(57)【要約】【課題】時間周波数軸で目標信号が広がりを持つことを利用して、クラッタ等による誤警報を簡易な手法で低減する。【解決手段】ＭＴＩ（１１）後、ＳＴＦＴ（１２）を実施して時間周波数軸に変換した後、ＣＦＡＲ（１３）をかけて、最大値を検出（１４）し、その回りのＭセル（Ｇp ×Ｇq ）のうち、Ｎセルがスレショルド（１５１〜１５ｎ）を越えた場合に、目標として検出をあげる。すなわち、ＭＴＩ及びＣＦＡＲ処理後のクラッタは、時間周波数軸上で広がりを持ちにくく、一方目標信号は広がりを持っているため、最大値の回りの所定の範囲のＮセルを決めて、その中でＭセル以上スレショルドを越えるかどうかを判定することにより、目標信号とクラッタ信号の弁別ができて、目標信号のみを検出できる。【選択図】      図１
2006337198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間周波数軸上で広がりをもつ目標信号がある受信信号から目標を検出するレーダ装置において、
前記目標信号を短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ；Short Time Fourier Transform）して時間周波数軸に変換する時間周波数軸変換手段と、
前記時間周波数軸変換を受けた目標信号から時間周波数軸の最大値のセルを検出する最大値セル検出手段と、
前記最大値セルの回りのＮセルのうち、Ｍ（Ｎ≧Ｍ）セルがスレショルドを越えた場合に目標の検出をあげる目標検出手段と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
さらに、前記時間周波数軸変換手段の前段に配置され、前記目標信号にクラッタ抑圧処理を行う移動目標検出手段を備え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】
さらに、前記時間周波数軸変換手段の変換出力にＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate：一定誤警報率）処理を施して前記最大値セル検出手段に出力するＣＦＡＲ処理手段を備え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】
時間周波数軸上で広がりをもつ目標信号がある受信信号から目標を検出するレーダ装置において、
前記目標信号を短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ；Short Time Fourier Transform）して時間周波数軸に変換する時間周波数軸変換手段と、
前記時間周波数軸変換を受けた目標信号から時間周波数軸で極値を検出し、最大値から複数番目までの極値を中心にセルを選定するセル選定手段と、
前記最大値から複数番目までの極値を中心に選定されたセルの回りのＮセルのうち、Ｍ（Ｎ≧Ｍ）セルがスレショルドを越えた場合に目標の検出をあげる目標検出手段と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
さらに、前記時間周波数軸変換手段の前段に配置され、前記目標信号にクラッタ抑圧処理を行う移動目標検出手段を備え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】
さらに、前記時間周波数軸変換手段の変換出力にＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate：一定誤警報率）処理を施して前記最大値セル検出手段に出力するＣＦＡＲ処理手段を備え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】
時間周波数軸上で広がりをもつ目標信号がある受信信号から目標を検出するレーダ装置において、
前記目標信号をウェーブレット変換して時間周波数軸に変換する時間周波数軸変換手段と、
前記時間周波数軸変換を受けた目標信号から時間周波数軸の最大値のセルを検出する最大値セル検出手段と、
前記最大値セルの回りのＮセルのうち、Ｍ（Ｎ≧Ｍ）セルがスレショルドを越えた場合に目標の検出をあげる目標検出手段と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
さらに、前記時間周波数軸変換手段の前段に配置され、前記目標信号にクラッタ抑圧処理を行う移動目標検出手段を備えることを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項９】
さらに、前記時間周波数軸変換手段の変換出力にＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate：一定誤警報率）処理を施して前記最大値セル検出手段に出力するＣＦＡＲ処理手段を備えることを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項１０】
時間周波数軸上で広がりをもつ目標信号がある受信信号から目標を検出するレーダ装置において、
前記目標信号をウェーブレット変換して時間周波数軸に変換する時間周波数軸変換手段と、
前記時間周波数軸変換を受けた目標信号から時間周波数軸で極値を検出し、最大値から複数番目までの極値を中心にセルを選定するセル選定手段と、
前記最大値から複数番目までの極値を中心に選定されたセルの回りのＮセルのうち、Ｍ（Ｎ≧Ｍ）セルがスレショルドを越えた場合に目標の検出をあげる目標検出手段と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１１】
