(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標によって散乱された送信電波の散乱波を受信して、上記散乱波の信号を出力する電波取得手段と、
上記送信電波の信号及び上記電波取得手段から出力された散乱波の信号をパルスに分割して、パルス単位で、上記送信電波の信号と上記散乱波の信号との相互相関を求め、上記相互相関を示すパルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、
上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールに重畳されているヒット方向の位相の変動を複素乗算処理によって補償する信号干渉型位相補償手段と、
上記信号干渉型位相補償手段により位相の変動が補償されたレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるドップラー周波数スペクトルを出力するドップラー処理手段と、
上記ドップラー処理手段より出力されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する目標検出手段と
を備えたレーダ装置。
【請求項２】
目標によって散乱された送信電波の散乱波を受信して、上記散乱波の信号を出力する電波取得手段と、
上記送信電波の信号及び上記電波取得手段から出力された散乱波の信号をパルスに分割して、パルス単位で、上記送信電波の信号と上記散乱波の信号との相互相関を求め、上記相互相関を示すパルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、
上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめて、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるブロック毎のドップラー周波数スペクトルを出力するブロック毎ドップラー処理手段と、
上記ブロック毎ドップラー処理手段から出力されたブロック毎のドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している１次のレンジマイグレーションを補償し、レンジマイグレーション補償後のドップラー周波数スペクトルをレンジ方向に逆フーリエ変換して、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールを出力する１次レンジマイグレーション補償手段と、
上記１次レンジマイグレーション補償手段から出力されたレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を複素乗算処理によって補償する信号干渉型位相補償手段と、
上記信号干渉型位相補償手段により位相の変動が補償されたレンジプロフィールをブロック方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるドップラー周波数スペクトルを出力するブロック方向ドップラー処理手段と、
上記ブロック方向ドップラー処理手段より出力されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する目標検出手段と
を備えたレーダ装置。
【請求項３】
目標によって散乱された送信電波の散乱波を受信して、上記散乱波の信号を出力する電波取得手段と、
上記送信電波の信号及び上記電波取得手段から出力された散乱波の信号をパルスに分割して、パルス単位で、上記送信電波の信号と上記散乱波の信号との相互相関を求め、上記相互相関を示すパルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、
上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめて、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるブロック毎のドップラー周波数スペクトルを出力するブロック毎ドップラー処理手段と、
上記ブロック毎ドップラー処理手段から出力されたブロック毎のドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している１次のレンジマイグレーションを補償し、レンジマイグレーション補償後のドップラー周波数スペクトルをレンジ方向に逆フーリエ変換して、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールを出力する１次レンジマイグレーション補償手段と、
上記１次レンジマイグレーション補償手段から出力されたレンジプロフィールを２つのレンジに分割するレンジ分割処理手段と、
上記レンジ分割処理手段により分割された一方のレンジのレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を複素乗算処理によって補償する信号干渉型位相補償手段と、
上記レンジ分割処理手段により分割された他方のレンジのレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を２次以上の位相補償関数によって補償する探索型位相補償手段と、
上記信号干渉型位相補償手段により位相の変動が補償された一方のレンジのレンジプロフィールと上記探索型位相補償手段により位相の変動が補償された他方のレンジのレンジプロフィールを統合するレンジ統合処理手段と、
上記レンジ統合処理手段により統合されたレンジプロフィールをブロック方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるドップラー周波数スペクトルを出力するブロック方向ドップラー処理手段と、
上記ブロック方向ドップラー処理手段より出力されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する目標検出手段と
を備えたレーダ装置。
【請求項４】
上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールに含まれている不要信号であるクラッタを抑圧するクラッタ抑圧手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項５】
上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールに含まれている不要信号であるクラッタを抑圧するクラッタ抑圧手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項６】
上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールに含まれている不要信号であるクラッタを抑圧するクラッタ抑圧手段を備えたことを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項７】
上記電波取得手段は、予め電波発信源から送信される電波の信号をメモリに格納し、上記メモリに格納されている信号を送信電波の信号として上記パルス毎レンジ圧縮手段に出力、あるいは、上記電波発信源から送信された電波の直接波を受信し、上記直接波の信号を上記送信電波の信号として上記パルス毎レンジ圧縮手段に出力することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項８】
上記電波取得手段は、予め電波発信源から送信される電波の信号をメモリに格納し、上記メモリに格納されている信号を送信電波の信号として上記パルス毎レンジ圧縮手段に出力、あるいは、上記電波発信源から送信された電波の直接波を受信し、上記直接波の信号を上記送信電波の信号として上記パルス毎レンジ圧縮手段に出力することを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項９】
上記電波取得手段は、予め電波発信源から送信される電波の信号をメモリに格納し、上記メモリに格納されている信号を送信電波の信号として上記パルス毎レンジ圧縮手段に出力、あるいは、上記電波発信源から送信された電波の直接波を受信し、上記直接波の信号を上記送信電波の信号として上記パルス毎レンジ圧縮手段に出力することを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項１０】
上記電波取得手段は、
送信電波の信号を格納する送信信号格納部と、
上記送信信号格納部により格納されている送信電波の信号を送信する電波送信機と、
散乱波の信号を受信する散乱波受信機と、
上記電波送信機又は上記散乱波受信機を交互にアンテナに接続する送受切換機と
から構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項１１】
上記電波取得手段は、
送信電波の信号を格納する送信信号格納部と、
上記送信信号格納部により格納されている送信電波の信号を送信する電波送信機と、
散乱波の信号を受信する散乱波受信機と、
上記電波送信機又は上記散乱波受信機を交互にアンテナに接続する送受切換機と
から構成されていることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項１２】
上記電波取得手段は、
送信電波の信号を格納する送信信号格納部と、
上記送信信号格納部により格納されている送信電波の信号を送信する電波送信機と、
散乱波の信号を受信する散乱波受信機と、
上記電波送信機又は上記散乱波受信機を交互にアンテナに接続する送受切換機と
から構成されていることを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項１３】
上記パルス毎レンジ圧縮手段は、
送信電波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、上記送信電波の信号をパルスに分割する送信電波信号フーリエ変換部と、
散乱波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、上記散乱波の信号をパルスに分割する散乱波信号フーリエ変換部と、
上記送信電波信号フーリエ変換部により分割されたパルスと上記散乱波信号フーリエ変換部により分割されたパルスとの複素共役乗算を実施する複素共役乗算部と、
上記複素共役乗算部の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるパルス毎のレンジプロフィールを出力するパルス毎逆フーリエ変換部と
から構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項１４】
上記パルス毎レンジ圧縮手段は、
送信電波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、上記送信電波の信号をパルスに分割する送信電波信号フーリエ変換部と、
散乱波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、上記散乱波の信号をパルスに分割する散乱波信号フーリエ変換部と、
上記送信電波信号フーリエ変換部により分割されたパルスと上記散乱波信号フーリエ変換部により分割されたパルスとの複素共役乗算を実施する複素共役乗算部と、
上記複素共役乗算部の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるパルス毎のレンジプロフィールを出力するパルス毎逆フーリエ変換部と
から構成されていることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項１５】
上記パルス毎レンジ圧縮手段は、
送信電波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、上記送信電波の信号をパルスに分割する送信電波信号フーリエ変換部と、
散乱波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、上記散乱波の信号をパルスに分割する散乱波信号フーリエ変換部と、
上記送信電波信号フーリエ変換部により分割されたパルスと上記散乱波信号フーリエ変換部により分割されたパルスとの複素共役乗算を実施する複素共役乗算部と、
上記複素共役乗算部の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるパルス毎のレンジプロフィールを出力するパルス毎逆フーリエ変換部と
から構成されていることを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項１６】
上記信号干渉型位相補償手段は、
