(57)【要約】【課題】  ＬＰＩ性を確保しつつ目標の速度及び距離を観測する。【解決手段】  実施形態のレーダ装置は、複数のパルス幅及びＰＲＦをもつ信号を合成した送信波形を用い、第１ＰＲＦで抽出した信号をＰＲＩ毎に、第１変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、ＰＲＦ間のＦＦＴ処理によりドップラを抽出する。また、受信信号に対して、第２ＰＲＦで抽出した信号をＰＲＩ毎に、第２変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、ＰＲＩ内のレンジセル毎に抽出した信号列を用いて、パルス間の第３変調信号に第１パルス列で抽出したドップラで補正した信号を参照信号として相関処理してレンジを抽出する。これにより、広帯域ＳＳ変調に加えて、パルス幅及びＰＲＦを抽出しにくくし、高いＬＰＩ性を確保しつつ、測距及び測速を可能とする。【選択図】図４
2019100947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化またはランダム信号によって変調したパルス列を用いるレーダ装置であって、
ドップラ抽出用の第１パルス幅、第１ＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）の第１パルス列とレンジング用の第２パルス幅と第２ＰＲＦの第２パルス列を合成し、前記第１パルス列では、パルス内を第１変調信号で変調し、前記第２パルス列では、前記第１パルス列と異なる第２変調信号によりパルス内変調し、更にパルス間ではランダム信号の第３変調信号で変調した送信信号を送信アンテナより送信する送信系統と、
受信アンテナで受信した受信信号に対して、前記第１ＰＲＦで抽出した信号をＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）毎（fast-time軸）に、前記第１変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、前記第１ＰＲＦと前記第２ＰＲＦと間（slow-time軸）のＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理によりドップラを抽出し、次に、前記受信信号に対して、前記第２ＰＲＦで抽出した信号を前記ＰＲＩ毎（fast-time軸）に、前記第２変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、前記ＰＲＩ内のレンジセル毎に抽出した信号列を用いて、パルス間の前記第３変調信号に前記第１パルス列で抽出したドップラで補正した信号を参照信号として相関処理してレンジを抽出する受信系統と
を具備するレーダ装置。
【請求項２】
前記受信系統は、前記第１パルス列のパルス内の第１変調信号と前記第２パルス列のパルス内の第２変調信号として、帯域Ｂの信号を生成してＦＦＴ処理し、周波数帯域をＮ分割したＢｎ（ｎ＝１〜Ｍ）信号の中から、重複しないように約半分（Ｎ１とＮ２）にランダム抽出した信号を、逆ＦＦＴ処理した第１信号及び第２信号を用い、前記受信信号に対して、前記第１パルス列では、抽出した第１ＰＲＩの信号をfast-time軸でＦＦＴ処理し、前記第１信号で用いた分割周波数毎に参照信号と相関処理した狭帯域信号（１〜Ｎ１）を合成した結果を用いて、slow-time軸でＦＦＴ処理してドップラ抽出し、第２パルス列は、抽出した第２ＰＲＩの信号をfast-time軸でＦＦＴ処理し、第２信号で用いた分割周波数毎に参照信号と相関処理した狭帯域信号（１〜Ｎ１）を合成した結果を用いて、パルス間の前記第３変調信号に前記第１パルス列で抽出したドップラで補正した信号を参照信号として、相関処理することにより、レンジ抽出する請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記受信系統は、前記第１パルス列のパルス内の第１変調信号と前記第２パルス列のパルス内の第２変調信号として、帯域Ｂの信号を生成してＦＦＴ処理し、周波数帯域をＮ分割したＢｎ（ｎ＝１〜Ｍ）信号の中から、重複しないように約半分（Ｎ１とＮ２）にランダム抽出した信号を、逆ＦＦＴ処理した第１信号及び第２信号を用い、前記受信信号に対して、前記第１パルス列では、抽出した第１ＰＲＩの信号をfast-time軸でＦＦＴ処理し、第１信号で用いた分割周波数信号を参照信号として相関処理した広帯域信号を用いて、slow-time軸でＦＦＴ処理してドップラ抽出し、第２パルス列は、抽出した第２ＰＲＩの信号をfast-time軸でＦＦＴ処理し、第２信号で用いた分割周波数信号を参照信号として相関処理した広帯域信号を用いて、パルス間の第３変調信号に前記第１パルス列で抽出したドップラで補正した信号を参照信号として、相関処理することにより、レンジ抽出する請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記受信系統は、前記第２信号で相関処理及び抽出処理する際に、相関値の最大振幅となる信号を抽出した後、抽出した信号を削除して、再度相関処理及び抽出処理を繰り返す請求項２または３記載のレーダ装置。
