(57)【要約】【課題】レーダを用いて、目標の特徴量の一つである目標長さを推定する方法を提供する。【解決手段】レーダを用い、点目標への送信波形１と点目標３からの反射波の受信波形２の相関波形４（第１の相関波形）と、長さを持つ目標６への送信波形１と長さを持つ目標からの反射波の受信波形２との相関波形７（第２の相関波形）を求め、上記第１の相関波形４と第２の相関波形７の面積を比較して、長さを持つ目標６の長さを推定するようにした。【選択図】        図３
2004212315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダを用い、点目標への送信波形と点目標からの反射波の受信波形の相関波形である第１の相関波形と、長さを持つ目標への送信波形と長さを持つ目標からの反射波の受信波形の相関波形である第２の相関波形を求め、上記第１の相関波形の面積と第２の相関波形の面積を比較することにより長さを持つ目標の長さを推定するようにしたことを特徴とする目標長さ推定方法。
【請求項２】
上記第１の相関波形の面積と第２の相関波形の面積を比較する際に、任意の同一相関係数以上の上記両相関波形の面積を比較するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の目標長さ推定方法。
【請求項３】
レーダを用い、長さを持つ目標への送信波形と長さを持つ目標からの反射波の受信波形との相関波形を求め、上記相関波形に対して任意のしきい値を設定し、そのしきい値における上記相関波形の時間幅から長さを持つ目標の長さを推定するようにしたことを特徴とする目標長さ推定方法。
【請求項４】
レーダを用い、長さを持つ目標への送信波形と長さを持つ目標からの反射波の受信波形との相関波形を求め、上記相関波形の微分波形を求め、この微分波形の時間間隔から長さを持つ目標の長さを推定するようにしたことを特徴とする目標長さ推定方法。
【請求項５】
レーダを用い、長さを持つ目標への送信波形と長さを持つ目標からの反射波の受信波形との相関波形を求め、上記相関波形の立上りの傾斜と立下りの傾斜を、送信波形の自己相関波形の傾斜を基準にして、最小二乗原理で検出し、その最小二乗原理で検出した波形の時間間隔から目標長さを推定するようにしたことを特徴とする目標長さ推定方法。
【請求項６】
上記相関波形は、マグネトロンレーダ信号のキャリア成分を含む送信波形と受信波形の相関波形であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の目標長さ推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダを用いて、長さを持つ目標の長さを推定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１にレーダによる目標判定方法及びレーダ装置が開示されている。これは、レーダ装置で計測できる目標振幅に対するスレショールド判定結果から各目標の存在するレンジ、クロスレンジ方向の拡がり（目標範囲）を求め、更にそのレンジ方向の拡がりから目標のレーダ方向の長さである受信エコー長を求める目標相関処理部と、目標の振幅、距離から目標が進出された全レンジビンのＲＣＳを求め、更に目標の受信エコー長とＲＣＳ演算処理部と、目標の受信エコー長とＲＣＳの最大値から目標の大小を判定する目標大小判定部を有するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１５９６７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のレーダ装置は、上述のように、目標の受信エコー長とＲＣＳの最大値から目標の大小を判定するものであり、目標長さを推定することはできなかった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、目標を類別するための目標の特徴量の一つである目標長さを、汎用のレーダを利用して、広帯域送信を行わずに推定する方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る目標長さ推定方法は、レーダを用い、点目標への送信波形と点目標からの反射波の受信波形の相関波形である第１の相関波形と、長さを持つ目標への送信波形と長さを持つ目標からの反射波の受信波形の相関波形である第２の相関波形を求め、上記第１の相関波形の面積と第２の相関波形の面積を比較して、長さを持つ目標の長さを推定するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、レーダを用い、長さを持つ目標への送信波形と長さを持つ目標からの反射波の受信波形との相関波形を求め、上記相関波形に対して任意のしきい値を設定し、そのしきい値における上記相関波形の時間幅から長さを持つ目標の長さを推定するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、レーダを用い、長さを持つ目標への送信波形と長さを持つ目標からの反射波の受信波形との相関波形を求め、上記相関波形の微分波形を求め、この微分波形の時間間隔から長さを持つ目標の長さを推定するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、レーダを用い、長さを持つ目標への送信波形と長さを持つ目標からの反射波の受信波形との相関波形を求め、上記相関波形の立上りの傾斜と立下りの傾斜を、送信波形の自己相関波形の傾斜を基準にして、最小二乗原理で検出し、その最小二乗原理で検出した波形の時間間隔から目標長さを推定するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記の目標長さ推定方法において、上記相関波形は、マグネトロンレーダ信号のキャリア成分を含む送信波形と受信波形の相関波形であることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明による目標長さ推定方法を説明する概要説明図である。航空機１００または船舶２００に搭載されたレーダ装置１０１または２０１から電波を目標３００に送信する。送信波形４００に対して目標からの反射波の受信波形５００が得られる。送信波形４００と受信波形５００から相関処理により相関波形６００を求める。この発明はこの相関波形を利用して目標の長さを推定するものである。
【００１２】
図２はこの発明の方法を実施するレーダ装置を示すブロック図である。この装置はレーダ２０と付加装置３０とからなる。レーダ２０は送受信アンテナ２１、送信機２２、受信機２３、ディスプレイ２４、送受切換器２５、低雑音増幅器２６を備える汎用レーダである。付加装置３０は受信アンテナ３１、低雑音増幅器３２、受信機３３、高速Ａ／Ｄ変換器３４、相関処理器３５、長さ推定部３６、及びアンテナ制御部３７から構成されている。相関処理器３５には外部から汎用レーダの送信波形データ、目標方位、目標距離データが与えられる。長さ推定部３６には目標進行方向データが与えられる。
【００１３】
付加装置３０はレーダ２０が送信した送信波が目標から反射してくる反射波を受信アンテナ３１で捉えて受信波形として受信機で受信する。受信波をＡ／Ｄ変換した後、相関処理器３５で以下に述べる方法に従って相関処理を行い長さ推定部３６で目標長さを推定する。汎用のレーダ２０で目標方位と目標距離を検出し、これらのデータから付加装置３０ではアンテナ制御部３７により受信アンテナ３１を目標方向に向ける。
【００１４】
本発明の実施の形態１に係る相関波形を用いた目標長さ推定方法を図３及び図４を用いて説明する。図３は目標の送信波形と受信波形の相関波形を求める説明図、図４は目標の相関波形の最大値×０．５以上の面積から目標長さを推定する説明図である。
【００１５】
図３（ａ）は点目標３についての説明、図３（ｂ）は長さを持つ目標６についての説明である。先ず図３（ａ）において、レーダから送信される送信波形１の送信波は点目標３で反射されて反射波を生じレーダで受信波形２として受信される。レーダではビデオ信号化された送信波形１と受信波形２から両者の相関波形４（＝第１の相関波形）を生成する。
【００１６】
一方、図３（ｂ）において、レーダから送信される送信波形１の送信波は長さを持つ目標６で反射されて反射波を生じレーダで受信波形５として受信される。レーダでは送信波形１と受信波形５から両者の相関波形７（＝第２の相関波形）を生成する。
【００１７】
図４（ａ）は長さを持つ目標６の、送信波形１と受信波形５の相関波形７（第２の相関波形）の最大値×０．５以上の面積８と、点目標３の、送信波形１と受信波形２の相関波形４（第１の相関波形）の最大値×０．５以上の面積９をそれぞれ示す。図４（ｂ）は、上記面積８と面積９の差、すなわち面積８の面積９からの増分面積１０を示す。図３（ｂ）に示すように、長さを持つ目標の場合、受信波形の長さが、送信波形のパルス幅より目標長さ（レンジ方向）に応じて長くなる。すなわち目標長さに応じて、相関波形７に差が生じるため、その相関波形の面積を点目標の相関波形の面積と比較することにより長さを持つ目標の長さを推定することができる。
【００１８】
一様な反射点を持つ目標は、目標長さと増分面積１０が比例するので、その比例関係から、目標長さを推定できるが、実際の目標は反射点が一様ではないので、目標形状に応じた相関波形の増分面積と目標長さの関係を事前にデータベース化しておき、増分面積と目標長さの関係をデータベースを用いて補正し、目標長さをより正確に推定する。
【００１９】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る相関波形を用いた目標長さ推定方法を図５を用いて説明する。図５は目標の相関波形の最適値以上の面積から目標長さを推定する説明図である。
【００２０】
図５（ａ）は、長さを持つ目標６の相関波形７の最適値以上の面積１１と点目標３の相関波形４の最適値以上の面積１２を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）より、長さを持つ目標の相関波形の最適値以上の面積１１及び点目標の相関波形の最適値以上の面積１２及びこの相関波形の面積１１の面積１２からの増分面積１３を示す。
