(57)【要約】【課題】ダクト現象の発生等、レーダ信号に対して不規則な減衰の発生が推測される場合おいても、捜索時間の増大を抑制しつつ、目標の検出性能を維持できるレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法を得る。【解決手段】諸元が既知の飛しょう物体４を、基準とするレーダの観測範囲内に飛しょうさせ、この飛しょう物体４を信号処理部５２で検出した際のＳ／Ｎ比を飛しょう物体４の仰角の変化に沿って取得した基準データ５４と、運用での観測対象とするレーダの観測範囲において同様に実測により取得した現況データ５６とを比較する。そして、現況データに有意なＳ／Ｎ比の低下が見られる場合には、その低下分を補うように、信号処理部５２でのレーダ反射信号に対する積分処理の回数を増加させ、基準とするレーダの観測範囲における場合と同等のＳ／Ｎ比になるようにした上で、レーダ装置１の運用を開始・継続する。【選択図】  図１
2015102429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信したレーダ反射波を積分処理して目標検出を行うレーダ信号処理装置において、
レーダ反射波を受信処理し受信信号として出力する受信部と、
この受信部からの受信信号を所定の回数積分処理し、積分処理後の信号中から目標を検出する信号処理部と、
基準とするレーダの観測範囲をあらかじめ設定された飛しょうパターンに沿って飛しょうする、諸元が既知の飛しょう物体からのレーダ反射波を前記受信部で受信後、前記信号処理部で目標検出した際の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、前記飛しょう物体の仰角の変化に沿って取得してこれを基準データとして保存する基準データ作成部と、
レーダの観測範囲を前記飛しょうパターンに沿って飛しょうする前記飛しょう物体からのレーダ反射波を前記受信部で受信後、前記信号処理部で目標検出した際の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、前記飛しょう物体の仰角の変化に沿って取得してこれを現況データとして記憶する現況データ作成部と、
前記基準データと前記現況データとの差異に基づいて、前記レーダの観測範囲での目標検出時における、前記信号処理部での受信信号の積分処理の回数を可変設定する積分処理設定部と
を備えたことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項２】
前記現況データ作成部は、前記信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、前記飛しょう物体の仰角及び方位角の両方の変化に対して取得し、これらを現況データとして記憶することを特徴とする請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
【請求項３】
レーダの観測範囲における不規則な信号減衰によるレーダ信号への影響を、目標検出時のレーダ反射信号の積分処理を可変して補正するレーダ信号処理方法であって、
諸元が既知の飛しょう物体を、基準とするレーダの観測範囲においてあらかじめ設定された飛しょうパターンに沿って飛しょうさせ、
自レーダの送信波に対する前記飛しょう物体からの反射波を受信し、所定の回数積分処理した後の信号中から前記飛しょう物体を検出するとともに、検出時における信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、前記飛しょう物体の仰角の変化に沿って取得し、
この取得した一連の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、基準データとしてあらかじめ保存するステップと、
前記飛しょう体を、前記レーダの観測範囲において前記飛しょうパターンに沿って飛しょうさせ、
前記自レーダの送信波に対する前記飛しょう物体からの反射波を受信し、前記所定の回数積分処理した後の信号中から前記飛しょう物体を検出するとともに、検出時における信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、前記飛しょう物体の仰角の変化に沿って取得し、
この取得した一連の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、現況データとして記憶するステップと、
前記基準データと前記現況データとに基づいて、前記レーダの観測範囲での目標検出時における前記積分処理の回数を可変設定するステップと
を備えたことを特徴とするレーダ信号処理方法。
【請求項４】