上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールをヒット方向に時間反転して、時間反転レンジプロフィールを生成する時間反転レンジプロフィール生成部と、
上記時間反転レンジプロフィール生成部により生成された時間反転レンジプロフィールと上記パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールとの複素共役乗算を実施することで、上記レンジプロフィールに重畳されているヒット方向の位相の変動を補償する複素共役乗算部と
から構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項１７】
上記信号干渉型位相補償手段は、
上記１次レンジマイグレーション補償手段から出力されたレンジプロフィールをブロック方向に時間反転して、時間反転レンジプロフィールを生成する時間反転レンジプロフィール生成部と、
上記時間反転レンジプロフィール生成部により生成された時間反転レンジプロフィールと上記１次レンジマイグレーション補償手段から出力されたレンジプロフィールとの複素共役乗算を実施することで、上記レンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を補償する複素共役乗算部と
から構成されていることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項１８】
上記信号干渉型位相補償手段は、
上記レンジ分割処理手段により分割された一方のレンジのレンジプロフィールをブロック方向に時間反転して、時間反転レンジプロフィールを生成する時間反転レンジプロフィール生成部と、
上記時間反転レンジプロフィール生成部により生成された時間反転レンジプロフィールと上記レンジ分割処理手段により分割された一方のレンジのレンジプロフィールとの複素共役乗算を実施することで、上記レンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を補償する複素共役乗算部と
から構成されていることを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項１９】
上記１次レンジマイグレーション補償手段は、
ブロック毎のドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化の補償に用いる１次レンジマイグレーション位相補償関数を格納する１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部と、
上記１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部に格納されている１次レンジマイグレーション位相補償関数を上記ブロック毎ドップラー処理手段から出力されたブロック毎のドップラー周波数スペクトルに乗算する位相補償関数乗算部と、
上記位相補償関数乗算部の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールを出力するパルス毎逆フーリエ変換部と
から構成されていることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項２０】
上記１次レンジマイグレーション補償手段は、
ブロック毎のドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化の補償に用いる１次レンジマイグレーション位相補償関数を格納する１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部と、
上記１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部に格納されている１次レンジマイグレーション位相補償関数を上記ブロック毎ドップラー処理手段から出力されたブロック毎のドップラー周波数スペクトルに乗算する位相補償関数乗算部と、
上記位相補償関数乗算部の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールを出力するパルス毎逆フーリエ変換部と
から構成されていることを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項２１】
電波発信源から送信された電波の直接波を受信して、上記直接波の信号を出力するとともに、目標によって散乱された上記電波の散乱波を受信して、上記散乱波の信号を出力する電波取得手段と、
上記電波取得手段から出力された直接波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、上記直接波の信号をパルスに分割する送信電波信号フーリエ変換部と、
上記電波取得手段から出力された散乱波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、上記散乱波の信号をパルスに分割する散乱波信号フーリエ変換部と、
上記送信電波信号フーリエ変換部により分割されたパルスと上記散乱波信号フーリエ変換部により分割されたパルスとの複素共役乗算を実施する複素共役乗算部と、
上記複素共役乗算部の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるパルス毎のレンジプロフィールを出力するパルス毎逆フーリエ変換部と
上記パルス毎逆フーリエ変換部から出力されたパルス毎のレンジプロフィールに含まれている不要信号であるクラッタを抑圧するクラッタ抑圧手段と、
上記クラッタ抑圧手段によりクラッタが抑圧されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめて、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるブロック毎のドップラー周波数スペクトルを出力するブロック毎ドップラー処理手段と、
ブロック毎のドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化の補償に用いる１次レンジマイグレーション位相補償関数を格納する１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部と、
上記１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部に格納されている１次レンジマイグレーション位相補償関数を上記ブロック毎ドップラー処理手段から出力されたブロック毎のドップラー周波数スペクトルに乗算する位相補償関数乗算部と、
上記位相補償関数乗算部の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールを出力するパルス毎逆フーリエ変換部と、
上記パルス毎逆フーリエ変換部から出力されたレンジプロフィールをブロック方向に時間反転して、時間反転レンジプロフィールを生成する時間反転レンジプロフィール生成部と、上記時間反転レンジプロフィール生成部により生成された時間反転レンジプロフィールと上記パルス毎逆フーリエ変換部から出力されたレンジプロフィールとの複素共役乗算を実施することで、上記レンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を補償する複素共役乗算部とから構成されている信号干渉型位相補償手段と、
上記複素共役乗算部により位相の変動が補償されたレンジプロフィールをブロック方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるドップラー周波数スペクトルを出力するブロック方向ドップラー処理手段と、
上記ブロック方向ドップラー処理手段より出力されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する目標検出手段と
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、目標のレーダ画像を観測するに際して、観測時間を長くすることでドップラー周波数の分解能と信号対雑音電力比を高めるレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置として、既存の電波発信源から発信される電波を利用して、目標のレーダ画像を観測するパッシブレーダがある。
パッシブレーダは、自ら電波を放射しないため、省電力・省電波資源に資する方式として注目されている。電波発信源としては、テレビやラジオなどの電波発信源に加えて、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）などが検討されている。
パッシブレーダでは、図１に示すように、電波発信源から送信された電波のうち、その電波発信源から直接受信局に到来する直接波と、目標に散乱された後に受信局に到来する散乱波とを受信局で受信することで、その直接波の経路と散乱波の経路との差（経路長差）や、散乱波のドップラー周波数シフトを計測する方式を採用している。【０００３】
例えば、以下の非特許文献１には、パッシブレーダに関する従来の開発成果や、パッシブレーダの利点・欠点などが体系的に記載されている。
パッシブレーダの最大の課題は、探知距離の延伸である。
探知距離を延伸させるために、信号の積分時間を延長して、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を改善する方式が、例えば、以下の特許文献１〜３に開示されている。
信号の積分時間を延長すると、目標が積分時間内にレンジセルを移動してしまう問題が発生するが、以下の特許文献１〜３には、この問題に対処する方法が開示されている。【０００４】
以下の特許文献１〜３に開示されている対処方法は、初めに、比較的短い積分時間でドップラー処理を実施し、その処理結果を用いて目標候補を検出する。
次に、目標候補の検出信号のドップラー周波数をもって、目標信号の補償処理を実施する方式である。
したがって、この対処方法では、比較的短い積分時間で、ある程度、目標が検出されていることが前提となる。【０００５】
また、以下の非特許文献２，３には、電波発信源から直接受信局に到来する直接波の信号に対して、“Ｓｔｒｅｔｃｈ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”という処理を施すことにより、直接波の信号から、目標の速度に応じたレンジセルの移動を予め織り込んだ参照信号を生成し、この参照信号と散乱波の信号との相互相関を求めることによって、レンジセルの移動を補償し、積分可能な時間を延長する方式が開示されている。【０００６】
以下の非特許文献４には、ドップラー周波数の変化による加速度的な影響を考慮して、目標の加速度に応じたレンジセルの移動を予め織り込んだ参照信号を生成し、この参照信号と散乱波の信号との相互相関を求めることによって、レンジセルの移動を補償し、非特許文献２，３に開示されている方式よりも、さらに積分可能な時間を延長する方式が開示されている。
しかし、非特許文献２〜４に開示されている方式では、演算量が多くなってしまう問題がある。【０００７】
パッシブレーダの最大の課題は、上述したように、探知距離の延伸であるが、パッシブレーダにおいて、探知距離の延伸が困難である原因は以下の２つである。
（１）警戒管制レーダなどと比較して、電波発信源から発信される電波（放送波）の送信電力が微弱であるため、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が極めて低い。
（２）散乱波の観測チャネルにおいては、直接波が干渉波として振舞うが、直接波の信号レベルが散乱波に対してはるかに大きいため、ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ）が極めて低い。
したがって、探知距離を延伸させるには、ＳＮＲの向上とＳＩＲの向上が課題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１７９０３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２５８７８６号公報
【特許文献３】特開２００９−２７０８２７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】N.J. Willis and H.D. Griffiths, “Advances in Bistatic Radar,” Scitech publishing Inc., 2007．
【非特許文献２】K.S. Kulpa,  J. Misiurewicz, “Stretch Processing for Long Integration Time Passive Covert Radar,” International Conference on Radar, 2006.
