(57)【要約】【課題】ターゲット情報を精密に得る。【解決手段】互いに相互相関が低い符号Ｈ，Ｖを発生し、チャープ信号を符号Ｈ，Ｖで符号変調して送信信号Ｈ，Ｖを送信し、反射されたＨ偏波の受信信号Ｈを受信し、受信信号Ｈと遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＨＨを生成し、反射されたＶ偏波の受信信号Ｖを受信し、受信信号Ｖと遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＶＨを生成し、受信信号Ｈと遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＨＶを生成し、受信信号Ｖと遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＶＶを生成する。【選択図】図１
2008275382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号Ｖとの相互相関が所定値以下の符号Ｈを発生し、入力電圧に応じて周波数が変化するチャープ信号を上記符号Ｈで符号変調して、水平偏波であるＨ偏波の送信信号Ｈをターゲットに送信するＨ偏波符号変調手段と、
上記符号Ｈとの相互相関が所定値以下の符号Ｖを発生し、上記チャープ信号を上記符号Ｖで符号変調して、垂直偏波であるＶ偏波の送信信号Ｖを上記ターゲットに送信するＶ偏波符号変調手段と、
上記ターゲットで反射された上記送信信号ＨによるＨ偏波の反射波と上記ターゲットで反射された上記送信信号ＶによるＨ偏波の反射波を合成した受信信号Ｈを受信し、上記受信信号Ｈと上記符号Ｈの遅延符号である遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＨＨを生成するＨＨ偏波抽出手段と、
上記ターゲットで反射された上記送信信号ＨによるＶ偏波の反射波と上記ターゲットで反射された送信信号ＶによるＶ偏波の反射波を合成した受信信号Ｖを受信し、上記受信信号Ｖと上記遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＶＨを生成するＶＨ偏波抽出手段と、
上記受信信号Ｈを受信し、上記受信信号Ｈと上記符号Ｖの遅延符号である遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＨＶを生成するＨＶ偏波抽出手段と、
上記受信信号Ｖを受信し、上記受信信号Ｖと上記遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＶＶを生成するＶＶ偏波抽出手段とを備えたＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置。
【請求項２】
遅延符号Ｈ及び遅延符号Ｖの遅延量を最大測定距離にあるターゲットからの反射遅延時間に対応させることを特徴とする請求項１記載のＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波によるターゲットの識別等で利用される偏波を使用したＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulation-Cotinuous Wave）偏波レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ターゲットはその素材、形状により特徴的な散乱をする。例えば、垂直に立ったポールは垂直偏波（Ｖ偏波）をよく反射するが、水平偏波（Ｈ偏波）はほとんど反射しない。また、金属面は右回り偏波が左回り偏波となって反射する。右回り偏波、左回り偏波はＶ偏波、Ｈ偏波の位相が９０度ずれている状態である。他にも、斜め偏波、楕円偏波があり、これらは全て、Ｖ偏波とＨ偏波の振幅、位相関係で定まる。つまり、Ｈ偏波で送信した信号がＨ偏波やＶ偏波で受信されるＨＨ偏波やＶＨ偏波、Ｖ偏波で送信した信号がＨ偏波やＶ偏波で受信されるＨＶ偏波やＶＶ偏波の４成分を観測し解析することにより、ターゲットがどのように散乱するのか、その散乱状態によって、ターゲットはどのような素材、形状なのかを観測することができる。
【０００３】
