(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が上昇変化するアップチャープの変調をかけた水平偏波信号を送信する水平偏波送信部と、
上記水平偏波送信部から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する第１の偏波受信部と、
上記第１の偏波受信部にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の垂直偏波及び水平偏波の受信データに変換する第１のＡ／Ｄ変換部と、
周波数が下降変化するダウンチャープの変調をかけた垂直偏波信号を送信する垂直偏波送信部と、
上記垂直偏波送信部から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する第２の偏波受信部と、
上記第２の偏波受信部にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の偏波送信または偏波受信のデータに変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、
上記第１、第２のＡ／Ｄ変換部にてそれぞれ変換されたディジタル信号から、水平偏波信号送信後に受信した水平偏波信号と垂直偏波送信後に受信した垂直偏波信号の差分と、水平偏波送信後に受信した垂直偏波信号と垂直偏波送信後に受信した水平偏波信号との差分から、それぞれ偏波特徴量を算出する第１、第２の特徴量抽出部と、
上記第１の特徴量抽出部から出力される偏波特徴量を保持する第１の特徴量メモリ部と、
上記目標が近距離の場合は上記第１のＡ／Ｄ変換部のディジタル信号と上記第１の特徴量メモリ部に予め保持した偏波特徴量に基づいて疑似ディジタル信号を生成し、上記目標が遠距離の場合は上記第１のＡ／Ｄ変換部から入力したディジタル信号を出力する第１の補正処理部と、
上記第１の補正処理部から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持する第１のデータバッファリング部と、
上記第１のデータバッファリング部に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する第１の偏波成分解析部と、
上記第１のデータバッファリング部に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する第１の偏波ノッチフィルタ部と、
上記第１の偏波ノッチフィルタ部による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮する第１のパルス圧縮部と、
上記第１のパルス圧縮部によるパルス圧縮後のアップチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める第１の測距部と、
上記第２の特徴量抽出部から出力される偏波特徴量を保持する第２の特徴量メモリ部と、
上記目標が近距離の場合は上記第２のＡ／Ｄ変換部のディジタル信号と上記第２の特徴量メモリ部に保持された偏波特徴量に基づいて擬似ディジタル信号を生成し、上記目標が遠距離の場合は上記第２のＡ／Ｄ変換部から入力したディジタル信号を出力する第２の補正処理部と、
上記第２の補正処理部から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持する第２のデータバッファリング部と、
上記第２のデータバッファリング部に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する第２の偏波成分解析部と、
上記第２のデータバッファリング部に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する第２の偏波ノッチフィルタ部と、
上記第２の偏波ノッチフィルタ部による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮する第２のパルス圧縮部と、
上記第２のパルス圧縮部によるパルス圧縮後のダウンチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める第２の測距部と、
上記第１の測距部と上記第２の測距部によりそれぞれ求められた、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を基に、目標相対距離と相対速度を近似的に求める測距測速度部と
を備えたレーダ信号処理装置。
【請求項２】
周波数が下降変化するダウンチャープの変調をかけた水平偏波信号を送信する水平偏波送信部と、
上記水平偏波送信部から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する第１の偏波受信部と、
上記第１の偏波受信部にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の垂直偏波及び水平偏波の受信データに変換する第１のＡ／Ｄ変換部と、
周波数が上昇変化するアップチャープの変調をかけた垂直偏波信号を送信する垂直偏波送信部と、
上記垂直偏波送信部から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する第２の偏波受信部と、
