(57)【要約】【課題】運用に影響を及ぼすことなくクラッタを抑圧して目標の誤検出を減少させるとともに、良好なビデオの視認性を有するＤＢＦレーダ受信装置を得る。【解決手段】対象領域内におけるクラッタ状況を単位セル毎にクラッタマップ記憶部２３に記憶しておく。そして、ビーム形成部２１におけるビーム形成時に、その記憶内容に基づいて、抑圧すべきクラッタが存在しない単位セルには受信ビーム形成のウェイト値を、また抑圧すべきクラッタの存在する単位セルには受信ウェイト値としてゼロウェイトを適用してＤＢＦ受信信号としてのＩＱ信号を生成してクラッタを抑圧した後、パルス圧縮処理部１５にてパルス圧縮処理を行なう。【選択図】  図１
2004354252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域に照射したレーダパルス波の反射信号を複数の空中線素子で受信し、ＤＢＦ処理を施し任意の方向にビームを形成して目標を検出するＤＢＦレーダ受信装置において、
前記複数の空中線素子で受信した前記反射信号を前記複数の空中線素子に対応付けて受信処理し、これら処理結果をデジタル信号として出力する受信処理手段と、
前記受信処理手段からの各デジタル信号に適用する第１及び第２のウェイト値を所定の距離単位及び角度単位毎に記憶するウェイト値記憶手段と、
前記所定の距離単位及び角度単位毎に設定された選択情報に基づいて前記第１のウェイト値または前記第２のウェイト値のいずれか一方を選択し、受信ウェイト値として出力するウェイト値選択手段と、
このウェイト値選択手段からの受信ウェイト値を前記受信処理手段からの各デジタル信号に適用し、前記所定の距離単位及び角度単位毎にビーム形成を行なってＤＢＦ受信信号を生成するビーム形成手段と、
このＤＢＦ受信信号から目標を検出する目標検出手段とを具備したことを特徴とするＤＢＦレーダ受信装置。
【請求項２】
前記第１のウェイト値及び前記第２のウェイト値のいずれか一方は所定の受信ビームを形成するためのウェイト値とし、他方はクラッタを抑圧するためのウェイト値としたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＦレーダ装置。
【請求項３】
前記所定の距離単位及び角度単位毎に設定された選択情報は、前記対象領域のクラッタ分布に基づいて設定することを特徴とする請求項２に記載のＤＢＦレーダ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ受信装置に係り、特に任意の方向にビームを形成できるＤＢＦレーダ装置に用いられるＤＢＦレーダ受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
任意の方向にビームを形成して目標からの反射信号を受信し、この受信結果から目標検出を行なうＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ）レーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１のＤＢＦレーダ装置では、送信されたパルス信号が目標物によって反射されてクラッタとともに受信され、この受信された信号は、デジタル信号に変換後ビーム形成がなされ、更にパルス圧縮処理が施された上で目標検出が行なわれる。
【０００３】
このようなＤＢＦレーダ装置に用いられる従来のＤＢＦレーダ受信装置のブロック図の一例を図３に示す。このＤＢＦレーダ受信装置は、空中線部１１、受信部１２、ＡＤ変換部１３、ビーム形成部１４、パルス圧縮部１５、目標検出部１６、及び表示部１７を備えている。ここで、空中線部１１はｎ個の空中線素子１１１〜１１ｎから構成されている。また、これらｎ個の空中線素子に対応して、受信部１２にはｎ個の受信機１２１〜１２ｎが、更に、ＡＤ変換部１３にはｎ個のＡＤ変換器１３１〜１３ｎがそれぞれ設けられている。
【０００４】
目標からの反射信号は、クラッタとともに空中線部１１の各空中線素子１１１〜１１ｎによって受信され、受信信号としてそれぞれの空中線素子１１１〜１１ｎに対応して設けられた受信機１２１〜１２ｎに送出される。これらの受信信号は各受信機１２１〜１２ｎで受信処理された後、更にＡＤ変換器１３１〜１３ｎによりデジタル信号に変換され、デジタル受信信号としてビーム形成部１４に送られる。
