(57)【要約】【課題】レンジサンプル以下の精度でレンジを出力するパルス圧縮レーダ装置を提供する。【解決手段】取得したレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）し、またパルス圧縮用のΣ信号用とΔ信号用の参照信号を生成してＦＦＴし、両者を乗算した信号に対して、サイドローブ低減用のウェイトを乗算した結果を各々逆ＦＦＴし、レンジ軸において、所定のスレショルドを超えた検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出する。【選択図】図１
2015129695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理するレンジ軸ＦＦＴ処理手段と、
パルス圧縮用のΣ信号用とΔ信号用の参照信号を生成してＦＦＴ処理する参照信号ＦＦＴ処理手段と、
前記Σ信号用とΔ信号用の参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とをそれぞれ乗算してパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を得る乗算手段と、
前記パルス圧縮されたΣ信号とΔ信号にそれぞれサイドローブ低減用のウェイトを乗算するウェイト乗算手段と、
前記ウェイトが乗算されたパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を各々逆ＦＦＴ処理する逆ＦＦＴ処理手段と、
前記逆ＦＦＴ処理後のΣ信号とΔ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出する距離算出手段と
を具備するパルス圧縮レーダ装置。
【請求項２】
レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理するレンジ軸ＦＦＴ処理手段と、
パルス圧縮用の第１Σ信号用と、前記第１Σ信号を所定レンジ分シフトした第２Σ信号用の参照信号を生成してＦＦＴ処理する参照信号ＦＦＴ処理手段と、
前記第１Σ信号用と第２Σ信号用の参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とをそれぞれ乗算してパルス圧縮された第１Σ信号と第２Σ信号を得る乗算手段と、
前記パルス圧縮されたΣ信号とΔ信号にそれぞれサイドローブ低減用のウェイトを乗算するウェイト乗算手段と、
前記ウェイトが乗算されたパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を各々逆ＦＦＴ処理する逆ＦＦＴ処理手段と、
前記逆ＦＦＴ処理後のΣ信号とΔ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出する距離算出手段と
を具備するパルス圧縮レーダ装置。
【請求項３】
レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理するレンジ軸ＦＦＴ処理手段と、
パルス圧縮用の参照信号を生成してＦＦＴ処理する参照信号ＦＦＴ処理手段と、
前記参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とを乗算してパルス圧縮された信号を得る乗算手段と、
前記パルス圧縮された信号にΣ信号用とΔ信号用のウェイトを乗算してパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を生成するウェイト乗算手段と、
前記パルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を各々逆ＦＦＴ処理する逆ＦＦＴ処理手段と、
前記逆ＦＦＴ処理後のΣ信号とΔ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出する距離算出手段と
を具備するパルス圧縮レーダ装置。
【請求項４】
レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理するレンジ軸ＦＦＴ処理手段と、
パルス圧縮用の参照信号を生成してＦＦＴ処理する参照信号ＦＦＴ処理手段と、
前記参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とを乗算してパルス圧縮された信号を得る乗算手段と、
前記パルス圧縮された信号に、第１Σ信号用と前記第１Σ信号を所定レンジ分シフトした第２Σ信号用のウェイトを乗算するウェイト乗算手段と、
前記ウェイトが乗算されたパルス圧縮された第１Σ信号と第２Σ信号を各々逆ＦＦＴ処理する逆ＦＦＴ処理手段と、
前記逆ＦＦＴ処理後の第１Σ信号と第２Σ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルの第１Σ信号と第２Σ信号のモノパルス演算により距離を算出する距離算出手段と
を具備するパルス圧縮レーダ装置。
【請求項５】
レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理し、
パルス圧縮用のΣ信号用とΔ信号用の参照信号を生成してＦＦＴ処理し、
