(57)【要約】【課題】  サイドローブによる影響だけを低減することができるレーダ装置、レーダ装置の偽像低減方法およびレーダ装置の偽像低減プログラムを提供する。【解決手段】  レーダ装置１は、受信アンテナ１２からの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置２０を備える。信号処理装置２０は、処理信号を基に物標を検出する物標検出部２１Ａと、物標検出部２１Ａが検出した検出物標がアンテナのサイドローブによるものかを判定するサイドローブ判定部２１Ｂと、サイドローブ判定部２１Ｂがサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成するサイドローブ低減処理部２１Ｃとを備える。【選択図】  図１
2019070565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信アンテナからの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置を備えるレーダ装置において、
前記信号処理装置は、
前記処理信号を基に物標を検出する第１の手段と、
前記第１の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定する第２の手段と、
前記第２の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する第３の手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記第２の手段は、サイドローブが出ると想定される方向に、前記アンテナのメインローブとサイドローブのレベル差分のレベルの物標が検出されていると、このサイドローブによる検出物標と判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記第３の手段は、前記メインローブと前記サイドローブとのレベル差分だけこのサイドローブによる検出物標の振幅を低減することで、このサイドローブによる影響を低減する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
受信アンテナからの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置を備えるレーダ装置の偽像低減方法において、
前記信号処理装置は、
前記処理信号を基に物標を検出し、
前記第１の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定し、
前記第２の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する、
ことを特徴とするレーダ装置の偽像低減方法。
【請求項５】
受信アンテナからの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置を備えるレーダ装置の偽像低減プログラムにおいて、
前記信号処理装置のコンピュータに、
前記処理信号を基に物標を検出する処理と、
前記第１の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定する処理と、
前記第２の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する処理と、
を実行させるためのレーダ装置の偽像低減プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波の送受信により障害物等の物標を探知するレーダ装置、レーダ装置の偽像低減方法およびレーダ装置の偽像低減プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置には各種のものがあり、例えばアンテナを回転させないで電波を送受信する装置がある。こうしたレーダ装置では、アンテナに大きなサイドローブ発生する場合がある（例えば、特許文献１参照。）。この場合、物標が単一であっても、メインローブにより物標が検出されると共にサイドローブでも物標が検出される。この結果、１つの物標であっても、物標が複数検出されることになり、サイドローブによる偽像がレーダ上に発生する。
【０００３】
こうしたサイドローブによる物標の検出を防ぐために、サイドローブそのものを小さくするアンテナつまり低サイドローブアンテナがある。この低サイドローブアンテナによれば、アンテナで発生するサイドローブを小さくして、その影響を少なくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２８２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、先に述べた低サイドローブアンテナには次の課題がある。レーダ装置のアンテナとして低サイドローブアンテナを使用し、サイドローブ自体を小さくしようとすると、アンテナの利得が下がってしまう。この結果、アンテナからのメインローブのビーム幅が広くなり、レーダの探知距離と分解能の両方が低下してしまう。
【０００６】
