(57)【要約】  角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を発振する局部発振器３と、局部発振器３により発振された局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いて、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）の周波数を変換することで、アンテナ素子番号ｍの受信ビデオ信号Ｖｍ（ｔ）を生成する受信機４−ｍと、Ｍ台の受信機４−１〜４−Ｍにより生成された受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）を加算し、加算後の受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）を出力する加算器５と、加算器５から出力された受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）をＡ／Ｄ変換することで、ディジタル信号である受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を生成するＡ／Ｄ変換器６とを設ける。
2016098163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を受信する複数のアンテナ素子と、
周波数が異なる複数の局部発振信号を発振する局部発振器と、
前記局部発振器により発振された複数の局部発振信号のうち、いずれか１つの局部発振信号を用いて、前記アンテナ素子の受信信号の周波数を変換する複数の受信機と、
前記複数の受信機により周波数が変換された受信信号を加算する加算器と、
前記加算器による加算後の受信信号をディジタル信号に変換し、前記ディジタル信号を受信ビデオ信号として出力するアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器から出力された受信ビデオ信号の信号電力に基づいて、観測対象である目標の候補を検出する目標候補検出部と、
前記目標候補検出部により目標の候補が検出された電波の受信時刻から目標候補の方位を算出する目標候補方位算出部と
を備えたレーダ装置。
【請求項２】
前記局部発振器は、予め設定されている角周波数の整数倍だけ周波数が異なる複数の局部発振信号を発振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３】
電波を空間に放射する電波送信部を備え、
前記複数のアンテナ素子は、前記電波送信部から放射された後、前記目標に反射されて戻ってきた電波を受信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４】
前記局部発振器は、予め設定されている角周波数の整数倍だけ周波数が異なる複数の局部発振信号を発振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５】
電波をパルス変調するパルス変調器を備え、
前記電波送信部は、前記パルス変調器によりパルス変調された電波を空間に放射し、
前記局部発振器は、前記角周波数の周期が前記電波のパルス幅に設定されていることを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
電波をパルス変調するパルス変調器を備え、
前記電波送信部は、前記パルス変調器によりパルス変調された電波を空間に放射し、
前記局部発振器は、前記角周波数が３６０度を前記電波のパルス幅で除算された値に設定されていることを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記加算器は、前記複数の受信機により周波数が変換された受信信号を加算する際、複数の受信信号に重みを付けて加算することで、アンテナパターンのサイドローブを抑圧する窓関数処理を実施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】
前記アナログデジタル変換器から出力された受信ビデオ信号を周波数領域の信号に変換する周波数領域変換部を備え、
前記目標候補検出部は、前記周波数領域変換部により変換された周波数領域の信号の信号電力に基づいて、観測対象である目標の候補を検出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９】
前記目標候補検出部により目標の候補が検出された周波数から目標候補の相対速度を算出する目標候補相対速度算出部を備えたことを特徴とする請求項８記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記目標候補検出部により目標の候補が検出された電波の受信時刻から目標候補の相対距離を算出する目標候補相対距離算出部を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観測対象である目標を捜索するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の非特許文献１には、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｂｅａｍ  ｆｏｒｍｉｎｇ）技術を用いるディジタル信号処理によって複数のアンテナパターンを形成することで、複数の方位に存在している目標候補を捜索することができるようにしているレーダ装置が開示されている。
このレーダ装置では、複数のアンテナ素子のそれぞれにＡ／Ｄ変換器を設置して、複数のアンテナ素子の受信信号をディジタル信号に変換し、複数のディジタル信号がディジタル信号処理器に与えられるようにしている。
このディジタル信号処理器は、複数のディジタル信号に対するディジタル信号処理を実施して、複数のアンテナパターンを形成することで、複数の方位に存在している目標候補を捜索することができるようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】電子情報通信学会、“改定レーダ技術”、11.5.2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、複数の方位に存在している目標候補を捜索することができるが、アンテナ素子毎にＡ／Ｄ変換器を設置する必要があるため、ハードウェア規模が大きくなる。また、ディジタル信号処理器がディジタル信号処理を実施することで、複数のアンテナパターンを形成する必要があるため、複数の方位に存在している目標候補を捜索するまでに膨大な量の演算処理を行う必要があるという課題があった。【０００５】
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、ハードウェア規模を低減することができるとともに、低演算量で複数の方位に存在している目標候補を捜索す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】
【０００６】
