(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返し送信されるレーダパルスの反射波を受信してレンジ軸モノパルスにより目標位置を測距する少なくとも１台の送受信レーダ装置と、
前記送受信レーダ装置とは互いに異なる位置に配置され、前記送受信レーダ装置の少なくとも位置、送信ビーム方向、送信周波数、送信波形の情報を取得し、前記送受信レーダ装置から送信されるレーダパルスの反射波を受信してレンジ軸モノパルスにより目標位置を測距するＮｒ台（Ｎｒ≧１）の受信レーダ装置と、
前記送受信レーダ装置によりレンジ軸モノパルスにより測距した値と、前記Ｎｒ台の受信レーダ装置により送信位置〜目標〜受信位置までの距離差をレンジ軸モノパルスにより測距したｎ通りの距離差（Ｒｎ：ｎ＝１〜Ｎｒ）により、互いの交点を算出して、前記目標の３次元位置（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する統合処理装置と
を具備するレーダシステム。
【請求項２】
前記Ｎｒ台の受信レーダ装置は、それぞれ前記送受信レーダ装置でレンジ軸モノパルス処理により観測した位置に基づいて前記測距された距離差を校正する請求項１記載のレーダシステム。
【請求項３】
繰り返し送信されるレーダパルスの反射波を受信してドップラ軸モノパルスにより目標のドップラ周波数を演算する少なくとも１台の送受信レーダ装置と、
前記送受信レーダ装置とは互いに異なる位置に配置され、前記送受信レーダ装置の少なくとも位置、送信ビーム方向、送信周波数、送信波形の情報を取得し、前記送受信レーダ装置から送信されるレーダパルスの反射波を受信してドップラ軸モノパルスにより目標のドップラ周波数を演算するＮｒ台（Ｎｒ≧１）の受信レーダ装置と、
前記送受信レーダ装置によりドップラ軸モノパルスにより演算されたドップラ周波数と、前記Ｎｒ台の受信レーダ装置によりドップラ軸モノパルスにより演算されたｎ通りのドップラ周波数とにより、前記目標の３次元ベクトルを算出する統合処理装置と
を具備するレーダシステム。
【請求項４】
前記Ｎｒ台の受信レーダ装置は、それぞれ前記送受信レーダ装置で繰り返し送信されるレーダパルスの反射波を受信し、目標検出したレンジセルにおいて、レンジ軸モノパルス処理をして算出した受信レーダ装置の距離の時間変化により算出した速度をドップラ周波数に換算し、ドップラ軸モノパルスで観測したドップラ周波数との差Δｆｄｎを算出し、Δｆｄｎを各受信レーダ装置のドップラ校正値とする請求項３記載のレーダシステム。
【請求項５】
繰り返し送信されるレーダパルスの反射波を受信してレンジ軸モノパルスにより目標位置を測距する少なくとも１台の送受信レーダ装置と、前記送受信レーダ装置とは互いに異なる位置に配置され、前記送受信レーダ装置の少なくとも位置、送信ビーム方向、送信周波数、送信波形の情報を取得し、前記送受信レーダ装置から送信されるレーダパルスの反射波を受信してレンジ軸モノパルスにより目標位置を測距するＮｒ台（Ｎｒ≧１）の受信レーダ装置とを備えるレーダシステムに適用され、
前記送受信レーダ装置によりレンジ軸モノパルスにより測距した値と、前記Ｎｒ台の受信レーダ装置により送信位置〜目標〜受信位置までの距離差をレンジ軸モノパルスにより測距したｎ通りの距離差（Ｒｎ：ｎ＝１〜Ｎｒ）により、互いの交点を算出して、前記目標の３次元位置（ｘ、ｙ、ｚ）を算出するレーダシステムのレーダ信号処理方法。
【請求項６】
前記Ｎｒ台の受信レーダ装置は、それぞれ前記送受信レーダ装置でレンジ軸モノパルス処理により観測した位置に基づいて前記測距された距離差を校正する請求項５記載のレーダシステムのレーダ信号処理方法。
【請求項７】
繰り返し送信されるレーダパルスの反射波を受信してドップラ軸モノパルスにより目標のドップラ周波数を演算する少なくとも１台の送受信レーダ装置と、前記送受信レーダ装置とは互いに異なる位置に配置され、前記送受信レーダ装置の少なくとも位置、送信ビーム方向、送信周波数、送信波形の情報を取得し、前記送受信レーダ装置から送信されるレーダパルスの反射波を受信してドップラ軸モノパルスにより目標のドップラ周波数を演算するＮｒ台（Ｎｒ≧１）の受信レーダ装置とを備えるレーダシステムに適用され、