【０００５】
ビーム形成部１４は、ＡＤ変換器１３１〜１３ｎにてデジタル変換された受信信号に対してＩＱ直交検波を行なった後、検波後の各信号に対して所定の受信ウェイト値を適用することによって所望する方向にビーム形成を行ない、レンジセル毎のＩＱ信号を生成する。
【０００６】
パルス圧縮部１５は、生成された上記のＩＱ信号に対してパルス圧縮処理を行なって目標検出部１６に送出する。目標検出部１６では、このパルス圧縮処理されたＩＱ信号から目標を検出し、その結果を表示部１７に送出する。そして、表示部１７は目標検出部１６から目標の検出結果を受けとってこれを表示する。このようにして、ＤＢＦレーダ装置に用いられる従来のレーダ受信装置は、受信信号から目標を検出し表示している。
【０００７】
ところで、空中線部１１で受信される信号には、対象目標からの反射信号とともに、クラッタと呼ばれる固定目標等からの反射信号も含まれている。クラッタは対象目標の検出を妨げ誤警報を発生させるとともに、表示ビデオの視認性を劣化させる。これらクラッタを抑圧する方法としては、従来よりＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が良く知られている（例えば、非特許文献１参照。）。これは、固定目標からのクラッタがほとんどドプラ周波数を持たないことを利用し、受信信号の周波数軸上においてドプラ周波数を有する移動目標を分離し抽出する方法である。
【０００８】
しかしながら、実際にはレーダ受信装置にＭＴＩだけを適用してクラッタを十分に抑圧することは難しい。すなわち、固定目標からのクラッタも周波数スペクトラムの広がりを持っており、その振幅及び位相は絶えず変動しているため、クラッタの消え残りが生ずる。また、レーダ装置を構成する高周波系の振幅特性及び位相特性や送信タイミング等の安定度も、ＭＴＩのクラッタ抑圧性能に影響を及ぼす。更に、アンテナのサイドローブ方向に強大なクラッタが存在する場合は、受信されるクラッタの位相が不安定なためにＭＴＩでは必ずしもクラッタを良好に抑圧することができない。
【０００９】
サイドローブ方向からのクラッタの影響に対処した事例としては、反射波がサイドローブ方向から入射していることが判定される場合は認識した目標の表示を禁止するという、いわゆるＳＬＢ（Ｓｉｄｅ  Ｌｏｂｅ  Ｂｌａｎｋｉｎｇ）を有するレーダ装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、消え残りのクラッタがパルス圧縮部１５を通過すると、例えば図４に示すように間延びしたエコーとなって目標検出部１６を経て表示部１７に表示されるが、この場合に、間延びしたエコー全体の表示を上記のＳＬＢにより禁止することは、監視不能な領域が広がってＤＢＦレーダ装置での監視領域を大幅に狭めてしまうことになり、得策ではない。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１６０４１４号公報（第７頁、図１）
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−１８０５３１号公報（第１０頁、図１）
【００１２】
【非特許文献１】
吉田孝監修「レーダ技術」電子通信学会、昭和５９年１月２０日、Ｐ．６５−９７
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、ＤＢＦレーダ装置に用いられる従来のレーダ受信装置では、アンテナのメインローブ方向及びサイドローブ方向のどちらからの反射信号に対しても、ＭＴＩだけではクラッタの消え残りが生じ、必ずしも良好なクラッタ抑圧が得られなかった。このため、目標の誤検出が増加するとともに、ビデオの視認性が劣化していた。また、サイドローブ方向からのクラッタ抑圧にＳＬＢを適用すると監視領域が制限され、装置の運用に影響を及ぼしていた。