【００２１】
発明の実施の形態１では、相関波形の最大値×０．５以上の面積を用いて、目標長さを推定したが、相関波形の面積を最大値×０．５以上の面積と限定せずに、図５に示すように、０．５以外の最適値を設定し、目標の相関波形の最適値以上の面積の増分面積１３を利用して、目標長さを推定しても、同様の効果が得られる。
【００２２】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る相関波形を用いた目標長さ推定方法を図６を用いて説明する。図６は任意のしきい値を設定することにより、検出した目標の相対長さを推定する説明図である。
【００２３】
長さを持つ目標の相関波形７において、任意のしきい値を設定する。長さを持つ目標の相関波形７の幅は目標長さに応じて長くなる。そこで、任意のしきい値（ρｐ×任意の係数、ただしρｐは相関波形の最大相関係数値）を設定し、その任意のしきい値での相関波形７の幅Ｌ１を測定し、相関波形７の幅Ｌ１を利用して、目標長さを推定する。これにより、同様の目標長さ推定ができる。
【００２４】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る相関波形を用いた目標長さ推定方法を図７を用いて説明する。図７は相関波形の微分波形から目標長さを推定する説明図である。
【００２５】
図７は長さを持つ目標の相関波形７とその微分波形１４を示している。長さを持つ目標の場合、送信波形１と受信波形５の相関波形７の立上りの傾斜と立下りの傾斜の時間間隔Ｌ２が目標長さに応じて長くなる。従って、相関波形７を微分した相関波形７の微分波形１４の極大値と極小値の間隔が目標長さに応じた長さを表す。相関波形７の微分波形１４を求め、微分波形の間隔を利用して、目標長さを算出することができ、同様の効果が得られる。
【００２６】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る相関波形を用いた目標長さ推定方法を図８を用いて説明する。図８は相関波形の立上りの傾斜と立下りの傾斜から目標長さを推定する説明図である。
【００２７】
図８は長さを持つ目標の相関波形７から最小二乗原理で検出した波形１５、１６を示している。この場合、送信波形と受信波形の相関波形７の立上りの傾斜と立下りの傾斜の間隔Ｌ３が目標長さに応じて長くなる。立上りの傾斜と立下りの傾斜を、送信波形の自己相関波形４の傾斜を基準にして、最小二乗原理で検出する。
【００２８】
まず長さを持つ相関波形７を自己相関波形４の立上りの傾斜を基準にして、最小二乗原理で斜線を当てはめて波形１５を検出する。同様に自己相関波形４の立下りの傾斜を基準にして、最小二乗原理で斜線を当てはめて波形１６を検出する。２つの検出した波形１５の極小値と波形１６の極小値の時間間隔が目標長さに応じて長くなるので、２つの波形の間隔を利用して、目標長さを推定しても、同様の効果が得られる。
【００２９】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る相関波形を用いた目標長さ推定方法を図９を用いて説明する。図９はキャリア成分を含めた相関を行う場合の目標の相関波形の面積から目標長さを推定する説明図である。
【００３０】
図９（ａ）はＴＷＴレーダ信号ｔに対する相関波形７を、図９（ｂ）はマグネトロンレーダ信号ｍに対する相関波形１７を示している。図９（ｂ）の相関波形１７はマグネトロンレーダ信号の立上り及び立下り波形について信号のキャリア成分を含めて求めた送信波形と受信波形の相関を示す。
【００３１】
マグネトロンレーダ信号ｍの立上り及び立下り波形について信号のキャリア成分を含めて送信波形と受信波形の相関波形求めると、その相関波形の立上りと立下りの間隔Ｌ４がパルス圧縮効果で狭く、かつ急勾配になり、ＴＷＴレーダ信号の場合と比較すると、相関波形の幅もさらに強調される。
【００３２】
従って、マグネトロンレーダ信号の相関波形を用いて、実施の形態１と同様に、点目標の相関波形と長さを持つ目標の相関波形の面積を比較して目標の長さを推定する。これによれば、実施の形態１と同様の効果が得られるだけでなく、相関波形の幅がさらに強調されたことで、より正確に目標長さを推定することができる効果が得られる。
【００３３】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係る相関波形を用いた目標長さ推定方法を図１０を用いて説明する。図１０はキャリア成分を含めた相関を行う場合の任意のしきい値での相関波形の幅から目標長さを推定する説明図である。
【００３４】
マグネトロンレーダ信号の立上り及び立下り波形について信号のキャリア成分を含めて送信波形と受信波形の相関波形求めると、その相関波形の立上りと立下りの間隔がパルス圧縮効果で狭く、かつ急勾配になり、ＴＷＴレーダ信号の場合と比較すると、相関波形の幅もさらに強調される。従って、任意のしきい値での相関波形の幅Ｌ５を用いて目標長さを推定することによって、実施の形態３と同様の効果が得られるだけでなく、相関波形の幅がさらに強調されたことで、より正確に目標長さを推定することができる効果が得られる。
