処理部と、
超分解能測速度を行い得られた測速度値を基に再構成した目標信号成分を用いて高精度測角・測距を行う超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部と、
目標の運動状況を鑑みて上記超分解能測距及び高精度測角処理部または上記超分解能測角及び高精度測距処理部または超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部のいずれか一つの処理方式を選択する超分解能処理選択部と、
上記超分解能処理選択部にて選択された処理方式に上記A/D変換信号を伝達する切換スイッチを備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項５】
上記粗計測処理が所定の方向にビームを形成する受信ビーム形成と、目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げるパルス圧縮と、目標信号の信号対雑音電力比を改善しドップラー周波数を求めるパルスヒット方向FFTと、雑音を目標信号と誤る誤警報確率を基準に定められたスレッショルドを用いて目標信号を検出しその測角値と測距値を出力する目標検出処理から構成されることを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
上記超分解能測距及び高精度測角処理部は、モノパルス処理するためのビームを形成するモノパルス用受信ビーム形成と、近接する複数目標を分離し暫定測距を求める超分解能測距処理と、上記超分解能測距処理により得られた暫定測距値を用いて目標信号成分を再構成する高精度測角用シグナルコピーと、上記モノパルス用受信ビーム形成で生成された２つのビーム信号を用いてそれぞれ算出した上記暫定測距値より測距値を算出する測距値算出と、モノパルスにより高精度測角値を算出するモノパルス測角から構成されていることを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項７】
上記超分解能測距処理は、目標信号の信号対雑音電力比を改善しドップラー周波数を求めるパルスヒット方向FFTと、上記追尾処理で予測された目標存在近辺領域の近辺からの受信信号成分に制限するデシメーションと、MUSIC（MUltiple SIgnal Classification）を用いて超分解能測距を行う測距用MUSIC処理から構成され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】
上記測距用MUSIC処理は、上記測距用MUSIC処理入力信号の信号間の相関を表す相関行列を生成する相関行列生成と、上記相関行列の固有値と固有ベクトルを算出する固有値解析と、雑音成分の固有値に対応する固有ベクトルから生成される雑音空間と目標距離をパラメータとするステアリングベクトルを用いて目標距離を探索する測距用ピーク検出を備えたことを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項９】
上記超分解能測角及び高精度測距処理部は、目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げるパルス圧縮処理と、目標信号の信号対雑音電力比を改善しドップラー周波数を求めるパルスヒット方向FFTと、MUSICを用いて超分解能測角を行う測角用MUSIC処理を備えたことを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
【請求項１０】
上記測角用MUSIC処理は、上記測角用MUSIC処理入力信号の信号間の相関を表す相関行列を生成する相関行列生成と、上記相関行列の固有値と固有ベクトルを算出する固有値解析と、雑音成分の固有値に対応する固有ベクトルから生成される雑音空間と入射角度をパラメータとするステアリングベクトルを用いて入射角度を探索する測角用ピーク検出を備えたことを特徴とする請求項９記載のレーダ装置。
【請求項１１】
上記超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部は、A/D変換器のA/D変換信号より受信ビームを形成しビーム方向の受信信号を出力する受信ビーム形成と、目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げるパルス圧縮と、MUSICを用いて超分解能測速度を行う測速度用MUSIC処理を備えたことを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
【請求項１２】
上記測速度用MUSIC処理は、上記測速度用MUSIC処理入力信号の信号間の相関を表す相関行列を生成する相関行列生成と、上記相関行列の固有値と固有ベクトルを算出する固有値解析と、雑音成分の固有値に対応する固有ベクトルから生成される雑音空間と目標速度をパラメータとするステアリングベクトルを用いて目標速度を探索する測速度用ピーク検出を備えたことを特徴とする請求項１１記載のレーダ装置。
【請求項１３】
上記デシメーション処理は、信号の周波数成分を求めるFFTと、上記パルス圧縮処理する際に規準信号として参照する参照信号の周波数スペクトルと上記パルスヒット方向FFT出力信号の周波数スペクトルを除算する除算処理と、上記除算処理出力信号を上記測距用MUSIC処理で使用する相関行列の次元相当の数だけ領域分割し各々の領域ごとに目標信号成分が通過するようなDFTを行う区分DFTを備えたことを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項１４】
上記超分解能測角及び高精度測距処理部は、目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げるパルス圧縮と、目標信号の信号対雑音電力比を改善しドップラー周波数を求めるパルスヒット方向FFTと、MUSICを用いて超分解能測角処理を行う測角用MUSIC処理と、測角値を用いて目標信号成分を再構成する高精度測距用シグナルコピーと、零詰め補間したビート信号にFFTを施すことにより高精度測距を行う高精度測距処理を備えたことを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項１５】
上記超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部は、A/D変換器のA/D変換信号より受信ビームを形成しビーム方向の受信信号を出力する受信ビーム形成と、目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げるパルス圧縮と、MUSICを用いて超分解能測速度処理を行う測速度用MUSIC処理と、測速度値を用いて目標信号成分を再構成する高精度測角・測距用シグナルコピーと、零詰め補間した受信アンテナ方向とレンジ方向の２次元データに２次元FFTを施し測角値と測距値を高精度に推定する高精度測角・測距処理を備えたことを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項１６】
上記高精度測角用シグナルコピーは、測距値を基にナルの位置を設定しナル幅を制御して抑圧効果を高めつつ所望の目標信号成分を再構成する高精度測角用ナル幅制御型シグナルコピーであることを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
【請求項１７】
上記高精度測距用シグナルコピーは、測角値を基にナルの位置を設定しナル幅を制御して抑圧効果を高めつつ所望の目標信号成分を再構成する高精度測距用ナル幅制御型シグナルコピーであることを特徴とする請求項１４記載のレーダ装置。
【請求項１８】
上記高精度測速度用シグナルコピーは、測速度値を基にナルの位置を設定しナル幅を制御して抑圧効果を高めつつ所望の目標信号成分を再構成する高精度測角・測距用ナル幅制御型シグナルコピーを備えたことを特徴とする請求項１５記載のレーダ装置。
【請求項１９】
上記超分解能測距処理は、目標信号の信号対雑音電力比を改善しドップラー周波数を求めるパルスヒット方向FFTと、上記追尾処理で予測された目標存在近辺領域の近辺からの受信信号成分に制限するデシメーションと、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotation Invariance Techniques)を用いて超分解能測距を行う測距用ESPRIT処理から構成されることを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
【請求項２０】
上記超分解能測角及び高精度測距処理部は、目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げるパルス圧縮処理と、目標信号の信号対雑音電力比を改善しドップラー周波数を求めるパルスヒット方向FFTと、ESPRITを用いて超分解能測角を行う測角用ESPRIT処理を備えたことを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
【請求項２１】
上記超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部は、A/D変換器のA/D変換信号より受信ビームを形成しビーム方向の受信信号を出力する受信ビーム形成と、目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げるパルス圧縮と、ESPRITを用いて超分解能測速度を行う測速度用ESPRIT処理を備えたことを特徴とする請求項６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、目標位置を標定するためのレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３０は従来のレーダ装置の処理構成を表している（例えば、非特許文献１、２参照）。図３０において、１はチャープ変調された信号を生成する送信機、２は電波を所定の方向に送信する送信アンテナ、３は目標で反射した電波を受信する受信アンテナ、４は上記受信アンテナ３の受信信号に帯域制限や位相検波を施す受信機、５は上記受信機出力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、１３は上記A/D変換信号より受信ビームを形成しビーム方向の受信信号を出力する受信ビーム形成、１４は目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げるパルス圧縮、１５は目標信号のS/N（信号対雑音電力比）を改善しドップラー周波数を求めるパルスヒット方向FFT、１６は雑音を目標信号と誤る確率（誤警報確率）を基準に定められたスレッショルドを用いて目標信号を検出しその測角値、測距値を出力する目標検出処理、１２は上記測角値と測距値から追尾フィルタ処理を実施し目標の平滑位置と予測位置を出力する追尾処理部である。