前記Σ信号用とΔ信号用の参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とをそれぞれ乗算してパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を取得し、
前記パルス圧縮されたΣ信号とΔ信号にそれぞれサイドローブ低減用のウェイトを乗算し、
前記ウェイトが乗算されたパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を各々逆ＦＦＴ処理し、
前記逆ＦＦＴ処理後のΣ信号とΔ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出するパルス圧縮レーダ装置のレーダ信号処理方法。
【請求項６】
レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理し、
パルス圧縮用の第１Σ信号用と、前記第１Σ信号を所定レンジ分シフトした第２Σ信号用の参照信号を生成してＦＦＴ処理し、
前記第１Σ信号用と第２Σ信号用の参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とをそれぞれ乗算してパルス圧縮された第１Σ信号と第２Σ信号を取得し、
前記パルス圧縮されたΣ信号とΔ信号にそれぞれサイドローブ低減用のウェイトを乗算し、
前記ウェイトが乗算されたパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を各々逆ＦＦＴ処理し、
前記逆ＦＦＴ処理後のΣ信号とΔ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出するパルス圧縮レーダ装置のレーダ信号処理方法。
【請求項７】
レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理し、
パルス圧縮用の参照信号を生成してＦＦＴ処理し、
前記参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とを乗算してパルス圧縮された信号を取得し、
前記パルス圧縮された信号にΣ信号用とΔ信号用のウェイトを乗算してパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を生成し、
前記パルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を各々逆ＦＦＴ処理し、
前記逆ＦＦＴ処理後のΣ信号とΔ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出するパルス圧縮レーダ装置のレーダ信号処理方法。
【請求項８】
レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理し、
パルス圧縮用の参照信号を生成してＦＦＴ処理し、
前記参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とを乗算してパルス圧縮された信号を取得し、
前記パルス圧縮された信号に、第１Σ信号用と前記第１Σ信号を所定レンジ分シフトした第２Σ信号用のウェイトを乗算し、
前記ウェイトが乗算されたパルス圧縮された第１Σ信号と第２Σ信号を各々逆ＦＦＴ処理し、
前記逆ＦＦＴ処理後の第１Σ信号と第２Σ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルの第１Σ信号と第２Σ信号のモノパルス演算により距離を算出するパルス圧縮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、レンジを算出するパルス圧縮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】
従来のパルス圧縮レ−ダ装置では、入力信号のＦＦＴ結果に参照信号のＦＦＴ結果を乗算し、ウェイト乗算後、所定のスレショルドを超える信号を抽出し、そのレンジを出力していた。この場合、検出したレンジセルによりレンジ精度が決まるため、レンジ軸のレンジサンプル（パルス圧縮の周波数帯域で決まるレンジ分解能）以下の精度ではレンジを算出できない問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】位相モノパルス（位相比較モノパルス）方式、電子情報通信学会、改訂レーダ技術、pp.262-264（1996）
【非特許文献２】振幅モノパルス（振幅比較モノパルス）方式、電子情報通信学会、改訂レーダ技術、pp.260-262（1996）
【非特許文献３】テイラー分布、吉田、‘改定レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.134-135(1996)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上述べたように、従来のパルス圧縮レーダ装置では、レンジ軸のレンジサンプル（パルス圧縮の周波数帯域で決まるレンジ分解能）以下の精度では出力できない課題があった。
【０００５】