この発明に係るレーダ装置は、電波を受信する複数のアンテナ素子と、周波数が異なる複数の局部発振信号を発振する局部発振器と、局部発振器により発振された複数の局部発振信号のうち、いずれか１つの局部発振信号を用いて、アンテナ素子の受信信号の周波数を変換する複数の受信機と、複数の受信機により周波数が変換された受信信号を加算する加算器と、加算器による加算後の受信信号をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号を受信ビデオ信号として出力するアナログデジタル変換器とを設け、目標候補検出部が、アナログデジタル変換器から出力された受信ビデオ信号の信号電力に基づいて、観測対象である目標の候補を検出し、目標候補方位算出部が、目標候補検出部により目標の候補が検出された電波の受信時刻から目標候補の方位を算出するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、電波を受信する複数のアンテナ素子と、周波数が異なる複数の局部発振信号を発振する局部発振器と、局部発振器により発振された複数の局部発振信号のうち、いずれか１つの局部発振信号を用いて、アンテナ素子の受信信号の周波数を変換する複数の受信機と、複数の受信機により周波数が変換された受信信号を加算する加算器と、加算器による加算後の受信信号をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号を受信ビデオ信号として出力するアナログデジタル変換器とを設け、目標候補検出部が、アナログデジタル変換器から出力された受信ビデオ信号の信号電力に基づいて、観測対象である目標の候補を検出し、目標候補方位算出部が、目標候補検出部により目標の候補が検出された電波の受信時刻から目標候補の方位を算出するように構成したので、ハードウェア規模を低減することができるとともに、低演算量で複数の方位に存在している目標候補を捜索することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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】この発明の実施の形態１〜３によるレーダ装置の信号処理器を示すハードウェア構成図である。
【図３】アンテナ素子２−１〜２−Ｍにおける受信信号の位相の関係を示す説明図である。
【図４】アンテナ素子２−ｍの受信信号を示す説明図である。
【図５】加算器５による窓関数処理を示す説明図である。
【図６】角周波数とアンテナパターンの指向方位との関係を示す説明図である。
【図７】時分割に形成されるアンテナパターンを示す説明図である。
【図８】サンプリング番号ｎ’にある目標候補を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図である。
【図１０】サンプリング番号ｎ’と周波数領域のサンプリング番号ｋ’にある目標候補を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図である。
【図１２】パルス幅Ｔｐｌｓとパルス繰り返し周期Ｔｐｒｉの関係を示す説明図である。
【図１３】角周波数ω’の周期Ｔとパルス幅Ｔｐｌｓの関係を示す説明図である。
【図１４】サンプリング番号ｎ’にある目標候補の相対距離を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態１．
図１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１において、電波受信部１はアンテナパターンの指向方向を時分割で切り替えながら、複数の方位に存在している観測対象である目標の候補から放射された電波又は目標の候補により散乱された電波を受信して受信ビデオ信号を生成するアンテナ装置であり、Ｍ本のアンテナ素子２−１〜２−Ｍ、局部発振器３、Ｍ台の受信機４−１〜４−Ｍ、加算器５及びＡ／Ｄ変換器（アナログデジタル変換器）６から構成されている。
【００１０】
アンテナ素子２−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は電波を受信し、その電波の受信信号Ｒｘｍ（ｔ）を受信機４−ｍに出力する。
局部発振器３は予め設定されている角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を発振する。
受信機４−ｍは局部発振器３により発振された局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いて、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）の周波数を変換（ダウンコンバート）することで、アンテナ素子番号ｍの受信ビデオ信号Ｖｍ（ｔ）を生成する。
【００１１】
加算器５はＭ台の受信機４−１〜４−Ｍにより生成された受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）を加算し、加算後の受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）を出力する。
なお、加算器５は、Ｍ台の受信機４−１〜４−Ｍにより生成された受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）を加算する際、Ｍ個の受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）に重みを付けて加算することで、アンテナパターンのサイドローブを抑圧する窓関数処理を実施するようにしてもよい。
Ａ／Ｄ変換器６は加算器５から出力された加算後の受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）をＡ／Ｄ変換して、その受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）のディジタル信号である受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を出力する。ｎはサンプリング番号である。
【００１２】
信号処理器７は目標候補検出部８と目標候補方位算出部９から構成されており、電波受信部１より出力された受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）から、各方位に存在している目標候補の捜索処理を実施する。
信号処理器７の目標候補検出部８は電波受信部１から出力された受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）の信号電力に基づく、例えば、ＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆａｌｓｅ  Ａｌａｒｍ  Ｒａｔｅ）処理を実施することで目標候補を検出する。目標候補検出部８は目標候補を検出すると、その目標候補を検出した電波の受信時刻ｎ’Δｔを示す情報として、その目標候補のピーク電力に対応する時刻のサンプリング番号ｎ’を目標候補方位算出部９に出力する。ΔｔはＡ／Ｄ変換器６のサンプリング間隔である。
【００１３】
信号処理器７の目標候補方位算出部９は目標候補検出部８から出力されたサンプリング番号ｎ’を用いて、目標候補の方位θ’を算出する処理を実施する。
表示器１０は例えば液晶ディスプレイなどから構成されており、信号処理器７から出力された受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）、サンプリング番号ｎ’及び目標候補の方位θなどを捜索結果として画面に表示する。
【００１４】
図１の例では、信号処理器７の構成要素である目標候補検出部８及び目標候補方位算出部９のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）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）で構成されているものを想定しているが、信号処理器７がコンピュータで構成されていてもよい。
図２は信号処理器７がコンピュータで構成される場合のハードウェア構成図であり、信号処理器７がコンピュータで構成される場合には、目標候補検出部８及び目標候補方位算出部９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５１に格納し、当該コンピュータのＣＰＵなどのプロセッサ５２がメモリ５１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。
【００１５】
次に動作について説明する。
図３はアンテナ素子２−１〜２−Ｍにおける受信信号の位相の関係を示す説明図である。
