(57)【要約】【課題】  強度の強いメインローブクラッタや妨害環境下でも、クラッタ及び妨害の両者を十分抑圧する。【解決手段】  主アンテナ１１及び補助アンテナ２１それぞれの受信信号に対して、ＭＴＩ１２，２２でクラッタを抑圧し、さらにＤＦＴ回路１３，２３でＤＦＴを実施してクラッタを十分抑圧した後、ＳＬＣ回路３０〜３Ｍ−１にて、主ＣＨと補助ＣＨに対する同一のフィルタバンク信号を用いて、ＳＬＣ動作を実施する。したがって、主ＣＨ及び補助ＣＨの入力信号のクラッタ成分を、ＭＴＩ及びＤＦＴにより周波数軸上で十分に抑圧し、妨害信号成分を支配的にした上でＳＬＣ動作するため、妨害成分も確実に抑圧することができる。【選択図】      図１
2006078269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主アンテナから出力される主チャンネル信号、補助アンテナから出力される補助アンテナ信号をそれぞれＭＴＩ（Moving Target Indicator；移動目標指示装置）処理によってクラッタ除去を行うＭＴＩ処理手段と、
前記ＭＴＩ処理後の主チャンネル信号及び補助チャンネル信号それぞれについてＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）処理またはＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理によって複数のフィルタバンクでクラッタを抑圧するフィルタバンク処理手段と、
前記フィルタバンク毎の処理結果の組で前記主チャンネル信号及び補助チャンネル信号のＳＬＣ（Sidelobe Cancellation；サイドローブ・キャンセラ）処理を施して妨害信号を抑圧するＳＬＣ処理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】
主アンテナから出力される主チャンネル信号、補助アンテナから出力される補助アンテナ信号それぞれについてＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）処理またはＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理によって複数のフィルタバンクでクラッタを抑圧するフィルタバンク処理手段と、
前記フィルタバンク毎の処理結果の組で前記主チャンネル信号及び補助チャンネル信号のＳＬＣ（Sidelobe Cancellation；サイドローブ・キャンセラ）処理を施して妨害信号を抑圧するＳＬＣ処理手段とを具備し、
前記フィルタバンク処理手段にて、フィルタバンクのサイドローブ形状をクラッタに対してヌルを持たせることを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
さらに、前記補助チャンネル信号について、アンテナパターンのクラッタ方向のレベルを低下させ、その信号に対してＭＴＩ，ＳＬＣの処理を施すことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
さらに、前記補助チャンネル信号について、アンテナパターンのクラッタ方向のレベルを低下させ、その信号に対してＤＦＴ，ＳＬＣの処理を施すことを特徴とする請求項１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、メインローブ及び妨害環境下でクラッタ及び妨害を抑圧するＳＬＣ（Sidelobe Cancellation；サイドローブ・キャンセラ）搭載のレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置に搭載されるＳＬＣでは、主アンテナのサイドローブよりも利得の高い補助アンテナからの信号を使って、妨害到来方向のアンテナ感度を０（ヌル点を形成）とする（例えば非特許文献１参照）。しかしながら、実際には、メインローブ及び妨害環境下で、ビーム出力に妨害レベルよりも大きなクラッタが含まれる場合にＳＬＣを動作させると、メインローブクラッタを低減するようにＳＬＣが動作してしまい、妨害が抑圧できない。
【０００３】
この対策として、ＭＴＩによりクラッタを抑圧した後に、ＳＬＣ動作する方法がある（非特許文献２参照）。この方法は、主アンテナで得られる主ＣＨ（Channel；チャンネル）信号と補助アンテナで得られる補助ＣＨ信号それぞれについて、複数のパルスヒットのＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰返し間隔）間のデータを用いて、ＭＴＩ（Moving Target Indicator；移動目標指示装置）によってメインローブクラッタを抑圧した後にＳＬＣ処理を施すことで、メインローブクラッタ及び妨害環境下における妨害を抑圧するようにしている。
【０００４】
この方法によれば、比較的強度の低いクラッタの場合にはＭＴＩにより抑圧されるため、その後段のＳＬＣにより妨害を抑圧することができる。ところが、かなり強度の強いクラッタの場合にはＭＴＩでは抑圧しきれず、その結果クラッタも妨害も十分抑圧しきれないという問題があった。
