(57)【要約】【課題】  予め運動を想定することが困難な高機動目標に対する検出性能を改善することのできるレーダ装置を得る。【解決手段】  ピーク信号に相当する相対速度を選択信号相対速度計測手段１０３で計測し、この相対速度に基づいてコヒーレント処理が可能な時間間隔毎の位相変化量を選択信号位相変化量算出手段１０４で算出する。更に、位相変化量を用いてピーク信号の位相を選択信号位相補償手段１０５で補償し、この補償後の位相と、ピーク信号の振幅値とから位相補償されたピーク信号を信号再構成手段１０７で再構成する。次に、積分手段１０８で、再構成されたピーク信号を加算し、この加算信号を閾値と比較して目標の有無を判定する。【選択図】        図１
2006258786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、
前記周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号を選択するピーク信号選択手段と、
前記ピーク信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する選択信号相対速度計測手段と、
計測された前記相対速度に基づいて前記ＣＰＩ毎の位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、
前記位相変化量を用いて前記ピーク信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、
前記ピーク信号の振幅値を算出する振幅算出手段と、
前記選択信号位相補償手段の出力である前記ピーク信号の補償後の位相と前記振幅算出手段の出力である前記ピーク信号の振幅値とから位相補償されたピーク信号を再構成する信号再構成手段と、
前記ＣＰＩ毎に生成される複数の前記位相補償されたピーク信号を加算する積分手段と、
前記積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値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】
コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、
前記周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号を選択するピーク信号選択手段と、
前記ピーク信号の発生周波数に近接する最も強度の大きい２信号の振幅値の差（Δ）を当該２信号の和（Σ）で割った値をΔ／Σ値として生成し、当該Δ／Σ値と、予め求めたΔ／Σ値と周波数補正量との関係に基づいて、前記生成したΔ／Σ値に相当する周波数補正量を算出し、当該周波数補正量で補正した周波数を前記ピーク信号の真の発生周波数として、この周波数に相当する相対速度を求めるΔ／Σ相対速度計測手段と、
前記相対速度に基づいて前記ＣＰＩ毎の位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、
前記位相変化量を用いて前記ピーク信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、
前記ピーク信号の振幅値を算出する振幅算出手段と、
前記選択信号位相補償手段の出力である前記ピーク信号の補償後の位相と前記振幅算出手段の出力である前記ピーク信号の振幅値とから位相補償されたピーク信号を再構成する信号再構成手段と、
前記ＣＰＩ毎に生成される複数の前記位相補償されたピーク信号を加算する積分手段と、
前記積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値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３】
コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、
前記周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号を選択するピーク信号選択手段と、
前記ピーク信号の発生周波数に近接する複数の信号の重心を求め、当該重心の周波数を前記ピーク信号の真の発生周波数として、この周波数に相当する相対速度を算出する重心相対速度計測手段と、
前記相対速度に基づいて前記ＣＰＩ毎の位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、
前記位相変化量を用いて前記ピーク信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、
前記ピーク信号の振幅値を算出する振幅算出手段と、
前記選択信号位相補償手段の出力である前記ピーク信号の補償後の位相と前記振幅算出手段の出力である前記ピーク信号の振幅値とから位相補償されたピーク信号を再構成する信号再構成手段と、
前記ＣＰＩ毎に生成される複数の前記位相補償されたピーク信号を加算する積分手段と、前記積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値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４】
コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、
前記周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号を選択するピーク信号選択手段と、
前記ピーク信号の発生周波数に近接する複数の信号を用いて非線形最小二乗処理を行い、強度が最大となる周波数を前記ピーク信号の真の発生周波数として、この周波数に相当する相対速度を算出する非線形最小二乗相対速度計測手段と、
前記相対速度に基づいて前記ＣＰＩ毎の位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、
前記位相変化量を用いて前記ピーク信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、
前記ピーク信号の振幅値を算出する振幅算出手段と、
前記選択信号位相補償手段の出力である前記ピーク信号の補償後の位相と前記振幅算出手段の出力である前記ピーク信号の振幅値とから位相補償されたピーク信号を再構成する信号再構成手段と、
前記ＣＰＩ毎に生成される複数の前記位相補償されたピーク信号を加算する積分手段と、
前記積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値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５】
周波数スペクトル計算手段の出力である周波数スペクトルに対し閾値を設定し、閾値を超えた全ての信号を目標信号の候補として仮検出する閾値判定手段と、
仮検出された前記各目標信号の候補毎にそれらの情報を利用し、次のＣＰＩに得られる周波数スペクトルに対して仮検出される可能性の高い領域にゲートを設定するゲート設定手段と、
ピーク信号選択手段に代えて、各前記ゲート内で周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号を選択するゲート内ピーク信号選択手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項６】
コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、
目標の存在する周波数ビンを外部からの情報により予め選択する初期周波数ビン選択手段と、
前記周波数スペクトル計算手段より出力される１番目のＣＰＩの周波数スペクトルの中の前記選択された周波数ビンの信号の位相を１番目のＣＰＩに対する目標信号の位相初期値として算出する位相初期値算出手段と、
前記周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の補償後の位相と前記位相初期値との位相差を算出する位相差算出手段と、
全周波数ビンの信号に対して算出された前記位相差のうち、位相差が最小となる信号を位相差最小信号として選択する位相差最小信号選択手段と、
選択された前記位相差最小信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する選択信号相対速度計測手段と、
計測された前記相対速度に基づいて前記位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、
前記位相変化量を用いて、前記周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、
前記周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の中から前記位相差最小信号の周波数ビンの信号の振幅値を前記位相差最小信号の振幅値として算出する振幅算出手段と、
前記位相差最小信号選択手段の出力である前記位相差最小信号の補償後の位相と前記振幅算出手段の出力である前記位相差最小信号の振幅値とから位相補償された位相差最小信号を再構成する信号再構成手段と、
ＣＰＩ毎に生成される複数の前記位相補償された位相差最小信号を加算する積分手段と、
前記積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値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７】
コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、
目標の存在する周波数ビンを外部からの情報により予め選択する初期周波数ビン選択手段と、