上記第２の偏波受信部にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の偏波送信または偏波受信のデータに変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、
上記第１、第２のＡ／Ｄ変換部にてそれぞれ変換されたディジタル信号から、水平偏波信号送信後に受信した水平偏波信号と垂直偏波送信後に受信した垂直偏波信号の差分と、水平偏波送信後に受信した垂直偏波信号と垂直偏波送信後に受信した水平偏波信号との差分から、それぞれ偏波特徴量を算出する第１、第２の特徴量抽出部と、
上記第１の特徴量抽出部から出力される偏波特徴量を保持する第１の特徴量メモリ部と、
上記目標が近距離の場合は上記第１のＡ／Ｄ変換部のディジタル信号と上記第１の特徴量メモリ部に予め保持した偏波特徴量に基づいて疑似ディジタル信号を生成し、上記目標が遠距離の場合は上記第１のＡ／Ｄ変換部から入力したディジタル信号を出力する第１の補正処理部と、
上記第１の補正処理部から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持する第１のデータバッファリング部と、
上記第１のデータバッファリング部に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する第１の偏波成分解析部と、
上記第１のデータバッファリング部に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する第１の偏波ノッチフィルタ部と、
上記第１の偏波ノッチフィルタ部による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮する第１のパルス圧縮部と、
上記第１のパルス圧縮部によるパルス圧縮後のダウンチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める第１の測距部と、
上記第２の特徴量抽出部から出力される偏波特徴量を保持する第２の特徴量メモリ部と、
上記目標が近距離の場合は上記第２のＡ／Ｄ変換部のディジタル信号と上記第２の特徴量メモリ部に保持された偏波特徴量に基づいて擬似ディジタル信号を生成し、上記目標が遠距離の場合は上記第２のＡ／Ｄ変換部から入力したディジタル信号を出力する第２の補正処理部と、
上記第２の補正処理部から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持する第２のデータバッファリング部と、
上記第２のデータバッファリング部に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する第２の偏波成分解析部と、
上記第２のデータバッファリング部に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する第２の偏波ノッチフィルタ部と、
上記第２の偏波ノッチフィルタ部による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮する第２のパルス圧縮部と、
上記第２のパルス圧縮部によるパルス圧縮後のアップチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める第２の測距部と、
上記第１の測距部と上記第２の測距部によりそれぞれ求められた、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を基に、目標相対距離と相対速度を近似的に求める測距測速度部と
を備えたレーダ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダの信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＰＲＦ（Low Pulse Repetition Frequency）レーダにおいて、探知距離を延伸するためにチャープパルス圧縮が行われている。チャープパルス圧縮の信号処理方式の１つとして、目標との相対速度が０以外の場合のアップチャープとダウンチャープの測距結果から、目標の相対速度を推定するＶ−ｃｈｉｒｐ方式が用いられる。Ｖ−ｃｈｉｒｐ方式では、アップチャープとダウンチャープに変調したパルスを目標に送信し、目標にて反射した受信信号のパルスから計測される各々の信号レベルがピークとなる距離を用いて、目標との相対距離と相対速度を近似的に算出することができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６７９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＶ‐ｃｈｉｒｐ方式では、クラッタ環境下において、信号レベルのピークがクラッタ信号に覆われて、目標を探知できなくなるという問題がある。このクラッタ信号を抑圧するため、特許文献１は水平偏波及び垂直偏波送信パルスにアップチャープ、ダウンチャープの変調をかけ、目標からの反射波を偏波受信し、この受信信号に対して偏波ノッチフィルタを用いた偏波信号処理を行っている。しかしながら、偏波信号処理に必要なデータが揃うのに数フレームを要するため、探知目標が隣接した際の出力レートが低いという課題があった。
