(57)【要約】【課題】  クラッタ環境下で目標とクラッタのドプラ速度が近接している場合でも、処理規模の小さな方法でクラッタを抑圧し、かつ目標を検出する。【解決手段】  ＭＴＩ（４１）の周波数フィルタの形状を決めるパルスヒット数を決める際に、クラッタが強い場合に、ＭＴＩのヒット数を多くしてクラッタを抑圧するという観点からヒット数を決め、クラッタに対しては抑圧度を大きくし、かつクラッタ近傍の目標については抑圧しないように決めた係数（４４）によりＭＴＩ（４１）を実施し、その信号に対してＤＦＴ（４２）を実施する。このように、ＭＴＩ（４１）の周波数フィルタの形状を決めるヒット数を多くして、クラッタに対するヌルの形状をシャープにし、この共通のＭＴＩ出力を用いてドプラフィルタを形成することにより、フィルタバンク毎の係数制御は不要になり、処理規模の小さな方法でクラッタを抑圧し、かつドプラ周波数の近接した目標を検出することができる。【選択図】      図１
2006078270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパルスヒットのＰＲＩ（Pulse Repetition Interval：パルス繰返し間隔）間のデータを取得する送受信手段と、
前記送受信手段で得られるＰＲＩ間データにＭＴＩ（Moving Target Indicator：移動目標指示装置）の処理を施してクラッタ成分を抑圧しつつ目標を検出するＭＴＩ処理手段と、
前記ＭＴＩ処理手段の出力データを周波数領域に変換し、互いに周波数領域の異なる複数のフィルタバンクでクラッタ成分を抑圧するフィルタバンク処理手段と、
前記ＭＴＩ処理手段に対して、クラッタに対しては抑圧度を大きくし、かつクラッタ近傍の目標については抑圧しないように決めたＭＴＩ係数を演算し、このＭＴＩ係数に基づいて前記ＭＴＩを実施させるＭＴＩ係数演算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】
さらに、移動体搭載用として、自機速度を検出する速度検出器を備え、
前記ＭＴＩ係数演算処理手段は、前記自機速度に応じて搭載機のクラッタ抑圧のノッチ位置を決めることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッタ環境下で、低速目標を検出するレーダ装置全般に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラッタ環境下で、ホバリング中のヘリコプターのように目標が瞬時にしか出現しない場合には、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）又はＳＴＦＴ（Short Time Fourier Transform；短時間フーリエ変換）を実施して、瞬時にしか存在しない信号に対してヒット数を必要以上に増加させて、熱雑音を増加させないようにヒット数を選定して信号を検出する方式がとられる。この際、クラッタが強い場合には、クラッタを抑圧するために、数パルスのＭＴＩ（Moving Target Indicator；移動目標指示装置）とＤＦＴ（又はＳＴＦＴ）を組み合わせることが行われる。
【０００３】
ここで、目標とクラッタのドプラ周波数が離隔している場合には、クラッタを抑圧し、かつ信号を検出することが可能である。しかしながら、目標が低速の場合のように、目標とクラッタのドプラ速度が近接している場合には、クラッタのみではなく、目標も抑圧されてしまうため、ＭＴＩフィルタにより目標が検出できない場合があった。
【０００４】
また、クラッタを抑圧するために、ドプラフィルタのサイドローブ形状を制御してクラッタに対して深いヌルをする形成する方法もあるが、ドプラフィルタ毎にフィルタ係数を制御することになり、処理規模が大きくなる問題があった。
【非特許文献１】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：ＭＳＮ方式
【非特許文献２】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：直接解方式（ＳＭＩ方式等）
【非特許文献３】谷萩、“ディジタル信号処理の理論”、コロナ社、pp.41-43（1985）：逆フーリエ変換方式（周波数フィルタ）
【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、従来のレーダ装置では、クラッタと目標のドプラ速度が近接している場合には、クラッタを抑圧するためのＭＴＩにより目標まで抑圧してしまい、目標が検出できない問題があった。また、クラッタを抑圧するためにドプラフィルタのフィルタバンク毎の係数を制御するには、処理規模が大きくなる問題があった。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、クラッタと目標のドプラ速度が近接している場合でも、処理規模の小さな方法でクラッタを抑圧し、目標を検出することが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、本発明に係るレーダ装置は以下のように構成される。
【０００８】
