(57)【要約】【課題】  距離の曖昧さが原因で生じる２次エコーを抑圧して探知性能を高めることができるレーダ装置を得ることを目的とする。【解決手段】  長パルスＢに係るビデオ信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていなければ、その長パルスＢに係るビデオ信号に対する圧縮処理を実施し、孤立波形が含まれていれば、その長パルスＢに係るビデオ信号から孤立波形を除去して、除去後のビデオ信号に対する圧縮処理を実施する。これにより、距離の曖昧さが原因で生じる２次エコーを抑圧して探知性能を高めることができる。【選択図】        図１
2006184186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号をパルス変調して、第１のパルス幅を有するパルス信号を観測領域に向けて発信する第１のパルス発信処理と、その送信信号をパルス変調して、第１のパルス幅より広い第２のパルス幅を有するパルス信号を観測領域に向けて発信する第２のパルス発信処理とを交互に繰り返し実施するパルス送信手段と、上記パルス送信手段が第１のパルス発信処理を実施すると、所定の期間中、観測領域内に存在する物体に反射されたパルス信号の受信処理を実施する第１のパルス受信手段と、上記パルス送信手段が第２のパルス発信処理を実施すると、所定の期間中、観測領域内に存在する物体に反射されたパルス信号の受信処理を実施する第２のパルス受信手段と、上記第２のパルス受信手段により受信されたパルス信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていなければ、そのパルス信号のパルス幅を圧縮し、孤立波形が含まれていれば、そのパルス信号から孤立波形を除去して、除去後のパルス信号のパルス幅を圧縮する信号処理手段とを備えたレーダ装置。
【請求項２】
信号処理手段は、第１のパルス受信手段により受信されたパルス信号のパルス幅を圧縮して、圧縮後のパルス信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていれば、そのパルス信号を拡散して、圧縮前のパルス信号から拡散後のパルス信号を減算す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】
送信信号をパルス変調して、第１のパルス幅を有するパルス信号を観測領域に向けて発信する第１のパルス発信処理と、その送信信号をパルス変調して、第１のパルス幅より広い第２のパルス幅を有するパルス信号を観測領域に向けて発信する第２のパルス発信処理とを交互に繰り返し実施するパルス送信手段と、上記パルス送信手段が第１のパルス発信処理を実施すると、所定の期間中、観測領域内に存在する物体に反射されたパルス信号の受信処理を実施する第１のパルス受信手段と、上記パルス送信手段が第２のパルス発信処理を実施すると、所定の期間中、観測領域内に存在する物体に反射されたパルス信号の受信処理を実施する第２のパルス受信手段と、上記第２のパルス受信手段により受信されたパルス信号のパルス幅を圧縮する一方、上記第１のパルス受信手段により受信されたパルス信号のパルス幅を圧縮して、圧縮後のパルス信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていれば、そのパルス信号を拡散して、圧縮前のパルス信号から拡散後のパルス信号を減算する信号処理手段とを備えたレーダ装置。
【請求項４】
送信信号をパルス変調して第１のパルス幅を有するパルス信号を生成するとともに、そのパルス信号にパルス圧縮処理用の変調処理を実施し、変調処理後のパルス信号を観測領域に向けて発信する第１のパルス発信処理と、その送信信号をパルス変調して第２のパルス幅を有するパルス信号を生成するとともに、そのパルス信号にパルス圧縮処理用の変調処理を実施し、変調処理後のパルス信号を観測領域に向けて発信する第２のパルス発信処理とを交互に繰り返し実施するパルス送信手段と、上記パルス送信手段が第１のパルス発信処理を実施すると、所定の期間中、観測領域内に存在する物体に反射されたパルス信号の受信処理を実施する第１のパルス受信手段と、上記パルス送信手段が第２のパルス発信処理を実施すると、所定の期間中、観測領域内に存在する物体に反射されたパルス信号の受信処理を実施する第２のパルス受信手段と、上記第２のパルス受信手段により受信されたパルス信号のパルス幅を圧縮して、圧縮後のパルス信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていなければ、そのパルス信号に対して第１のパルス発信処理に対応する圧縮処理を施し、孤立波形が含まれていれば、そのパルス信号を拡散して、圧縮前のパルス信号から拡散後のパルス信号を減算し、減算後のパルス信号に対して第２のパルス発信処理に対応する圧縮処理を施す信号処理手段とを備えたレーダ装置。
【請求項５】
送信信号をパルス変調して第１のパルス幅を有するパルス信号を生成するとともに、そのパルス信号にパルス圧縮処理用の変調処理を実施し、変調処理後のパルス信号を観測領域に向けて発信する第１のパルス発信処理と、その送信信号をパルス変調して第２のパルス幅を有するパルス信号を生成するとともに、そのパルス信号にパルス圧縮処理用の変調処理を実施し、変調処理後のパルス信号を観測領域に向けて発信する第２のパルス発信処理とを交互に繰り返し実施するパルス送信手段と、上記パルス送信手段が第１のパルス発信処理を実施すると、所定の期間中、観測領域内に存在する物体に反射されたパルス信号の受信処理を実施する第１のパルス受信手段と、上記パルス送信手段が第２のパルス発信処理を実施すると、所定の期間中、観測領域内に存在する物体に反射されたパルス信号の受信処理を実施する第２のパルス受信手段と、上記第１のパルス受信手段により受信されたパルス信号のパルス幅を圧縮して、圧縮後のパルス信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていなければ、そのパルス信号に対して第２のパルス発信処理に対応する圧縮処理を施し、孤立波形が含まれていれば、そのパルス信号を拡散して、圧縮前のパルス信号から拡散後のパルス信号を減算し、減算後のパルス信号に対して第１のパルス発信処理に対応する圧縮処理を施す信号処理手段とを備えたレーダ装置。
