(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスを複数に分割したサブパルスに対して前記サブパルス内において予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調をかける手段と、
前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する手段と、
を備え、
前記チャープ変調をかける手段は、前記サブパルス内でチャープ変調の傾きが異なる複数の波形を組合せた信号を生成する、ことを特徴とする信号発生装置。
【請求項２】
疑似ランダムパターンを生成する手段と、
前記サブパルス毎に前記疑似ランダムパターンにしたがって周波数をホッピングさせる手段と、
を備えた、ことを特徴とする請求項１記載の信号発生装置。
【請求項３】
パルスに対して予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調をかける手段と、
前記パルスを時間軸上複数のサブパルスに分割する手段と、
疑似ランダムパターンを生成する手段と、
前記サブパルス毎に、前記疑似ランダムパターンにしたがって、前記サブパルスの順番を並び替え、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する手段と、
を備え、
前記チャープ変調をかける手段は、前記サブパルス内でチャープ変調の傾きが異なる複数の波形を組合せた信号を生成する、ことを特徴とする信号発生装置。
【請求項４】
前記予め定められた所定の周波数帯域幅が想定するドップラ周波数シフトを十分にカバーする帯域幅である、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずか１項に記載の信号発生装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号発生装置で生成された送信信号を変調し空中線を介して空間に放射された信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受けた信号を空中線を介して受信し復調した受信信号を識別する信号識別装置であって、
前記受信信号を周波数領域に変換し、前記送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相関を計算し、前記相関結果を時間領域に変換して出力する手段を備えた、ことを特徴とする信号識別装置。
【請求項６】
表示部と、
データ処理部と、
各々が信号発生部と送信ＲＦ（Radio Frequency）部と空中線部とを備えた複数の送信サブアンテナと、
各々が空中線部と受信ＲＦ部と信号識別部とを備えた複数の受信サブアンテナと、
信号処理部と、
を備え、
前記表示部は、入力された指示情報を前記データ処理部に伝達するとともに、前記データ処理部のデータ処理結果を表示し、
前記データ処理部は、前記表示部から伝達された前記指示情報と前記信号処理部からの処理結果とに基づき、前記各送信サブアンテナに送信信号諸元を出力し、前記複数の送信サブアンテナの送信諸元を前記各受信サブアンテナに出力し、さらに、前記信号発生部にデータ処理結果を出力し、
前記各送信サブアンテナにおいて、
前記信号発生部は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の信号発生装置からなり、前記データ処理部の送信信号諸元に基づき、送信信号を発生し、
前記送信ＲＦ部は、前記信号発生部からの前記送信信号を前記空中線部で放射可能な送信信号に変調し、
前記空中線部は、前記送信ＲＦ部からの前記送信信号を空間に放射し、
前記各受信サブアンテナにおいて、
前記空中線部は、前記各送信サブアンテナからの前記送信信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受けて合成された受信信号を受信し、
前記受信ＲＦ部は、前記空中線部で受信した受信信号を前記信号識別部で扱える受信信号に復調し、
前記信号識別部は、前記受信信号と前記データ処理部からの前記複数の送信サブアンテナの送信諸元に基づき、前記各受信サブアンテナの受信信号から、前記複数の送信サブアンテナの送信信号のレプリカとの相関結果を出力し、
前記信号処理部は、前記複数の受信サブアンテナからの前記相関結果に基づき、目標情報や外環境情報を得る、ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
前記信号識別部が、
前記受信ＲＦ部からの受信信号を周波数領域に変換する第１の手段と、
前記複数の送信サブアンテナに対応して複数（Ｍ個）の信号識別ブロックと、
情報管理部と、
を備え、
ｉ番目（ｉ＝１〜Ｍ）の信号識別ブロックは、
ｉ番目の送信サブアンテナの送信信号諸元に基づき、ｉ番目の送信サブアンテナの信号発生部からの送信信号のレプリカを発生する手段と、
前記第１の手段で周波数領域に変換した受信信号と、前記ｉ番目の送信サブアンテナの信号発生部からの送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相関を計算する手段と、
前記相関結果を時間領域に変換して出力する手段と、
を備え、
前記情報管理部は、前記データ処理部から前記複数の送信サブアンテナの送信信号諸元を受信し、各送信サブアンテナの送信信号諸元を、対応する前記各信号識別ブロックに供給する、ことを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
【請求項８】
周波数を共有し近接配置された複数のレーダのそれぞれにおいて、
表示部と、
データ処理部と、
信号発生部と、
送受信ＲＦ（Radio Frequency）部と、
空中線部と、
ビーム合成部と、
信号識別部と、
信号処理部と、
を備え、
前記表示部は、入力された指示情報を前記データ処理部に伝達するとともに、前記データ処理部のデータ処理結果を表示し、
前記データ処理部は、前記表示部からの指示と前記信号処理部からの処理結果に基づき、送信信号諸元を出力し、前記信号発生部にデータ処理結果を出力し、
前記信号発生部は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の信号発生装置からなり、前記データ処理部の前記送信信号諸元に基づき送信信号を発生させ、さらに前記信号識別部に対して前記送信信号のレプリカを出力し、
前記送受信ＲＦ部は、前記信号発生部からの前記送信信号を前記空中線部で放射可能な送信信号に変調し、
前記空中線部は、前記送受信ＲＦ部からの送信信号を空間に放射し、前記各レーダの空中線部それぞれからの送信信号が複数目標に反射してドップラ周波数シフトを受けて合成された受信信号を受信し、
前記送受信ＲＦ部は、前記空中線部で受信した受信信号を復調し、
前記ビーム合成部は、前記送受信ＲＦ部からの複数の受信信号ビーム合成し、
前記信号識別部は、前記ビーム合成部でビーム合成された受信信号と、前記信号発生部からの送信信号のレプリカとの相関を計算し、
前記信号処理部は、前記信号識別部で計算された相関値に基づき、目標情報や外環境情報を得る、ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
表示部制御部と、
データ処理部と、
信号発生部と、
送受信ＲＦ（Radio Frequency）部と、
空中線部と、
ビーム合成部と、
信号識別部と、
信号処理部と、
を備え、
前記表示制御部は、入力された指示情報を前記データ処理部に伝達するとともに、前記データ処理部のデータ処理結果を表示し、
前記データ処理部は、前記表示部からの指示と前記信号処理部からの処理結果に基づき、送信信号諸元を出力し、前記信号発生部にデータ処理結果を出力し、
前記信号発生部は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の信号発生装置からなり、前記データ処理部の前記送信信号諸元に基づき送信信号を発生させ、さらに、前記信号識別部に送信信号のレプリカを出力し、
前記送受信ＲＦ部は、前記信号発生部からの前記送信信号を前記空中線部で放射可能な送信信号に変調し、
前記空中線部は、前記送受信ＲＦ部からの前記送信信号を空間に放射し、観測範囲内の目標に反射しドップラ周波数シフトを受けた信号と、１つ前に送信したパルスが観測範囲外からの目標やクラッタに反射しドップラ周波数シフトを受けた信号とが合成された受信信号を受信し、
前記送受信ＲＦ部は、前記空中線部で受信した受信信号を復調し、
前記ビーム合成部は、前記送受信ＲＦ部からの複数の受信信号をビーム合成し、
前記信号識別部は、前記ビーム合成部でビーム合成された受信信号と、前記信号発生からの送信信号のレプリカとの相関を計算し、
