(57)【要約】【課題】  信号帯域幅が広帯域或いは観測時間が大きくなる場合に、長時間積分を可能として、目標検出が可能である新規な目標検出方法、パッシブレーダ装置及びレーダ装置を提供すること。【解決手段】  目標からの反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから目標を検出する。【選択図】        図１
2011179882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を用いて前記目標を検出する目標検出方法において、前記反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出方法。
【請求項２】
送信局が送信する送信波を用いて前記送信局を目標として検出する目標検出方法において、前記送信波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの送信波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記送信局を目標として検出する目標検出方法。
【請求項３】
送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を受信して前記目標を検出するパッシブレーダ装置において、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第１のブロック分割部と、この第１のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部と、この参照信号生成部が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割する第２のブロック分割部と、この第２のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第２のフーリエ変換部と、この第２のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第１のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたパッシブレーダ装置。
【請求項４】
送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を受信して前記目標を検出するパッシブレーダ装置において、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第１のブロック分割部と、この第１のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波を受信して送信波の複素振幅データを検出する第２の受信部と、この第２の受信部が検出した複素振幅データを所定の間隔で分割する第２のブロック分割部と、この第２のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第２のフーリエ変換部と、この第２のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第１のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたパッシブレーダ装置。
【請求項５】
送信局が送信する送信波を受信して前記送信局を検出するパッシブレーダ装置において、前記送信局からの送信波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第１のブロック分割部と、この第１のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波を受信して送信波の複素振幅データを検出する第２の受信部と、この第２の受信部が検出した複素振幅データを所定の間隔で分割する第２のブロック分割部と、この第２のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第２のフーリエ変換部と、この第２のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第１のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記送信局を検出する目標検出部とを備えたパッシブレーダ装置。
【請求項６】
目標に対して送信波を送信して、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う送受信部と、この送受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第１のブロック分割部と、この第１のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、前記送受信部が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部と、この参照信号生成部が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割する第２のブロック分割部と、この第２のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第２のフーリエ変換部と、この第２のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