【非特許文献３】R.M. Admard, H. Habibi, M.H. Bastani, F. Behnia,“Target's range migration compensation in passive radar,”European Radar Conference, 2009. EuRAD 2009.
【非特許文献４】M. Malanowski、K. Kulpa、K.E. Olsen、“Extending the integration time in DVB-T-based passive radar、” European Radar Conference、2011．EuRAD 2011．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、信号の積分時間を延長すれば、探知距離を延伸させることができるが、信号の積分時間を延長すると、目標が積分時間内にレンジセルを移動してしまう問題が発生する。
特許文献１〜３では、この問題に対処する方法を開示しているが、初めに、比較的短い積分時間で、ある程度、目標を検出できていることが前提であるため、目標を検出できていなければ、この問題に対処することができない課題があった。
また、非特許文献２〜４にも、積分可能な時間を延長する方式が開示されているが、演算量が多くなってしまう課題があった。【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、積分時間内の目標のレンジセルの移動や演算量の増大を招くことなく、目標の探知距離を延伸させることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係るレーダ装置は、目標によって散乱された送信電波の散乱波を受信して、その散乱波の信号を出力する電波取得手段と、送信電波の信号及び電波取得手段から出力された散乱波の信号をパルスに分割して、パルス単位で、その送信電波の信号と散乱波の信号との相互相関を求め、その相互相関を示すパルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールに重畳されているヒット方向の位相の変動を複素乗算処理によって補償する信号干渉型位相補償手段と、信号干渉型位相補償手段により位相の変動が補償されたレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるドップラー周波数スペクトルを出力するドップラー処理手段とを設け、目標検出手段が、ドップラー処理手段より出力されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、送信電波の信号及び散乱波の信号をパルスに分割して、パルス単位で、その送信電波の信号と散乱波の信号との相互相関を求め、その相互相関を示すパルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段を設け、信号干渉型位相補償手段が、パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールに重畳されているヒット方向の位相の変動を複素乗算処理によって補償するように構成したので、積分時間内の目標のレンジセルの移動や演算量の増大を招くことなく、目標の探知距離を延伸させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】パッシブレーダ方式のレーダ装置を示す概念図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による他のレーダ装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるレーダ装置のパルス毎レンジ圧縮部３１を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の１次レンジマイグレーション補償部３４を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の信号干渉型位相補償部３５を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の信号取得部１１における送信信号取得部２１及び受信信号取得部２２を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の信号取得部１１における送信信号取得部２１及び受信信号取得部２２を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３によるレーダ装置の信号取得部１１における送信信号取得部２１及び受信信号取得部２２を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態４によるレーダ装置の探索型位相補償部９２を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５によるレーダ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
この実施の形態１では、パッシブレーダ方式を採用しているレーダ装置について説明するが、信号を得るまでの過程において、電波発信源がレーダ装置の制御下にあれば、直接波受信用のアンテナを省略することが可能であり、アクティブレーダとして扱えることが可能である。
図１はパッシブレーダ方式のレーダ装置を示す概念図である。
図１において、電波発信源１は搬送波周波数がｆｃ、信号帯域がＢの信号（電波）を継続的に発信（放送）している発信源である。
【００１６】
直接波受信用アンテナ２は電波発信源１を指向するように配置されており、電波発信源１から送信された電波の直接波を受信する。
直接波受信機３は直接波受信用アンテナ２の受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を帯域フィルタに通して、所望の帯域の信号を取り出した後、所望の帯域の信号をダウンコンバートしてサンプリングする処理を実施する。
【００１７】
散乱波受信用アンテナ４は目標が存在している観測領域を指向するように配置されており、電波発信源１から送信された後、目標によって散乱された電波の散乱波を受信する。
散乱波受信機５は散乱波受信用アンテナ４の受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を帯域フィルタに通して、所望の帯域の信号を取り出した後、所望の帯域の信号をダウンコンバートしてサンプリングする処理を実施する。
直接波受信用アンテナ２、直接波受信機３、散乱波受信用アンテナ４及び散乱波受信機５から電波取得手段が構成されている。
【００１８】
ただし、信号帯域が既知又は可変であり、かつ、サンプリング周波数が可変又は既知であれば、信号帯域やサンプリング周波数を選択することで、所望の帯域の信号をダウンコンバートせずにサンプリングすることも可能である。
また、電波発信源１の信号が既知であれば、直接波受信用アンテナ２及び直接波受信機３を省略することが可能であることは言うまでもない。
この実施の形態１では、直接波受信用アンテナ２と散乱波受信用アンテナ４を別の実体として説明するが、２つ以上のアンテナで受信した信号を用いて、デジタルビームフォーミングによって直接波と散乱波を分離するように構成しても構わない。
【００１９】
また、散乱波受信用アンテナ４として、互いに直交する偏波特性を有する２つの受信アンテナを用いることによって、目標によって散乱された散乱波の偏波特性を計測することも可能である。
この場合、以下に説明する各処理を、２つの散乱波受信用アンテナで得られた信号に対して各々適用することによって、偏波特性の異なる２つのレーダ画像を生成することが可能である。
【００２０】
ｐｓバー（明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上部に“−”の記号を付することができないため、「ｐｓバー」のように表記している）は固定の電波発信源１の位置を表す位置ベクトルである。
ｐｒバーは受信局である散乱波受信用アンテナ４の位置を表す位置ベクトルである。
ｐｔバーは目標の重心位置を表す位置ベクトルであり、ｖバーは目標の速度を表す速度ベクトルである。
図１では、直接波受信用アンテナ２と散乱波受信用アンテナ４が異なる位置に設置されている例を示しているが、直接波受信用アンテナ２と散乱波受信用アンテナ４が同じ位置に設置されていてもよい。また、直接波受信機３と散乱波受信機５が同じ位置に設置されていてもよい。
【００２１】
ｉｓハット（明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上部に“＾”の記号を付することができないため、「ｉｓハット」のように表記している）は目標から電波発信源１への向きを表す単位ベクトルである。
ｉｒハットは目標から散乱波受信用アンテナ４への向きを表す単位ベクトルである。
0005823062.tif 000002
【００２２】
このとき、目標と電波発信源１の距離ｒｓ、目標と直接波受信用アンテナ２又は散乱波受信用アンテナ４との距離ｒｒ、電波発信源１と直接波受信用アンテナ２又は散乱波受信用アンテナ４との距離ｒｄは、下記の式（２）で表すことができる。