このＨＨ偏波、ＶＨ偏波、ＨＶ偏波及びＶＶ偏波の４成分を観測するＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置として、例えば特許文献１のポーラリメトリック合成開口レーダ装置がある。
このポーラリメトリック合成開口レーダ装置は、人工衛星や航空機等の飛翔体に搭載されるもので、直線周波数変調した送信信号を水平偏波用アンテナと垂直偏波用アンテナとから交互に送信し、両アンテナで受信した対象物からの水平／垂直の各偏波信号の組み合わせにより取得したデータから任意の偏波に関するＳＡＲ画像を取得するものにおいて、送信信号を２つのアンテナ系へ２つの送信トリガ毎に切り替えて出力する手段と、２つのアンテナの受信信号を各送信トリガ毎に切り替えて取り出す手段と、切り替えて取り出した２系統の受信信号について受信処理をする１つの受信手段とを備えている。
【０００４】
従来のＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置は、ＨＨ偏波信号、ＶＨ偏波信号、ＨＶ偏波信号、ＶＶ偏波信号の４種類の偏波信号を時系列に観測し、偏波基底変換等を行って地表状態やターゲット形状の識別を行っていた。時系列に観測するのは、従来のＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置では、同時に電波を放射すると、原理的に目的のデータが観測できないためである。これは、Ｈ偏波の電波とＶ偏波の電波を同時に送信すると散乱波は互いに干渉した波となってしまうためである。
【０００５】
例えば、Ｈ偏波で送信した信号がＶ偏波で受信されるＶＨ偏波と、Ｖ偏波で送信した信号がＶ偏波で受信されるＶＶ偏波は、受信時点ではどちらもＶ偏波同士なので分離ができない。また、Ｈ偏波で送信した信号がＨ偏波で受信されるＨＨ偏波と、Ｖ偏波で送信した信号がＨ偏波で受信されるＨＶ偏波は、受信時点ではどちらもＨ偏波同士なので分離ができない。よって、干渉を避けるため、少なくとも、ＨＨ偏波とＶＨ偏波、ＨＶ偏波とＶＶ偏波を交互に観測することになる。
【０００６】
一般に、ＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置は、人工衛星、航空機、車両等の移動物体に搭載して運用するため、時々刻々とその位置が変化する。また、ターゲットの移動によっても位置が変化する。そのため、ターゲットとＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置との位置関係は常に変化するため、ＨＨ偏波基底とＶＨ偏波基底、ＨＶ偏波基底とＶＶ偏波基底のそれぞれを観測したときのターゲットは実際の位置と異なってしまう。位置が異なると受信信号の振幅、位相は変化してしまうため、ＨＨ偏波基底とＶＨ偏波基底、ＨＶ偏波基底とＶＶ偏波基底は異なるターゲットの状態を観測したことになってしまう。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−８７９１９号公報（段落００１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置は以上のように構成されているので、観測したときのターゲットは実際の位置と異なり、異なるターゲットの状態を観測してしまい、ターゲット情報が精密に得られず、ターゲットの識別性能が劣化するという課題があった。
近年、高分解能信号処理が発達し、より高度な信号処理を行うとき、この誤差が大きな課題となっている。
【０００９】
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、ターゲット情報を精密に得ることができ、ターゲットの識別性能を向上することができるＦＭ−ＣＷ偏波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】
【００１０】