第１のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を送信する送信源として、既知電波源である携帯電話放送局、ＴＶ放送局、通信衛星などを利用し、受信アンテナは既知電波源とは別に配置し、送信源が送信した送信波（以下、直接波と呼ぶ）を受信し、かつ目標からの反射波を受信することで、目標位置を推定するパッシブレーダ装置や、目標に対して送信波を送信し、その送信波が目標に反射した反射波を受信して目標を検出するレーダ装置、及び、それらに使用する目標検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のパッシブレーダ装置やレーダ装置などにおける目標からの反射波を検出する手法については、非特許文献１に記載のようなものがある。その手法は、まず送信源から放射された信号は一般的に式（１）のように記述できる。
【０００３】
【数１】
2011179882.tif 000003
【０００４】
ここで、ｓ（ｔ）は、複素振幅（送信信号の符号変調系列等を表す）、ｆｃは送信波のキャリア周波数である。また、ｅｘｐは指数表示、tは時間、ｊは虚数表示、πは円周率を表す。一方、送信波が目標に反射され、受信アンテナで受信された場合の受信信号は、式（２）のように記述できる。
【０００５】
【数２】
2011179882.tif 000004
【０００６】
ここで、αは目標の反射断面積等に起因する複素振幅係数、Ｔ０は、ｔ＝０における遅延時間（初期遅延時間）、ｖは目標から送信源への視線方向速度と、目標から受信アンテナへの視線方向速度の和である。また、式（２）では、観測時間ｔ＝０〜Ｔの間に、目標速度ｖは一定であると仮定し、初期遅延時間Ｔｏが短くなる方向（送信局、受信局に近づく方向）をｖが正となる方向として定める。また、ここでは式の簡略化のため受信機雑音は考慮しないこととする。式（２）を変更し、以下の式（３）（４）（５）を得る。
【０００７】
【数３】
2011179882.tif 000005
【０００８】
【数４】
2011179882.tif 000006
【０００９】
【数５】
2011179882.tif 000007
【００１０】
従来の目標反射波の検出法として、下記のような手段が用いられている。
【００１１】
【数６】
2011179882.tif 000008
【００１２】
χ（τ，ｕ）は相互相関関数（または、アンビギュイティ関数と呼ばれている）、τは遅延時間、ｕは周波数オフセット、Ｔは観測時間である。＊は複素共役を表す。式（６）は送信信号ｒ（ｔ）の時間と周波数をオフセットさせた信号と反射波信号との相関を計算している。ここで、複素振幅ｓ（ｔ）が狭帯域である場合、すなわちｓ（ｔ）の信号帯域幅Ｂが式（７）を満足する場合、式（３）は式（８）のように近似できる（非特許文献１参照）。
【００１３】
【数７】
2011179882.tif 000009
【００１４】
【数８】
2011179882.tif 000010
【００１５】
したがって、式（８）を式（６）に代入することで、式（６）の相互相関関数χ（τ，ｕ）は、τ＝Ｔ０、ｕ＝ｆｃ＋ｆｄにてピークを持つことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Ｔ．Ｔｓａｏ，Ｍ．Ｓｌａｍａｎｉ，  Ｐ．  Ｖａｒｓｈｎｅｙ，  Ｄ．  Ｗｅｉｎｅｒ，  Ｈ．  Ｓｃｈｗａｒｚｌａｎｄｅｒ，Ｓ．  Ｂｏｒｅｋ，“Ａｍｂｉｇｕｉｔｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ａ  ｂｉｓｔａｔｉｃ  ｒａｄａｒ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ａｅｒｏｓｐａｃｅ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  ｖｏｌ．  ３３，  ｐｐ．  １０４１−１０５１，  Ｊｕｌｙ  １９９７．
【非特許文献２】Ｒ．  Ｊ．  Ｕｌｍａｎ  ，  Ｅ．  Ｇｅｒａｎｉｏｔｉｓ，  “Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ＴＤＯＡ／ＦＤＯＡ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｕｍｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｈｏｒｔ−Ｔｉｍｅ  ＣＡＦ’ｓ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  ｖｏｌ．  ４７，  ｎｏ．１２，  Ｄｅｃ．  １９９９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、従来の目標反射波の検出法において、式（７）の近似が成立しない場合、式（６）の相互相関関数χ（τ，ｕ）のピーク強度が低下し、目標検出が困難となる課題があった（非特許文献２参照）。式（７）の近似が成立しない場合には、観測時間Ｔが長くなる，信号帯域幅Ｂが大きくなる，目標速度ｖが増加するなどの場合が考えられる。特に、微弱な目標の反射波を検出するためには、観測時間Ｔを増加させることは非常に効果的であるので、式（７）の近似が成立させるためのトレードオフが厳しいものとなり、微弱な目標の反射波から目標を検出することが困難となる課題もあった。