前記周波数スペクトル計算手段より出力される１番目のＣＰＩの周波数スペクトルの中の前記選択された周波数ビンの信号の位相を１番目のＣＰＩに対する目標信号の位相初期値として算出する位相初期値算出手段と、
前記周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルに対し、信号強度が閾値よりも大きな複数の信号を仮目標信号の候補として選択する信号強度比較手段と、
前記信号強度が閾値よりも大きな複数の信号の補償後の位相と前記位相初期値との位相差を算出する位相差算出手段と、
前記信号強度が閾値よりも大きな複数の信号に対して算出された前記位相差のうち、位相差が最小となる信号を位相差最小信号として選択する位相差最小信号選択手段と、
選択された前記位相差最小信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する選択信号相対速度計測手段と、
計測された前記相対速度に基づいて位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、
前記位相変化量を用いて、前記信号強度比較手段より出力される前記信号強度が閾値よりも大きな複数の信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、
前記周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の中から前記位相差最小信号の周波数ビンの信号の振幅値を前記位相差最小信号の振幅値として算出する振幅算出手段
前記位相差最小信号選択手段の出力である前記位相差最小信号の補償後の位相と前記振幅算出手段の出力である前記位相差最小信号の振幅値とから位相補償された位相差最小信号を再構成する信号再構成手段と、
ＣＰＩ毎に生成される複数の前記位相補償された位相差最小信号を加算する積分手段と、
前記積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値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８】
コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、
目標の存在する周波数ビンを外部からの情報により予め選択する初期周波数ビン選択手段と、
前記周波数スペクトル計算手段より出力される１番目のＣＰＩの周波数スペクトルの中の前記選択された周波数ビンの信号の位相を１番目のＣＰＩに対する目標信号の位相初期値として算出する位相初期値算出手段と、
前記周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の補償後の位相と前記位相初期値との位相差を算出する位相差算出手段と、
全周波数ビンの信号に対して算出された前記位相差のうち、位相差が最小となる信号を位相差最小信号として選択する位相差最小信号選択手段と、
過去のＣＰＩにおいて選択された前記位相差最小信号が誤りであると判断した場合に、前記位相差最小信号を再度選択し直す信号再選択手段と、
選択された前記位相差最小信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する選択信号相対速度計測手段と、
計測された前記相対速度に基づいて前記位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、
前記位相変化量を用いて、前記周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、
前記周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の中から前記位相差最小信号の周波数ビンの信号の振幅値を前記位相差最小信号の振幅値として算出する振幅算出手段と、
前記位相差最小信号選択手段の出力である前記位相差最小信号の補償後の位相と前記振幅算出手段の出力である前記位相差最小信号の振幅値とから位相補償された位相差最小信号を再構成する信号再構成手段と、
ＣＰＩ毎に生成される複数の前記位相補償された位相差最小信号を加算する積分手段と、
前記積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値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９】
位相差最小信号選択手段の出力である位相差最小信号の周波数ビンの情報を利用し、次のＣＰＩに得られる周波数スペクトルに対してゲートを設定するゲート設定手段と、
位相差算出手段に代えて、各前記ゲート内で補償後の位相と位相初期値との位相差を算出するゲート内位相差算出手段を備えたことを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項１０】
積分手段に代えて、信号再構成手段でＣＰＩ毎に生成される複数の位相補償されたピーク信号もしくは位相差最小信号に対してコヒーレントに積分するコヒーレント積分手段を備え、閾値検出手段は、前記コヒーレント積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定することを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項１１】
高速フーリエ変換処理のポイント数を予め設定するＦＦＴポイント数設定手段を備え、周波数スペクトル計算手段は、前記ＦＦＴポイント数設定手段により設定された高速フーリエ変換処理のポイント数に従ってＣＰＩ毎に入力される受信信号を高速フーリエ変換処理し、周波数スペクトルを求めることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項１２】
入力される受信信号に対し、それぞれデータ取得間隔だけずれたＣＰＩの長さを有する受信信号を、所定の観測を行うための個数を単位として、周波数スペクトル計算手段に出力する処理データ設定手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１１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、目標の移動に伴う位相変化を補償し、位相補償後の信号を再度コヒーレントに積分するようにしたレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置として、次のようなものがあった。即ち、受信信号を特定パルスヒット数毎に高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）処理し、ＦＦＴ処理後の出力信号毎にパルスヒットと位相変化の関係（位相曲線）を各レンジビンに対して得る。次に、各レンジビンに対して得られた位相曲線の中から予め想定した運動の位相曲線に最も近い出力信号を目標信号の候補として選択し、予め想定した運動を基に算出された位相補償量によって、候補信号の位相変化を補償した後、位相補償後の信号を加算することで、検出性能の改善を図る方式である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような方式によれば、振幅情報と位相情報を利用できるため、ノンコヒーレント積分に代表される振幅情報のみを用いる積分方式に比べ、信号対雑音電力比（Signal to Noise Ratio：ＳＮＲ）が改善され、検出性能の改善が期待できるという効果が得られる。
【０００４】
【特許文献１】特許第２７３７４３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のレーダ装置では、想定した運動の位相勾配に最も近い出力信号を目標候補として選択するため、予め目標の運動を想定する必要があり、想定外の運動目標に対する検出性能の改善は困難という問題があった。
【０００６】
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、予め運動を想定することが困難な高機動目標に対する検出性能を改善することの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】
【０００７】
この発明に係るレーダ装置は、受信信号の周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号の発生周波数に相当する相対速度を相対速度計測手段によって計測し、この相対速度に基づいてコヒーレント処理が可能な時間間隔毎の位相変化量を位相変化量算出手段によって算出する。更に、位相変化量を用いてピーク信号の位相を選択信号位相補償手段によって補償し、この補償後の位相と、ピーク信号の振幅値とから位相補償されたピーク信号を再構成し、積分手段によって、コヒーレント処理が可能な時間間隔毎に生成される複数の位相補償されたピーク信号を加算するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のレーダ装置は、ピーク信号の発生周波数に相当する相対速度に基づいて各時間間隔毎の位相変化量を算出し、この位相変化量により位相補償を行って、ピーク信号を再構成するようにしたので、レーダ装置として、予め運動を想定することが困難な高機動目標に対する検出性能を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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る。
図示のように、実施の形態１のレーダ装置は、周波数スペクトル計算手段１０１、ピーク信号選択手段１０２、選択信号相対速度計測手段１０３、選択信号位相変化量算出手段１０４、選択信号位相補償手段１０５、振幅算出手段１０６、信号再構成手段１０７、積分手段１０８、閾値検出手段１０９を備えている。