【００３５】
実施の形態８．
本発明の実施の形態８に係る相関波形を用いた目標長さ推定方法を図１１を用いて説明する。図１１はキャリア成分を含めた相関を行う場合の相関波形の微分波形から目標長さを推定する説明図である。
【００３６】
図１１は、長さを持つ目標の相関波形の微分波形１８を示している。長さを持つ目標の場合、送信波形と受信波形の相関波形１７の立上りの傾斜と立下りの傾斜の間隔が目標長さに応じて長くなる。すなわち微分波形１８の極大値と極小値の間隔が目標長さに応じて長くなるので、相関波形１７の微分波形１８を求め、微分波形の間隔Ｌ６を用いて目標長さを推定することによって、発明の実施の形態４と同様の効果が得られるだけでなく、相関波形の幅がさらに強調されたことで、より正確に目標長さを算出することができる効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明は送信波形と受信波形の相関波形を利用することにより、目標長さの推定を精度よく行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の相関波形を用いて目標長さを推定する概要説明図である。
【図２】この発明の方法を実施するレーダ装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る目標の送信波形と受信波形の相関波形を求める説明図である。
【図４】実施の形態１に係る目標の相関波形の最大値×０．５以上の面積から目標長さを推定する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る目標の相関波形の最適値以上の面積から目標長さを推定する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る任意のしきい値を設定することにより検出した目標の長さを推定する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る相関波形の微分波形から目標長さを推定する説明図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る相関波形の立上りの傾斜と立下りの傾斜の間隔から目標長さを推定する説明図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係るマグネトロンレーダ信号の立上り及び立下り波形について信号のキャリア成分を含めて求めた送信波形と受信波形の相関波形を利用して目標の相関波形の面積から目標長さを推定する説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係るマグネトロンレーダ信号の立上り及び立下り波形について信号のキャリア成分を含めて求めた送信波形と受信波形の相関波形を利用して任意のしきい値から目標長さを推定する説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態８に係るマグネトロンレーダ信号の立上り及び立下り波形について信号のキャリア成分を含めて求めた送信波形と受信波形の相関波形を利用して相関波形の微分波形から目標長さを推定する説明図である。
【符号の説明】
１  送信波形、
２  点目標の受信波形、
３  点目標、
４  点目標の送信波形と受信波形の相関波形、
５  長さを持つ目標の受信波形、
６  長さを持つ目標、
７  長さを持つ目標の送信波形と受信波形の相関波形、
８  長さを持つ目標の相関波形の最大値×０．５以上の面積、
９  点目標の相関波形の最大値×０．５以上の面積、
１０  相関波形の最大値×０．５以上の面積での増分面積、
１１  長さを持つ目標の相関波形の最適値以上の面積、
１２  点目標の相関波形の最適値以上の面積、
１３  相関波形の最適値以上の面積での増分面積、
１４  長さを持つ目標の相関波形の微分波形、
１５  相関波形を、送信波形の自己相関波形の立上りの傾斜を基準にして、最小二乗原理で検出した波形、
１６  相関波形を、送信波形の自己相関波形の立下りの傾斜を基準にして、最小二乗原理で検出した波形、
１７  マグネトロンの場合の長さを持つ目標の相関波形、
１８  マグネトロンの場合の長さを持つ目標の相関波形の微分波形、
２０  レーダ、
３０  付加装置。
【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】
2004212315.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004212315.tif 000011
【図１０】
2004212315.tif 000012
【図１１】
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