【請求項６】
信号処理手段は、一定誤警報確率回路を用いて、パルス信号に孤立波形が含まれているか否かを判定することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項７】
信号処理手段は、第１のパルス受信手段により受信されたパルス信号のパルス幅を圧縮して、圧縮前後のパルス信号の振幅比を求め、その振幅比が所定の閾値より大きい場合、そのパルス信号に孤立波形が含まれていると判定することを特徴とする請求項２または請求項３記載のレーダ装置。
【請求項８】
信号処理手段は、パルス信号に孤立波形が含まれている場合、孤立波形の振幅値を零に置換して、その孤立波形を除去することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項９】
信号処理手段は、パルス信号に孤立波形が含まれている場合、孤立波形の振幅値を受信機雑音レベルに置換して、その孤立波形を除去することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項１０】
信号処理手段は、パルス信号に孤立波形が含まれている場合、孤立波形の振幅値を当該孤立波形の前後の振幅値で補間して、その孤立波形を除去することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観測領域内に存在する物体を検出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、送信ピーク電力が小さい場合、通常、物体の探知距離が短いが、パルス圧縮機能を備えていれば、送信ピーク電力が小さくても、物体の探知距離を延伸することができる。
レーダ装置のパルス圧縮機能は、観測領域内の大気に放射する送信信号（例えば、連続波）をパルス幅が広く、かつ、パルス内部が位相変調あるいは周波数変調などの変調処理が施されたパルス信号に変調して送信し、観測領域内の物体に反射されたパルス信号を受信する際、その受信したパルス信号の電力を積算してから、電力積算後のパルス信号のパルス幅を圧縮する処理である。
このように、パルス信号のピーク電力を積み上げることにより、送信ピーク電力が大きい場合と等価の探知性能を、短パルスの場合と同様の距離分解能で得ることができる。
【０００３】
したがって、レーダ装置がパルス圧縮機能を使用すれば、物体の探知距離を延伸することができるが、パルス信号のパルス幅が広いため近距離の観測には向かない。
何故なら、一般にパルス信号を送信している間は、物体に反射されたパルス信号を受信することができず、パルス幅が広いパルス信号を送信する場合、送信時間が長くなるため、送信から受信までの時間差が少ない近距離に存在する物体の反射波を受信することができないからである。
【０００４】
そこで、従来のレーダ装置は、近距離の観測はパルス圧縮機能を使用しない短パルス（パルス幅が狭いパルス信号）で観測を実施し、長距離の観測はパルス圧縮機能を使用して長パルス（パルス幅が広いパルス信号）で観測を実施するようにしている。
短パルスの観測では、パルス圧縮機能を使用しないため、遠距離に存在する物体を観測することができないが、パルス信号のパルス幅が狭い分、パルス信号の受信処理の時間的ブランクが短く、近距離に存在する物体の観測を行うことができる。
これに対して、長パルスの観測では、パルス信号の受信処理の時間的ブランクが長いため、近距離に存在する物体の観測を行うことができない代わりに、距離分解能を維持したまま、遠距離に存在する物体の観測が可能になる。
このように、短パルスと長パルスを切り替えることにより、近距離観測と遠距離観測を行うレーダ装置は、例えば、以下の非特許文献１に開示されている。
【０００５】
なお、以下の非特許文献１に開示されているレーダ装置では、短パルスと長パルスの送信を行う時間間隔をそれぞれの最大観測距離によって定めている。
即ち、それぞれのパルス送信において、想定される最大距離に存在する物体に反射されたパルス信号の遅延量（送受信の時間差）より長い時間間隔を設定している。
短パルスの観測では、近距離に存在する物体のみを観測対象とするため、短パルスの送信後に、長パルスを送信するまでの時間差を比較的短い値に設定することができる。ただし、想定以上の距離に存在する物体に反射されたパルス信号が受信される可能性もあるため、以下の非特許文献１では、短パルスと長パルスとで送信周波数を異なるものとしている。
これにより、想定した最大距離を越える距離に存在する物体に反射されたパルス信号である２次エコーを誤って受信することがないようにしている。即ち、パルスレーダにおける距離の曖昧さをなくすようにしている。
【０００６】
しかし、電波の周波数資源の制約から、１つのレーダ装置が複数の周波数を利用することができるとは限らない。
即ち、有効利用の点から言えば、短パルスと長パルスが同じ周波数を利用することが望ましい。
ただし、先にも述べたように、近距離を想定した短パルス観測において、遠距離に反射率の大きい物体が存在すると、長パルス観測における反射波の受信中に、遠距離に存在する物体に反射されたパルス信号である２次エコーが混入することがある。
【０００７】
特に、非特許文献１のようにレーダ装置を空港監視に用いる場合、航空機を検出する機能の他に、航空機エコーよりも微弱な電力を持つ気象エコーを検出する機能を有することが多いが、気象エコーの場合、信号電力が微弱であるため、２次エコーの影響を特に受けやすい。
この際、パルス圧縮機能を使用するため、パルス圧縮用の変調が施されていない短パルスの２次エコーに対して、誤ってパルス復調処理が行われ、その結果、２次エコーが距離方向に拡散されるため、距離方向に拡散された２次エコーと、もともと距離方向に分布している気象エコーとを識別することが困難になる。
