(57)【要約】【課題】急峻な振幅特性を得ることができ、不要信号付近の目標及び微弱信号の目標の検出性能を飛躍的に向上することができるパルスドップラレーダ装置を得る。【解決手段】Ａ／Ｄ変換後の受信信号に対して低サイドローブのウェイティング処理を施す低サイドローブウェイティング処理器６と、低サイドローブウェイティング処理後の信号に対してＦＦＴ処理を施し、周波数軸信号に変換する周波数分析器７と、ＦＦＴ処理後の信号に対し不要信号の除去をする不要信号除去処理器８と、不要信号除去後の信号に対してＩＦＦＴ処理を施し、時間軸信号に復元する時間軸分析器９と、ＩＦＦＴ処理後の信号に対し、低損失のウェイティング処理を施す低損失ウェイティング処理器１０と、低損失ウェイティング処理後の信号に対してＦＦＴ処理を施し、周波数軸信号に変換する周波数分析器１１と、ＦＦＴ処理後の信号を元に目標を捜索、検出する目標検出器１２とを設けた。【選択図】図１
2008249373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを介して目標に向け送信パルスを放射し、目標で反射された電波を受信し信号処理を施して目標を検出するパルスドップラレーダ装置であって、
Ａ／Ｄ変換後の受信信号に対して低サイドローブのウェイティング処理を施す低サイドローブウェイティング処理器と、
低サイドローブウェイティング処理後の信号に対してＦＦＴ処理を施し、周波数軸信号に変換する第１の周波数分析器と、
ＦＦＴ処理後の信号に対し不要信号の除去をする不要信号除去処理器と
を備えたことを特徴とするパルスドップラレーダ装置。
【請求項２】
不要信号除去後の信号に対してＩＦＦＴ処理を施し、時間軸信号に復元する時間軸分析器と、
ＩＦＦＴ処理後の信号に対し、低損失のウェイティング処理を施す低損失ウェイティング処理器と、
低損失ウェイティング処理後の信号に対してＦＦＴ処理を施し、周波数軸信号に変換する第２の周波数分析器と、
ＦＦＴ処理後の信号を元に目標を捜索、検出する目標検出器とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１記載のパルスドップラレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、捜索、追尾レーダ装置において、少ないサンプル数であっても微弱信号の目標、もしくは不要信号付近の目標を検出することが可能なパルスドップラレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の捜索、追尾用パルスドップラレーダ装置について図６から図９までを参照しながら説明する。図６は、従来のパルスドップラレーダ装置の構成及び動作の流れを示す図である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６において、従来のパルスドップラレーダ装置は、送信機９１と、送受信切替器９２と、アンテナ９３と、受信機９４と、Ａ／Ｄ変換器９５と、不要信号除去フィルタ９６と、低損失ウェイティング処理器９７と、周波数分析器９８と、目標検出器９９とが設けられている。
【０００４】
図６に示すように、送信機９１より発生した送信パルスは、送受信切替器９２を経てアンテナ９３から電波として目標へ放射される。目標で反射された電波は、アンテナ９３で再び受信され、送受信切替器９２を経て受信機９４へ入力される。その入力信号を受信機９４により増幅、位相検波し、Ａ／Ｄ変換器９５によりデジタルビデオ信号に変換される。次に、デジタルビデオに変換された信号に対して、不要信号除去フィルタ９６により時間軸で不要信号除去フィルタ処理を行ない、不要信号を除去する。次に、低損失ウェイティング処理器９７で低損失のウェイティングを行ない、ＦＦＴ時の境界の影響を低減する。さらに、ウェイティング後の信号に対して、周波数分析器９８でＦＦＴ処理を行ない、時間軸信号から周波数軸信号に変換する。標準的なパルスドップラレーダ装置では、この周波数軸信号における振幅情報を利用して、目標検出器９９で目標検出処理をおこなう。
【０００５】
上記の目標検出手法を使用した場合、目標検出時の振幅特性は、およそ図７のようになる。図７において、Ｓ１０は目標信号を示す。
【０００６】
図６に示した目標検出処理を行なう場合、次の問題がある。レーダ信号処理の場合、サンプル数が限られているため、時間軸での不要信号除去フィルタを行なう際に、その特性を最大限生かすことができず、結果として急峻な周波数特性を得ることができないという点である。これにより、不要信号付近に存在する目標信号の振幅も低減させてしまうため、結果的に微弱信号目標が不要信号に埋もれてしまい、微弱信号目標の検出が困難となる問題が発生する。
【０００７】
例えば、時間軸フィルタとして３パルスキャンセラフィルタ、低損失ウェイティングとしてＨａｍｍｉｎｇＷｉｎｄｏｗ関数を使用し、図６の手法を用いて、不要信号から離れた目標と、不要信号付近の目標の２目標を捜索する場合、目標検出時の振幅特性は図８のように得られる。図８において、Ｓ１１は不要信号から離れた目標の振幅、Ｓ１２は不要信号付近の目標の振幅である。この図８を見ると、不要信号から離れた目標Ｓ１１に対し、不要信号付近の目標Ｓ１２は振幅のレベルが下がっていることがわかる。この状態では、さらに不要信号に近づいたり、振幅が元々微弱であったりする場合は、検出が不可能になってしまう。