前記送受信レーダ装置によりドップラ軸モノパルスにより演算されたドップラ周波数と、前記Ｎｒ台の受信レーダ装置によりドップラ軸モノパルスにより演算されたｎ通りのドップラ周波数とにより、前記目標の３次元ベクトルを算出するレーダシステムのレーダ信号処理方法。
【請求項８】
前記Ｎｒ台の受信レーダ装置は、それぞれ前記送受信レーダ装置で繰り返し送信されるレーダパルスの反射波を受信し、目標検出したレンジセルにおいて、レンジ軸モノパルス処理をして算出した受信レーダ装置の距離の時間変化により算出した速度をドップラ周波数に換算し、ドップラ軸モノパルスで観測したドップラ周波数との差Δｆｄｎを算出し、Δｆｄｎを各受信レーダ装置のドップラ校正値とする請求項７記載のレーダシステムのレーダ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、互いに離間された複数のレーダ装置を用いて目標の位置を検出するレーダシステム及びそのレーダ信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、レーダシステムにあっては、送受信レーダ装置と共に１または複数の送受信レーダ装置または受信レーダ装置を離間して配置し、各レーダ装置の観測結果により目標の位置を検出するマルチスタティック方式が開発されている。この種のレーダシステムでは、離隔したレーダ装置間の時刻同期が不十分な場合や中心周波数のズレがある場合、さらに距離精度やドップラ精度が不十分な場合には、観測位置及び速度の誤差が大きくなってしまう課題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】バイスタティックレーダのドップラ周波数、M.Skolnik、Radar Handbook 3rd、McGraw hill、pp23.14-23.15(2008)
【非特許文献２】位相モノパルス（位相比較モノパルス）方式、電子情報通信学会、改訂レーダ技術、pp.262-264（1996）
【非特許文献３】振幅モノパルス（振幅比較モノパルス）方式、電子情報通信学会、改訂レーダ技術、pp.260-262（1996）
【非特許文献４】テーラー分布、吉田、‘改定レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.134-135(1996)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上述べたように、従来のマルチスタティックラレーダ装置では、距離精度や速度精度が不十分である課題があった。
【０００５】
本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、離隔配置による時刻誤差やドップラ誤差の影響を軽減し、高精度な位置及び速度を出力するレーダシステム及びそのレーダ信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本実施形態は、少なくとも１台の送受信レーダ装置と、Ｎｒ台（Ｎｒ≧１）の受信レーダ装置を備える。前記送受信レーダ装置は、繰り返し送信されるレーダパルスの反射波を受信してレンジ軸モノパルスにより目標位置を測距する。Ｎｒ台の送受信レーダ装置は、互いに異なる位置に配置され、前記送受信レーダ装置の少なくとも位置、送信ビーム方向、送信周波数、送信波形の情報を取得し、前記送受信レーダ装置から送信されるレーダパルスの反射波を受信してレンジ軸モノパルスにより目標位置を測距する。前記送受信レーダ装置によりレンジ軸モノパルスにより測距した値と、前記Ｎｒ台の受信レーダ装置により送信位置〜目標〜受信位置までの距離差をレンジ軸モノパルスにより測距したｎ通りの距離差（Ｒｎ：ｎ＝１〜Ｎｒ）により、互いの交点を算出して、前記目標の３次元位置（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１、第２の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。