【０００８】
【非特許文献１】Ｍ．  Ｍａｒｔｉｎｅａｕ，  “Ｗｅａｔｈｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｄｅｓｉｇｎ  ｉｓｓｕｅｓ  ｆｏｒ  ａ  ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ＡＳＲ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．  Ａｎｎｕａｌ  Ａｉｒ  Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｆａｌｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  ｐｐ．１１０−１１５，  １９９５．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、短パルスと長パルスの送信タイミングの時間間隔を長くすれば、距離方向に拡散された２次エコーと気象エコーの識別が困難になる状況を回避することができる。しかし、この場合、単位時間当りの送信パルス数が減少するため探知性能が劣化するなどの課題があった。
【００１０】
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、距離の曖昧さが原因で生じる２次エコーを抑圧して探知性能を高めることが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】
この発明に係るレーダ装置は、第２のパルス受信手段により受信されたパルス信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていなければ、そのパルス信号のパルス幅を圧縮し、孤立波形が含まれていれば、そのパルス信号から孤立波形を除去して、除去後のパルス信号のパルス幅を圧縮するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、第２のパルス受信手段により受信されたパルス信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていなければ、そのパルス信号のパルス幅を圧縮し、孤立波形が含まれていれば、そのパルス信号から孤立波形を除去して、除去後のパルス信号のパルス幅を圧縮するように構成したので、距離の曖昧さが原因で生じる２次エコーを抑圧して探知性能を高めることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、制御部１は第１のパルス幅を有するパルス信号（以下、短パルスという）を観測領域に向けて発信する第１のパルス発信処理を実施する際には、切替スイッチ３，６及び信号処理部１３の切替スイッチ２１，２５の接続先をＡ側に設定し、第２のパルス幅を有するパルス信号（以下、長パルスという）を観測領域に向けて発信する第２のパルス発信処理を実施する際には、切替スイッチ３，６及び信号処理部１３の切替スイッチ２１，２５の接続先をＢ側に設定する。
なお、制御部１は第１のパルス発信処理と第２のパルス発信処理を交互に繰り返し実施するため、切替スイッチ３，６及び信号処理部１３の切替スイッチ２１，２５の接続先を交互に切り替えるようにする。
【００１４】
送信信号発生部２は例えば連続波である送信信号を生成し、その送信信号を切替スイッチ３に出力する。
切替スイッチ３は制御部１の指示の下で、送信信号発生部２から出力された送信信号をパルス変調部４又はパルス圧縮用変調部５に出力する。
パルス変調部４は切替スイッチ３から送信信号を受けると、その送信信号をパルス変調して短パルスを生成し、その短パルスを切替スイッチ６に出力する。
パルス圧縮用変調部５は切替スイッチ３から送信信号を受けると、その送信信号をパルス変調して長パルスを生成するとともに、パルス内部に位相変調や周波数変調などのパルス圧縮用の変調を施し、変調後の長パルスを切替スイッチ６に出力する。
【００１５】
切替スイッチ６は制御部１の指示の下で、パルス変調部４から出力された短パルス又はパルス圧縮用変調部５から出力された長パルスを送信信号増幅部７に出力する。
送信信号増幅部７は切替スイッチ６から出力された短パルス又は長パルスの電力を増幅し、電力増幅後の短パルス又は長パルスを送受切替部８に出力する。
送受切替部８は送信信号増幅部７から出力された短パルス又は長パルスを空中線部９に出力する。また、送受切替部８は空中線部９により受信された短パルス又は長パルスを受信信号増幅部１０に出力する。
【００１６】
空中線部９は送受切替部８から短パルス又は長パルスを受けると、その短パルス又は長パルスを観測領域に向けて大気に放射する。また、空中線部９は観測領域内に存在する物体に反射された短パルス又は長パルスを受信し、その短パルス又は長パルスを送受切替部８に出力する。
なお、制御部１、送信信号発生部２、切替スイッチ３、パルス変調部４、パルス圧縮用変調部５、切替スイッチ６、送信信号増幅部７、送受切替部８及び空中線部９からパルス送信手段が構成されている。
【００１７】
受信信号増幅部１０は例えば低雑音増幅器から構成され、送受切替部８から出力された微弱な信号である短パルス又は長パルスを増幅する。
周波数変換部１１は受信信号増幅部１０により増幅された短パルス又は長パルスの周波数を下げる周波数変換処理を実施する。
位相検波部１２は短パルス又は長パルスに対する位相検波処理を実施して、Ｉ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）信号とＱ（Ｑｕａｄｕｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）信号からなるビデオ信号を取得する。