【０００８】
さらに、時間軸でのフィルタ処理を行なったことにより、フィルタの周波数特性に起因する振幅変調がかかってしまい、ＦＦＴ処理後に補正処理を行なう必要が生じる。
【０００９】
他方、時間軸での不要信号除去フィルタ処理を行なわない場合、周波数分析を使用して目標検出を行なう際に、不要信号のサイドローブが目標検出領域に現れてしまい、目標検出の精度が著しく低下する。
【００１０】
このとき、目標が微弱信号目標であった場合の周波数分析結果は、およそ図９に示す形となる。図９において、Ｓ１３は目標信号、Ｓ１４はクラッタである。目標信号Ｓ１３が不要信号のサイドローブに完全に埋まっているため、検出が不可能な状態となっている。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１５４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したような従来のパルスドップラレーダ装置では、不要信号除去のために、時間軸のフィルタ処理を行なう必要があるが、サンプル数の少なさから、時間軸フィルタの性能を十分に生かすことができず、結果的に不要波信号付近の目標や、微弱信号目標の検出が困難であるという問題点があった。
【００１３】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、不要信号を除去して目標信号を検出する際の手段に、時間軸フィルタを使用せず、低サイドローブウェイティング処理を施して周波数軸上で不要信号の除去を行なうことにより、急峻な振幅特性を得ることができ、不要信号付近の目標及び微弱信号の目標の検出性能を飛躍的に向上することができるパルスドップラレーダ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るパルスドップラレーダ装置は、アンテナを介して目標に向け送信パルスを放射し、目標で反射された電波を受信し信号処理を施して目標を検出するパルスドップラレーダ装置であって、Ａ／Ｄ変換後の受信信号に対して低サイドローブのウェイティング処理を施す低サイドローブウェイティング処理器と、低サイドローブウェイティング処理後の信号に対してＦＦＴ処理を施し、周波数軸信号に変換する第１の周波数分析器と、ＦＦＴ処理後の信号に対し不要信号の除去をする不要信号除去処理器とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係るパルスドップラレーダ装置は、急峻な振幅特性を得ることができ、不要信号付近の目標及び微弱信号の目標の検出性能を飛躍的に向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置について図１から図５までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置の構成及び動作の流れを示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１７】
図１において、この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置は、目標に向け放射する送信パルスを発生させる送信機１と、送信、受信の切り替えを行う送受信切替器２と、送信パルスを電波として目標に放射させるアンテナ３と、目標で反射された電波をアンテナ３を介して受信する受信機４と、受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５と、Ａ／Ｄ変換後の信号に対して低サイドローブのウェイティング処理を施す低サイドローブウェイティング処理器６と、低サイドローブウェイティング処理後の信号に対してＦＦＴ処理を施し、周波数軸信号に変換する周波数分析器７と、ＦＦＴ処理後の信号に対し不要信号の除去をする不要信号除去処理器８と、不要信号除去後の信号に対してＩＦＦＴ処理を施し、時間軸信号に復元する時間軸分析器９と、ＩＦＦＴ処理後の信号に対し、低損失のウェイティング処理を施す低損失ウェイティング処理器１０と、低損失ウェイティング処理後の信号に対してＦＦＴ処理を施し、周波数軸信号に変換する周波数分析器１１と、ＦＦＴ処理後の信号を元に目標を捜索、検出する目標検出器１２とが設けられている。
【００１８】
つぎに、この実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１において、送信機１より発生した送信パルスは、送受信切替器２を経てアンテナ３から電波として目標へ放射される。また、目標で反射された電波は、アンテナ３で再び受信され、送受信切替器２を経て受信機４へ入力される。
【００２０】
その入力信号を受信機４により増幅、位相検波し、Ａ／Ｄ変換器５によりデジタルビデオ信号に変換される。次に、デジタルビデオに変換された信号に対し、低サイドローブウェイティング処理器６で、低サイドローブで若干損失の大きいウェイティング処理、例えばＮｕｔｔａｌｌ  Ｗｉｎｄｏｗ関数を使用したウェイティングを行い、その後、周波数分析器７でＦＦＴ処理を行い、周波数軸変換を行なう。このときの周波数軸における振幅特性は、図２のようになる。
【００２１】
図２は、この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置の低サイドローブウェイティング処理後の周波数分析結果を示す図である。図２において、Ｓ１は目標信号を示す。