【図２】第１、第２の実施形態に係るレーダシステムの信号処理の流れを示すフローチャート。
【図３】第１の実施形態に係るレーダシステムの信号処理におけるΣ、Δビーム特性と、誤差電圧及びレンジの関係を示す特性図。
【図４】第１の実施形態に係るレーダシステムの処理内容を説明するための座標系を示す概念図。
【図５】第２の実施形態に係るレーダシステムの処理内容を説明するための座標系を示す概念図。
【図６】第３、第４の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。
【図７】第３、第４の実施形態に係るレーダシステムの処理の流れを示すフローチャート。
【図８】第３の実施形態に係るレーダシステムの信号処理におけるΣ、Δビーム特性と、誤差電圧及びドップラ周波数の関係を示す特性図。
【図９】第３の実施形態に係るレーダシステムの処理について説明するための概念図。
【図１０】第３の実施形態に係るレーダシステムの処理について説明するための３次元の概念図。
【図１１】第４の実施形態に係るレーダシステムの処理について説明するための概念図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各実施形態の説明において、同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１乃至図４を参照して、第１の実施形態に係るレーダシステムを説明する。図１は上記レーダシステムの系統構成を示すブロック図、図２はその具体的な処理の流れを示すフローチャート、図３及び図４は上記レーダシステムの処理内容を説明するための図である。
【００１０】
図１に示すレーダシステムは、一つの送受信レーダ装置Ａと、この送受信レーダ装置Ａから送信されたレーダパルスの反射波を受信可能な位置に配置される複数（ここでは２台）の受信レーダ装置Ｂ，Ｃを備える。
【００１１】
送受信レーダ装置Ａにおいて、アンテナＡ１は複数のアンテナ素子を配列して大開口アレイを形成してなるフェーズドアレイアンテナであり、送受信器Ａ２の送受信部Ａ２１から繰り返し供給される特定周波数の送信パルス信号（以下、ＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）信号）を指定方向に送出してその反射波を受信する。送受信器Ａ２では、送受信部Ａ２１において、アンテナＡ１の複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された信号をビーム制御部Ａ２２からの指示に従って位相制御を施し合成することで、任意の方向に受信ビームを形成してＰＲＦ受信信号を取得し、ベースバンドに周波数変換する（図２：ステップＳ１１）。このようにして得られたＰＲＦ受信信号は信号処理器Ａ３に送られる。
【００１２】
上記信号処理器Ａ３は、ＰＲＦ受信信号をΣビーム系統とΔビーム系統に分配する。Σビーム系統に入力されたＰＲＦ受信信号は、ＡＤ（Analog-Digital）変換部Ａ３１でディジタル信号に変換され（図２：ステップＳ１２）、ＰＲＩ軸ＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）処理部Ａ３２でＰＲＩ軸方向にＦＦＴ処理され（図２：ステップＳ１３）、レンジ軸ＦＦＴ処理部Ａ３３でレンジ軸方向にＦＦＴ処理された後（図２：ステップＳ１４）、乗算部Ａ３４に送られる。乗算部Ａ３４には、参照信号生成部Ａ３５で生成されたパルス圧縮用の参照信号（図２：ステップＳ１５）が参照信号ＦＦＴ処理部Ａ３６でＦＦＴ処理されて（図２：ステップＳ１６）供給される。すなわち、乗算部Ａ３４は、ＰＲＩ軸方向及びレンジ軸方向にＦＦＴ処理された周波数領域のΣビームのＰＲＦ受信信号にＦＦＴ処理された周波数領域の参照信号を乗算する（図２：ステップＳ１７）ことで、周波数領域でパルス圧縮されたＰＲＦ受信信号を生成する。
【００１３】
