(57)【要約】【課題】  偏波情報を用いることで、ＳＣＲを改善し、目標検出確率を向上させる。【解決手段】  クラッタのドップラー周波数帯域を算出するクラッタ帯域推定手段、受信ドップラースペクトルの中から上記ドップラー周波数帯域内に存在する信号を抽出するクラッタ帯域信号抽出手段、ドップラー周波数帯域内に存在する信号に基づいてクラッタの偏波特性を推定するクラッタ偏波特性推定手段、クラッタ抑圧フィルタを生成するクラッタ抑圧フィルタ生成手段、ドップラー周波数帯域内のドップラースペクトルに対して上記抑圧フィルタにより上記偏波特性相当成分を抑圧するクラッタ抑圧手段、抑圧されたドップラースペクトルを閾値と比較して目標の検出判定を行う目標検出手段。【選択図】        図１
2006349477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパルスの送受信によって得られた受信信号から各レンジセルにおけるドップラースペクトルを算出し、算出されたドップラースペクトルからクラッタを抑圧して移動小目標の検出を向うレーダ装置において、
クラッタのドップラー周波数帯域を算出するクラッタ帯域推定手段と、
前記受信信号のドップラースペクトルの中から前記クラッタのドップラー周波数帯域内に存在する信号を抽出するクラッタ帯域信号抽出手段と、
抽出されたクラッタのドップラー周波数帯域内に存在する信号に基づいてクラッタの偏波特性を推定するクラッタ偏波特性推定手段と、
推定されたクラッタ偏波特性の成分を抑圧するためのクラッタ抑圧フィルタを生成するクラッタ抑圧フィルタ生成手段と、
前記受信信号のドップラースペクトルのうち、前記クラッタのドップラー周波数帯域内に存在するドップラースペクトルに対して前記クラッタ抑圧フィルタを適用して前記クラッタの偏波特性に相当する成分を抑圧するクラッタ抑圧手段と、
前記クラッタ抑圧手段によってクラッタが抑圧されたドップラースペクトルを閾値と比較して目標の検出判定を行う目標検出手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
クラッタ帯域推定手段は、当該レーダ装置を搭載するプラットフォームの自機位置情報計測手段から与えられた自機位置の情報と速度情報、および予め計測したアンテナのビームパターンの情報に基づいて、各レンジセルにおけるクラッタのドップラー周波数帯域を算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
クラッタ偏波特性推定手段は、クラッタ帯域信号抽出手段により抽出されたクラッタのドップラー周波数帯域内に存在する信号のレンジセルおよびドップラーセルにおける散乱ベクトルの共分散行列を算出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
クラッタ抑圧フィルタ生成手段は、クラッタ偏波特性推定手段によって算出された共分散行列の固有値分解を実施し、クラッタ偏波特性のうちの第１主成分の電力をゼロに抑圧するとともに、第２および第３主成分を白色化するポラリメトリックノッチフィルタを生成することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
クラッタ抑圧手段は、ドップラー処理手段によって算出されたドップラースペクトルのうち、クラッタ帯域推定手段で推定されたクラッタのドップラー周波数帯域外のドップラースペクトルに対しては、受信機雑音の電力で正規化した後、アンテナパターンから予測されるクラッタのドップラースペクトル強度分布の逆数を乗じることによりクラッタを抑圧することを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