【非特許文献１】電子情報通信学会、“改訂レーダ技術”、ｐｐ．２９５−２９６
【非特許文献２】Alfonso Farina,”Antenna-Based Signal Processing Techniques for Radar Systems”, Artech House,pp.170-176(1992)
【非特許文献３】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版（1999）、ｐｐ．６７−８６
【非特許文献４】菊間信良、“アレーアンテナによる適応信号処理”、科学技術出版（1999）、ｐｐ．３５−３７，９８−９９
【特許文献１】特許登録番号Ｐ１８１６５４８：アダプティブアンテナ装置
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上述べたように、従来のＳＬＣ搭載レーダ装置では、ＭＴＩによってメインローブクラッタを抑圧した後にＳＬＣにより妨害を抑圧するようにしても、強度の強いメインローブクラッタが存在する場合にはＭＴＩでは抑圧しきれず、その結果クラッタも妨害も十分抑圧しきれないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、強度の強いメインローブクラッタや妨害環境下でも、クラッタ及び妨害の両者を十分抑圧することのでき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】
上記問題を解決するために、本発明は以下のように構成される。
【０００８】
（１）主アンテナから出力される主チャンネル信号、補助アンテナから出力される補助アンテナ信号をそれぞれＭＴＩ（Moving Target Indicator；移動目標指示装置）処理によってクラッタ除去を行うＭＴＩ処理手段と、前記ＭＴＩ処理後の主チャンネル信号及び補助チャンネル信号それぞれについてＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）処理またはＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理によって複数のフィルタバンクでクラッタを抑圧するフィルタバンク処理手段と、前記フィルタバンク毎の処理結果の組で前記主チャンネル信号及び補助チャンネル信号のＳＬＣ（Sidelobe Cancellation；サイドローブ・キャンセラ）処理を施して妨害信号を抑圧するＳＬＣ処理手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
（１）の構成によるレーダ装置では、主ＣＨ及び補助ＣＨの入力信号に対して、ＭＴＩ後にＤＦＴを実施し、クラッタを十分抑圧した後、主ＣＨと補助ＣＨに対する同一のフィルタバンク信号を用いて、ＳＬＣ動作を実施するようにしている。したがって、主ＣＨ及び補助ＣＨの入力信号のクラッタ成分を、ＭＴＩ及びＤＦＴにより周波数軸上で十分に抑圧し、妨害信号成分を支配的にした上でＳＬＣ動作するため、妨害成分も確実に抑圧することができる。
【００１０】
（２）  主アンテナから出力される主チャンネル信号、補助アンテナから出力される補助アンテナ信号それぞれについてＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）処理またはＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理によって複数のフィルタバンクでクラッタを抑圧するフィルタバンク処理手段と、前記フィルタバンク毎の処理結果の組で前記主チャンネル信号及び補助チャンネル信号のＳＬＣ（Sidelobe Cancellation；サイドローブ・キャンセラ）処理を施して妨害信号を抑圧するＳＬＣ処理手段とを具備し、前記フィルタバンク処理手段にて、フィルタバンクのサイドローブ形状をクラッタに対してヌルを持たせることを特徴とする。
【００１１】
（２）の構成によるレーダ装置では、（１）のＭＴＩ後ＤＦＴ処理の代わりに、フィルタバンクのサイドローブ形状をクラッタに対してヌルを持たせるようにして、クラッタを十分抑圧するものであり、妨害信号成分を支配的にした上でＳＬＣ動作するため、妨害成分も確実に抑圧することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、強度の強いメインローブクラッタや妨害環境下でも、クラッタ及び妨害の両者を十分抑圧することのでき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】
【００１３】