【００１０】
周波数スペクトル計算手段１０１は、コヒーレント処理が可能な時間間隔毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める機能を有している。尚、以下、コヒーレント処理が可能な時間間隔をＣＰＩ（Coherent Processing Interval）という。ピーク信号選択手段１０２は、周波数スペクトル計算手段１０１で求められた周波数スペクトルに対して、周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号を選択する機能を有するものである。選択信号相対速度計測手段１０３は、ピーク信号選択手段１０２で求めたピーク信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する機能を有し、選択信号位相変化量算出手段１０４は、選択信号相対速度計測手段１０３で計測された相対速度に従って位相変化量を算出する機能を有している。選択信号位相補償手段１０５は、選択信号位相変化量算出手段１０４で算出された位相変化量を用いてピーク信号の位相を補償するものである。
【００１１】
振幅算出手段１０６は、ピーク信号選択手段１０２で選択されたピーク信号の振幅値を算出する機能を有している。信号再構成手段１０７は、選択信号位相補償手段１０５の出力であるピーク信号の補償後の位相と、振幅算出手段１０６の出力であるピーク信号の振幅値とから位相補償されたピーク信号を再構成する機能を有している。積分手段１０８は、ＣＰＩ毎に生成される複数の位相補償されたピーク信号を加算する機能を有している。閾値検出手段１０９は、積分手段１０８の出力信号に対して、所定の閾値との比較により、目標の有無を判定する機能を有している。
【００１２】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
先ず、パルスヒット毎に得られる信号のサンプル番号をｍ’とし、Ａ／Ｄ変換後の受信ビデオ信号をＵ（ｍ’）とおく。
周波数スペクトル計算手段１０１は、Ａ／Ｄ変換後の受信ビデオ信号Ｕ（ｍ’）を入力とし、コヒーレント処理が可能な時間、即ち、目標が静止，もしくは等速で移動しているとみなせる時間間隔（ＣＰＩ）毎に、例えば高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）処理等を行い、周波数ビン毎の信号成分、即ち、周波数スペクトルＸk（ｎ）を求める。受信信号を連続波（Continuous Wave ：ＣＷ）とし、ＣＰＩをＭ個のＡ／Ｄ変換後の受信ビデオ信号の観測時間とした場合、受信信号Ｕ（ｍ’）をＭ点毎にＮ回ＦＦＴ処理した信号は式（１）で表される。
【数１】
2006258786.tif 000003
ここで、ｋ（ｋ＝１，２，…，Ｍ）は周波数ビン番号、ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）はＣＰＩ番号を表し、Ｍ、ＮはそれぞれＦＦＴポイント数およびＣＰＩ処理回数を表す。
【００１３】
ピーク信号選択手段１０２は、周波数スペクトル計算手段１０１からＣＰＩ毎に入力される周波数スペクトルＸk（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）のそれぞれに対し、強度が最大となるピーク信号Ｘselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を選択する。
図２に、ピーク信号選択手段１０２の処理動作のイメージを示す。尚、図中、ハッチングで示す部分がピーク信号に相当している。
選択信号相対速度計測手段１０３は、ピーク信号選択手段１０２の出力としてＣＰＩ毎に選択されるピーク信号の存在する周波数ビンを選択周波数ビンｓｅｌｅｃｔ(ｎ)とし、ｓｅｌｅｃｔ（ｎ），（ｎ＝１，２，…，Ｎ）に相当するドップラー周波数ｆｄselect（ｎ）を式（２）より求め、式（３）によりピーク信号の相対速度ｖselect（ｎ）に変換する。
【数２】
2006258786.tif 000004
ここで、ＭはＦＦＴポイント数、ΔＴはデータ取得間隔、λは送信キャリア信号の波長を表す。
選択信号位相変化量算出手段１０４は、ＣＰＩ毎に選択信号相対速度計測手段１０３から出力されるピーク信号の相対速度ｖselect（ｎ）を入力とし、ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）番目のピーク信号に対する移動距離ΔＲselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を式（４）より算出し、移動距離ΔＲselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）に相当する位相変化量を式（５）より算出する。
【数３】
2006258786.tif 000005
ここで、ｆ0は送信キャリア信号周波数、ｃは光速を表す。
【００１４】
選択信号位相補償手段１０５は、ピーク信号選択手段１０２からＣＰＩ毎に入力されるピーク信号の位相φselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）と式（５）よりＣＰＩ毎に算出されるピーク信号に対する位相変化量Δφselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を入力とし、目標の移動に伴う位相変化を補償したピーク信号の位相φ’select（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）をＣＰＩ毎に式（６）により算出する。
【数４】
2006258786.tif 000006
ここでピーク信号の位相φselect（ｎ）（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は式（７）で表される。
【数５】
2006258786.tif 000007
振幅算出手段１０６は、ＣＰＩ毎にピーク信号選択手段１０２の出力として得られるピーク信号の振幅Ａselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を式（８）に従って求める。
【数６】
2006258786.tif 000008
【００１５】
信号再構成手段１０７は、選択信号位相補償手段１０５からＣＰＩ毎に得られる目標の移動に伴う位相変化が補償されたピーク信号の位相φ’ select（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）と振幅算出手段１０６からＣＰＩ毎に得られるピーク信号の振幅Ａselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を用い、位相補償されたピーク信号ｈselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を式（９）により再構成する。
【数７】
2006258786.tif 000009
積分手段１０８は、信号再構成手段１０７よりＣＰＩ毎に得られる位相補償後のピーク信号ｈselect（ｎ） （ｎ＝１，２，…，Ｎ）を式（１０）に従って加算する。
【数８】
2006258786.tif 000010
閾値検出手段１０９は、積分手段１０８の出力である積分値Ｈselectを入力とし、予め設定した閾値レベルを超えた場合に目標の信号として出力する。
【００１６】
以上のように、実施の形態１のレーダ装置によれば、コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号を選択するピーク信号選択手段と、ピーク信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する選択信号相対速度計測手段と、計測された相対速度に基づいてコヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎の位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、位相変化量を用いてピーク信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、ピーク信号の振幅値を算出する振幅算出手段と、選択信号位相補償手段の出力であるピーク信号の補償後の位相と振幅算出手段の出力であるピーク信号の振幅値とから位相補償されたピーク信号を再構成する信号再構成手段と、コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に生成される複数の位相補償されたピーク信号を加算する積分手段と、積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値検出手段とを備えたので、ピーク信号を繋いだ経路に沿って位相補償を行うことから、従来のように予め目標の運動を想定することなく高機動目標に対する検出性能の改善を図ることが可能となる。
【００１７】
実施の形態２．
実施の形態２は、相対速度を高精度に計測するようにしたものである。
【００１８】
図３、図４、図５は、それぞれ実施の形態２におけるレーダ装置の構成図である。
図３において、Δ／Σ相対速度計測手段１１０は、実施の形態１における選択信号相対速度計測手段１０３に置き換えて設けたもので、ピーク信号選択手段１０２で選択したピーク信号の発生周波数に近接する最も強度の大きい２信号の振幅値の差（Δ）を、その２信号の和（Σ）で割った値をΔ／Σ値として生成し、このΔ／Σ値と、予め求めたΔ／Σ値と周波数補正量との関係に基づいて、生成したΔ／Σ値に相当する周波数補正量を算出し、その周波数補正量で補正した周波数を前記ピーク信号の真の発生周波数として、この周波数に相当する相対速度を求める機能を有している。これ以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