【００１４】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、装置の運用に影響を及ぼすことなくクラッタを抑圧して目標の誤検出を減少させるとともに、良好なビデオの視認性を有するＤＢＦレーダ受信装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のＤＢＦレーダ受信装置は、対象領域に照射したレーダパルス波の反射信号を複数の空中線素子で受信し、ＤＢＦ処理を施して任意の方向にビームを形成することにより目標を検出するＤＢＦレーダ受信装置において、前記複数の空中線素子で受信した前記反射信号を前記複数の空中線素子に対応付けて受信処理し、これら処理結果をデジタル信号として出力する受信処理手段と、前記受信処理手段からの各デジタル信号に適用する第１及び第２のウェイト値を所定の距離単位及び角度単位毎に記憶するウェイト値記憶手段と、前記所定の距離単位及び角度単位毎に設定された選択情報に基づいて前記第１のウェイト値または前記第２のウェイト値のいずれか一方を選択し、受信ウェイト値として出力するウェイト値選択手段と、このウェイト値選択手段からの受信ウェイト値を前記受信処理手段からの各デジタル信号に適用し、前記所定の距離単位及び角度単位毎にビーム形成を行なってＤＢＦ受信信号を生成するビーム形成手段と、このＤＢＦ受信信号から目標を検出する目標検出手段とを具備したことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、装置の運用に影響を及ぼすことなくクラッタを抑圧して目標の誤検出を減少させるとともに、良好なビデオの視認性を有するＤＢＦレーダ受信装置を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るＤＢＦレーダ受信装置の実施の形態を、図１及び図２を参照して説明する。なお、図３に示した従来のＤＢＦレーダ受信装置と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明に係るＤＢＦレーダ受信装置の一実施の形態を示すブロック図である。このＤＢＦレーダ受信装置は、空中線部１１、受信部１２、ＡＤ変換部１３、ビーム形成部２１、パルス圧縮部１５、目標検出部１６、及び表示部１７を有している。ここで、空中線部１１はｎ個の空中線素子１１１〜１１ｎから構成され、これらｎ個の空中線素子に対応して、受信部１２にはｎ個の受信機１２１〜１２ｎが、更に、ＡＤ変換部１３にはｎ個のＡＤ変換器１３１〜１３ｎがそれぞれ設けられている。
【００１９】
空中線部１１はｎ個の空中線素子１１１〜１１ｎでレーダパルス波の反射信号を受信し、受信信号として各空中線素子１１１〜１１ｎに対応して接続された受信部１２の各受信機１２１〜１２ｎに送出する。受信部１２は、空中線部１１からの受信信号をそれぞれの受信機１２１〜１２ｎで受けとって低雑音増幅や周波数変換等の受信処理を施し、各受信機１２１〜１２ｎに対応して接続されたＡＤ変換部１３の各ＡＤ変換器１３１〜１３ｎに送出する。ＡＤ変換部１３では、受信部１２で受信処理された信号をそれぞれのＡＤ変換器１３１〜１３ｎで受けとってＡＤ変換し、デジタル受信信号としてビーム形成部２１に送出する。
【００２０】
ビーム形成部２１は、ＡＤ変換部１３から送られてくる複数ｎ個のデジタル受信信号に対してそれぞれＩＱ直交検波を行なった後、検波後の各信号に対して後述するウェイト選択部２２からの受信ウェイト値を適用することによってビームの形成を行ない、所定の距離単位及び角度単位（以下、単位セルという）毎にＤＢＦ受信信号としてのＩＱ信号を生成する。また、生成対象とする単位セルを指定するためのセル指定情報を、後述するクラッタマップ記憶部２３、受信ビームウェイト記憶部２４、及びクラッタ抑圧ウェイト記憶部２５に送出する。
【００２１】
パルス圧縮部１５は、ビーム形成部２１で生成されたＩＱ信号に対してパルス圧縮処理を施し、パルス圧縮信号を目標検出部１６に送出する。目標検出部１６は、このパルス圧縮信号から目標を検出し、その検出結果を表示部１７に送出する。そして、表示部１７は目標検出部１６からの検出結果を受けとって、これを表示する。
【００２２】
さらに、図１のＤＢＦレーダ受信装置は、ビーム形成部２１においてビーム形成時に適用する受信ウェイト値を制御するため、ウェイト選択部２２、クラッタマップ記憶部２３、受信ビームウェイト記憶部２４、クラッタ抑圧ウェイト記憶部２５、及び操作部２６を有している。