【０００３】
次に動作について説明する。送信機１と送信アンテナ２によりチャープ変調の施された電波が、追尾フィルタ１２にて予測された目標の存在方向に向けて送信される。時間TPRI間隔で、Npヒットの送受信を行った後測角値と測距値を算出する。目標で反射した電波がL個の受信アンテナ３（受信アンテナ３−#1〜受信アンテナ３−#L）にて受信される。受信アンテナ３−#lで受信された電波は受信機４−#lに伝達される。受信機４−#lでは入力信号に関して帯域制限、位相検波を施して出力する。受信機出力信号４−#lはA/D変換器５−#lに伝達される。A/D変換器５−#lでは、サンプリング信号が目標信号周波数成分の折り返しを含まない程度の受信帯域幅となるような周期でオーバーサンプリングされている。このA/D変換のサンプリング周期をTsampとする。パルスを送信したときパルス送信時刻を基準としてNrサンプリング行い1〜Nrレンジビンの目標を検出する。np(1≦np≦Np)パルスヒット目におけるnr(1≦nr≦Nr)レンジビンのA/D変換信号をxnp,nr,lとする。A/D変換信号xnp,nr,lは受信ビーム形成１３に伝達される。受信ビーム形成１３では、Nb種類の受信ビームを形成する。nb(1≦nb≦Nb)番目の受信ビームを生成する際の重みをwbnb,lとして次式（１）により受信ビーム形成信号xbnp,nr,nbを生成する。
【０００４】
【数１】
2014142261.tif 000003
【０００５】
受信ビーム形成信号xbnp,nr,nbはパルス圧縮１４に伝達される。パルス圧縮１４では、受信ビーム形成信号xbnp,nr,nbに送信機から伝達された参照信号xsnrを乗算してビート信号xbnp,nr,nb xs*nr（xs*nrはxsnrの複素共役）を生成し、ビート周波数に対応する距離に目標信号成分を積分するパルス圧縮処理を行う。このパルス圧縮信号をxcnp,nr,nbとする。パルス圧縮信号xcnp,nr,nbはパルスヒット方向FFT１５に伝達される。パルスヒット方向FFT１５では、xc1,nr,nb, …, xcNp,nr,nb にパルスヒット方向FFTを施しパルスヒット方向FFT信号xd1,nr,nb, …, xdNd,nr,nbを算出する。パルスヒット方向FFT信号xd1,nr,nb, …, xdNd,nr,nbは目標検出処理１６に伝達される。目標検出処理１６では、雑音を目標信号と誤る誤警報確率を基準として定められたスレッショルドと信号振幅値｜xdNd,nr,nb｜を比較し目標信号の存在するビーム番号nb、レンジビンnr、ドップラービンndを検出する。検出したビーム番号を〜ｎｂ、レンジビンを〜ｎｒ、ドップラービン〜ｎｄとする。ビーム番号〜ｎｂに対応するビームの方向を測角値、レンジビン〜ｎｒに対応する距離を測距値として追尾処理部１２に伝達する。追尾処理部１２ではNpTPRIを１フレームとして追尾処理が行われる。サンプリング間隔TsampとパルスヒットTPRIとフレームタイムの関係は図３１のようになっている。また、図３２は追尾処理部１２の処理手順について表している。目標信号を探索する範囲のソフトウェアゲートを設定し、追尾目標の航跡とゲートに含まれる観測位置を組み合わせてカルマンフィルタ処理を実施し目標の平滑位置と次フレームにおける目標予測位置を算出する。ゲート内に観測データが得られなかった際は失検出として追尾終了する。ゲート内に２つ以上の観測データが得られた際は、航跡と観測データの各組み合わせに関してカルマンフィルタ処理を行いその予測値を基に航跡と観測データ組み合わせに関する信頼度を算出し、信頼度の最も高い組み合わせを現フレームの航跡とする。その航跡より平滑位置と予測位置を出力する。予測位置は送信機１に伝達される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】小菅義夫，松崎貴史，“目標追尾におけるゲートサイズ決定法及び最適なゲート形状”，電子情報通信学会論文誌B， Vol.J88-B No.5，pp.987-996，April, 2001
【０００７】
【非特許文献２】小幡康，前川良二，亀田洋志，系正義，小菅義夫，“航跡型MHTを用いた分離目標の追尾”，電子情報通信学会論文誌B，Vol.J91-B No.5，pp.626-635，May 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
追尾中の目標から他の目標が分離したとき、分離したことの検出と所望の目標への追尾移行、即ち各目標の観測データがソフトウェアゲートで分離されゲートごとに単一目標追尾が行える状況への移行を、短時間で行うことが望まれる。そのためには近接する複数目標を分離して高精度な測角及び測距を行うことが必要となる。
【０００９】
しかしながら、図３０に示すような従来のレーダ装置の処理方式では、アンテナ開口長から定まる角度分解能、送受信帯域幅から定まる距離分解能、観測時間長から定まる速度分解能以上の精度では計測することができなかった。このため高精度な測角及び測距が困難となるという課題があった。
【００１０】
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、高精度な測角及び測距を行い、近接する複数目標を分離することのできるレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によるレーダ装置は、目標に向けて電波を送信する電波送信手段と、上記目標で反射した電波を受信する電波受信手段と、近接する複数目標の運動状況を鑑みて目標の角度、距離、速度の内から一つの計測量を超分解能計測し、超分解能計測した計測値を用いて測角値及び測距値を求める超分解能処理手段と、上記超分解能処理手段で求められた測角値及び測距値を基に各目標に関する追尾処理を行う追尾手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、目標の運動状況に応じて、超分解能測距、超分解能測角、超分解能測速度のうちより適切な精度の得られる超分解能処理を選択し、選択した超分解能処理の処理結果を基に目標信号成分を再構成して、目標位置の推定に必要となる他の計測値を高精度計測することにより、高精度な測角値及び測距値を得て近接する複数目標を分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係るレーダ装置における粗計測処理部の処理構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るレーダ装置における超分解能測距及び高精度測角処理部の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るレーダ装置における超分解能測角及び高精度測距処理部の構成を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るレーダ装置における超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部の構成を示す図である。
【図６】（ａ）測距や測速度に超分解能処理を適用することで測角・測距値の推定精度改善が期待できる状況を例示する図である。（ｂ）測角を超分解能推定することで測角・測距値の推定精度改善が期待できる状況を例示する図である。
【図７】実施の形態１に係るデシメーションの内部構成を示す図である。
【図８】区分DFT処理の信号の分割と積分処理の状況を表す図である。
【図９】実施の形態１に係る距用MUSIC処理の内部構成を示す図である。
【図１０】実施の形態１に係るレーダ装置における超分解能測角及び高精度測距処理部の構成を示す図である。
【図１１】実施の形態１に係る測速度用MUSIC処理の内部構成を示す図である。
【図１２】実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図１３】実施の形態２に係る混信波抑圧性能改善型超分解能測距及び高精度測角処理部の構成を示す図である。
【図１４】デシメーション信号の一例を示す図である。
【図１５】実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図１６】実施の形態３に係る混信波抑圧性能改善型超分解能測角及び高精度測距処理部の構成を示す図である。
【図１７】パルスヒット方向FFT信号の角度方向の信号成分の一例を示す図である。
【図１８】実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図１９】実施の形態４に係る混信波抑圧性能改善型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部の構成を示す図である。
【図２０】A/D変換信号の速度方向の信号成分の一例を示す図である。
【図２１】実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図２２】実施の形態５に係る高速型超分解能測距及び高精度測角処理部の構成を示す図である。
【図２３】実施の形態５に係る測距用ESPRIT処理の構成を示す図である。
【図２４】実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図２５】実施の形態６に係る高速型超分解能測角及び高精度測距処理部の構成を示す図である。