【００１８】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、信号帯域幅Ｂが広帯域或いは観測時間Ｔが大きくなる場合に、長時間積分を可能として、目標検出が可能である新規な目標検出方法、パッシブレーダ装置及びレーダ装置を提供することを目的とする。従来の目標反射波の検出法では式（６）に示すように、遅延時間τと周波数オフセットｕを独立に変化させて相互相関関数を算出していた。しかし、遅延時間τの変化量と周波数オフセットｕ（＝キャリア周波数ｆｃ＋ドップラー周波数ｆｄ）は式（３）、式（４）に示したように密接な関係がある。そこで、本発明では、遅延時間τの変化量と周波数オフセットｕの関係を利用して遅延時間の変化量を補償することにより、長時間の積分を行うものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１の発明に係る目標検出方法は、送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を用いて前記目標を検出する目標検出方法において、前記反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出するものである。
【００２０】
請求項２の発明に係る目標検出方法は、送信局が送信する送信波を用いて前記送信局を目標として検出する目標検出方法において、前記送信波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、前記送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの送信波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記送信局を目標として検出するものである。
【００２１】
請求項３の発明に係るパッシブレーダ装置は、送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を受信して前記目標を検出するパッシブレーダ装置において、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第１のブロック分割部と、この第１のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部と、この参照信号生成部が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割する第２のブロック分割部と、この第２のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第２のフーリエ変換部と、この第２のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第１のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項４の発明に係るパッシブレーダ装置は、送信局が送信する送信波が目標に反射した反射波を受信して前記目標を検出するパッシブレーダ装置において、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第１のブロック分割部と、この第１のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波を受信して送信波の複素振幅データを検出する第２の受信部と、この第２の受信部が検出した複素振幅データを所定の間隔で分割する第２のブロック分割部と、この第２のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第２のフーリエ変換部と、この第２のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第１のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記ドップラー周波数の補償に用いた周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項５の発明に係るパッシブレーダ装置は、送信局が送信する送信波を受信して前記送信局を検出するパッシブレーダ装置において、前記送信局からの送信波を受信して受信処理を行う受信部と、この受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第１のブロック分割部と、この第１のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、前記送信局が送信する送信波を受信して送信波の複素振幅データを検出する第２の受信部と、この第２の受信部が検出した複素振幅データを所定の間隔で分割する第２のブロック分割部と、この第２のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第２のフーリエ変換部と、この第２のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第１のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記周波数オフセット部で補償した周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記送信局を検出する目標検出部とを備