前記信号処理部は、前記信号識別部で計算された相関値に基づき、目標情報や外環境情報を得る、ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
前記信号発生部が、方位の異なる複数（Ｙ個）の目標に対して互いに低相関な複数（Ｙ個）のビームの送信信号を発生し、
前記信号識別部が、
前記送受信ＲＦ部からの受信信号を周波数領域に変換する第１の手段と、
複数のビームに対応して複数（Ｙ個）の信号識別ブロックと、
を備え、
ｉ番目（ｉ＝１〜Ｙ）の前記信号識別ブロックは、
前記第１の手段で周波数領域に変換した信号と、前記信号発生部からのｉ番目のビームの送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相関を計算する手段と、
前記相関結果を時間領域に変換して出力する手段を備えた、ことを特徴とする請求項９記載のレーダ装置。
【請求項１１】
パルスを複数に分割したサブパルスに対して予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調を施し、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する信号発生方法であって、
前記チャープ変調を施す際に、前記サブパルス内でチャープ変調の傾きが異なる複数の波形を組合せた信号を生成する、ことを特徴とする信号発生方法。
【請求項１２】
サブパルス毎に前記疑似ランダムパターンにしたがって周波数をホッピングさせる、ことを特徴とする請求項１１記載の信号発生方法。
【請求項１３】
パルスに対して予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調を施し、
前記パルスを時間軸上複数のサブパルスに分割し、
前記サブパルス毎に、疑似ランダムパターンにしたがって、前記サブパルスの順番を並び替え、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成し、
前記チャープ変調を施す際に、前記サブパルス内でチャープ変調の傾きが異なる複数の波形を組合せた信号を生成する、ことを特徴とする信号発生方法。
【請求項１４】
前記予め定められた所定の周波数帯域幅が想定するドップラ周波数シフトを十分にカバーする帯域幅である、ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずか１項に記載の信号発生方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の信号発生方法で生成された送信信号を変調し空中線を介して空間に放射された信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受けた信号を空中線を介して受信し復調した受信信号を識別する信号識別方法であって、
前記受信信号を周波数領域に変換し、前記送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相関を計算し、前記相関結果を時間領域に変換して出力する、ことを特徴とする信号識別方法。
【請求項１６】
パルスを複数に分割したサブパルスに対して予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調を施す処理と、
前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムであって。
前記チャープ変調を施す処理は、前記サブパルス内でチャープ変調の傾きが異なる複数の波形を組合せた信号を生成する、プログラム。
【請求項１７】
疑似ランダムパターンを生成する処理と、
前記サブパルス毎に前記疑似ランダムパターンにしたがって周波数をホッピングさせる処理と、
を前記コンピュータに実行させる請求項１６記載のプログラム。
【請求項１８】
パルスに対して予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調を施す処理と、
前記パルスを時間軸上複数のサブパルスに分割する処理と、
疑似ランダムパターンを生成する処理、
前記サブパルス毎に、前記疑似ランダムパターンにしたがって、前記サブパルスの順番を並び替え、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する処理、
をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記チャープ変調を施す処理は、前記サブパルス内でチャープ変調の傾きが異なる複数の波形を組合せた信号を生成する、プログラム。
【請求項１９】
前記予め定められた所定の周波数帯域幅が想定するドップラ周波数シフトを十分にカバーする帯域幅である、ことを特徴とする請求項１６乃至１８のいずか１項に記載のプログラム。
【請求項２０】
請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載のプログラムで生成された送信信号を変調し空中線を介して空間に放射された信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受けた信号を空中線を介して受信し復調した受信信号を識別する処理であって、
前記受信信号を周波数領域に変換し、前記送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相関を計算し、前記相関結果を時間領域に変換して出力する処理を、コンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号発生装置と方法並びに該信号発生装置を備えたレーダ装置とプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１等に記載されているように、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）レーダ装置において、例えば目標の高速移動によりドップラ周波数シフトを受けた信号を受信した場合、ドップラ周波数の増加と共に自己相関出力が大きく低下し、相互相関出力が大きく増加する。特許文献１では、所望の送信サブレーダからの受信信号成分が減衰し他の送信サブレーダからの信号成分が増加して所要の信号弁別性能が劣化する、という問題に対処するために、各送信サブレーダが、送信パルス幅内を複数のサブパルスに分割し、各サブパルスで同一の基準符号によりサブパルスを位相符号変調し、全てのサブパルスに時間の２乗に比例した位相回転を与えた多値位相符号信号を発生する送信信号発生装置を有し、各受信サブレーダは、受信信号とこれに対応する送信信号との相関処理を行う信号弁別器（信号識別器）を送信サブレーダ数だけ並設することにより、装置規模を抑制しつつ、ドップラ周波数シフトを受けた信号であっても、正確に分離できるようにした構成が開示されている。
【０００３】
また、例えば特許文献２には、複数のレーダ装置を近接して使用する場合に周波数ホッピング時の周波数利用効率を向上し、かつ干渉を生じないように周波数ホッピングを行なう電波干渉対応型のレーダ装置が開示されている。このレーダ装置においては、第１のレーダ装置のパターン生成部で各レーダ装置の周波数ホッピングパターンと周波数チャネル切り換えタイミングを生成して各レーダ装置に分配し、外部からの妨害により周波数ホッピングが必要になった場合、すべてのレーダ装置が同期をとり、一斉に周波数ホッピングを行うことで、各レーダ装置間の干渉を低減し、同時に周波数利用効率の向上を図るようにしている。なお、特許文献２のレーダ装置では、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの受信信号を受信し、そこに含まれる疑似ランダムコードを抽出している。
【０００４】
さらに、例えば特許文献３には、一次エコーと二次エコーとを分離して、ターゲットからの反射信号である一次エコーだけを出力する帯域合成処理を用いたパルスレーダ装置が開示されている。
【０００５】
ここで、二次エコーについて概説しておく。図１５は、２次エコーを説明するために、本発明者が作図したものである。図１５に示すように、レーダは、例えば偶数回目の送信パルス＃２Ｘを送信してから、観測範囲内の往復時間までに受信したパルスをパルス＃２Ｘから反射したパルスとみなす。観測範囲外目標から反射したパルスは通常十分に減衰されるため受信されることはないが、大目標等の場合、十分に減衰されずにレーダで受信される場合がある。観測範囲外目標から反射したパルスは、実際は、送信パルス＃２Ｘからの反射信号であるが、奇数（２Ｘ＋１）回目の送信パルス＃２Ｘ＋１の反射信号（もしくはその逆）とみなされる（二次エコー）。この二次エコーにより、いるはずがない位置に偽目標がいると認識される。