なお、制御部１、送受切替部８、空中線部９、受信信号増幅部１０、周波数変換部１１及び位相検波部１２から第１及び第２のパルス受信手段が構成されている。
【００１８】
信号処理部１３は位相検波部１２から長パルスに係るビデオ信号を受けると、そのビデオ信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていなければ、そのビデオ信号に対する圧縮処理を実施して時間方向を狭め、孤立波形が含まれていれば、そのビデオ信号から孤立波形を除去して、除去後のビデオ信号に対する圧縮処理を実施して時間方向を狭める信号処理を実施する。
なお、信号処理部１３は信号処理手段を構成している。
【００１９】
図２はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の信号処理部を示す構成図であり、図において、信号処理部１３の切替スイッチ２１は制御部１の指示の下で、位相検波部１２から出力された短パルスに係るビデオ信号を切替スイッチ２５に出力し、位相検波部１２から出力された長パルスに係るビデオ信号を孤立波形検出部２２に出力する。
信号処理部１３の孤立波形検出部２２は長パルスに係るビデオ信号に２次エコーの受信波形である孤立波形が含まれていれば、その孤立波形を検出する。
【００２０】
信号処理部１３の２次エコー除去部２３は孤立波形検出部２２により孤立波形が検出された場合、長パルスに係るビデオ信号から孤立波形を除去する。
信号処理部１３のパルス圧縮部２４は２次エコー除去部２３から出力された長パルスに係るビデオ信号に対する圧縮処理を実施して、そのビデオ信号の時間方向を狭める。
信号処理部１３の切替スイッチ２５は制御部１の指示の下で、切替スイッチ２１から出力されたビデオ信号を気象エコー信号処理部２６に出力し、あるいは、パルス圧縮部２４から出力されたビデオ信号を気象エコー信号処理部２６に出力する。
信号処理部１３の気象エコー信号処理部２６は切替スイッチ２５から出力されたビデオ信号を解析して降雨の検出や降水強度の算出などを行う。
【００２１】
次に動作について説明する。
この実施の形態１のレーダ装置は、図３に示すように、短パルスＡと長パルスＢを観測領域に向けて交互に放射するものである。
図３は短パルスＡと長パルスＢの送受信と信号処理部１３の処理内容を示す説明図であり、図において、横軸は短パルスＡや長パルスＢの送信タイミングを示し、縦軸はレーダ装置からの距離を示しており、レーダ装置から距離３０の位置に孤立する物体（例えば、航空機）が存在している。
レーダ装置は短パルスＡの反射波をタイミング３１の期間に受信すると想定し、長パルスＢの反射波をタイミング３２の期間に受信すると想定している。
ただし、図３の例では、短パルスＡが経路３３を通って上記物体に照射されて、その物体に反射された短パルスＡが経路３４を通ってレーダ装置に戻っていることを表している。
【００２２】
まず、送信信号発生部２は、例えば連続波である送信信号を生成し、その送信信号を切替スイッチ３に出力する。
この際、制御部１は、短パルスＡを観測領域に向けて発信するため、切替スイッチ３，６及び信号処理部１３の切替スイッチ２１，２５の接続先をＡ側に設定する。
これにより、切替スイッチ３は、送信信号発生部２から出力された送信信号をパルス変調部４に出力する。
【００２３】
パルス変調部４は、切替スイッチ３から送信信号を受けると、その送信信号をパルス変調して短パルスＡを生成し、その短パルスＡを切替スイッチ６に出力する。
なお、パルス変調部４は、送信信号をパルス変調してパルス信号を生成するだけであり、後述するパルス圧縮用変調部５のように、パルス内部に変調を施すなどの処理は実施しない。
切替スイッチ６は、上述したように、制御部１により接続先がＡ側に設定されているので、パルス変調部４から出力された短パルスＡを送信信号増幅部７に出力する。
【００２４】
送信信号増幅部７は、切替スイッチ６から短パルスＡを受けると、その短パルスＡの電力を増幅し、電力増幅後の短パルスＡを送受切替部８に出力する。
送受切替部８は、送信信号増幅部７から増幅された短パルスＡを受けると、その短パルスＡを空中線部９に出力することにより、その短パルスＡを観測領域に向けて大気に放射させる。
レーダ装置から距離が近い領域に物体が存在する場合、空中線部９から放射された短パルスＡは、その物体に反射され、タイミング３１の期間中に空中線部９に受信される。
【００２５】
図３の例では、レーダ装置から距離が近い領域に物体が存在しないので、物体に反射された短パルスＡは、タイミング３１の期間中に空中線部９に受信されないが（図３の例では、タイミング３２の期間中に空中線部９に受信される）、仮に、タイミング３１の期間中に空中線部９に受信された場合には、送受切替部８が空中線部９により受信された短パルスＡを受信信号増幅部１０に出力する。
受信信号増幅部１０は、送受切替部８から短パルスＡを受けると、その短パルスＡを増幅して周波数変換部１１に出力する。
周波数変換部１１は、後段の信号処理の容易化を図るため、受信信号増幅部１０から増幅された短パルスＡを受けると、その短パルスＡの周波数を下げる周波数変換処理を実施する。
位相検波部１２は、周波数変換部１１が短パルスＡの周波数を変換すると、その短パルスＡに対する位相検波処理を実施して、Ｉ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）信号とＱ（Ｑｕａｄｕｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）信号からなるビデオ信号を取得する。
なお、Ｉ信号とＱ信号を合わせると、複素数の振幅を有する受信信号になる。
【００２６】
信号処理部１３の切替スイッチ２１は、上述したように、制御部１により接続先がＡ側に設定されているので、位相検波部１２から出力された短パルスＡに係るビデオ信号を切替スイッチ２５に出力する。
また、信号処理部１３の切替スイッチ２５も、制御部１により接続先がＡ側に設定されているので、切替スイッチ２１から出力された短パルスＡに係るビデオ信号を気象エコー信号処理部２６に出力する。