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項６の発明に係るレーダ装置は、目標に対して送信波を送信して、前記目標からの反射波を受信して受信処理を行う送受信部と、この送受信部が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部と、この周波数オフセット部により補償された受信信号を所定の間隔で分割する第１のブロック分割部と、この第１のブロック分割部により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第１のフーリエ変換部と、前記送受信部が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部と、この参照信号生成部が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割する第２のブロック分割部と、この第２のブロック分割部により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換する第２のフーリエ変換部と、この第２のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データから前記第１のフーリエ変換部により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を、前記周波数オフセット部で補償した周波数に基づき、補償する遅延補償部と、この遅延補償部により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部と、この加算部より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部と、この逆フーリエ変換部が導出した相互相関関数のピークから前記目標を検出する目標検出部とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、この発明によれば、目標からの反射波又は送信波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して相互相関関数を得るので、目標からの反射波又は送信波の信号帯域幅Ｂが広帯域或いは観測時間Ｔが大きい場合でも長時間積分ができ、相互相関関数のピークから目標検出が可能な目標検出方法、パッシブレーダ装置及びレーダ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１に係るパッシブレーダ装置の機能ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１〜４に係るブロック分割の説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１〜４に係る加算の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るパッシブレーダ装置の機能ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るパッシブレーダ装置の機能ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係るパッシブレーダ装置及び目標検出方法について図１〜３を用いて説明する。図１〜３において、１は携帯電話放送局、ＴＶ放送局、通信衛星などの既知電波源である送信局であり、本願では、パッシブレーダ装置に代わって、レーダ装置を運用する場合は、送信局１がレーダ装置そのものであるとする。２は飛行機やヘリコプターなどの航空機や送信局１自身であるの目標、３は送信局１が送信する送信波が目標２に反射した反射波を受信する受信アンテナ部（第１の受信アンテナ部）、４は送信局１が送信する送信波が目標２に反射した反射波を受信して（受信アンテナ部３を介して）受信処理を行う受信部（第１の受信部）、５は受信部４が受信処理を行った受信信号のドップラー周波数を補償する周波数オフセット部、６は周波数オフセット部５により補償された受信信号を所定の間隔で分割するブロック分割部（第１のブロック分割部）、７はブロック分割部６により分割された受信信号を所定のブロックごとに離散フーリエ変換するフーリエ変換部（第１のフーリエ変換部）である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００２８】
引き続き、図１〜３において、８は送信局１が送信する送信波の複素振幅データを生成する参照信号生成部、９は参照信号生成部８が生成した複素振幅データを所定の間隔で分割するブロック分割部（第２のブロック分割部）、１０はブロック分割部９により分割された複素振幅データを所定のブロックごとに離散フーリエ変換するフーリエ変換部（第２のフーリエ変換部）、１１はフーリエ変換部１０により離散フーリエ変換されたブロックごとの複素振幅データからフーリエ変換部７により離散フーリエ変換されたブロックごとの受信信号の遅延を補償する遅延補償部、１２は遅延補償部１１により遅延が補償されたブロックごとの受信信号を加算する加算部、１３は加算部１２より加算された受信信号を逆フーリエ変換して相互相関関数を導出する逆フーリエ変換部、１４は逆フーリエ変換部１３が導出した相互相関関数のピークから目標１を検出する目標検出部である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００２９】