図３では、アンテナ素子２−１〜２−Ｍが等間隔に配置されている等間隔リニアアレーの例を示しているが、アンテナ素子２−１〜２−Ｍは必ずしも等間隔に配置されている必要はない。
図３の例では、Ｍ本のアンテナ素子２−１〜２−Ｍうち、アンテナ素子２−１が基準点に設置されており、アンテナ素子２−１〜２−Ｍは、ｄの間隔をもって配置されている。
【００１６】
この実施の形態１では、アンテナ素子２−１〜２−Ｍが、方位がθで、相対距離がＲ０の位置に存在している目標から放射又は散乱された電波を入射する場合について説明する。
この場合、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）は、下記の式（１）のように表される。
また、基準点に設置されているアンテナ素子２−１の受信信号Ｒｘ０（ｔ）は、下記の式（２）のように表される。ただし、Ｒｘ０（ｔ）＝Ｒｘ１（ｔ）である。
2016098163.tif 000003
2016098163.tif 000004
式（１）（２）において、ｔは時刻、Ｔｏｂｓは電波の受信時刻、ｆ０は搬送波の周波数、Ｍはアンテナ素子の素子数、ｍはアンテナ素子番号、ｄはアンテナ素子間隔、ｃは光速、ＡＲｘは受信信号Ｒｘ０（ｔ）の振幅を表している。
【００１７】
アンテナ素子２−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、相対距離がＲ０の位置に存在している目標から放射又は散乱された電波を入射すると、その電波の受信信号Ｒｘｍ（ｔ）を受信機４−ｍに出力する。
図４はアンテナ素子２−ｍの受信信号を示す説明図であり、特に図４（ａ）は各アンテナ素子の間の角周波数間隔を示している。
【００１８】
局部発振器３は、下記の式（３）に示すように、予め設定されている角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を発振する。
2016098163.tif 000005
2016098163.tif 000006
式（３）（４）において、ＡＬは局部発振信号Ｌｍ（ｔ）の振幅、Ｔは角周波数ωの位相が一周期する時間、Δｆはアンテナ素子間の周波数間隔を表している。
【００１９】
受信機４−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、局部発振器３がＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を発振すると、下記の式（５）に示すように、その局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いて、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）の周波数を変換（ダウンコンバート）することで、アンテナ素子番号ｍの受信ビデオ信号Ｖｍ（ｔ）を生成する。
2016098163.tif 000007
式（５）において、ＡＶ，ｍはアンテナ素子番号ｍの受信ビデオ信号Ｖｍ（ｔ）の振幅、＊は複素共役を表している。
【００２０】
加算器５は、Ｍ台の受信機４−１〜４−Ｍが受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）を生成すると、下記の式（６）に示すように、その受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）を加算し、加算後の受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）をＡ／Ｄ変換器６に出力する。
2016098163.tif 000008
【００２１】
ここでは、加算器５がＭ台の受信機４−１〜４−Ｍの受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）を単純に加算するようにしているが、下記の式（７）に示すように、アンテナ素子２−ｍの荷重ｗｍを用いて、受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）に重みを付けて加算することで、アンテナパターンのサイドローブを抑圧する窓関数処理を実施するようにしてもよい。
2016098163.tif 000009
アンテナ素子２−ｍの荷重ｗｍは、サイドローブレベルや信号対雑音比等に応じてハミング窓等を設定するものである。
図５は加算器５による窓関数処理を示す説明図である。
アンテナ素子２−ｍの荷重ｗｍを用いる窓関数処理を実施しない場合、図５（ａ）に示すように、大きなサイドローブがあるが、荷重ｗｍを用いる窓関数処理を実施することで、図５（ｂ）に示すように、サイドローブが抑圧される。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器６は、加算器５から加算後の受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）を受けると、その受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）をＡ／Ｄ変換することで、下記の式（８）で表されるディジタル信号である受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を生成する。
2016098163.tif 000010
式（８）において、ｎはＡ／Ｄ変換器６のサンプリング番号、Ｎは電波受信時刻Ｔｏｂｓ中のサンプリング点数、Δｔはサンプリング間隔である。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器６は、受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を生成すると、その受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を信号処理器７に出力するが、信号処理器７の処理内容を説明する前に、電波受信部１の効果について説明する。
電波受信部１では、角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いて、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）の周波数を変換（ダウンコンバート）している。
この受信信号Ｒｘｍ（ｔ）の周波数変換は、式（３）及び式（５）に示すように、アンテナ素子間の位相がωｔの整数倍だけ変化するように制御していることに相当する。
【００２４】
図６は角周波数とアンテナパターンの指向方位との関係を示しているが、角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いることで、アンテナパターンの指向方位を時分割に変化させることができる。
式（５）より、下記の式（９）を満足する場合、ビーム（アンテナパターン）を方位θに指向することができるため、時分割にビームを形成することができる。
2016098163.tif 000011
図７は時分割に形成されるアンテナパターンを示す説明図である。
時刻ｔのビーム（アンテナパターン）は、下記の式（１０）によって算出することができる。
2016098163.tif 000012
【００２５】
ＤＢＦレーダでは、一般的にディジタル信号処理によって、各方位にアンテナパターンを形成する必要がある。即ち、指向する方位に応じて、各アンテナ素子の受信信号に対する荷重や指向位相を調整する必要がある。このため、複数の方位に存在している目標候補を捜索するまでに膨大な量の演算処理を行う必要がある。
この実施の形態１では、ＤＢＦ技術を用いるディジタル信号処理を実施することなく、電波受信部１が、角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いて、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）の周波数を変換することで、図７に示すようなアンテナパターンを時分割に形成することができるため、演算量を大幅に削減することができる。