さらに、前記時間周波数軸変換手段の前段に配置され、前記目標信号にクラッタ抑圧処理を行う移動目標検出手段を備えることを特徴とする請求項１０記載のレーダ装置。
【請求項１２】
さらに、前記時間周波数軸変換手段の変換出力にＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate：一定誤警報率）処理を施して前記最大値セル検出手段に出力するＣＦＡＲ処理手段を備えることを特徴とする請求項１０記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間周波数軸上で目標を検出するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、レーダ装置にあっては、目標からの反射エコーに基づくビデオ信号をフーリエ変換して周波数軸上のスペクトラムを求め、これをフィルタリングすることで目標成分を抽出する。
【０００３】
例えば、ヘリコプタのブレード信号のように、時間周波数軸上で、広がりをもつ目標信号を検出する際に、ＳＴＦＴ（短時間フーリエ変換、非特許文献１参照）を用いる。この検出方法は、ＭＴＩ（移動目標検出；Moving Target Indicator、非特許文献２参照）によりクラッタを抑圧した信号に対して、ＳＴＦＴを実施して、時間軸上のＣＦＡＲ（一定誤警報率；Constant False Alarm Rate、非特許文献３参照）をかけ、所定のスレショルドと比較することにより目標を検出するというものである。
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のレーダ装置では、時間周波数軸で局所的にクラッタが残留するようなクラッタ信号があった場合に、誤検出があがって誤警報となってしまうという問題があった。これを防ぐために、従来では、時間軸及び周波数軸で隣接セルと相関をとり、広がりがあればクラッタとして棄却するという方法が提案されている。しかしながら、このような相関処理を追加することは、演算処理規模の増大となり、効率的に目標を検出することができない。
【非特許文献１】短時間フーリエ変換、榊原、“ウェーヴレットビギナーズド”、東京電機大学出版局、pp.23-24
【非特許文献２】ＭＴＩ、電子情報通信学会、“改訂レーダ技術”、pp.67-70
【非特許文献３】ＣＦＡＲ（一定誤警報率）、関根、“レーダ信号処理技術”、電子情報通信学会、pp.96-106(1991)
【非特許文献４】中野他、“ウェーブレットによる信号処理と画像処理”、共立出版株式会社、pp.49-70、pp.101-110 (1999)
【特許文献１】特願２００４−１９３００５
【特許文献２】特願２００５−０３９４８８。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上述べた従来のレーダ装置では、時間周波数軸上で広がりをもつ目標信号を検出する際に、残留クラッタ成分によって誤警報が検出されるという問題があり、これを防ぐためにはクラッタの広がりを検出するための相関処理が必要であり、処理規模の増大となる問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、目標信号が時間周波数軸で広がりを持つことを利用して、クラッタ等による誤警報を簡易な手法で低減するレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係るレーダ装置は、必要に応じてＭＴＩ処理した後、ＳＴＦＴまたはウェーブレット変換を実施して時間周波数軸に変換した後、必要に応じてＣＦＡＲをかけて、最大値のセルを検出し、その回りのＮセルのうち、Ｍセルがスレショルドを越えた場合に、検出をあげる、あるいは最大値から複数番目までの極値を中心に選定されたセルの回りのＮセルのうち、Ｍセルがスレショルドを越えた場合に目標の検出をあげるものである。
【０００８】
上記構成によるレーダ装置では、目標信号が広がりを持っているため、最大値の回りの所定の範囲のＮセルを決めて、その中でＭセル以上スレショルドを越えるかどうかを判定することにより、目標信号とクラッタ信号の弁別ができて、目標信号のみを検出できる。さらに、ＭＴＩ処理、ＣＦＡＲ処理を併用すれば、それぞれの処理後のクラッタは、時間周波数軸上で広がりを持ちにくいため、いっそう効果的である。
【発明の効果】
【０００９】
上述したように本発明に係るレーダ装置は、クラッタ環境化において、時間周波数軸上で広がりをもつ目標信号を、誤警報を低減した上で、検出する能力を高めることができる。したがって、本発明によれば、時間周波数軸で目標信号が広がりを持つことを利用して、クラッタ等による誤警報を簡易な手法で低減するレーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係わるレーダ装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。図１において、目標からの反射エコーを捕捉して得られた受信信号はＭＴＩ処理部１１に供給され、ここでＭＴＩ処理が実施されてクラッタ成分が抑圧される。このＭＴＩ処理出力は、ＳＴＦＴ処理部１２に供給され、ここで周波数軸上でＦ0 〜Ｆn-1 個のバンクの信号の抽出がなされる。これらのバンク信号はＣＦＡＲ処理部１３に供給される。
【００１２】