【図２６】実施の形態６に係る測角用ESPRIT処理の構成を示す図である。
【図２７】実施の形態７に係るレーダ装置の構成を示す図である。
【図２８】実施の形態４に係る高速型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部の構成を示す図である。
【図２９】実施の形態７に係る測速度用ESPRIT処理の構成を示す図である。
【図３０】従来のレーダ装置の処理構成を示す図である。
【図３１】サンプリング間隔とパルスヒットとフレームタイムの関係を示す図である。
【図３２】追尾処理部の処理手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
この発明に係る実施の形態１に係るレーダ装置について図を用いて説明する。図１は、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１において、実施の形態１によるレーダ装置は、送信機１、送信アンテナ２、複数（Ｌ個。Ｌは｛目標数Ｎ＋１｝個以上の整数）の受信アンテナ３、複数（Ｌ個）の受信機４、複数（Ｌ個）のA/D変換器５、粗計測処理部６、超分解能処理選択部７、切換スイッチ８、超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１、追尾処理部１２を備えている。送信機１はチャープ変調された信号を生成する。送信アンテナ２は電波を所定の方向に送信するものである。送信機１及び送信アンテナ２は、目標に向けて電波を送信する電波送信手段を構成する。各受信アンテナ３は目標で反射した電波を受信する。各受信機４は上記それぞれの受信アンテナ３から得られた受信信号に帯域制限や位相検波を施す。各A/D変換器５は上記それぞれの受信機４の出力信号をサンプリングしてディジタル信号（A/D変換信号）を生成する。送信機１、送信アンテナ２、受信アンテナ３、受信機４、A/D変換器５は図３０に示した従来のレーダ装置と同じものである。
【００１５】
粗計測処理部６は、送信機１によりチャープ変調された信号が参照信号として入力され、各A/D変換器５の生成した上記それぞれの受信機４の出力信号のディジタル信号を、目標の存在する角度、距離、速度をそれぞれビーム幅、受信帯域幅から定まる距離分解能、観測時間から定まる速度分解能の精度にて計測し、目標信号の緒元（ビーム番号、レンジビン、ドップラービン）を出力する。また、粗計測処理部６は、A/D変換器５の生成した上記受信機４の出力信号のディジタル信号を後段に出力する。
【００１６】
超分解能処理選択部７は、粗計測処理部６の出力する目標信号の緒元（ビーム番号、レンジビン、ドップラービン）によって予め得られる目標運動の事前情報により、超分解能測距及び高精度測角、超分解能測角及び高精度測距処理、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理のうち、精度の高い超分解能計測値が期待できる処理を選択する。切換スイッチ８は、上記超分解能処理選択部７にて選択された処理に、上記各粗計測処理部６から出力されるA/D変換器５の生成した上記それぞれの受信機４の出力信号のディジタル信号を伝達する。
【００１７】
粗計測処理部６のパルス圧縮１４、パルスヒット方向FFT１５、目標検出処理１６、超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１は、近接する複数目標の運動状況を鑑みて目標の角度、距離、速度の内から一つの計測量を超分解能計測し、超分解能計測した計測値を用いて測角値及び測距値を求める超分解能処理手段を構成する。超分解能測距及び高精度測角処理部９は、送信機１によりチャープ変調された信号が参照信号として入力され、切換スイッチ８から伝達された上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）について超分解能測距処理を行い、測距値を基に再構成した目標信号成分を用いてモノパルスによる高精度測角を行う。超分解能測角及び高精度測距処理部１０は、切換スイッチ８から伝達された上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）について超分解能測角処理を行い、測角値を基に再構成した目標信号成分を用いて高精度測距を行う。超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１は、切換スイッチ８から伝達された上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）について超分解能測速度処理を行い、測速度値を基に再構成した目標信号成分を用いて高精度測角・測距を行う。追尾処理部１２は上記超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１から得られる測角値と測距値から、追尾フィルタ処理を実施し目標の平滑位置と予測位置を出力する。
【００１８】
図２は実施の形態１による粗計測処理部６の処理構成を示す図である。図２において、粗計測処理部６は、受信ビーム形成１３、パルス圧縮１４、パルスヒット方向FFT１５、目標検出処理１６の各処理を行う。なお、各受信アンテナ３、各受信機４、各A/D変換器５、及び粗計測処理部６の受信ビーム形成１３は電波受信手段を構成する。
【００１９】
受信ビーム形成１３は、上記切換スイッチ８から伝達された上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）から受信ビームを形成し、ビーム方向の受信信号を出力する処理を行う。A/D変換器５の生成した上記受信機４の出力信号のディジタル信号の一部は、受信ビーム形成１３を介さずに後段に出力される。パルス圧縮１４は受信ビーム形成１３にて形成された受信ビームについて、目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げる処理を行う。パルスヒット方向FFT１５は、パルス圧縮１４にてパルス圧縮された目標信号のS/N（信号対雑音電力比）を改善し、ドップラー周波数を求めるとともに、パルスヒット方向FFT信号を算出する処理を行う。目標検出処理１６は雑音を目標信号と誤る確率（誤警報確率）を基準に定められたスレッショルドを用いて目標信号を検出しその測角値と測距値を求め、目標信号の緒元（ビーム番号、レンジビン、ドップラービン）として出力する処理を行う。受信ビーム形成１３、パルス圧縮１４、パルスヒット方向FFT１５、目標検出処理１６は図３０に示した従来のレーダ装置と同様のものである。
【００２０】
図３は実施の形態１による超分解能測距及び高精度測角部９の処理構成を示す図である。図３において、超分解能測距及び高精度測角処理部９は、モノパルス用受信ビーム形成１７、超分解能測距処理２０、高精度測角用シグナルコピー２１、測距値算出２２、モノパルス測角２３の各処理を行う。モノパルス用受信ビーム形成１７は、上記切換スイッチ８から伝達された上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）を用いて、モノパルス処理するための２つのビーム受信信号を形成するモノパルス用受信ビーム形成の処理を行う。超分解能測距及び高精度測角処理部９は、粗計測処理部６から目標信号の緒元（ビーム番号、レンジビン、ドップラービン）が入力される。モノパルス用受信ビーム形成１７の形成した２つのビーム受信信号は、２つの超分解能測距処理２０にてそれぞれの処理がなされる。また、それぞれの超分解能測距処理２０は、モノパルス用受信ビーム形成１７の形成したそれぞれのビーム受信信号について、パルスヒット方向FFT１５、デシメーション１８、測距用MUSIC処理１９の各処理を行うことで、近接する複数目標を分離し測距する。パルスヒット方向FFT１５は図２で説明したものと同じである。デシメーション１８は送信機１によりチャープ変調された参照信号に基づいて、上記粗計測処理部６で検出されたレンジビン（レンジ分解能の精度で計測される目標存在領域）の近辺の受信信号成分に制限する処理であり、デシメーション出力信号を出力する。測距用MUSIC処理１９は、MUSIC（MUltiple SIgnal Classification）を用いてデシメーション１８からのデシメーション出力信号を用いて超分解能測距を行い、暫定測距値を出力する処理である。２つの高精度測角用シグナルコピー２１は、それぞれ上記測距用MUSIC処理１９からの暫定測距値とデシメーション１８からのデシメーション出力信号を用いて目標信号成分を再構成する。２つの測距値算出２２は、測距用MUSIC処理１９がそれぞれ算出した上記暫定測距値より測距値を算出する。モノパルス測角２３は、２つの高精度測角用シグナルコピー２１にてそれぞれ再構成された目標信号成分のモノパルス測角を行い、高精度な測角値を算出する。
【００２１】
図４は実施の形態１による超分解能測角及び高精度測距処理部１０の構成を示す図である。超分解能測角及び高精度測距処理部１０は、複数のパルス圧縮１４、複数のパルスヒット方向FFT１５、測角用MUSIC処理３０、高精度測距用シグナルコピー３２、高精度測距処理３３の各処理を行う。超分解能測角及び高精度測距処理部１０は、粗計測処理部６から目標信号の緒元（ビーム番号、レンジビン、ドップラービン）が入力される。パルス圧縮１４は従来のレーダ装置と同じである。パルス圧縮１４は、上記切換スイッチ８から伝達された上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）について、目標の存在するレンジビンに目標信号成分を積み上げる。パルスヒット方向FFT１５は図２で説明したものと同様のものである。図４の上部に配置された複数のパルスヒット方向FFT１５は、それぞれ上記切換スイッチ８から伝達された上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）について目標信号のS/N（信号対雑音電力比）を改善し、ドップラー周波数を求めるとともに、パルスヒット方向FFT信号を算出する処理を行う。図４の下部に配置された複数のパルスヒット方向FFT１５は、上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）毎に、パルス圧縮１４により目標の存在するレンジビンに積み上げられた目標信号成分について目標信号のS/N（信号対雑音電力比）を改善し、それぞれパルスヒット方向FFT信号を出力する。測角用MUSIC処理３０は、MUSICを用いてパルスヒット方向FFT１５から得られる各パルスヒット方向FFT信号について超分解能測角処理を行い、測角値を出力する。高精度測距用シグナルコピー３２は、測角用MUSIC処理３０により得られた測角値を用いて、上部に配置された各パルスヒット方向FFT１５から得られる各パルスヒット方向FFT信号におけるビート周波数方向の目標信号成分（再構成信号）を再構成する。高精度測距処理３３は、高精度測距用シグナルコピー３２から得られるビート周波数方向の再構成信号について零詰め補間し、この零詰め補間したビート周波数方向の再構成信号（ビート信号）にFFTを施すことにより高精度測距を行い、測距値を出力する。