次に動作について説明する。図１に示すように、送信局１から送信された電波（送信波）が目標２に反射した反射波を、別途配置した受信アンテナ部３にて受信する。受信部４では、受信アンテナ部２が受信した信号に対して以下の受信処理を行う。受信信号に対して帯域制限、増幅し、局部発信機（図示は省略）により搬送波周波数ｆｃの正弦波信号でミキシングを行ったのち、Ａ／Ｄ変換して、受信信号をディジタルデータに変換する。サンプリング周期Δｔでディジタルデータに変換した受信信号は下記の式（９）のように記述できる。
【００３０】
【数９】
2011179882.tif 000011
【００３１】
周波数オフセット部５では、受信部４により生成されたディジタルデータのドップラー周波数を補償するため、周波数オフセットｕｋの正弦波信号を乗算する。正弦波信号を乗算した信号ｙｋ（ｎΔｔ）は下記の式（１０）のように記述できる。
【００３２】
【数１０】
2011179882.tif 000012
【００３３】
乗算する正弦波信号の周波数オフセットは、想定する目標１のドップラー周波数の範囲に相当する周波数オフセットｕ１〜ｕＫを持つ正弦波を乗算する。ここで、隣接する周波数オフセットの差  Δｕ＝ｕｋ  −  ｕｋ−１  は、観測時間Ｔの逆数以下になるように設定する。
【００３４】
参照信号生成部８では、送信局が放射している複素振幅ｓ（ｔ）のディジタルデータのレプリカ（参照信号）ｒ（ｎΔｔ）を生成する。送信局１には、携帯電話放送局、ＴＶ放送局、通信衛星等の既存の電波源を利用することを考えており、それらの信号の複素振幅ｓ（ｔ）の全てあるいは一部が既知である場合が多い。たとえば、既存電波源からの信号には、一般にパイロット信号と呼ばれる既知の信号がある周期で埋め込まれており、これを活用して受信信号と同期を取ることでデータの復調が可能となる。従って、パイロット信号を参照信号ｒ（ｎΔｔ）として用いることが可能である。
【００３５】
また、受信アンテナ部３にて、送信局１からの直接波を受信している場合、受信部４から得られた信号（式（９））をそのまま、参照信号ｒ（ｎΔｔ）として用いる構成も考えられる。さらに、送信局１からの直接波を他のアンテナで受信し、それを参照信号ｒ（ｎΔｔ）としても用いることもできる。上記構成については、実施の形態２で述べる。
【００３６】
本実施の形態１では、パイロット信号を参照信号として用いる構成について述べる。実際には、パイロット信号は複素振幅ｓ（ｔ）の一部であるため、パイロット信号を参照信号として用いた場合、ｒ（ｎΔｔ）≠ｓ（ｎΔｔ）であるが、ここではパイロット信号意外の複素振幅は雑音であるとみなす。また、送信局と参照信号生成部８との基準時刻が同期しているならば、ｒ（ｎΔｔ）＝ｓ（ｎΔｔ）と書ける。
【００３７】
ブロック分割部６では、周波数オフセット部５により生成された信号をＴＰＲＩ（＝ＮＰＲＩΔｔ）毎にブロック分割し、分割した信号をｙｋ，ｐ（ｎΔｔ）とおく。全ブロック数をＰとする。ここで、ＴＰＲＩは送信局１−目標２−受信アンテナ部３間の距離を光速で割ったものより大きくとる必要がある。また、ＴＰＲＩ内において、反射波の遅延時間が変化しない、つまり式（１１）の仮定をおく。
【００３８】
【数１１】
2011179882.tif 000013
【００３９】
ブロック分割部９では、ブロック分割部６と同様に、参照信号生成部８にて生成された信号ｓ（ｎΔｔ）をＰ個のブロックに分割する。分割した信号をｓｐ（ｎΔｔ）とおく。
上記ブロック分割部６及び、ブロック分割部９の処理の詳細については、図２に示す。
【００４０】
フーリエ変換部７では、ブロック分割部６により算出された信号ｙｋ，ｐ（ｎΔｔ）をブロック毎に対して離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を施す。ブロック内のサンプル数ＮＰＲＩが２のべき乗である場合には、離散フーリエ変換は、高速フーリエ変換に取って変わる。また、２のべき乗でない場合においても、ブロック内のサンプルに０を付け足すことで、ＦＦＴの実行が可能である。ＤＦＴ後の信号を、Ｙｋ，ｐ（ｍΔｆ）とおく。ここで、ｍは周波数インデックス、Δｆは周波数ステップであり、Δｆ＝１／ＴＰＲＩである。
【００４１】
フーリエ変換部１０では、フーリエ変換部７と同様に、ブロック分割部９により算出された信号ｓｐ（ｎΔｔ）のＤＦＴを行う。ＤＦＴ後の信号を、Ｓｐ（ｍΔｆ）とおく。次に、遅延補償部１１の説明を行う。遅延補償部１１では、ブロック毎に変化する遅延時間を周波数領域で補償する。上記の遅延時間の補償は、周波数オフセット部５にて乗算した正弦波の周波数オフセットukに基づき、行う。上記手順について以下で述べる。まず、目標反射波の遅延時間について考察する。ｐブロックにおける目標反射の遅延時間は、式（３）及び式（１１）より、下記の式（１２）のように示すことができる。
【００４２】
【数１２】
2011179882.tif 000014
【００４３】
ここで、目標速度ｖは未知であるが、周波数オフセット部５で乗算した正弦波の周波数オフセットｕｋと式（４）の関係を用いて、式（１２）の遅延時間を下記の式（１３）のように推定できる。
【００４４】
【数１３】
2011179882.tif 000015
【００４５】
すなわち、周波数オフセットｕｋが目標のドップラー周波数ｆｄと一致した場合、式（１３）の遅延時間は正確に目標の遅延時間を示すことになる。従って、ブロック毎の遅延時間の変化は、式（１３）の第二項で表されることとなる。
【００４６】