【請求項５】
符号化またはランダム信号によって変調したパルス列を用いるレーダ装置のレーダ信号処理方法であって、
送信側で、ドップラ抽出用の第１パルス幅、第１ＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）の第１パルス列とレンジング用の第２パルス幅と第２ＰＲＦの第２パルス列を合成し、前記第１パルス列では、パルス内を第１変調信号で変調し、前記第２パルス列では、前記第１パルス列と異なる第２変調信号によりパルス内変調し、更にパルス間ではランダム信号の第３変調信号で変調した送信信号を送信するとき、
受信アンテナの受信信号に対して、前記第１ＰＲＦで抽出した信号をＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）毎（fast-time軸）に、前記第１変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、前記第１ＰＲＦと前記第２ＰＲＦとの間（slow-time軸）のＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理によりドップラを抽出し、次に、前記受信アンテナの受信信号に対して、前記第２ＰＲＦで抽出した信号を前記ＰＲＩ毎（fast-time軸）に、前記第２変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、前記ＰＲＩ内のレンジセル毎に抽出した信号列を用いて、パルス間の前記第３変調信号に前記第１パルス列で抽出したドップラで補正した信号を参照信号として相関処理してレンジを抽出するレーダ装置のレーダ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、目標の距離、速度を算出するレーダ装置及びそのレーダ信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被探知性を低下させるＬＰＩ（Low Probability of Intercept）レーダ装置として、パルス内をＳＳ（Spread Spectrum）変調するものや、パルス毎に符号化を行い、参照信号を用いてレンジ圧縮するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、近年では、レーダ波の受信装置の性能も広帯域化し、ＳＳ変調のみでは十分なＬＰＩ性を確保できない場合もあることが予想され、更なるＬＰＩ性を確保する手法が望まれる。また、ＳＳ変調で送信を広帯域化する場合、受信系も広帯域になるため、例えば、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）レーダに適用する場合には、素子（サブアレイ）からの転送容量が大きくなり、ハードウェア規模が増える課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８２０１０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】符号化レーダ、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.278-280(1996)
【非特許文献２】符号コード（Ｍ系列）発生方式、M.I.Skolnik, ‘Introduction to radar systems’, pp.429-430, McGRAW-HILL(1980)
【非特許文献３】ＳＳ（Spread Spectrum）変調、丸林、‘スペクトル拡散通信とその応用’、電子情報通信学会編、pp.1-18(1998）
【非特許文献４】周波数ホッピング、谷萩、‘情報通信とディジタル信号処理’、コロナ社、p.63-65（1996）
【非特許文献５】ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、西村、‘ディジタル信号処理による通信システム設計’、ＣＱ出版社、pp.222-226(2006)