【０００６】
ドップラ周波数シフトを受けた信号を受信する場合、所要の送信信号成分を識別できずに分離できないという問題については、特許文献３では、速度補償部で送信信号に速度補償処理をして相関をとる構成としているが、装置構成が大きくなるという問題がある。
【０００７】
なお、非特許文献１には、複数の目標に対して受信前に各目標に連続でパルスを送信する処理を行うレーダが開示されている。
【０００８】
非特許文献１では、同時に信号を受信する場合に信号が識別できる必要があり、ドップラ周波数シフトを受けた信号を受信する場合、所要の送信信号成分を識別できずに分離できないという問題を解消するための手段は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−１４５３３２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５４５０号公報
【特許文献３】特開２００７−２４０４８５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Farina, A.,and Neri, P. “Multitarget interleaved tracking for phased-array radar”, IEE Proceedings F, Communications, Radar and Signal Processing, １９８０年８月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以下に関連技術の分析を与える。
【００１２】
特許文献１に開示された構成では、移動目標からの反射によりドップラ周波数シフトを受けた受信信号から所要の送信信号成分を識別することが困難となる場合ある。これは、ドップラ周波数シフトを受けた送信信号と、参照信号（所望の送信信号のレプリカ）で実行される符号相関のドップラ耐性が低いためである。
【００１３】
また、特許文献１では、耐ドップラ多値位相符号発生器において、図１６（Ａ）に示すように、送信パルス幅ＴをＭ個の長さΔＴのサブパルスに分割し、各サブパルスはチップ長τのＮビットの同じ基準符号で位相符号変調される（基準符号は、ｍ個の送信サブレーダで異なる符号が選択される）。サブパルス幅ΔＴを、受信サブアンテナ数Ｎで割った時間τ（ΔＴ＝Ｎ・τ）で位相符号変調をかけるため、変調の切替えを行う回路に高速動作が求められる。このため、ＲＦ（Radio Frequency：無線）部の構成が複雑化する。なお、この問題は、例えば位相符号変調の切替えの周期を遅くすることで解消することができるが、この場合、長いパルス幅Ｔを必要とする。パルス幅Ｔが長くなると、送信中に受信を行わないレーダ装置において、近距離目標の探知を困難とする、という新たな問題が生じる。送信中に、受信を行わない構成は、受信時に送信信号からの漏れ込みによる干渉が問題となるレーダ装置では必要な動作である（なお、特許文献１については、本発明の実施形態の説明のあとに詳述する）。
【００１４】
したがって、本発明は上記問題点の少なくともいずれかを解消し、送信信号成分の識別・分離性能の向上を図る装置、方法、プログラムを提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一つの側面によれば、パルスを複数に分割したサブパルスが予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調が施され、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する信号発生装置が提供される。
【００１６】
本発明の別の側面によれば、パルスを複数に分割したサブパルスが予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調が施され、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する、信号発生方法が提供される。
【００１７】
本発明のさらに別の側面によれば、パルスを複数に分割したサブパルスが予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調が施され、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。本発明によれば、該プログラムを記録したコンピュータ読み出し可能な記録媒体（半導体メモリ、磁気／光ディスク等）が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、送信信号成分の識別・分離性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の信号発生装置の構成を例示する図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の周波数ホッピング信号発生器の出力を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のサブパルス内チャープ変調器が生成する送信信号を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の信号識別装置を例示する図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の送信信号の別の例を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の送信信号のさらに別の例を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の変形例を例示する図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１の実施の形態のレーダ装置を例示する図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態のレーダ装置の構成を例示する図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態のレーダ装置の信号識別部の構成を例示する図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態のレーダ装置の構成を例示する図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態のレーダ装置の構成を例示する図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態のレーダ装置の信号識別部の構成を例示する図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第４の実施の形態において異なる方向にいる目標からの反射信号が合成される場合を説明する図である。
【図１５】二次エコーを説明する図である。
【図１６】関連技術（特許文献１）を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
はじめに本発明の基本概念について説明し、つづいて実施形態について説明する。
【００２１】
本発明の基本概念によれば、図３を参照すると、パルスを時間軸上で複数に分割したサブパルス（サブパルス幅：Δｔ）が予め定められた所定の周波数帯域幅で周波数変調（チャープ変調）が施されており、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダム（疑似ランダム）となっている信号を生成する。図３では、サブパルス毎の周波数はｆ３（時間ｔ０）、ｆ１（時間ｔ１）、ｆ５（時間ｔ２）、ｆ２（時間ｔ３）、ｆ４（時間ｔ４）であり、時間軸上のシーケンスはほぼランダム（疑似ランダムパターン）となっている。
【００２２】
＜信号発生装置＞
図１を参照すると、本発明の一形態に係る信号発生装置１０は、周波数ホッピング信号生成器１１と、疑似乱数パターン生成器１２と、サブパルス内チャープ変調器１３とを備えている。
【００２３】
疑似乱数パターン生成器１２は、送信アンテナ（送信サブアンテナ）の送信信号諸元に基づき、各送信サブアンテナ間の送信信号が低相関となるように、例えばＭ系列のような、疑似ランダム系列に基づき、周波数ホッピングパターンを生成する。
【００２４】
周波数ホッピング信号生成器１１は、送信信号諸元と、疑似乱数パターンに基づき、サブパルス間隔で周波数が変更する信号を生成する。
【００２５】
サブパルス内チャープ変調器１３は、周波数ホッピング信号生成器１１の出力であるサブパルス間で周波数が一定の周波数ホッピング信号に対して、チャープ変調をかけて、サブパルス内の信号周波数が時間に対して線形に変化するチャープ信号に成形する。