目標検出手段は、クラッタ抑圧手段によってクラッタが抑圧されたドップラースペクトルから各レンジセル、ドップラーセルにおける全ての偏波チャネルの電力和を算出した後、各レンジセルの電力和を算出し、この各レンジセル電力和を予め定めた閾値と比較して目標検出判定を行うことを特徴とする請求項５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、クラッタを抑圧して移動小目標の検出を向うレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動小目標の検出方式を実装したレーダ装置は、特に、航空機やその他のプラットフォームに搭載され、上空から電波を送受信することによって地表面や海面付近の観測を行い、地表面や海面付近に存在する小目標の検出を行うものである。なお、ここで言う、小目標とは電波の反射強度の小さい目標のことを意味しており、その物理的な大きさが小さい目標とは限らない。この種のレーダで地表面や海面付近を観測すると、一般に地表面や海面からの強いエコー（それぞれグラウンドクラッタ、シークラッタと呼ぶ。また、この発明に関しての説明においてはグラウンドクラッタやシークラッタのように背景からのエコーを、総称して単にクラッタと呼ぶ。）が受信される。したがって、地表面や海面付近に存在する目標からのエコー（これを目標信号と呼ぶ。）を受信レーダ信号の中から検出するためには、予めクラッタを抑圧することが必要となる。
【０００３】
従来のレーダ装置におけるクラッタ抑圧技術には、目標信号とクラッタのドップラー周波数差を利用してクラッタを抑圧するＭＴＩ（Moving Target Indicator）と呼ばれる技術がある（例えば非特許文献１参照。）。これは、小目標として、車両や船舶のように移動するものを想定して、背景と目標の速度差に基づいてクラッタと目標信号を判別し、クラッタを抑圧する方法である。
また、静止目標を検出するためのクラッタ抑圧方法としては、目標と背景の偏波特性の相違に着目してクラッタを抑圧し、目標を検出する方法がある（例えば非特許文献２参照。）。この方法は、互いに直交する２つの偏波（たとえば水平偏波（Ｈ偏波）と垂直偏波（Ｖ偏波））の組み合わせで電波を送受信して、背景と目標の偏波特性を計測し、受信信号の中でクラッタの偏波特性に相当する部分を抑圧するというものである。
【０００４】
さらに、受信信号のドップラー周波数と偏波特性を解析して、クラッタのドップラー周波数と偏波特性に相当する部分を抑圧する方法がある（例えば非特許文献３参照。）。この方法は、偏波・時間信号内でアダプティブフィルタを生成して、クラッタを抑圧するものである。したがって、この方式と移動目標を対象としたＭＴＩなどの方式とを比較すると、目標とクラッタの偏波特性の相違によってクラッタを抑圧できる分、クラッタの抑圧性能および目標の検出性能が向上するという利点がある。
【０００５】
上記非特許文献３に記載された、ドップラー周波数と偏波特性の情報を同時に用いてクラッタを抑圧する方法を実現する機能構成の例を図５に示し説明する。
図において、受信信号１０１は、レーダ装置によって複数のパルスを送受信して得られたものであり、一時メモリに格納される。受信信号１０１の構造は、レンジセル毎に、複数偏波チャネル、複数ヒットの信号が配列された形であり、ヒット数をＭ、偏波チャネル数をＰとした場合、各レンジセルの信号はＭ×Ｐ次元ベクトル信号である。なお、受信信号１０１の構造については、この発明の実施の形態１で詳細に説明する。試験セルのクラッタを抑圧するために、その前後の参照セルの信号から、共分散行列推定手段１０２によってクラッタ共分散行列を推定する。このクラッタ共分散行列を用いて、フィルタ生成手段１０３によってクラッタ抑圧用フィルタを生成し、クラッタ抑圧手段１０４において、該クラッタ抑圧用フィルタを試験セルにおける観測値に適用することによってクラッタを抑圧する。次いで、判定手段１０５においてクラッタ抑圧手段１０４が出力したクラッタ抑圧後の信号を閾値と比較することによって目標検出判定を行う。
【０００６】
【非特許文献１】M.I.Skolnik,“Introduction to Radar Systems,” Second Edition,McGraw-Hill,1980.