【非特許文献６】ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）処理、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.87-89(1996)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上述べたように、符号化方式を採用したレーダ装置では、ＬＰＩ性を高めるためにパルス内またはパルス間でＳＳ変調するだけでは、十分なＬＰＩ性を確保できない場合があった。また、ＳＳ変調で送信を広帯域化する場合、受信系も広帯域になるため、例えば、ＤＢＦレーダに適用する場合には、素子（サブアレイ）からの転送容量が大きくなり、ハードウェア規模が増える課題があった。
【０００７】
本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、ＬＰＩ性を確保しつつ目標の速度及び距離を観測することのできるレーダ装置及びそのレーダ信号処理方法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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本実施形態によれば、符号化またはランダム信号（ノイズ）による変調パルスを用いたレーダ装置において、ドップラ抽出用の第１パルス幅、第１ＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）の第１パルス列とレンジング用の第２パルス幅と第２ＰＲＦの第２パルス列とを合成し、第１パルス列では、パルス内を第１変調信号で変調し、第２パルス列では、第１パルス列と異なる第２変調信号によりパルス内変調し、更にパルス間ではランダム信号（ノイズ）の第３変調信号で変調した送信信号を送信アンテナより送信し、受信アンテナの受信信号に対して、第１ＰＲＦで抽出した信号をＰＲＩ毎（fast-time軸）に、第１変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、第１ＰＲＦと第２ＰＲＦとの間（slow-time軸）のＦＦＴ処理によりドップラを抽出する。次に、受信アンテナの受信信号に対して、第２ＰＲＦで抽出した信号をＰＲＩ毎（fast-time軸）に、第２変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、ＰＲＩ内の各レンジセル毎に抽出した信号列を用いて、パルス間の第３変調信号に第１パルス列で抽出したドップラで補正した信号を参照信号として相関処理することにより、レンジを抽出する。すなわち、複数のパルス幅及びＰＲＦをもつ信号を合成した送信波形を用いることにより、広帯域ＳＳ変調に加えて、パルス幅及びＰＲＦを抽出しにくくしているので、高いＬＰＩ性を確保しつつ、目標の速度及び距離を観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係るレーダ装置に適用される送信系統の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係るレーダ装置に適用される受信系統の構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態において、パルス幅及びＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）の異なる２種のパルス列とその混合波形を示すタイミング波形図。
【図４】第１の実施形態に係るレーダ装置の受信系統の構成を示すブロック図。
【図５】第１の実施形態において、チャープ変調信号からパルス列Ｐ１，Ｐ２の送信信号を生成する様子を示すタイミング波形図。
【図６】第１の実施形態において、受信信号からパルス列Ｐ１，Ｐ２を分離して、それぞれfast-time軸のレンジセル毎にslow-time軸のＦＦＴを行う様子を示すタイミング波形図。
【図７】第１の実施形態において、パルス列Ｐ１のＰＲＩ内のfast-time軸の処理として、周波数分割毎に相関処理した信号を加算してＳＮを向上させる様子を示すタイミング波形図。
【図８】第１の実施形態において、パルス列Ｐ１についてＦＦＴを行う様子を示すタイミング波形図。
【図９】第１の実施形態において、パルス列Ｐ２のＰＲＩ内のfast-time軸の処理として、分割周波数毎に相関処理した信号を加算してＳＮを向上させる様子を示すタイミング波形図。
【図１０】第１の実施形態において、パルス列Ｐ２のみによる相関処理を行う様子を示すタイミング波形図。
【図１１】第２の実施形態に係るレーダ装置の受信系統の構成を示すブロック図。
【図１２】第２の実施形態において、パルス列Ｐ１のＰＲＩ内のfast-time軸の処理として、全周波数帯域で相関処理した信号を加算してＳＮを向上させる様子を示すタイミング波形図。