遅延補償部１１では、式（１３）に基づき、ブロック毎のフーリエ変換結果Ｙｋ，ｐ（ｍΔｆ）に対して、式（１４）を乗算することで、ブロック毎の遅延時間を補償し、ブロック毎の相互相関関数のフーリエ変換（クロススペクトル）を算出する。
【００４７】
【数１４】
2011179882.tif 000016
【００４８】
ここで、式（１４）のＳｐ（ｍΔｆ）はフーリエ変換部１０により算出された参照信号の周波数スペクトルであるので、式（１４）のｅｘｐの項が無ければ、従来の相互相関関数の算出処理（または、レーダでのパルス圧縮処理）と同様である。
【００４９】
加算部１２では、遅延補償部１１により算出されたクロススペクトルをブロック毎に加算する。ブロック毎の遅延時間の変化は遅延補償部１１により補償されているため、ブロック毎に加算することで、信号の同期加算が行え、ＳＮ比（信号電力対雑音電力比）の改善が可能となる。
加算部１２の動作について、図３に示す。フーリエ変換部７のフーリエ変換結果Ｙｋ，ｐ（ｍΔｆ）と遅延補償部１１の結果である式（１４）を乗算し、クロススペクトルを算出する。上記クロススペクトルの周波数インデックスｍをブロック毎に加算することで、ＳＮ比の改善を行う。
【００５０】
次に、逆フーリエ変換部１３について説明する。加算部１２により加算された周波数領域の信号を、逆フーリエ変換することにより、クロススペクトルが時間領域に戻り相互相関関数が算出される。ここで、逆フーリエ変換は、実際にはIＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  ＤＦＴ）により実行され、フーリエ変換部７、フーリエ変換部１０と同様にＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  ＦＦＴ）により実行しても良い。
【００５１】
以上の操作を想定する全ての周波数オフセットｕｋに対して実行することでブロック毎に加算された相互相関関数χ（τｍ，ｕｋ）が求まるので、これのピークを検出することで、目標を検出するともに、目標の初期遅延時間Ｔ０及びドップラー周波数ｆｄが求まることになる。なお、τｍ＝ｑΔｔであり、ｑは遅延時間のインデックスである。
【００５２】
このように実施の形態１に係るパッシブレーダ装置では、送信局１が送信する送信波が目標２に反射した反射波を用いて目標２を検出する方法において、反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する方法と採っているので、長時間の積分処理が可能となり、相互相関関数から目標２の検出及びドップラー周波数、遅延時間を推定することができる。
【００５３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るパッシブレーダ装置及び目標検出方法について図２を用いて説明する。図２において、１５は送信局１が送信する送信波を受信する受信アンテナ部（第２の受信アンテナ部）、１６は送信局１が送信する送信波を受信して（受信アンテナ部１５を介して）受信処理を行う受信部（第２の受信部）である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。実施の形態１では、パッシブレーダ装置内部の参照信号生成部８により送信局１が送信するパイロット信号を参照信号としたが、通常、パイロット信号は信号の一部であり、それ以外にデータ系列（送信局が送信する情報ビット系列）が含まれている。従って、パイロット信号のみを用いることは、信号の一部しか活用しないため、ＳＮ比の劣化につながる。また、データ系列は事前には未知であるので、受信機内部で生成することができない。そこで、本実施の形態２では、送信局１から送信された信号を直接受信することで、それを参照信号として用いる。
【００５４】
実施の形態２に係るパッシブレーダ装置では、実施の形態１に係るパッシブレーダ装置の参照信号生成部８に代わり、受信アンテナ部１５、受信部１６を備えたものである。図４に示すように、受信アンテナ部１５では、送信局１からの信号（送信波）を直接受信する。受信部１６では、受信アンテナ部１５が受信した信号に対して帯域制限、増幅、局部発信機により搬送波周波数ｆｃの正弦波信号でミキシングを行ったのち、Ａ／Ｄ変換を行い、受信信号をディジタルデータに変換することにより、参照信号（送信局１の複素振幅データ）を得ることができるので、以下の処理は実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。
【００５５】
この実施の形態２に係るパッシブレーダ装置では、パッシブレーダ装置内部で参照信号を生成することが難しい場合であっても、送信局１からの信号を直接受信することで、送信局１が送信する送信波が目標２に反射した反射波を用いて目標２を検出する方法において、反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する方法と採っているので、長時間の積分処理が可能となり、相互相関関数から目標２の検出及びドップラー周波数、遅延時間を推定することができる。