【０００５】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、クラッタ抑圧対策として偏波信号処理を用いた場合でも、出力レートを低下させずに、高精度の測距と測速度を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるレーダ信号処理装置は、周波数が上昇変化するアップチャープの変調をかけた水平偏波信号を送信する水平偏波送信部と、水平偏波送信部から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する偏波受信部と、偏波受信部にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の偏波送信または偏波受信のデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部にてディジタル信号に変換され、入力したディジタル信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する特徴量抽出部と、特徴量抽出部から出力される偏波特徴量を保持する特徴量メモリ部と、目標が近距離の場合はＡ／Ｄ変換部のディジタル信号と特徴量メモリ部に予め保持した偏波特徴量に基づいて疑似ディジタル信号を生成し、目標が遠距離の場合はＡ／Ｄ変換部から入力したディジタル信号を出力する補正処理部と、補正処理部から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持するデータバッファリング部と、データバッファリング部に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する偏波成分解析部と、データバッファリング部に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する偏波ノッチフィルタ部と、偏波ノッチフィルタ部による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部と、パルス圧縮部によるパルス圧縮後のアップチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める測距部と、周波数が下降変化するダウンチャープの変調をかけた垂直偏波信号を送信する垂直偏波送信部と、垂直偏波送信部から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する偏波受信部と、偏波受信部にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の偏波送信または偏波受信のデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部にてディジタル信号に変換され、入力したディジタル信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する特徴量抽出部と、特徴量抽出部から出力される偏波特徴量を保持する特徴量メモリ部と、目標が近距離の場合はＡ／Ｄ変換部のディジタル信号と特徴量メモリ部に保持された偏波特徴量に基づいて擬似ディジタル信号を生成し、目標が遠距離の場合はＡ／Ｄ変換部から入力したディジタル信号を出力する補正処理部と、補正処理部から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持するデータバッファリング部と、データバッファリング部に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する偏波成分解析部と、データバッファリング部に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する偏波ノッチフィルタ部と、偏波ノッチフィルタ部による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部と、パルス圧縮部によるパルス圧縮後のダウンチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める測距部と、測距部と測距部によりそれぞれ求められた、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を基に、目標相対距離と相対速度を近似的に求める測距測速度部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、探知目標との距離に応じて、Ｖ−ｃｈｉｒｐ方式にクラッタ信号の抑圧に有効な偏波信号処理を使い分けることで、目標が近接した場合でも出力レートを低下させることなく、高精度の測距と測速度が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１によるレーダ信号処理装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１による目標が遠距離にある場合の偏波信号処理動作を示す図である。