【００２６】
＜信号発生装置：周波数ホッピングパターンの一例＞
周波数ホッピング信号生成器１１は、図２に示すような信号を生成する。図２において、Δｆは単位ホッピング間隔、Δｔはサブパルス幅である。図２には、ホッピングのパターン数が５の場合の送信信号（周波数ホッピング信号）が例示されている。
【００２７】
＜信号発生装置：送信信号の第１の例＞
サブパルス内チャープ変調器１３は、周波数ホッピング信号生成器１１の出力信号に対して、サブパルス内でチャープ変調を施し、図３のような信号を生成する。チャープ変調の傾き（周波数の時間変化率）は、サブパルスの周波数帯域が想定するドップラ周波数シフトに十分な帯域となるように設定されている。
【００２８】
本実施形態の信号発生装置１０においては、他の信号発生器からの送信信号との送信信号間の相互相関を下げるために、疑似乱数パターン生成器１２で生成する送信サブアンテナ毎の周波数ホッピングパターンに基づき、周波数ホッピング信号生成器１１がサブパルス幅間隔で周波数ホッピングした信号を生成する。
【００２９】
サブパルス内チャープ変調器１３は、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号であっても送信信号と相関を有するように、想定するドップラ周波数シフトに対して、十分な帯域幅でチャープ変調を施す。
【００３０】
異なる送信サブアンテナからの送信信号間では、信号発生装置１０は、サブパルス間隔毎に異なる系列の周波数ホッピングを行う。このため、受信側（信号識別装置）では、異なる送信サブアンテナからの送信信号間の識別を可能としている。
【００３１】
また、信号発生装置１０は、パルス内において、想定するドップラ周波数シフトに対して十分な帯域幅でチャープ変調をかける。このため、受信側（信号識別装置）では、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号について、該受信信号と所要の送信信号成分との相関を有する信号としている。この結果、ドップラ周波数シフトを受けた信号を受信する場合、所要の送信信号成分を正確に識別し、分離することができる。
【００３２】
なお、図１の信号発生装置１０の各部１１〜１３は、プロセッサ（例えばデジタルシグナルプロセッサ等）で実行させるプログラムによりその処理を実現するようにしてもよい。
【００３３】
＜信号識別装置＞
図４は、本発明の一形態の信号識別装置の構成を例示する図である。図４を参照すると、信号識別装置２０は、受信信号(デジタル信号)を、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）等によりフーリエ変換して周波数領域に変換するフーリエ変換器２１と、信号発生器から出力される送信信号の複製（レプリカ）をフーリエ変換するフーリエ変換器２４と、フーリエ変換器２１とフーリエ変換器２４の出力信号の相関を演算する相関処理器２２と、相関処理器２２の出力信号を、例えばＩＦＦＴ（Inverse  Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）等により逆フーリエ変換する逆フーリエ変換器２３を備えている。自分自身が送信した信号だけを識別し、分離する。なお、図４において、送信信号の複製（レプリカ）のかわりに、信号識別装置２０内に図１の信号発生装置１０を備え、信号発生装置１０の出力をフーリエ変換器２４に入力する構成としてもよい。なお、図４の信号識別装置２０の各部２１〜２４は、プロセッサ（例えばデジタルシグナルプロセッサ等）で実行させるプログラムによりその処理を実現するようにしてもよい。
【００３４】
＜信号発生装置：送信信号の第２の例＞
信号発生装置１０において、図５に示すようなガードバンド帯域（隣接する周波数帯域を利用する他システム等との干渉を防ぐために設けられる未使用の周波数帯域）を設けるようにしてもよい。ドップラ周波数シフトを受けた波形は、異なる周波数帯域への干渉により、自己相関及び相互相関の特性が悪くなる。その回避策として、図５に示すように、想定するドップラ周波数シフト分だけ、ガードバンド帯域を設ける。これにより、干渉を回避することができる。しかしながら、この場合、チャープ変調の帯域幅を狭くするか、チャープ変調で使用する帯域幅を増加させる必要がある。チャープ変調の帯域幅を狭くすると、相関の利得が低くなる。チャープ変調で使用する帯域幅を増加させると、帯域に対する利用面での無駄が生じる。
【００３５】
＜信号発生装置：送信信号の第３の例＞
信号発生装置１０において、図６に示すように、サブパルス内で異なる傾きのチャープ信号を連続して組合せた波形としてもよい。ドップラ周波数シフトを受けた場合の異なる周波数帯域への干渉の回避のために、干渉する箇所のチャープの傾きが異なるようにすることにより、干渉を低減する。ガードバンドを設ける場合と比べ、干渉回避の効果は低いが、チャープ変調の帯域幅を狭くしたり、使用する帯域幅を増加させたりする必要はない。図６では、サブパルス幅を２つの区間に区切り、各区間で異なる傾きとしている。サブパルス幅を複数の区間に分割し、各区間毎に異なる傾きとしてもよい。ただし、サブパルスを分割しているため、周波数変調の切り替えの高速化が必要とされる。
【００３６】
＜信号発生装置の別の例＞
図７は、別の形態の信号発生装置の構成を例示する図である。図１の信号発生装置１０では、周波数ホッピング波形に対してサブパルス間でチャープ変調している。図７の信号発生装置３０では、送信信号諸元に基づき、はじめにチャープ信号生成器３１でパルス間のチャープ変調を作成する。サブパルス分割器３２でパルスをサブパルスに分割する。サブパルス並べ替え器３３で、疑似乱数パターン生成器３４で生成された周波数ホッピングパターンに基づき、サブパルスを並べかえて、図３と同じ波形を生成する。なお、図７の信号発生装置３０の各部３１〜３４は、プロセッサ（例えばデジタルシグナルプロセッサ等）で実行させるプログラムによりその処理を実現するようにしてもよい。
【００３７】
＜レーダ波の送信装置＞
図８（Ａ）は、本発明の一形態のレーダ波の送信装置の構成を例示する図である。図１又は図７の信号発生装置１０又は３０からなる信号発生部４１からの送信信号（ＲＦ処理前）を、送信ＲＦ部４２で空中線部４３で放射可能な送信信号に変調する。空中線部４３は、送信ＲＦ部４２からの送信信号を空間に放射する。
【００３８】
＜レーダ波の受信装置＞
図８（Ｂ）は、本発明の一形態のレーダ波の受信装置の構成を例示する図である。空中線部５１から受信信号（例えば送信信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受ける）を受信し、受信ＲＦ部５２は、空中線部５１で受信した受信信号を受け増幅して復調し、図４の信号識別装置２０からなる信号識別部５３は、受信信号と、送信信号のレプリカとの相関をとり、自身が送信した所望の送信信号を識別し分離する。信号処理部５４は、信号識別部５３で得た相関値に基づき、目標情報や外環境情報を得る。図８（Ａ）と図８（Ｂ）のレーダ波の送信装置と受信装置を通信接続し離して設置することで、例えばバイスタティックレーダ装置が構成される。
【００３９】
以下、レーダ装置の実施形態について説明する。
【００４０】
＜実施形態１：ＭＩＭＯレーダ＞
図９は、実施形態１のレーダ装置の構成を例示する図である。図９を参照すると、表示部１１１と、データ処理部１２１と、各々が信号発生部１３１−１〜１３１−Ｍと送信ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：無線）部１３２−１〜１３２−Ｍと空中線部１３３−１〜１３３−Ｍとを備えた複数の送信サブアンテナ（「送信サブレーダ」ともいう）＃１〜＃Ｍと、各々が空中線部１７１−１〜１７１−Ｎと受信ＲＦ部１７２−１〜１７２−Ｎと信号識別部１７３−１〜１７３−Ｎとを備えた複数の受信サブアンテナ（「受信サブレーダ」ともいう）＃１〜＃Ｎと、信号処理部１８１と、を備えている。以下、各部について説明する。
【００４１】
表示部１１１は、例えば操作者からの指示をデータ処理部１２１に伝達をするとともにデータ処理部１２１のデータ処理結果を表示する。
【００４２】
データ処理部１２１は、表示部１１１からの指示及び信号処理部１８１からの処理結果（目標情報及び外環境情報）に基づき、送信サブアンテナ＃１〜＃Ｍ（１３０−１〜１３０−Ｍ）にそれぞれの送信信号諸元を出力するとともに、全送信サブアンテナの送信諸元を各受信サブアンテナ（１７０−１〜１７０−Ｎ）に出力し、さらに信号発生部１３１にデータ処理結果を出力する。
【００４３】