この発明の目的は、前記の課題を解決し、サイドローブによる影響だけを低減することができるレーダ装置、レーダ装置の偽像低減方法およびレーダ装置の偽像低減プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、受信アンテナからの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置を備えるレーダ装置において、前記信号処理装置は、前記処理信号を基に物標を検出する第１の手段と、前記第１の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定する第２の手段と、前記第２の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する第３の手段と、を備えることを特徴とするレーダ装置である。
【０００８】
請求項１の発明では、受信アンテナからの受信信号を基に第１の手段が物標を検出する。第２の手段は、第１の手段が検出した検出物標がアンテナのサイドローブによるものかを判定する。次に、第２の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、第３の手段は、この検出物標の振幅を低減する処理を行う。これにより、第３の手段は、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のレーダ装置において、前記第２の手段は、サイドローブが出ると想定される方向に、前記アンテナのメインローブとサイドローブのレベル差分のレベルの物標が検出されていると、このサイドローブによる検出物標と判定する、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のレーダ装置において、前記第３の手段は、前記メインローブと前記サイドローブとのレベル差分だけこのサイドローブによる検出物標の振幅を低減することで、このサイドローブによる影響を低減する、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、受信アンテナからの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置を備えるレーダ装置の偽像低減方法において、前記信号処理装置は、前記処理信号を基に物標を検出し、前記第１の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定し、前記第２の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する、ことを特徴とするレーダ装置の偽像低減方法である。
【００１２】
請求項５の発明は、受信アンテナからの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置を備えるレーダ装置の偽像低減プログラムにおいて、前記信号処理装置のコンピュータに、前記処理信号を基に物標を検出する処理と、前記第１の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定する処理と、前記第２の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する処理と、を実行させるためのレーダ装置の偽像低減プログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１、４、５の発明によれば、特別なアンテナを使用することが無くサイドローブによる影響を低減し、検出後の信号処理で安価にサイドローブによる検出物標を除去することができる。この結果、サイドローブによる影響だけを低減することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、サイドローブによる検出物標の判定を、サイドローブの方向と、サイドローブとメインローブのレベル差とにより行うことができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、メインローブとサイドローブとのレベル差分だけこのサイドローブによる検出物標の振幅を低減することで、サイドローブによる影響を低減することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の一実施の形態によるレーダ装置の一例を示す構成図である。
【図２】アレーアンテナ装置を示す図である。
【図３】メインローブとサイドローブを示す図である。
【図４】偽像低減処理部の一例を示す構成図である。
【図５】アレーアンテナ装置の放射特性と物標を示す図である。
【図６】メインローブとサイドローブにより検出された検出物標を距離−方位特性で示す図である。
【図７】アレーアンテナ装置の角度差とレベル差とを説明するための図である。
【図８】メインローブとサイドローブにより検出された検出物標をレベル−方位特性で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。
【００１８】
この実施の形態によるレーダ装置を図１に示す。図１のレーダ装置１はアレーアンテナ装置１０と信号処理装置２０とを備えている。