上記ＣＦＡＲ処理部１３は、クラッタ成分等による目標の誤検出発生を抑制するためになされるもので、具体的には図２に示すように構成される。図２において、入力されたＣＦＡＲ信号Ｘi は遅延回路１３１により遅延されたのち、加算回路１３２及び除算回路１３４に分配される。加算回路１３２は一定の期間に渡ってＮ個の遅延信号を加算するもので、その加算結果は平均化処理回路（１／Ｎ）１３３に入力され、加算結果のＮ平均値が算出される。このＮ平均値は除算回路１３４に入力される。この除算回路１３４は遅延信号とＮ平均値との除算結果を求めるもので、これをＣＦＡＲ出力とする。
【００１３】
上記ＣＦＡＲ出力は、最大値検出部１４に送られ、ここで最大値が検出される。このとき、最大値の回りのＮセルのうちスレッショルド１５１〜１５ｎを越えるセル数（予め指定される判定セル範囲）を判定し、Ｍ／Ｎ検出部１６において、そのセル数がＭを越えた場合に、検出をあげる。以下、この検出結果から目標成分の検出がなされる。
【００１４】
上記構成において、以下、図３乃至図５を参照してその処理動作を説明する。
【００１５】
まず、図３に入力データの様子を示す。図３（ａ）に示すように、レーダ送受信データはレンジセル×ＰＲＩ（パルス繰り返し周期；Pulse Repetition Interval、Ｒ×Ｌセル）のデータであるが、これを図３（ｂ）に示すようにレンジ毎に切り出して、ＰＲＩ毎の信号（ブレード信号）として入力する。この入力信号に対して、図１に示すように、ＭＴＩ処理（１１）を実施してクラッタを抑圧した後、その信号に対してＳＴＦＴ処理（１２）を実施する。ＳＴＦＴ処理により、周波数軸上でＦ(n/2-1)〜Ｆ0〜Ｆ(-n/2)（ｎ；ＳＴＦＴ処理のＰＲＩ数）バンクの信号が得られ、また時間軸上では、次式によりＫセル数となるため、周波数軸×時間軸＝ｎ×Ｋの変換後のデータが得られる。  
Ｋ＝｛Ｌ−ｎ（１−ｐ0 ）｝／ｎ（１−ｐ0 ）  
ここで、  
Ｌ    ；  全ＰＲＩ数  
ｎ    ；  ＳＴＦＴのパルス数  
ｐ0   ；  ＳＴＦＴ時のオーバーラップ率
この時間周波数軸上の信号に対して、図２に示す構成によるＣＦＡＲ（１３）を実施する。ＣＦＡＲの軸としては、目標信号が広がりを持つ方向とは異なる軸として、目標信号が抑圧されるのを防ぐ。ＣＦＡＲ処理した結果に対して、最大値のセルを抽出し（１４）、その回りのＮセル（Ｇp ×Ｇq ）のうち、Ｍセルがスレショルド（１５１〜１５ｎ）を越えた場合に、検出をあげる（１６）。
【００１６】
図４は、ＭＴＩ処理により、グランドクラッタや目標がヘリコプタの場合の胴体が抑圧される様子を示しており、（ａ）はＭＴＩ前、（ｂ）はＭＴＩ後の周波数分布を示している。この図からわかるように、ＭＴＩ前に残っている胴体またはグランドクラッタは、ＭＴＩ処理によってほぼ完全に抑圧される。
【００１７】
図５は、さらに、ＣＦＡＲ処理を適用した場合にウェザクラッタが抑圧される様子を示している。同図において、ＣＦＡＲ処理後に残留クラッタ成分が存在するが、いずれも単一セルで残留している。同図に示すように、最大値の回りのＮ＝Ｇp ×Ｇq セルのうち、Ｍセル以上スレショルトを越えた場合に目標として検出する。
【００１８】
したがって、上記構成によるレーダ装置によれば、クラッタ環境化において、時間周波数軸上で広がりをもつ目標信号を、誤警報を低減した上で、検出する能力を高めることができる。
【００１９】
尚、本発明はＳＴＦＴ処理により時間周波数軸に変換した後に、最大値を検出して、その回りのＮセルのうちＭセルにおいてスレショルドを越えた場合に、目標として検出することを特徴とするものであり、それ以外の処理であるＭＴＩ処理やＣＦＡＲ処理等が無い場合も、適用することができる。
【００２０】
また、ＭＴＩ処理の代わりに、他の周波数フィルタによりクラッタを抑圧する形式のものでもよい。
【００２１】
また、上記実施形態では、ＣＦＡＲ後の出力に対して、最大値の回りのセルを選定したが、時間周波数軸で極値を検出し、最大値から複数番目までの極値を中心にセルを選定することにより、複数の目標まで検出できる方式にしてもよい。
【００２２】
また、ＳＴＦＴの代わりに、ウェーブレット変換（特許文献１、非特許文献４参照）により時間周波数軸に変換して、ＳＴＦＴの場合と同様の処理を実施するようにしてもよい。
【００２３】
さらに本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。また、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係わるレーダ装置の一実施形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１のＣＦＡＲ処理部の具体的な構成を示す機能ブロック図。
【図３】図１のＭＴＩ処理部に入力される入力信号につき説明するための模式図。
【図４】図１のＭＴＩ処理部の処理内容を説明するための模式図。
【図５】図１のＣＦＡＲ処理部でウェザクラッタが抑圧される様子を示す模式図。
【符号の説明】
【００２５】
１１…ＭＴＩ処理部、
１２…ＳＴＦＴ処理部、
１３…ＣＦＡＲ処理部、
１３１…遅延回路、
１３２…加算回路、
１３３…平均化処理回路（１／Ｎ）、
１３４…除算回路、
１４…最大値検出部、
１５１〜１５ｎ…スレッショルド、
１６…Ｍ／Ｎ検出部。
【図１】
2006337198.tif 000003
【図２】
2006337198.tif 000004
【図３】
2006337198.tif 000005
【図４】
2006337198.tif 000006
【図５】
2006337198.tif 000007