【図１３】第２の実施形態において、パルス列Ｐ２のＰＲＩ内のfast-time軸の処理として、全周波数帯域で相関処理した信号を加算してＳＮを向上させる様子を示すタイミング波形図。
【図１４】第３の実施形態に係るレーダ装置の受信系統の構成を示すブロック図。
【図１５】第３の実施形態において、異なるドップラで補正した参照信号を用いて各ドップラに対する相関出力を得る処理の流れを示すフローチャート。
【図１６】第３の実施形態において、クラッタを目標の弁別の様子を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各実施形態の説明において、同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１乃至図１０を参照して、第１の実施形態に係るレーダ装置を説明する。
【００１２】
図１及び図２は、それぞれ第１の実施形態に係るレーダ装置に適用される送信系統及び受信系統の構成を示し、図３は、第１の実施形態において、パルス幅及びＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）の異なる２種の送信パルス列Ｐ１，Ｐ２とその混合波形Ｐ１＋Ｐ２を示している。また、図４は第１の実施形態で採用する受信系統の構成を示し、図５は送信信号を生成する様子を示している。
【００１３】
図１に示す送信系統は、送信アンテナ１、パルス変調器２、周波数変換器３、変調器４、基準信号生成器５、変調信号生成器６、ＩＦＦＴ処理器７、周波数分割選定器８、ＦＦＴ処理器９、チャープ信号生成器１０を備える。
【００１４】
すなわち、図１に示す送信系統の構成では、チャープ信号生成器１０で広帯域チャープ信号を発生させ、ＦＦＴ処理器９で広帯域チャープ信号をＦＦＴ処理して周波数軸の信号に変換する。そして、周波数分割選定器８でｆ１からｆＮに周波数分割して、分割された周波数から、重複が無いようにランダムに抽出して２系列の第１信号sig１と第２信号sig2を選定する。この２系列の信号sig1，sig2の各々について、ＩＦＦＴ処理器７で逆フーリエ変換し、変調信号生成器６で時間軸の変調信号を生成する。一方、基準信号生成器５で高周波信号（ＲＦ信号）を得るための基準信号を生成し、変調器４で基準信号を変調信号より変調し、周波数変換器３でＲＦ信号に周波数変換し、パルス変調器２で、所定のＰＲＦでパルス変調して、送信アンテナ１より送信する。
【００１５】
一方、図２に示す受信系統は、受信アンテナ１１、周波数変換器１２、ＡＤ変換器１３、Ｐ１信号抽出器１４、ＦＦＴ処理器（Fast-time）１５、周波数選定器１６ａ、相関処理器（Fast-time）１７ａ、相関結果合成器１８、ＦＦＴ処理器（slow-time）１９、検出器２０、ドップラ抽出器２１、Ｐ２信号抽出器２２、ＦＦＴ処理器（Fast-time）２３、周波数選定器２４ａ、相関処理器（Fast-time）２５ａ、相関結果合成器２５ｂ、ＰＲＩ列並べ替え器２６、ドップラ参照信号補正器２７、相関処理器（slow-time）２８、検出器２９、レンジ抽出器３０、出力処理器３１を備える。
【００１６】
すなわち、図２に示す受信系統の構成では、アンテナ１１により受信した信号を周波数変換器１２でベースバンドに周波数変換し、ＡＤ変換器１３によりデジタル信号に変換する。この受信信号をＰ１信号抽出器１４及びＰ２信号抽出器１５に入力し、それぞれＰ１信号とＰ２信号を抽出することで信号列Ｐ１と信号列Ｐ２に分離する。次に、分離した信号列Ｐ１，Ｐ２をそれぞれＦＦＴ処理器１５，２３で狭帯域の分割周波数信号に変換し、周波数選定器１６ａ，２４ａで予め割り当てられた周波数の信号を選択し、相関処理器１７ａ，２５ａで分割周波数毎に相関処理し、相関結果合成器１８，２５ｂでそれぞれ相関処理結果を合成する。Ｐ１側の相関結果合成出力については、ＦＦＴ処理器１９でＦＦＴして周波数軸の信号に変換し、検出器２０でレンジ−ドップラ軸でのＣＦＡＲ（非特許文献６）等による目標検出を行い、ドップラ抽出器２１でドップラ周波数を抽出して速度を得る。一方、Ｐ２側の相関結果合成出力については、ＰＲＩ列並べ替え器２６でＰＲＩ列ごとに並べ替えを行い、ドップラ参照信号補正器２７でドップラ抽出結果に基づいてドップラ参照信号を補正し、相関処理器２８で相関処理し、検出器２９でレンジ−ドップラ軸でのＣＦＡＲ等による目標検出を行う。続いて、レンジ抽出器３０で目標検出結果からレンジを抽出し、出力処理器３１で抽出した速度、レンジを所定の形式で出力する。
【００１７】