【図３】実施の形態１による目標が近距離にある場合の偏波信号処理動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１によるレーダ信号処理装置の構成を示す図である。図において、実施の形態１のレーダ信号処理装置は、水平偏波送信部１０１、偏波受信部１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３、特徴量抽出部１０４、特徴量メモリ部１０５、補正処理部１０６、データバッファリング部１０７、偏波成分解析部１０８、偏波ノッチフィルタ部１０９、パルス圧縮部１１０、測距部１１１、垂直偏波送信部１２１、偏波受信部１２２、Ａ／Ｄ変換部１２３、特徴量抽出部１２４、特徴量メモリ部１２５、補正処理部１２６、データバッファリング部１２７、偏波成分解析部１２８、偏波ノッチフィルタ部１２９、パルス圧縮部１３０、測距部１３１、測距測速度部１１２を備えている。
【００１０】
水平偏波送信部１０１は、周波数が上昇変化するアップチャープの変調をかけた水平偏波信号を送信する。偏波受信部１０２は、水平偏波送信部１０１から送信された目標からの反射波を垂直偏波受信及び水平偏波受信する。Ａ／Ｄ変換部１０３は、偏波受信部１０２にて偏波受信したアナログ信号をサンプリングし、ディジタル信号に変換し、出力する。特徴量抽出部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０３にてディジタル信号に変換され、入力したディジタル信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する。特徴量メモリ部１０５は、特徴量抽出部１０４から出力される偏波特徴量を保持する。
【００１１】
特徴量メモリ部１０５および補正処理部１０６は、目標との距離により動作が異なる。目標との距離の遠近は、予め外部装置から概算距離が入力され、概算距離が所定の閾値以上であるときに目標との距離が遠いと判断し、概算距離が所定の閾値より小さいときに目標との距離が近いと判断する。
なお、目標との距離の遠近は、レーダ信号処理装置における前回の計測時刻に計測した距離と所定の閾値とを比較して判断してもよい。
【００１２】
特徴量メモリ部１０５は、目標が近距離の場合には、予め保持した偏波特徴量を補正処理部１０６に出力する。
補正処理部１０６は、目標が遠距離の場合は、Ａ／Ｄ変換部１０３から入力したディジタル信号をデータバッファリング部１０７に出力する。
補正処理部１０６は、目標が近距離の場合はＡ／Ｄ変換部１０３から入力したディジタル信号と特徴量メモリ部１０５に保持された偏波特徴量を用いることで、入力したディジタル信号に対し偏波特徴量を示す波形を重畳する擬似ディジタル信号を推定、生成する。またこの生成した擬似ディジタル信号をデータバッファリング部１０７に出力する。
【００１３】
データバッファリング部１０７は、入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信、偏波受信のデータを保持する。偏波成分解析部１０８は、データバッファリング部１０７に保持されたレンジビン毎の偏波送信、偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する。偏波ノッチフィルタ部１０９は、偏波ノッチフィルタを構成し、データバッファリング部１０７に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する。パルス圧縮部１１０は、偏波ノッチフィルタ部１０９による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮する。測距部１１１は、パルス圧縮部１１０によるパルス圧縮後のアップチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める。
【００１４】
また、垂直偏波送信部１２１は、周波数が下降変化するダウンチャープの変調をかけた垂直偏波信号を送信する。偏波受信部１２２は、垂直偏波送信部１２１から送信された目標からの反射波を垂直偏波受信及び水平偏波受信する。Ａ／Ｄ変換部１２３は、偏波受信部１２２にて偏波受信したアナログ信号をサンプリングし、ディジタル信号に変換し、出力する。特徴量抽出部１２４は、Ａ／Ｄ変換部１２３にてディジタル信号に変換され、入力したディジタル信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する。特徴量メモリ部１２５は、特徴量抽出部１２４から出力される偏波特徴量を保持する。
【００１５】
特徴量メモリ部１２５および補正処理部１２６は、目標との距離により動作が異なる。目標との距離の遠近は、予め外部装置から概算距離が入力され、概算距離が所定の閾値以上であるときに目標との距離が遠いと判断し、概算距離が所定の閾値より小さいときに目標との距離が近いと判断する。
なお、目標との距離の遠近は、レーダ信号処理装置における前回の計測時刻に計測した距離と所定の閾値とを比較して判断してもよい。
【００１６】
特徴量メモリ部１２５は、目標が近距離の場合には、予め保持した偏波特徴量を補正処理部１２６に出力する。
補正処理部１２６は、目標が遠距離の場合は、Ａ／Ｄ変換部１２３から入力したディジタル信号をデータバッファリング部１２７に出力する。