信号処理部１３の気象エコー信号処理部２６は、切替スイッチ２５からビデオ信号を受けると、そのビデオ信号を解析して、例えば、降雨の検出や降水強度の算出などを行う。
【００２７】
制御部１は、短パルスＡによる観測期間を経過すると、長パルスＢを観測領域に向けて発信するため、切替スイッチ３，６及び信号処理部１３の切替スイッチ２１，２５の接続先をＢ側に設定する。
これにより、切替スイッチ３は、送信信号発生部２から出力された送信信号をパルス圧縮用変調部５に出力する。
【００２８】
パルス圧縮用変調部５は、切替スイッチ３から送信信号を受けると、その送信信号をパルス変調して長パルスを生成するとともに、パルス内部に位相変調や周波数変調などのパルス圧縮用の変調を施し、変調後の長パルスを切替スイッチ６に出力する。
長パルスＢのパルス幅は、図３からも明らかなように、短パルスＡのパルス幅よりも広くなっている。
切替スイッチ６は、上述したように、制御部１により接続先がＢ側に設定されているので、パルス圧縮用変調部５から出力された長パルスＢを送信信号増幅部７に出力する。
【００２９】
送信信号増幅部７は、切替スイッチ６から長パルスＢを受けると、その長パルスＢの電力を増幅し、電力増幅後の長パルスＢを送受切替部８に出力する。
送受切替部８は、送信信号増幅部７から増幅された長パルスＢを受けると、その長パルスＢを空中線部９に出力することにより、その長パルスＢを観測領域に向けて大気に放射させる。
空中線部９から放射された長パルスＢは、レーダ装置より遠い位置に存在する雲などに反射して、タイミング３２の期間中に空中線部９に受信される。
ただし、図３の例では、レーダ装置から距離が遠い位置、即ち、レーダ装置から距離３０の位置に孤立する物体（例えば、航空機）が存在しているので、タイミング３２の期間中に、長パルスＢの他に、その物体に反射された短パルスＡを受信する。
【００３０】
ここで、長パルスＢはパルス幅が拡散されているため、空中線部９に受信される長パルスＢの信号波形は、孤立反射体が存在したとしても、図３（ａ）の信号波形４１が示すように、時間方向に広がった形状になる。
しかし、短パルスＡはパルス幅が拡散されていないため、空中線部９に受信される短パルスＡは、図３（ａ）の信号波形４２が示すように、時間方向に局在したインパルス的な振幅分布を有する。
このように、短パルスＡの信号波形は孤立波形となり、２次エコーとみなすことができる。
【００３１】
送受切替部８は、タイミング３２の期間中に空中線部９が長パルスＢ（物体に反射された短パルスＡを含む）を受信すると、その長パルスＢを受信信号増幅部１０に出力する。
受信信号増幅部１０は、送受切替部８から長パルスＢを受けると、その長パルスＢを増幅して周波数変換部１１に出力する。
周波数変換部１１は、後段の信号処理の容易化を図るため、受信信号増幅部１０から増幅された長パルスＢを受けると、その長パルスＢの周波数を下げる周波数変換処理を実施する。
位相検波部１２は、周波数変換部１１が長パルスＢの周波数を変換すると、その長パルスＢに対する位相検波処理を実施して、Ｉ信号とＱ信号からなるビデオ信号を取得する。
信号処理部１３の切替スイッチ２１は、上述したように、制御部１により接続先がＢ側に設定されているので、位相検波部１２から出力された長パルスＢに係るビデオ信号を孤立波形検出部２２に出力する。
【００３２】
信号処理部１３の孤立波形検出部２２は、切替スイッチ２１から長パルスＢに係るビデオ信号を受けると、そのビデオ信号に含まれている２次エコーの受信波形である孤立波形を検出する。
ここで、孤立波形は、例えば、レーダ信号処理で一般的な一定誤警報確率回路、即ち、ＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆａｌｓｅ  Ａｌａｒｍ  Ｒａｔｅ）回路を用いて検出する。一定誤警報確率回路による孤立波形の検出処理手法は、例えば、下記の非特許文献に記されている。
・非特許文献
関根松夫、レーダ信号処理技術、ｐ．９７〜ｐ．９９，社団法人電子情報通信学会発行  １９９１年
【００３３】
信号処理部１３の２次エコー除去部２３は、孤立波形検出部２２により孤立波形が検出された場合、長パルスＢに係るビデオ信号から孤立波形を除去する。
ここで、孤立波形を除去する方法としては、孤立波形が存在する時間の振幅値（電力値）を０とする方法がある（図３の（ｂ）を参照）。
あるいは、受信機雑音の値が予め分かっている場合は、孤立波形が存在する時間の振幅値を受信機雑音レベルで置き換えるようにしてもよい。
これらの除去方法によれば、確実に２次エコー電力を除去することが可能となる。
【００３４】
ただし、孤立波形が存在する時間の振幅値を０とする方法では、気象エコー電力も除去してしまう場合もある。
そこで、孤立波形が存在する時間の前後の振幅値で、孤立波形が存在する時間の振幅値を補間するようにしてもよい。
最も簡単な除去方法としては、前後の振幅値を直線で補間する方法が考えられる。また、前後の振幅値の平均値と一致する平均値を持つ複素乱数を、孤立波形を除去した部分に挿入するようにしてもよい。
これにより、気象エコー電力を減衰させることなく、２次エコー除去処理を行うことができるため、気象エコー電力から算出される降雨強度の計測精度の劣化を防止することができる。
【００３５】
信号処理部１３のパルス圧縮部２４は、２次エコー除去部２３により孤立波形が除去された長パルスＢに係るビデオ信号を受けると、気象エコー信号処理部２６が観測処理を実施することができるようにするため、そのビデオ信号に対する圧縮処理を実施して、そのビデオ信号の時間方向を狭める。
信号処理部１３の切替スイッチ２５は、上述したように、制御部１により接続先がＢ側に設定されているので、パルス圧縮部２４から出力された長パルスＢに係るビデオ信号を気象エコー信号処理部２６に出力する。
信号処理部１３の気象エコー信号処理部２６は、切替スイッチ２５からビデオ信号を受けると、そのビデオ信号を解析して、降雨の検出や降水強度の算出などを行う。