ここで、本実施形態では、送信系統において、異なる第１変調信号Ｐ１及び第２変調信号Ｐ２で送信パルスを変調し、更にＰ２列についてはパルス間で変調し、Ｐ１列とＰ２列を合成した送信パルス列Ｐ１＋Ｐ２を生成する。この中で、Ｐ１列とＰ２列のアイソレーションを確保するためのパルス内の変調手法には、ＳＳ変調（非特許文献３）等の種々の方が考えられる。この手法の一つとして、周波数分割型を用いる手法がある。この周波数分割型手法を用いた場合に、受信系統は、図４に示すように、周波数選定器１６ａ，２４ａをそれぞれ２種の信号列を分離するＰ１選定器１６とＰ２選定器２４に置き換え、相関処理器１７ａ，２５ａをそれぞれ狭帯域相関処理器（Fast-time）１７，２５に置き換える。説明を簡単にするため、以降は、送信は図１の系統、受信は周波数分割型の場合の図４の系統を主体に説明する。
【００１８】
まず、図１及び図５により送信信号の生成方法について述べる。送信系統では、広帯域チャープ信号を発生させ（１０）、ＦＦＴ（９）により周波数軸の信号に変換して、周波数分割（ｆ１からｆＮ）する（８）。分割周波数から、重複が無いようにランダムに抽出し、２系列の信号sig１とsig2を選定する。このsig1とsig２の各々について、逆ＦＦＴし（７）、時間軸の変調信号を生成する（６）。一方、高周波信号（ＲＦ信号）を得るための基準信号を生成し（５）、この基準信号を生成した変調信号により変調し（４）、ＲＦ信号に周波数変換し（３）、所定のＰＲＦでパルス変調して（２）、送信する（１）。
【００１９】
変調信号の生成（６〜１０）を定式化すると次の通りである。広帯域チャープ信号は、次式で表現できる。
【００２０】
【数１】
2019100947.tif 000003
【００２１】
これをFFTして、周波数軸の信号を得る。
【００２２】
【数２】
2019100947.tif 000004
【００２３】
これを、周波数分割して、sig1とsig2の周波数軸の信号を選定し、逆ＦＦＴすることで、時間軸の信号Sig1（ｔ）とSig2（ｔ）を得る。
【００２４】
【数３】
2019100947.tif 000005
【００２５】
このSig1とSig2を用いて、各々のパルス内を変調する。これはＳＳ変調（非特許文献３）で周波数ホッピング（非特許文献４）により変調しているのと類似である。
【００２６】
次にこの信号を用いて、パルス列を生成する。まず、Sig1については、図３のＰ１に示すように、ドップラを抽出するために、パルス間では同一の符号で変調する。Sig2については、図３のＰ２に示すように、パルス間符号によるＬＰＩ性向上とレンジを抽出するために、パルス間でランダム符号（Ｍ系列等、非特許文献５）により変調する。このＰ１列とＰ２列の信号を合成して、パルス幅及びＰＲＦが異なる送信混合波形を生成する。この混合波形の様子を図３に示す。
【００２７】
【数４】
2019100947.tif 000006
【００２８】
Ｐ１とＰ２を合成する際に、送信パルスが重複する場合が発生する場合がある。この場合は、重複している部分は、送信パルスの送信出力を一定にするために、Ｐ１かＰ２のいずれかを優先する等の処置とすればよい。優先順位は、ＰＲＩ毎に交互にする等にしてもよい。
【００２９】
次に、図４（図２）の受信系統をもとに、受信を考える。アンテナ１１により受信した信号は、周波数変換されて（１２）、ＡＤ変換によりデジタル信号になる（１３）。この受信信号を信号列１と信号列２で分離すると、次式となる。
【００３０】
【数５】
2019100947.tif 000007
【００３１】
実際の受信信号は、この合成波形となる。
【００３２】
【数６】
2019100947.tif 000008
【００３３】
この受信波形を用いて、図６に示すように、各ＰＲＩの信号列を抽出する（１４、２２）。
【００３４】
【数７】
2019100947.tif 000009
【００３５】
これを、fast-time軸でＦＦＴ１５及び２３する。
【００３６】
【数８】
2019100947.tif 000010
【００３７】
Sr1とSr2は、各々の狭帯域の分割周波数信号を含んでおり、分割周波数単位毎に相関処理する（１７、２５）。参照信号は、（１）及び（２）式から算出できる。
【００３８】
【数９】
2019100947.tif 000011
【００３９】
これをＦＦＴして、周波数軸の信号を得る。
【００４０】
【数１０】
2019100947.tif 000012
【００４１】
このSref（ω）を各々、周波数分割単位毎に分割する。
【００４２】
【数１１】
2019100947.tif 000013
【００４３】
同様に、各信号列に対して、周波数分割単位毎に分割する。
【００４４】
【数１２】
2019100947.tif 000014
【００４５】
次に、各信号列について相関処理する（１８，２６）。
【００４６】
【数１３】
2019100947.tif 000015
【００４７】
次に、周波数分割毎の信号を加算することにより、ＳＮ（信号対雑音電力比）を向上する。この様子を図７に示す。