この発明に係るＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置は、符号Ｖとの相互相関が所定値以下の符号Ｈを発生し、入力電圧に応じて周波数が変化するチャープ信号を上記符号Ｈで符号変調して、水平偏波であるＨ偏波の送信信号Ｈをターゲットに送信するＨ偏波符号変調手段と、上記符号Ｈとの相互相関が所定値以下の符号Ｖを発生し、上記チャープ信号を上記符号Ｖで符号変調して、垂直偏波であるＶ偏波の送信信号Ｖを上記ターゲットに送信するＶ偏波符号変調手段と、上記ターゲットで反射された上記送信信号ＨによるＨ偏波の反射波と上記ターゲットで反射された上記送信信号ＶによるＨ偏波の反射波を合成した受信信号Ｈを受信し、上記受信信号Ｈと上記符号Ｈの遅延符号である遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＨＨを生成するＨＨ偏波抽出手段と、上記ターゲットで反射された上記送信信号ＨによるＶ偏波の反射波と上記ターゲットで反射された送信信号ＶによるＶ偏波の反射波を合成した受信信号Ｖを受信し、上記受信信号Ｖと上記遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＶＨを生成するＶＨ偏波抽出手段と、上記受信信号Ｈを受信し、上記受信信号Ｈと上記符号Ｖの遅延符号である遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＨＶを生成するＨＶ偏波抽出手段と、上記受信信号Ｖを受信し、上記受信信号Ｖと上記遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＶＶを生成するＶＶ偏波抽出手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明により、ターゲット情報を精密に得ることができ、ターゲットの識別性能を向上することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置の構成を示すブロック図である。このＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置は、ノコギリ波発生器１０１、電圧制御信号発生器（ＶＣＯ）１０２、符号発生器１０３，１０４、変調器１０５，１０６、Ｈ偏波アンテナ１０７，１０９、Ｖ偏波アンテナ１０８，１１０、乗算器１１１，１１２，１１３，１１４、遅延回路１１５，１１６、乗算器１１７，１１８，１１９，１２０、受信部１２１，１２２，１２３，１２４、信号処理部１２５及びメモリ１２６を備え、ターゲット１に対して電波を送信し、ターゲット１からの反射波を受信して、ターゲット１を識別しターゲット１までの距離を測定する。
【００１３】
図１において、符号発生器１０３、変調器１０５及びＨ偏波アンテナ１０７によりＨ偏波符号変調手段を構成し、符号発生器１０４、変調器１０６及びＶ偏波アンテナ１０８によりＶ偏波符号変調手段を構成している。
【００１４】
また、図１において、符号発生器１０３、遅延回路１１５、乗算器１１１、乗算器１１７及び受信部１２１によりＨＨ偏波抽出手段を構成し、符号発生器１０３、遅延回路１１５、乗算器１１２、乗算器１１８及び受信部１２２によりＶＨ偏波抽出手段を構成し、符号発生器１０４、遅延回路１１６、乗算器１１３、乗算器１１９及び受信部１２３によりＨＶ偏波抽出手段を構成し、符号発生器１０４、遅延回路１１６、乗算器１１４、乗算器１２０及び受信部１２４によりＶＶ偏波抽出手段を構成している。
【００１５】
次に動作について説明する。
ノコギリ波発生器１０１は、信号処理部１２５の指令に基づき、ノコギリ型に時間的に電圧が変化するノコギリ波信号を生成して電圧制御信号発生器１０２に出力する。電圧制御信号発生器１０２は、入力電圧によって指定される周波数の正弦波信号を出力するもので、ノコギリ波発生器１０１からのノコギリ波信号の電圧に応じて周波数が変化するチャープ信号を出力する。電圧制御信号発生器１０２から出力されるチャープ信号は、変調器１０５，１０６及び乗算器１１７，１１８，１１９，１２０に入力される。
【００１６】
符号発生器１０３と符号発生器１０４が発生する符号はそれぞれ異なり、互いの相互相関値が所定値以下の符号系列の符号Ｈと符号Ｖを発生する。上記所定値にはゼロに近い値が設定される。つまり、符号Ｈと符号Ｖとの相互相関値が所定値以下であると、符号Ｈと符号Ｖとの相互相関値が非常に小さいか又は理論的にゼロとなる。このような符号には、例えば、ＧＯＬＤ系列の擬似ランダム符号やアダマール系列等の直交符号がある。ここで、符号レートはターゲット１の最大測定距離の往復の伝搬時間の逆数よりも十分大きな値とするのが、この発明の特徴である。符号の遅延時間からターゲット距離を測定するスペクトル拡散レーダでは、高速な符号レートが利用されるが、ここでは、最大測定距離でも高々１／４チップ程度しか遅延しないような低速な符号レートを選択する。そして、符号Ｈ及び符号Ｖの符号長はできるだけ短い方が良い。符号の１周期とスイープ時間を同じ時間にしても良いが、できるだけ多くの周期を入れるようにした方が良い。