【００１９】
アレーアンテナ装置１０は、送信アンテナ１１と受信アンテナ１２とが上下に配置されたものであり、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）レーダアンテナである。この実施の形態では、ＭＩＭＯレーダアンテナを例としているが、アレーアンテナ装置１０としては、各種の方式のアンテナが使用可能である。
【００２０】
このアレーアンテナ装置１０は、例えば図２に示すように、アンテナ素子ＦＴが第１の間隔ｄ１で配設された送信アンテナＴｘ（送信アンテナ１１）と、アンテナ素子ＦＲが第２の間隔ｄ２で配設され、送信アンテナＴｘのアンテナ素子間隔ｄ１と同じ配列長を有する受信アンテナＲｘ（受信アンテナ１２）とで構成される。そして、送信アンテナＴｘの各アンテナ素子ＦＴからの送信信号を受信アンテナＲｘの各アンテナ素子ＦＲで受信し、信号処理装置２０による信号処理（ＭＩＭＯアレー処理）を施すことで、図中ＶＡで示すように、間隔が広い送信アンテナＴｘのアンテナ素子ＦＴ間を受信アンテナＲｘのアンテナ素子ＦＲで補間するように、仮想アレーアンテナＶＡが形成される。これにより、従来必要とされていた数分の１のアンテナ素子数で、所望のアンテナ指向性を実現できる。
【００２１】
アレーアンテナ装置１０では、例えば図３に示すように、所望のアンテナ指向性に係るメインローブＭＬの他にも、メインローブＭＬの両側にサイドローブＳＬが発生する。図３では、代表的なサイドローブについて符号を付けている。サイドローブＳＬは、アレーアンテナ装置１０の送信アンテナ１１と受信アンテナ１２の素子間のばらつきなどで発生する。
【００２２】
アレーアンテナ装置１０は、受信アンテナ１２の各アンテナ素子ＦＲ（図２）が受信した信号（受信信号）を信号処理装置２０に送る。
【００２３】
信号処理装置２０は、内部にマイクロコンピュータ等のコンピュータを備えて、アレーアンテナ装置１０からの受信信号を受け取ると、各受信信号を基に仮想アレーアンテナＶＡ（図２）のアンテナ素子からの信号を生成する。この後、信号処理装置２０は、生成した信号に対してデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）等の信号処理を行って処理信号を作成する。この処理信号は検出した物標を表すものであり、この処理信号により例えばレーダ映像が表示装置に表示される。
【００２４】
この実施の形態では、信号処理装置２０は、処理信号に対して偽像低減処理を行い、偽像低減処理を行った処理信号を偽像低減信号として後段の装置、例えば表示装置に送る。このために、信号処理装置２０は偽像低減処理部を備えている。この偽像低減処理部の一例を図４に示す。図４に示す偽像低減処理部２１は、物標検出部２１Ａと、サイドローブ判定部２１Ｂと、サイドローブ低減処理部２１Ｃとを備えている。
【００２５】
物標検出部２１Ａは、処理信号を受け取ると物標を検出する。例えば図５に示すように、アレーアンテナ装置１０がメインローブＭＬとサイドローブＳＬとから成る放射特性をもつ場合、物標検出部２１Ａは、メインローブＭＬによる物標（検出物標）ａ１、ｂ１を検出すると同時に、サイドローブＳＬでも物標を検出する。これにより、図６の距離−方向特性で表すように、物標検出部２１Ａは、メインローブＭＬによる物標ａ１、ｂ１を検出し、サイドローブＳＬによる物標（検出物標）ａ２、ｂ２を検出する。
【００２６】
サイドローブ判定部２１Ｂは、物標検出部２１Ａによる検出物標がサイドローブによるものかどうかを判定する。このために、例えば先の図５に示す放射特性のアンテナを使用したアレーアンテナ装置１０では、図７に示すように、角度差θとレベル差Ｄをサイドローブ判定部２１Ｂが前もって得ておく。角度差θは、メインローブＭＬの角度とサイドローブＳＬの角度との差であり、サイドローブＳＬが出る角度は計算によってあらかじめ求めることができる。レベル差Ｄは、メインローブＭＬのレベルとサイドローブＳＬのレベルとの差である。
【００２７】
サイドローブ判定部２１Ｂは、物標検出部２１Ａから例えば図８のレベル−方位特性で示すような、検出物標ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２を示す検出結果を受け取ると、アレーアンテナ装置１０におけるメインローブＭＬとサイドローブＳＬとによる角度差θとレベル差Ｄとを基に、サイドローブＳＬによる検出物標を判定する。つまり、サイドローブＳＬによる検出物標は、メインローブＭＬによる本来の検出物標ａ１、ｂ１と角度差分方位とレベル差分が異なるような方向に検出される。サイドローブ判定部２１Ｂは、検出レベルの高い検出物標から、順次サイドローブＳＬが出ると想定される方向に、メインローブＭＬとサイドローブＳＬのレベル差分のレベルの物標を検出した場合、これをサイドローブＳＬによる検出物標として抽出する。
【００２８】
図８では、サイドローブ判定部２１Ｂは、検出レベルの高い検出物標ａ１から、サイドローブＳＬによる物標が出ると想定される角度差θの方向に、レベル差Ｄのレベルの物標ａ２を検出した場合に、検出物標ａ２をサイドローブＳＬによるものと判定する。この判定後に、サイドローブ判定部２１Ｂは、次に検出レベルの高い検出物標ｂ１について、同様にしてサイドローブＳＬによるものと判定する。