また、図４において、重心相対速度計測手段１１１は、実施の形態１における選択信号相対速度計測手段１０３に置き換えて設けたもので、ピーク信号選択手段１０２で選択したピーク信号の発生周波数に近接する複数の信号の重心を求め、その重心の周波数をピーク信号の真の発生周波数として、この周波数に相当する相対速度を算出する機能を有している。これ以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
更に、図５において、非線形最小二乗相対速度計測手段１１２は、実施の形態１における選択信号相対速度計測手段１０３に置き換えて設けたもので、ピーク信号選択手段１０２で選択したピーク信号の発生周波数に近接する複数の信号を用いて非線形最小二乗処理を行い、強度が最大となる周波数をピーク信号の真の発生周波数として、この周波数に相当する相対速度を算出する機能を有している。これ以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
次に、これら実施の形態２の動作について説明する。
Δ／Σ相対速度計測手段１１０、もしくは重心相対速度計測手段１１１、もしくは非線形最小二乗相対速度計測手段１１２は、ピーク信号選択手段１０２により選択されたピーク信号を入力とし、ピーク信号及びその周囲の信号の情報を利用し、Δ／Σ処理、もしくは重心演算処理、もしくは非線形最小二乗処理等を行うことで、ＦＦＴ分解能以上の精度でピーク信号の相対速度を計測する。これらのΔ／Σ相対速度計測手段１１０、重心相対速度計測手段１１１および非線形最小二乗相対速度計測手段１１２以外の処理については実施の形態１と同様の動作であるため、ここでの説明は省略する。
【００２２】
次に、Δ／Σ相対速度計測手段１１０、重心相対速度計測手段１１１、非線形最小二乗相対速度計測手段１１２のそれぞれの動作について図６、図７、図８を参照しながら説明する。尚、図６、図７、図８におけるｆｄA、ｆｄB、ｆｄC、ｆｄDおよびＰA、ＰB、ＰC、ＰDはそれぞれＦＦＴ周波数分解能相当の精度で得られるサンプル点のドップラー周波数と電力値を表す。
【００２３】
先ず、Δ／Σ処理は、図６（ａ）の求めるべきドップラー周波数ｆｄΔ/Σと各サンプル点（ｆｄi，Ｐi）、（ｉ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）との関係に示すようにドップラー周波数の真値が電力値の最も大きな２点（ｆｄB，ＰB）、（ｆｄC，ＰC）の間にあるものと想定し、式（１１）で表されるΔ／Σ値Ｄを算出する。尚、図中の丸印はサンプル点を示している。
【数９】
2006258786.tif 000011
次に、図６（ｂ）に示すような予め精度良く算出されたドップラー周波数補正量とΔ／Σ値Ｄとの関係（＝Δ／Σ曲線）から、補正量ｆｄcompを求めることで、ピーク信号のドップラー周波数ｆｄΔ/Σを式（１２）により算出する。
ｆｄΔ/Σ＝ｆｄB＋ｆｄcomp              （１２）
【００２４】
次に、重心演算処理は、図７の求めるべきドップラー周波数ｆｄjyushinと各サンプル点（ｆｄi，Ｐi）、（ｉ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）との関係に示すように、ドップラー周波数の真値を複数のサンプル点の重心として求める方式である。尚、図中の丸印はサンプル点を示している。重心演算によるピーク信号のドップラー周波数ｆｄjyushinは式（１３）により算出される。
【数１０】
2006258786.tif 000012
次に、非線形最小二乗処理は、図８の求めるべきドップラー周波数ｆｄnonlsqと各サンプル点（ｆｄi，Ｐi）、（ｉ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）との関係に示すように、複数のサンプル点を、例えば式（１４）で表される電力値Ｐest，標準偏差σest，平均値ｍestを未知数としたガウス関数ｇ（ｆｄi）で近似し、式（１５）で示される残差二乗和Ｓ（ｆｄi）が最小となるときのＰest，σest，ｍestを推定し、平均値ｍestをピーク信号のドップラー周波数ｆｄnonlsqとして求める方式である。尚、図中の丸印はサンプル点を示している。
【数１１】
2006258786.tif 000013
ここで、ＰiはＫ個のサンプル点に対する電力値を表す。
【００２５】
このようにして求めたピーク信号のドップラー周波数から、Δ／Σ相対速度計測手段１１０、重心相対速度計測手段１１１および非線形最小二乗相対速度計測手段１１２は、式（３）と同様の演算によりピーク信号の相対速度を求める。
【００２６】
以上のように、実施の形態２のレーダ装置によれば、実施の形態１の選択信号相対速度計測手段１０３に代えて、ピーク信号の発生周波数に近接する最も強度の大きい２信号の振幅値の差（Δ）を２信号の和（Σ）で割った値をΔ／Σ値として生成し、Δ／Σ値と、予め求めたΔ／Σ値と周波数補正量との関係に基づいて、生成したΔ／Σ値に相当する周波数補正量を算出し、周波数補正量で補正した周波数を前記ピーク信号の真の発生周波数として、この周波数に相当する相対速度を求めるΔ／Σ相対速度計測手段、もしくは、ピーク信号の発生周波数に近接する複数の信号の重心を求め、重心の周波数をピーク信号の真の発生周波数として、この周波数に相当する相対速度を算出する重心相対速度計測手段、もしくは、ピーク信号の発生周波数に近接する複数の信号を用いて非線形最小二乗処理を行い、強度が最大となる周波数をピーク信号の真の発生周波数として、この周波数に相当する相対速度を算出する非線形最小二乗相対速度計測手段を備えたので、実施の形態１の効果に加えて、Δ／Σ処理、重心演算処理、非線形最小二乗処理等により、ＦＦＴ分解能以上の精度で相対速度を計測することが可能となるため、更に検出性能の改善が期待できる。
【００２７】
実施の形態３
図９は、本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成図である。
図９において、閾値判定手段１１３、ゲート設定手段１１４およびゲート内信号選択手段１１５以外の構成については、実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。閾値判定手段１１３は、周波数スペクトル計算手段１０１の出力である周波数スペクトルに対して閾値を設定し、この閾値を超えた全ての信号を目標信号の候補として仮検出する機能を有している。ゲート設定手段１１４は、閾値判定手段１１３で仮検出された各目標信号の候補毎にそれらの情報を利用し、次のＣＰＩ間隔に得られる周波数スペクトルに対して仮検出される可能性の高い領域にゲートを設定する機能を有している。ゲート内信号選択手段１１５は、ゲート設定手段１１４で設定されたゲート内で周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号を検出する機能を有している。
【００２８】
次に、実施の形態３の動作について説明する。
閾値判定手段１１３は、周波数スペクトル計算手段１０１から式（１）で表されるＣＰＩ毎に入力される周波数スペクトルＸk（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）に対し閾値を設定し、式（１６）の関係を満たす信号を目標信号の候補として仮検出する。
Ｘk（ｎ）＞Ｔｈ，（ｎ＝１，２，…，Ｎ）（ｋ＝１，２，…，Ｍ）      （１６）
ここで、ｋ（ｋ＝１，２，…，Ｍ）は周波数ビン番号、ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）はＣＰＩ番号を表し、Ｍ、ＮはそれぞれＦＦＴポイント数およびＣＰＩ処理回数を表す。また、Ｔｈは予め設定される閾値レベルを表す。
【００２９】
ゲート設定手段１１４は、閾値判定手段１１３において仮検出された目標信号の候補の周波数ビンｐｒｅ−ｄｅｃｔ（ｎ）を入力とし、例えば、図１０に示すようにｐｒｅ−ｄｅｃｔ（ｎ）を中心としたある範囲（ｐｒｅ−ｄｅｃｔ（ｎ）±α：αは予め設定される自然数を表す。尚、図１０はα＝２の場合を示している。）の周波数帯域を次のＣＰＩにおいて仮検出信号が得られる可能性の高い領域としてゲート設定する。尚、図１０において、Ａは仮検出信号、Ｂは仮検出信号のうち位相補償する信号を示している。また、点線範囲はゲート領域、点線の中心点がゲート中心を示している。
【００３０】
即ち、実施の形態３では、閾値判定手段１１３において、仮検出された目標信号の候補が複数あった場合は、そのそれぞれについてゲート設定する。例えば、図１０において、ＣＰＩ番号＝１の場合は一つの候補について次のＣＰＩにおいて仮検出信号が得られる可能性の高い領域としてゲート設定を行い、ＣＰＩ番号＝２の場合は、三つの候補についてゲート設定を行うといった動作となる。
【００３１】
ゲート内信号選択手段１１５は、ゲート設定手段１１４の出力として得られるゲートｐｒｅ−ｄｅｃｔ（ｎ）±αと閾値判定手段１１３の出力として得られるｎ＋１番目の周波数スペクトルに対する仮検出信号Ｘpre-dect（ｎ＋１）を入力とし、ｐｒｅ−ｄｅｃｔ（ｎ）±αの上記ゲート内に得られた上記仮検出信号Ｘpre-dect（ｎ＋１）の中からスペクトル強度が最大となるピーク信号を検出する。
上記以外の処理については、実施の形態１と同様の動作を有するため説明は省略する。
【００３２】