補正処理部１２６は、目標が近距離の場合は、Ａ／Ｄ変換部１２３から入力したディジタル信号と特徴量メモリ部１２５に保持された偏波特徴量を用いることで、擬似ディジタル信号を推定、生成する。また、この生成した擬似ディジタル信号をデータバッファリング部１２７に出力する。
【００１７】
データバッファリング部１２７は、入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信、偏波受信のデータを保持する。偏波成分解析部１２８は、データバッファリング部１２７に保持されたレンジビン毎の偏波送信、偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する。偏波ノッチフィルタ部１２９は、偏波ノッチフィルタを構成し、データバッファリング部１２７に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する。パルス圧縮部１３０は、偏波ノッチフィルタ部１２９による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮する。測距部１３１は、パルス圧縮部１３０によるパルス圧縮後のダウンチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める。
【００１８】
なお、偏波受信部１２２、Ａ／Ｄ変換部１２３、特徴量抽出部１２４、特徴量メモリ部１２５、補正処理部１２６、データバッファリング部１２７、偏波成分解析部１２８、偏波ノッチフィルタ部１２９、パルス圧縮部１３０、および測距部１３１は、それぞれ偏波受信部１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３、特徴量抽出部１０４、特徴量メモリ部１０５、補正処理部１０６、データバッファリング部１０７、偏波成分解析部１０８、偏波ノッチフィルタ部１０９、パルス圧縮部１１０、および測距部１１１と同様の回路を用いる。
【００１９】
測距測速度部１１２は、測距部１１１と測距部１３１によりそれぞれ求められた、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を基に、目標相対距離と相対速度を近似的に求める。
【００２０】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
偏波信号処理を適用したＶ−ｃｈｉｒｐ方式の動作原理については、特許文献１に記載があるため省略する。
【００２１】
図２は、実施の形態１による目標が遠距離にある場合の動作を示す図である。
まず、目標が遠距離にある場合の動作について説明する。図２に示すように、目標が遠距離の場合は、時分割に水平偏波と垂直偏波を交互に送信する。以下では、水平偏波送信信号が目標で反射され、水平偏波受信した信号のことを受信信号ＨＨと呼び、垂直偏波受信した信号のことを受信信号ＨＶと呼ぶことにする。同様に、垂直偏波送信信号が目標で反射され、水平偏波受信した信号のことを受信信号ＶＨと呼び、垂直偏波受信した信号のことを受信信号ＶＶと呼ぶことにする。偏波信号処理では、これら４つの受信信号ＨＨ、ＨＶ、ＶＨ、ＶＶを用いることで偏波信号処理を行う。
【００２２】
水平偏波送信部１０１は、アップチャープの変調をかけた水平偏波信号を、目標に対して送信する。また、垂直偏波送信部１２１は、ダウンチャープの変調をかけた水平偏波信号を、目標に対して送信する。水平偏波送信部１０１と垂直偏波送信部１２１は時分割に交互に偏波信号を送信するものとする。
【００２３】
偏波受信部１０２は、水平偏波送信信号に対する目標の反射波を水平偏波受信及び垂直偏波受信する。偏波受信部１２２は、垂直偏波送信信号に対する目標の反射波を水平偏波受信及び垂直偏波受信する。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部１０３は、偏波受信したアナログ信号（受信信号ＨＨ、受信信号ＨＶ）をサンプリングし、ディジタル信号にＡ／Ｄ変換して、ビデオ信号を生成し、特徴量抽出部１０４と補正処理部１０６へ出力する。ここで、受信信号ＨＨにより生成したビデオ信号をＳｈｈ、受信信号ＨＶにより生成したビデオ信号をＳｈｖと呼ぶ。
Ａ／Ｄ変換部１２３は、偏波受信したアナログ信号（受信信号ＶＨ、受信信号ＶＶ）をサンプリングし、ディジタル信号にＡ／Ｄ変換して、ビデオ信号を生成し、特徴量抽出部１２４と補正処理部１２６へ出力する。ここで、受信信号ＶＨにより生成したビデオ信号をＳｖｈ、受信信号ＶＶにより生成したビデオ信号をＳｖｖと呼ぶ。
【００２５】
特徴量抽出部１０４は、入力したビデオ信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する。特徴量抽出部１２４は、入力したビデオ信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する。特徴量抽出部１０４と特徴量抽出部１２４は、それぞれ入力したビデオ信号を共有する。
【００２６】
前フレームで得られたビデオ信号をＳｖｈ（ｋ−１）とＳｖｖ（ｋ−１）とし、現フレームで得られたビデオ信号をＳｈｖ（ｋ）とＳｈｈ（ｋ）とする。これにより、現フレームで得られる偏波特徴量を以下の式（１）（２）のように表す。
【００２７】
【数１】
0006398637.tif 000002
【００２８】