0005823062.tif 000003
ただし、目標は移動しているので、ｐｔバー、ｖバー、ｉｓハット、ｉｒハット及びｒｒは時刻ｔの関数であり、以下の説明では必要に応じて明示的にｐｔバー（ｔ）などのように表記する。
【００２３】
図２はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
図２のレーダ装置は、信号取得部１１と信号処理装置１２から構成されている。
図２において、信号取得部１１は送信信号取得部２１と受信信号取得部２２から構成されており、送信信号取得部２１は図１の直接波受信用アンテナ２と直接波受信機３から構成されている（図７を参照）。
受信信号取得部２２は図１の散乱波受信用アンテナ４及び散乱波受信機５から構成されている（図７を参照）。
【００２４】
信号処理装置１２は、パルス毎レンジ圧縮部３１、クラッタ抑圧部３２、ブロック毎ドップラー処理部３３、１次レンジマイグレーション補償部３４、信号干渉型位相補償部３５、ブロック方向ドップラー処理部３６及び目標検出部３７から構成されている。
パルス毎レンジ圧縮部３１は送信信号取得部２１により取得された送信電波の信号及び受信信号取得部２２により取得された散乱波の信号をパルスに分割して、パルス単位で、送信電波の信号と散乱波の信号との相互相関を求め、その相互相関を示すパルス毎のレンジプロフィールを生成する処理を実施する。なお、パルス毎レンジ圧縮部３１はパルス毎レンジ圧縮手段を構成している。
【００２５】
クラッタ抑圧部３２はパルス毎レンジ圧縮部３１により生成されたパルス毎のレンジプロフィールに含まれている不要信号であるクラッタを抑圧する処理を実施する。なお、クラッタ抑圧部３２はクラッタ抑圧手段を構成している。
ブロック毎ドップラー処理部３３はクラッタ抑圧部３２によりクラッタが抑圧されたパルス毎のレンジプロフィールをブロック単位にまとめて、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるブロック毎のドップラー周波数スペクトルを出力する処理を実施する。なお、ブロック毎ドップラー処理部３３はブロック毎ドップラー処理手段を構成している。
【００２６】
１次レンジマイグレーション補償部３４はブロック毎ドップラー処理部３３から出力されたブロック毎のドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している１次のレンジマイグレーションを補償し、レンジマイグレーション補償後のドップラー周波数スペクトルをレンジ方向に逆フーリエ変換して、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールを出力する処理を実施する。なお、１次レンジマイグレーション補償部３４は１次レンジマイグレーション補償手段を構成している。
信号干渉型位相補償部３５は１次レンジマイグレーション補償部３４から出力されたレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を補償する処理を実施する。なお、信号干渉型位相補償部３５は位相補償手段を構成している。
【００２７】
ブロック方向ドップラー処理部３６は信号干渉型位相補償部３５により位相の変動が補償されたレンジプロフィールをブロック方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるドップラー周波数スペクトルを出力する処理を実施する。なお、ブロック方向ドップラー処理部３６はブロック方向ドップラー処理手段を構成している。
目標検出部３７はブロック方向ドップラー処理部３６より出力されたドップラー周波数スペクトルから目標を検出する処理を実施する。なお、目標検出部３７は目標検出手段を構成している。
【００２８】
図２の例では、レーダ装置における信号処理装置１２の構成要素であるパルス毎レンジ圧縮部３１、クラッタ抑圧部３２、ブロック毎ドップラー処理部３３、１次レンジマイグレーション補償部３４、信号干渉型位相補償部３５、ブロック方向ドップラー処理部３６及び目標検出部３７のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）から構成されているものを想定しているが、信号処理装置１２がコンピュータで構成されていてもよい。
信号処理装置１２がコンピュータで構成されている場合、パルス毎レンジ圧縮部３１、クラッタ抑圧部３２、ブロック毎ドップラー処理部３３、１次レンジマイグレーション補償部３４、信号干渉型位相補償部３５、ブロック方向ドップラー処理部３６及び目標検出部３７の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００２９】
この実施の形態１では、信号処理装置１２がクラッタ抑圧部３２を実装している例を説明するが、例えば、不要信号であるクラッタの影響が少ないような場合には、クラッタ抑圧部３２を実装せずに、装置構成を簡略化するようにしてもよい。ただし、クラッタ抑圧部３２を実装している方が、目標の検出精度が向上することは言うまでもない。
【００３０】
この実施の形態１では、信号処理装置１２がブロック毎ドップラー処理部３３及び１次レンジマイグレーション補償部３４を実装している例を説明するが、図３に示すように、ブロック毎ドップラー処理部３３及び１次レンジマイグレーション補償部３４を実装せずに、装置構成を簡略化するようにしてもよい。
ブロック毎ドップラー処理部３３及び１次レンジマイグレーション補償部３４を実装しない場合、図３に示すように、ブロック方向ドップラー処理部３６の代わりに、ドップラー処理手段として、信号干渉型位相補償部３５により位相の変動が補償されたレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるドップラー周波数スペクトルを出力するドップラー処理部３８を実装する必要がある。
なお、この場合の信号干渉型位相補償部３５は、ブロック毎のレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を補償するのではなく、パルス毎のレンジプロフィールに重畳されているヒット方向の位相の変動を補償することになる。
ブロック毎ドップラー処理部３３及び１次レンジマイグレーション補償部３４を実装する構成の方が、より長時間の観測に対応することができる。
【００３１】
図４はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置のパルス毎レンジ圧縮部３１を示す構成図である。
図４において、送信信号ＦＦＴ部４１は送信信号取得部２１により取得された送信電波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、送信電波の信号をパルスに分割する処理を実施する。なお、送信信号ＦＦＴ部４１は送信電波信号フーリエ変換部を構成している。
受信信号ＦＦＴ部４２は受信信号取得部２２により取得された散乱波の信号をレンジ方向にフーリエ変換することで、散乱波の信号をパルスに分割する処理を実施する。なお、受信信号ＦＦＴ部４２は散乱波信号フーリエ変換部を構成している。
【００３２】
複素共役乗算部４３は送信信号ＦＦＴ部４１により分割されたパルスと受信信号ＦＦＴ部４２により分割されたパルスとの複素共役乗算を実施する処理を実施する。
パルス毎ＩＦＦＴ部４４は複素共役乗算部４３の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるパルス毎のレンジプロフィールをクラッタ抑圧部３２に出力する処理を実施する。なお、パルス毎ＩＦＦＴ部４４はパルス毎逆フーリエ変換部を構成している。
【００３３】
図５はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の１次レンジマイグレーション補償部３４を示す構成図である。
図５において、１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部５１はブロック毎のドップラー周波数スペクトルにおける各々のドップラー周波数セルに対応するブロック方向の１次のレンジマイグレーションの量に相当する位相変化の補償に用いる１次レンジマイグレーション位相補償関数を格納するメモリである。
【００３４】
位相補償関数乗算部５２は１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部５１に格納されている１次レンジマイグレーション位相補償関数をブロック毎ドップラー処理部３３から出力されたブロック毎のドップラー周波数スペクトルに乗算する処理を実施する。
パルス毎ＩＦＦＴ部５３は位相補償関数乗算部５２の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールを信号干渉型位相補償部３５に出力する処理を実施する。なお、パルス毎ＩＦＦＴ部５３はパルス毎逆フーリエ変換部を構成している。
【００３５】
図６はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の信号干渉型位相補償部３５を示す構成図である。