本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、レンジ軸のレンジサンプル（パルス圧縮の周波数帯域で決まるレンジ分解能）以下の精度で出力可能とするパルス圧縮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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置は、レンジ軸ＦＦＴ処理手段と、参照信号ＦＦＴ処理手段と、乗算手段と、ウェイト乗算手段と、逆ＦＦＴ処理手段と、距離算出手段とを備え、前記レンジ軸ＦＦＴ処理手段は、レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理し、前記参照信号ＦＦＴ処理手段は、パルス圧縮用のΣ信号用とΔ信号用の参照信号を生成してＦＦＴ処理し、前記乗算手段は、前記Σ信号用とΔ信号用の参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とをそれぞれ乗算してパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を取得し、前記ウェイト乗算手段は、前記パルス圧縮されたΣ信号とΔ信号にそれぞれサイドローブ低減用のウェイトを乗算し、前記逆ＦＦＴ処理手段は、前記ウェイトが乗算されたパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を各々逆ＦＦＴ処理し、前記距離算出手段は、前記逆ＦＦＴ処理後のΣ信号とΔ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出する。
【０００７】
また、本実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置は、レンジ軸ＦＦＴ処理手段と、参照信号ＦＦＴ処理手段と、乗算手段と、ウェイト乗算手段と、逆ＦＦＴ処理手段と、距離算出手段とを備え、前記レンジ軸ＦＦＴ処理手段は、レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理し、前記参照信号ＦＦＴ処理手段は、パルス圧縮用の第１Σ信号用と、前記第１Σ信号を所定レンジ分シフトした第２Σ信号用の参照信号を生成してＦＦＴ処理し、前記乗算手段は、前記第１Σ信号用と第２Σ信号用の参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とをそれぞれ乗算してパルス圧縮された第１Σ信号と第２Σ信号を取得し、前記ウェイト乗算手段は、前記パルス圧縮されたΣ信号とΔ信号にそれぞれサイドローブ低減用のウェイトを乗算し、前記逆ＦＦＴ処理手段は、前記ウェイトが乗算されたパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を各々逆ＦＦＴ処理し、前記距離算出手段は、前記逆ＦＦＴ処理後のΣ信号とΔ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出する。
【０００８】
また、本実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置は、レンジ軸ＦＦＴ処理手段と、参照信号ＦＦＴ処理手段と、乗算手段と、ウェイト乗算手段と、逆ＦＦＴ処理手段と、距離算出手段とを備え、前記レンジ軸ＦＦＴ処理手段は、レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理し、前記参照信号ＦＦＴ処理手段は、パルス圧縮用の参照信号を生成してＦＦＴ処理し、前記乗算手段は、前記参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とを乗算してパルス圧縮された信号を取得し、前記ウェイト乗算手段は、前記パルス圧縮された信号にΣ信号用とΔ信号用のウェイトを乗算してパルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を生成し、前記逆ＦＦＴ処理手段は、前記パルス圧縮されたΣ信号とΔ信号を各々逆ＦＦＴ処理し、前記距離算出手段は、前記逆ＦＦＴ処理後のΣ信号とΔ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルのΣ信号とΔ信号のモノパルス演算により距離を算出する。
【０００９】
また、本実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置は、レンジ軸ＦＦＴ処理手段と、参照信号ＦＦＴ処理手段と、乗算手段と、ウェイト乗算手段と、逆ＦＦＴ処理手段と、距離算出手段とを備え、前記レンジ軸ＦＦＴ処理手段は、レーダパルス受信信号を入力してレンジ軸の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理し、前記参照信号ＦＦＴ処理手段は、パルス圧縮用の参照信号を生成してＦＦＴ処理し、前記乗算手段は、前記参照信号のＦＦＴ出力と前記レンジ軸信号のＦＦＴ出力とを乗算してパルス圧縮された信号を取得し、前記ウェイト乗算手段は、前記パルス圧縮された信号に、第１Σ信号用と前記第１Σ信号を所定レンジ分シフトした第２Σ信号用のウェイトを乗算し、前記逆ＦＦＴ処理手段は、前記ウェイトが乗算されたパルス圧縮された第１Σ信号と第２Σ信号を各々逆ＦＦＴ処理し、前記距離算出手段は、前記逆ＦＦＴ処理後の第１Σ信号と第２Σ信号それぞれのレンジ軸において、所定のスレショルドを超えたセルを検出し、その検出セルの第１Σ信号と第２Σ信号のモノパルス演算により距離を算出する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す装置において、信号処理部の処理の流れを示すフローチャート。