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。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るＳＬＣ搭載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、１１，２１はそれぞれフェーズド・アレイによる主アンテナと補助アンテナであり、各アンテナ１１，２１から出力される主ＣＨ信号Ｘb 、補助ＣＨ信号Ｘa はそれぞれＭＴＩ１２，２２によってクラッタ成分が抑圧される。各ＭＴＩ１２，２２の出力Ｘbmti ，Ｘamti はＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）回路１３，２３で時間領域からＭ個の周波数領域信号Ｘbf0 〜ＸbfM-1，Ｘaf0 〜ＸafM-1 に変換される。主ＣＨ側、補助ＣＨ側それぞれの周波数領域信号は互いに同一領域毎に用意されるＳＬＣ処理回路３０〜３Ｍ−１に入力される。
【００１５】
各ＳＬＣ回路３０〜３Ｍ−１は、遅延回路Ａ１、増幅器Ａ２，Ａ３、加算器Ａ４による狭帯域フィルタと、乗算器Ａ５，Ａ６及び減算器Ａ７による重み付け回路で構成され、それぞれ入力信号帯域において、主アンテナ１１のサイドローブ方向から入力される妨害信号を補助アンテナ２１に入力される妨害信号で打ち消し、これによって周波数帯域別に妨害信号を角度方向のフィルタで抑圧する。各ＳＬＣ回路３０〜３Ｍ−１の出力ｂ１〜ｂＭは、それぞれ周波数帯域別のビーム出力として取り出される。
【００１６】
上記構成において、以下、図２を参照して第１の実施形態の処理動作を説明する。
【００１７】
図２（ａ）に示す主アンテナ１１からのＮパルスの受信信号は、図２（ｂ）に示すように、Ｌ個のＰＲＩのレンジセル毎にＭＴＩ処理される。
【００１８】
【数１】
2006078269.tif 000003
【００１９】
ＭＴＩ後の信号を用いて、次式により、図２（ｃ）に示すＤＦＴを実施する。
【００２０】
【数２】
2006078269.tif 000004
【００２１】
このＤＦＴ処理は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）でもよいのは勿論である。
【００２２】
上記の信号を用いて、次式により図２（ｄ）に示すＳＬＣ処理を実施する。ＳＬＣは、主アンテナのサイドローブ方向から入力される妨害信号を補助アンテナに入力される妨害信号で打ち消すものである。これにより、妨害信号を角度方向のフィルタで抑圧することができる。
【００２３】
【数３】
2006078269.tif 000005
【００２４】
図３に以上の処理の概略を示す。すなわち、図３（ａ）に示すように、強い妨害が与えられ、ＭＴＩ処理によっても残留クラッタが発生したとする。本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、ＭＴＩと共にＤＦＴ処理を行って周波数軸上でクラッタを抑圧し、さらに図３（ｃ）に示すように、ＳＬＣにより空間軸上（角度軸）でアンテナパターンのヌルを形成し、妨害を抑圧する。
【００２５】
以上のように、第１の実施形態のレーダ装置では、主ＣＨ及び補助ＣＨの入力信号に対して、ＭＴＩ後にＤＦＴを実施し、クラッタを十分抑圧した後、主ＣＨと補助ＣＨに対する同一のフィルタバンク信号を用いて、ＳＬＣ動作を実施するようにしている。したがって、主ＣＨ及び補助ＣＨの入力信号のクラッタ成分を、ＭＴＩ及びＤＦＴにより周波数軸上で十分に抑圧し、妨害信号成分を支配的にした上でＳＬＣ動作するため、妨害成分も確実に抑圧することができる。
【００２６】
尚、本実施形態では、補助アンテナが１ＣＨの場合で説明したが、妨害数が複数の場合には、補助アンテナを複数ＣＨにして、補助アンテナ〜ＳＬＣの系統を複数並列に並べればよい。補助ＣＨが複数の場合の系統を図４に示す。この場合、補助ＣＨの各ＳＬＣ系統Ｂ１１，Ｂ１２，…，Ｂ１ｍの出力を加算器Ｂ２で加算し、減算器Ｂ３にて主ＣＨの信号から減算することで、妨害数分のヌルを形成することができる。図４では、複数ループのＭＳＮ方式（非特許文献３参照）の場合を示しているが、縦続接続するグラムシュミット方式（特許文献１参照）や直接解方式（非特許文献４参照）等、他の方式でよいのは言うまでもない。
【００２７】
（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。尚、図５において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。
【００２８】
図５について、図１と比較することで明らかなように、本実施形態では、ＭＴＩ処理は行わず、主アンテナ１１の主ＣＨ信号及び補助アンテナ２１の保持ＣＨ信号に対して、それぞれクラッタを抑圧する係数を用いたＤＦＴ回路１３，２３によってＤＦＴを実施し、クラッタを十分抑圧した後、ＳＬＣ回路３０〜３Ｍ−１にて、主ＣＨと補助ＣＨに対する同一のフィルタバンク信号を用いて、ＳＬＣ動作を実施する。
【００２９】
すなわち、主ＣＨ及び補助ＣＨの入力信号のクラッタ成分を、周波数軸上でクラッタ方向に感度の低いＤＦＴにより抑圧し、妨害信号成分を支配的にした上でＳＬＣ動作するため、妨害成分も抑圧することができる。