前記現況データを、さらに互いに異なる複数の方位角に対しても取得することを特徴とする請求項３に記載のレーダ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、大気中におけるレーダ信号の伝搬特性は、その伝搬経路の大気の状態によって左右される。例えば、海上においては、大気の密度の逆転現象によってダクト現象が発生する。このダクト現象が発生している領域においては、レーダ信号の減衰が大きいために信号対雑音比（以下、Ｓ／Ｎ比と表す）が低下し、この領域内に存在する目標の検出や測角等に影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９２１号公報（第１６ページ、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パルスレーダにおいては、このようなレーダ信号への影響に対処するため、例えば受信側における信号処理として、受信した反射波のパルス積分の回数を増やす等、積分処理の最適化によって信号のＳ／Ｎ比を改善する手法がある。しかしながら、ダクト現象等が発生している大気状況のもとでは、所望のＳ／Ｎ比を確保するためには積分回数を増やす必要があり、処理時間が増大して、目標の捜索時間に影響を及ぼしていた。また、レーダが観測している空間内の大気変動も複雑で、大気状態を厳密に判断することは不可能であるため、適切な処理の設定は困難であった。
【０００５】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ダクト現象の発生等、レーダ信号に対して不規則な減衰の発生が推測される場合おいても、捜索時間の増大を抑制しつつ、目標の検出性能を維持できるレーダ信号処理装置及び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】
上記目的を達成するために、本実施形態のレーダ信号処理装置は、受信したレーダ反射波を積分処理して目標検出を行うレーダ信号処理装置において、レーダ反射波を受信処理し受信信号として出力する受信部と、この受信部からの受信信号を所定の回数積分処理し、積分処理後の信号中から目標を検出する信号処理部と、基準とするレーダの観測範囲をあらかじめ設定された飛しょうパターンに沿って飛しょうする、諸元が既知の飛しょう物体からのレーダ反射波を前記受信部で受信後、前記信号処理部で目標検出した際の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、前記飛しょう物体の仰角の変化に沿って取得してこれを基準データとして保存する基準データ作成部と、レーダの観測範囲を前記飛しょうパターンに沿って飛しょうする前記飛しょう物体からのレーダ反射波を前記受信部で受信後、前記信号処理部で目標検出した際の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、前記飛しょう物体の仰角の変化に沿って取得してこれを現況データとして記憶する現況データ作成部と、前記基準データと前記現況データとの差異に基づいて、前記レーダの観測範囲での目標検出時における、前記信号処理部での受信信号の積分処理の回数を可変設定する積分処理設定部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本実施形態のレーダ信号処理方法は、レーダの観測範囲における不規則な信号減衰によるレーダ信号への影響を、目標検出時のレーダ反射信号の積分処理を可変して補正するレーダ信号処理方法であって、諸元が既知の飛しょう物体を、基準とするレーダの観測範囲においてあらかじめ設定された飛しょうパターンに沿って飛しょうさせ、自レーダの送信波に対する前記飛しょう物体からの反射波を受信し、所定の回数積分処理した後の信号中から前記飛しょう物体を検出するとともに、検出時における信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、前記飛しょう物体の仰角の変化に沿って取得し、この取得した一連の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、基準データとしてあらかじめ保存するステップと、前記飛しょう体を、前記レーダの観測範囲において前記飛しょうパターンに沿って飛しょうさせ、前記自レーダの送信波に対する前記飛しょう物体からの反射波を受信し、前記所定の回数積分処理した後の信号中から前記飛しょう物体を検出するとともに、検出時における信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、前記飛しょう物体の仰角の変化に沿って取得し、この取得した一連の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を、現況データとして記憶するステップと、前記基準データと前記現況データとに基づいて、前記レーダの観測範囲での目標検出時における前記積分処理の回数を可変設定するステップとを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るレーダ信号処理装置５の構成の一例を示すブロック図。
【図２】基準データ５４、及び現況データ５６を取得する場面の一例をモデル化して示す概念図。
【図３】基準データ５４、及び現況データ５６の一例をモデル化して示す図。
【図４】本実施形態に係るレーダ信号処理装置５を含むレーダ装置１の動作を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本実施形態に係るレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法を実施するための最良の形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は、本実施形態に係るレーダ信号処理装置の実施例の構成の一例を示すブロック図である。図１では、このレーダ信号処理装置５は、レーダ装置１内において、レーダ反射波の受信処理系を担うように構成された事例を示している。すなわち、レーダ装置１の送信機２で生成されたレーダ送信波は、空中線３から空間に放射されるとともに、空中線３でその反射波が受信され、諸元が既知の飛しょう物体４からの反射波を含む目標等からの反射波が、空中線３からこのレーダ信号処理装置５に送られる。レーダ信号処理装置５は、受信された反射波に対して一連の信号処理を施して目標を検出し、各種の目標情報を取得する。そしてその結果を、表示記録器６を含む後段の機器等に送出する。表示記録器６では、これら取得された目標情報が表示・記録される。