【００１７】
符号発生器１０３が発生した符号Ｈは変調器１０５に入力され、変調器１０５はこの符号Ｈに基づいてチャープ信号を位相変調し送信信号Ｈを出力する。また、符号発生器１０４が発生した符号Ｖは変調器１０６に入力され、変調器１０６はこの符号Ｖに基づいてチャープ信号を位相変調し送信信号Ｖを出力する。
【００１８】
送信信号ＨはＨ偏波アンテナ１０７で水平偏波であるＨ偏波の電波として送信され、送信信号ＶはＶ偏波アンテナ１０８で垂直偏波であるＶ偏波の電波として送信される。
【００１９】
このように、符号発生器１０３、変調器１０５及びＨ偏波アンテナ１０７により構成されたＨ偏波符号変調手段は、符号Ｖとの相互相関が所定値以下（非常に低いか又はゼロ）の符号Ｈを発生し、入力電圧に応じて周波数が変化するチャープ信号を符号Ｈで符号変調して、水平偏波であるＨ偏波の送信信号Ｈをターゲット１に送信し、符号発生器１０４、変調器１０６及びＶ偏波アンテナ１０８により構成されたＶ偏波符号変調手段は、符号Ｈとの相互相関が所定値以下（非常に低いか又はゼロ）の符号Ｖを発生し、チャープ信号を符号Ｖで符号変調して、垂直偏波であるＶ偏波の送信信号Ｖをターゲット１に送信する。
【００２０】
送信されたＨ偏波の送信信号Ｈの電波はターゲット１でＨ偏波の反射波とＶ偏波の反射波となって反射し、Ｈ偏波の反射波はＨ偏波アンテナ１０９でＨＨ受信信号として受信され、Ｖ偏波の反射波はＶ偏波アンテナ１１０でＶＨ受信信号として受信される。
【００２１】
一方、送信されたＶ偏波の送信信号Ｖの電波はターゲット１でＨ偏波の反射波とＶ偏波の反射波となって反射し、Ｈ偏波の反射波はＨ偏波アンテナ１０９でＨＶ受信信号として受信され、Ｖ偏波の反射波はＶ偏波アンテナ１１０でＶＶ受信信号として受信される。
【００２２】
Ｈ偏波アンテナ１０９ではＨＨ受信信号とＨＶ受信信号が合成された受信信号Ｈが受信され、Ｖ偏波アンテナ１１０ではＶＨ受信信号とＶＶ受信信号が合成された受信信号Ｖが受信される。受信信号Ｈは乗算器１１１と乗算器１１３に入力され、受信信号Ｖは乗算器１１２と乗算器１１４に入力される。
【００２３】
符号発生器１０３が出力する符号Ｈは遅延回路１１５にも入力され、遅延回路１１５は符号Ｈを遅延させて遅延符号Ｈを出力する。符号発生器１０４が出力する符号Ｖは遅延回路１１６にも入力され、遅延回路１１６は符号Ｖを遅延させて遅延符号Ｖを出力する。
【００２４】
この遅延回路１１５及び遅延回路１１６の遅延量は最大測定距離で遅延するチップ数にする。ここで、先ほど最大測定距離でも高々１／４チップ程度しか遅延しないような、低速な符号レートを選んだので、遅延量は１／４チップとする。１／４チップの遅延は、例えば、４倍のクロックで駆動させるフリップフロップで実現できる。
【００２５】
このように、遅延符号Ｈ及び遅延符号Ｖの遅延量を最大測定距離にあるターゲットからの反射遅延時間に対応させることにより、近傍のターゲット散乱レベルを押さえ、遠方のターゲット散乱レベルを上げられるため、システムのダイナミックレンジを押さえられ、遠方のターゲットをより精密に計測することができる。
【００２６】
遅延回路１１５からの遅延符号Ｈは乗算器１１１，１１２へ出力され、遅延回路１１６からの遅延符号Ｖは乗算器１１３と１１４へ出力される。
【００２７】
乗算器１１１は受信信号Ｈと遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＨＨを乗算器１１７に出力し、乗算器１１２は受信信号Ｖと遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＶＨを乗算器１１８に出力し、乗算器１１３は受信信号Ｈと遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＨＶを乗算器１１９に出力し、乗算器１１４は受信信号Ｖと遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＶＶを乗算器１２０に出力する。
【００２８】