【００４８】
【数１４】
2019100947.tif 000016
【００４９】
補正位相は、周波数分割帯域毎の信号を加算するための周波数差による位相を補正する位相値であり、次式で表現できる。
【００５０】
【数１５】
2019100947.tif 000017
【００５１】
（１５）式の信号は、入力信号に比べてサンプル数が周波数分割分減っており、低レートのサンプリング信号に対応する。
【００５２】
次に、信号列１を用いて、ドップラ抽出を行うために、図６のＰ１に示すように、fast-time軸のセル毎にslow-time軸のＦＦＴを行う（１９）。この様子を図８に示す。
【００５３】
【数１６】
2019100947.tif 000018
【００５４】
このSr1（ｔ、ω）を用いて、レンジ−ドップラ軸で、ＣＦＡＲ（非特許文献６）等により検出する（２０）ことで、ドップラｆｄ（ωｄ＝２πｆｄ）を抽出でき（２１）、次式により速度に換算できる。
【００５５】
【数１７】
2019100947.tif 000019
【００５６】
次に、信号列２を用いて測距を行う手法について述べる。各PRI内のfast-time軸の処理は、信号列１と同様に図９に示すようになる。
【００５７】
この信号列２は、パルス毎に符号が異なるため、図６のＰ２に示すようにレンジセル毎にパルス列間の信号を並べ替えて（２６）、図１０に示すように、参照信号との相関処理になる。
【００５８】
【数１８】
2019100947.tif 000020
【００５９】
参照信号は、信号列１で抽出したドップラによる補正（２７）を含めて（４）式の通りであり、（１８）式と信号長を揃えるために、ゼロ埋めを行う。
【００６０】
【数１９】
2019100947.tif 000021
【００６１】
次にこれをＦＦＴする。
【００６２】
【数２０】
2019100947.tif 000022
【００６３】
（１８）式と（２０）式を用いて、次式により相関出力を得る（２８）。
【００６４】
【数２１】
2019100947.tif 000023
【００６５】
これにより、レンジ−slow-time軸で相関出力が得られるため、ＣＦＡＲ処理等（２９）により、目標を検出し、目標距離を算出できる（３０）（図１０参照）。これにより目標のドップラと距離を出力できる（３１）。
【００６６】
以上のように、本実施形態では、符号化またはランダム信号（ノイズ）による変調パルスを用いたレーダ装置において、ドップラ抽出用の第１パルス幅、第１ＰＲＦの第１パルス列Ｐ１とレンジング用の第２パルス幅と第２ＰＲＦの第２パルス列Ｐ２を合成し、第１パルス列Ｐ１では、パルス内を第１変調信号で変調し、第２パルス列では、第１パルス列と異なる第２変調信号によりパルス内変調し、更にパルス間ではランダム信号（ノイズ）の第３変調信号で変調した送信信号をアンテナより送信し、アンテナで受信した信号に対して、第１ＰＲＦで抽出した信号をＰＲＩ毎（fast-time軸）に、第１変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、ＰＲＦ間（slow-time軸）のＦＦＴ処理によりドップラを抽出し、次に、アンテナで受信した信号に対して、第２ＰＲＦで抽出した信号をＰＲＩ毎（fast-time軸）に、第２変調信号の参照信号を用いて相関処理し、相関処理した結果を用いて、ＰＲＩ内のレンジセル毎に抽出した信号列を用いて、パルス間の第３変調信号に第１パルス列Ｐ１で抽出したドップラで補正した信号を参照信号として、相関処理することにより、レンジ抽出する。
【００６７】
すなわち、上記構成によるレーダ装置によれば、複数のパルス幅及びＰＲＦをもつ信号を合成した送信波形を用いることにより、広帯域ＳＳ変調に加えて、パルス幅及びＰＲＦを抽出しにくくすることにより、高いＬＰＩ性を確保するとともに、測距及び測速ができる。
【００６８】
また、第１パルス列Ｐ１のパルス内と第２パルス列Ｐ２のパルス内の変調信号として、帯域Ｂのチャープ信号を生成してＦＦＴ処理し、周波数帯域をＮ分割したBn（ｎ＝１〜Ｍ）信号の中から、重複しないように約半分（Ｎ１とＮ２）にランダム抽出した信号を、逆ＦＦＴ処理した第１信号及び第２信号を用い、受信信号に対して、第１パルス列Ｐ１では、抽出した第１ＰＲＩの信号をfast-time軸でＦＦＴ処理し、第１信号で用いた分割周波数毎に参照信号と相関処理した狭帯域信号（１〜Ｎ１）を合成した結果を用いて、slow-time軸でＦＦＴ処理してドップラを抽出し、第２パルス列Ｐ２は、抽出した第２ＰＲＩの信号をfast-time軸でＦＦＴ処理し、第２信号で用いた分割周波数毎に参照信号と相関処理した狭帯域信号（１〜Ｎ１）を合成した結果を用いて、パルス間の変調信号に第１パルス列Ｐ１で抽出したドップラで補正した信号を参照信号として、相関処理することにより、レンジ抽出する。