上記乗算部Ａ３４で得られたΣビームのＰＲＦ受信信号はウェイト乗算部Ａ３７にてΣビーム用の参照信号（線形チャープ信号）が乗算された後（図２：ステップＳ１８）、逆ＦＦＴ処理部Ａ３８の逆ＦＦＴ処理により時間領域の信号に変換され（図２：ステップＳ１９）、ＣＦＡＲ検出部Ａ３９で所定のスレショルドを超えるセル（時間サンプル）の検出が実行される（図２：ステップＳ２０）。続いて、レンジ軸モノパルス処理部Ａ３１０により、ＣＦＡＲ検出セルについてレンジ軸方向の位相モノパルス演算が行われ（図２：ステップＳ２１）、位相誤差分に相当するレンジ（距離）が算出される。ＣＦＡＲ検出結果は測角部Ａ３１１に送られる。
【００１４】
一方、Δビーム系統に入力されたＰＲＦ受信信号は、ＡＤ変換部Ａ３１２でディジタル信号に変換され（図２：ステップＳ１２）、ＰＲＩ軸ＦＦＴ処理部Ａ３１３でＰＲＩ軸方向にＦＦＴ処理され（図２：ステップＳ１３）、レンジ軸ＦＦＴ処理部Ａ３１４でレンジ軸方向にＦＦＴ処理された後（図２：ステップＳ１４）、乗算部Ａ３１５に送られる。乗算部Ａ３１５は、ＰＲＩ軸方向及びレンジ軸方向にＦＦＴ処理された周波数領域のΔビームＰＲＦ受信信号にＦＦＴ処理された周波数領域の参照信号を乗算することで、周波数領域でパルス圧縮されたＰＲＦ受信信号を生成する（図２：ステップＳ１５〜Ｓ１７）。
【００１５】
上記乗算部Ａ３４で得られたΔビームのＰＲＦ受信信号はウェイト乗算部Ａ３７にてΔビーム用の参照信号（線形チャープ信号）が乗算された後（図２：ステップＳ１８）、逆ＦＦＴ処理部Ａ３８の逆ＦＦＴ処理により時間領域の信号に変換されて（図２：ステップＳ１９）上記測角部Ａ３１１に送られる。この測角部Ａ３１１は、ΣビームのＣＦＡＲ検出結果とΔビームのＣＦＡＲ検出結果から目標方向の測角を行い、Ａｚ角及びＥＬ角を算出する（図２：ステップＳ２２）。
【００１６】
上記受信レーダ装置Ｂ，Ｃは、共に同構成であり、送受信レーダ装置Ａの送信機能を除いて同構成である。すなわち、受信レーダ装置Ｂ，Ｃにおいて、アンテナＢ１，Ｃ１は複数のアンテナ素子を配列して大開口アレイを形成してなる受信用のフェーズドアレイアンテナであり、送受信レーダ装置Ａから繰り返し送信される特定周波数のパルス信号の反射波を受信する。受信器Ｂ２，Ｃでは、受信部Ｂ２１，Ｃ２１において、アンテナＢ１，Ｃ１で受信された信号をビーム制御部Ｂ２２，Ｃ２２からの指示に従って位相制御を施し合成することで、任意の方向に受信ビームを形成してＰＲＦ受信信号を取得し、ベースバンドに周波数変換する（図２：ステップＳ２３，Ｓ２５）。このようにして得られたＰＲＦ受信信号は信号処理器Ｂ３，Ｃ３に送られ、送受信レーダ装置Ａと同様に、Σビーム系統とΔビーム系統に分配されて、ＣＦＡＲ検出目標における測距、測角演算が行われる（図２：ステップＳ２４，Ｓ２６）。各レーダ装置Ａ，Ｂ，Ｃで得られた検出目標の測距・測角結果は統合処理装置Ｄに送られ、互いに同一と判別された目標の距離、速度及び角度が目標情報として出力される（図２：ステップＳ２７）。
【００１７】
上記構成において、図３及び図４を参照して動作を説明する。
【００１８】
送受信レーダ装置Ａにおいて、まず、ビーム制御Ａ２２により目標方向にビームを指向させ、アンテナＡ１により送受信した信号をΣビーム系統、Δビーム系統に分配し、それぞれディジタル信号に変換し（Ａ３１，Ａ３１２）、レンジセル毎にＰＲＩ軸でＦＦＴ処理し（Ａ３２，Ａ３１３）。次にパルス圧縮のためレンジ軸でＦＦＴ処理する（Ａ３３，Ａ３１４）。また、パルス圧縮用の参照信号を生成し（Ａ３５）、参照信号をＦＦＴ処理する（Ａ３６）。この信号と入力信号ＦＦＴ結果を乗算する（Ａ３４，Ａ３１５）。一連の処理について、以下に示す。
【００１９】
まず、入力信号sigをＦＦＴする。
【数１】
0006305259.tif 000002
【００２０】
次に後述するレンジ軸位相モノパルス処理で用いるΣの参照信号（線形チャープ信号）を表現すると、次式となる。
【数２】
0006305259.tif 000003
【００２１】
この参照信号SrefΣ(t)のサンプル長を入力信号に合わせて０埋めした信号に置き換える。
【数３】