【００１１】
図１に例示したように、このレーダ信号処理装置５は、受信機５１、信号処理部５２、基準データ作成部５３、基準データ５４、現況データ作成部５５、現況データ５６、及び積分処理設定部５７から構成されている。受信機５１は、高周波のレーダ反射波である受信信号に対して低雑音増幅、周波数変換、フィルタリング等の受信処理を施し、信号処理部５２に送出する。信号処理部５２は、受信処理後のレーダ反射波信号に対して、積分処理を含む一連の信号処理を行って、レーダ反射波信号中から目標を検出し、目標情報を取得する。
【００１２】
基準データ作成部５３は、基準とするレーダの観測範囲をあらかじめ設定された飛しょうパターンに沿って飛しょうする、諸元が既知の飛しょう物体４が、信号処理部５２で目標検出された際のＳ／Ｎ比を、飛しょう物体４の仰角の変化に沿って取得して保持し、これを基準データ５４として自装置内に保存する。一方、現況データ作成部５５は、レーダの観測範囲をあらかじめ設定された飛しょうパターンに沿って飛しょうする、諸元が既知の飛しょう物体４が、信号処理部５２で目標検出された際のＳ／Ｎ比を、基準データ作成部５３と同様に飛しょう物体４の仰角の変化に沿って取得して、これを現況データ５６として自装置内に記憶する。
【００１３】
基準データ５４、及び現況データ５６の作成について、図２を参照して説明する。図２は、これら基準データ５４、及び現況データ５６を取得する場面の一例をモデル化して示す概念図であり、図２（ａ）は仰角面を、また図２（ｂ）は方位角面をそれぞれ例示している。図２（ａ）のように、あらかじめ設定された飛しょうパターンとして、例えば所定の方位角及び仰角に向けて飛しょう物体４を飛しょう経路４１に飛しょうさせ、基準データ作成部５３、及び現況データ作成部５５は、その時のＳ／Ｎ比を、飛しょう物体４の仰角の変化に沿って実測により取得する。
【００１４】
ここで、基準データ５４は、基準とするレーダの観測範囲、すなわち、レーダ信号の伝搬経路に大気状態等の影響による不規則な信号減衰がないレーダの観測範囲において取得した、既知の飛しょう物体４を含むレーダ反射波のＳ／Ｎ比である。一方、現況データ５６は、レーダの観測範囲、すなわち、このレーダ装置１の実運用場所等であり、レーダ信号の伝搬に影響のある、例えばダクト現象等の発生が推測されるレーダの観測範囲において取得したＳ／Ｎ比である。
【００１５】
このようにして、実測により取得された基準データ５４、及び現況データ５６の一例をモデル化して図３に示す。この事例では、所定の方位角における、飛しょう物体４の仰角の変化に対するＳ／Ｎ比の変化を例示している。上記したように、例えばダクト現象等の発生が推測される場合には、レーダ信号はその影響を受けて減衰し、現況データ５６では、基準データ５４に比べて目標検出時のＳ／Ｎ比が低下する。
【００１６】
また、このようなダクト現象等は、方位角方向にも拡がりを持っているものと推測されるので、現況データ５６については、１つの方位角だけではなく、図２（ｂ）のように、る飛しょう経路に対して取得することもできる。そして、これら複数の異なる方位角に対して取得した現況データを補間することによって、より広い方位角範囲に対しても対応することができる。
【００１７】
積分処理設定部５７は、上述のようにして取得した基準データ５４と現況データ５６との差異に基づいて、信号処理部５２に対して、レーダの観測範囲での目標検出時における、受信信号に対する積分処理の回数を設定する。レーダの観測範囲にダクト現象等の発生が推測される場合には、目標検出時のＳ／Ｎ比が低下するが、積分処理設定部５７は、その低下分をレーダ反射波信号に対する積分処理の回数を増加させて補うべく、基準データ５４と現況データ５６とを比較してその低下分に基づき適切な積分処理の回数を算出し、信号処理部５２に設定する。これによって、レーダの観測範囲における目標検出時のＳ／Ｎ比を、基準とするレーダの観測範囲における場合と同等にすることができる。しかも、実測した現況データ５６を用いることによって、レーダの観測範囲における適切な積分処理の回数が設定されるので、捜索時間等への影響も限定的である。
【００１８】
次に、前出の図１〜図３、ならびに図４のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例のレーダ信号処理装置５の動作について、レーダ装置１全体の動作とともに説明する。なお、以下の説明においては、レーダ装置１は、あらかじめ基準データ５４を作成して保存し、その後、運用開始に先立って、例えば装置の運用場所等において現況データ５６を実測により取得し、所望の設定を行った上で通常の運用動作を開始する場面を取り上げて説明する。図４は、このレーダ信号処理装置５を含むレーダ装置１の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１９】