特徴量メモリ部１０５は、目標が遠距離の場合、入力した偏波特徴量をメモリに保存する。また、特徴量メモリ部１０５は、目標が遠距離の場合、補正処理部１０６への出力は行わない。
特徴量メモリ部１２５は、目標が遠距離の場合、入力した偏波特徴量をメモリに保存する。また、特徴量メモリ部１２５は、目標が遠距離の場合、補正処理部１２６への出力は行わない。
【００２９】
補正処理部１０６は、目標が遠距離の場合、入力したビデオ信号をデータバッファリング部１０７に出力する。
補正処理部１２６は、目標が遠距離の場合、入力したビデオ信号をデータバッファリング部１２７に出力する。
【００３０】
データバッファリング部１０７は、補正処理部１０６から出力されるビデオ信号をレンジビン毎に分けて保持する。
データバッファリング部１２７は、補正処理部１２６から出力されるビデオ信号をレンジビン毎に分けて保持する。
【００３１】
偏波成分解析部１０８は、データバッファリング部１０７のレンジビンに保持されたビデオ信号を用いて、クラッタの共分散行列を推定する。
偏波成分解析部１２８は、データバッファリング部１２７のレンジビンに保持されたビデオ信号を用いて、クラッタの共分散行列を推定する。
【００３２】
偏波ノッチフィルタ部１０９は、クラッタ共分散行列を基に偏波ノッチフィルタを構成し、受信信号のクラッタを抑圧する。
偏波ノッチフィルタ部１２９は、クラッタ共分散行列を基に偏波ノッチフィルタを構成し、受信信号のクラッタを抑圧する。
【００３３】
パルス圧縮部１１０は、ビデオ信号を偏波信号処理したものを入力とし、パルス圧縮を行う。
パルス圧縮部１３０は、ビデオ信号を偏波信号処理したものを入力とし、パルス圧縮を行う。
【００３４】
測距部１１１は、目標までの初期相対距離からの相関演算のピークの移動距離を求める。
測距部１３１は、目標までの初期相対距離からの相関演算のピークの移動距離を求める。
【００３５】
測距測速度部１１２は、測距部１１１と測距部１３１で求めた目標までの初期相対距離からの相関演算のピークの移動距離と目標相対速度を用いて、パルス圧縮後のアップチャープ時のピークの距離とダウンチャープ時のピークの距離を近似的に求める。
【００３６】
これにより、時分割にアップチャープとダウンチャープを送信すれば、計測されるアップチャープ時、ダウンチャープ時のピークの距離を用いて、目標相対距離と相対速度を近似的に算出できる。
【００３７】
目標が遠距離の場合は、上述の通り、偏波送信信号を時分割に切り替えることで偏波信号処理が可能であるが、結果を出力するまでに、水平偏波送信と垂直偏波送信を行う必要が有り、当該水平偏波と垂直偏波の送信に２フレーム分の時間を要する。そのため目標が近接している場合には不利である。
【００３８】
このため目標が近接した場合は、目標が遠距離にある場合に適用する偏波信号処理から切り替えて、出力レートの向上を図る。
【００３９】
図３は、実施の形態１による目標が近距離にある場合の動作を示す図である。目標が近距離の場合は、時分割に水平偏波と垂直偏波を交互に送信するのではなく、一方の偏波送信を停止し、他の偏波信号のみを目標に向けて送信する。図３は水平偏波送信のみを繰り返す例を示している。以下、水平偏波送信を行う方法について説明するが、垂直偏波送信を繰り返す方法であってもよい。
【００４０】
目標が近距離の場合は、水平偏波送信部１０１は、アップチャープの変調をかけた水平偏波信号を、目標に対して送信する。しかし、垂直偏波送信部１２１は、アップチャープの変調をかけた水平偏波信号を、目標に対して送信しない。すなわち、目標が近距離の場合は、時分割に送信信号を切り替えるのではなく、フレーム毎に水平偏波送信を繰り返す。
【００４１】
偏波受信部１０２は、水平偏波送信部１０１からの水平偏波送信信号に対する目標の反射波を水平偏波受信及び垂直偏波受信する。
【００４２】
Ａ／Ｄ変換部１０３は、偏波受信したアナログ信号（受信信号ＨＨ、受信信号ＨＶ）をサンプリングし、ディジタル信号にＡ／Ｄ変換して、ビデオ信号（Ｓｈｈ、Ｓｈｖ）を生成し、特徴量抽出部１０４と補正処理部１０６へ出力する。
【００４３】
特徴量抽出部１０４は、入力したビデオ信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する。
【００４４】
特徴量メモリ部１０５は、目標が近距離の場合、メモリに保存している偏波特徴量を補正処理部１０６に出力する。
【００４５】
補正処理部１０６は、目標が近距離の場合、Ａ／Ｄ変換部１０３から入力したビデオ信号をデータバッファリング部１０７に出力する。また、補正処理部１０６は、特徴量メモリ部１０５から入力した偏波特徴量とビデオ信号をもとにビデオ信号（Ｓｖｖ、Ｓｖｈ）を推定し、データバッファリング部１０７に出力する。現フレームのビデオ信号をＳｈｖ（ｋ）とＳｈｈ（ｋ）とし、推定ビデオ信号（Ｓｖｖ（ｋ）とＳｖｈ（ｋ））を以下の式（３）（４）のように表す。
【００４６】
【数２】
0006398637.tif 000003
【００４７】
以降の動作は、目標が遠距離の場合と同様であるが、フレーム毎に偏波送信信号を切り替えず、繰り返し同一の偏波送信を行うため、送信フレーム毎に目標の相対距離と相対速度を算出することができる。
【００４８】
かくして、目標との距離に応じて、Ｖ−ｃｈｉｒｐ方式に適用する偏波信号処理を使い分けることで、目標が近接した場合でも出力レートを低下させずに、高精度の測距と測速度を行うことが可能となる。