図６において、時間反転レンジプロフィール生成部６１は１次レンジマイグレーション補償部３４から出力されたレンジプロフィールをブロック方向に時間反転して、時間反転レンジプロフィールを生成する処理を実施する。
ただし、時間反転レンジプロフィール生成部６１は、図３の信号処理装置１２に実装されている信号干渉型位相補償部３５に適用する場合、クラッタ抑圧部３２によりクラッタが抑圧されたパルス毎のレンジプロフィールをヒット方向に時間反転して、時間反転レンジプロフィールを生成する処理を実施する。
【００３６】
複素共役乗算部６２は時間反転レンジプロフィール生成部６１により生成された時間反転レンジプロフィールと１次レンジマイグレーション補償部３４から出力されたレンジプロフィールとの複素共役乗算を実施することで、そのレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を補償する処理を実施する。
ただし、複素共役乗算部６２は、図３の信号処理装置１２に実装されている信号干渉型位相補償部３５に適用する場合、時間反転レンジプロフィール生成部６１により生成された時間反転レンジプロフィールとクラッタ抑圧部３２によりクラッタが抑圧されたパルス毎のレンジプロフィールとの複素共役乗算を実施することで、そのレンジプロフィールに重畳されているヒット方向の位相の変動を補償する処理を実施する。
【００３７】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、電波発信源１が搬送波周波数ｆｃ、信号帯域Ｂの電波を継続的に送信し、直接波受信用アンテナ２が電波発信源１から送信された電波の直接波を受信し、散乱波受信用アンテナ４が目標によって散乱された上記電波の散乱波を受信する。
このとき、直接波受信機３は、観測時間Ｔ［ｓｅｃ］の間、直接波受信用アンテナ２の受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を帯域フィルタに通して、所望の帯域の信号を取り出した後、所望の帯域の信号をダウンコンバートしてサンプリングする。
また、散乱波受信機５は、観測時間Ｔ［ｓｅｃ］の間、散乱波受信用アンテナ４の受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を帯域フィルタに通して、所望の帯域の信号を取り出した後、所望の帯域の信号をダウンコンバートしてサンプリングする。
【００３８】
この実施の形態１では、詳細は後述するが、信号処理装置１２のパルス毎レンジ圧縮部３１によって、直接波及び散乱波の受信信号が時間幅Ｔｂ［ｓｅｃ］のブロックに分割される（Ｎ個のブロックに分割される）。
また、各々のブロックが時間幅Ｔ０［ｓｅｃ］のパルスに分割される（Ｍ個のパルスに分割される）。
【００３９】
以降、時間幅Ｔｂをブロック幅と称し、時間幅Ｔ０をパルス幅と称する。
なお、パルスとパルスは隣接しているため、パルスの繰り返し周期はパルス幅Ｔ０と一致する。そのため、必要に応じて時間幅Ｔ０［ｓｅｃ］をパルス繰返し周期（ＰＲＩ：Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）と呼ぶ場合がある。
定義より、Ｔ、Ｔｂ、Ｔ０は、下記の次の関係を満足する。
0005823062.tif 000004
【００４０】
この実施の形態１において、信号をパルスに分割したり、ブロックにまとめたりするのは、処理の高速化を図るためである。
詳細は後述するが、長時間観測したデータを短いパルスに区切ることにより、直接波と散乱波の長時間の相関処理を全てＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によって構成することができる。
また、いくつかのパルスをまとめたブロック単位の処理を導入することで、観測時間中の１次レンジマイグレーションへの対処を高速化することができる。
【００４１】
続いて、信号処理装置１２における各処理部の動作を説明するために、電波発信源１から発信された直接波の信号と、目標によって散乱された散乱波の信号とを定式化する。
電波発信源１から発信される信号は、信号帯域幅がＢ、中心周波数がｆｃ、ベースバンド信号がｗ（ｔ）の狭帯域信号であるから、直接波の信号をｓｄ（ｔ）、散乱波の信号をｓｓ（ｔ）とすると、下記のように表すことができる。
以下では、広義定常性（ＷＳＳ：ｗｉｄｅ−ｓｅｎｓｅ  ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ）が成立するものとする。
0005823062.tif 000005
0005823062.tif 000006
式（４）（５）において、ａｄは直接波受信時の信号の振幅、ａｓは散乱波受信時の信号の振幅、τｄは直接波が直接波受信機３に到達するまでの遅延時間、Ｒ０（ｔ）は散乱波の遅延距離、ｃは伝播線路中の電磁波の速さ、ｔは時間変数、ｆｄはドップラー周波数である。
【００４２】
ここで、直接波の信号ｓｄ（ｔ）及び散乱波の信号ｓｓ（ｔ）の位相検波を実施することにより、次のビデオ信号ｓｄ（ｔ）チルダ，ｓｓ（ｔ）チルダが得られる。
0005823062.tif 000007
0005823062.tif 000008
明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上部に“〜”の記号を付することができないため、「ｓｄ（ｔ）チルダ」のように表記している。
【００４３】
直接波の信号ｓｄ（ｔ）と散乱波の信号ｓｓ（ｔ）との遅延距離差Ｒ（ｔ）は、下記の式（８）のように定義される。
0005823062.tif 000009
この実施の形態１では、目標のドップラー周波数ｆｄ（ｔ）が１次の時間変化をする場合を想定する。
そこで、ドップラー周波数の変化率α［Ｈｚ／ｓ］を導入し、目標のドップラー周波数ｆｄ（ｔ）を次式でモデル化する。
0005823062.tif 000010
【００４４】
よって、
0005823062.tif 000011
であることを考慮すると、式（９）及び式（１０）より、遅延距離差Ｒ（ｔ）とラジアル速度ｖ（ｔ）は、下記の式（１１）（１２）のように表される。
0005823062.tif 000012
0005823062.tif 000013
【００４５】
なお、アルゴリズムの導出の過程で、ブロック幅Ｔｂ［ｓｅｃ］の間は、ドップラー周波数が一定であると見なせると仮定する。
あるブロックにおけるｍ番目のパルスの中心時刻をｔｍとし、ｎ番目のブロックの中心時刻をｔｎとすると、ｔｍ，ｔｎは、下記の式（１３）（１４）によって定義される。
0005823062.tif 000014
0005823062.tif 000015
Ｒ（ｔ）はｔｍの定義域において、次の１次関数Ｒｎ（ｔｍ）とする。
0005823062.tif 000016
【００４６】
以下、レーダ装置における信号処理装置１２の処理内容を具体的に説明する。
パルス毎レンジ圧縮部３１は、送信信号取得部２１の直接波受信機３から送信電波（直接波）の信号ｓｄ（ｔ）を受け、受信信号取得部２２の散乱波受信機５から散乱波の信号ｓｓ（ｔ）を受けると、その直接波の信号ｓｄ（ｔ）及び散乱波の信号ｓｓ（ｔ）を短時間のパルスに分割し、パルス単位で、その直接波の信号と散乱波の信号との相互相関を求め、その相互相関を示すパルス毎のレンジプロフィールを生成する。
【００４７】
即ち、パルス毎レンジ圧縮部３１の送信信号ＦＦＴ部４１は、送信信号取得部２１の直接波受信機３から直接波の信号ｓｄ（ｔ）を受けると、直接波の信号ｓｄ（ｔ）をレンジ方向にフーリエ変換することで、直接波の信号ｓｄ（ｔ）を短時間のパルスに分割する。
また、パルス毎レンジ圧縮部３１の受信信号ＦＦＴ部４２は、受信信号取得部２２の散乱波受信機５から散乱波の信号ｓｓ（ｔ）を受けると、散乱波の信号ｓｓ（ｔ）をレンジ方向にフーリエ変換することで、散乱波の信号ｓｓ（ｔ）を短時間のパルスに分割する。
【００４８】
そして、パルス毎レンジ圧縮部３１の複素共役乗算部４３は、送信信号ＦＦＴ部４１により分割されたパルスと、受信信号ＦＦＴ部４２により分割されたパルスとの複素共役乗算を実施することで、その直接波の信号と散乱波の信号との相互相関を求める。
ここで、複素共役乗算部４３により求められる相互相関を示す相互相関関数ｘ（τ，ｔｍ，ｔｎ）は、下記の式（１６）のように表され、レンジプロフィールと呼ばれる。
ただし、ｘ（τ，ｔｍ，ｔｎ）はｎ番目のブロックのｍ番目のパルスにおけるレンジプロフィールである。
0005823062.tif 000017
【００４９】
ここで、ベースバンド信号ｗ（ｔ）については、広義定常性（ＷＳＳ）が成立すると仮定しているので、自己相関関数の期待値Ｃ（τ）は下記の式（１７）で表される。 
0005823062.tif 000018
期待値について議論すると、次のようになる。
0005823062.tif 000019
ただし、τはレンジ圧縮処理後の時間変数、＊は複素共役、Ｅ［・］は期待値、Ｃ（・）は自己相関関数である。
【００５０】
周波数空間上でのレンジ圧縮は、下記の式（１９）で表現される。
0005823062.tif 000020
ただし、Ｃｆ（ｆ）は自己相関関数Ｃ（τ）のフーリエ変換である。Ｆ［ｇ（τ）］τは関数ｇ（τ）の変数τについてのフーリエ変換を表している。