【図３】図１に示す装置において、位相モノパルス処理を説明するための概念図。
【図４】第２の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の構成を示すブロック図。
【図５】図４に示す装置において、信号処理部の処理の流れを示すフローチャート。
【図６】図４に示す装置において、振幅モノパルス処理を説明するための概念図。
【図７】第３の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の構成を示すブロック図。
【図８】図７に示す装置において、信号処理部の処理の流れを示すフローチャート。
【図９】第４の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の構成を示すブロック図。
【図１０】図９に示す装置において、信号処理部の処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１乃至図３を参照して、第１の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置を説明する。
【００１３】
図１は上記パルス圧縮レーダ装置の系統構成を示すブロック図、図２はその具体的な処理の流れを示すフローチャートである。図１において、アンテナ１は複数のアンテナ素子を配列して大開口アレイを形成してなるフェーズドアレイアンテナであり、送受信器２の送受信部２１から繰り返し供給される特定周波数の送信パルス信号（以下、ＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）信号）を指定方向に送出してその反射波を受信する。送受信部２１はアンテナ１の複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された信号をビーム制御部２２からの指示に従って位相制御を施し合成することで、任意の方向に受信ビームを形成する（図２：ステップＳ１１）。受信ビームで得られた受信信号は信号処理器３に送られる。
【００１４】
この信号処理器３は、ＡＤ（Analog-Digital）変換部３１、レンジ軸ＦＦＴ部３２、乗算部３３、Σ・Δ参照信号生成部３４、参照信号ＦＦＴ部３５、ウェイト乗算部３６、逆ＦＦＦ部３７、レンジ軸モノパルス部３８、レンジ算出部３９を備える。
【００１５】
上記ＡＤ変換部３１は、送受信器２から供給されるＰＲＦ受信信号をディジタル信号に変換する（図２：ステップＳ１２）もので、その変換結果はレンジ軸ＦＦＴ部３２にてレンジ軸方向にＦＦＴ処理されて周波数領域の信号に変換された後（図２：ステップＳ１３）、乗算部３３に送られる。一方、参照信号生成部３４では、レンジ軸位相モノパルスで用いるΣ参照信号及びΔ参照信号（線形チャープ信号）が生成される（図２：ステップＳ１４）。これらのΣ・Δ参照信号はＦＦＴ部３５でＦＦＴ処理されて時間領域の信号に変換されて（図２：ステップＳ１５）乗算部３３に送られ、それぞれＰＲＦ受信信号と乗算されてパルス圧縮信号を得る（図２：ステップＳ１６）。
【００１６】
このようにして得られたパルス圧縮信号はウェイト乗算部３６に送られ、レンジサイドローブを低減するためのウェイトが乗算される（図２：ステップＳ１７）。これによってレンジサイドローブが低減されたパルス圧縮信号は逆ＦＦＴ部３７で逆ＦＦＴ処理されて時間領域の信号に変換され（図２：ステップＳ１８）、レンジ軸モノパルス演算部３８に送られる。
【００１７】
上記レンジ軸モノパルス演算部３８は、時間軸をレンジ軸に変換し、振幅が所定のスレショルドを超えた検出セルについてモノパルスによる測距演算を行う（図２：ステップＳ１９）。ここで得られた測距演算結果はレンジ算出部３９に送られ、任意地点のレンジ（距離）が算出出力される（図２：ステップＳ２０）。
【００１８】
上記処理の流れについて、さらに具体的に説明する。  
まず、ビーム制御部２２により、目標方向に指向させたビームをアンテナ１により送受信した信号を、ＡＤ変換部３１によりディジタル信号に変換する。入力信号は、パルス圧縮処理のため、レンジ軸方向にＦＦＴ処理する。また、パルス圧縮用のΣ・Δ参照信号を生成し、参照信号をＦＦＴ処理する。この参照信号ＦＦＴ結果と入力信号ＦＦＴ結果を乗算する。一連の処理について、以下に示す。
【００１９】
まず、次式に示すように、入力信号sigをＦＦＴ処理する。
【数１】
2015129695.tif 000003
【００２０】
次に、後述するレンジ軸位相モノパルスで用いるΣの参照信号（線形チャープ信号）を表現すると、次式となる。  
【数２】
2015129695.tif 000004
【００２１】
また、レンジ軸位相モノパルスのΔ信号用の参照信号は次式となる。  
【数３】
2015129695.tif 000005
【００２２】
上記参照信号SrefΣ(t) とSrefΔ(t) のサンプル長を、入力信号に合わせて０埋めした信号に置き換える。