【００３６】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、長パルスＢに係るビデオ信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていなければ、その長パルスＢに係るビデオ信号に対する圧縮処理を実施し、孤立波形が含まれていれば、その長パルスＢに係るビデオ信号から孤立波形を除去して、除去後のビデオ信号に対する圧縮処理を実施するように構成したので、距離の曖昧さが原因で生じる２次エコーを抑圧して探知性能を高めることができる効果を奏する。
【００３７】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置の信号処理部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。
信号処理部１３のパルス圧縮部５１は、切替スイッチ２１から出力された長パルスに係るビデオ信号に対するパルス圧縮処理を実施し、長パルスによる２次エコーが存在する場合、ビデオ信号を圧縮する。
信号処理部１３の孤立波形検出部５２はパルス圧縮部５１により圧縮処理されたビデオ信号に２次エコーの受信波形である孤立波形が含まれていれば、その孤立波形を検出する。
信号処理部１３の２次エコー拡散部５３は孤立波形検出部５２により孤立波形が検出された場合、その孤立波形にパルス圧縮用変調処理を実施することにより、２次エコーの拡散波形を生成する。
信号処理部１３の２次エコー減算部５４は切替スイッチ２１から出力されたビデオ信号から、２次エコー拡散部５３により生成された２次エコーの拡散波形を減算して、そのビデオ信号から２次エコーを除去する。
【００３８】
次に動作について説明する。
信号処理部１３にパルス圧縮部５１、孤立波形検出部５２、２次エコー拡散部５３及び２次エコー減算部５４が追加されている点以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、パルス圧縮部５１、孤立波形検出部５２、２次エコー拡散部５３及び２次エコー減算部５４の動作を主に説明する。
【００３９】
制御部１は、短パルスＡを観測領域に向けて発信する場合、上記実施の形態１と同様に、切替スイッチ３，６及び信号処理部１３の切替スイッチ２１，２５の接続先をＡ側に設定する。
これにより、信号処理部１３の切替スイッチ２１は、上記実施の形態１と同様にして、位相検波部１２から短パルスＡに係るビデオ信号を受けると、そのビデオ信号をパルス圧縮部５１に出力する。
ただし、空中線部９から観測領域内に短パルスＡを放射する直前に、空中線部９から放射された長パルスＢにより２次エコーが発生した場合、短パルスＡを受信するタイミング３１の期間中に空中線部９によって、その２次エコーが受信されることがある。例えば、航空機のような孤立した物体が２次エコー源である場合、短パルスＡに係るビデオ信号に２次エコー波形が現れることになる。
【００４０】
信号処理部１３のパルス圧縮部５１は、切替スイッチ２１から短パルスＡに係るビデオ信号を受けると、長パルスＢにより発生した２次エコーを検出できるようにするため、そのビデオ信号に対して、パルス圧縮処理を実施して、そのビデオ信号に含まれる２次エコーの成分が１点の距離に積み上がるようにする。
信号処理部１３の孤立波形検出部５２は、パルス圧縮部５１がビデオ信号を圧縮すると、孤立波形検出部２２と同様の検出方法を実施して、そのビデオ信号に含まれている２次エコーの受信波形である孤立波形を検出する。
【００４１】
信号処理部１３の２次エコー拡散部５３は、孤立波形検出部５２により孤立波形が検出された場合、その孤立波形にパルス圧縮用変調処理を実施することにより、２次エコーの拡散波形を生成する。
信号処理部１３の２次エコー減算部５４は、切替スイッチ２１から出力されたビデオ信号から、２次エコー拡散部５３により生成された２次エコーの拡散波形を減算して、そのビデオ信号から２次エコーを除去する。
【００４２】
信号処理部１３の切替スイッチ２５は、上述したように、制御部１により接続先がＡ側に設定されているので、２次エコー減算部５４から出力された短パルスＡに係るビデオ信号を気象エコー信号処理部２６に出力する。
信号処理部１３の気象エコー信号処理部２６は、切替スイッチ２５からビデオ信号を受けると、そのビデオ信号を解析して、降雨の検出や降水強度の算出などを行う。
【００４３】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、短パルスＡに係るビデオ信号に対して、本来は長パルスＢに対して行うパルス圧縮処理を実施して、圧縮処理後のビデオ信号に孤立波形が含まれているか否かを判定し、孤立波形が含まれていなければ、パルス圧縮処理前のビデオ信号をそのまま気象エコー信号処理部２６に出力し、孤立波形が含まれていれば、その孤立波形に対応するパルス圧縮処理前の拡散波形を生成し、パルス圧縮処理前のビデオ信号から当該拡散波形を減算するように構成したので、短パルスＡを受信するタイミング３１の期間中に、長パルスＢにより発生した２次エコーを受信しても、その２次エコーを除去して、探知性能を高めることができる効果を奏する。
【００４４】
なお、この実施の形態２では、信号処理部１３にパルス圧縮部５１、孤立波形検出部５２、２次エコー拡散部５３及び２次エコー減算部５４が追加されているものについて示したが、パルス圧縮部５１、孤立波形検出部５２、２次エコー拡散部５３及び２次エコー減算部５４を追加する代わりに、孤立波形検出部２２、２次エコー除去部２３及びパルス圧縮部２４を削除するようにしてもよい。
ただし、この場合は、長パルスＢにより発生した２次エコーを除去することができるが、短パルスＡにより発生した２次エコーは除去することができない。
【００４５】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１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。