パルス毎レンジ圧縮部３１のパルス毎ＩＦＦＴ部４４は、複素共役乗算部４３の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果をパルス毎のレンジプロフィールとして、クラッタ抑圧部３２に出力する。
【００５１】
クラッタ抑圧部３２は、パルス毎レンジ圧縮部３１からパルス毎のレンジプロフィールを受けると、パルス毎のレンジプロフィールから、各パルスのレンジプロフィールのパルス方向平均を差し引く処理を実施することで、背景の静止物からの反射信号（クラッタ）を抑圧する。
即ち、クラッタ抑圧部３２は、下記の式（２０）に示す処理を実施することで、クラッタを抑圧する。
0005823062.tif 000021
【００５２】
これにより、クラッタ抑圧部３２が、式（２０）に示すクラッタ抑圧後の信号Ｘ逆弧（ｆ，ｔｍ，ｔｎ）（明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上部に“∪”の記号を付することができないため、「Ｘ逆弧」のように表記している）をブロック毎ドップラー処理部３３に出力するが、静止物からの反射波の信号については、遅延時間差がパルス毎に変化しない（ドップラー周波数シフトを受けていない）。
このことは、式（１９）において、目標が固定であれば、Ｒｎ（ｔｍ）＝ｃｏｎｓｔとなり、パルス番号ｍによらず、信号の位相が一定になることからも確認することができる。
式（２０）において、Ｎパルスのレンジプロフィールを平均化することによって、ドップラー周波数がゼロの信号を抽出し、各レンジプロフィールからドップラー周波数がゼロの信号を差し引くことで、ドップラー周波数がゼロの信号を抑圧している。これにより、背景の静止物からの反射信号を抑圧することができる。
ただし、このクラッタ抑圧部３２は、この実施の形態１を構成する必須の機能ではない。仮にクラッタ抑圧部３２の処理を省いても、その他については、同様の処理を実施することが可能である。
【００５３】
ブロック毎ドップラー処理部３３は、クラッタ抑圧部３２からクラッタ抑圧後のパルス毎のレンジプロフィールＸ逆弧（ｆ，ｔｍ，ｔｎ）を受けると、クラッタ抑圧後のパルス毎のレンジプロフィールＸ逆弧（ｆ，ｔｍ，ｔｎ）をブロック単位にまとめて、ブロック単位のレンジプロフィールをヒット方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるブロック毎のドップラー周波数スペクトルを１次レンジマイグレーション補償部３４に出力する。
以下、ブロック毎ドップラー処理部３３の処理内容を具体的に説明する。
【００５４】
まず、ｎ番目のブロックにおけるレンジ圧縮後の信号Ｘ（ｆ，ｔｍ，ｔｎ）は、式（１５）を式（１９）に代入することで、下記の式（２１）のように表すことができる。
0005823062.tif 000022
ここでは、レンジ圧縮後の信号Ｘ（ｆ，ｔｍ，ｔｎ）を式（２１）で表しているが、式（１５）を式（２０）に代入することで、クラッタが抑圧されたレンジ圧縮後の信号Ｘ逆弧（ｆ，ｔｍ，ｔｎ）を表すことができる。
【００５５】
レンジ圧縮後の信号Ｘ（ｆ，ｔｍ，ｔｎ）を、ｍについて離散フーリエ変換すると、下記の式（２２）が得られる。
0005823062.tif 000023
ただし、ｆｄｋはｋ番目のドップラー周波数セルの中心周波数であり、下記の式（２３）で定義される。
0005823062.tif 000024
【００５６】
式（２２）における近似は、次の関係式による。
ｆｃ >> ｆ∈［−Ｂ／２，Ｂ／２］                  （２４）
式（２４）は、信号の比帯域が小さければ、式（２２）の近似が成り立つことを示している。
ここでは、ブロック幅Ｔｂにおける目標の移動量がレンジ分解能以下であることを示す下記の式（２５）の関係を満たしている必要がある。
0005823062.tif 000025
ただし、ｆｄｍａｘはパルス繰返し周期ＰＲＩで決まる値であり、ｆｄｍａｘ＝１／（２Ｔ０）である。したがって、式（２５）は次のように整理することができる。
0005823062.tif 000026
【００５７】
１次レンジマイグレーション補償部３４は、ブロック毎ドップラー処理部３３からブロック毎のドップラー周波数スペクトルを受けると、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している１次のレンジマイグレーションを補償し、レンジマイグレーション補償後のドップラー周波数スペクトルをレンジ方向に逆フーリエ変換して、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を出力する。
以下、１次レンジマイグレーション補償部３４の処理内容を具体的に説明する。
【００５８】
ブロック毎ドップラー処理部３３では、ブロック幅Ｔｂの間は、ドップラー周波数が一定であることを仮定して処理を実施しているが、観測時間Ｔの全体を考える場合は、ドップラー周波数ｆｄ（ｔ）が１次の変化をする式（９）のモデルを考える。
このことを踏まえ、式（２２）のＲ（ｔｎ），ｖ（ｔｎ）に式（１１），式（１２）を代入することで、下記の式（２７）を得る。
0005823062.tif 000027
【００５９】
この実施の形態１では、ブロック方向の処理を実施するために、目標信号のレンジ方向の移動（マイグレーション）を補償する。
ここでは、ドップラー周波数が１次の変化をするモデルを考えているので、目標信号のレンジは１次と２次の変化をする。１次レンジマイグレーション補償部３４では、１次の変化量を補償する。
ｋ番目のドップラー周波数セルに含まれる信号のドップラー周波数はｆｄｋであるから、ｎ番目のブロックにおける遅延量の１次成分ΔＲｎ（ｔｎ）は、下記の式（２８）で表される。
0005823062.tif 000028
【００６０】
式（２７）に対する１次レンジマイグレーション位相補償関数Ψｃｍｐ１（ｆ，ｆｄｋ，ｔｎ）は、下記の式（２９）で表され、予め、１次レンジマイグレーション位相補償関数Ψｃｍｐ１（ｆ，ｆｄｋ，ｔｎ）は、１次レンジマイグレーション補償部３４の１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部５１に格納される。
0005823062.tif 000029
ただし、＊は複素共役である。
【００６１】
１次レンジマイグレーション補償部３４の位相補償関数乗算部５２は、ブロック毎ドップラー処理部３３からブロック毎のドップラー周波数スペクトルを受けると、１次レンジマイグレーション位相補償関数格納部５１に格納されている１次レンジマイグレーション位相補償関数Ψｃｍｐ１（ｆ，ｆｄｋ，ｔｎ）をブロック毎のドップラー周波数スペクトルに乗算することで、１次のレンジマイグレーションを補償する。
【００６２】
１次レンジマイグレーション位相補償関数Ψｃｍｐ１（ｆ，ｆｄｍ，ｔｎ）を用いた関数ｙ（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）の１次のレンジマイグレーション補償は、下記の式（３０）のようになる。これは周波数空間における畳み込み演算に相当する。
0005823062.tif 000030
ただし、δｆｄｋ＝β−ｆｄｋである。
１次レンジマイグレーション補償部３４のパルス毎ＩＦＦＴ部５３は、位相補償関数乗算部５２の乗算結果をレンジ方向に逆フーリエ変換し、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を信号干渉型位相補償部３５に出力する。
【００６３】
信号干渉型位相補償部３５は、１次レンジマイグレーション補償部３４からレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を受けると、そのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に重畳されているブロック方向の位相の変動を補償する。
以下、信号干渉型位相補償部３５の処理内容を具体的に説明する。
【００６４】
まず、ドップラーセルマイグレーション補償のため、式（３０）のｆｄｋについて逆離散フーリエ変換を実施する。
0005823062.tif 000031
【００６５】
ここで、信号干渉型位相補償関数Ψｃｍｐ２ｆａｓｔ（ｆ，ｔｍ，ｔｎ）は、信号のブロック時間反転を用いると、下記の式（３２）のようになり、信号干渉型位相補償部３５の時間反転レンジプロフィール生成部６１が時間反転レンジプロフィールΨｃｍｐ２ｆａｓｔ（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を生成する。
0005823062.tif 000032
【００６６】
信号干渉型位相補償部３５の複素共役乗算部６２は、時間反転レンジプロフィール生成部６１が時間反転レンジプロフィールΨｃｍｐ２ｆａｓｔ（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を生成すると、下記の式（３３）に示すように、その時間反転レンジプロフィールΨｃｍｐ２ｆａｓｔ（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）と１次レンジマイグレーション補償部３４から出力されたレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）との複素共役乗算を実施することで、そのレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の偶数次の位相の変動を補償する。