【数４】
2015129695.tif 000006
【００２３】
これをＦＦＴして、参照信号の周波数軸の信号を得る。  
【数５】
2015129695.tif 000007
【００２４】
これにより、周波数領域の乗算後の信号は、次式となる。  
【数６】
2015129695.tif 000008
【００２５】
次に、パルス圧縮後のレンジサイドローブを低減するためのウェイトを算出する。ウェイトは、レンジサイドローブの設定に応じて、テイラーウェイト（引用文献３）等を選定すればよい。
【数７】
2015129695.tif 000009
【００２６】
これらを逆ＦＦＴして、次式を得る。  
【数８】
2015129695.tif 000010
【００２７】
SΔ の指数関数の項は、ΣとΔの位相ずれを揃えている。また、時間軸ｔをレンジ軸Ｒに変換するには、次式の関係により行う。  
【数９】
2015129695.tif 000011
【００２８】
（８）式のΣの結果より、振幅が所定のスレショルドを超えた検出セル（時間サンプル）m(m=1〜M)を抽出し、各々の検出セルについてモノパルス演算を行うには次式を用いる。
【数１０】
2015129695.tif 000012
【００２９】
誤差電圧εとレンジについては、図３（ａ）に示すパルス圧縮後のΣ波形及びΔ波形について、図３（ｂ）に示すように、予めΣ波形及びΔ波形の任意のレンジに対する誤差電圧εをテーブル化しておき、誤差電圧テーブルを作成しておく。そして、（１０）式により算出したεにより、テーブルを用いて目標信号に対応するレンジＲを算出する。この手法は、測角手法としての位相モノパルス手法（非特許文献１参照）をレンジ軸（時間軸）に置き換えた手法と言える。
【００３０】
したがって、上記第１の実施形態によれば、参照信号により生成したレンジ軸のΣとΔ信号のモノパルス処理をすることにより、レンジサンプル以下の精度でレンジを出力することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図４乃至図６を参照して、第２の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置を説明する。
【００３２】
第１の実施形態では、ΣとΔ信号を用いたモノパルス演算によりレンジを算出する手法について述べた。この手法の場合、レンジ精度は高いが、特にΔ信号の応答がレンジ方向に広いため、他の反射点の信号の影響を受けやすく、レンジ精度が劣化する場合がある。そこで、第２の実施形態では、その問題を解決するために、Δ信号の代わりにΣ２信号を用いる場合について述べる。
【００３３】
図４は第２の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の系統構成を示すブロック図、図５はその具体的な処理の流れを示すフローチャートである。尚、図４及び図５において、図１及び図２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。
【００３４】
図４及び図５において、第１の実施形態と異なる点は、Σ・Δ用参照信号生成部３４に代えてΣ・Σ２用参照信号生成部４０を用いて、Σ・Δ用参照信号に代わってΣ・Σ２用参照信号を生成するようにしたことにある（図５：ステップＳ２１）。
【００３５】
上記参照信号生成部４０は、図６（ａ）に示すように、パルス圧縮後の波形（Σ、Σ２）のピークレンジを所定のレンジΔＲ分、離隔して設定し、図３（ｂ）に示すように、予めパルス圧縮後のΣ波形及びΔΣ２波形の任意のレンジに対する誤差電圧εをテーブル化した誤差電圧テーブルを備える。
【００３６】
具体的には、以下の処理を行う。  
まず、入力信号sigをＦＦＴする。
【数１１】
2015129695.tif 000013
【００３７】
次に、Σの参照信号（線形チャープ信号）を表現すると、次式となる。  
【数１２】
2015129695.tif 000014
【００３８】
同様にレンジΔＲずらせたΣ２の参照信号は次式となる。  
【数１３】
2015129695.tif 000015
【００３９】
この参照信号SrefΣ(t) とSrefΣ2(t)のサンプル長を入力信号に合わせて０埋めした信号に置き換える。
【数１４】
2015129695.tif 000016
【００４０】
これをＦＦＴ処理して、参照信号の周波数軸の信号を得る。
【数１５】
2015129695.tif 000017
【００４１】
これにより、周波数領域の乗算後の信号は、次式となる。
【数１６】
2015129695.tif 000018
【００４２】
次に、パルス圧縮後のレンジサイドローブを低減するためのウェイトを算出する。ウェイトは、レンジサイドローブの設定に応じて、テイラーウェイト（非特許文献３参照）等を選定すればよい。
【数１７】
2015129695.tif 000019
【００４３】
これらを逆ＦＦＴして、次式を得る。
【数１８】
2015129695.tif 000020
【００４４】
また、時間軸ｔをレンジ軸Ｒに変換するには、次式により行う。
【数１９】
2015129695.tif 000021
【００４５】