【非特許文献２】L.M. Novak, M.C. Burl, W.W. Irving,“Optimal polarimetric processing for enhanced target detection,”IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,Vol. 29, No. 1, pp.234-244, Jan. 1993
【非特許文献３】D.Pastina他 “aptive Polarimetric Target Detection with Coherent Radar,”IEEE International Radar Conf. 2000，pp93-97
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のレーダ装置は、目標からのエコー（目標信号）を受信レーダ信号の中から検出するために、以上のような各種方法で予めクラッタを抑圧するようにしているが、下記のような問題がある。
非特許文献１に記載された方法では、地表面上で静止している車両や、海面に浮遊している船舶などのように目標信号のドップラー周波数がクラッタのドップラー周波数と一致する場合、また、たとえ目標が移動していてもクラッタのドップラー周波数が広がり、目標信号のドップラー周波数と重なってしまうような場合には、目標信号も抑圧されてしまい判別できなくなる。また、目標信号強度が極めて小さい場合は、クラッタを抑圧しても目標信号を十分に検出できないという問題が生じる場合がある。
【０００８】
また、非特許文献２に記載された方法では、背景と目標の偏波特性が一致する場合、また偏波特性の相違が小さい場合には、クラッタを抑圧しても目標信号を十分に検出できない場合がある。
さらに、非特許文献３に記載された方法では、目標の偏波特性に関する情報を事前に準備しておく必要がある。また、フィルタ生成手段において、共分散行列の固有値解析が必要であるが、共分散行列は（Ｍ×Ｐ）×（Ｍ×Ｐ）の行列であるため、演算量が非常に多くなるという問題がある。
【０００９】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ドップラー情報と偏波情報を用いることで、移動目標に対するＳＣＲ（Signal to Clutter Ratio）を改善し、目標検出確率を向上させ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】
【００１０】
この発明に係るレーダ装置は、複数のパルスの送受信によって得られた受信信号から各レンジセルにおけるドップラースペクトルを算出し、算出されたドップラースペクトルからクラッタを抑圧して移動小目標の検出を行うレーダ装置において、クラッタのドップラー周波数帯域を算出するクラッタ帯域推定手段と、受信信号のドップラースペクトルの中から上記クラッタのドップラー周波数帯域内に存在する信号を抽出するクラッタ帯域信号抽出手段と、抽出されたクラッタのドップラー周波数帯域内に存在する信号に基づいてクラッタの偏波特性を推定するクラッタ偏波特性推定手段と、推定されたクラッタ偏波特性の成分を抑圧するためのクラッタ抑圧フィルタを生成するクラッタ抑圧フィルタ生成手段と、受信信号のドップラースペクトルのうち、上記クラッタのドップラー周波数帯域内に存在するドップラースペクトルに対してクラッタ抑圧フィルタを適用して上記クラッタの偏波特性に相当する成分を抑圧するクラッタ抑圧手段と、クラッタ抑圧手段によってクラッタが抑圧されたドップラースペクトルを閾値と比較して目標の検出判定を行う目標検出手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、クラッタの偏波特性とドップラー周波数の情報を利用してクラッタを抑圧するので、目標検出性能を向上させる効果がある。また、はじめに受信信号のドップラースペクトルから、クラッタのドップラー周波数帯域の信号を抽出して、その抽出された信号を用いてクラッタの偏波特性を推定するため、クラッタの偏波特性の推定精度を向上させる効果がある。一般に、海面や一様な地表面においてはクラッタの偏波特性とドップラー周波数の相関は低いため、ドップラー周波数解析と偏波特性解析を順次適用することで、行列演算に供する行列の次数を低減することができ、その分演算量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