【００２３】
ウェイト選択部２２は、受信ビームウェイト記憶部２４からの受信ビームウェイト値、またはクラッタ抑圧ウェイト記憶部２５からのクラッタ抑圧ウェイト値のいずれか一方を、クラッタマップ記憶部２３からの選択情報に基づいて選択し、受信ウェイト値としてビーム形成部２１に送出する。
【００２４】
クラッタマップ記憶部２３は、対象領域内のクラッタ状況を単位セル毎に記憶したクラッタマップを有しており、ビーム形成部２１からのセル指定情報によって指定された単位セルの記憶内容に基づいて、この単位セルに適用する受信ウェイト値を選択するための選択情報をウェイト選択部２２に送出する。クラッタマップの一例を図２に示す。この図に示すように、本実施の形態においては、クラッタマップの記憶内容は、対象領域である自位置を中心にした方位角全周分の各単位セル毎に、例えば抑圧すべきクラッタが存在するか否かを数値に対応させて、存在する場合は１、存在しない場合は０としている。
【００２５】
受信ビームウェイト記憶部２４は、所定の受信ビームを形成するための受信ビームウェイトを、例えば図２と同様に構成した単位セル毎に記憶しており、ビーム形成部２１からのセル指定情報によって指定された単位セルの受信ビームウェイト値をウェイト選択部２２に送出する。
【００２６】
クラッタ抑圧ウェイト記憶部２５も、例えば図２と同様に構成した単位セル毎にクラッタ抑圧ウェイトを記憶しており、ビーム形成部２１からのセル指定情報によって指定された単位セルのクラッタ抑圧ウェイト値をウェイト選択部２２に送出する。本実施の形態では、クラッタ抑圧ウェイトとしては、例えばビーム形成結果であるＤＢＦ受信信号がゼロとなるウェイト値（以下、ゼロウェイトという）を設定している。
【００２７】
操作部２６は、設定操作を受けつけてクラッタマップ記憶部２３、受信ビームウェイト記憶部２４、及びクラッタ抑圧ウェイト記憶部２５の記憶内容を設定・更新する。
【００２８】
次に、前述の図１及び図２を参照して、上述した本発明の実施の形態によるＤＢＦレーダ受信装置の動作を説明する。
【００２９】
まず、あらかじめ操作部２６からの設定操作により、受信ビームウェイト記憶部２４に受信ビームウェイトの設定データが、またクラッタ抑圧ウェイト記憶部２５にクラッタ抑圧ウェイトの設定データがそれぞれ送られ、記憶される。同様に、対象領域のクラッタマップの設定データが操作部２６からの設定操作によりクラッタマップ記憶部２３に送られ、クラッタマップとして記憶される。
【００３０】
目標からの反射信号は、クラッタとともに空中線部１１の各空中線素子１１１〜１１ｎによって受信され、受信信号としてそれぞれの空中線素子１１１〜１１ｎに対応して接続された受信機１２１〜１２ｎに送出される。これら複数ｎ個の受信信号は、受信部１２内の各受信機１２１〜１２ｎで低雑音増幅や周波数変換等の受信処理を施された後、さらに各受信機に対応して接続されたＡＤ変換部１３の各ＡＤ変換器１３１〜１３ｎに送出される。そして、これらＡＤ変換器１３１〜１３ｎによりデジタル信号に変換され、複数ｎ個のデジタル受信信号としてビーム形成部２１に送られる。
【００３１】
ビーム形成部２１においては、各デジタル受信信号はＩＱ直交検波された後、各信号に対してウェイト選択部２２からの受信ウェイト値を適用することによって、単位セル毎にビーム形成を行ない、ＩＱ信号が生成される。このときに適用される受信ウェイト値は次のように選択される。
【００３２】
すなわち、まず、ビーム形成部２１からビーム形成の対象とする単位セルのセル指定情報が、クラッタマップ記憶部２３、受信ビームウェイト記憶部２４、及びクラッタ抑圧ウェイト２５に送出される。このセル指定情報に基づいて、受信ビームウェイト記憶部２４及びクラッタ抑圧ウェイト記憶部２５は、それぞれ指定された単位セルの受信ビームウェイト値及びクラッタ抑圧ウェイト値をウェイト選択部２２に送出する。
【００３３】