【００４９】
以上説明した通り、実施の形態１によるレーダ信号処理装置は、周波数が上昇変化するアップチャープの変調をかけた水平偏波信号を送信する水平偏波送信部１０１と、水平偏波送信部１０１から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する偏波受信部１０２と、偏波受信部１０２にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の偏波送信または偏波受信のデータに変換するＡ／Ｄ変換部１０３と、Ａ／Ｄ変換部１０３にてディジタル信号に変換され、入力したディジタル信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する特徴量抽出部１０４と、特徴量抽出部１０４から出力される偏波特徴量を保持する特徴量メモリ部１０５と、目標が近距離の場合はＡ／Ｄ変換部１０３のディジタル信号と特徴量メモリ部１０５に予め保持した偏波特徴量に基づいて疑似ディジタル信号を生成し、目標が遠距離の場合はＡ／Ｄ変換部１０３から入力したディジタル信号を出力する補正処理部１０６と、補正処理部１０６から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持するデータバッファリング部１０７と、データバッファリング部１０７に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する偏波成分解析部１０８と、データバッファリング部１０７に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する偏波ノッチフィルタ部１０９と、偏波ノッチフィルタ部１０９による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部１１０と、パルス圧縮部１１０によるパルス圧縮後のアップチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める測距部１１１と、周波数が下降変化するダウンチャープの変調をかけた垂直偏波信号を送信する垂直偏波送信部１２１と、垂直偏波送信部１２１から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する偏波受信部１２２と、偏波受信部１２２にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の偏波送信または偏波受信のデータに変換するＡ／Ｄ変換部１２３と、Ａ／Ｄ変換部１２３にてディジタル信号に変換され、入力したディジタル信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する特徴量抽出部１２４と、特徴量抽出部１２４から出力される偏波特徴量を保持する特徴量メモリ部１２５と、目標が近距離の場合はＡ／Ｄ変換部１２３のディジタル信号と特徴量メモリ部１２５に保持された偏波特徴量に基づいて擬似ディジタル信号を生成し、目標が遠距離の場合はＡ／Ｄ変換部１２３から入力したディジタル信号を出力する補正処理部１２６と、補正処理部１２６から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持するデータバッファリング部１２７と、データバッファリング部１２７に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する偏波成分解析部１２８と、データバッファリング部１２７に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する偏波ノッチフィルタ部１２９と、偏波ノッチフィルタ部１２９による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部１３０と、パルス圧縮部１３０によるパルス圧縮後のダウンチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める測距部１３１と、測距部１１１と測距部１３１によりそれぞれ求められた、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を基に、目標相対距離と相対速度を近似的に求める測距測速度部１１２とを備えたことを特徴とする。
【００５０】
このように実施の形態１によるレーダ信号処理装置は、探知目標との距離に応じて、Ｖ−ｃｈｉｒｐ方式にクラッタ信号の抑圧に有効な偏波信号処理を使い分けることで、目標が近接した場合でも出力レートを低下させることなく、高精度の測距と測速度が可能となる。
【００５１】
実施の形態２．
実施の形態２のレーダ信号処理装置の構成を図４に示す。実施の形態２では、水平偏波送信部１４１は、ダウンチャープの変調をかけた水平偏波信号を、目標に対して送信する。また、垂直偏波送信部１５１は、アップチャープの変調をかけた垂直偏波信号を、目標に対して送信する。それ以外の動作は実施の形態１と同様である。
【００５２】