以上のように、実施の形態３のレーダ装置によれば、周波数スペクトル計算手段の出力である周波数スペクトルに対し閾値を設定し、閾値を超えた全ての信号を目標信号の候補として仮検出する閾値判定手段と、仮検出された各目標信号の候補毎にそれらの情報を利用し、次のコヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）に得られる周波数スペクトルに対して仮検出される可能性の高い領域にゲートを設定するゲート設定手段と、ピーク信号選択手段に代えて、各ゲート内で周波数スペクトルの強度が最大となるピーク信号を選択するゲート内信号選択手段を備えたので、実施の形態１の効果に加えて、低ＳＮＲ環境や複数目標環境のように周波数スペクトルに複数の比較的強度の大きな信号が存在する場合にも対処することが可能となる。
また、ここでは、実施の形態１に適用した場合を示したが、実施の形態２に適用しても同様の効果が得られる。
【００３３】
実施の形態４．
図１１は、この発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図である。
図１１において、初期目標ビン選択手段１１９は、目標の存在する周波数ビンを外部からの情報により予め選択する機能を有している。位相初期値算出手段１２０は、初期目標ビン選択手段１１９の出力である予め選択された周波数ビンの信号の位相を１番目のＣＰＩに対する目標信号の位相初期値として算出する機能を有している。位相差算出手段１２１は、後述する選択信号位相補償手段１２３の出力であるＣＰＩ毎の周波数スペクトルの全周波数ビンの信号に対する補償後の位相と、位相初期値算出手段１２０の出力である位相初期値との位相差を算出する機能を有している。
【００３４】
位相差最小信号選択手段１２２は、位相差算出手段１２１の出力である全周波数ビンの信号に対して算出された位相差のうち、ＣＰＩ毎に位相差が最小となる信号（以下、位相差最小信号）を選択する機能を有している。選択信号相対速度計測手段１０３は、位相差最小信号選択手段１２２の出力であるＣＰＩ毎に選択された位相差最小信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する機能を有している。選択信号位相補償手段１２３は、選択信号位相変化量算出手段１０４で算出された位相差最小信号に対する位相変化量を用いて、周波数スペクトル計算手段１０１からＣＰＩ毎に入力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の位相を補償し、位相差算出手段１２１へ出力する機能を有している。振幅算出手段１４０は周波数スペクトル計算手段１０１からＣＰＩ毎に出力される周波数スペクトルと位相差最小信号選択手段１２２より出力される位相差最小信号の存在する周波数ビンとを入力とし、位相差最小信号の振幅値を算出する機能を有している。
これ以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
次に、実施の形態４の動作について説明する。
初期目標ビン選択手段１１９は、１番目のＣＰＩの周波数スペクトルに対してのみ、目標の存在する周波数ビンの信号を他のレーダ装置等の外部からの情報により選択する。位相初期値算出手段１２０は、１番目のＣＰＩで周波数スペクトル計算手段１０１の出力として得られる周波数スペクトルから初期目標ビン選択手段１１９の出力として得られる１番目のＣＰＩに対する目標の存在する周波数ビンの信号Ｘinitial（１）を求め、１番目のＣＰＩに対する目標信号の位相初期値φinitial（１）を式（１７）より算出する。
【数１２】
2006258786.tif 000014
位相差算出手段１２１は、１番目のＣＰＩに対しては位相初期値φinitial（１）を算出する。また、２番目以降のＣＰＩに対しては、式（１８）に示すように、後述する選択信号位相補償手段１２３の出力として全周波数ビンの信号に対して得られる補償後の位相φ’k（ｎ’）（ｎ’＝２，…，Ｎ）（ｋ＝１,２，…，Ｍ）から位相初期値φinitial（１）を引いたｋ個の補償後の位相差φ’k_dif（ｎ）を算出し、位相差φ’k_dif（ｎ） （ｎ＝１,２，…，Ｎ）（ｋ＝１,２，…，Ｍ）として出力する。ここで、Ｍ、ＮはそれぞれＦＦＴポイント数およびＣＰＩ処理回数を表す。
【数１３】
2006258786.tif 000015
【００３６】
位相差最小信号選択手段１２２は、位相差算出手段１２１の出力としてＣＰＩ毎に得られる前記位相差φ’k_dif（ｎ）（ｎ＝１,２，…，Ｎ）のうち、位相差が最小となる信号（以下、位相差最小信号）Ｘselect（ｎ）（ｎ＝１,２，…，Ｎ）を選択する。
但し、１番目のＣＰＩに対しては、１番目のＣＰＩに対する目標の信号Ｘinitial（１）を選択（Ｘselect（１）＝Ｘinitial（１））する。
【００３７】
選択信号相対速度計測手段１０３は、位相差最小信号選択手段１２２の出力としてＣＰＩ毎に選択される位相差最小信号の存在する周波数ビンを選択周波数ビンｓｅｌｅｃｔ(ｎ)とし、ｓｅｌｅｃｔ(ｎ),（ｎ＝１,２，…，Ｎ）に相当するドップラー周波数ｆｄselect（ｎ）を式（２）より求め、式（３）によりピーク信号の相対速度ｖselect（ｎ）に変換する。選択信号位相変化量算出手段１０４は、ＣＰＩ毎に選択信号相対速度計測手段１０３から出力される位相差最小信号の相対速度ｖselect（ｎ）を入力とし、ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）番目の位相差最小信号に対する移動距離ΔＲselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を式（４）より算出し、移動距離ΔＲselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）に相当する位相変化量Δφselect（ｎ）を式（５）より算出する。
【００３８】
選択信号位相補償手段１２３は、２番目以降のＣＰＩに対して、周波数スペクトル計算手段１０１からＣＰＩ毎に入力される周波数スペクトルＸk（ｎ）の全周波数ビンの信号に対する位相φk（ｎ’）（ｎ’＝２，…，Ｎ）（ｋ＝１，２，…，Ｍ）を式（５）よりＣＰＩ毎に算出される位相差最小信号に対する位相変化量Δφselect（ｎ’）（ｎ’＝２，…，Ｎ）で補償した位相の値φ’k（ｎ’）（ｎ’＝２，…，Ｎ）（ｋ＝１，２，…，Ｍ）を式（１９）により算出する。
【数１４】
2006258786.tif 000016
尚、１番目のＣＰＩに対しては位相初期値φinitial（１）を入力する。
【００３９】
実施の形態１の選択信号位相補償手段１０５では、式（６）で示されたように、周波数スペクトル計算手段１０１からＣＰＩ毎に出力される周波数スペクトルＸk（ｎ）のうち、選択されたピーク信号の位相のみを補償したのに対し、本実施の形態４の選択信号位相補償手段１２３では、式（１９）に示されるように、周波数スペクトル計算手段１０１からＣＰＩ毎に出力される周波数スペクトルＸk（ｎ）の全周波数ビンの信号の位相を補償する点で異なる。
ここで、２番目以降のＣＰＩに対して、周波数スペクトル計算手段１０１からＣＰＩ毎に出力される周波数スペクトルＸk（ｎ’）（ｎ’＝２，…，Ｎ）の位相φk（ｎ’）は式（２０）で表される。
【数１５】
2006258786.tif 000017
振幅算出手段１４０は、周波数スペクトル計算手段１０１からＣＰＩ毎に出力される周波数スペクトルと位相差最小信号選択手段１２２より出力される位相差最小信号の存在する周波数ビンとを入力とし、選択された位相差最小信号の振幅値を式（８）に従って算出する機能を有している。
【００４０】
図１２に、位相差最小信号選択手段１２２の処理イメージ図を示す。
尚、ここでは、ＦＦＴポイント数Ｍが５個、すなわち、スペクトルの全周波数ビン数Ｍが５個の場合を例として説明する。図１２は横軸をＣＰＩ番号、縦軸を補償後の位相として、各周波数ビンの補償後の位相をＣＰＩ毎にプロットしたものである。
図１２に示すように、先ず、１番目のＣＰＩについては、初期目標ビン選択手段１１９の出力として得られる１番目のＣＰＩに対する目標の存在する周波数ビンの信号Ｘinitial（１）が選択されるので、位相初期値はφinitial（１）となる。次に、２番目以降のＣＰＩについては、１ＣＰＩ前までに選択された仮目標信号の情報を元に目標の移動に伴う位相変化を各周波数ビンに対して位相補償し、Ｍ個の補償後の位相の中で位相初期値に最も近い信号、すなわち、位相初期値との位相差が最小となる信号を仮目標信号として選択する。
【００４１】
つまり、図１２の場合、２番目のＣＰＩに対しては、２番目のＣＰＩで得られる５個の周波数ビンの位相を１番目のＣＰＩにおいて選択された仮目標信号の情報（φinitial（１））を元にそれぞれ補償し、補償後の５個の信号の中から、位相初期値φinitial（１）に最も近い位相φ’1（２）の信号を仮目標信号として選択する（図中、Ａで示す）。即ち、図中、Ａで示すφ’1（２）の信号は、ＣＰＩ番号（ｎ）が２、周波数ビン番号（ｋ）が１の信号の補償前の位相φ1（２）を、φinitial（１）の周波数ビン情報で補償した後の位相を示している。
【００４２】
同様に、３番目のＣＰＩに対しては、３番目のＣＰＩで得られる５個の周波数ビンの位相を１番目と２番目のＣＰＩにおいて選択された仮目標信号の情報（φinitial（１）、φ’1（２））を元にそれぞれ補償し、補償後の５個の信号の中から、位相初期値φinitial（１）に最も近い位相φ’4（３）の信号を仮目標信号として選択する（図中、Ｂで示す）。即ち、図中、Ｂで示すφ’4（３）の信号は、ＣＰＩ番号（ｎ）が３、周波数ビン番号（ｋ）が４の信号の補償前の位相φ4（３）を、φinitial（１）とφ1（２）の周波数ビン情報で補償した後の位相を示している。
【００４３】
尚、位相初期値φinitial（１）との位相差が最小となる信号を仮目標信号として選択する理由は、目標の移動に伴う位相変化を補償することが、目標信号の位相を位相初期値に戻すことと等価であることを意味しているためである。