【００２２】
この状態から、不要信号除去処理器８で、不要信号の除去を行ない、時間軸分析器９によりＩＦＦＴ処理を行い再び時間軸信号に戻す。以上までが不要信号除去の処理である。
【００２３】
ここからは従来手法と同様に、低損失ウェイティング処理器１０で、例えばＨａｍｍｉｎｇ  Ｗｉｎｄｏｗ関数等を使用した低損失ウェイティングを行ない、ＦＦＴ時の境界の影響を低減する。その後、周波数分析器１１で再びＦＦＴ処理を行い、周波数軸信号へと変換し、この信号を元に目標検出器１２で目標検出を行なう。このときの周波数軸における振幅特性は、図３のようになる。
【００２４】
図３は、この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置の低損失ウェイティング処理後の周波数分析結果を示す図である。図３において、Ｓ２は目標信号を示す。
【００２５】
本実施の形態を用いて、不要信号から離れた目標と、不要信号付近の目標の２目標を捜索する場合、低サイドローブウェイティング後の振幅特性は図４のように、また、低損失ウェイティング後の振幅特性は図５のように得られる。なお、周波数軸上での不要信号除去は、適当なノイズレベルで不要信号をブランキングすることでおこなう。
【００２６】
図４は、この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置において、不要信号から離れた目標と、不要信号付近の目標の２目標を捜索する場合の低サイドローブウェイティング後の振幅特性を示す図である。図４において、Ｓ３は不要信号から離れた目標の振幅、Ｓ４は不要信号付近の目標の振幅である。
【００２７】
また、図５は、この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置において、不要信号から離れた目標と、不要信号付近の目標の２目標を捜索する場合の低損失ウェイティング後の振幅特性を示す図である。図５において、Ｓ５は不要信号から離れた目標の振幅、Ｓ６は不要信号付近の目標の振幅である。
【００２８】
従来装置の特性を示す図９と、本実施の形態の特性を示す図２を比較すると、図９では不要信号のサイドローブに目標信号Ｓ１３が覆われており、検出不能である。一方、図２では目標信号Ｓ１が検出可能な状態になっていることが明らかである。
【００２９】
また、従来装置の特性を示す図８と、本実施の形態の特性を示す図４及び図５を比較すると、不要信号付近の目標Ｓ４、Ｓ６も、不要信号から離れた目標Ｓ３、Ｓ５と同程度の振幅レベルを保持していることから、本実施の形態に係る光検出器が、時間軸でのフィルタ処理を行なった場合に比べて、明らかに検出性能が向上していることが見て取れる。
【００３０】
上述したように、本実施の形態によれば、不要信号を除去して目標信号を検出する際の手段に、時間軸フィルタを使用せず、低サイドローブウェイティング処理を施して周波数軸上で不要信号の除去を行なうことにより、従来手法と比べて、急峻な振幅特性を得ることができ、不要信号付近の目標および微弱信号の目標の検出性能が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置の構成及び動作の流れを示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置の低サイドローブウェイティング処理後の周波数分析結果を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置の低損失ウェイティング処理後の周波数分析結果を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置において、不要信号から離れた目標と、不要信号付近の目標の２目標を捜索する場合の低サイドローブウェイティング後の振幅特性を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るパルスドップラレーダ装置において、不要信号から離れた目標と、不要信号付近の目標の２目標を捜索する場合の低損失ウェイティング後の振幅特性を示す図である。
【図６】従来のパルスドップラレーダ装置の構成及び動作の流れを示す図である。
【図７】従来のパルスドップラレーダ装置の周波数軸での目標検出時振幅を示す図である。
【図８】従来のパルスドップラレーダ装置において、不要信号から離れた目標と、不要信号付近の目標の２目標を捜索する場合の周波数軸での目標検出時振幅を示す図である。
【図９】従来のパルスドップラレーダ装置の時間軸によるフィルタを行なわない場合の周波数軸での目標検出時振幅を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  送信機、２  送受信切替器、３  アンテナ、４  受信機、５  Ａ／Ｄ変換器、６  低サイドローブウェイティング処理器、７  周波数分析器、８  不要信号除去処理器、９  時間軸分析器、１０  低損失ウェイティング処理器、１１  周波数分析器、１２  目標検出器。
【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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