図１において、送信機（送信手段）１でパルス信号を生成し、送受切換器２が当該パルス信号を偏波切換器３に送る。偏波切換器３は、第１偏波送受信アンテナ４を駆動することにより、そのパルス信号を第１偏波送受信アンテナ４から空間に放射させる。空間に放射されたパルス信号は観測対象によって散乱される。偏波切換器３は、第１偏波送受信アンテナ４と第２偏波送受信アンテナ５の双方を駆動し、観測対象によって散乱された散乱波を各アンテナでそれぞれ受信する。ここで、第１偏波送受信アンテナ４と第２偏波送受信アンテナ５の偏波特性は互いに直交する関係を有する。なお、第１偏波送受信アンテナ４および第２偏波送受信アンテナ５における偏波特性が直交する組み合わせとして、例えば、垂直偏波と水平偏波の組み合わせや、右旋円偏波と左旋円偏波の組み合わせなどが考えられる。観測対象からの散乱波の各受信信号のそれぞれは、送受切換器２を介して受信機（受信手段）６に送られる。
【００１３】
受信機６において、第１偏波送受信アンテナ４と第２偏波送受信アンテナ５が受信した散乱波の受信信号のそれぞれに対して、位相検波処理とＡ／Ｄ変換処理およびレンジ圧縮処理を実施し、それぞれの受信信号の振幅と位相を示すデジタル受信信号ｘ1mn、ｘ2mnを出力する。受信機６から出力された受信信号ｘ1mn，ｘ2mnはメモリ７に送られ、一時保存される。なお、ｘpmnは、第ｐ偏波チャネル（ｐ＝１，２，３，４，詳細は後述する。）ｍ番目（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）のパルスの受信信号のｎ番目（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）のレンジセルにおける値である。ここで、Ｍはパルス数であり、Ｎはレンジセル数である。パルスをＭ個送受信するタイミングについては後述する。
同様に、送信機１で生成した広帯域パルスは、送受切換器２を介して偏波切換器３に送り、これを第２偏波送受信アンテナ５から観測対象に照射される。第１偏波送受信アンテナ４と第２偏波送受信アンテナ５において受信された散乱波の受信信号に対しても、受信機６で同様の処理を繰り返すことにより、受信信号ｘ3mn，ｘ4mnを得る。この受信信号ｘ3mn，ｘ4mnもメモリ７に送られ、一時保存される。
【００１４】
なお、ここで、第１偏波チャネルの受信信号は、第１偏波送受信アンテナ４で送信して第１偏波送受信アンテナ４で受信した信号とし、第２偏波チャネルの受信信号は、第１偏波送受信アンテナ４で送信して第２偏波送受信アンテナ５で受信した信号として定義する。また、第３偏波チャネルの受信信号は、第２偏波送受信アンテナ５で送信して第２偏波送受信アンテナ５で受信した信号とし、第４偏波チャネルの受信信号は、第２偏波送受信アンテナ５で送信して第１偏波送受信アンテナ４で受信した信号として定義する。
【００１５】
図２は第１偏波送受信アンテナ４と第２偏波送受信アンテナ５の各時刻の動作モードについて示している。図中のインターバルは、受信信号ｘ1mn，ｘ2mn，ｘ3mn，ｘ4mnの一組を得るのに要する処理のひとまとめである。インターバルの時間をＴ［秒］とする。このインターバルをＭ回繰り返すことによって、各偏波チャネルの信号をＭパルス分取得する。レーダ装置が、送受アンテナの位置が等しいモノスタティック構成の場合には、ｘ2mnとｘ4mnが等しいことは、文献“Radar polarimetry for geoscience applications”(Ulaby他著, Artech House Inc., 1990)などに示されており、周知である。そこで、以下の説明においては、受信信号ｘ4mnは用いず、３つの偏波チャネルの受信信号ｘ1mn，ｘ2mn，ｘ3mnのみを用いる。なお、偏波チャネルの数が３つ以外の場合についての拡張は容易である。以上のように取得された偏波チャネル３チャネルのＭパルス、Ｎレンジセル分の信号はメモリ７に一時保存される。
【００１６】
ドップラー処理手段８は、メモリ７から読み出した受信信号ｘpmn（ｐ＝１，２，３；ｍ＝０，…，Ｍ−１；ｎ＝０，…，Ｎ−１）に対して、（１）式の離散フーリエ変換の処理を施して偏波チャネルｐ、レンジセルｎにおけるドップラースペクトルＸpkn（ｋ＝０，…，Ｍ−１）を算出する。
【数１】
2006349477.tif 000003
（ｐ＝１，２，３；  ｎ＝０，…，Ｎ−１）
【００１７】