0005823062.tif 000033
ただし、下記の式（３４）の近似を用いている。
0005823062.tif 000034
【００６７】
ブロック方向ドップラー処理部３６は、信号干渉型位相補償部３５により位相の変動が補償されたレンジプロフィールＸｃｍｐ２（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を受けると、そのレンジプロフィールＸｃｍｐ２（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）をブロック方向にフーリエ変換し、そのフーリエ変換結果であるドップラー周波数スペクトルｆｄｉを目標検出部３７に出力する。
以下、ブロック方向ドップラー処理部３６の処理内容を具体的に説明する。
【００６８】
式（３３）に対して、ｔｎについて離散フーリエ変換を実施すると、下記の式（３５）のようになる。
0005823062.tif 000035
【００６９】
式（３５）の近似については、レンジマイグレーション補償処理後は、信号がブロック番号によらず、同一のレンジセルに存在していると見なせる。以降では、ｆｄｎを下記の式（３６）で表すようにする。ただし、ｆｄｋはｋ番目のドップラー周波数セルの中心周波数であり、次式で定義される。
0005823062.tif 000036
また、新たなドップラー周波数ｆｄｉを下記の式（３７）のように定義する。
0005823062.tif 000037
【００７０】
ただし、ｍ（ｉ），ｎ（ｉ）は、下記の式（３８）のように定義される。
0005823062.tif 000038
ｆｌｏｏｒ（ｉ）は、ｉの小数点以下を切り捨てる演算子であり、ｍｏｄ（ｉ，Ｎ）はｉをＮで割った余りを得る演算子である。
式（３７），（３８）より、式（３５）は、下記の式（３９）のようになる。
0005823062.tif 000039
式（３９）において、実質の周波数分解能Δｆｄは、１つ目のｓｉｎｃ関数よって、下記の式（４０）のようになる。
0005823062.tif 000040
【００７１】
目標検出部３７は、ブロック方向ドップラー処理部３６がドップラー周波数スペクトルｆｄｉを算出すると、そのドップラー周波数スペクトルｆｄｉを用いて、目標を検出する。
即ち、目標検出部３７は、式（３５）によって算出される信号ｘｃｍｐ２（τ，ｆｄｋ，ｆｄｌ）の強度Ｐ１（τ，ｆｄｋ，ｆｄｌ）、あるいは、式（３９）によって算出される信号ｘｃｍｐ２（τ，ｆｄｉ）の強度Ｐ２（τ，ｆｄｉ）を算出する。
0005823062.tif 000041
0005823062.tif 000042
目標検出部３７は、信号強度Ｐ１（τ，ｆｄｋ，ｆｄｌ）、あるいは、信号強度Ｐ２（τ，ｆｄｉ）に対して、ＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆａｌｓｅ  Ａｌａｒｍ  Ｒａｔｅ）処理などの検出処理を適用することによって、目標信号を検出する。ＣＦＡＲ処理については公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００７２】
なお、ＣＦＡＲ処理を実施する前に、信号強度Ｐ１（τ，ｆｄｋ，ｆｄｌ）、あるいは、信号強度Ｐ２（τ，ｆｄｉ）について、レンジ方向又はドップラー周波数方向、あるいは、その両方向に互いに隣接する複数セルにまたがってインコヒーレントに積分を行うようにしてもよい。
この処理により、雑音成分の標準偏差を低減することができるほか、目標信号がドップラーレンジ方向又はドップラー周波数方向、あるいは、その両方向に広がっている場合、信号成分をインコヒーレントに積み上げることができるため、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を改善することが可能になる。
【００７３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、信号干渉型位相補償部３５が、１次レンジマイグレーション補償部３４から出力されたレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に重畳されているブロック方向の偶数次の位相の変動を補償するように構成したので、積分時間内の目標のレンジセルの移動や演算量の増大を招くことなく、目標の探知距離を延伸させることができる効果を奏する。
即ち、１次のレンジマイグレーションが補償された後に、信号干渉型位相補償を行うことで、精度・効率よく、長時間コヒーレント積分が可能になるため、演算量の増大を招くことなく、目標の探知距離を延伸させることができる効果を奏する。
【００７４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、信号取得部１１の送信信号取得部２１が図１の直接波受信用アンテナ２と直接波受信機３から構成され、信号取得部１１の受信信号取得部２２が図１の散乱波受信用アンテナ４と散乱波受信機５から構成されているものを示したが、図８に示すように、信号取得部１１の送信信号取得部２１が、予め電波発信源１から送信される電波（直接波）の信号ｓｄ（ｔ）を格納する電波発信源信号格納部７１（メモリ）を備え、電波発信源信号格納部７１により格納されている直接波の信号ｓｄ（ｔ）を信号処理装置１２のパルス毎レンジ圧縮部３１に出力するようにしてもよい。
この場合、図１の直接波受信用アンテナ２と直接波受信機３を省略することができるため装置構成の簡略化を図ることができる。
【００７５】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、レーダ装置と別個に既設の電波発信源１が存在しているものを示したが、図９に示すように、信号取得部１１の受信信号取得部２２が、電波発信源１から発信される電波に相当する電波を送信する電波送信機８１と、送受信アンテナ８２と、電波送信機８１又は散乱波受信機５を交互に送受信アンテナ８２に接続する送受切換機８３とを備えるようにしてもよい。
この場合、電波送信機８１が送受切換機８３によって送受信アンテナ８２と接続されたとき、電波発信源１から発信される電波に相当する電波を目標に向けて送信し、散乱波受信機５が送受切換機８３によって送受信アンテナ８２と接続されたとき、目標によって散乱された上記電波の散乱波を受信して、その散乱波の信号を信号処理装置１２のパルス毎レンジ圧縮部３１に出力する。
なお、送信信号取得部２１の送信信号格納部８４は、電波送信機８１から送信される電波の信号を格納しており、その信号を信号処理装置１２のパルス毎レンジ圧縮部３１に出力する。
【００７６】
この場合、上記実施の形態２と同様に、図１の直接波受信用アンテナ２と直接波受信機３を省略することができるため装置構成の簡略化を図ることができる。
また、既設の電波発信源１が存在していない場合でも、目標の検出処理を実施することができる。
【００７７】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
レンジ分割処理部９１は１次レンジマイグレーション補償部３４から出力されたレンジプロフィールを２つのレンジに分割する処理を実施する。なお、レンジ分割処理部９１はレンジ分割処理手段を構成している。
【００７８】
探索型位相補償部９２はレンジ分割処理部９１により分割された他方のレンジのレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を２次以上の位相補償関数によって補償する処理を実施する。なお、探索型位相補償部９２は探索型位相補償手段を構成している。
レンジ統合処理部９３は信号干渉型位相補償部３５により位相の変動が補償された一方のレンジのレンジプロフィールと、探索型位相補償部９２により位相の変動が補償された他方のレンジのレンジプロフィールとを統合する処理を実施する。なお、レンジ統合処理部９３はレンジ統合処理手段を構成している。
【００７９】
図１０の例では、レーダ装置における信号処理装置１２の構成要素であるパルス毎レンジ圧縮部３１、クラッタ抑圧部３２、ブロック毎ドップラー処理部３３、１次レンジマイグレーション補償部３４、レンジ分割処理部９１、信号干渉型位相補償部３５、探索型位相補償部９２、レンジ統合処理部９３、ブロック方向ドップラー処理部３６及び目標検出部３７のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）から構成されているものを想定しているが、信号処理装置１２がコンピュータで構成されていてもよい。
信号処理装置１２がコンピュータで構成されている場合、パルス毎レンジ圧縮部３１、クラッタ抑圧部３２、ブロック毎ドップラー処理部３３、１次レンジマイグレーション補償部３４、レンジ分割処理部９１、信号干渉型位相補償部３５、探索型位相補償部９２、レンジ統合処理部９３、ブロック方向ドップラー処理部３６及び目標検出部３７の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００８０】