また、電波受信部１は、１つのＡ／Ｄ変換器６を搭載すればよく、ハードウェア規模の増大を回避することができる。図４（ｂ）に示すように、式（３）及び式（５）から、受信ビデオ信号は時間領域で各方位からの信号を得ることができる。したがって、時間と方位が対応するため、少ない演算量で目標方位を算出することが可能になる。
【００２６】
以下、信号処理器７の処理内容を説明する。
信号処理器７の目標候補検出部８は、電波受信部１から受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を受けると、その受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）の信号電力に基づく、例えば、ＣＦＡＲ処理を実施することで目標候補を検出する。ＣＦＡＲ処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
目標候補検出部８は、目標候補を検出すると、その目標候補を検出した電波の受信時刻ｎ’Δｔを示す情報として、その目標候補のピーク電力に対応する時刻のサンプリング番号ｎ’を目標候補方位算出部９に出力する。また、受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を目標候補方位算出部９に出力する。
【００２７】
目標候補方位算出部９は、目標候補検出部８からサンプリング番号ｎ’を受けると、下記の式（１１）に示すように、そのサンプリング番号ｎ’を用いて、目標候補の方位θ’を算出し、目標候補の方位θ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を表示器１０に出力する。
2016098163.tif 000013
図８はサンプリング番号ｎ’にある目標候補を示す説明図である。
図８に示すように、角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いることで、時間と方位の関係が明確になり、時間領域で検出された目標の方位を少ない演算量で算出することが可能になる。
なお、モノパルス測角では、複数のアンテナパターンを用いる必要があり、また、複数の目標が存在する場合には測角が困難であるが、この実施の形態１では、複数の目標が存在する場合でも、上記の式（１１）によって方位を算出することができるため、少ない演算量で複数の目標の方位を算出することが可能になる。
【００２８】
表示器１０は、信号処理器７の目標候補方位算出部９から目標候補の方位θ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を受けると、目標候補の方位θ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を捜索結果として画面に表示する。
【００２９】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、予め設定されている角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を発振する局部発振器３と、局部発振器３により発振された局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いて、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）の周波数を変換することで、アンテナ素子番号ｍの受信ビデオ信号Ｖｍ（ｔ）を生成する受信機４−ｍと、Ｍ台の受信機４−１〜４−Ｍにより生成された受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）を加算し、加算後の受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）を出力する加算器５と、加算器５から出力された受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）をＡ／Ｄ変換することで、ディジタル信号である受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を生成するＡ／Ｄ変換器６とを設け、目標候補検出部８が、Ａ／Ｄ変換器６により生成された受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）の信号電力に基づいて目標候補を検出し、目標候補方位算出部９が、目標候補検出部８により検出された目標候補のピーク電力に対応する時刻のサンプリング番号ｎ’を用いて、目標候補の方位θ’を算出するように構成したので、ハードウェア規模を低減することができるとともに、低演算量で複数の方位に存在している目標候補を捜索することができる効果を奏する。
【００３０】
即ち、この実施の形態１によれば、ＤＢＦ技術を用いるディジタル信号処理を実施することなく、電波受信部１が、角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いて、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）の周波数を変換することで、図７に示すようなアンテナパターンを時分割に形成することができるため、演算量を大幅に削減することができる。
また、電波受信部１が、１つのＡ／Ｄ変換器６を搭載すればよく、ハードウェア規模の増大を回避することができる。また、時間と方位の関係が明確であるため、少ない演算量で目標候補の方位θ’を算出することができる。
【００３１】
この実施の形態１では、レーダ装置が電波を空間に放射する電波送信部を実装していないものを示しているが、電波送信部を実装しているレーダ装置であっても同様の効果を得ることができる。
また、この実施の形態１では、アンテナ素子２−１〜２−Ｍが等間隔に配置されている等間隔リニアアレーの例を示しているが、アンテナ素子２−１〜２−Ｍが２次元アレーを構成しているものであってもよく、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図であり、図９において、図３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。
電波受信部１１はアンテナパターンの指向方向を時分割で切り替えながら、電波送信部１３から放射された後、目標候補によって散乱された電波を受信して受信ビデオ信号を生成するアンテナ装置であり、Ｍ本のアンテナ素子２−１〜２−Ｍ、局部発振器１２、Ｍ台の受信機４−１〜４−Ｍ、加算器５及びＡ／Ｄ変換器６から構成されている。
電波受信部１１の局部発振器１２は、図１の局部発振器３と同様にＭ個の局部発振信号Ｌ１（ｔ）〜ＬＭ（ｔ）を発振して、Ｍ個の局部発振信号Ｌ１（ｔ）〜ＬＭ（ｔ）を受信機４−１〜４−Ｍに出力するほか、受信機４−１に出力する局部発振信号Ｌ１（ｔ）と同じ局部発振信号Ｌ１（ｔ）を電波送信部１３の送信機１４に出力する。
【００３３】
電波送信部１３は送信機１４とアンテナ素子１５から構成されており、送信機１４は局部発振器１２から出力された局部発振信号Ｌ１（ｔ）を用いて、送信信号を生成する。
アンテナ素子１５は送信機１４により生成された送信信号を電波として空間に放射する。
【００３４】
信号処理器２０は周波数領域変換部２１、目標候補検出部２２、目標候補方位算出部９及び目標候補相対速度算出部２３から構成されている。