【００２９】
サイドローブ低減処理部２１Ｃは、サイドローブ判定部２１ＢでサイドローブＳＬによるものと判定された検出物標について、サイドローブＳＬの低減処理をする。この実施の形態では、サイドローブ低減処理部２１Ｃは、サイドローブＳＬによるものと判定された検出物標については、メインローブＭＬとサイドローブＳＬとのレベル差分（レベル差Ｄ）だけ検出物標の振幅を低減する。この後、サイドローブ低減処理部２１Ｃは、サイドローブＳＬの低減処理をした処理信号を偽像低減信号として後段の装置に送る。
【００３０】
以上がこの実施の形態によるレーダ装置の構成である。次に、このレーダ装置１の作用について説明する。レーダ装置１のアレーアンテナ装置１０は、送信アンテナＴｘ（図２）の各アンテナ素子ＦＴからの送信信号を受信アンテナＲｘの各アンテナ素子ＦＲで受信し、受信信号を信号処理装置２０に送る。
【００３１】
信号処理装置２０は、アレーアンテナ装置１０からの受信信号を受け取ると、各受信信号を基に仮想アレーアンテナＶＡ（図２）のアンテナ素子からの信号を生成する。この後、信号処理装置２０は、生成した信号に対してデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）等の信号処理を行って処理信号を作成する。
【００３２】
この後、信号処理装置２０は処理信号に対して偽像低減処理を行う。つまり、信号処理装置２０の物標検出部２１Ａは、処理信号を受け取ると物標を検出する。例えば、アレーアンテナ装置１０がメインローブＭＬとサイドローブＳＬとから成る放射特性（図５）をもつ場合、物標検出部２１Ａは、メインローブＭＬによる物標（検出物標）ａ１、ｂ１を検出すると同時に、サイドローブＳＬでも物標を検出する。
【００３３】
サイドローブ判定部２１Ｂは、物標検出部２１Ａによる検出物標がサイドローブによるものかどうかを判定する。このために、例えば先の図５に示す放射特性のアンテナを使用したアレーアンテナ装置１０では、角度差θ（図７）とレベル差Ｄをサイドローブ判定部２１Ｂが前もって得ておく。サイドローブ判定部２１Ｂは、物標検出部２１Ａから検出物標ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２（図８）を示す検出結果を受け取ると、メインローブＭＬとサイドローブＳＬとによる角度差θとレベル差Ｄとを基に、サイドローブＳＬによる検出物標を判定する。つまり、サイドローブ判定部２１Ｂは、検出レベルの高い検出物標ａ１から、サイドローブＳＬによる物標が出ると想定される角度差θの方向に、レベル差Ｄのレベルの検出物標ａ２を検出した場合に、検出物標ａ２をサイドローブＳＬによるものと判定する。サイドローブ判定部２１Ｂは、検出物標ｂ２についても同様にして、サイドローブＳＬによるものと判定する。
【００３４】
サイドローブ低減処理部２１Ｃは、サイドローブ判定部２１Ｂでサイドローブによるものと判定された検出物標について、メインローブＭＬとサイドローブＳＬとのレベル差分（レベル差Ｄ）だけ検出物標の振幅を低減する。これにより、サイドローブＳＬによる検出物標ａ２、ｂ２を低減する。この後、サイドローブ低減処理部２１Ｃは、サイドローブの低減処理をした処理信号を偽像低減信号として後段の装置に送る。
【００３５】
以上説明したように、この実施の形態によれば、特別なアンテナを使用することが無く、検出後の信号処理で安価にサイドローブによる検出物標の振幅を低減するので、サイドローブの影響を除去することができる。
【００３６】
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、信号処理装置２０の偽像低減処理部２１を物標検出部２１Ａ、サイドローブ判定部２１Ｂ、サイドローブ低減処理部２１Ｃで構成したが、これらをプログラムによって実現し、信号処理装置２０が備えるコンピュータで、このプログラムを実行するようにしてもよい。
【００３７】
また、この実施の形態では、サイドローブによるものと判定された検出物標については、メインローブＭＬとサイドローブＳＬとのレベル差分（レベル差Ｄ）だけ検出物標の振幅を低減したが、特にこれに限定されることは無い。例えば、振幅を０（ゼロ）や、これに近い値にしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  レーダ装置
１０  アレーアンテナ装置
１１  送信アンテナ
１２  受信アンテナ
２０  信号処理装置
２１  偽像低減処理部
２１Ａ  物標検出部（第１の手段）
２１Ｂ  サイドローブ判定部（第２の手段）
２１Ｃ  サイドローブ低減処理部（第３の手段）
【図１】
2019070565.tif 000003
【図２】
2019070565.tif 000004
【図３】
2019070565.tif 000005
【図４】
2019070565.tif 000006
【図５】
2019070565.tif 000007
【図６】
2019070565.tif 000008
【図７】
2019070565.tif 000009
【図８】
2019070565.tif 000010