ここで、（１）式の離散フーリエ変換はＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）によって高速に演算できる。（１）式によって得られるスペクトルＸpknは偏波チャネルｐ、レンジセルｎにおけるドップラー周波数ｆk＝ｋ／（Ｍ×Ｔ）の成分である。なお、送信パルス数Ｍを増加することによりドップラー分解能を向上でき、これによって後述のクラッタ抑圧手段１４におけるクラッタ抑圧性能を向上することも可能であるが、パルス数を増加して観測時間が延長した場合、（１）式のドップラー処理の前に自機位置情報計測手段１０からの情報により、レンジマイグレーション補償処理が必要になる場合がある。これは従来合成開口レーダ技術などで用いられる処理であり、例えば、大内著「リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎」（東京電機大学出版局）などに記載された周知の技術である。自機位置情報計測手段１０としては、たとえば、慣性航法装置やＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などを使用する。
【００１８】
ドップラー処理手段８から出力されたドップラースペクトルＸpkn（ｐ＝１，２，３；ｋ＝０，…，Ｍ−１；ｎ＝０，…，Ｎ−１）はクラッタ帯域信号抽出手段９に送られる。クラッタ帯域信号抽出手段９は、クラッタ帯域推定手段１１によって推定されたクラッタのドップラー周波数帯域を受信信号のドップラースペクトルＸpknの中から抽出する処理を行う。
ここで、クラッタ帯域信号抽出手段９の動作の詳細を説明する前に、クラッタ帯域推定手段１１の動作について説明しておく。図３はプラットフォームに搭載したレーダ装置による観測状況を示す模式図である。背景が地表面のように静止している場合、クラッタのドップラー周波数はプラットフォームの移動速度と高度およびビーム幅など、観測のパラメータのみで決まるが、背景が海面のように動くものである場合は、その移動速度もクラッタのドップラー周波数の大きさに寄与する。しかし、以下では、まずクラッタは静止しているものと考える。そうすることで、ドップラースペクトルＸpknの中でクラッタの存在する領域は次のようになる。
【００１９】
図３において、レーダ装置を搭載した航空機などのプラットフォーム１６が高度Ｈを速さＶpfで水平に等速直線運動していることを考える。このときのアンテナのビームパターンは進行方向正面下方を向いている。ビーム中心のオフナディア角をθとし、ビームの３ｄＢ幅をΨとする。３ｄＢ幅のビームが照射している範囲はフットプリント１７である。オフナディア角θ、進行方向正面から見込み角ψだけ進行方向と垂直な方向にずれた方向にある点Ｐからの反射信号のドップラー周波数ｆdは（２）式によって表される。
【数２】
2006349477.tif 000004
【００２０】
ｎ番目のレンジセルまでの距離をｒとする（これをレンジセルｎのスラントレンジ距離ｒと呼ぶ。）。スラントレンジｒにおいて進行方向に直交する方向（アジマス方向）のフットプリントの見込み角の大きさをΨr（図３参照）とすると、ｎ番目のレンジセルのドップラースペクトルにおいて、クラッタの存在するドップラー周波数帯は（３）式で表される範囲となる。
【数３】
2006349477.tif 000005
ここで、θrはプラットフォームの位置から、スラントレンジｒの点までのオフナディア角であり、（４）式の関係を満たす。
【数４】
2006349477.tif 000006
【００２１】
フットプリントの見込み角Ψrはアンテナのビームパターンと自機位置およびクラッタの位置の関数である。したがって、クラッタ帯域推定手段１１においては、まず自機位置情報計測手段１０から得られる自機位置の情報と速度情報、および予め計測したアンテナのビームパターンの情報に基づいて、各レンジセルｎにおけるフットプリントの見込み角Ψrを算出する。次いで、（３）式によって各レンジセルｎにおけるクラッタのドップラー周波数帯域を算出して出力する。なお、航空機が水平な等速直線運動をしていない場合についても、正確な自機位置情報計測手段１０から正確な軌道情報を得ることによって、以上と同様な方法でクラッタのドップラー帯域を計算することは可能である。また、ここではアンテナのビームパターンが進行方向正面の下方を向いている場合を例に説明したが、ビームが進行方向に対して、斜め前方や横を向いていても、同様な計算によってクラッタのドップラー周波数帯域を算出できる。クラッタ帯域推定手段１１は、以上によって算出したクラッタのドップラー周波数帯域（以下、クラッタ帯域とする。）を出力する。
【００２２】
クラッタ帯域信号抽出手段９は、ドップラースペクトルＸpkn（ｐ＝１，２，３；ｋ＝０，…，Ｍ−１；ｎ＝０，…，Ｎ−１）の中から、クラッタ帯域推定手段１１で算出されたクラッタ帯域内に存在する信号を次のようにして抽出する。