乗算器１１７は受信チャープ信号ＨＨと電圧制御信号発生器１０２により出力されたチャープ信号とを乗算してビート信号ＨＨを受信部１２１に出力し、乗算器１１８は受信チャープ信号ＶＨと電圧制御信号発生器１０２により出力されたチャープ信号とを乗算してビート信号ＶＨを受信部１２２に出力し、乗算器１１９は受信チャープ信号ＨＶと電圧制御信号発生器１０２により出力されたチャープ信号とを乗算してビート信号ＨＶを受信部１２３に出力し、乗算器１２０は受信チャープ信号ＶＶと電圧制御信号発生器１０２により出力されたチャープ信号とを乗算してビート信号ＶＶを受信部１２４に出力する。
この受信チャープ信号と電圧制御信号発生器１０２により出力されたチャープ信号との乗算によりビート信号を得る過程は、一般的なＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置の原理と同じである。
【００２９】
受信部１２１は、ビート信号ＨＨの高周波成分を除去して低周波のビート信号ＨＨを取り出し、デジタル信号ＨＨに変換して信号処理部１２５に出力し、受信部１２２は、ビート信号ＶＨの高周波成分を除去して低周波のビート信号ＶＨを取り出し、デジタル信号ＶＨに変換して信号処理部１２５に出力し、受信部１２３は、ビート信号ＨＶの高周波成分を除去して低周波のビート信号ＨＶを取り出し、デジタル信号ＨＶに変換して信号処理部１２５に出力し、受信部１２４はビート信号ＶＶの高周波成分を除去して低周波のビート信号ＶＶを取り出し、デジタル信号ＶＶに変換して信号処理部１２５に出力する。
ここで、受信部１２１，１２２，１２３，１２４がデジタル信号に変換する変換開始タイミングは、信号処理部１２５の指令に基づいており、ノコギリ波発生器１０１のノコギリ波の発生タイミングと同期が取られる。
【００３０】
このように、符号発生器１０３、遅延回路１１５、乗算器１１１、乗算器１１７及び受信部１２１により構成されたＨＨ偏波抽出手段は、ターゲット１で反射された送信信号ＨによるＨ偏波の反射波とターゲット１で反射された送信信号ＶによるＨ偏波の反射波を合成した受信信号Ｈを受信し、受信信号Ｈと遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＨＨを生成し、生成した受信チャープ信号ＨＨとチャープ信号を乗算してビート信号ＨＨを生成し、生成したビート信号ＨＨの高周波成分を除去してデジタル信号ＨＨを出力する。
【００３１】
また、符号発生器１０３、遅延回路１１５、乗算器１１２、乗算器１１８及び受信部１２２により構成されたＶＨ偏波抽出手段は、ターゲット１で反射された送信信号ＨによるＶ偏波の反射波とターゲット１で反射された送信信号ＶによるＶ偏波の反射波を合成した受信信号Ｖを受信し、受信信号Ｖと遅延符号Ｈを乗算して受信チャープ信号ＶＨを生成し、生成した受信チャープ信号ＶＨとチャープ信号を乗算してビート信号ＶＨを生成し、生成したビート信号ＶＨの高周波成分を除去してデジタル信号ＶＨを出力する。
【００３２】
さらに、符号発生器１０４、遅延回路１１６、乗算器１１３、乗算器１１９及び受信部１２３により構成されたＨＶ偏波抽出手段は、受信信号Ｈを受信し、受信信号Ｈと遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＨＶを生成し、生成した受信チャープ信号ＨＶとチャープ信号を乗算してビート信号ＨＶを生成し、生成したビート信号ＨＶの高周波成分を除去してデジタル信号ＨＶを出力する。
【００３３】
さらに、符号発生器１０４、遅延回路１１６、乗算器１１４、乗算器１２０及び受信部１２４により構成されたＶＶ偏波抽出手段は、受信信号Ｖを受信し、受信信号Ｖと遅延符号Ｖを乗算して受信チャープ信号ＶＶを生成し、生成した受信チャープ信号ＶＶとチャープ信号を乗算してビート信号ＶＶを生成し、生成したビート信号ＶＶの高周波成分を除去してデジタル信号ＶＶを出力する。
【００３４】
信号処理部１２５は、ノコギリ波の上昇が終了するまで、デジタル信号ＨＨ、デジタル信号ＶＨ、デジタル信号ＨＶ、デジタル信号ＶＶをメモリ１２６に蓄積する。ノコギリ波の上昇時間は予めスイープ時間として規定されるため、上昇の終了は指令開始からの時間を計測することで分かる。
【００３５】