実施の形態２によるレーダ信号処理装置は、周波数が下降変化するダウンチャープの変調をかけた水平偏波信号を送信する水平偏波送信部１４１と、水平偏波送信部１４１から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する偏波受信部１０２と、偏波受信部１０２にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の偏波送信または偏波受信のデータに変換するＡ／Ｄ変換部１０３と、Ａ／Ｄ変換部１０３にてディジタル信号に変換され、入力したディジタル信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する特徴量抽出部１０４と、特徴量抽出部１０４から出力される偏波特徴量を保持する特徴量メモリ部１０５と、目標が近距離の場合はＡ／Ｄ変換部１０３のディジタル信号と特徴量メモリ部１０５に予め保持した偏波特徴量に基づいて疑似ディジタル信号を生成し、目標が遠距離の場合はＡ／Ｄ変換部１０３から入力したディジタル信号を出力する補正処理部１０６と、補正処理部１０６から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持するデータバッファリング部１０７と、データバッファリング部１０７に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する偏波成分解析部１０８と、データバッファリング部１０７に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する偏波ノッチフィルタ部１０９と、偏波ノッチフィルタ部１０９による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部１１０と、パルス圧縮部１１０によるパルス圧縮後のダウンチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める測距部１１１と、周波数が上昇変化するアップチャープの変調をかけた垂直偏波信号を送信する垂直偏波送信部１５１と、垂直偏波送信部１５１から送信され、目標で反射された反射波の垂直偏波及び水平偏波を受信する偏波受信部１２２と、偏波受信部１２２にて偏波受信したアナログ信号を、ディジタル信号の偏波送信または偏波受信のデータに変換するＡ／Ｄ変換部１２３と、Ａ／Ｄ変換部１２３にてディジタル信号に変換され、入力したディジタル信号から各偏波受信信号間の信号レベル差を抽出し、偏波特徴量として出力する特徴量抽出部１２４と、特徴量抽出部１２４から出力される偏波特徴量を保持する特徴量メモリ部１２５と、目標が近距離の場合はＡ／Ｄ変換部１２３のディジタル信号と特徴量メモリ部１２５に保持された偏波特徴量に基づいて擬似ディジタル信号を生成し、目標が遠距離の場合はＡ／Ｄ変換部１２３から入力したディジタル信号を出力する補正処理部１２６と、補正処理部１２６から入力したディジタル信号または疑似ディジタル信号における、レンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータを保持するデータバッファリング部１２７と、データバッファリング部１２７に保持されたレンジビン毎の偏波送信または偏波受信のデータからクラッタの共分散行列を推定する偏波成分解析部１２８と、データバッファリング部１２７に入力されるディジタル信号または疑似ディジタル信号としての受信信号から偏波信号処理によりクラッタ成分を除去する偏波ノッチフィルタ部１２９と、偏波ノッチフィルタ部１２９による偏波信号処理後の受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮部１３０と、パルス圧縮部１３０によるパルス圧縮後のアップチャープ時の、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を求める測距部１３１と、測距部１１１と測距部１３１によりそれぞれ求められた、受信信号のパルスから計測される信号レベルがピークとなる距離を基に、目標相対距離と相対速度を近似的に求める測距測速度部１１２とを備えたことを特徴とする。
【００５３】
これにより、実施の形態１と同様、探知目標との距離に応じて、Ｖ−ｃｈｉｒｐ方式にクラッタ信号の抑圧に有効な偏波信号処理を使い分けることで、目標が近接した場合でも出力レートを低下させることなく、高精度の測距と測速度が可能となる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１  水平偏波送信部、１０２  偏波受信部、１０３  Ａ／Ｄ変換部、１０４  特徴量抽出部、１０５  特徴量メモリ部、１０６  補正処理部、１０７  データバッファリング部、１０８  偏波成分解析部、１０９  偏波ノッチフィルタ部、１１０  パルス圧縮部、１１１  測距部、１２１  垂直偏波送信部、１２２  偏波受信部、１２３  Ａ／Ｄ変換部、１２４  特徴量抽出部、１２５  特徴量メモリ部、１２６  補正処理部、１２７  データバッファリング部、１２８  偏波成分解析部、１２９  偏波ノッチフィルタ部、１３０  パルス圧縮部、１３１  測距部、１１２  測距測速度部、１４１  水平偏波送信部、１５１  垂直偏波送信部。
【図１】
0006398637.tif 000004
【図２】
0006398637.tif 000005
【図３】
0006398637.tif 000006