あるレンジセルｎ、ドップラーセルｋにおけるドップラースペクトルＸpknはドップラー周波数ｆk＝ｋ／（Ｍ×Ｔ）の成分であるから、各レンジセルと各ドップラーセルにおいて、（５）式を用いた比較を実施する。（５）式の不等号が成立した場合は、その比較対象とされたドップラースペクトルＸpknはクラッタ帯域内の信号であるとして抽出し、一方、不成立の場合は、クラッタ帯域外であると判定する（ただし、（３）式において適切な端点処理は必要である。）。
【数５】
2006349477.tif 000007
【００２３】
なお、インターバルの周期Ｔが広く、クラッタのドップラースペクトルが折り返して観測される場合は、例えば（６）式の比較演算によって、折り返した領域を抽出する。すなわち、（６）式の不等号が成立すれば、ドップラースペクトルＸpknはクラッタ帯域内の信号であるとして抽出され、不成立であれば、クラッタ帯域外であると判定される。
図４は受信信号のドップラースペクトルＸpknにおけるクラッタ帯域の概念を示す模式図である。図の直方体は、ドップラースペクトルＸpknを３次元行列として表現した概念モデルである。受信信号のドップラースペクトルのうち、一部がクラッタ帯域であることを楕円の領域で示している。（５）式の基準によって抽出される信号はこの楕円で囲まれた部分に相当する。
【００２４】
【数６】
2006349477.tif 000008
ここで、ｍｏｄ（ａ，ｂ）は、ａをｂで除算したときの剰余である。クラッタ帯域信号抽出手段９は、以上によってクラッタ領域として抽出された（レンジセル番号ｎ、ドップラーセル番号ｋ）の集合ＣＣを出力する。
【００２５】
クラッタ偏波特性推定手段１２は、クラッタ帯域信号抽出手段９によって抽出されたクラッタ帯域に含まれる信号に基づいてクラッタの偏波特性を推定する処理を、次のようにして実施する。
あるレンジセルｎ、ドップラーセルｋにおけるドップラースペクトルＸpknの偏波特性は、（７）式のようなベクトル量Ｙknで表現できる。Ｙknはそのベクトル空間内での向きが偏波特性を表し、その長さが信号強度を表す量である。このベクトルを「散乱ベクトル」と呼ぶことにする。
【数７】
2006349477.tif 000009
【００２６】
クラッタの散乱ベクトルは、一般にランダムベクトルとして扱うことが出来、その分布は平均ゼロの多変量正規分布に従うことが知られている（なお、分解能が向上すると多変量Ｋ分布やワイブル分布に従うようになるという報告がされている。）。クラッタ偏波特性推定手段１２においては、クラッタ帯域推定手段９においてクラッタ帯域内と判定された信号のレンジセルおよびドップラーセルにおける散乱ベクトルの平均的な性質を算出する処理を行う。これは、（８）式のようにして、散乱ベクトルの共分散行列Σcを計算することによって実現できる。すなわち、クラッタ偏波特性推定手段１２は、（８）式に従って共分散行列Σcを算出してクラッタの偏波特性として出力する。
【数８】
2006349477.tif 000010
ただし、上付きの＊Ｔはベクトルおよび行列の共役転置を表す。
【００２７】
クラッタ抑圧フィルタ生成手段１３は、共分散行列Σcで表現される偏波特性の成分を抑圧するためのクラッタ抑圧フィルタを、次のようにして生成する。
ここでは、特開２００３−１８５７３３号公報に示されたポラリメトリックノッチフィルタ（以下、ＰＮＦとする。）を使用する。よって、クラッタ抑圧フィルタ生成手段１３においては、まず、共分散行列Σcを、ユニタリ行列Ｖを用いて次式のように対角化する処理（固有値分解）を行う。
【数９】
2006349477.tif 000011
ただし、λ1≧λ2≧λ3はΣcの固有値とする。
【００２８】
次に、（９）式の処理で得られた共分散行列Σcの固有値とユニタリ行列Ｖとを用いて、ＰＮＦのフィルタ係数Ｆを次式のように決定し、出力する。
【数１０】
2006349477.tif 000012
（１０）式によって算出されるＰＮＦは、クラッタ偏波特性のうち、その第１主成分をゼロに抑圧して、残りの第２、第３主成分については、白色化するフィルタである。なお、クラッタ抑圧フィルタ生成手段１３の処理で使用されるフィルタはＰＮＦに限定されるものではなく、例えば非特許文献２に示されているＰＷＦ（Polarimetric Whitening Filter）などをはじめとして、従来から知られている偏波情報を用いたクラッタ抑圧用フィルタなどを用いてもよい。
【００２９】
クラッタ抑圧手段１４は、先ず、上記生成されたクラッタ抑圧フィルタを用いて、ドップラー処理手段８によって算出されたドップラースペクトルのうち、クラッタ帯域信号抽出手段９で抽出されたクラッタ帯域内に存在する信号に対して、（１１）式によるクラッタ抑圧処理を適用する。すなわち、ドップラースペクトルのベクトル量Ｙknにフィルタ係数Ｆを乗じる。