送信ＲＦ部１３２−１〜１３２−Ｍは、データ処理部１２１の送信信号諸元に基づき送信信号（ＲＦ部処理前）を発生させると、信号発生部１３１−１〜１３１−Ｍからの送信信号（ＲＦ部処理前）に基づき、空中線部１３３−１〜１３３−Ｍで放射可能な送信信号１４１−１〜１４１−Ｍに変調する（信号発生部１３１−１〜１３１−Ｍからの送信信号（デジタル信号）を、アナログ信号に変換し、周波数アップコンバートし、さらに電力増幅する）。
【００４４】
空中線部１３３−１〜１３３−Ｍは、送信ＲＦ部１３２−１〜１３２−Ｍからの送信信号１４１−１〜１４１−Ｍを空間に放射する。
【００４５】
空中線部１７１−１〜１７１−Ｎは、送信信号１４１−１〜１４１−Ｍが目標１５１に反射しドップラ周波数シフトを受けて空間合成される受信信号１６１−１〜１６１−Ｎを受信する。
【００４６】
空中線部１７１−１〜１７１−Ｎで受信した受信信号１６１−１〜１６１−Ｎを信号識別部１７３−１〜１７３−Ｎで扱える受信信号（ＲＦ部処理後）に復調する（低雑音増幅、周波数ダウンコンバートし、さらにデジタル信号に変換）。
【００４７】
信号識別部１７３−１〜１７３−Ｎは、各受信信号（ＲＦ部処理後）とデータ処理部１２１からの全送信サブアンテナの送信諸元に基づき、各受信サブアンテナの受信信号と全ての送信サブアンテナの送信信号のレプリカとの相関結果（すなわち、受信サブアンテナ毎にＭ個の相関結果）を出力する。
【００４８】
信号処理部１８１は、Ｍ個の受信サブアンテナからの各受信サブアンテナの各受信信号とＮ個の送信サブアンテナの送信信号のレプリカとの相関結果（すなわち、Ｍ×Ｎ個の相関結果）に基づき、目標情報や外環境情報を得る。
【００４９】
信号発生部１３１−１〜１３１−Ｍの各々は、例えば図１の構成とされる。
【００５０】
図１の疑似乱数パターン生成器１２は、データ処理部１２１からの送信サブアンテナの送信信号諸元に基づき、各送信サブアンテナ間の送信信号が低相関となるように、例えばＭ系列のような、疑似ランダム系列に基づき周波数ホッピングパターンを生成する。周波数ホッピング信号生成器１１は、そのパターンに基づき、サブパルス間隔で周波数が変更する波形（図２参照）の信号を生成する。
【００５１】
図１のサブパルス内チャープ変調器１３は、周波数ホッピング信号生成器１１の出力であるサブパルス間で周波数が一定の周波数ホッピング信号に対してサブパルス内の信号を周波数が時間に対して線形に変化するチャープ信号に成形する。
【００５２】
＜信号発生部からの送信信号＞
信号発生部１３１−１〜１３１−Ｍでは、例えば、図３のような信号を生成する。信号発生部１３１−１〜１３１−Ｍで発生する送信信号（ＲＦ部処理前）は次式（１）のように表せる。
【００５３】
0006467974.tif 000002
・・・（１）
【００５４】
ここで、
ｔは時間、
ｓｋ（ｔ）は送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）の送信信号（ＲＦ部処理前）、
Ａｋ（ｔ）は送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）の振幅、
Ｆｈｋ（ｔ）は送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）の周波数ホッピングパターン、
Ｔｂｋ（ｔ）は送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）のサブパルス内基準時間、
Δｔはサブパルス間隔、
Δｆは単位ホッピング間隔
である。
【００５５】
図２は、周波数のホッピングパターンの数が５の場合の送信信号の例示した図である。このときサブパルスも５となる。
【００５６】
上式（１）のＡｋ（ｔ）：送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）の振幅は、次式（２）で表される。
【００５７】
0006467974.tif 000003
・・・（２）
【００５８】
ここで、Ｃは予め定められた定数である。
【００５９】
また、上式（１）のＦｈｋ（ｔ）：周波数ホッピングパターンは。次式（３）で表せる。
【００６０】
0006467974.tif 000004
・・・（３）
【００６１】
上式（１）のＴｂｋ（ｔ）：送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）のサブパルス内基準時間は、次式（４）で表せる。
【００６２】
0006467974.tif 000005
・・・（４）
【００６３】
図９の送信ＲＦ部１３２−１〜１３２−Ｍは、それぞれ、信号発生部１３１−１〜１３１−Ｍから受け取った送信信号（ＲＦ部処理前）を変調し、空中線部１３３−１〜１３３−Ｍに出力する。
【００６４】
空中線部１３３−１〜１３３−Ｍは、それぞれ、送信信号１４１−１〜１４１−Ｍを空間に放射する。送信信号１４１−１〜１４１−Ｍは、移動目標に反射した場合はドップラ周波数シフトを受け、空間で合成され、受信サブアンテナ１７０−１〜１７０−Ｎにそれぞれ受信信号１６１−１〜１６１−Ｎが到来する。なお、図１では、図面の簡単のため、目標は１目標とされているが、一般には、複数の目標からの合成信号が受信信号となる。
【００６５】
空中線部１７１−１〜１７１−Ｎは、それぞれ、受信信号１６１−１〜１６１−Ｎを受信し、受信ＲＦ部１７２−１〜１７２−Ｎにおいて、それぞれ、信号識別部１７３−１〜１７３−Ｎで扱える受信信号（ＲＦ部処理後）に復調し、信号識別部１７３−１〜１７３−Ｎに出力する。
【００６６】
＜受信信号＞
受信信号（ＲＦ部処理後）は、例えば１目標からの受信においては、次式（５）のように表せる。ただし、雑音成分は無視している。
【００６７】
0006467974.tif 000006
・・・（５）
【００６８】
ここで、
ｒｌ（ｔ）は受信サブアンテナ＃ｌ（ｌ＝１，…，Ｎ）の受信信号、
Ａｌ，ｋは受信サブアンテナ＃ｌ（ｌ＝１，…，Ｎ）で受信した送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）の振幅値、
Ｆｈｌ，ｋは送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）の周波数ホッピングパターン（送信サブアンテナ＃ｋから受信サブアンテナ＃ｌでの時間遅延を含む）、
Ｔｂｌ，ｋは送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）のサブパルス内基準時間（送信サブアンテナ＃ｋから受信サブアンテナ＃ｌでの時間遅延を含む）、
Ｆｄｌ、ｋは送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）からの送信信号の受信サブアンテナ＃ｌ（ｌ＝１，…，Ｎ）でのドップラ周波数、
Δｔはサブパルス間隔、
Δｆは単位ホッピング間隔、
である。
【００６９】
信号識別部１７３−１〜１７３−Ｎでは、上記各受信信号（ＲＦ部処理後）とデータ処理部１２１からの全送信サブアンテナの送信諸元に基づき、受信信号から、各送信信号成分を取り出す。
【００７０】
＜実施形態１の信号識別部＞
図１０は、図９の信号識別部１７３−１〜１７３−Ｎの各々の構成を例示する図である。図１０を参照すると、受信ＲＦ部１７２−１〜１７２−Ｎで各々復調された各受信信号（ＲＦ部処理後）を、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換するフーリエ変換器３１１と、情報管理器３３１と、図９の送信サブアンテナ＃１〜＃Ｍに対応して信号識別ブロック＃１（３２０−１）〜＃Ｍ（３２０−Ｍ）を備えている。
【００７１】
信号識別ブロック＃１（３２０−１）〜＃Ｍ（３２０−Ｍ）は、情報管理器３３１からの送信サブアンテナの送信信号諸元に基づき、参照信号（所望の送信信号のレプリカ）を発生させる信号発生器３２３−１〜３２３−Ｍと、信号発生器３２３−１〜３２３−Ｍが生成した時間領域の参照信号（所望の送信信号のレプリカ）を周波数領域に変換するフーリエ変換器３２４−１〜３２４−Ｍと、フーリエ変換器３１１から出力される周波数領域の受信信号と、信号発生器３２３−１〜３２３−Ｍからの時間領域の送信信号をそれぞれフーリエ変換器３２４−１〜３２４−Ｍで周波数領域に変換した参照信号（所望の送信信号のレプリカ）と、を複素乗算して、相関処理を得る相関処理器３２１−１〜３２１−Ｍと、周波数領域の相関結果を時間領域に変換する逆フーリエ変換器３２２−１〜３２２−Ｍを備えている。
【００７２】
フーリエ変換器３１１は、受信サブアンテナ＃ｌ（ｌ＝１，…，Ｎ）の受信信号として、上式（５）の時間領域の受信信号（ＲＦ部処理後）ｒｌ（ｔ）を、周波数領域の信号Ｒｌ（ｆ）に変換し、相関処理器３２１−１〜３２１−Ｍへ出力する。
【００７３】
情報管理器３３１は、予めデータ処理部１２１から受信した全送信サブアンテナの送信信号諸元を、各送信サブアンテナの送信信号諸元に分割し、該当する信号識別ブロック＃１（３２０−１）〜信号識別ブロック＃Ｍ（３２０−Ｍ）へ出力する。