【００２２】
図５は実施の形態１による超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１の構成を示す図である。超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１は、受信ビーム形成１３、パルス圧縮１４、測速度用MUSIC処理３４、高精度測角・測距用シグナルコピー３６、高精度測角・測距処理３７から構成される。超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１は、粗計測処理部６から目標信号の緒元（ビーム番号、レンジビン、ドップラービン）が入力される。受信ビーム形成１３、パルス圧縮１４は従来と同じである。超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１は、粗計測処理部６から目標信号の緒元（ビーム番号、レンジビン、ドップラービン）が入力される。測速度用MUSIC処理３４はMUSICを用いて超分解能測速度処理を行い、測速度値を出力する。高精度測角・測距用シグナルコピー３６は測速度用MUSIC処理３４の出力する測速度値を用いて、切換スイッチ８から入力される上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）の目標信号成分を再構成し、受信アンテナ（＃１〜＃Ｌ）毎のビート周波数方向の再構成信号を出力する。高精度測角・測距処理３７は、高精度測角・測距用シグナルコピー３６から得られるビート周波数方向の再構成信号について零詰め補間し、この零詰め補間した受信アンテナ方向とレンジ方向の２次元データに２次元FFTを施し、測角値と測距値を高精度に推定する。
【００２３】
次に動作について説明する。送信機１と送信アンテナ２によりチャープ変調の施された電波が、追尾フィルタ１２により予測された目標の存在方向に向けて送信される。追尾フィルタ１２は、時間TPRI間隔で、Npヒットの送受信を行った後測角値と測距値を算出する。近接する複数の目標で反射した電波は、L個の受信アンテナ３（受信アンテナ３−#1〜受信アンテナ３−#L）にて受信される。
【００２４】
図３１において、（ａ）は追尾処理部１２と受信信号処理の時間関係を示し、（ｂ）パルス送受信の時間関係を示し、（ｃ）はＡ／Ｄ変換のサンプリングを示す。図３１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、１フレーム分のパルス送受信が完了した段階で、粗計測処理部６、及びその後段の超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１の各処理が完了し、測角値及び測距値が追尾処理部１２に入力された後に、追尾処理部１２の処理が行われるようになっている。また、１フレーム分のパルス送受信の間、時間TPRI間隔で１パルスヒット目からNpパルスヒット目までのNpヒットの送受信が行われ、ＮｒサンプリングのA/D変換が行われ、１〜Ｎｒレンジビンの目標が検出される。
【００２５】
追尾処理部１２の処理手順は、図３２に示したようになっている。
ステップＳ１で、測角値と測距値から定まる目標の観測位置を算出する。ステップＳ２で、目標信号を探索する範囲のソフトウェアゲートを設定し、追尾目標の航跡とゲートに含まれる観測位置を組み合わせてカルマンフィルタ処理を実施し目標の平滑位置と次フレームにおける目標予測位置を算出する。このとき、ゲート中心は前フレームの予測位置とし、ゲート半径は前フレームの予測誤差として共分散行列を基に設定する。
【００２６】
ステップＳ３で、ゲート内の観測データ数が１以下である場合にステップＳ４でカルマンフィルタ処理を行って平滑位置と予測位置を出力し、またゲート内に観測データが得られなかった際は失検出として追尾終了する。また、ゲート内に２つ以上の観測データが得られた際は、ステップＳ５で信頼度を最大にする航跡と観測位置データ組み合わせを設定し、ステップＳ６で目標航跡と観測データの相関の調査を行う。ステップＳ６では、航跡と観測データの各組み合わせに関してカルマンフィルタ処理を行い、またその予測値を基に航跡と観測データの各組み合わせに関する信頼度を算出する。ステップＳ７では、信頼度を最大にする航跡と観測データの組み合わせを現フレームの航跡として選択する。その航跡より平滑位置と予測位置を出力する。追尾処理部１２によって得られた予測位置（目標存在方向予測値）は送信機１に伝達される。
【００２７】
受信アンテナ３−#lで受信された電波は受信機４−#lに伝達される。受信機４−#lでは入力信号に関して帯域制限、位相検波を施して出力する。受信機出力信号４−#lはA/D変換器５−#lに伝達される。A/D変換器５−#lは、サンプリング信号が目標信号周波数成分の折り返しを含まない程度の受信帯域幅となるような周期でオーバーサンプリングを行う。このA/D変換のサンプリング周期をTsampとする。パルスを送信したときパルス送信時刻を基準としてNrサンプリング行い1〜Nrレンジビンの目標を検出する。np(1≦np≦Np)パルスヒット目におけるnr(1≦nr≦Nr)レンジビンのA/D変換信号をxnp,nr,lとする。A/D変換信号xnp,nr,lは粗計測処理部６の受信ビーム形成１３に伝達される。受信ビーム形成１３では、Nb種類の受信ビームを形成する。nb(1≦nb≦Nb)番目の受信ビームを生成する際の重みをwbnb,lとして上式（１）により受信ビーム形成信号xbnp,nr,nbを生成する。
【００２８】
受信ビーム形成信号xbnp,nr,nbはパルス圧縮１４に伝達される。パルス圧縮１４では、受信ビーム形成信号xbnp,nr,nbに送信機から伝達された参照信号xsnrを乗算してビート信号xbnp,nr,nb xs*nr（xs*nrはxsnrの複素共役）を生成し、ビート周波数に対応する距離に目標信号成分を積分するパルス圧縮処理を行う。このパルス圧縮信号をxcnp,nr,nbとする。パルス圧縮信号xcnp,nr,nbはパルスヒット方向FFT１５に伝達される。パルスヒット方向FFT１５では、xc1,nr,nb, …, xcNp,nr,nb にパルスヒット方向FFTを施しパルスヒット方向FFT信号xd1,nr,nb, …, xdNd,nr,nbを算出する。パルスヒット方向FFT信号xd1,nr,nb, …, xdNd,nr,nbは目標検出処理１６に伝達される。目標検出処理１６では、雑音を目標信号と誤る誤警報確率を基準として定められたスレッショルドと信号振幅値｜xdnd,nr,nb｜を比較し目標信号の存在するビーム番号nb、レンジビンnr、ドップラービンndを検出する。検出したビーム番号を〜ｎｂ、レンジビンを〜ｎｒ、ドップラービン〜ｎｄとする。ビーム番号〜ｎｂに対応するビームの方向を測角値、レンジビン〜ｎｒに対応する距離を測距値として追尾処理部１２に伝達する。追尾処理部１２ではNpTPRIを１フレームとして追尾処理が行われる。サンプリング間隔TsampとパルスヒットTPRIとフレームタイムの関係は図３１に示したようになっている。
【００２９】
かくして、受信ビーム形成１３、パルス圧縮１４、パルスヒット方向FFT１５、目標検出処理１６を行い、目標検出処理１６から目標信号の検出されたビーム番号〜ｎｂ、レンジビン〜nr、ドップラービン〜ｎｄが出力される。また、A/D変換信号xnp,nr,lは切換スイッチ８に伝達される。このとき、超分解能処理選択部７では、粗計測処理部６の出力する目標信号の緒元（ビーム番号、レンジビン、ドップラービン）によって予め得られる目標運動の事前情報により、単一目標または近接する複数目標の運動状況を鑑みて、超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１の中で、最も高精度な測角値・測距値が得られると期待できる何れか一つの処理方式を選択する。超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１のうち、超分解能処理選択部７により選択された何れか一つの処理方式は、切換スイッチ８から伝達された上記各受信機４の出力信号のディジタル信号（A/D変換信号の集合）を用いて、目標の角度、距離、速度の内から一つの計測量について超分解能測距処理もしくは超分解能測角処理もしくは超分解能測速度処理を行い、それぞれの計測値である測距値もしくは測角値もしくは測速度値を用いて再構成した目標信号成分から、測角値・測距値を求める。
【００３０】
図６(a)は、例えば超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１を用いて測距や測速度に超分解能処理を適用することで、測角・測距値の推定精度改善が期待できる状況例を表している。目標同士の角度差が小さい一方、距離差・速度差が大きいので超分解能測距・測速度を行った後、再構成した目標信号成分を用いて測角することで高精度な測角値・測距値が期待できる。図６(b)は、例えば超分解能測角及び高精度測距処理部１０を用いて測角を超分解能推定することで、測角・測距値の推定精度改善が期待できる状況例を表している。図６(b)の状況では目標同士の距離差・速度差は小さい一方、角度差は大きいので超分解能測角を行った後、再構成した目標信号成分を用いて測距することで高精度な測角値・測距値が期待できる。
【００３１】