Ｚkn＝ＦＹkn      （ｋ，ｎ）∈ＣＣ        （１１）
また、クラッタ抑圧手段１４は、クラッタ帯域外の信号に対しては、受信機雑音電力の値σNを用いて、（１２）式に従って正規化を行う。
【数１１】
2006349477.tif 000013
（１１）式および（１２）式の処理に従って算出されたＺkn（ｋ＝０，…，Ｍ−１；ｎ＝０，…，Ｎ−１）は、クラッタ帯域内についてはクラッタの偏波特性成分が抑圧されており、クラッタ帯域外については雑音電力で正規化された信号である。
【００３０】
次いでクラッタ抑圧手段１４は、ドップラースペクトル上のアンテナパターンの補正を行う。レンジセルｎ、ドップラーセルｋの信号の到来方向をオフナディア角θｒ、アジマス角度ψkとし、この方向へのアンテナパターンのゲインをＧ（θｒ，ψk）とすると、（１３）式のようにして、アンテナパターンを補正できる。
【数１２】
2006349477.tif 000014
ここで、レンジセルｎにおけるストラントレンジはｒであるものとして、オフナディア角は（４）式の定義に従って、θｒとしている。また、ドップラーセルｋにおけるドップラー周波数ｆkに対応するアジマス角度ψkは（１４）式で表される。
【数１３】
2006349477.tif 000015
【００３１】
クラッタ抑圧手段１４は以上によってクラッタが抑圧された信号Ｗkn（ｋ＝０，…，Ｍ−１；ｎ＝０，…，Ｎ−１）を出力する。なお、Ｗknは散乱ベクトルの次元をもつベクトル量である。
【００３２】
目標検出手段１５は、次のようにして、クラッタ抑圧手段１４によってクラッタが抑圧されたドップラースペクトルを閾値と比較して目標の検出判定を行う。
先ず、クラッタ抑圧手段１４から出力されたクラッタが抑圧されたドップラースペクトルＷknから、各レンジセル、各ドップラーセルにおける全ての偏波チャネルの電力和を算出した後、各レンジセルｎの電力和Ｐnを算出する。この計算式は（１５）で表される。
【数１４】
2006349477.tif 000016
（ｎ＝０，…，Ｎ−１）
次に、電力和Ｐnを予め設定した閾値Ｔと比較し、（１６）式の規則に従って目標の検出判定を行い、目標と判定されたレンジセルｎの値を出力する。
Ｐn≧Ｔ（目標有りと判定）
Ｐn＜Ｔ（目標無しと判定）              （１６）
（ｎ＝０，…，Ｎ−１）
【００３３】
以上のように、この実施の形態１によれば、クラッタの偏波特性とドップラー周波数の情報を用いてクラッタを抑圧するので、目標検出性能を向上させることができる。また、はじめに受信信号のドップラースペクトルから、クラッタのドップラー周波数帯域の信号を抽出して、その抽出された信号を用いてクラッタの偏波特性を推定するため、クラッタの偏波特性の推定精度を向上させることができる。また、非特許文献３の従来の方式ではヒット数をＭ、偏波チャネル数をＰとした場合、（Ｍ×Ｐ）×（Ｍ×Ｐ）の共分散行列の固有値解析が必要であったが、この実施の形態１では、固有値解析を行う共分散行列のサイズがＰ×Ｐであるため、演算量を低減できる。したがって、この実施の形態１のレーダ装置は、航空機をはじめ、自動車などあらゆる移動体に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る第１偏波送受信アンテナと第２偏波送受信アンテナの各時刻の動作モードについて示すタイムチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係るプラットフォームに搭載したレーダ装置による観測状況を示す模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るドップラースペクトルにおけるクラッタ領域の概念を示す模式図である。
【図５】ドップラー周波数と偏波特性の情報を同時に用いてクラッタを抑圧する従来の方法を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  送信機（送信手段）、２  送受切換器、３  偏波切換器、４  第１偏波送受信アンテナ、５  第２偏波送受信アンテナ、６  受信機（受信手段）、７  メモリ、８  ドップラー処理手段、９  クラッタ帯域信号抽出手段、１０  自機位置情報計測手段、１１  クラッタ帯域推定手段、１２  クラッタ偏波特性推定手段、１３  クラッタ抑圧フィルタ生成手段、１４  クラッタ抑圧手段、１５  目標検出手段。
【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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