【００４４】
以上のように、実施の形態４のレーダ装置によれば、コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、目標の存在する周波数ビンを外部からの情報により予め選択する初期周波数ビン選択手段と、周波数スペクトル計算手段より出力される１番目のＣＰＩの周波数スペクトルの中の選択された周波数ビンの信号の位相を１番目のＣＰＩに対する目標信号の位相初期値として算出する位相初期値算出手段と、周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の補償後の位相と位相初期値との位相差を算出する位相差算出手段と、全周波数ビンの信号に対して算出された位相差のうち、位相差が最小となる信号を位相差最小信号として選択する位相差最小信号選択手段と、選択された位相差最小信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する選択信号相対速度計測手段と、計測された相対速度に基づいて位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、位相変化量を用いて、周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の中から位相差最小信号の周波数ビンの信号の振幅値を位相差最小信号の振幅値として算出する振幅算出手段と、位相差最小信号選択手段の出力である位相差最小信号の補償後の位相と振幅算出手段の出力である位相差最小信号の振幅値とから位相補償された位相差最小信号を再構成する信号再構成手段と、ＣＰＩ毎に生成される複数の位相補償された位相差最小信号を加算する積分手段と、積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値検出手段とを備えたので、従来のように予め目標の運動を想定することなく高機動目標に対する検出性能の改善を図ることが可能となる。
【００４５】
実施の形態５．
図１３は、本発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成図である。
図１３において、信号強度比較手段１２４以外の構成については実施の形態４と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。信号強度比較手段１２４は、ＣＰＩ毎に入力される周波数スペクトルに対し、閾値処理等によって、信号強度が閾値よりも大きな信号を仮目標信号の候補として選択し、位相初期値算出手段１２０、選択信号位相補償手段１２３および振幅算出手段１４０へ出力する機能を有している。
【００４６】
このように構成された実施の形態５によるレーダ装置では、信号強度比較手段１２４は、信号強度が閾値よりも大きな信号のみを、位相初期値算出手段１２０、選択信号位相補償手段１２３および振幅算出手段１４０へ出力するため、位相初期値算出手段１２０以降の処理は、信号強度比較手段１２４で仮目標信号の候補として信号強度が閾値よりも大きな信号に対してのみ位相補償等の処理を行うことになる。これ以外の動作は実施の形態４と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４７】
以上のように、実施の形態５のレーダ装置によれば、コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、目標の存在する周波数ビンを外部からの情報により予め選択する初期周波数ビン選択手段と、周波数スペクトル計算手段より出力される１番目のＣＰＩの周波数スペクトルの中の選択された周波数ビンの信号の位相を１番目のＣＰＩに対する目標信号の位相初期値として算出する位相初期値算出手段と、周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルに対し、信号強度が閾値よりも大きな複数の信号を仮目標信号の候補として選択する信号強度比較手段と、信号強度が閾値よりも大きな複数の信号の補償後の位相と位相初期値との位相差を算出する位相差算出手段と、信号強度が閾値よりも大きな複数の信号に対して算出された位相差のうち、位相差が最小となる信号を位相差最小信号として選択する位相差最小信号選択手段と、選択された位相差最小信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する選択信号相対速度計測手段と、計測された相対速度に基づいて位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、位相変化量を用いて、信号強度比較手段より出力される信号強度が閾値よりも大きな複数の信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の中から前記位相差最小信号の周波数ビンの信号の振幅値を位相差最小信号の振幅値として算出する振幅算出手段と、位相差最小信号選択手段の出力である位相差最小信号の補償後の位相と振幅算出手段の出力である位相差最小信号の振幅値とから位相補償された位相差最小信号を再構成する信号再構成手段と、ＣＰＩ毎に生成される複数の位相補償された位相差最小信号を加算する積分手段と、積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値検出手段とを備えたので、補償後の位相が位相初期値に最も近くなる信号を繋いだ経路に沿って積分路を設定することができ、従来のように予め目標の運動を想定することなく高機動目標に対する検出性能の改善を図ることが可能となると共に、積分路を設定する際に信号の強度情報と位相情報を併用することで、実施の形態４と比較して、積分路の設定精度の改善が期待できる。
【００４８】
実施の形態６．
図１４は、本発明の実施の形態６によるレーダ装置の構成図である。
図１４において、信号再選択手段１２５以外の構成については実施の形態４と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。信号再選択手段１２５は、位相差最小信号選択手段１２２において選択された信号の位相差φ’dif_min（ｎ）が式（２１）を満たさなかった場合、過去に選択された仮目標信号が誤りであったと判断し、仮目標信号を再度選択し直す機能を有している。仮目標信号を再選択する方法としては、例えば、前回選択された仮目標信号の次に補償後の位相差が小さな信号を選ぶ等の処理を実施し、式（２１）の関係を満足するまで信号を選び直す。
【数１６】
2006258786.tif 000018
ここで、Δφは予め定めた位相誤差を表す。
【００４９】
図１５〜図１７に、信号再選択手段１２５の処理に対するイメージ図を示す。尚、ここでは、ＦＦＴポイント数Ｍが５個、即ち、スペクトルの全周波数ビン数Ｍが５個の場合を例として説明する。これらの図は、横軸をＣＰＩ番号、縦軸を補償後の位相として、各周波数ビン（Ｍ＝５）の補償後の位相をＣＰＩ毎にプロットしたものである。
【００５０】
先ず、図１５は、３番目のＣＰＩにおいて２つの信号の位相（φ’2（３）、φ’4（３））が式（２１）を満たした場合の例を示している（図中、Ａで示す候補）。但し、３番目のＣＰＩにおける正しい目標信号の位相はφ’2（３）であるものとする。しかし、位相差最小信号選択手段１２２は、図１６に示すように、より位相初期値に近い信号の位相φ’4（３）を仮目標信号の位相として誤って選択するため、４番目のＣＰＩでは、正しい位相補償がなされず、式（２１）を満たす信号が得られない可能性が高まる（図中、Ｂで示す状態）。そこで、図１７に示すように、４番目のＣＰＩにおいて式（２１）を満たす信号が得られなかった場合には、信号再選択手段１２５により、３番目のＣＰＩに戻り、前回選択された信号の位相φ’4（３）の次に位相初期値に近い信号の位相φ’2（３）を再選択する。正しい信号を再選択することで、４番目のＣＰＩにおいても式（２１）を満たす信号が得られる可能性が高まることになる（図中、Ｃに示す状態）。
【００５１】
以上のように、実施の形態６のレーダ装置によれば、コヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力された受信信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル計算手段と、目標の存在する周波数ビンを外部からの情報により予め選択する初期周波数ビン選択手段と、周波数スペクトル計算手段より出力される１番目のＣＰＩの周波数スペクトルの中の選択された周波数ビンの信号の位相を１番目のＣＰＩに対する目標信号の位相初期値として算出する位相初期値算出手段と、周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の補償後の位相と位相初期値との位相差を算出する位相差算出手段と、全周波数ビンの信号に対して算出された位相差のうち、位相差が最小となる信号を位相差最小信号として選択する位相差最小信号選択手段と、過去のＣＰＩにおいて選択された位相差最小信号が誤りであると判断した場合に、位相差最小信号を再度選択し直す信号再選択手段と、選択された位相差最小信号の発生周波数に相当する相対速度を計測する選択信号相対速度計測手段と、計測された前記相対速度に基づいて位相変化量を算出する選択信号位相変化量算出手段と、位相変化量を用いて、周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の位相を補償する選択信号位相補償手段と、周波数スペクトル計算手段より出力される周波数スペクトルの全周波数ビンの信号の中から位相差最小信号の周波数ビンの信号の振幅値を位相差最小信号の振幅値として算出する振幅算出手段と、位相差最小信号選択手段の出力である位相差最小信号の補償後の位相と振幅算出手段の出力である位相差最小信号の振幅値とから位相補償された位相差最小信号を再構成する信号再構成手段と、ＣＰＩ毎に生成される複数の位相補償された位相差最小信号を加算する積分手段と、積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定する閾値検出手段とを備えたので、従来のように予め目標の運動を想定することなく高機動目標に対する検出性能の改善を図ることが可能となると共に、積分路を設定する際に過去に選択された仮目標信号を再選択する機能を有することにより、実施の形態４と比較し、更なる積分路の設定精度の改善が期待できる。