（１８）式のΣの結果より、振幅が所定のスレショルドを超えた検出セル（時間サンプル）m(m=1〜M)を抽出し、各々の検出セルについてモノパルス演算を行うには次式を用いる。
【数２０】
2015129695.tif 000022
【００４６】
誤差電圧とレンジについては、図６で説明したように、予めレンジに対する誤差電圧をテーブル化しておき、誤差電圧テーブルを作成しておいて、（２０）式により算出したεにより、テーブルを用いてレンジＲを算出する。
【００４７】
尚、上記の例は、Σ信号の振幅と位相を用いた場合の演算であるが、振幅のみを用いた次式でも誤差電圧は算出できる。
【数２１】
2015129695.tif 000023
【００４８】
この場合も、誤差電圧とレンジを予めテーブル化しておき、誤差電圧テーブルを作成しておく。（２１）式により算出したεにより、テーブルを用いてレンジＲを算出する。この手法は、測角手法としての振幅モノパルス手法（非特許文献２参照）をレンジ軸（時間軸）に置き換えた手法と言える。
【００４９】
以上のように、第２の実施形態によれば、参照信号により生成したレンジ軸のΣとΣ２信号のモノパルス処理をすることにより、レンジサンプル以下の精度でレンジを出力することができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
図７及び図８を参照して、第３の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置を説明する。
【００５１】
第１の実施形態では、モノパルス用のΣとΔ信号を生成するために、パルス圧縮用の参照信号を用いる場合について述べた。本実施形態では、ΣとΔ信号を生成するために、ウェイトを用いる方法について述べる。
【００５２】
図７は第３の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の系統構成を示すブロック図、図８はその具体的な処理の流れを示すフローチャートである。尚、図７及び図８において、図１及び図２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。
【００５３】
図７及び図８において、第１の実施形態と異なる点は、Σ・Δ用参照信号生成部３４に代わって、Σ用参照信号を生成する参照信号生成部４１を備え、ウェイト乗算部３６に代わってΣ・Δ用ウェイト乗算部４２を備えるようにしたことにある（図８：ステップＳ２２，Ｓ２３）。
【００５４】
具体的には、以下の処理を行う。  
まず、入力信号sigをＦＦＴする。  
【数２２】
2015129695.tif 000024
【００５５】
次に後述するレンジ軸位相モノパルスで用いるΣの参照信号（線形チャープ信号）を表現すると、次式となる。
【数２３】
2015129695.tif 000025
【００５６】
この参照信号SrefΣ(t)のサンプル長を入力信号に合わせて０埋めした信号に置き換える。
【数２４】
2015129695.tif 000026
【００５７】
これをＦＦＴして、参照信号の周波数軸の信号を得る。
【数２５】
2015129695.tif 000027
【００５８】
これにより、周波数領域の乗算後の信号は、次式となる。  
【数２６】
2015129695.tif 000028
【００５９】
次に、サイドローブを低減し、ΣとΔの信号を生成するためのウェイトを算出する。ウェイトは、レンジサイドローブの設定に応じて、テイラーウェイト（非特許文献３参照）等を選定すればよい。
【数２７】
2015129695.tif 000029
【００６０】
これらを逆ＦＦＴして、次式を得る。  
【数２８】
2015129695.tif 000030
【００６１】
SΔ の指数関数の項は、ΣとΔの位相ずれを揃えている。
【００６２】
また、時間軸ｔをレンジ軸Ｒに変換するには、次式の関係により行う。
【数２９】
2015129695.tif 000031
【００６３】
（２８）式のΣの結果より、振幅が所定のスレショルドを超えた検出セル（時間サンプル）m (m＝1〜M)を抽出し、各々の検出セルについてモノパルス演算を行うには次式を用いる。
【数３０】
2015129695.tif 000032
【００６４】
誤差電圧とレンジについては、図３にて説明したように、予めレンジに対する誤差電圧をテーブル化しておき、誤差電圧テーブルを作成しておく。（３０）式により算出したεにより、テーブルを用いてレンジＲを算出する。この手法は、測角手法としての位相モノパルス手法（非特許文献１参照）をレンジ軸（時間軸）に置き換えた手法と言える。
【００６５】
以上のように、第３の実施形態によれば、ウェイトにより生成したレンジ軸のΣとΔ信号のモノパルス処理をすることにより、レンジサンプル以下の精度でレンジを出力することができる。
【００６６】
（第４の実施形態）
図９及び図１０を参照して、第４の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置を説明する。
【００６７】
第２の実施形態では、モノパルス用のΣとΣ２信号を生成するために、パルス圧縮用の参照信号を用いる場合について述べた。本実施形態では、ΣとΣ２信号を生成するために、ウェイトを用いる方法について述べる。
【００６８】