ノコギリ波の上昇終了後、つまり、計測終了後、信号処理部１２５はメモリ１２６に蓄積されたデジタル信号ＨＨ、デジタル信号ＶＨ、デジタル信号ＨＶ、デジタル信号ＶＶを読み出し、それぞれフーリエ変換する。フーリエ変換後の周波数スペクトルは距離方向のターゲットレスポンスに相当し、図１のようにターゲット１が１つの場合は、ターゲット１の距離に対応する周波数にピークが立つ。これは一般的なＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置と同じ原理である。また、一般的なレーダ処理として、レンジ方向のパルス圧縮、操作方向の合成開口処理により分解能を向上させることもできる。このピーク位置の振幅、位相は複素ターゲット散乱信号である。
【００３６】
信号処理部１２５によるフーリエ変換によって、デジタル信号ＨＨ、デジタル信号ＶＨ、デジタル信号ＨＶ、デジタル信号ＶＶからそれぞれターゲットの距離と複素ターゲット散乱信号が得られる。ターゲットの距離は４セットできるが、Ｈ偏波アンテナ１０７、Ｖ偏波アンテナ１０８、Ｈ偏波アンテナ１０９、Ｖ偏波アンテナ１１０の物理的な位置の差を補正することにより１つの値となり、複素ターゲット散乱信号は、それぞれ、ＨＨ偏波信号、ＶＨ偏波信号、ＨＶ偏波信号、ＶＶ偏波信号と偏波４成分となる。
【００３７】
信号処理部１２５は、この偏波４成分を基底変換等の偏波に関する信号処理により、ターゲット１の特徴量を抽出して解析情報を本装置の計測結果として出力する。
【００３８】
図２はＨ偏波符号変調手段及びＶ偏波符号変調手段の処理を説明する図である。ノコギリ波発生器１０１から出力されたノコギリ波２０１はノコギリ状に時間的に電圧レベルが変化する。電圧制御信号発生器１０２は、このノコギリ波２０１の電圧レベルに応じた周波数でチャープ信号２０２を生成する。チャープ信号２０４は説明のため、チャープ信号２０２の一部を拡大したものである。Ｈ偏波符号変調手段及びＶ偏波符号変調手段は、それぞれ相互相関が所定値以下（非常に低い又は理論的にゼロ）の符号Ｈ及び符号Ｖに相当する符号２０５を発生してチャープ信号を位相変調し、送信信号Ｈ及び送信信号Ｖに相当する送信信号２０６を生成してターゲット１に送信する。
【００３９】
図３はＨＨ偏波抽出手段の処理を説明する図であり、最大測定距離にあるターゲット１から戻ったＨＨ受信信号３０１と遅延符号Ｈ３０２との乗算結果である乗算信号ＨＨ３０３（受信チャープ信号）を示している。このように、ＨＨ偏波抽出手段はＨＨ受信信号３０１から符号成分を取り除くことができる。
【００４０】
図４はＶＨ偏波抽出手段の処理を説明する図であり、最大測定距離にあるターゲット１から戻ったＨＨ受信信号３０１と遅延符号Ｖ４０１との乗算結果である乗算信号ＶＨ３０３（受信チャープ信号）を示している。このように、ＶＨ偏波抽出手段はＨＨ受信信号３０１の符号成分を取り除かない。
【００４１】
符号成分が取り除かれた乗算信号は、一般的なＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置の受信信号と同じように、電圧制御信号発生器１０２が出力するチャープ信号と乗算され、乗算した結果のビート信号をフーリエ変換で解析することでターゲット情報を得られるが、符号成分が残った信号のビート信号は、符号によって低周波成分が抑圧され、符号レートの周波数となる。これは受信部１２１〜１２４の高周波成分を除去する動作によって取り除かれるため、結果として遅延符号と相関のない成分は除去される。
【００４２】
よって、ＨＨ偏波抽出手段はＨＨ受信信号の成分を抽出し、ＶＨ偏波抽出手段はＶＨ受信信号の成分を抽出し、ＨＶ偏波抽出手段はＨＶ受信信号の成分を抽出し、ＶＶ偏波抽出手段はＶＶ受信信号の成分を抽出することができる。
【００４３】
さて、近距離のターゲット１では、受信信号に含まれる符号と遅延符号とは一致しないが、もっとも近距離で符号差は１／４チップである。１／４チップ差の相関演算は電力が１／４になることが知られており、後でターゲット距離から補正することができる。それ以上に、通常、レーダ装置は遠方のターゲット１をより大きく受信するため、例えばパルスレーダ装置では、時間と共に増幅度が上がる受信アンプ等を使って、これを実現している。しかし、この実施の形態１では、この遅延符号によって同じような動作を実現することができる。これにより、システムのダイナミックレンジを押さえられ、遠方のターゲット１をより精密に計測することができる。
【００４４】