【００５６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るパッシブレーダ装置及び目標検出方法について図５を用いて説明する。図５において、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。本実施の形態３では、送信局１の位置決めを目的とした目標検出装置について説明する。つまり、実施の形態３では、送信局１自身が目標２となる。実施の形態３に係るパッシブレーダ装置の構成は、実施の形態２と同じである。送信局１からの信号を受信アンテナ部３、受信アンテナ部１５で受信し、どちらかの一方の信号を参照信号として、実施の形態２と同様の処理を行うことにより、目標２（送信局１）の検出及び、遅延時間差、ドップラー周波数差を推定する。基本処理は実施の形態１及び２と同様であるので、説明は省略する。
【００５７】
この実施の形態３に係るパッシブレーダ装置では、パッシブレーダ装置内部で参照信号を生成することが難しい場合であっても、送信局１からの信号を直接受信することで、送信局１が送信する送信波を用いて目標２（送信局１）を検出する方法において、反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する方法と採っているので、長時間の積分処理が可能となり、相互相関関数から目標２の検出及びドップラー周波数、遅延時間を推定することができる。
【００５８】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るパッシブレーダ装置及び目標検出方法について図６を用いて説明する。図６において、１７は送受信アンテナ部であり、送信アンテナ部と受信アンテナ部とを別に構成してもよい。１８は送信波を送信処理して送受信アンテナ部１７に送り、その送信波が目標２に反射した反射波を受信して（送受信アンテナ部１７を介して）受信処理を行う送受信部、１９は送信波を送受信部１８から送受信アンテナ部１７へ送り、目標２からの反射波を送受信アンテナ部１７から送受信部１８へ送るサーキュレータであり、同様の機能をフィルタ回路で構成してもよい。２０は送受信部１８が送信する送信波の参照信号である複素振幅データを生成する参照信号生成部である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
【００５９】
本実施の形態４では、既知電波源である携帯電話放送局、ＴＶ放送局、通信衛星などを利用せずに、信号（送信波）を目標に対して送信し、目標が反射した反射波を受信するレーダ装置について説明する。つまり、実施の形態４においては、送信局１がレーダ装置に内包されたものであると介することができる。実施の形態４に係るレーダ装置の構成は、実施の形態１〜３に係るパッシブレーダ装置の受信アンテナ部３に代わり、送受信アンテナ部１７を設け、実施の形態１〜３に係るパッシブレーダ装置の受信部３に代わり、送受信部１８を設け、新たにサーキュレータ１９を設けたものである。
【００６０】
まず、参照信号生成部２０では、パルス状の波形を生成し、送受信部１８に送る。送受信部１８では、参照信号生成部８から送られてきた信号を局発信号を乗算し、アップコンバートする。次に帯域制限、増幅を行った後に、送受信アンテナ部１７にサーキュレータ１９を介して送る。サーキュレータ１９では、受信素子が送信信号の電力により影響を受けないように、経路を切り替え、送信信号を送受信アンテナ部１７に送る。送受信アンテナ部１７では、サーキュレータ１９より送られた信号を目標２に向けて放射し、目標２が反射した信号（反射波）を受信する。
【００６１】
前記送受信アンテナ部１７が受信した目標の反射信号は、サーキュレータ１９により受信専用の経路を通って、送受信部１８へと送られる。以下の処理については、実施の形態１〜３と同様であるので説明を省略する。なお、実施の形態１〜３において説明した参照信号は、実施の形態４においては、参照信号生成部２０が生成したパルス状の波形が参照信号（複素振幅データ）に相当する。
【００６２】
この実施の形態４に係るレーダ装置では、既知電波源を利用せずとも、送信局１（実施の形態４では、レーダ装置そのものに相当する。）が送信する送信波が目標２に反射した反射波を用いて目標２を検出する方法において、反射波の信号のドップラー周波数を補償して所定の間隔で分割し、その分割されたブロックごとに、送信波の複素振幅データを所定の間隔で分割したブロックを用いて遅延を周波数領域で補償して遅延が補償されたブロックごとの反射波の信号を加算したものを時間領域に戻して得られる相互相関関数のピークから前記目標を検出する方法と採っているので、長時間の積分処理が可能となり、相互相関関数から目標２の検出及びドップラー周波数、遅延時間を推定することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１・・送信局、２・・目標、３・・受信アンテナ部（第１の受信アンテナ部）、４・・受信部（第１の受信部）、５・・周波数オフセット部、６・・ブロック分割部（第１のブロック分割部）、７・・フーリエ変換部（第１のフーリエ変換部）、８・・参照信号生成部、９・・ブロック分割部（第２のブロック分割部）、１０・・フーリエ変換部（第２のフーリエ変換部）、１１・・遅延補償部、１２・・加算部、１３・・逆フーリエ変換部、１４・・目標検出部、１５・・受信アンテナ部（第２の受信アンテナ部）、１６・・受信部（第２の受信部）、１７・・送受信アンテナ部、１８・・送受信部、１９・・サーキュレータ、２０・・参照信号生成部。
【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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【図６】
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