【００６９】
このように、複数のパルス幅及びＰＲＦをもつ信号を合成した送信波形を用いて、広帯域ＳＳ変調に加えて、パルス幅及びＰＲＦを抽出しにくくすることにより、高いＬＰＩ性を確保した測距、測速ができるとともに、相関処理後は、狭帯域の信号になるため、低いサンプリングレートの信号となり、ＨＷ規模を削減することができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、第１パルス列及び第２パルス列のパルス内の帯域Ｂの変調方式として、チャープ信号を用いる場合について述べたが、帯域Ｂの信号であれば、他の変調方式による信号を用いても、同じ手法を適用することができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
以下、図１１乃至図１３を参照して第２の実施形態を説明する。  
【００７２】
第１の実施形態では、ドップラ抽出や測距を行う際に、周波数分割毎に第１信号列や第２信号列と参照信号の相関処理して加算を行った。この場合、特に測距については狭帯域であるため、距離分解能が低下する。そこで、第２の本実施形態では、広帯域による処理規模の増加が許容される場合に、広帯域信号のまま相関処理して、距離分解能を向上させる方式について述べる。
【００７３】
図１１は本実施形態に係るレーダ装置の受信系統の構成を示す。この場合、図４に示した受信系統の構成と異なる点は、狭帯域相関処理器１７，２５に代わって広帯域相関処理器１７ａ，２５ａを用いたことにある。すなわち、第１信号列Ｐ１についての処理は、第１の実施形態と同様に狭帯域の場合でもよいが、ここでは第２信号列Ｐ２と合わせるために広帯域で処理する場合について述べる。
【００７４】
第１信号列Ｐ１及び第２信号列Ｐ２について、（１２）〜（１５）式の代わりに下記のように、周波数分割せずに、周波数帯域全体にわたっての相関処理を行う。
【００７５】
【数２２】
2019100947.tif 000024
【００７６】
まず、第１信号列Ｐ１に対しては、（１６）、（１７）式と同様の処理により、ドップラを抽出し、速度を出力できる。また、第２信号列Ｐ２については、（１８）〜（２１）式の処理を行うことで、図１２に示すように、広帯域信号のまま相関処理を行うため、距離高分解能化を図ることができる。この方式は、距離高分解能化を図ることができるが、第２信号系列Ｐ２は、周波数分割単位では間引きした周波数を用いているため、レンジサイドローブが発生する。これを許容できる場合には。図１３に示すように、広帯域信号のままの相関処理を適用することができる。
【００７７】
以上のように、本実施形態にかかるレーダ装置では、第１パルス列Ｐ１のパルス内と第２パルス列Ｐ２のパルス内の変調信号として、帯域Bのチャープ信号を生成してＦＦＴ処理し、周波数帯域をＮ分割したBn（ｎ＝１〜Ｍ）信号の中から、重複しないように約半分（Ｎ１とＮ２）にランダム抽出した信号を、逆ＦＦＴした第１信号及び第２信号を用い、受信信号に対して、第１パルス列Ｐ１では、抽出した第１ＰＲＩの信号をfast-time軸でＦＦＴ処理し、第１信号で用いた分割周波数信号を参照信号として相関処理した広帯域信号を用いて、slow-time軸でＦＦＴ処理してドップラ抽出し、第２パルス列Ｐ２は、抽出した第２ＰＲＩの信号をfast-time軸でＦＦＴ処理し、第２信号で用いた分割周波数信号を参照信号として相関処理した広帯域信号を用いて、パルス間の変調信号に第１パルス列Ｐ１で抽出したドップラで補正した信号を参照信号として、相関処理することにより、レンジ抽出する。
【００７８】
すなわち、本実施形態によれば、複数のパルス幅及びＰＲＦをもつ信号を合成した送信波形を用い、広帯域ＳＳ変調に加えて、パルス幅及びＰＲＦを抽出しにくくすることにより、高いＬＰＩ性を確保した測距、測速ができるとともに、広帯域の信号のまま相関処理するために、高分解能の測距を行うことができる。
【００７９】
（第３の実施形態）
以下、図１４乃至図１６を参照して第３の実施形態を説明する。
【００８０】
先に述べた第１及び第２の実施形態では、信号列２の相関出力の検出において、複数反射点の場合でも、同一の相関出力についてＣＦＡＲ等により検出する方法について述べた。この場合、クラッタ等の強い強度の信号があると、相関処理時に強度の小さい目標信号が抽出できない場合が生じる。そこで、本実施形態では、強度の強い複数反射点が含まれる場合でも、目標信号を抽出する方式について述べる。
【００８１】
図１４は本実施形態に係るレーダ装置の受信系統の構成を示す。この構成において、図４に示した第１の実施形態の受信系統と異なる点は、検出器２９の出力を取り込んで最大振幅のレンジを抽出しドップラ参照信号補正器２７に戻す最大値フィルタ３２を追加したことにあり、（１）〜（１７）式までは、第１及び第２の実施形態と同様であり、信号列２に対する（１８）〜（２１）式の処理が変更になる。