周波数領域変換部２１は電波受信部１のＡ／Ｄ変換器６により生成された受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を受信ビデオ信号Ｖ’（ｈ，ｎＴ）に変換してから、その受信ビデオ信号Ｖ’（ｈ，ｎＴ）に対する離散フーリエ変換処理を実施することで、その受信ビデオ信号Ｖ’（ｈ，ｎＴ）を周波数領域の信号である受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）に変換する処理を実施する。ｎＴは角周波数ωの位相が一周期する時間Ｔ内のサンプリング番号、ｈは時間Ｔの繰り返し番号、ｋは周波数領域のサンプリング番号である。
【００３５】
目標候補検出部２２は周波数領域変換部２１により変換された受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）の信号電力に基づく、例えば、ＣＦＡＲ処理を実施することで目標候補を検出する。目標候補検出部２２は目標候補を検出すると、その目標候補を検出した周波数を示す情報として、その目標候補のピーク電力に対応する周波数領域のサンプリング番号ｋ’を出力する。
目標候補相対速度算出部２３は目標候補検出部２２から出力された周波数領域のサンプリング番号ｋ’から目標候補の相対速度ｖ’を算出する処理を実施する。
【００３６】
図９の例では、信号処理器２０の構成要素である周波数領域変換部２１、目標候補検出部２２、目標候補方位算出部９及び目標候補相対速度算出部２３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）で構成されているものを想定しているが、信号処理器２０がコンピュータで構成されていてもよい。
信号処理器２０がコンピュータで構成される場合、図２に示すように、周波数領域変換部２１、目標候補検出部２２、目標候補方位算出部９及び目標候補相対速度算出部２３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５１に格納し、コンピュータのＣＰＵなどのプロセッサ５２がメモリ５１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。
【００３７】
次に動作について説明する。
電波受信部１１の局部発振器１２は、図１の局部発振器３と同様に、角周波数ωの整数倍だけ周波数が異なる式（３）に示すＭ個の局部発振信号Ｌ１（ｔ）〜ＬＭ（ｔ）を発振する。
局部発振器１２は、Ｍ個の局部発振信号Ｌ１（ｔ）〜ＬＭ（ｔ）を受信機４−１〜４−Ｍに出力するとともに、受信機４−１に出力する局部発振信号Ｌ１（ｔ）と同じ下記の式（１２）で表される局部発振信号Ｌ１（ｔ）を電波送信部１３の送信機１４に出力する。
2016098163.tif 000014
【００３８】
電波送信部１３の送信機１４は、局部発振器１２から局部発振信号Ｌ１（ｔ）を受けると、その局部発振信号Ｌ１（ｔ）を用いて、送信信号を生成する。
これにより、電波送信部１３のアンテナ素子１５から送信信号が電波として空間に放射される。
アンテナ素子１５から空間に放射された電波のうち、目標に反射されて戻ってきた電波は、アンテナ素子２−１〜２−Ｍに受信される。
【００３９】
この場合、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）は、上記の式（１）のように表される。
ただし、この実施の形態２では、目標候補が移動目標である場合を想定しており、基準点に設置されているアンテナ素子２−１の受信信号Ｒｘ０（ｔ）は、下記の式（１３）のように表される。Ｒｘ０（ｔ）＝Ｒｘ１（ｔ）である。
2016098163.tif 000015
式（１３）において、ｖは移動目標の相対速度である。
【００４０】
受信機４−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、局部発振器３がＭ個の局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を発振すると、上記実施の形態１と同様に、その局部発振信号Ｌｍ（ｔ）を用いて、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘｍ（ｔ）の周波数を変換（ダウンコンバート）することで、アンテナ素子番号ｍの受信ビデオ信号Ｖｍ（ｔ）を生成する。
加算器５は、Ｍ台の受信機４−１〜４−Ｍが受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）を生成すると、上記実施の形態１と同様に、その受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）を加算し、加算後の受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）をＡ／Ｄ変換器６に出力する。
また、加算器５は、上記実施の形態１と同様に、受信ビデオ信号Ｖ１（ｔ）〜ＶＭ（ｔ）に重みを付けて加算することで、アンテナパターンのサイドローブを抑圧する窓関数処理を実施するようにしてもよい。
Ａ／Ｄ変換器６は、加算器５から加算後の受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）を受けると、上記実施の形態１と同様に、その受信ビデオ信号Ｖｓｕｍ（ｔ）をＡ／Ｄ変換することで、上記の式（８）で表されるディジタル信号である受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を生成する。
【００４１】
信号処理器２０の周波数領域変換部２１は、電波受信部１１のＡ／Ｄ変換器６から受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を受けると、その受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を下記の式（１４）にしたがって受信ビデオ信号Ｖ’（ｈ，ｎＴ）に変換する。
2016098163.tif 000016
2016098163.tif 000017
2016098163.tif 000018
式（１４）〜（１６）において、ｎＴは角周波数ωの位相が一周期する時間Ｔ内のサンプリング番号、ＮＴは角周波数ωの位相が一周期する時間Ｔ内のサンプリング点数、ｈは時間Ｔの繰り返し番号、Ｈは電波の受信時刻Ｔｏｂｓ内の時間Ｔの繰り返し数である。
【００４２】
また、周波数領域変換部２１は、その受信ビデオ信号Ｖ’（ｈ，ｎＴ）に対する離散フーリエ変換処理を実施することで、下記の式（１７）に示すように、その受信ビデオ信号Ｖ’（ｈ，ｎＴ）を周波数領域の信号である受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）に変換する。
2016098163.tif 000019
式（１７）において、ＨＦＦＴは周波数領域変換点数、ｋは周波数領域のサンプリング番号である。
周波数領域変換部２１では、離散フーリエ変換を用いて、周波数領域の信号に変換しているため、受信信号をコヒーレント積分する効果があり、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：信号対雑音比）が向上する。
【００４３】
信号処理器２０の目標候補検出部２２は、周波数領域変換部２１から周波数領域の信号である受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を受けると、その受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）の信号電力に基づく、例えば、ＣＦＡＲ処理を実施することで目標候補を検出する。
目標候補検出部２２は、目標候補を検出すると、その目標候補を検出した周波数を示す情報として、その目標候補のピーク電力に対応する周波数領域のサンプリング番号ｋ’と、そのサンプリング番号ｋ’に対応するサンプリング番号ｎ’（目標候補を検出した電波の受信時刻を示す番号）を目標候補方位算出部９に出力する。また、受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を目標候補方位算出部９に出力する。