図１１はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置の探索型位相補償部９２を示す構成図である。
図１１において、探索型位相補償関数格納部１０１はレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を補償するための２次以上の位相補償関数を格納しているメモリである。
位相補償関数乗算部１０２は探索型位相補償関数格納部１０１により格納されている２次以上の位相補償関数をレンジ分割処理部９１により分割された他方のレンジのレンジプロフィールに乗算することで、そのレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を補償する処理を実施する。
【００８１】
次に動作について説明する。
ただし、レンジ分割処理部９１、探索型位相補償部９２及びレンジ統合処理部９３を実装している点以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、レンジ分割処理部９１、探索型位相補償部９２及びレンジ統合処理部９３の処理内容を主に説明する。
【００８２】
レンジ分割処理部９１は、１次レンジマイグレーション補償部３４が、上記実施の形態１と同様に、ブロック毎のドップラー周波数スペクトルの中で、ブロック方向に発生している１次のレンジマイグレーションを補償し、レンジマイグレーション補償後のドップラー周波数スペクトルをレンジ方向に逆フーリエ変換して、その逆フーリエ変換結果であるレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を出力すると、そのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を２つのレンジに分割する。
レンジ分割処理部９１は、レンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を２つのレンジに分割すると、一方のレンジのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を信号干渉型位相補償部３５に出力し、他方のレンジのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を探索型位相補償部９２に出力する。
【００８３】
信号干渉型位相補償部３５は、レンジ分割処理部９１から一方のレンジのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を受けると、上記実施の形態１と同様に、複素乗算を実施することで、そのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に重畳されているブロック方向の偶数次の位相の変動を補償する。
【００８４】
探索型位相補償部９２は、レンジ分割処理部９１から他方のレンジのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）を受けると、そのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に重畳されているブロック方向の位相の変動を２次以上の位相補償関数によって補償する。
即ち、探索型位相補償部９２の位相補償関数乗算部１０２は、探索型位相補償関数格納部１０１により格納されている２次以上の位相補償関数をレンジ分割処理部９１により分割された他方のレンジのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に乗算することで、そのレンジプロフィールに重畳されているブロック方向の位相の変動を補償する。
【００８５】
レンジ統合処理部９３は、信号干渉型位相補償部３５が一方のレンジのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に重畳されているブロック方向の位相の変動を補償し、探索型位相補償部９２が他方のレンジのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に重畳されているブロック方向の位相の変動を補償すると、位相変動補償後の一方のレンジのレンジプロフィールと、位相変動補償後の他方のレンジのレンジプロフィールとを統合し、統合後のレンジプロフィールをブロック方向ドップラー処理部３６に出力する。
【００８６】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、信号干渉型位相補償部３５が一方のレンジのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に重畳されているブロック方向の位相の変動を補償し、探索型位相補償部９２が他方のレンジのレンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に重畳されているブロック方向の位相の変動を補償するように構成したので、レンジプロフィールＸｃｍｐ１（τ，ｆｄｋ，ｔｎ）に重畳されているブロック方向の位相の変動の補償精度を高めることができる効果を奏する。
【００８７】
実施の形態５．
図１２はこの発明の実施の形態５によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図２、図４、図５及び図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図１２のレーダ装置は、上記実施の形態１で説明しているパルス毎レンジ圧縮部３１、クラッタ抑圧部３２、ブロック毎ドップラー処理部３３、１次レンジマイグレーション補償部３４、信号干渉型位相補償部３５、ブロック方向ドップラー処理部３６及び目標検出部３７から構成されており、パルス毎レンジ圧縮部３１、１次レンジマイグレーション補償部３４及び信号干渉型位相補償部３５の具体的な構成を開示している実施例である。
【００８８】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
この発明に係るレーダ装置は、送信電波の信号と散乱波の信号との相互相関を求め、その相互相関を示すパルス毎のレンジプロフィールを生成するパルス毎レンジ圧縮手段と、パルス毎レンジ圧縮手段により生成されたパルス毎のレンジプロフィールに重畳されているヒット方向の位相の変動を補償する位相補償手段を備え、積分時間内の目標のレンジセルの移動や演算量の増大を招くことなく、目標の探知距離を延伸させることができるので、パッシブレーダ方式のレーダ装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００９０】
１  電波発信源、２  直接波受信用アンテナ（電波取得手段）、３  直接波受信機（電波取得手段）、４  散乱波受信用アンテナ（電波取得手段）、５  散乱波受信機（電波取得手段）、１１  信号取得部、１２  信号処理装置、２１  送信信号取得部、２２  受信信号取得部、３１  パルス毎レンジ圧縮部（パルス毎レンジ圧縮手段）、３２  クラッタ抑圧部（クラッタ抑圧手段）、３３  ブロック毎ドップラー処理部（ブロック毎ドップラー処理手段）、３４  １次レンジマイグレーション補償部（１次レンジマイグレーション補償手段）、３５  信号干渉型位相補償部（位相補償手段）、３６  ブロック方向ドップラー処理部（ブロック方向ドップラー処理手段）、３７  目標検出部（目標検出手段）、３８  ドップラー処理部（ドップラー処理手段）、４１  送信信号ＦＦＴ部（送信電波信号フーリエ変換部）、４２  受信信号ＦＦＴ部（散乱波信号フーリエ変換部）、４３  複素共役乗算部、４４  パルス毎ＩＦＦＴ部（パルス毎逆フーリエ変換部）、５１  １次レンジマイグレーション位相補償関数格納部、５２  位相補償関数乗算部、５３  パルス毎ＩＦＦＴ部（パルス毎逆フーリエ変換部）、６１  時間反転レンジプロフィール生成部、６２  複素共役乗算部、７１  電波発信源信号格納部、８１  電波送信機、８２  送受信アンテナ、８３  送受切換機、８４  送信信号格納部、９１  レンジ分割処理部（レンジ分割処理手段）、９２  探索型位相補償部（探索型位相補償手段）、９３  レンジ統合処理部（レンジ統合処理手段）、１０１  探索型位相補償関数格納部、１０２  位相補償関数乗算部。
【図１】
0005823062.tif 000043
【図２】
0005823062.tif 000044
【図３】
0005823062.tif 000045
【図４】
0005823062.tif 000046
【図５】
0005823062.tif 000047
【図６】
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【図７】
0005823062.tif 000049
【図８】
0005823062.tif 000050
【図９】
0005823062.tif 000051
【図１０】
0005823062.tif 000052
【図１１】
0005823062.tif 000053
【図１２】
0005823062.tif 000054