0006305259.tif 000004
【００２２】
これをＦＦＴ処理して、参照信号の周波数軸の信号を得る。
【数４】
0006305259.tif 000005
【００２３】
これにより、周波数領域の乗算後の信号は、次式となる。
【数５】
0006305259.tif 000006
【００２４】
次に、サイドローブを低減し、ΣとΔの信号を生成するためのウェイトを算出する（Ａ３７，Ａ３１６）。ウェイトは、レンジサイドローブの設定に応じて、テイラーウェイト（非特許文献４参照）等を選定すればよい。
【数６】
0006305259.tif 000007
【００２５】
これらを逆ＦＦＴ処理（Ａ３８，Ａ３１７）して、次式を得る。
【数７】
0006305259.tif 000008
【００２６】
また、時間軸ｔをレンジ軸Ｒに変換するには、次式の関係により行う。
【数８】
0006305259.tif 000009
【００２７】
このときのレンジ軸に対するΣ、Δ振幅特性を図３（ａ）に示す。
【００２８】
（７）式のΣの結果より、ＣＦＡＲ（Ａ３９）により所定のスレショルドを超えた検出セル（時間サンプル）ｍ(ｍ＝１〜Ｍ)を抽出し、各々の検出セルについてモノパルス演算（Ａ３１０）を行うには次式を用いる。
【数９】
0006305259.tif 000010
【００２９】
誤差電圧とレンジについては、図３（ｂ）に示すように、予めレンジに対する誤差電圧εをテーブル化しておき、誤差電圧テーブルを作成しておく。（９）式により算出したεにより、テーブルを用いてレンジＲを算出する（Ａ３１０）。この手法は、測角手法としての位相モノパルス手法（非特許文献２参照）をレンジ軸（時間軸）に置き換えた手法と言える。また、位相モノパルスに限らず、Δ信号の変わりに、時間軸の隣接セルの信号であるΣ２を用いた振幅モノパルス（非特許文献３参照）方式でもよいのは言うまでもない。
【００３０】
このレンジ軸モノパルス演算（Ａ３１０）は、Σ信号を用いてＣＦＡＲ処理（Ａ３９）して検出したセルについて行う。また、ビーム出力のΣとΔを用いて測角（Ａ３１１）を行い、Ａｚ角及びＥＬ角を算出する。
【００３１】
受信レーダ装置を２台とすると、受信レーダ装置Ｂ及びＣについても同様の処理を行い、送信〜受信、送信〜受信１と送信〜受信２までの各々の距離として、Ｒ１、Ｒ１２、Ｒ１３を得ることができる。
【００３２】
この距離を用いて、図４に示すように、目標位置（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。この手法としては、Ｒ１の球面とＲ１２及びＲ１３の楕円球面の交点となる。その中で、送受信レーダ装置Ａにより観測した距離、ＡＺ角、ＥＬ角より算出した３次元の位置を中心に、所定の範囲内を目標存在領域として、その中の交点を算出する。解で算出できない場合は、目標存在領域内の点を（ｘ，ｙ，ｚ）の格子点に分割し、各々の点で次式の値が最小となる点（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する（統合処理装置Ｄ）。
【数１０】
0006305259.tif 000011
【００３３】
なお、送受信レーダ装置が１台、受信レーダ装置が１台の場合には、図４に示すように２つの交線により３次元の位置を特定できない。この場合には、送受信レーダ装置Ａにより観測した距離、ＡＺ角、ＥＬ角より算出した３次元の位置を中心に、所定の範囲内を目標存在領域として、目標存在領域内の点を（ｘ，ｙ，ｚ）の格子点に分割し、各々の点で次式の値が最小となる点（ｘ，ｙ，ｚ）を（１０）aを用いて、算出する。
【数１１】
0006305259.tif 000012
【００３４】
または、より簡易な方法として、送受信レーダ装置の測角値による目標存在領域内の中で、受信レーダ装置の交線の中点を目標の３次元の観測位置として出力してもよい。
【００３５】
また、複数のレーダ装置の場合には、目標のＳＮが低いレーダが含まれる場合があり、そのまま３次元の位置を算出すると、位置誤差が増える場合が考えられる。この対策のため、ＳＮ値に所定のスレショルドを設けて、スレショルド以上のレーダ装置の値を用いて位置を算出する。例えば、極端な場合として、送受信レーダ装置のみのＳＮがスレショルドを超えている場合には、送受信レーダ装置の３次元位置を出力とする。