（１）複数のパルスヒットのＰＲＩ（Pulse Repetition Interval：パルス繰返し間隔）間のデータを取得する送受信手段と、前記送受信手段で得られるＰＲＩ間データにＭＴＩ（Moving Target Indicator：移動目標指示装置）の処理を施してクラッタ成分を抑圧しつつ目標を検出するＭＴＩ処理手段と、前記ＭＴＩ処理手段の出力データを周波数領域に変換し、互いに周波数領域の異なる複数のフィルタバンクでクラッタ成分を抑圧するフィルタバンク処理手段と、前記ＭＴＩ処理手段に対して、クラッタに対しては抑圧度を大きくし、かつクラッタ近傍の目標については抑圧しないように決めたＭＴＩ係数を演算し、このＭＴＩ係数に基づいて前記ＭＴＩを実施させるＭＴＩ係数演算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、パルスヒット数を決める際に、熱雑音を必要以上に増加させないようにするのみでなく、クラッタが強い場合には、ＭＴＩのヒット数を多くして、クラッタを抑圧するという観点からヒット数を決めて、クラッタに対しては抑圧度を大きくし、かつクラッタ近傍の目標については抑圧しないように決めた係数によりＭＴＩを実施し、その信号に対してＤＦＴを実施することを特徴とする。
【００１０】
すなわち、ＭＴＩの周波数フィルタの形状を決めるヒット数を多くして、クラッタに対するヌルの形状をシャープにすることができ、この共通のＭＴＩ出力を用いてドプラフィルタを形成することにより、フィルタバンク毎の係数制御は不要になり、処理規模の小さな方法でクラッタを抑圧し、かつドプラ周波数の近接した目標を検出することができる。
【００１１】
（２）（１）の構成において、さらに、移動体搭載用として、自機速度を検出する速度検出器を備え、前記ＭＴＩ係数演算処理手段は、前記自機速度に応じて搭載機のクラッタ抑圧のノッチ位置を決めることを特徴とする。
【００１２】
（２）の構成によるレーダ装置では、移動体搭載用の場合に、自機速度に応じてクラッタの中心周波数を算出し、ＭＴＩの周波数フィルタのヌル点の位置を設定することを特徴とし、ヌルの位置を自機位置の速度に応じて決め、クラッタを抑圧し、かつ近距離の目標に対して、ドプラ周波数の近接した目標を検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、クラッタ環境下の瞬時にしか出現しない目標の検出において、目標とクラッタのドプラ速度が近接した場合でも、処理規模の小さな方法でクラッタを抑圧し、かつ目標を検出することができるレーダ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る第１の実施形態の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、１は複数のアンテナ素子をアレイ状に配列した平面型アンテナであり、送信器２から出力される繰り返し送信パルスを指定方向に放射し、その反射波を捕捉する。この捕捉された反射波の受信信号は受信器３にて周波数変換された後、ディジタル信号に変換されて信号処理器４に送られる。この信号処理器４は、入力した受信信号をＭＴＩ処理器４１でＭＴＩ係数演算処理器４４からのＭＴＩ係数に基づいてＭＴＩ処理することでクラッタ成分を除去し、ＤＦＴ処理部４２で時間領域から周波数領域に変換した後、目標検出測角処理器４３で目標を検出すると共にその方位仰角を求め、目標情報として出力する。
【００１６】
上記構成において、以下に本実施形態の処理動作を説明する。
【００１７】
図１において、送信器２からアンテナ１へ入力した送信信号が空間に放射され、受信信号がアンテナ１及び受信器３を経由して周波数変換され、さらにディジタル信号に変換され、信号処理器４に入力される。ここで、ＭＴＩ処理器４１により、Ｎ個のパルスの受信信号は、次式により、Ｍ個のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval；パルス繰返し間隔）のレンジセル毎にＭＴＩ処理される。
【数１】
2006078270.tif 000003
【００１８】
ここで、クラッタに対して抑圧し、かつクラッタとドプラ周波数が近接した目標信号に対しては抑圧しないようにＭＴＩフィルタ係数を決めるために、図２に示すように、ＭＴＩのヒット数を熱雑音が支配的にならない程度に通常よりも増加する。このＭＴＩに用いるＭ個のウェイト係数算出についての定式化を実施する。
【００１９】
ＭＴＩ係数としては、クラッタのドプラ周波数をｆcst 〜ｆced として、ｆcst からｆced の範囲にヌルを形成し、それ以外では極力レベルを向上させるのが望ましい。このために、３通りの方法について述べる。
【００２０】
第１の方法は、図３に示すように、拘束条件をつけて、ＭＴＩの係数を算出する方法である。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。
【数２】
2006078270.tif 000004
【００２１】
これを用いて拘束条件を付加した場合のＭＴＩの複素ウェイトの漸化式は、次式となる。
【数３】
2006078270.tif 000005
【００２２】