【００５２】
実施の形態７．
図１８は、本発明の実施の形態７によるレーダ装置の構成図である。
図１８において、ゲート設定手段１３０、ゲート内位相差算出手段１３１以外の構成については実施の形態４と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
ゲート設定手段１３０は、位相差最小信号選択手段１２２において仮目標信号として選択された位相差最小信号の周波数ビンｓｅｌｅｃｔ(ｎ)を入力とし、例えば、図１９に示すようにｓｅｌｅｃｔ（ｎ）を中心としたある範囲（ｓｅｌｅｃｔ（ｎ）±α：αは予め設定される自然数を表す。尚、図１９はα＝２の場合を示している。）の周波数帯域を範囲に持つゲートを次のＣＰＩにおいて入力される周波数スペクトルに対して設定する機能を有している。但し、１番目のＣＰＩに対しては、初期目標ビン選択手段１１９の出力として得られる予め選択された目標の存在する周波数ビンの信号Ｘinitial（１）を中心としてゲートを設定する。
【００５４】
尚、図１９において、Ｉは１番目のＣＰＩに対する目標の存在する周波数ビンの信号Ｘinitial（１）を意味し、２番目以降のＣＰＩに対するｓ１〜ｓ５は、設定されたゲート内の信号を示している。また、破線丸印はゲート内信号のうち、後述するゲート内位相差算出手段１３１以降の処理において仮目標信号として選択される位相差が最小となる信号（以下、位相差最小信号）を表している。
【００５５】
ゲート内位相差算出手段１３１は、ゲート設定手段１３０の出力として得られるゲートｓｅｌｅｃｔ（ｎ）±αと周波数スペクトル計算手段１０１の出力としてｎ＋１番目の周波数スペクトルを入力とし、ｓｅｌｅｃｔ（ｎ）±αの上記ゲート内の全ての信号に対し、後述する選択信号位相補償手段１２３の出力としてゲート内の全ての信号に対して得られる補償後の位相φ’k_gate（ｎ）（ｎ＝１,２，…，Ｎ）から、位相初期値算出手段１２０が出力する位相初期値φinitial（１）を引いた補償後の位相差φ’k_gate_dif（ｎ）を式（２２）より算出する機能を有している。但し、１番目のＣＰＩに対しては位相初期値φinitial（１）を入力する。
【数１７】
2006258786.tif 000019
上記以外の処理については、実施の形態４と同様の動作を有するため説明は省略する。
【００５６】
以上のように、実施の形態７のレーダ装置によれば、位相差最小信号選択手段の出力である位相差最小信号の周波数ビンの情報を利用し、次のＣＰＩに得られる周波数スペクトルに対してゲートを設定するゲート設定手段と、位相差算出手段に代えて、各ゲート内で補償後の位相と位相初期値との位相差を算出するゲート内位相差算出手段を備えたので、従来のように予め目標の運動を想定することなく高機動目標に対する検出性能の改善を図ることが可能となる。また、補償後の位相が位相初期値に最も近くなる信号を中心としたゲートを設定する機能を有することにより、実施の形態４と比較し、積分路の設定精度の更なる改善が期待でき、且つ、演算量の削減も可能となる。
【００５７】
実施の形態８．
図２０は、本発明の実施の形態８によるレーダ装置の構成図である。
図２０において、コヒーレント積分手段１１６以外の構成については実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。即ち、実施の形態８は、実施の形態１における積分手段１０８の代わりにコヒーレント積分手段１１６を設けたものである。このコヒーレント積分手段１１６は、信号再構成手段１０７でＣＰＩ毎に生成される複数の位相補償されたピーク信号をコヒーレントに積分する機能を有している。即ち、積分手段１０８における積分処理が、選択信号位相補償手段１０５において完全に誤差なく位相補償されているものとして単純に加算するのに対して、コヒーレント積分手段１１６における積分処理は、選択信号位相補償手段１０５において位相補償誤差が存在する場合にもその誤差を再度位相補償しながら積分するものである。また、閾値検出手段１０９は、このコヒーレント積分手段１１６の出力に対して目標の有無を判定するよう構成されている。
【００５８】
次に、この実施の形態８に係るレーダ装置の動作について説明する。
図２１は、実施の形態８の動作を示す説明図である。
コヒーレント積分手段１１６は、信号再構成手段１０７の出力である式（９）で表される位相補償されたＮ個のピーク信号ｈselect（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を、例えば式（２３）で示されるようなＦＦＴ処理等によってコヒーレントな積分を実施する。
【数１８】
2006258786.tif 000020
尚、式（２３）において、ＮはＣＰＩ処理回数を表す。
コヒーレント積分手段１１６以外の処理については上記実施の形態１と同様の動作を有するため説明は省略する。
【００５９】
次に、この実施の形態８に係るレーダ装置の効果について図２１、図２２を参照しながら説明する。
図２１に示すように、目標が等速運動する条件では、ＦＦＴ分解能の制限による相対速度計測誤差はＣＰＩ毎に得られるピーク信号に対して常に一定の値をとる。即ち、ＦＦＴの周波数分解能の制限により、出力できる値は離散的な値でしかないため、図２１に示すように真値と計測値との間には周波数計測誤差（相対速度計測誤差）が存在することになる。そして、この誤差は、目標が等速運動する条件では、ＣＰＩ毎に得られるピーク信号に対して常に一定の値となる。
【００６０】
このため、目標が等速運動する条件では、Ｎ個のピーク信号に対する補償後の位相は、図２２に示されるように一定の割合で変化する。従って、このような信号に対して式（１０）で表される加算処理（積分手段１０８で行う積分処理）をしても損失が大きく信号を積み上げることはできない。一方、上記の式（２３）で表されるＦＦＴ処理は、一定の割合で変化する位相を補償しながら信号を積分する効果を有するため、ＦＦＴのフィルタ形状損失程度の損失で信号を積み上げることが可能となる。
【００６１】
以上のように、実施の形態８のレーダ装置によれば、積分手段に代えて、信号再構成手段でコヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に生成される複数の位相補償されたピーク信号に対してコヒーレントに積分するコヒーレント積分手段を備え、閾値検出手段は、コヒーレント積分手段の出力信号に対して目標の有無を判定するようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、位相補償後の信号をＦＦＴ処理等のコヒーレント積分を実施することにより、例えば、選択信号相対速度計測手段１０３において相対速度計測誤差がある場合の等速目標に対する検出性能の劣化を防ぐことができる。また、ここでは、実施の形態１に適用した場合を示したが、実施の形態２〜７に適用しても同様の効果が得られる。
【００６２】
実施の形態９．
図２３は、本発明の実施の形態９によるレーダ装置の構成図である。
図２３において、ＦＦＴポイント数設定手段１１７以外の構成については実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
実施の形態９では、周波数スペクトル計算手段１０１がＦＦＴ処理を実施することを想定し、ＦＦＴポイント数設定手段１１７は、そのＦＦＴポイント数を予め設定する機能を有するものである。即ち、実施の形態８では誤差を補償するよう構成したのに対して、実施の形態９では誤差そのものを小さくするよう構成したものである。
【００６３】
次に、実施の形態９の動作について説明する。
先ず、パルスヒット毎に得られる信号のサンプル番号をｍ’とし、Ａ／Ｄ変換後の受信ビデオ信号をＵ（ｍ’）とおく。
ＦＦＴポイント数設定手段１１７は、ＣＰＩをＬ個のＡ／Ｄ変換後の受信ビデオ信号の観測時間とした場合、式（２４）に示すように、ＦＦＴポイント数Ｍが２のべき乗で、かつ、Ｌより大きくなるように設定する。
Ｍ＝２aかつＭ＞Ｌ                                      （２４）
但し、ａは１以上の整数とする。
【００６４】
周波数スペクトル計算手段１０１は、Ａ／Ｄ変換後の受信ビデオ信号Ｕ（ｍ’）とＦＦＴポイント数設定手段１１７より得られるＦＦＴポイント数Ｍ（Ｍ＝２aかつＭ＞Ｌ）を入力とし、ＣＰＩ毎に入力されるＬ個の受信ビデオ信号を上記ＦＦＴポイント数Ｍに従ってＦＦＴ処理し、周波数ビン毎の信号成分、即ち周波数スペクトルＸk（ｎ）を求める。受信信号をＣＷとした場合、受信信号Ｕ（ｍ’）をデータ数Ｌより大きなＦＦＴポイント数Ｍ（Ｍ＝２aかつＭ＞Ｌ）点でＦＦＴ処理した信号は式（２５）で表される。
【数１９】
2006258786.tif 000021
ここで、ａは１以上の整数、Ｌは受信信号Ｕ（ｍ’）のデータ数を表す。
尚、式（２５）において、受信信号Ｕ（ｍ’）のデータ数ＬはＦＦＴポイント数Ｍ（Ｍ＝２aかつＭ＞Ｌ）より小さいため、受信信号Ｕ（ｍ’）のデータ数がＭ（Ｍ＝２aかつＭ＞Ｌ）になるまで受信信号の後ろに０を加える。
ＦＦＴポイント数設定手段１１７以外の処理については上記実施の形態１と同様の動作を有するため説明は省略する。