【００７４】
信号発生器３２３−１〜３２３−Ｍは、情報管理器３３１から出力された送信サブアンテナの送信信号諸元を受け取り、図９の信号発生器１３１−１〜１３１−Ｍと同様に、式（１）で表される送信信号のレプリカを作成し、フーリエ変換器３２４−１〜３２４−Ｍへ出力する。
【００７５】
フーリエ変換器３２４−１〜３２４−Ｍでは、それぞれ、上式（５）の時間領域の送信信号のレプリカを、周波数領域の信号Ｓｋ（ｆ）に変換する。
【００７６】
相関処理器３２１−１〜３２１−Ｍでは、それぞれ、フーリエ変換器３１１からの周波数領域の信号Ｒｌ（ｆ）と、フーリエ変換器３２４−１〜３２４−ＭからのＳｋ（ｆ）の複素共役変換したＳｋ＊（ｆ）との複素乗算を行う。
【００７７】
0006467974.tif 000007
・・・（６）
【００７８】
上記演算により、各送信サブアンテナからの送信信号が互いに低相関となるように、送信信号にサブパルス毎の周波数ホッピングをかけ、さらに、ドップラ周波数シフトを受けても、十分なチャープ変調帯域を設けて参照信号（送信信号のレプリカ）との高い相関を維持するようにしている（０又は０に近い値にならないようにしている）。
【００７９】
このため、相関処理器３２１−１〜３２１−Ｍの出力信号（周波数領域）Ｚｌ，ｋ（ｆ）（ｌ＝１，…，Ｎ，ｋ＝１，…，Ｍ）は、移動目標からの反射によりドップラ周波数を受けた受信信号に対しても、所要の送信信号のみとの相関をとることができる。
【００８０】
逆フーリエ変換器３２２−１〜３２２−Ｍでは、それぞれ、周波数領域の信号Ｚｌ，ｋ（ｆ）を時間領域の信号ｚｌ，ｋ（ｔ）に変換し、これを、受信サブアンテナ＃ｌにおける送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）の送信信号のレプリカとの相関結果として、情報管理器３３１に出力する。
【００８１】
情報管理器３３１では、信号識別ブロック＃１〜＃Ｍの各送信サブアンテナの送信信号のレプリカとの相関結果を同期させ、受信サブアンテナ＃ｌでの全送信サブアンテナ＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）の送信信号のレプリカとの相関結果として、信号処理部１８１へ出力する。
【００８２】
図９の信号処理部１８１は、信号識別部１７３−１〜１７３−Ｎの各々から、全送信サブアンテナの送信信号＃ｋ（ｋ＝１，…，Ｍ）のレプリカとの相関結果を受け取る。このため、信号処理部１８１は、信号識別部１７３−１〜１７３−ＮからＭ×Ｎ個の相関結果を受けることになる。
【００８３】
信号処理部１８１は、Ｍ×Ｎ個の相関結果に対して、ＭＩＭＯレーダの信号処理を行い、目標情報及び外環境情報をデータ処理部１２１に出力する。ＭＩＭＯレーダの信号処理は、各種テキスト等の記載された公知の手法が用いられる（例えば、Jian Li, Petre Stoica, “MIMO Radar Signal Processing”、John Wiley & Sons，Inc.,  （2008年10月）等が参照される）。
【００８４】
信号処理部１８１において、ＭＩＭＯレーダの信号処理では、Ｍ×Ｎ個の相関結果が得られるが、これは、仮想的に、Ｍ×Ｎ個のアンテナで信号を受信したことに相当する。
【００８５】
信号処理部１８１では、各相関結果に対して適切な重み付けをすることにより、空中線の開口長を、仮想定的に広げることが可能である。その結果、目標に対して高い方位分解能を得ることができる。これは、よく知られたＭＩＭＯレーダの特徴の１つである。なお、ＭＩＭＯレーダでは、ビーム合成は信号処理部１８１で行われる。
【００８６】
＜実施形態１の作用効果＞
第１の実施形態においては、前述した本発明の基本概念の作用効果に加えて、ＭＩＭＯレーダの特徴の１つである目標に対して高い方位分解能を得ることができるという作用効果を奏する。
【００８７】
＜実施形態２：周波数共有レーダ＞
図１１は、本発明の第２の実施の形態の構成を説明する図である。周波数を共有する近接配置した複数のレーダ装置に関して、他のレーダ装置から送信された信号との干渉を回避するために、互いに低相関な送信信号を送信する。図１１を参照すると、複数（Ｋ個）のレーダ＃１〜＃Ｋ（５１０−１〜５１０−Ｋ）は、それぞれ、表示部５１１−１〜５１１−Ｋと、データ処理部５１２−１〜５１２−Ｋと、信号発生部５１３−１〜５１３−Ｋと、送受信ＲＦ部５１４−１〜５１４−Ｋと、空中線部５１５−１〜５１５−Ｋと、ビーム合成部５１６−１〜５１６−Ｋと、信号識別部５１７−１〜５１７−Ｋと、信号処理部５１８−１〜５１８−Ｋと、を備えている。
【００８８】
図１１の構成を、図９に示した前記第１の実施形態と比較すると、図９の前記第１の実施形態では、送信と受信を分離した構成とされているが、図１１では、空中線部５１５と送受信ＲＦ部５１４を送受一体とした構成とされる。また、信号発生部５１３は、信号識別部５１７に対して送信信号のレプリカを送信する処理が追加したこと以外は、図９と同じ構成とされ、図３に示すような波形の送信信号を発生させる。
【００８９】
前記第１の実施形態では、１つの表示部１１１、１つのデータ処理部１２１、１つの信号処理部１８１に対して、複数の空中線部（１３３−１〜１３３−Ｍ及び１７１−１〜１７１−Ｎ）の結果を扱う構成とされている。これに対して、第２の実施形態では、レーダ＃１〜＃Ｋ（５１０−１〜５１０−Ｋ）がそれぞれ独立した構成である。このため、１つの表示部５１１、１つのデータ処理部５１２、１つの信号処理部５１８に対して、１つの空中線部５１５の結果を扱う。
【００９０】
また、前記第１の実施形態では、信号識別部１７３の情報管理器３３１において、受信信号の同期をとってまとめる必要がある。これに対して、第２の実施形態の信号識別部５１７では、情報管理器は不要とされる。また、全ての送信信号諸元も不要となり、信号発生部５１３は、信号識別部５１７に対して送信信号のレプリカを送ることで、図９の前記第１の実施形態の信号識別部１７３内に配設された信号発生器３２３が不要となる。
【００９１】
第２の実施形態の信号識別部５１７は、図４に示す構成とされ、自レーダが送信した信号だけを識別し、分離する処理となる。信号処理部５１８における信号処理もＭＩＭＯレーダ特有の処理は行わない。なお、ビーム合成部５１６は、空中線部でのビーム合成をデジタル段で行う場合に必要とされる。ただし、送受信ＲＦ部５１４でアナログ合成される場合には、ビーム合成部５１６は不要である。なお、図９のＭＩＭＯレーダでは、ビーム合成は信号処理部１８１で行われる。
【００９２】
互いに独立して動作するレーダ＃１〜＃Ｋ間の低相関なパターンの生成は、データ処理部５１２−１〜５１２−Ｋにおいて、予め定められた互いに低相関なパターンのみを用い、非同期に動作してもよい。
【００９３】
また、受信時の他レーダからの送信信号の漏れ込みが問題になるようであれば、例えば、データ処理部５１２−１〜５１２−Ｋにおいて、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの疑似ランダムコードを受信し、送信タイミングの同期や疑似乱数パターンの生成をしてもよい。
【００９４】
＜実施形態２の作用効果＞
第２の実施形態によれば、周波数を共有する近接配置した複数のレーダに関して、移動目標からの反射によってドップラ周波数シフトした受信信号から、他のレーダ装置から送信された信号との干渉を回避し、所望の送信信号の識別・分離を可能としている。
【００９５】
＜実施形態３＞
図１２は、本発明の第３の実施形態を説明する図である。第３の実施形態は、図１５を参照して説明した二次エコーに対して、本発明に係る信号発生を適用した実施形態である。第３の実施形態は、１レーダ構成である。
【００９６】
図１２を参照すると、レーダ６１０は、表示部制御部６１１と、データ処理部６１２と、信号発生部６１３と、送受信ＲＦ部６１４と、空中線部６１５と、ビーム合成部６１６と、信号識別部６１７と、信号処理部６１８とを備えている。以下各部について説明する。
【００９７】
表示制御部６１１は、操作者からの指示をデータ処理部６１２に伝達し、データ処理部６１２のデータ処理結果を表示する。
【００９８】
データ処理部６１２は、表示制御部６１１からの指示及び信号処理部６１８からの処理結果（目標情報及び外環境情報）に基づき、送信信号諸元を出力するとともに、信号発生部６１３にデータ処理結果を出力する。
【００９９】
信号発生部６１３は、例えば図１の構成とされ、データ処理部６１２の送信信号諸元に基づき、送信信号（ＲＦ処理前）を発生させ、信号識別部６１７に送信信号のレプリカを出力する。
【０１００】
送受信ＲＦ部６１４は、信号発生部６１３の送信信号（ＲＦ処理前）を、空中線部６１５で放射可能な送信信号に変調する。
【０１０１】