一方、クラッタマップ記憶部２３は、前記のセル指定情報により指定された単位セルの記憶内容を参照して、この単位セルに抑圧すべきクラッタが存在するか否かを選択情報としてウェイト選択部２２に通知する。ウェイト選択部２２ではこの選択情報を受けとって、抑圧すべきクラッタが存在しない場合には、ビーム形成部２１への受信ウェイト値として受信ビームウェイト記憶部２４からの受信ビームウェイト値を選択し、これを送出する。また、抑圧すべきクラッタが存在する場合には、ウェイト選択部２２はクラッタ抑圧ウェイト記憶部２５からのクラッタ抑圧ウェイト値を選択し、これを送出する。
【００３４】
このようにして選択された受信ウェイト値をＩＱ直交検波された後の信号に適用すると、抑圧すべきクラッタの存在しない単位セルに対しては所定の受信ビームにより受信したＩＱ信号が生成され、抑圧すべきクラッタが存在する単位セルにはゼロウェイトが適用されて生成されるＩＱ信号はゼロとなって、後続のパルス圧縮部１５に送出される。
【００３５】
パルス圧縮部１５においては、ビーム形成部２１からのＩＱ信号に対して相関処理等を繰り返すことによりパルス圧縮処理が施され、パルス圧縮信号となってさらに目標検出部１６に送出され、このパルス圧縮信号から対象目標の検出処理が行なわれる。そして、その検出結果は目標検出部１６から表示部１７に送られ、表示部１７に表示される。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態においては、対象領域内におけるクラッタ状況を単位セル毎にクラッタマップ記憶部２３に記憶しておき、ビーム形成部２１におけるビーム形成時に、抑圧すべきクラッタの存在する単位セルにはＩＱ検波後の信号に対する受信ウェイト値としてゼロウェイトを適用している。これにより、クラッタの存在する単位セルのみのＩＱ信号がゼロとなって、クラッタ抑圧されたＩＱ信号がパルス圧縮処理部１５に送出され、目標の誤検出を減少させることができるとともに、良好なビデオの視認性を得ることができる。
【００３７】
また、クラッタの抑圧の設定は、クラッタマップ記憶部２３に記憶されるクラッタマップ中の必要な単位セルのみについて行なえば良い。これにより、監視不能となる領域も最小限に留めることができ、装置の運用に対する制限を軽減することができる。
【００３８】
さらに、クラッタマップ記憶部２３に設定するクラッタマップは、操作部２６から設定している。これにより、運用場所の変更等、装置の運用状況の変更に対しても最適なクラッタマップを設定することができ、良好なクラッタ抑圧特性を得ることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、単位セルとしては図２に示すように、方位角及び距離により構成しているが、仰角及び距離により構成しても良く、また、方位角、仰角、及び距離の３次元構成とすることもできる。さらに、クラッタ抑圧ウェイト記憶部２５にはゼロウェイトを設定しているが、例えばビーム形成後のＩＱ信号がノイズ相当となるようなウェイト値を設定したり、単位セル毎に異なるウェイト値を設定するなど、種々の変形が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、装置の運用に影響を及ぼすことなくクラッタを抑圧して目標の誤検出を減少させるとともに、良好なビデオの視認性を有するＤＢＦレーダ受信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＤＢＦレーダ受信装置の一実施の形態を示すブロック図。
【図２】クラッタマップの一例を示す説明図。
【図３】従来のＤＢＦレーダ受信装置の一例を示すブロック図。
【図４】パルス圧縮前後でのクラッタの波形をモデル化して示す説明図。
【符号の説明】
１１  空中線部
１２  受信部
１３  ＡＤ変換部
１４、２１  ビーム形成部
１５  パルス圧縮部
１６  目標検出部
１７  表示部
２２  ウェイト選択部
２３  クラッタマップ記憶部
２４  受信ビームウェイト記憶部
２５  クラッタ抑圧ウェイト記憶部
２６  操作部
【図１】
2004354252.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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