まず、レーダ装置１の動作が開始されると、基準データ５４が作成される。すなわち、レーダ信号の伝搬経路に気象条件等の影響による不規則な信号減衰がない、基準とするレーダの観測範囲において、送信機２から空中線３を通してパルス波を送信し、この範囲内をあらかじめ設定された飛しょうパターンに沿って飛しょうする、レーダに対する諸元が既知の飛しょう物体４からのパルス波の反射波を受信する。
【００２０】
次いで、その反射波をレーダ信号処理装置５内の受信機５１で受信処理し、信号処理部５２で所定の回数積分処理後に、その信号中から飛しょう物体４を検出して、その時のＳ／Ｎ比を、図２に例示したように、飛しょう経路の仰角の変化に対して順次取得する。そして、これらを基準データ作成部５３において、図３に例示したように飛しょう物体４の仰角の変化に対するＳ／Ｎ比の変化として構成し、基準データ５４を得る（ＳＴ２１）。そして、このようにして作成された基準データ５４は、レーダ信号処理装置５内に保存される（ＳＴ２２）。
【００２１】
次いで、運用開始の準備として現況データ５６が作成される。すなわち、例えばダクト現象等の発生が推測されるレーダの観測範囲において、送信機２から空中線３を通してパルス波を送信し、この空間内をあらかじめ設定された飛しょうパターンに沿って飛しょうする飛しょう物体４からのパルス波の反射波を受信する。そして、その反射波をレーダ信号処理装置５内の受信機５１で受信処理して、信号処理部５２で所定の回数積分処理後に、その信号中から飛しょう物体４を検出し、さらにその時のＳ／Ｎ比を、現況データ作成部５５において、図３に例示したように飛しょう物体４の仰角の変化に対するＳ／Ｎ比の変化として構成し、現況データ５６を作成する。
【００２２】
また、現況データ５６については、１つの方位角だけではなく、図２（ｂ）のように、複数の異なる方位角に対する飛しょう経路に対して作成することもできる。作成された現況データ５６は、レーダ信号処理装置５内に記憶される（ＳＴ２３）。なお、このＳＴ２３の動作ステップは、前述したＳＴ２１の動作ステップを、例えば実運用場所等、レーダの観測範囲において実施したものと同等である。
【００２３】
さらに運用開始の準備として、基準データ５４と現況データ５６とに基づいて、信号処理部５２に対して、レーダ反射信号に対する積分処理の回数が設定される。すなわち、積分処理設定部５７は、ＳＴ２２の動作ステップで保存された基準データ５４と、ＳＴ２３の動作ステップで記憶された現況データ５６とを比較する（ＳＴ２４）。そして、例えば、図３に例示したように、現況データ５６のＳ／Ｎ比に有意な低下が見られる場合には、その低下分を補って基準とするレーダの観測範囲における場合と同等になるように、信号処理部５２で実施する積分処理の回数を算出する。この算出結果は、積分処理設定部５７から信号処理部５２に送出され、信号処理部５２に設定される（ＳＴ２５）。
【００２４】
このようにして運用開始準備が整うと、レーダ装置１の運用が開始される（ＳＴ２６）。この後、運用を継続する中で、例えばレーダの観測範囲におけるパルス波の伝搬状況の変化が推測される場合や、運用場所の変更によりレーダの観測範囲が変更される場合等、現況データ５６の見直しが必要な場合には、上記した運用開始準備のための動作ステップであるＳＴ２３からの動作ステップを繰り返す（ＳＴ２７）。そして、運用終了が指示されるまで、上記したレーダ装置１の運用が継続される（ＳＴ２８）。
【００２５】
以上説明したように、本実施例においては、諸元が既知の飛しょう物体４を、基準とするレーダの観測範囲に飛しょうさせ、この飛しょう物体４を信号処理部５２で検出した際のＳ／Ｎ比を、飛しょう物体４の仰角の変化に沿って取得し、これを基準データ５４としてレーダ信号処理装置５内にあらかじめ保存している。一方、例えば装置運用開始に先だって、上記した飛しょう物体４を、運用でのレーダの観測範囲に飛しょうさせて、この飛しょう物体４の検出時のＳ／Ｎ比を、同様に飛しょう物体４の仰角の変化に沿って実測により取得し、これを現況データ５６として装置内に記憶している。そして、基準データ５４と現況データ５６とを比較し、現況データのＳ／Ｎ比に有意な低下が見られる場合には、その低下分を補うように、信号処理部５２でのレーダ反射信号に対する積分処理の回数を増加させる等、適切に設定し、基準とするレーダの観測範囲における場合と同等のＳ／Ｎ比になるようにした上で、運用を開始している。
【００２６】
これにより、運用でのレーダの観測範囲に、レーダ信号の伝搬に影響のある、例えばダクト現象等の発生が推測される場合においても、実測に基づいた受信側における適切な補正によって、目標検出時のＳ／Ｎ比を確保することができ、捜索時間の増大を抑制しつつ、目標の検出性能を維持することができる。
【００２７】
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１  レーダ装置
２  送信機
３  空中線
４  飛しょう物体
５  レーダ信号処理装置
６  表示記録器
５１  受信機
５２  信号処理部
５３  基準データ作成部
５４  基準データ
５５  現況データ作成部
５６  現況データ
５７  積分処理設定部
【図１】
2015102429.tif 000003
【図２】
2015102429.tif 000004
【図３】
2015102429.tif 000005
【図４】
2015102429.tif 000006