図９は第４の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の系統構成を示すブロック図、図１０はその具体的な処理の流れを示すフローチャートである。尚、図９及び図１０において、図１及び図２、図４及び図５、図７及び図９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。
【００６９】
図９及び図１０において、第１乃至第３の実施形態と異なる点は、Σ・Δ用参照信号生成部３４に代わって、Σ用参照信号を生成する参照信号生成部４１を備え、ウェイト乗算部３６に代わってΣ・Σ２用ウェイト乗算部４３を備えるようにしたことにある（図１０：ステップＳ２２，Ｓ２４）。
【００７０】
具体的には、以下の処理を行う。  
まず、入力信号sigをＦＦＴする。  
【数３１】
2015129695.tif 000033
【００７１】
次に後述するレンジ軸位相モノパルスで用いるΣの参照信号（線形チャープ信号）を表現すると、次式となる。
【数３２】
2015129695.tif 000034
【００７２】
この参照信号SrefΣ(t) のサンプル長を入力信号に合わせて０埋めした信号に置き換える。
【数３３】
2015129695.tif 000035
【００７３】
これをＦＦＴして、参照信号の周波数軸の信号を得る。  
【数３４】
2015129695.tif 000036
【００７４】
これにより、周波数領域の乗算後の信号は、次式となる。  
【数３５】
2015129695.tif 000037
【００７５】
次に、サイドローブを低減し、ΣとΣ２の信号を生成するためのウェイトを算出する。ウェイトは、レンジサイドローブの設定に応じて、テイラーウェイト等を選定すればよい。
【数３６】
2015129695.tif 000038
【００７６】
また、ＷΣ2は、（３７）式のＳΣ2のピークが所定のレンジRp（Σに比べてΔR離隔）になるように設定するもので、次式で表すことができる。
【数３７】
2015129695.tif 000039
【００７７】
次に（３６）式の信号を逆ＦＦＴして、次式を得る。  
【数３８】
2015129695.tif 000040
【００７８】
また、時間軸ｔをレンジ軸Ｒに変換するには、次式の関係により行う。  
【数３９】
2015129695.tif 000041
【００７９】
（３８）式のΣの結果より、振幅が所定のスレショルドを超えた検出セル（時間サンプル）m (m＝1〜M)を抽出し、各々の検出セルについてモノパルス演算を行うには次式を用いる。
【数４０】
2015129695.tif 000042
【００８０】
誤差電圧とレンジについては、図６で説明したように、予めレンジに対する誤差電圧をテーブル化しておき、誤差電圧テーブルを作成しておく。（４０）式により算出したεにより、テーブルを用いてレンジＲを算出する。
【００８１】
尚、上述はΣ信号の振幅と位相を用いた場合の演算であるが、振幅のみを用いた次式でも誤差電圧を算出することができる。  
【数４１】
2015129695.tif 000043
【００８２】
この場合も、誤差電圧とレンジを予めテーブル化しておき、誤差電圧テーブルを作成しておく。（４１）式により算出したεにより、テーブルを用いてレンジＲを算出する。この手法は、測角手法としての振幅モノパルス手法（非特許文献２参照）をレンジ軸（時間軸）に置き換えた手法と言える。
【００８３】
以上のように、第４の実施形態によれば、ウェイトにより生成したレンジ軸のΣとΣ２信号のモノパルス処理をすることにより、レンジサンプル以下の精度でレンジを出力することができる。
【００８４】
以上の説明では、パルス圧縮を用いたレンジ算出が実施形態の主旨であるため、測角値算出等の系統は割愛している。
【００８５】
ここで、第１乃至第４の実施形態のどれを採用するかについては、画像の品質か、目標を確実に表示するか等、運用により使い分けるとよい。
【００８６】
尚、本実施形態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。更に、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】
【００８７】
１…アンテナ、２…送受信器、２１…送受信部、２２…ビーム制御部、３…信号処理器、３１…ＡＤ（Analog-Digital）変換部、３２…レンジ軸ＦＦＴ部、３３…乗算部、３４…Σ・Δ用参照信号生成部、３５…参照信号ＦＦＴ部、３６…ウェイト乗算部、３７…逆ＦＦＴ部、３８…レンジ軸モノパルス演算部、３９…レンジ算出部、４０…Σ・Σ２用参照信号生成部、４１…参照信号生成部、４２…Σ・Δ用ウェイト乗算部、４３…Σ・Σ２用ウェイト乗算部。
【図１】
2015129695.tif 000044
【図２】
2015129695.tif 000045
【図３】
2015129695.tif 000046
【図４】
2015129695.tif 000047
【図５】
2015129695.tif 000048
【図６】
2015129695.tif 000049
【図７】
2015129695.tif 000050
【図８】
2015129695.tif 000051
【図９】
2015129695.tif 000052
【図１０】
2015129695.tif 000053