【００４４】
信号処理器２０の目標候補方位算出部９は、目標候補検出部２２からサンプリング番号ｎ’を受けると、上記実施の形態１と同様に、そのサンプリング番号ｎ’を用いて、目標候補の方位θ’を算出し、目標候補の方位θ’、サンプリング番号ｋ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を目標候補相対速度算出部２３に出力する。
【００４５】
信号処理器２０の目標候補相対速度算出部２３は、目標候補方位算出部９から周波数領域のサンプリング番号ｋ’を受けると、下記の式（１８）に示すように、そのサンプリング番号ｋ’から目標候補の相対速度ｖ’を算出し、その目標候補の相対速度ｖ’、目標候補の方位θ’、サンプリング番号ｋ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を表示器１０に出力する。
2016098163.tif 000020
式（１８）において、Δｖｓａｍｐ速度サンプリング間隔である。
【００４６】
表示器１０は、信号処理器２０の目標候補相対速度算出部２３から相対速度ｖ’、目標候補の方位θ’、サンプリング番号ｋ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を受けると、相対速度ｖ’、目標候補の方位θ’、サンプリング番号ｋ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を捜索結果として画面に表示する。
【００４７】
ここで、図１０はサンプリング番号ｎ’と周波数領域のサンプリング番号ｋ’にある目標候補を示す説明図であり、表示器１０には、図１０に示すような捜索結果が表示される。
信号処理器２０では、各方位のアンテナパターンを形成することなく、目標候補の方位を算出することが可能であり、かつ、各方位になる目標の相対速度ｖ’を算出することが可能である。
【００４８】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、図１の電波受信部１に相当する電波受信部１１を備えているので、上記実施の形態１と同様に、ハードウェア規模を低減することができるとともに、低演算量で複数の方位に存在している目標候補を捜索することができる効果を奏する。
また、この実施の形態２によれば、目標候補検出部２２から出力された周波数領域のサンプリング番号ｋ’を用いて、目標候補の相対速度ｖ’を算出する目標候補相対速度算出部２３を備えているので、低演算量で目標候補の相対速度ｖ’を算出することができる効果を奏する。
【００４９】
この実施の形態２では、レーダ装置が信号処理器２０を備えている例を示したが、図１のレーダ装置が信号処理器７の代わりに、信号処理器２０を備えているようにしてもよい。
また、この実施の形態２では、レーダ装置が電波送信部１３を備えている例を示したが、図１のレーダ装置のように、電波送信部１３を備えていなくてもよい。
【００５０】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図であり、図１１において、図９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。
電波受信部３１はアンテナパターンの指向方向を時分割で切り替えながら、電波送信部１３から放射された後、目標候補によって散乱された電波を受信して受信ビデオ信号を生成するアンテナ装置であり、Ｍ本のアンテナ素子２−１〜２−Ｍ、Ｍ台の受信機４−１〜４−Ｍ、局部発振器３２、パルス変調器３３、加算器５及びＡ／Ｄ変換器６から構成されている。
電波受信部３１の局部発振器３２は予め設定されている角周波数ω’の整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌ’１（ｔ）〜Ｌ’Ｍ（ｔ）を発振して、Ｍ個の局部発振信号Ｌ’１（ｔ）〜Ｌ’Ｍ（ｔ）を受信機４−１〜４−Ｍに出力するほか、受信機４−１に出力する局部発振信号Ｌ’１（ｔ）と同じ局部発振信号Ｌ’１（ｔ）をパルス変調器３３に出力する。なお、角周波数ω’の周期Ｔはパルス変調器３３により生成されるパルス信号のパルス幅Ｔｐｌｓに設定され、角周波数ω’は２π／Ｔｐｌｓの値（３６０度を電波のパルス幅Ｔｐｌｓで除算された値）に設定されている。
パルス変調器３３は局部発振器３２から出力された局部発振信号Ｌ’１（ｔ）をパルス変調し、パルス変調後の局部発振信号Ｌ”１（ｔ）を送信機１４に出力する。
【００５１】
信号処理器４０は周波数領域変換部２１、目標候補検出部２２、目標候補方位算出部４１、目標候補相対速度算出部２３及び目標候補相対距離算出部４２から構成されている。
目標候補方位算出部４１は目標候補検出部２２から出力されたサンプリング番号ｎ’を用いて、目標候補の方位θ”を算出する処理を実施する。
目標候補相対距離算出部４２は目標候補相対速度算出部２３から出力されたサンプリング番号ｎ’を用いて、目標候補の相対距離Ｒ’０を算出する処理を実施する。
【００５２】
図１１の例では、信号処理器４０の構成要素である周波数領域変換部２１、目標候補検出部２２、目標候補方位算出部４１、目標候補相対速度算出部２３及び目標候補相対距離算出部４２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）で構成されているものを想定しているが、信号処理器２０がコンピュータで構成されていてもよい。
信号処理器４０がコンピュータで構成される場合、図２に示すように、周波数領域変換部２１、目標候補検出部２２、目標候補方位算出部４１、目標候補相対速度算出部２３及び目標候補相対距離算出部４２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５１に格納し、当該コンピュータのＣＰＵなどのプロセッサ５２がメモリ５１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。
【００５３】
次に動作について説明する。
電波受信部３１の局部発振器３２は、下記の式（１９）に示すように、予め設定されている角周波数ω’の整数倍だけ周波数が異なるＭ個の局部発振信号Ｌ’１（ｔ）〜Ｌ’Ｍ（ｔ）を発振する。
2016098163.tif 000021
2016098163.tif 000022
式（１９）において、ＡＬは局部発振信号Ｌ’ｍ（ｔ）の振幅、Ｔｐｌｓはパルス変調器３３により生成されるパルス信号のパルス幅、Δｆ’はアンテナ素子間の周波数間隔を表している。
【００５４】
局部発振器３２は、Ｍ個の局部発振信号Ｌ’１（ｔ）〜Ｌ’Ｍ（ｔ）を受信機４−１〜４−Ｍに出力し、受信機４−１に出力する局部発振信号Ｌ’１（ｔ）と同じ局部発振信号Ｌ’１（ｔ）をパルス変調器３３に出力する。
ここで、図１２はパルス幅Ｔｐｌｓとパルス繰り返し周期Ｔｐｒｉの関係を示す説明図であり、図１３は角周波数ω’の周期Ｔとパルス幅Ｔｐｌｓの関係を示す説明図である。
局部発振器３２では、図１３（ａ）に示すように、角周波数ω’の周期Ｔがパルス幅Ｔｐｌｓに設定され、式（２０）に示すように、角周波数ω’が２π／Ｔｐｌｓの値に設定されている。
角周波数ω’の周期Ｔがパルス幅Ｔｐｌｓの２分の１に設定されている場合、図１３（ｂ）に示すように、パルス内に２つのピークが発生して、距離アンビギュィティが発生する問題が生じる。また、角周波数ω’が大きくなるためサンプリング周波数も高くなり、演算量やハードウェア規模が大きくなる。
これに対して、この実施の形態３では、角周波数ω’の周期Ｔがパルス幅Ｔｐｌｓに設定されているため、図１３（ａ）に示すように、パルス幅内の距離アンビギュィティ（あいまいさ）がなくなり、演算量やハードウェア規模を抑えることができる。
【００５５】
パルス変調器３３は、局部発振器３２から局部発振信号Ｌ’１（ｔ）を受けると、下記の式（２１）に示すように、その局部発振信号Ｌ’１（ｔ）をパルス変調し、パルス変調後の局部発振信号Ｌ”１（ｔ）を送信機１４に出力する。