【００６５】
次に、この実施の形態９の効果について図２４を参照しながら説明する。
図２４に示すように、ＦＦＴポイント数Ｍが２a、２a+1、２a+2と増加するにつれて、ＦＦＴの周波数分解能は向上する。即ち、ＦＦＴポイント数Ｍを増やすことにより相対速度計測精度を改善することが可能となる。従って、相対速度計測精度の改善により、位相補償精度も改善されるので、検出性能の改善が期待できる。
【００６６】
以上のように、実施の形態９のレーダ装置によれば、高速フーリエ変換処理のポイント数を予め設定するＦＦＴポイント数設定手段を備え、周波数スペクトル計算手段は、ＦＦＴポイント数設定手段により設定された高速フーリエ変換処理のポイント数に従ってコヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）毎に入力される受信信号を高速フーリエ変換処理し、周波数スペクトルを求めるようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、データ数Ｌの受信信号Ｕ（ｍ’）をＬより大きなＦＦＴポイント数Ｍ（Ｍ＝２aかつＭ＞Ｌ）でＦＦＴ処理することにより、相対速度計測精度が改善されるので、更に検出性能の改善が期待できる。また、ここでは、実施の形態１に対して適用した例を示したが、実施の形態２〜８に適用しても同様の効果が得られる。
【００６７】
実施の形態１０．
図２５は、本発明の実施の形態１０によるレーダ装置の構成図である。
図２５において、処理データ設定手段１１８以外の構成については実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
処理データ設定手段１１８は、入力される受信信号に対し、それぞれデータ取得間隔だけずれたＣＰＩの長さをもつＮ個の受信信号を出力する機能を有するものである。また、周波数スペクトル計算手段１０１は、上記データ取得間隔だけずれたＣＰＩの長さをもつＮ個の受信信号をＦＦＴ処理し、周波数スペクトルを求めるよう構成されている。
【００６８】
次に、実施の形態１０の動作について説明する。
処理データ設定手段１１８は、Ａ／Ｄ変換後の受信ビデオ信号を入力とし、入力される受信信号に対し、それぞれデータ取得間隔だけずれたＣＰＩの長さをもつＮ個の受信信号を周波数スペクトル計算手段１０１に出力する。
つまり、実施の形態１では、図２６に示すように、ＣＰＩ毎に入力されるＣＰＩの長さをもつＮ個の受信信号に対して周波数スペクトルを求めるため、受信信号の観測には式（２６）で表される時間Ｔobs_Aを必要とする。
Ｔobs_A＝ＣＰＩ・Ｎ                              （２６）
ここで、ＣＰＩはコヒーレント処理可能な時間、ＮはＣＰＩ処理回数を表す。
【００６９】
一方、実施の形態１０では、図２７に示すように、データ取得間隔ΔＴ毎に入力されるＣＰＩの長さをもつＮ個の受信信号に対して周波数スペクトルを求めるため、受信信号の必要観測時間Ｔobs_Bは式（２７）で表すことができ、必要観測時間を短縮することができる。
Ｔobs_B＝ＣＰＩ＋ΔＴ・（Ｎ−１）                （２７）
処理データ設定手段１１８以外の処理については上記実施の形態１と同様の動作を有するため説明は省略する。
【００７０】
以上のように、実施の形態１０のレーダ装置によれば、入力される受信信号に対し、それぞれデータ取得間隔だけずれたコヒーレント処理が可能な時間間隔（ＣＰＩ）の長さを有する受信信号を、所定の観測を行うための個数を単位として、周波数スペクトル計算手段に出力する処理データ設定手段を備えたので、実施の形態１の効果に加えて、更に、必要観測時間を短縮することが可能となる。
また、ここでは、実施の形態１に対して適用した例を示したが、実施の形態２〜９に適用しても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【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ピーク信号選択手段の処理動作のイメージを示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるレーダ装置（その１）を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるレーダ装置（その２）を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるレーダ装置（その３）を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるレーダ装置（その１）の動作を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるレーダ装置（その２）の動作を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２によるレーダ装置（その３）の動作を示す説明図である。
【図９】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１０】この発明の実施の形態３によるレーダ装置の動作を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態４によるレーダ装置の位相差最小信号選択手段の処理動作を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態５によるレーダ装置を示す構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態６によるレーダ装置を示す構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態６によるレーダ装置の信号再選択手段の処理（その１）を示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態６によるレーダ装置の信号再選択手段の処理（その２）を示す説明図である。
【図１７】この発明の実施の形態６によるレーダ装置の信号再選択手段の処理（その３）を示す説明図である。
【図１８】この発明の実施の形態７によるレーダ装置を示す構成図である。
【図１９】この発明の実施の形態７によるレーダ装置のゲート設定手段の処理を示す説明図である。
【図２０】この発明の実施の形態８によるレーダ装置を示す構成図である。
【図２１】この発明の実施の形態８によるレーダ装置の動作を示す説明図である。
【図２２】この発明の実施の形態８によるレーダ装置のＣＰＩ番号に対する補償後の位相の関係を示す説明図である。
【図２３】この発明の実施の形態９によるレーダ装置を示す構成図である。
【図２４】この発明の実施の形態９によるレーダ装置の動作を示す説明図である。
【図２５】この発明の実施の形態１０によるレーダ装置の構成図である。
【図２６】この発明の実施の形態１０によるレーダ装置の動作を比較するための観測時間を示す説明図である。
【図２７】この発明の実施の形態１０によるレーダ装置の観測時間を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０１  周波数スペクトル計算手段、１０２  ピーク信号選択手段、１０３  選択信号相対速度計測手段、１０４  選択信号位相変化量算出手段、１０５，１２３  選択信号位相補償手段、１０６，１４０  振幅算出手段、１０７  信号再構成手段、１０８  積分手段、１０９  閾値検出手段、１１０  Δ／Σ相対速度計測手段、１１１  重心相対速度計測手段、１１２  非線形最小二乗相対速度計測手段、１１３  閾値判定手段、１１４，１３０  ゲート設定手段、１１５  ゲート内ピーク信号選択手段、１１６  コヒーレント積分手段、１１７  ＦＦＴポイント数設定手段、１１８  処理データ設定手段、１１９  初期周波数ビン選択手段、１２０  位相初期値算出手段、１２１  位相差算出手段、１２２  位相差最小信号選択手段、１２４  信号強度比較手段、１２５  信号再選択手段、１３０  ゲート設定手段、１３１  ゲート内位相差算出手段。
【図１】
2006258786.tif 000022
【図２】
2006258786.tif 000023
【図３】
2006258786.tif 000024
【図４】
2006258786.tif 000025
【図５】
2006258786.tif 000026
【図６】
2006258786.tif 000027
【図７】
2006258786.tif 000028
【図８】
2006258786.tif 000029
【図９】
2006258786.tif 000030
【図１０】
2006258786.tif 000031
【図１１】
2006258786.tif 000032
【図１２】
2006258786.tif 000033
【図１３】
2006258786.tif 000034
【図１４】
2006258786.tif 000035
【図１５】
2006258786.tif 000036
【図１６】
2006258786.tif 000037
【図１７】
2006258786.tif 000038
【図１８】
2006258786.tif 000039
【図１９】
2006258786.tif 000040
【図２０】
2006258786.tif 000041
【図２１】
2006258786.tif 000042
【図２２】
2006258786.tif 000043
【図２３】
2006258786.tif 000044
【図２４】
2006258786.tif 000045
【図２５】
2006258786.tif 000046
【図２６】
2006258786.tif 000047
【図２７】
2006258786.tif 000048