パルス圧縮用変調部１４は切替スイッチ３から送信信号を受けると、その送信信号をパルス変調するとともに、パルス圧縮符号Ａを用いて、パルス内で位相変調処理を施すことによりパルスＡを生成し、そのパルスＡを切替スイッチ６に出力する。
パルス圧縮用変調部１５は切替スイッチ３から送信信号を受けると、その送信信号をパルス変調するとともに、パルス圧縮符号Ｂを用いて、パルス内で位相変調処理を施すことによりパルスＢを生成し、そのパルスＢを切替スイッチ６に出力する。ただし、パルスＡ，Ｂのパルス幅は、パルスＡのパルス幅＝パルスＢのパルス幅でもよいし、パルスＡのパルス幅＜パルスＢのパルス幅でもよいし、パルスＡのパルス幅＞パルスＢのパルス幅でもよい。
なお、パルス圧縮用変調部１４，１５はパルス送信手段を構成している。
【００４６】
図６はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置の信号処理部を示す構成図であり、図において、図４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。
信号処理部１３のパルス圧縮部６１は切替スイッチ２１からパルスＡに係るビデオ信号を受けると、そのビデオ信号に対してパルス圧縮符号Ｂによる圧縮処理を実施する。
信号処理部１３の２次エコー拡散部６２は孤立波形検出部５２により検出された孤立波形の遅延時間位置に、パルス圧縮符号Ｂにより拡散された拡散信号を付加することにより、推定２次エコー信号を合成する。
信号処理部１３のパルス圧縮部６３は２次エコー減算部５４からビデオ信号を受けると、パルス圧縮符号Ａを用いて、そのビデオ信号に対する圧縮処理を実施する。
【００４７】
信号処理部１３のパルス圧縮部６４は切替スイッチ２１からパルスＢに係るビデオ信号を受けると、パルス圧縮符号Ａを用いて、そのビデオ信号に対する圧縮処理を実施する。
信号処理部１３の２次エコー拡散部６５は孤立波形検出部２２により検出された孤立波形の遅延時間位置に、パルス圧縮符号Ａにより拡散された拡散信号を付加することにより、推定２次エコー信号を合成する。
信号処理部１３の２次エコー減算部６６は切替スイッチ２１から出力されたビデオ信号から、２次エコー拡散部６５により生成された２次エコーの拡散波形を減算して、そのビデオ信号から２次エコーを除去する。
信号処理部１３のパルス圧縮部６７は２次エコー減算部６６からビデオ信号を受けると、パルス圧縮符号Ｂを用いて、そのビデオ信号に対する圧縮処理を実施する。
【００４８】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１，２では、パルス変調部４が送信信号をパルス変調するだけで、パルス内でパルス圧縮用の変調処理を実施していないものについて示したが、パルス変調部４の代わりに、パルス内でパルス圧縮用の変調処理を実施するパルス圧縮用変調部１４を設けるようにしてもよい。
【００４９】
制御部１は、パルスＡを観測領域に向けて発信する場合、上記実施の形態１と同様に、切替スイッチ３，６及び信号処理部１３の切替スイッチ２１，２５の接続先をＡ側に設定する。
これにより、信号処理部１３の切替スイッチ２１は、上記実施の形態１と同様にして、位相検波部１２からパルスＡに係るビデオ信号を受けると、そのビデオ信号をパルス圧縮部６１に出力する。
【００５０】
信号処理部１３のパルス圧縮部６１は、切替スイッチ２１からパルスＡに係るビデオ信号を受けると、パルスＢにより発生した２次エコーを検出できるようにするため、そのビデオ信号に対して、パルス圧縮符号Ｂを用いて、パルス圧縮処理を実施する。
信号処理部１３の孤立波形検出部５２は、パルス圧縮部６１が２次エコーを圧縮するためのパルス圧縮処理を実施すると、上記実施の形態２と同様にして、そのビデオ信号に含まれている２次エコーの受信波形である孤立波形を検出する。
【００５１】
信号処理部１３の２次エコー拡散部６２は、孤立波形検出部５２が孤立波形を検出すると、その孤立波形の遅延時間位置に、パルス圧縮符号Ｂにより拡散された拡散信号を付加することにより、推定２次エコー信号を合成する。
信号処理部１３の２次エコー減算部５４は、切替スイッチ２１から出力されたビデオ信号から、２次エコー拡散部６２により生成された２次エコーの拡散波形（推定２次エコー信号）を減算して、そのビデオ信号から２次エコーを除去する。
信号処理部１３のパルス圧縮部６３は、２次エコー減算部５４から２次エコー除去後のビデオ信号を受けると、パルス圧縮符号Ａを用いて、そのビデオ信号に対する圧縮処理を実施する。
【００５２】
一方、制御部１は、パルスＢを観測領域に向けて発信する場合、上記実施の形態１と同様に、切替スイッチ３，６及び信号処理部１３の切替スイッチ２１，２５の接続先をＢ側に設定する。
これにより、信号処理部１３の切替スイッチ２１は、上記実施の形態１と同様にして、位相検波部１２からパルスＢに係るビデオ信号を受けると、そのビデオ信号をパルス圧縮部６４に出力する。
【００５３】
信号処理部１３のパルス圧縮部６４は、切替スイッチ２１からパルスＢに係るビデオ信号を受けると、パルスＡにより発生した２次エコーを検出できるようにするため、そのビデオ信号に対する圧縮処理を実施する。
信号処理部１３の孤立波形検出部２２は、パルス圧縮部６４がパルス圧縮符号Ａを用いて、ビデオ信号に対する圧縮処理を実施すると、上記実施の形態１と同様にして、そのビデオ信号に含まれている２次エコーの受信波形である孤立波形を検出する。
【００５４】
信号処理部１３の２次エコー拡散部６５は、孤立波形検出部２２が孤立波形を検出すると、その孤立波形の遅延時間位置に、パルス圧縮符号Ａにより拡散された拡散信号を付加することにより、推定２次エコー信号を合成する。
信号処理部１３の２次エコー減算部６６は、切替スイッチ２１から出力されたビデオ信号から、２次エコー拡散部６５により生成された２次エコーの拡散波形（推定２次エコー信号）を減算して、そのビデオ信号から２次エコーを除去する。