このＭＴＩ係数によるＭＴＩ処理後のＮ′パルスの信号を用いて、次式によりＤＦＴを実施する。
【数４】
2006078270.tif 000006
【００２３】
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。
【００２４】
以上の処理によってクラッタが抑圧され、目標が検出されるまでの処理の流れを図４に示す。
【００２５】
ここで、ＭＴＩウェイトを演算する際に、ＭＳＮ法（非特許文献１参照）を用いたが、ＳＭＩ（非特許文献２参照）等、他の方式でよいのは言うまでもない。
【００２６】
第２の方法は、図４に示すようなＭＴＩフィルタを形成するために、逆フーリエ変換を用いる方法である（非特許文献３参照）。所望のフィルタ応答をｂd とすると、その応答に近似する補助ビームの複素ウェイト（振幅及び位相ウェイト）は、ｂd の逆フーリエ変換として、次式で表される（非特許文献３参照）。
【数５】
2006078270.tif 000007
【００２７】
所望のフィルタ応答を決める際に、ＭＴＩ後のフィルタ応答にリップルが発生するのを防ぐために、窓関数を適用してもよいのは言うまでもない。
【００２８】
第３の方法は、図５に示すように、ｍ＝１〜Ｍのうち１パルスの出力より、ヌルの中心周波数でピークを持つように合成した信号を形成して、次式のように振幅及び位相を合わせて減算することにより、シャープなヌルを形成する方法である。
【数６】
2006078270.tif 000008
【００２９】
このｂnullの信号に対して、ＤＦＴを実施すればよい。
【００３０】
以上の処理によれば、パルスヒット数を決める際に、熱雑音を必要以上に増加させないようにするのみでなく、クラッタが強い場合に、ＭＴＩのヒット数を多くして、クラッタを抑圧するという観点からヒット数を決める。そして、クラッタに対しては抑圧度を大きくし、かつクラッタ近傍の目標については抑圧しないように決めた係数によりＭＴＩを実施し、その信号に対してＤＦＴを実施する。この構成によるレーダ装置では、ＭＴＩの周波数フィルタの形状を決めるヒット数を多くして、クラッタに対するヌルの形状をシャープにすることができ、この共通のＭＴＩ出力を用いてドプラフィルタを形成することにより、フィルタバンク毎の係数制御は不要になり、処理規模の小さな方法でクラッタを抑圧し、かつドプラ周波数の近接した目標を検出することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図６は本発明に係る第２の実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。尚、図６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。
【００３２】
図６に示すレーダ装置は、航空機等の搭載用のもので、速度検出器５を備え、この速度検出器５で得られる自機速度をＭＴＩ係数演算処理器４４に入力し、クラッタの中心周波数を次式によりに算出する。
【数７】
2006078270.tif 000009
【００３３】
このクラッタ中心周波数に対してヌルを設定することにより、第１の実施形態と同様の方法により、クラッタを抑圧し、低速目標を検出するフィルタを形成することができ、これによって近距離の目標に対して、ドプラ周波数の近接した目標を検出することができる。
【００３４】
以上の実施形態は、平面アンテナの場合で説明したが、１次元のアンテナの場合でも有効なのは言うまでもない。
【００３５】
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】
【００３６】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の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目標とクラッタに対するＭＴＩ，ＳＴＦＴの処理タイミングを示す図。
【図３】図１に示すレーダ装置において、シャープなヌルを形成するための処理例を説明するための図。
【図４】図１に示すレーダ装置のクラッタ抑圧及び目標検出の処理動作を説明するための図。
【図５】図１に示すレーダ装置において、シャープなヌルを形成するための他の処理例の説明するための図。
【図６】本発明に係る第２の実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３７】
１…アンテナ、２…送信器、３…受信器、４…信号処理器、４１…ＭＴＩ処理器、４２…ＤＦＴ処理部、４３…目標検出測角処理器、４４…ＭＴＩ係数演算処理器、５…速度検出器。
【図１】
2006078270.tif 000010
【図２】
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【図３】
2006078270.tif 000012
【図４】
2006078270.tif 000013
【図５】
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【図６】
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