2016098163.tif 000023
2016098163.tif 000024
式（２１）において、ｈはヒット番号、Ｈ’はヒット数である。
【００５６】
電波送信部１３の送信機１４は、パルス変調器３３からパルス変調後の局部発振信号Ｌ”１（ｔ）を受けると、その局部発振信号Ｌ”１（ｔ）を用いて、送信信号を生成する。
これにより、電波送信部１３のアンテナ素子１５から送信信号が電波として空間に放射される。
アンテナ素子１５から空間に放射された電波のうち、目標に反射されて戻ってきた電波は、アンテナ素子２−１〜２−Ｍに受信される。
【００５７】
アンテナ素子２−１〜２−Ｍが、方位がθ、相対距離がＲ０、相対距離がｖの目標に散乱された電波を入射する場合、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘ’ｍ（ｔ）は、下記の式（２３）のように表される。
また、基準点に設置されているアンテナ素子２−１の受信信号Ｒｘ’０（ｔ）は、下記の式（２４）のように表される。ただし、Ｒｘ０’（ｔ）＝Ｒｘ’１（ｔ）である。
2016098163.tif 000025
2016098163.tif 000026
式（２３）（２４）において、ｔは時刻、Ｔｏｂｓは電波の受信時刻、ｆ０は送信周波数、Ｍはアンテナ素子の素子数、ｍはアンテナ素子番号、ｄはアンテナ素子間隔、ｃは光速、ＡＲｘは受信信号Ｒｘ’０（ｔ）の振幅を表している。
【００５８】
受信機４−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、局部発振器３２がＭ個の局部発振信号Ｌ’ｍ（ｔ）を発振すると、下記の式（２５）に示すように、その局部発振信号Ｌ’ｍ（ｔ）を用いて、アンテナ素子２−ｍの受信信号Ｒｘ’ｍ（ｔ）の周波数を変換（ダウンコンバート）することで、アンテナ素子番号ｍの受信ビデオ信号Ｖ”ｍ（ｔ）を生成する。
2016098163.tif 000027
式（２５）において、ＡＶ，ｍはアンテナ素子番号ｍの受信ビデオ信号Ｖ”ｍ（ｔ）の振幅、＊は複素共役を表している。
【００５９】
加算器５は、Ｍ台の受信機４−１〜４−Ｍが受信ビデオ信号Ｖ”１（ｔ）〜Ｖ”Ｍ（ｔ）を生成すると、上記実施の形態１と同様に、その受信ビデオ信号Ｖ”１（ｔ）〜Ｖ”Ｍ（ｔ）を加算し、加算後の受信ビデオ信号Ｖ’ｓｕｍ（ｔ）をＡ／Ｄ変換器６に出力する。
また、加算器５は、上記実施の形態１と同様に、受信ビデオ信号Ｖ”１（ｔ）〜Ｖ”Ｍ（ｔ）に重みを付けて加算することで、アンテナパターンのサイドローブを抑圧する窓関数処理を実施するようにしてもよい。
Ａ／Ｄ変換器６は、加算器５から加算後の受信ビデオ信号Ｖ’ｓｕｍ（ｔ）を受けると、上記実施の形態１と同様に、その受信ビデオ信号Ｖ’ｓｕｍ（ｔ）をＡ／Ｄ変換することで、上記の式（８）で表されるディジタル信号である受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を生成する。
【００６０】
信号処理器４０の周波数領域変換部２１は、電波受信部３１のＡ／Ｄ変換器６から受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を受けると、上記実施の形態２と同様に、その受信ビデオ信号Ｖ（ｎ）を式（１４）にしたがって受信ビデオ信号Ｖ’（ｈ，ｎＴ）に変換してから、その受信ビデオ信号Ｖ’（ｈ，ｎＴ）に対する離散フーリエ変換処理を実施することで、その受信ビデオ信号Ｖ’（ｈ，ｎＴ）を周波数領域の信号である受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）に変換する。
信号処理器４０の目標候補検出部２２は、周波数領域変換部２１から周波数領域の信号である受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を受けると、上記実施の形態２と同様に、その受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）の信号電力に基づく、例えば、ＣＦＡＲ処理を実施することで目標候補を検出する。
目標候補検出部２２は、目標候補を検出すると、その目標候補を検出した周波数を示す情報として、その目標候補のピーク電力に対応する周波数領域のサンプリング番号ｋ’と、そのサンプリング番号ｋ’に対応するサンプリング番号ｎ’を目標候補方位算出部４１に出力する。また、受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を目標候補方位算出部４１に出力する。
【００６１】
信号処理器４０の目標候補方位算出部４１は、目標候補検出部２２からサンプリング番号ｎ’を受けると、下記の式（２６）に示すように、そのサンプリング番号ｎ’を用いて、目標候補の方位θ”を算出し、目標候補の方位θ”、サンプリング番号ｋ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を目標候補相対速度算出部２３に出力する。
2016098163.tif 000028
式（２６）において、ｍｏｄ（Ｘ，Ｙ）は変数Ｘを変数Ｙで除算した後の残余を示す数学記号である。
【００６２】
信号処理器４０の目標候補相対速度算出部２３は、目標候補方位算出部４１から周波数領域のサンプリング番号ｋ’を受けると、上記実施の形態２と同様に、そのサンプリング番号ｋ’から目標候補の相対速度ｖ’を算出し、その目標候補の相対速度ｖ’、目標候補の方位θ”、サンプリング番号ｋ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を目標候補相対距離算出部４２に出力する。
【００６３】
信号処理器４０の目標候補相対距離算出部４２は、目標候補相対速度算出部２３からサンプリング番号ｎ’を受けると、下記の式（２７）に示すように、そのサンプリング番号ｎ’を用いて、目標候補の相対距離Ｒ’０を算出し、その目標候補の相対距離Ｒ’０、目標候補の相対速度ｖ’、目標候補の方位θ”、サンプリング番号ｋ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を表示器１０に出力する。
2016098163.tif 000029
式（２７）において、ｆｌｏｏｒ（ｘ）は実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を得る床関数である。
【００６４】
表示器１０は、信号処理器４０の目標候補相対距離算出部４２から目標候補の相対距離Ｒ’０、目標候補の相対速度ｖ’、目標候補の方位θ”、サンプリング番号ｋ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を受けると、相対距離Ｒ’０、相対速度ｖ’、目標候補の方位θ’、サンプリング番号ｋ’、サンプリング番号ｎ’及び受信ビデオ信号ＦＶ（ｋ，ｎＴ）を捜索結果として画面に表示する。
ここで、図１４はサンプリング番号ｎ’にある目標候補の相対距離を示す説明図であり、表示器１０には、図１４に示すような捜索結果が表示される。
【００６５】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、図９の電波受信部１１に相当する電波受信部３１を備えているので、上記実施の形態２と同様に、ハードウェア規模を低減することができるとともに、低演算量で複数の方位に存在している目標候補を捜索することができる効果を奏する。
また、この実施の形態３によれば、角周波数ω’の周期Ｔがパルス幅Ｔｐｌｓに設定されているため、パルス幅内の距離アンビギュィティがなくなり、目標候補の相対距離を算出する際の演算量やハードウェア規模を抑えることができる。
また、この実施の形態３によれば、サンプリング番号ｎ’を用いて、目標候補の相対距離Ｒ’０を算出する目標候補相対距離算出部４２を備えているので、低演算量で目標候補の相対距離Ｒ’０を算出することができる効果を奏する。