次に、超分解能測距及び高精度測角処理部９の動作について説明する。
超分解能処理選択部７で超分解能測距及び高精度測角処理部９が選択された場合、切換スイッチ８は超分解能測距及び高精度測角処理部９にA/D変換信号xnp,nr,lと目標信号の検出されたビーム番号〜ｎｂ、レンジビンを〜ｎｒ、ドップラービン〜ｎｄを伝達する。また、送信機１からはビート信号を生成するための参照信号xs1,…, xsNrが伝達される。A/D変換信号xnp,nr,lはモノパルス用受信ビーム形成１７に伝達される。モノパルス用受信ビーム形成１７ではビーム番号〜ｎｂに対応する方向に隣接する２つのビーム（ビーム１とビーム２）を生成する。
【００３２】
ビーム１を生成するための重みをwb1lとしてビーム１の出力信号（ビーム♯１受信信号）であるビーム１信号xb1np,nrを次式（２）により生成する。
【００３３】
【数２】
2014142261.tif 000004
【００３４】
ビーム１信号xb1np,nrは超分解能測距処理２０のパルスヒット方向FFT１５に伝達される。パルスヒット方向FFT１５では、ビーム１信号xb11,nr,…, xb1Np,nrにFFTを施して生成したパルスヒット方向FFT信号xd1,nr,…xdNd,nrをデシメーション１８に伝達する。また、参照信号xsnrもデシメーション１８に伝達される。図７はデシメーション１８の内部構成を表している。パルスヒット方向FFT信号xd〜ｎd,nrと参照信号xsnrにはそれぞれFFTが施され、それぞれ変調帯域幅の成分に限定したFFT信号xdf〜ｎd,nｆ、xsfnｆ（1≦nf≦Nf）が生成される。FFT信号xdf〜ｎd,nｆ、xsfnｆは除算処理２５に伝達され、次式（３）により除算信号xj〜ｎd,nfが生成される。
【００３５】
【数３】
2014142261.tif 000005
【００３６】
除算信号xj〜ｎd,nfは区分DFT２６に伝達される。区分DFT２６では次式により複数の目標信号成分が混信している〜nrレンジビンに対応するビート周波数近辺の周波数成分が通過するフィルタ処理を行う。具体的には次式（４）で表される処理を行う。次式（４）でM’は領域の分割数、τ〜nrはレンジビン〜nｙの目標に対する時間遅延、Δｆは隣接する周波数の差を表している。図８は区分DFT２６の信号の分割と積分処理の状況を表している。
【００３７】
【数４】
2014142261.tif 000006
【００３８】
デシメーション信号yd〜ｎd,mは測距用MUSIC処理１９に伝達される。図９は測距用MUSIC処理１９の内部構成を表している。デシメーション信号yd〜ｎd,mは相関行列生成２７に伝達される。相関行列生成２７では次式（５）により相関行列R’を生成する。
【００３９】
【数５】
2014142261.tif 000007
【００４０】
次に、相関行列生成２７は空間スムージング処理を行う。まず次式（６）で表される相関行列R’の部分行列R’nを（1≦n≦M’-M+1）生成する。Mは空間スムージング処理後の相関行列の次元を表している。また、M’-M+1は目標数K以上とする。
【００４１】
【数６】
2014142261.tif 000008
【００４２】
次に、相関行列生成２７は次式（７）により空間スムージングした相関行列Rを算出する。
【００４３】
【数７】
2014142261.tif 000009
【００４４】
相関行列Rは固有値解析２８に伝達される。固有値解析２８では相関行列Rの固有値とその固有値に対応する固有ベクトルを算出する。算出された固有値をev1, ev2, …, evM（ev1 > ev2 > … > evM）とし、固有値evm(1 ≦ m ≦ M)に対応する固有ベクトルをemとする。固有ベクトルemは測距用ピーク検出２９に伝達される。測距用ピーク検出２９では、次式（８）により距離rに関する評価関数I(r)を算出する。次式（８）でcは光速、Bfは送受信帯域幅、rは目標距離を表している。
【００４５】
【数８】
2014142261.tif 000010
【００４６】
次に、測距用ピーク検出２９は、各目標に対応する評価関数I(r)のピークを探索する。k番目目標に対応するピークを発生するパラメータrを暫定測距値〜ｒ1、kとする。暫定測距値〜ｒ1、kは高精度測角用シグナルコピー２１と測距値算出２２に伝達される。高精度測角用シグナルコピー２１では、次式（９）により目標信号成分を再構成する。
【００４７】
【数９】
2014142261.tif 000011
【００４８】
ベクトル〜s1の成分〜s1,1,…,〜s1,Kは各目標の再構成信号となっている。高精度測角用シグナルコピー２１は再構成信号〜s1,1,…,〜s1,Kをモノパルス測角２３に伝達する。
【００４９】
上記ビーム１信号と同様にして、ビーム２の出力信号（ビーム♯２受信信号）であるビーム２信号が超分解能測距処理２０に伝達され、超分解能測距処理２０から暫定測距値〜ｒ2,Kが出力される。暫定測距値〜ｒ2,Kは測距値算出２２と高精度測角用シグナルコピー２１に伝達される。高精度測角用シグナルコピー２１からは再構成信号〜s2,1,…,〜s2,Kを算出しモノパルス測角２３に伝達する。測距値算出２２では、暫定測距値〜ｒ1,k、〜ｒ2,kの平均値（〜ｒ1,k＋〜ｒ2,k）/２を測距値〜ｒkとして出力する。測距値〜ｒkは追尾処理部１２に伝達される。モノパルス測角２３では、再構成信号〜s1,kと〜s2,kを用いてモノパルス測角する。具体的にはk番目の目標信号成分に関する次式（１０）のΔ/Σkを算出する。
【００５０】
【数１０】
2014142261.tif 000012
【００５１】
Δ/Σkと目標反射波入射角度の対応関係によりk番目目標の測角値を算出する。k番目目標の測角値を〜θｋとする。測角値〜θｋと測距値〜ｒkは追尾処理部１２に伝達される。追尾処理部１２では、測角値〜θｋと測距値〜ｒkを用いて図３２で説明したように追尾処理を行う。
【００５２】
次に、超分解能処理選択部７により超分解能測角度及び高精度測距処理１０が選択された場合、切換スイッチ８は超分解能測角及び高精度測距処理部１０にA/D変換信号xnp,nr,lとビーム番号〜ｎb、レンジビン〜ｎr、ドップラービン〜ｎdを伝達する。また、送信機１からは参照信号xs1,…, xsNrが伝達される。図４の超分解能測角及び高精度測距処理部１０において、パルス圧縮１４では切換スイッチ８から伝達されるA/D変換信号xnp,1,l, … , xnp,Nr,lについてそれぞれパルス圧縮処理が施され、そのパルス圧縮信号xcnp,1,l, … , xcnp,Nr,lがそれぞれパルスヒット方向FFT１５に伝達される。パルスヒット方向FFT１５でパルス圧縮信号xc1,nr,l, … , xcNp,nr,lにパルスヒット方向FFT処理が施されパルスヒット方向FFT信号xd1,nr,l, … , xdNd,nr,lが求まる。パルスヒット方向FFT信号xdnd,nr,l, … , xdNd,nr,lは測角用MUSIC処理３０に伝達される。測角用MUSIC処理３０では、パルスヒット方向FFT信号xdnd,nr,l, … , xdNd,nr,lの〜ｎｄドップラービン、レンジビン〜ｎrの信号xd〜nd,〜nr,l, … , xd〜nd,〜nr,Lに関してMUSIC処理を施す。測角用MUSIC処理でも測距用MUSIC処理と同様にして相関行列生成２７、固有値解析２８が行われ、測角用ピーク検出３１に固有ベクトルが伝達される。測角用ピーク検出３１では、次式（１１）で表されるステアリングベクトルを使用してピークを探索する。次式（１１）でθは目標反射波の入射角度、dは素子間隔、λは送信波長、Mは空間スムージング後の相関行列の次元をそれぞれ表しており、入射角度θを変化させてピークを探索する。
【００５３】
【数１１】
2014142261.tif 000013
【００５４】
測角用MUSIC処理３０でk番目目標の測角値〜θｋが求まり高精度測距用シグナルコピー３２に伝達される。また、A/D変換信号x1,nr,l, …, xNp,nr,l に関してパルスヒット方向FFTを施したパルスヒット方向FFT信号xd’1,nr,l, …, xd’Nd,nr,lも伝達される。高精度測距用シグナルコピー３２では、xd’〜nd,nr,l, …, xd’〜nd,nr,Lを用いて次式（１２）により再構成信号をレンジビンnrごとに生成する。
【００５５】
【数１２】
2014142261.tif 000014
【００５６】
k番目目標に関する再構成信号〜s1,k,…, 〜sNr,kと参照信号xs1,…, xsNrの相関をとりビート信号〜s1,kxs1＊,…, 〜sNr,kxsNr＊を生成する。零詰め補間したビート信号にFFTを施すことにより高精度な測距値〜ｒkを求める。各目標の測角値〜θkと測距値〜ｒkは追尾処理部１２に伝達される。
【００５７】
次に、超分解能処理選択部７で超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１が選択された場合、切換スイッチ８は超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１にA/D変換信号xnp,nr,lとビーム番号〜nb、レンジビン〜nｒ、ドップラービン〜nｄを伝達する。また、送信機１からはビート信号を生成するための参照信号xs1,…, xsNrが伝達される。図１０は超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１の内部構成を表している。A/D変換信号xnp,nr,1, … , xnp,nr,Lが受信ビーム形成１３と高精度測角・測距用シグナルコピー３６に伝達される。受信ビーム形成１３はビーム番号〜nbの受信ビームxbnp,1,〜nb,…, xbnp,Nr,〜nbが出力される。受信ビーム信号xbnp,1,〜nb,…, xbnp,Nr,〜nbはパルス圧縮１４と高精度測角・測距用シグナルコピー３６に伝達される。また、パルス圧縮１４からはパルス圧縮信号xcnp,1,〜nb,…, xcnp,Nr,〜nbが伝達される。
【００５８】