【００３６】
以上のように、本実施形態は、少なくとも１台の送受信レーダ装置ＡとＮｒ台（Ｎｒ＞＝１、ここではＮｒ＝２）の受信レーダ装置Ｂ，Ｃを任意の位置に配置し、送受信レーダ装置Ａの位置、送信ビーム方向θ、送信周波数、送信波形等を必要に応じて受信レーダ装置Ｂ，Ｃに伝送し、送受信レーダ装置Ａによりパルスを送受信し、レンジ軸モノパルスにより測距した値Ｒ１と、位置の異なるＮｒ台の受信レーダ装置において、送信位置〜目標〜受信位置までの距離差をレンジ軸モノパルスにより測距することでＮ通りの距離差（Ｒ１ｎ：ｎ＝１〜Ｎｒ）を算出し、交点を算出して目標の３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。
【００３７】
この構成によれば、レンジ軸モノパルスを用いた高精度測距結果によるマルチスタティックにおける位置同定により、誤差の大きな測角値に依存しない３次元位置を観測結果として出力することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
ここで、マルチスタティックの場合は、レーダ装置間が離隔しているため、個々のレーダ装置がＧＰＳ（Global Positioning System）信号と原子時計等を用いて、互いに時刻同期を行い、時刻を合わせる。ただし、ＧＰＳ信号の伝播路の変化等の種々の誤差要因により、時刻同期に誤差が生じる。時刻同期に誤差が生じると、パルスレ−ダの場合は、レンジ誤差につながる。そこで、本実施形態では、時刻同期に誤差が生じた場合の対策手法について、図１に示す系統構成図、図２に示す処理フロー図、図５に示す概念図を参照して説明する。
【００３９】
本実施形態では、図１に示すように、各受信レーダ装置Ｂ，Ｃにおいて、信号処理器Ｂ３，Ｃ３のレンジ出力段にレンジ校正器Ｂ４，Ｃ４を配置し、送受信レーダ装置Ａのレンジ軸モノパルス演算部Ａ３１０で得られた目標位置に基づいて、各受信レーダ出力のレンジを校正するようにしている（図２のステップＳ２８，Ｓ２９）。
【００４０】
校正を行うために、図５に示すように、送受信レーダ装置Ａにより観測した目標位置Ｒ（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）を用いる。この目標位置Ｒは、距離、Ａｚ角、ＥＬ角を観測し、３次元位置に換算して得られる。この際に、目標によりＳＮを高くした方がよい場合は、ヒット数を増加する等により、観測精度を上げる。受信レーダ装置Ｂ，Ｃの位置と目標位置により、図５の送受信レーダ装置（ＲＤＲ１）〜目標までの距離Ｒｔ１と目標〜受信レーダ装置（ＲＤＲｎ）の距離Ｒｔｎを算出できるため、校正値のΔＲを算出できる。
【数１２】
0006305259.tif 000013
【００４１】
そこで、以降の観測において、送受信レーダ装置ＲＤＲ１〜受信レ−ダ装置ＲＤＲｎの観測値に対してΔＲｎ分距離を校正する。
【００４２】
上記構成によれば、ＧＰＳ信号の伝播路の変化等の種々の誤差要因により、時刻同期に誤差が生じたとしても、レンジ誤差を校正することができるので、目標レンジを高精度に求めることができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図６乃至図１０を参照して、第３の実施形態について説明する。  
第１及び第２の実施形態では、位置を算出する手法について述べた。本実施形態では、速度を高精度に算出する手法について述べる。図６は上記レーダシステムの系統構成を示すブロック図、図７はその具体的な処理の流れを示すフローチャート、図８乃至図１０は上記レーダシステムの処理内容を説明するための図である。尚、図６及び図７において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
【００４４】