空中線部６１５は、送受信ＲＦ部６１４からの送信信号を空間に放射するとともに、観測範囲内の目標に反射しドップラ周波数シフトを受けた信号と、１つ前に送信したパルスが観測範囲外からの目標やクラッタに反射しドップラ周波数シフトを受けた信号とが合成された受信信号を受信する。
【０１０２】
送受信ＲＦ部６１４は、空中線部６１５で受信した受信信号を受け増幅し復調する。
【０１０３】
ビーム合成部６１６は、空中線部６１５からの受信信号を受信する送受信ＲＦ部６１４の出力を受け、デジタル段でビーム合成を行う。
【０１０４】
信号識別部６１７は、図４の構成とされ、ビーム合成部６１６でビーム合成された受信信号と、信号発生部６１３からの送信信号のレプリカとの相関をとり、１観測範囲内の目標に反射しドップラ周波数シフトを受けた信号のみを識別・分離する。
【０１０５】
信号処理部６１８は、信号識別部６１７で得た相関値に基づき、目標情報や外環境情報を得る。
【０１０６】
信号発生部６１３は、図３に示すような送信信号を発生させる。ただし、信号発生部６１３において、図１５に示すように、偶数（２Ｘ）回目に送信するパルスと、奇数（２Ｘ＋１）回目に送信するパルスとして図３で示すような波形を用いることで、互いに低相関として送信する。
【０１０７】
これにより、信号識別部６１７では、送信信号のレプリカと、観測範囲内からの反射信号とのみ相関をとることができる。
【０１０８】
また、観測範囲外からの目標やクラッタの反射信号は抑圧される。このため、移動目標からの反射により、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号に対しても、二次エコーの対策を可能とすることが分かる。なお、二次エコーだけでなく、Ｐ次エコー（Ｐは２以上）でも可能であり、その場合、低相関な波形をＰ個用意する必要がある
【０１０９】
＜実施形態３の作用効果＞
第３の実施形態によれば、前述した本発明の基本概念の作用効果に加えて、移動目標からの反射により、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号に対しても、二次エコーの対策を可能とするという作用効果を奏する。
【０１１０】
＜実施形態４＞
第４の実施形態の基本構成は、第３の実施形態の説明で参照した図１２と同一である。第４の実施形態では、例えば図１４（Ａ）に示すような方位の異なる複数の目標に対して、受信前に各目標に対して、連続で互いに低相関な送信信号を送信する。
【０１１１】
図１２の信号発生部６１３は、データ処理部６１２からの情報に基づき、図１４（Ａ）に示すように方位の異なる複数の目標＃１〜＃Ｙに対して、各ビーム＃１〜＃Ｙを、図３に示すような、各目標に対して、互いに低相関な送信信号として、それぞれの送信信号を受信する前に送信する。各ビーム＃１〜＃Ｙの送信信号のレプリカを信号識別部６１７に出力する。
【０１１２】
＜実施形態４の信号識別部＞
空中線部６１５では、それぞれの移動目標からの反射によりドップラ周波数シフトを受けて空間で合成された受信信号を受信する。信号識別部６１７では、どの目標に向けたビームの送信信号かを識別し、分離する必要がある。
【０１１３】
このため、信号識別部６１７は、例えば図１３に示すような構成とされる。図１３において、フーリエ変換器１４１１は、レーダの受信信号を周波数領域の信号に変換し、信号識別ブロック＃１〜＃Ｙの相関処理器１４２１−１〜１４２１−Ｙへ出力する。信号発生部６１３からのビーム＃１〜ビーム＃Ｙの送信信号のレプリカは、それぞれフーリエ変換器１４２２−１〜１４２２−Ｙへ入力される。フーリエ変換器１４２２−１〜１４２２−Ｙでは、それぞれ、ビーム＃１〜＃Ｙの時間領域の送信信号のレプリカを、周波数領域の信号（上式（５））に変換する。
【０１１４】
相関処理器１４２１−１〜１４２１−Ｙでは、それぞれ、フーリエ変換器１４１１からの周波数領域の信号と、フーリエ変換器１４２２−１〜１４２２−Ｙからの信号の複素共役変換した信号との複素乗算（上式（６））を行う。
【０１１５】
上記演算により、各送信サブアンテナからの送信信号が互いに低相関となるように、送信信号にサブパルス毎の周波数ホッピングをかけ、さらに、ドップラ周波数シフトを受けても、十分なチャープ変調帯域を設けて参照信号（送信信号のレプリカ）との高い相関を維持するようにしている（０又は０に近い値にならないようにしている）。
【０１１６】
このため、相関処理器１４２１−１〜１４２１−Ｙの出力信号（周波数領域）は、移動目標＃１〜＃Ｙからの反射によりドップラ周波数を受けた受信信号に対しても、所要の送信信号のみとの相関をとることができる。
【０１１７】
逆フーリエ変換器１４２３−１〜１４２３−Ｙでは、それぞれ、相関処理器１４２１−１〜１４２１−Ｙの出力信号（周波数領域）を時間領域の信号に変換し、これを移動目標＃１〜＃Ｙからの反射した受信信号と送信信号のレプリカとの相関結果として出力する。
【０１１８】
信号発生部６１３からの各目標＃１〜＃Ｙに向けて送信される信号は、図３に示す波形とされており、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号から、所望の送信信号を識別し、分離することができる。
【０１１９】
このため、方位の異なる複数の目標に対して受信前に各目標に連続で互いに低相関な送信信号を送信し、それぞれが移動目標に反射しドップラ周波数シフトを受けて空間上で合成されても、所要の送信信号の識別・分離が可能となることが分かる。
【０１２０】
＜実施形態４の作用効果＞
第４の実施形態によれば、前述した本発明の基本概念の作用効果に加えて、方位の異なる複数の目標に対して、受信前に各目標に連続で互いに低相関な送信信号を送信することで、それぞれが移動目標に反射しドップラ周波数シフトを受けて空間上で合成されても、所要の送信信号の識別・分離が可能としている。
【０１２１】
＜実施形態１−４の変形例１＞
図９、図１１、図１２を参照して説明した実施形態１−４の信号発生部１３１、５１３、６１３において、各サブパルス内で、各送信サブアンテナの送信信号の周波数が重ならないように、Ｍ個のサブパルスに分割（つまり、帯域の分割数もＭ）としているが、サブパルスの分割数はＭに制限されるものでないことは勿論である。
【０１２２】
例えばサブパルスの分割数をＭよりも小さくしてもよい。この場合、送信信号間の相互相関特性は劣化するが、必要な周波数帯域幅の削減、又は、周波数帯域幅を分割する際に、１つに割り当てる帯域幅を増やすことができる。あるいは、周波数帯域の分割数を、Ｍより大きくしてもよい。しかしながら、この場合、必要な周波数帯域幅の増加、又は、周波数帯域幅を分割する際に、１つに割り当てる帯域幅の削減が必要となる。
【０１２３】
前記第１の実施形態において、送信サブアンテナと受信サブアンテナとを別体で構成しているが、送信と受信が切替え可能な、送受信一体のサブアンテナでも良い。送受信一体のサブアンテナとした場合、送信サブアンテナと受信サブアンテナの空中線部が一体化し、空中線部の前段の送信ＲＦ部と後段の受信ＲＦ部は、切替え器を追加して、１体にまとめた送受信ＲＦ部で置き換えられる。
【０１２４】
前記第２、３、４の実施形態については、上記とは逆で送受一体の構成を送信と受信別々としてもよい。送信と受信で別々の空中線部を有する構成は、送信位置と受信位置を異なる配置にすることが可能となる。常時、送信しながら受信したりすることができる。しかし、受信時の送信信号の漏れ込みを考慮する必要がある。一方、送受一体の構成の場合は、送信中は受信することはできないが、空間の有効活用が可能である。
【０１２５】
＜実施形態１−４の変形例２＞
図９、図１１、図１２を参照して説明した実施形態１−４の信号発生部１３１、５１３、６１３において、図２で示すような系統で信号を発生させるのではなく、図７に示すような系統で信号を発生させる構成としてもよい。図２では、周波数ホッピング波形に対してサブパルス間でリニアチャープ変調するのに対し、図７では、チャープ信号生成器３１でパルス間のチャープ変調を作成し、サブパルス分割器３２でサブパルスを分割し、疑似乱数パターン生成器３４で生成された周波数ホッピングパターンに基づき並べかえて、図２と同じ波形を生成する。
【０１２６】
＜実施形態１−４の変形例３＞
図９、図１１、図１２を参照して説明した実施形態１−４の信号発生部１３１、５１３、６１３において、図２で示すような波形ではなく、図５に示すようなガードバンド帯域を設けた波形にする。図２の波形において、ドップラ周波数シフトを受けた波形は、異なる周波数帯域への干渉により、自己相関及び相互相関特性が悪くなる。その回避策として図５に示すように想定するドップラ周波数シフト分だけガードバンド帯域を設けた波形とする。干渉回避ができるかわりに、チャープ変調の帯域幅を狭くするか、あるいは、使用する帯域幅を増加させる必要がある。しかしながら、前者では相関時の利得が低くなり、後者では帯域に対する利用面での無駄が生じる。