図１１は測速度用MUSIC処理３４の内部構成を表している。測速度用MUSIC処理３４は測距用MUSIC処理１９と同様に相関行列生成、固有値解析が行われ、測速度用ピーク検出３５に固有ベクトルが伝達される。測速度用ピーク検出３５では、次式（１３）で表されるステアリングベクトルa（v）を使用してピークを探索する。次式（１３）でvは速度、cは光速、fsは送信周波数をそれぞれ表しており、速度vを変化させることによりピークを探索する。
【００５９】
【数１３】
2014142261.tif 000015
【００６０】
測速度用MUSIC処理３４では、k番目目標の測速度値〜ｖｋが算出され、高精度測角・測距用シグナルコピー３６に伝達される。また、A/D変換信号xnp,nr,l, … , xnp,nr,Lも伝達される。高精度測角・測距用シグナルコピー３６では、x1,nr,l, … , xNd,nr,ｌを用いて次式（１４）により再構成信号を生成する。
【００６１】
【数１４】
2014142261.tif 000016
【００６２】
再構成信号ベクトル〜snr,lは高精度測角・測距処理３７に伝達される。高精度測角・測距処理３７では、まずk番目目標に関する再構成信号〜s1,ｌ,k, … , 〜sNr,ｌ,kと参照信号の相関をとりビート信号〜sb1,ｌ,k, … , 〜sbNr,ｌ,kを生成する。このときビート信号〜sbnr,ｌ,kはk番目目標信号成分の素子アンテナ番号lとレンジビン番号nrに関する２次元データとなっている。そこでビート信号〜sbnr,ｌ,kに零詰め補間を用いた２次元FFTを施し高精度な測角値〜θkと測距値〜rkを算出する。測角値〜θkと測距値〜rkは追尾処理部１２に伝達される。
【００６３】
以上説明したとおり、実施の形態１によるレーダ装置は、目標に向けて電波を送信する電波送信手段と、上記目標で反射した電波を受信する電波受信手段と、近接する複数目標の運動状況を鑑みて目標の角度、距離、速度の内から一つの計測量を超分解能計測し、超分解能計測した計測値を用いて測角値及び測距値を求める超分解能処理手段と、上記超分解能処理手段で求められた測角値及び測距値を基に各目標に関する追尾処理を行う追尾手段を備えることにより、目標の運動状況を鑑みて超分解能処理を選択することで、より高精度な測角値・測距値が得られるという効果を奏する。
【００６４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置について、図１２と図１３を用いて説明する。図１２は実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示す図である。図１３は実施の形態２に係る混信波抑圧性能改善型超分解能測距及び高精度測角処理の構成を示す図である。図１２において、送信機１、送信アンテナ２、受信アンテナ３、受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、超分解能処理選択部７、切換スイッチ８、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１、及び追尾処理部１２は実施の形態１と同じである。
【００６５】
実施の形態２に係るレーダ装置では、図１の超分解能測距及び高精度測角処理部９の代わりに、混信波抑圧性能改善型超分解能測距及び高精度測角処理部３８を備えたことを特徴とする。混信波抑圧性能改善型超分解能測距及び高精度測角処理部３８は、超分解能処理により測距値を算出し、測距値を基に目標信号成分を再構成する際にナル幅を調整して他の目標信号成分の抑圧度を高めるとともに、再構成した目標信号成分を用いてモノパルスによる高精度測角を行い、測距値及び測角値を出力する。
【００６６】
図１３は混信波抑圧性能改善型超分解能測距及び高精度測角処理部３８の内部構成を表している。モノパルス受信ビーム形成１７、パルスヒット方向FFT１５、デシメーション１８、測距用MUSIC処理１９、超分解能測距処理２０、測距値算出２２、モノパルス測角２３は、実施の形態１の図３で説明したものと同じである。高精度測角用ナル幅制御型シグナルコピー３９は、測距用MUSIC処理１９からの暫定測距値とデシメーション１８からのデシメーション出力信号を基に受信ビームにおけるナルの位置を設定し、ナル幅を制御してナルの抑圧効果を高めつつ所望の目標信号成分を再構成する。
【００６７】
次に動作について説明する。送信機１と送信アンテナ２から電波が送信され、目標に反射した電波が受信アンテナ３で受信される。以降の受信機４、A/D変換器５、粗計測処理６、切換スイッチ８は実施の形態１と同様に動作する。ここで、超分解能処理選択部７で混信波抑圧性能改善型超分解能測距及び高精度測角処理部３８が選択された場合、切換スイッチ８から混信波抑圧性能改善型超分解能測距及び高精度測角処理部３８にA/D変換信号が伝達される。A/D変換信号は実施の形態１と同様にしてモノパルス用受信ビーム形成１７に伝達され、ビーム１信号とビーム２信号が超分解能測距処理２０に伝達される。
【００６８】
超分解能測距処理２０で各目標の暫定測距値〜ｒ1,kが出力され、高精度測角用ナル幅制御型シグナルコピー３９に伝達される。また、デシメーション１８からのデシメーション信号yd1,…,ydMも伝達される。高精度測角用ナル幅制御型シグナルコピー３９は、各目標信号成分のみ通過する特性のフィルタが用意されている。具体的には、暫定測距値〜r1,kのみ通過させ、その他の信号成分〜r1,1,…,〜r1,k-1,〜r1,k+1,…,〜r1,Kを抑圧するフィルタが用意されている。このフィルタの重みwSC,kは次式（１５）により算出される。次式（１５）で行列Ｒsurpress,kは、暫定測距値〜r1,k以外の測距値〜r1,1,…,〜r1,k-1,〜r1,k+1,…,〜r1,Kの近辺のナル幅範囲の成分と雑音成分からなるデシメーション信号の相関行列を表している。図１４はこのデシメーション信号における距離方向の信号成分の一例を示す図であり、デシメーション信号は距離方向の信号成分が図１４に示す状況となっている。ここで、ナル幅は測距誤差を考慮して目標信号成分が存在する可能性がある領域を鑑みて設定される。
【００６９】
【数１５】
2014142261.tif 000017
【００７０】
重みwSC,1,…, wSC,Kによりそれぞれ再構成された信号〜s1,ｌ, … , 〜sｌ,Kがモノパルス測角２３に伝達される。同様にビーム２受信信号に関して処理が行われ、再構成信号がモノパルス測角２３に伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作し測角値〜θkが求まる。測距値〜rkと測角値〜θkは追尾処理部１２に伝達される。
【００７１】
実施の形態２では、高精度測角用ナル幅制御型シグナルコピー３９を備え、ナル幅の広いフィルタを用意することにより、測距誤差が発生しても高い抑圧効果が得られ、消え残りの信号成分に起因する測角誤差を低減できる。
【００７２】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置について、図１５と図１６を用いて説明する。図１５は実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示す図である。図１６は実施の形態３に係る混信波抑圧性能改善型超分解能測角及び高精度測距処理の構成を示す図である。図１５において、送信機１、送信アンテナ２、受信アンテナ３、受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、超分解能処理選択部７、切換スイッチ８、超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１、及び追尾処理部１２は実施の形態１と同じである。
【００７３】
実施の形態３に係るレーダ装置では、図１の超分解能測角及び高精度測距処理部１０の代わりに、混信波抑圧性能改善型超分解能測角及び高精度測距処理部４０を備えたことを特徴とする。混信波抑圧性能改善型超分解能測角及び高精度測距処理部４０は、超分解能処理により測角値を算出し、測角値を基に目標信号成分を再構成する際にナル幅を調整して他の目標信号成分の抑圧度を高めるとともに、再構成した目標信号成分に零補間処理を併用して高精度測距を行う。
【００７４】
図１６は混信波抑圧性能改善型超分解能測角及び高精度測距処理部４０の内部構成を表している。パルス圧縮１４、パルスヒット方向FFT１５、測角用MUSIC処理３０、高精度測距処理３３は実施の形態１の図４で説明したものと同じである。高精度測距用ナル幅制御型シグナルコピー４１は、パルスヒット方向FFT１５からのパルスヒット方向FFT出力信号について、測角用MUSIC処理３０からの測角値を基にナルの位置を設定し、ナル幅を制御して、抑圧効果を高めつつ所望の目標信号成分を再構成する。
【００７５】
次に動作について説明する。送信機１と送信アンテナ２から電波が送信され、目標に反射した電波が受信アンテナ３で受信される。以降の受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、切換スイッチ８は実施の形態１と同様に動作する。ここで、超分解能処理選択部７で混信波抑圧性能改善型超分解能測角及び高精度測距処理部４０が選択された場合、切換スイッチ８から混信波抑圧性能改善型超分解能測角及び高精度測距処理部４０にA/D変換信号が伝達される。パルスヒット方向FFT１５は実施の形態１と同様にして動作して、高精度測距用ナル幅制御型シグナルコピー４１にパルスヒット方向FFT出力信号xd’1,nr,l, …, xd’Nd,nr,lを伝達する。また、パルスヒット方向FFT１５は、測角用MUSIC処理３０から測角値〜θkが伝達される。
【００７６】
高精度測距用ナル幅制御型シグナルコピー４１では、xd’〜nd,nr,1,…,xd’〜nd,nr,Lを用いて、次式（１６）により再構成信号をレンジビンnrごとに生成する。次式（１６）で行列Ｒsurpress-θ,kは、測角値〜θk以外の測角値〜θ1,…,〜θｋ-1,〜θｋ+1,…,〜θKの近辺のナル幅範囲の成分と雑音成分からなるパルスヒット方向FFT信号の相関行列を表している。ここで、パルスヒット方向FFT信号は、角度方向の信号成分が図１７に示すような状況となり、ナル幅は測角誤差を考慮して目標信号成分が存在する可能性がある領域を鑑みて設定される。
【００７７】
【数１６】
2014142261.tif 000018