本実施形態では、送受信レーダ装置Ａにおいて、ビーム制御部Ａ２２により送信ビームを目標方向に指向させ、アンテナＡ１により送受信した信号をΣビーム系統とΔビーム系統に分配する。
【００４５】
Σビーム系統では、入力信号をＡＤ変換部Ａ３１でディジタル信号に変換し（図７：ステップＳ１２）、Σウェイト乗算部Ａ３１８でΣ用ＰＲＩ軸ウェイトを乗算（図７：ステップＳ３０）した後に、ＰＲＩ軸ＦＦＴ処理部Ａ３２でＰＲＩ軸方向にＦＦＴ処理して周波数領域に変換する（図７：ステップＳ１３）。周波数領域に変換されたΣビームの受信信号はパルス圧縮部Ａ３１９でパルス圧縮され（図７：ステップＳ３３）、ＣＦＡＲ検出部Ａ３９でスレッショルドを超えるセルが検出された後（図７：ステップＳ２０）、ドップラ軸モノパルス演算部Ａ３２０でドップラ軸方向にモノパルス演算されて（図７：ステップＳ３２）ドップラ周波数成分に基づく速度が算出される。一方、Δビーム系統では、入力信号をＡＤ変換部Ａ３１２でディジタル信号に変換し（図７：ステップＳ１２）、Δウェイト乗算部Ａ３２１でΔ用ＰＲＩ軸ウェイトを乗算した後に（図７：ステップＳ３０）、ＰＲＩ軸ＦＦＴ処理部Ａ３１３でＰＲＩ軸方向にＦＦＴ処理して周波数領域に変換する（図７：ステップＳ１３）。周波数領域に変換されたΔビームの受信信号はパルス圧縮部Ａ３２２でパルス圧縮された後（図７：ステップＳ３１）、測角部Ａ３１１に送られ、測角演算に供される（図７：ステップＳ２２）。
【００４６】
上記一連の処理について、以下に詳述する。
【００４７】
まず、サイドローブを低減し、ドップラ軸（ＦＦＴ軸）のΣとΔの信号を生成するためのΣウェイト、Δウェイトをウェイト乗算部Ａ３１８，Ａ３２１で乗算する。Σ、Δウェイトには、それぞれドップラ軸サイドローブの設定に応じてテイラーウェイト（非特許文献４参照）等を選定すればよい。そのウェイトをレンジセル毎にＰＲＩ軸に対する入力信号に乗算してＦＦＴ処理する。（１３）式にその処理を示し、図８（ａ）にΣビーム、Δビームの特性を示す。
【数１３】
0006305259.tif 000014
【００４８】
パルス圧縮を行うレーダ装置の場合には、（１３）式の結果をパルス圧縮した結果に置き換える。（１３）式のＳΣの結果より、ＣＦＡＲ検出部Ａ３９にて所定のスレショルドを超えたセル（時間サンプル）ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）を検出し、各々の検出セルについてドップラ軸（ＦＦＴ軸）モノパルス演算を行う。この処理を（１４）式に示す。
【数１４】
0006305259.tif 000015
【００４９】
誤差電圧とレンジについては、図８（ｂ）に示すように、予めドップラに対する誤差電圧をテーブル化しておき、誤差電圧テーブルを作成しておく。（１４）式により算出したεにより、テーブルを用いてドップラ周波数ｆｄを算出する。この手法は、測角手法としての位相モノパルス手法（非特許文献２参照）をドップラ軸（速度軸）に置き換えた手法と言える。このドップラ軸（ＦＦＴ軸）モノパルス演算部Ａ３２０は、Σ信号を用いてＣＦＡＲ検出部３９で検出したセルについて行う。また、測角部Ａ３１１において、Σ、Δビーム出力を用いて測角を行い、Ａｚ角及びＥＬ角を算出する。このドップラ信号は、送信と受信が離隔したバイスタティック送受信の場合には、次式となる(図９、非特許文献１参照)。
【数１５】
0006305259.tif 000016
【００５０】
（１５）式は、別の表現として内積演算を用いると、次式で表現できる。
【数１６】
0006305259.tif 000017
【００５１】
これを、図１０を参照して、３次元に拡張すると次式となる。
【数１７】
0006305259.tif 000018
【００５２】
（１７）式のうち、ｆｂ１、ｆｂ２、ｆｂ３は、ドップラ周波数の観測値であり、(Rxn,Ryn,Rzn)は、レーダ位置と目標観測位置により算出でき、(Bxn,Byn,Bzn)は、レーダ位置と目標観測位置により算出できる。したがって、未知変数は、目標速度ベクトル（Vx,Vy,Vz）の３個である。そこで、３個の連立方程式である（１７）式より、統合処理装置Ｄにおいて、目標速度ベクトルを算出し出力とする。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態の構成によれば、第１の実施形態と同様に各レーダ装置の目標観測ＳＮ値にスレショルドを設けるようにしているので、高精度な目標観測速度を出力することができる。