【０１２７】
＜実施形態１−４の変形例４＞
図９、図１１、図１２を参照して説明した実施形態１−４の信号発生部１３１、５１３、６１３において、図２で示すような波形ではなく、図６に示すような異なる傾きのチャープ信号を連続して組合せた波形としてもよい。ドップラ周波数シフトを受けた場合の異なる周波数帯域への干渉の回避のために、干渉する箇所のチャープの傾きが異なるようにすることにより干渉を低減する。ガードバンドを設けた場合と比べ、干渉回避の効果は低いが、チャープ変調の帯域幅を狭くしたり、使用する帯域幅を増加させたりする必要はない。
【０１２８】
図６では、サブパルス間を２つに区切り異なる傾きとしているが、サブパルス間を複数に分割し、それ毎に異なる傾きとしてもよい。ただし、サブパルス間を分割していくので周波数変調の切り替え速度の上昇を招く。
【０１２９】
図９、図１１、図１２を参照して説明した実施形態１−４の信号識別部１７３、５１７、６１７において、参照信号として、送信信号のレプリカの使用に加え、並列して、一定のドップラ周波数シフトを加えた送信信号のレプリカを使用して相関処理を行う信号識別部（１７３、５１７、６１７）としてもよい。ドップラ周波数シフトによる相関利得の低減が回避できる一方、処理負荷が高くなる。
【０１３０】
＜実施形態と関連技術との対比＞
図１等を参照して説明した本発明（の基本概念）及び前述した本発明の実施形態と、関連技術（例えば特許文献１）とを対比して説明する。特許文献１では、送信信号間を低相関にするために、送信サブアンテナ毎の位相変調パターンに基づき、図１６（Ａ）を参照して説明したように、サブパルス内で時間の２乗に比例した位相回転を与えた多値位相符号信号を生成している。
【０１３１】
さらに、特許文献１では、各送信サブレーダのＭ個のサブパルスにおいては、チップ長τのＮビットの基準符号を繰り返し用いる。Ｎビットの基準符号をＭ個繰り返した信号に対し線形周波数変調（チャープ変調）の信号波形を乗算することによりアンビギュイティの発生を抑圧する。
【０１３２】
このとき、符号（位相符号変調）を繰り返すことによる相関維持の効果を高めるために、想定しているドップラ周波数シフトに対して、チャープ変調の傾きに沿った符号成分のシフト量を大きくするため、チャープ変調の帯域幅は狭く設定される。チャープ変調の周波数帯域幅（周波数変調の幅）は、例えば想定するドップラ周波数シフトの数倍程度とされ、チャープ変調の傾きは、本実施形態よりも、緩やかとなる。
【０１３３】
図１６（Ｂ）は、特許文献１において、ドップラ周波数シフトを受けた送信信号が所望の送信信号のレプリカのサブパルス内の符号の繰り返し部分と一致する例を模式的に示す図である（本発明者により作図された図面であり特許文献１にはない）。図１６（Ｂ）に示すように、１パルスが５つのサブパルスからなり、想定するドップラ周波数シフトをΔｆDopplerとし、サブパルス幅をΔｔ、チャープ変調の周波数帯域を２．５ΔDoppler、したがって、傾きを２．５ΔｆDoppler／（５Δｔ）とした場合、該ドップラ周波数シフト＝ΔｆDopplerを受けた送信信号の符号成分は、時間ｔ＝ΔｆDoppler／（２．５ΔｆDoppler／（５Δｔ））＝２Δｔ、すなわち、２サブパルス幅分、時間軸上前にシフトすることで、送信信号のレプリカのサブパルスの符号と一致する。
【０１３４】
一方、特許文献１において、チャープ変調の周波数帯域幅（チャープ変調傾き）を大きくした場合、ドップラ周波数シフトを受けた送信信号の符号成分は、時間軸上、送信信号のレプリカの符号の繰り返し部分にまでシフトしなくなる。すなわち、ドップラ周波数シフトを受けた信号は、前記送信信号のレプリカの符号の繰り返し部分と重ならず、サブパルス内で符号を繰り返す意味がなくなってしまう。
【０１３５】
特許文献１では、サブパルス内で符号変調し、サブパルス毎に、符号を繰り返しているため、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号と、送信信号の符号相関の強度がドップラ周波数シフトにより、周期的に強くなったり弱くなったりする。このとき、符号の相関の特性上、相関の出方は、非線形であり、ほとんど相関が得られない場合もある。
【０１３６】
これに対して、本発明の実施形態によれば、想定するドップラ周波数シフトに対して、十分な帯域幅でチャープ変調をかけることで、ドップラ周波数シフトに対して、チャープ変調による相関が線形的に減少するようにし、その減少量も微小としている。
【０１３７】
また、本発明の実施形態は、特許文献１のような、同じ符号を繰り返すような信号発生ではないため、符号を繰り返すことによる、見かけ上新たな符号系列が出てくることによる相互相関特性の劣化を回避している。
【０１３８】
さらに、図１等を参照して説明した本発明によれば、サブパルス間隔Δｔで周波数ホッピングを行う構成とされている。このため、特許文献１とパルス幅Ｔを同じとした場合、変調の切替え速度は、本発明の実施形態のほうが、特許文献１よりも遅くなる。その結果、回路・装置構成を簡易化することができる。これは、図１の実施形態では、サブパルス幅間隔で周波数変調をしているのに対し、特許文献１では、サブパルス幅内を受信サブアンテナ数Ｎで分割したチップ長で符号変調する必要があるためである。
【０１３９】
送信中に受信しないレーダ（受信時に送信信号からの漏れ込みによる干渉が問題となるレーダでは必要な動作）で１ｋｍ先の近距離目標を見る場合を例に説明する。送信している間に反射する信号は受信できないことから、例えば１ｋｍ先の目標を見たい場合、最大のパルス幅は約３μｓ（micro second）となる。追加の条件で送信サブアンテナ数と受信サブアンテナ数をともに１０本とした場合、実施形態での周波数変調の切替え速度は３ＭＨｚ(MegaHerz)であるのに対して、特許文献１では、位相符号変調の切替え速度は３０ＭＨｚとなる。変調の切替えに必要な速度は、実施形態の方が、より低速である。このため、回路構成が容易化する。
【０１４０】
また、回路構成を同等にして比較する場合、したがって、変調の切替え速度を同じとした場合に、実施形態によれば、必要なパルス幅は、特許文献１の信号より短くなる。このため、送信時に受信しないレーダで比較した場合、実施形態によれば、より近距離での目標の探知が可能となる。そして、変調の切替え速度を同じとした場合、特許文献１は、実施形態よりも、パルス幅が長くなるので、近距離目標の探知が困難となる。
【０１４１】
なお、上記の特許文献、非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【０１４２】
１０、３０  信号発生装置
１１  周波数ホッピング信号生成器
１２  疑似乱数パターン生成器
１３  サブパルス内チャープ変調器
２０  信号識別装置
２１、２４  フーリエ変換器
２２  相関処理器
２３  逆フーリエ変換器
３１  チャープ信号生成器
３２  サブパルス分割器
３３  サブパルス並び変え器
３４  疑似乱数パターン生成器
４０  送信装置
４１  信号発生部
４２  送信ＲＦ部
４３  空中線部
５０  受信装置
５１  空中線部
５２  受信ＲＦ部
５３  信号識別部
５４  信号処理部  
１１１  表示部
１２１  データ処理部
１３０  送信サブアンテナ
１３１  信号発生部
１３２  送信ＲＦ部
１３３  空中線部
１４１  送信信号
１５１  目標
１６１  受信信号
１７０  受信サブアンテナ
１７１  空中線部
１７２  受信ＲＦ部
１７３  信号識別部
１８１  信号処理部
３１１  フーリエ変換器
３２０  信号識別
３２１  相関処理器
３２２  逆フーリエ変換器
３２３  信号発生器
３２４  フーリエ変換器
３３１  情報管理器
５１０  レーダ
５１１  表示部
５１２  データ処理部
５１３  信号発生部
５１４  送受信ＲＦ部
５１５  空中線部
５１６  ビーム合成部
５１７  信号識別部
５１８  信号処理部
６１０  レーダ
６１１  表示制御部
６１２  データ処理部
６１３  信号発生部
６１４  送受信ＲＦ部
６１５  空中線部
６１６  ビーム合成部
６１７  信号識別部
６１８  信号処理部
１０１１  疑似乱数パターン生成器
１０２１  サブパルス内位相符号変調信号発生器
１０３１  サブパルス繰り返し処理器
１０４１  パルス内チャープ変調器
１４１１  フーリエ変換器
１４２０  信号識別
１４２１  相関処理器
１４２２  フーリエ変換器
１４２３  逆フーリエ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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