【００７８】
重みｗsc-θ,1,…, ｗsc-θ,Kによりそれぞれ再構成された信号〜snr,1,…, 〜snr,Kが高精度測距処理３３に伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作し測距値〜rkが求まる。測距値〜rkと測角値〜θkは追尾処理部１２に伝達される。
【００７９】
実施の形態３では、ナル幅の広いフィルタを用意することにより、測角誤差が発生しても高い抑圧効果が得られ、消え残りの信号成分に起因する測距誤差を低減できる。
【００８０】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るレーダ装置について、図１８と図１９を用いて説明する。図１８は実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示す図である。図１９は実施の形態４に係る混信波抑圧性能改善型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部４２の構成を示す図である。図１８において、送信機１、送信アンテナ２、受信アンテナ３、受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、超分解能処理選択部７、切換スイッチ８、超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、追尾処理部１２は実施の形態１と同じである。
【００８１】
混信波抑圧性能改善型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部４２は超分解能処理により測速度値を算出し、測速度値を基に目標信号成分を再構成する際にナル幅を調整して他の目標信号成分の抑圧度を高めるとともに、再構成した目標信号成分を用いて高精度測角・測距を行う。混信波抑圧性能改善型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部４２の内部構成を表す図１９において、受信ビーム形成１３、パルス圧縮１４、測速度用MUSIC処理３４、高精度測角・測距処理３７は実施の形態１と同じである。高精度測角・測距用ナル幅制御型シグナルコピー４３は、A/D変換信号x1,nr,l, … , x1,nr,ｌ及び測速度値を基にナルの位置を設定しナル幅を制御して、抑圧効果を高めつつビート周波数方向の再構成信号（受信アンテナ＃１〜＃Ｌ）となる所望の目標信号成分を再構成する。
【００８２】
次に動作について説明する。送信機１と送信アンテナ２から電波が送信され、目標に反射した電波が受信アンテナ３で受信される。以降の受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、切換スイッチ８は実施の形態１と同様に動作する。ここで、超分解能処理選択部７で混信波抑圧性能改善型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部４２が選択された場合、切換スイッチ８から混信波抑圧性能改善型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部４２にA/D変換信号が伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作して高精度測角・測距用ナル幅制御型シグナルコピー４３に、測速度用MUSIC処理３４からの測速度値〜vkが伝達される。また、切換スイッチ８からのA/D変換信号xnp,nr,lも高精度測角・測距用ナル幅制御型シグナルコピー４３に伝達される。高精度測角・測距用ナル幅制御型シグナルコピー４３では、A/D変換信号x1,nr,l, ・・・ , x1,nr,ｌを用いて、次式（１７）により再構成信号をレンジビンnrと素子番号lごとに生成する。次式（１７）で行列Ｒsurpress-v,kは、測速度値〜vk以外の測速度値〜v1, ・・・ ,〜vk-1,〜vk+1,〜vKの近辺のナル幅範囲の成分と雑音成分からなるA/D変換信号の相関行列を表しており、A/D変換信号の速度方向の信号成分は図２０に示すような状況となる。ここで、ナル幅は測速度誤差を考慮して目標信号成分が存在する可能性がある領域を鑑みて設定される。
【００８３】
【数１７】
2014142261.tif 000019
【００８４】
重みｗsc-v,1, ・・・ ,ｗsc-v,Kによりそれぞれ再構成された信号snd,l,k’が高精度測角・測距処理３７に伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作し測角値〜θkと測距値〜rkが求まる。測角値〜θkと測距値〜rkは追尾処理部１２に伝達される。
【００８５】
実施の形態４では、ナル幅の広いフィルタを用意することにより、測速度誤差が発生しても高い抑圧効果が得られ、消え残りの信号成分に起因する測角・測距誤差を低減できる。
【００８６】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るレーダ装置について図２１と図２２を用いて説明する。図２１は実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示す図である。図２２は実施の形態５に係る高速型超分解能測距及び高精度測角処理部４４の構成を示す図である。図２１において、送信機１、送信アンテナ２、受信アンテナ３、受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、超分解能処理選択部７、切換スイッチ８、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１、追尾処理部１２は実施の形態１と同じである。高速型超分解能測距及び高精度測角処理部４４はESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotation Invariance Techniques)を用いて高速に超分解能測距処理を行い、測距値を基に再構成した目標信号成分を用いてモノパルスによる高精度測角を行う。
【００８７】
高速型超分解能測距及び高精度測角処理部４４の内部構成を表す図２２において、モノパルス受信ビーム形成１７、パルスヒット方向FFT１５、デシメーション１８、高精度測角用シグナルコピー２１、測距値算出２２、モノパルス測角２３は実施の形態１と同じである。高速型超分解能測距処理４６はESPRITを用いて超分解能測距処理を行う測距用ESPRIT処理であって、パルスヒット方向FFT１５、デシメーション１８、測距用ESPRIT処理４５から構成される。図２３に示すように、測距用ESPRIT処理４５は、相関行列生成２７、固有値解析２８、部分データ生成４７、部分データ間位相回転量算出４８、暫定測距値算出４９から構成される。
【００８８】
次に動作について説明する。送信機１と送信アンテナ２から電波が送信され、目標に反射した電波が受信アンテナ３で受信される。以降の受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、切換スイッチ８は実施の形態１と同様に動作する。ここで、超分解能処理選択部７で高速型超分解能測距及び高精度測角処理部４４が選択された場合、切換スイッチ８から高速型超分解能測距及び高精度測角処理部４４にA/D変換信号が伝達される。高速型超分解能測距及び高精度測角処理部４４に入力されたA/D変換信号は、実施の形態１と同様にして、モノパルス用受信ビーム形成１７によりビーム１信号（ビーム♯１受信信号）とビーム２信号（ビーム♯２受信信号）が生成される。
【００８９】
ビーム１信号は高速型超分解能測距処理４６に伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作し、パルスヒット方向FFT１５及びデシメーション１８により処理されたデシメーション信号ydmが測距用ESPRIT処理４５に伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作し、相関行列生成２７で生成された相関行列が固有値解析２８にて固有値解析される。固有値解析２８から固有値evm(1 ≦ m ≦ M)と固有値evmに対応する固有ベクトルemが部分データ生成４７に伝達される。部分データ生成４７では、次式（１８）により固有ベクトルの1〜M-1行目の要素からなるベクトルe'mと2〜M行目の要素からなるベクトルe''mを生成する。次式（１８）でJ1とJ2はM行M+1列の行列を表している。
【００９０】
【数１８】
2014142261.tif 000020
【００９１】
部分データ生成４７が生成する信号空間を張る固有ベクトルe'1〜e'K及びe''1〜e''Kは、部分データ間位相回転量算出４８に伝達される。部分データ位相回転量算出４８では、まず次式（１９）により行列Eを算出する。
【００９２】
【数１９】
2014142261.tif 000021
【００９３】
次に、行列Eの固有値の偏角φ1,φ2,・・・,φKを算出し暫定測距値算出４９に伝達する。暫定測距値算出４９では次式（２０）により暫定測距値〜r1,kを算出する。次式（２０）でBfは送受信帯域幅、cは光速をそれぞれ表している。
【００９４】
【数２０】
2014142261.tif 000022
【００９５】
暫定測距値〜r1,kは測距値算出２２と高精度測角用シグナルコピー２１に伝達される。ビーム２受信信号に関しても同様にして暫定測距値〜r2,kが算出され測距値算出２２と高精度測角用シグナルコピー２１に伝達される。以降は実施の形態１と同様に動作し測角値〜θkと測距値rkが算出され追尾処理部１２に伝達される。
【００９６】
実施の形態５では、超分解能測距処理にESPRITを用いたことにより、処理の高速化が図れるという効果がある。なお、実施の形態５では、暫定測距値算出４９において式（１９）で表される行列の固有値の偏角を求める際にLeast Square ESPRIT（LS-ESPRIT）処理を行い暫定測距値を求めることを前提としているが、行列E'とE''の誤差の総和を最小化するように測距値を求めるTotal Least Square ESPRIT（TLS-ESPRIT）を用いて暫定測距値を求めても良い。