【００５４】
（第４の実施形態）
ここで、マルチスタティックの場合は、レーダ装置間が離隔しているため、ローカル中心周波数のズレにより、ドップラ周波数に誤差が生じる。ドップラ周波数に誤差が生じると、速度誤差につながる。本実施形態では、この対策手法について、図６に示す系統構成図、図７に示す処理フロー図、図１１に示す概念図を参照して説明する。
【００５５】
本実施形態では、図６に示すように、各受信レーダ装置Ｂ，Ｃにおいて、信号処理器Ｂ３，Ｃ３のレンジ出力段にレンジ校正器Ｂ５，Ｃ５を配置し、受信レーダ装置Ｂ、Ｃにおいてレンジ軸モノパルスにより観測した位置の変化による目標速度に基づいて、各受信レーダ出力のドップラ周波数を校正するようにしている（図７のステップＳ３５，Ｓ３６）。
【００５６】
具体的には、上記校正を行うために、送受信レ−ダ装置Ａ〜受信レーダ装置Ｂ，Ｃにおいて観測した位置により算出した速度を用いる。各レーダ装置Ａ〜Ｃにおいて、ＳＮ（Signal to Noise ratio）を高くするために、複数ＣＰＩによるパルスを送受信し、各ＣＰＩでＦＦＴし、検出したセルに対して、レンジ軸モノパルス処理をする。各ＣＰＩでこの処理を行い、ＣＰＩ間のレンジずれと時間より、直線フィッティング処理し、フィッティング直線の時間に対する移動距離の勾配により速度Ｖｒを算出する。
【数１８】
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【００５７】
この速度を次式により、ドップラ周波数に変換する。
【数１９】
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【００５８】
このドップラ周波数と観測したドップラ周波数の差Δｆｄが中心周波数のズレによる誤差に対応するため、このΔｆｄ分ドップラ周波数を校正する。この様子を図１１に示す。
【００５９】
上記構成によれば、各レーダ装置のローカル中心周波数のズレにより、ドップラ周波数に誤差が生じたとしても、互いのドップラ周波数の誤差を校正することができ、これによってドップラ周波数の誤差に基づく目標速度の検出誤差を低減することができる。
【００６０】
尚、上記の各実施形態では、説明を簡単にするため、送受信レーダ装置が１台、受信レーダ装置が２台の場合について説明したが、送受信レーダ装置及び受信レーダ装置が任意の台数の場合でもよいのは言うまでもない。
【００６１】
その他、本実施形態は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ…送受信レーダ装置、Ａ１…アンテナ、Ａ２…送受信器、Ａ２１…送受信部、Ａ２２…ビーム制御部、Ａ３…信号処理器、Ａ３１，Ａ３１２…ＡＤ変換部、Ａ３２，Ａ３１３…ＰＲＩ軸ＦＦＴ処理部、Ａ３３，Ａ３１４…レンジ軸ＦＦＴ処理部、Ａ３４，Ａ３１５…乗算部、Ａ３５…参照信号生成部、Ａ３６…参照信号ＦＦＴ処理部、Ａ３７，Ａ３１６…ウェイト乗算部、Ａ３８，Ａ３１７…逆ＦＦＴ処理部、Ａ３１８，Ａ３２１…ウェイト乗算部、Ａ３９…ＣＦＡＲ検出部、Ａ３１０…レンジ軸モノパルス演算部、Ａ３１１…測角部、Ａ３２０…ドップラ軸モノパルス、
Ｂ…受信レーダ装置、Ｂ１…アンテナ、Ｂ２…受信器、Ｂ２１…受信部、Ｂ２２…ビーム制御部、Ｂ３…信号処理器、Ｂ４…レンジ校正部、Ｂ５…ドップラ校正部、
Ｃ…受信レーダ装置、Ｃ１…アンテナ、Ｃ２…受信器、Ｃ２１…受信部、Ｃ２２…ビーム制御部、Ｃ３…信号処理器、Ｃ４…レンジ校正部、Ｃ５…ドップラ校正部、
Ｄ…統合処理装置
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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