【００８２】
まず、（２１）式の相関出力にＣＦＡＲ等を適用して、検出する。この検出結果を振幅の降べき順に並べて、最大振幅の点について、距離を算出する。次に、（２１）式から、最大振幅の信号成分を削除した後、逆ＦＦＴ処理を行う。
【００８３】
【数２３】
2019100947.tif 000025
【００８４】
ここで、SUP[]は、最大振幅の成分を抑圧することを表す。
【００８５】
この信号Sr2を用いて、次の異なるドップラで補正した参照信号を用いて（１８）〜（２３）の処理を繰り返して、各ドップラに対する相関出力を得る。
【００８６】
図１５は、本実施形態において、異なるドップラで補正した参照信号を用いて各ドップラに対する相関出力を得る処理の流れを示すフローチャートである。すなわち、本実施形態では、まず、第１パルス列Ｐ１でドップラ抽出を行い（ステップＳ１１）、抽出されたドップラによって参照信号を生成し（ステップＳ１２）、各ドップラに対する相関処理を行って（ステップＳ１３）、第２パルス列Ｐ２で最大振幅のレンジを抽出する（ステップＳ１４）。ここで、反射点が終了したか否かを判定し（ステップＳ１５）、反射点が終了していた場合には、最大反射点を削除して（ステップＳ１６）、ステップＳ１２から処理を続ける。また、ステップＳ１５で反射点の終了を検出した場合には、一連の処理を終了する。
【００８７】
この結果、レンジ−ドップラ軸で、クラッタを含めた反射信号の信号を検出することができる。例えば、搭載レーダの場合で、メインローブクラッタのドップラ周波数範囲が既知の場合は、クラッタと目標を弁別することができる。図１６に、メインローブクラッタのドップラ周波数範囲に基づいてドップラ−レンジ軸にクラッタ抑圧範囲を設定し、クラッタを目標と弁別する様子を示す。
【００８８】
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置では、第２信号列で相関抽出する際に、相関値の最大振幅となる信号を抽出した後、抽出した信号を削除して、再度相関処理及び抽出を繰り返すようにしている。
【００８９】
すなわち、上記構成によれば、相関抽出する際に、最大振幅となる信号を抽出後、削除して次の相関処理及び抽出を繰り返すようにしているので、クラッタ等の振幅強度の強い信号により、強度の小さい信号が非検出になる影響を低減することができる。
【００９０】
なお、本発明は上記実施形態を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。
【符号の説明】
【００９１】
１…アンテナ、２…パルス変調器、３…周波数変換器、４…変調器、５…基準信号生成器、６…変調信号生成器、７…ＩＦＦＴ、８…周波数分割選定器、９…ＦＦＴ、１０…チャープ信号生成器、
１１…アンテナ、１２…周波数変換器、１３…ＡＤ変換器、１４…符号生成器（Ｐ１復調）、１５…ＦＦＴ（fast-time）、１６…周波数選定器、１７…狭帯域相関処理器（fast-time）、１７ａ…広帯域相関処理器（fast-time）、１８…相関結果合成器、１９…ＦＦＴ（slow-time）、２０…検出器、２１…ドップラ抽出器、２２…符号生成器（Ｐ２復調）、２３…ＦＦＴ（fast-time）、２４…周波数選定器、２５…狭帯域相関処理器（fast-time）、２５ａ…広帯域相関処理器（fast-time）、２６…ＰＲＩ列並べ替え器、２６ａ…ＰＲＩ列並べ替え器（Ｐ１＋Ｐ２）、２７…ドップラ参照信号補正器、２８…相関処理器（slow-time）、２９…検出器、３０…レンジ抽出器、３１…出力処理器、３２…最大値フィルタ。
【図１】
2019100947.tif 000026
【図２】
2019100947.tif 000027
【図３】
2019100947.tif 000028
【図４】
2019100947.tif 000029
【図５】
2019100947.tif 000030
【図６】
2019100947.tif 000031
【図７】
2019100947.tif 000032
【図８】
2019100947.tif 000033
【図９】
2019100947.tif 000034
【図１０】
2019100947.tif 000035
【図１１】
2019100947.tif 000036
【図１２】
2019100947.tif 000037
【図１３】
2019100947.tif 000038
【図１４】
2019100947.tif 000039
【図１５】
2019100947.tif 000040
【図１６】
2019100947.tif 000041