【００９７】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るレーダ装置について、図２４と図２５を用いて説明する。図２４は実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示す図である。図２５は実施の形態６に係る高速型超分解能測角及び高精度測距処理部５０の構成を示す図である。図２４において、送信機１、送信アンテナ２、受信アンテナ３、受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、超分解能処理選択部７、切換スイッチ８、超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部１１、追尾処理部１２は実施の形態１と同じである。
【００９８】
高速型超分解能測角及び高精度測距処理部５０は、ESPRITを用いて高速に測角値を算出し、測角値を基に再構成した目標信号を用いて高精度測距を行う。高速型超分解能測角及び高精度測距処理部５０の内部構成を表す図２５において、パルス圧縮１４、パルスヒット方向FFT１５、高精度測距用シグナルコピー３２、高精度測距処理３３は実施の形態１と同じである。測角用ESPRIT処理５１はESPRITを用いて超分解能測角処理を行うものである。図２６に示すように、測角用ESPRIT処理５１は、相関行列生成２７、固有値解析２８、部分データ生成４７、部分データ間位相回転量算出４８、測角値算出５２から構成される。測角値算出５２はESPRIT処理の過程で測角値を求めるものである。
【００９９】
次に動作について説明する。送信機１と送信アンテナ２から電波が送信され、目標に反射した電波が受信アンテナ３で受信される。以降の受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、切換スイッチ８は実施の形態１と同様に動作する。ここで、超分解能処理選択部７で高速型超分解能測角及び高精度測距処理部５０が選択された場合、超分解能処理選択部７で高速型超分解能測角及び高精度測距処理部５０にA/D変換信号が伝達される。
【０１００】
以降は実施の形態１と同様にして動作して測角用ESPRIT処理５１にパルスヒット方向FFT出力xd〜nd,〜nr,l, … , xd〜nd,〜nr,Lが伝達される。測角用ESPRIT処理５１では、実施の形態５と同様に動作して、部分データ間位相回転量算出４８により行列Eの固有値の偏角φ１,φ2,・・・,φKが出力され測角値算出５２に伝達される。測角値算出５２では次式（２１）により測角値〜θkを、暫定測角値として算出する。次式（２１）でdは素子間隔、λは送信波長を表している。
【０１０１】
【数２１】
2014142261.tif 000023
【０１０２】
以降は実施の形態１と同様に測角値〜θkと測距値〜rkが算出され、追尾処理部１２に伝達される。
【０１０３】
実施の形態６では、超分解能測角処理にESPRITを用いた効果で、処理の高速化が図れる。また、実施の形態５と同様にLS-ESPRITの他にもTLS-ESPRITを用いることもできる。
【０１０４】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るレーダ装置について図２７と図２８を用いて説明する。図２７は実施の形態７に係るレーダ装置の構成を示す図である。図２８は実施の形態４に係る高速型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部５３の構成を示す図である。図２７において、送信機１、送信アンテナ２、受信アンテナ３、受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、超分解能処理選択部７、切換スイッチ８、超分解能測距及び高精度測角処理部９、超分解能測角及び高精度測距処理部１０、追尾処理部１２は実施の形態１と同じである。高速型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部５３はESPRITを用いて高速に測速度値を算出し、測速度値を基に再構成した目標信号を用いて高精度測角・測距を行い、測角値及び測距値を出力する。
【０１０５】
高速型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部５３の内部構成を表す図２８において、受信ビーム形成１３、パルス圧縮１４、高精度測角・測距用シグナルコピー３６、高精度測角・測距処理３７は実施の形態１と同じである。測速度用ESPRIT処理５４はESPRITを用いて超分解能測速度処理を行う。図２９に示すように、測速度用ESPRIT処理５４は、相関行列生成２７、固有値解析２８、部分データ生成４７、部分データ間位相回転量算出４８、測速度値算出５５から構成される。相関行列生成２７、固有値解析２８、部分データ生成４７、部分データ間位相回転量算出４８は図２３で説明したものと同じである。測速度値算出５５はESPRIT処理の過程で測速度値を求めるものである。
【０１０６】
次に動作について説明する。送信機１と送信アンテナ２から電波が送信され、目標に反射した電波が受信アンテナ３で受信される。以降の受信機４、A/D変換器５、粗計測処理部６、切換スイッチ８は実施の形態１と同様に動作する。ここで、超分解能処理選択部７で高速型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部５３が選択された場合、切換スイッチ８から高速型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部５３にA/D変換信号が伝達される。
【０１０７】
以降は実施の形態１と同様に動作して、測速度用ESPRIT処理５４にパルス圧縮１４からのパルス圧縮出力信号xcnp,1,l, … , xcnp,Nr,lが伝達される。測速度用ESPRIT処理５４は、実施の形態５と同様に動作して、部分データ間位相回転量算出４８から固有値の偏角φ1,φ2,・・・,φKが出力される。測速度用ESPRIT処理５４の測速度値算出５５では、次式（２２）により測角値〜vkを算出する。次式（２２）でcは光速、fsは送信周波数、TPRIはパルス繰り返し周期をそれぞれ表している。
【０１０８】
【数２２】
2014142261.tif 000024
【０１０９】
以降では実施の形態１と同様に測角値〜θkと測距値〜rkが算出され、追尾処理部１２に伝達される。
【０１１０】
実施の形態７では、超分解能測速度処理にESPRITを用いた効果で、処理の高速化が図れる。また、実施の形態５と同様にLS-ESPRITの他にもTLS-ESPRITを用いることもできる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  送信機、２  送信アンテナ、３  受信アンテナ、４  受信機、５  A/D変換器、６  粗計測処理部、７  超分解能処理選択部、８  切換スイッチ、９  超分解能測距及び高精度測角処理部、１０  超分解能測角及び高精度測距処理部、１１  超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部、１２  追尾処理部、１３  受信ビーム形成、１４  パルス圧縮、１５  パルスヒット方向FFT、１６  目標検出処理、１７  モノパルス用受信ビーム形成、１８  デシメーション、１９  測距用MUSIC処理、２０  超分解能測距処理、２１  高精度測角用シグナルコピー、２２  測距値算出、２３  モノパルス測角、２４  FFT、２５  除算処理、２６  区分DFT、２７  相関行列生成、２８  固有値解析、２９  測距用ピーク検出、３０  測角用MUSIC処理、３１  測角用ピーク検出、３２  高精度測距用シグナルコピー、３３  高精度測距処理、３４  測速度用MUSIC処理、３５  測速度用ピーク検出、３６  高精度測角・測距用シグナルコピー、３７  高精度測角・測距処理、３８  混信波抑圧性能改善型超分解能測距及び高精度測角処理部、３９  高精度測角用ナル幅制御型シグナルコピー、４０  混信波抑圧性能改善型超分解能測角及び高精度測距処理部、４１  高精度測距用ナル幅制御型シグナルコピー、４２  混信波抑圧性能改善型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部、４３  高精度測角・測距用ナル幅制御型シグナルコピー、４４  高速型超分解能測距及び高精度測角処理部、４５  測距用ESPRIT処理、４６  高速型超分解能測距処理、４７  部分データ生成、４８  部分データ間位相回転量算出、４９  暫定測距値算出、５０  高速型超分解能測角及び高精度測距処理部、５１  測角用ESPRIT処理、５２  測角値算出、５３  高速型超分解能測速度及び高精度測角・測距処理部、５４  測速度用ESPRIT処理、５５  測速度値算出。
【図１】
2014142261.tif 000025
【図２】
2014142261.tif 000026
【図３】
2014142261.tif 000027
【図４】
2014142261.tif 000028
【図５】
2014142261.tif 000029
【図６】
2014142261.tif 000030
【図７】
2014142261.tif 000031
【図８】
2014142261.tif 000032
【図９】
2014142261.tif 000033
【図１０】
2014142261.tif 000034
【図１１】
2014142261.tif 000035
【図１２】
2014142261.tif 000036
【図１３】
2014142261.tif 000037
【図１４】
2014142261.tif 000038
【図１５】
2014142261.tif 000039
【図１６】
2014142261.tif 000040
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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