【００６６】
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】
【００６７】
この発明に係るレーダ装置は、複数の方位に存在している目標候補を低演算量で捜索する必要があるものに適している。
【符号の説明】
【００６８】
１  電波受信部、２−１〜２−Ｍ  アンテナ素子、３  局部発振器、４−１〜４−Ｍ  受信機、５  加算器、６  Ａ／Ｄ変換器（アナログデジタル変換器）、７  信号処理器、８  目標候補検出部、９  目標候補方位算出部、１０  表示器、１１  電波受信部、１２  局部発振器、１３  電波送信部、１４  送信機、１５  アンテナ素子、２０  信号処理器、２１  周波数領域変換部、２２  目標候補検出部、２３  目標候補相対速度算出部、３１  電波受信部、３２  局部発振器、３３  パルス変調器、４０  信号処理器、４１  目標候補方位算出部、４２  目標候補相対距離算出部、５１  メモリ、５２  プロセッサ。
【図１】
2016098163.tif 000030
【図２】
2016098163.tif 000031
【図３】
2016098163.tif 000032
【図４】
2016098163.tif 000033
【図５】
2016098163.tif 000034
【図６】
2016098163.tif 000035
【図７】
2016098163.tif 000036
【図８】
2016098163.tif 000037
【図９】
2016098163.tif 000038
【図１０】
2016098163.tif 000039
【図１１】
2016098163.tif 000040
【図１２】
2016098163.tif 000041
【図１３】
2016098163.tif 000042
【図１４】
2016098163.tif 000043
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月4日(2016.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係るレーダ装置は、電波を受信する複数のアンテナ素子と、周波数が異なる複数の局部発振信号を発振する局部発振器と、局部発振器により発振された複数の局部発振信号のうち、いずれか１つの局部発振信号を用いて、アンテナ素子の受信信号の周波数を変換する複数の受信機と、複数の受信機により周波数が変換された受信信号を加算する加算器と、加算器による加算後の受信信号をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号を受信ビデオ信号として出力するアナログデジタル変換器とを設け、目標候補検出部が、アナログデジタル変換器から出力された受信ビデオ信号の信号電力に基づいて、観測対象である目標の候補を検出し、目標候補方位算出部が、目標候補検出部により目標の候補が検出された電波の受信時刻から目標候補の方位を算出し、複数のアンテナ素子は、パルス変調された電波を受信し、局部発振器は、予め設定されている角周波数の整数倍だけ周波数が異なる複数の局部発振信号を発振し、角周波数の周期は、電波のパルス幅に設定されるようにしたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明によれば、電波を受信する複数のアンテナ素子と、周波数が異なる複数の局部発振信号を発振する局部発振器と、局部発振器により発振された複数の局部発振信号のうち、いずれか１つの局部発振信号を用いて、アンテナ素子の受信信号の周波数を変換する複数の受信機と、複数の受信機により周波数が変換された受信信号を加算する加算器と、加算器による加算後の受信信号をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号を受信ビデオ信号として出力するアナログデジタル変換器とを設け、目標候補検出部が、アナログデジタル変換器から出力された受信ビデオ信号の信号電力に基づいて、観測対象である目標の候補を検出し、目標候補方位算出部が、目標候補検出部により目標の候補が検出された電波の受信時刻から目標候補の方位を算出し、複数のアンテナ素子は、パルス変調された電波を受信し、局部発振器は、予め設定されている角周波数の整数倍だけ周波数が異なる複数の局部発振信号を発振し、角周波数の周期は、電波のパルス幅に設定されるように構成したので、ハードウェア規模を低減することができるとともに、低演算量で複数の方位に存在している目標候補を捜索することができる効果がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を受信する複数のアンテナ素子と、
周波数が異なる複数の局部発振信号を発振する局部発振器と、
前記局部発振器により発振された複数の局部発振信号のうち、いずれか１つの局部発振信号を用いて、前記アンテナ素子の受信信号の周波数を変換する複数の受信機と、
前記複数の受信機により周波数が変換された受信信号を加算する加算器と、
前記加算器による加算後の受信信号をディジタル信号に変換し、前記ディジタル信号を受信ビデオ信号として出力するアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器から出力された受信ビデオ信号の信号電力に基づいて、観測対象である目標の候補を検出する目標候補検出部と、
前記目標候補検出部により目標の候補が検出された電波の受信時刻から目標候補の方位を算出する目標候補方位算出部と、
を備え、
前記複数のアンテナ素子は、パルス変調された電波を受信し、
前記局部発振器は、予め設定されている角周波数の整数倍だけ周波数が異なる複数の局部発振信号を発振し、
前記角周波数の周期は、前記電波のパルス幅に設定されているレーダ装置。
【請求項２】
前記角周波数は、３６０度を前記電波のパルス幅で除算された値に設定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３】
電波を空間に放射する電波送信部と、
電波をパルス変調するパルス変調器と、
を備え、
前記複数のアンテナ素子は、前記パルス変調器によりパルス変調され、前記電波送信部から放射された後、前記目標に反射されて戻ってきた電波を受信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４】
前記加算器は、前記複数の受信機により周波数が変換された受信信号を加算する際、複数の受信信号に重みを付けて加算することで、アンテナパターンのサイドローブを抑圧する窓関数処理を実施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５】
前記アナログデジタル変換器から出力された受信ビデオ信号を周波数領域の信号に変換する周波数領域変換部を備え、
前記目標候補検出部は、前記周波数領域変換部により変換された周波数領域の信号の信号電力に基づいて、観測対象である目標の候補を検出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６】
前記目標候補検出部により目標の候補が検出された周波数から目標候補の相対速度を算出する目標候補相対速度算出部を備えたことを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記目標候補検出部により目標の候補が検出された電波の受信時刻から目標候補の相対距離を算出する目標候補相対距離算出部を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【国際調査報告】
2016098163.tif 000044
2016098163.tif 000045
2016098163.tif 000046
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