【００３０】
これは、第１の実施形態のＭＴＩ後ＤＦＴ処理の代わりにＤＦＴ処理のフィルタバンクのサイドローブ形状をクラッタに対してヌルを持たせるようにして、クラッタを十分抑圧するものである。
【００３１】
一般的に振幅レベルを拘束（周波数軸上のメインローブは一定値で、クラッタ範囲はヌル）する場合で定式化する。まず、拘束条件は次式となる。
【００３２】
【数４】
2006078269.tif 000006
【００３３】
これを用いて拘束条件を付加した場合のＤＦＴの複素ウェイトの漸化式は、次式となる。
【００３４】
【数５】
2006078269.tif 000007
【００３５】
このウェイトを用いて、ＤＦＴを実施する。
【００３６】
【数６】
2006078269.tif 000008
【００３７】
以下の処理は、第１の実施形態と同様である。
【００３８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置について説明する。
【００３９】
本実施形態は、第１の実施形態の構成において、補助ＣＨに含まれるクラッタを更に抑圧するために、補助ＣＨのアンテナパターンのクラッタ方向のレベルを低下させ、その信号に対してＭＴＩ，ＳＬＣの処理をそれぞれ実施するようにしたものである。このように、補助アンテナ２１において、補助ＣＨの入力信号のクラッタ成分を、補助ＣＨのアンテナパターンにより空間軸上でクラッタを抑圧した上で、第１の実施形態のＭＴＩ，ＳＬＣの処理を実施することにより、補助ＣＨのクラッタ成分を更に低減でき、ＳＬＣ動作時にクラッタの影響を更に低減できる。このため、クラッタ及び妨害成分の両者を抑圧することができる。
【００４０】
上記のように、更にクラッタを十分抑圧するために、補助アンテナのアンテナパターンについて、クラッタに対するレベルを低下させる方法について、以下に詳述する。
【００４１】
この場合の拘束条件は、角度軸上の拘束となり、次式で表せる。
【００４２】
【数７】
2006078269.tif 000009
【００４３】
これを用いて拘束条件を付加した場合の複素ウェイトの漸化式は、次式となる。
【００４４】
【数８】
2006078269.tif 000010
【００４５】
このウェイトを用いて、次式により補助ビームを形成する。
【００４６】
【数９】
2006078269.tif 000011
【００４７】
この補助ビームと第１の実施形態と同じ主ビームＸｂを用いて、第１の実施形態の処理を実施すればよい。
【００４８】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るレーダ装置について説明する。
【００４９】
本実施形態は、第２の実施形態の構成において、補助ＣＨに含まれるクラッタを更に抑圧するために、補助ＣＨのアンテナパターンのクラッタ方向のレベルを低下させ、その信号に対して第２の手段を実施するものである。このように、補助アンテナ２１において、補助ＣＨの入力信号のクラッタ成分を、補助ＣＨのアンテナパターンにより空間軸上でクラッタを抑圧した上で、第２の実施形態のＤＦＴ及びＳＬＣの処理を実施することにより、補助ＣＨのクラッタ成分を更に低減でき、ＳＬＣ動作時にクラッタの影響を更に低減できる。このため、クラッタ及び妨害成分の両者を抑圧することができる。
【００５０】
（変形例）
尚、第３及び第４の実施形態では、補助アンテナのパターンを拘束条件付きの一般式で定式化したが、拘束条件が無い場合にも適用できるのはいうまでもない。また、補助アンテナとして、２素子の差ビームを用いる用の簡易な方法でクラッタを抑圧する方法も含むのは勿論である。
【００５１】
また、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。さらに、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】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＳＬＣ搭載レーダ装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示すレーダ装置の処理動作を説明するためのタイミング波形図。
【図３】図２の処理内容を補足説明するための概略波形図。
【図４】第１の実施形態において、補助ＣＨが複数の場合の系統構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５３】
１１…主アンテナ、２１…補助アンテナ、１２，２２…ＭＴＩ、１３，２３…ＤＦＴ回路、３０〜３Ｍ−１…ＳＬＣ処理回路、Ａ１…遅延回路、Ａ２，Ａ３…増幅器、Ａ４…加算器、Ａ５，Ａ６…乗算器、Ａ７…減算器。
【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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