図５はビート信号抽出後の処理を説明する図であり、受信チャープ信号５０１を電圧制御信号発生器１０２が出力するチャープ信号２０２と乗算したビート信号５０２と、ビート信号５０２をフーリエ変換によって得られる周波数スペクトル５０３を示したものである。図５において、周波数スペクトル５０３はターゲット１の反射信号であり、周波数軸は距離軸に対応する。
【００４５】
ここで、符号Ｈ及び符号Ｖの符号長をできるだけ短い方が良いとした理由を説明する。
一般にターゲット１からの反射波は周波数によってレベルが異なるため、受信チャープ信号は一定ではない。特に、マルチパス干渉により、特定の周波数成分が小さくなる周波数選択性フェージングがある。これは、符号の相関特性に悪影響を及ぼす恐れがある。短周期の符号ではその符号周期区間内ではほぼ一定の受信電力となるため、相関におけるレベル差の影響を最小限に抑えられる。
【００４６】
このように、Ｈ偏波符号変調手段とＶ偏波符号変調手段が発生する電波は相関性がないため、Ｈ偏波符号変調手段が送信した送信信号ＨがＨ偏波となって反射したＨＨ偏波と、Ｖ偏波符号変調手段が送信した送信信号ＶがＨ偏波となって反射したＨＶ偏波は、それぞれ異なる符号で変調されているため、ＨＨ偏波抽出手段によってＨＨ偏波を分離することができ、ＨＶ偏波抽出手段によってＨＶ偏波を分離することができる。同様に、Ｈ偏波符号変調手段が送信した送信信号ＨがＶ偏波となって反射したＶＨ偏波と、Ｖ偏波符号変調手段が送信した送信信号ＶがＶ偏波となって反射したＶＶ偏波は、それぞれ異なる符号で変調されているため、ＶＨ偏波抽出手段によってＶＨ偏波を分離することができ、ＶＶ偏波抽出手段によってＶＶ偏波を分離することができる。
よって、Ｈ偏波とＶ偏波を同時に送信してもＨＨ偏波、ＶＨ偏波、ＨＶ偏波、ＶＶ偏波を分離することができる。これは同時刻に測定されたものであり、そのため、ターゲット情報を精密に得ることができ、ターゲット識別性能を向上できる。
【００４７】
以上のように、この実施の形態１によれば、Ｈ偏波の送信信号ＨとＶ偏波の送信信号Ｖは、相互相関が所定値以下（非常に低い又は理論的にゼロ）の符号で符号変調されているため、同時にターゲット１に送信することができ、受信したＨＨ偏波信号、ＶＨ偏波信号、ＨＶ偏波信号、ＶＶ偏波信号は同時刻に計測されたものであるため、ＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置とターゲット１の物理的な位置関係は同じであり、ターゲット情報を精密に得ることができ、ターゲット１の識別性能を向上することができるという効果が得られる。
【００４８】
また、この実施の形態１によれば、乗算器１１１，１１２，１１３，１１４による遅延符号との乗算により近傍のターゲット散乱レベルを押さえ、遠方のターゲット散乱レベルを上げられるため、システムのダイナミックレンジを押さえられ、遠方のターゲット１をより精密に計測することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態１によるＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置のＨ偏波符号変調手段及びＶ偏波符号変調手段の処理を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置のＨＨ偏波抽出手段の処理を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置のＶＨ偏波抽出手段の処理を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるＦＭ−ＣＷ偏波レーダ装置のビート信号抽出後の処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１  ノコギリ波発生器、１０２  電圧制御信号発生器（ＶＣＯ）、１０３，１０４  符号発生器、１０５，１０６  変調器、１０７，１０９  Ｈ偏波アンテナ、１０８，１１０  Ｖ偏波アンテナ、１１１，１１２，１１３，１１４，１１７，１１８，１１９，１２０  乗算器、１１５，１１６  遅延回路、１２１，１２２，１２３，１２４  受信部、１２５  信号処理部、１２６  メモリ。
【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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