信号処理部１３のパルス圧縮部６７は、２次エコー減算部６６から２次エコー除去後のビデオ信号を受けると、パルス圧縮符号Ｂを用いて、そのビデオ信号に対する圧縮処理を実施する。
【００５５】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、パルス変調部４の代わりに、パルス内でパルス圧縮用の変調処理を実施するパルス圧縮用変調部１４を設けたことにより、パルスＡやパルスＢにより発生した２次エコーを受信しても、その２次エコーを除去して探知性能を高めることができる効果を奏する。
【００５６】
なお、この実施の形態３では、パルスの変調処理として符号変調を利用することを想定しているが、パルス圧縮方式としては符号変調には限るものではなく、例えば、変調方式として周波数変調方式を利用する場合、変調周波数の時間変化率を変えた観測を交互に繰り返すようなものが考えられる。あるいは、符号変調と周波数変調を交互に繰り返すようなものも考えられる。
【００５７】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置の信号処理部を示す構成図であり、図において、図４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。
信号処理部１３の受信振幅比算出部７１は切替スイッチ２１から出力された短パルスＡに係るビデオ信号とパルス圧縮部５１により２次エコーを想定して圧縮処理されたビデオ信号の振幅比を算出する。
信号処理部１３の２次エコー検出部７２は受信振幅比算出部７１により算出された振幅比と所定の閾値を比較し、その振幅比が所定の閾値より大きい場合、そのパルス信号に孤立波形が含まれていると判定して孤立波形を検出する。
【００５８】
上記実施の形態１〜３では、孤立波形検出部５２が一定誤警報確率回路を用いて、孤立波形を検出するものについて示したが、切替スイッチ２１から出力された短パルスＡに係るビデオ信号に２次エコーが混入している場合、パルス圧縮部５１の２次エコーに対する圧縮処理によって２次エコーが積算されるため、圧縮処理前後の振幅比が大きくなることを利用して、孤立波形を検出するようにしてもよい。
【００５９】
即ち、信号処理部１３の受信振幅比算出部７１は、切替スイッチ２１から出力された短パルスＡに係るビデオ信号とパルス圧縮部５１により圧縮処理されたビデオ信号の振幅比を算出する。
信号処理部１３の２次エコー検出部７２は、受信振幅比算出部７１により算出された振幅比と所定の閾値を比較し、その振幅比が所定の閾値より大きい場合、そのパルス信号に孤立波形が含まれていると判定する。
一方、１次エコー成分のみが含まれている場合は、パルス圧縮部５１の圧縮処理によって２次エコー成分が積算されないため、その振幅比が所定の閾値より小さい場合、そのパルス信号に孤立波形が含まれていないと判定する。
【００６０】
上記実施の形態１〜３では、孤立波形を２次エコーとして検出することから、航空機などの孤立反射源による２次エコーを除去することができるが、気象エコーや空間的に広がった領域に存在する山地などの２次エコーは除去できない。
しかし、この実施の形態４によれば、圧縮処理前後の振幅比から２次エコーの有無を判定するので、２次エコー源が気象エコーや空間的に広がった領域に存在する山地などの２次エコーを検出することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の信号処理部を示す構成図である。
【図３】短パルスＡと長パルスＢの送受信と信号処理部１３の処理内容を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の信号処理部を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるレーダ装置の信号処理部を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４によるレーダ装置の信号処理部を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  制御部（パルス送信手段、第１のパルス受信手段、第２のパルス受信手段）、２  送信信号発生部（パルス送信手段）、３  切替スイッチ（パルス送信手段）、４  パルス変調部（パルス送信手段）、５  パルス圧縮用変調部（パルス送信手段）、６  切替スイッチ（パルス送信手段）、７  送信信号増幅部（パルス送信手段）、８  送受切替部（パルス送信手段、第１のパルス受信手段、第２のパルス受信手段）、９  空中線部（パルス送信手段、第１のパルス受信手段、第２のパルス受信手段）、１０  受信信号増幅部（第１のパルス受信手段、第２のパルス受信手段）、１１  周波数変換部（第１のパルス受信手段、第２のパルス受信手段）、１２  位相検波部（第１のパルス受信手段、第２のパルス受信手段）、１３  信号処理部（信号処理手段）、１４  パルス圧縮用変調部（パルス送信手段）、１５  パルス圧縮用変調部（パルス送信手段）、２１  切替スイッチ、２２  孤立波形検出部、２３  ２次エコー除去部、２４  パルス圧縮部、２５  切替スイッチ、２６  気象エコー信号処理部、３１  タイミング、３２  タイミング、３３  経路、３４  経路、４１  信号波形、４２  信号波形、５１  パルス圧縮部、５２  孤立波形検出部、５３  ２次エコー拡散部、５４  ２次エコー減算部、６１  パルス圧縮部、６２  ２次エコー拡散部、６３  パルス圧縮部、６４  パルス圧縮部、６５  ２次エコー拡散部、６６  ２次エコー減算部、６７  パルス圧縮部、７１  受信振幅比算出部、７２  ２次エコー検出部。
【図１】
2006184186.tif 000003
【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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