(57)【要約】【課題】  目標物体の距離変化率の推定の信頼性を高め、追尾を外さないレーダ装置を得る。【解決手段】  目標にパルス状送信波を発射し、目標から受信した反射波を解析して、目標との距離および目標の距離変化率を算出し、算出した距離、距離変化率に基づいて目標の追尾を行うレーダ装置において、目標に対し、異なるパルス間隔で変調された２つの送信波を発射し、目標からの各々の送信波の反射波を受信するドップラーレーダ１０と、受信した反射波を解析し、各々の反射波の観測ドップラー周波数を算出する信号処理部２０と、信号処理部２０で算出された各々の観測ドップラー周波数から目標の距離変化率分布を算出し、２つの距離変化率分布の相関をとり、その結果に基づいて目標の距離変化率の複数の候補値を推定するドップラー相関部３０を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標にパルス状送信波を発射し、上記目標からの反射波を解析して、上記目標との距離および上記目標の距離変化率を算出し、算出した距離および距離変化率に基づいて上記目標の追尾を行うレーダ装置において、
上記目標に対し、第１および第２のパルス間隔で変調された第１および第２の送信波を発射し、上記目標からの第１および第２の反射波を受信するレーダ部と、
上記第１および第２の反射波を解析し、上記第１の反射波の観測ドップラー周波数と上記第２の反射波の観測ドップラー周波数を算出する信号処理部と、
上記第１の反射波の観測ドップラー周波数を用いて上記目標の第１の距離変化率分布を取得し、上記第２の反射波の観測ドップラー周波数を用いて上記目標の第２の距離変化率分布を取得し、上記第１および第２の距離変化率分布の相関をとり、その結果に基づいて上記目標の距離変化率を推定する相関処理部と、
上記距離変化率に基づいて、上記目標の追尾処理を行う追尾処理部を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
相関処理部は、追尾処理部の追尾結果から推定される上記目標の挙動に基づいて、距離変化率分布の値を絞り込み、距離変化率を推定することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
目標にパルス状送信波を発射し、上記目標からの反射波を解析して、上記目標との距離および上記目標の距離変化率を算出し、算出した距離および距離変化率に基づいて上記目標の追尾を行うレーダ装置において、
上記目標との距離および上記目標の距離変化率に基づいて、上記目標の追尾処理を行う追尾処理部と、
上記目標に対し、第１のパルス間隔で変調された第１の送信波を発射し、上記目標からの第１の反射波を受信するレーダ部と、
上記第１の反射波を解析し、観測ドップラー周波数を算出する信号処理部と、
上記第１の反射波の観測ドップラー周波数を用いて上記目標の第１の距離変化率分布を取得すると共に、上記追尾処理部の追尾結果から推定される上記目標の挙動に基づいて上記第１の距離変化率分布の値を絞り込み、絞り込んだ値の中から１つの距離変化率を決定できるような第２のパルス間隔を決定し、上記レーダ部に供給する相関処理部とを備え、
上記レーダ部は、上記第２のパルス間隔で変調された第２の送信波を上記目標に発射し、上記目標からの第２の反射波を受信し、
上記信号処理部は、上記第２の反射波を解析して観測ドップラー周波数を算出し、
上記相関処理部は、上記第２の反射波の観測ドップラー周波数を用いて上記目標の第２の距離変化率分布を取得し、上記追尾結果から推定される上記目標の挙動に基づいて絞り込んだ第１の距離変化率分布と上記第２の距離変化率分布を比較して、一致する値を上記目標の距離変化率の推定値とすることを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１に記載された従来のレーダ装置では、１種類のパルス間隔で変調した送信波を目標物体に送信することにより、反射波の観測ドップラー周波数に基づいて、目標物体の距離変化率（レーダ装置との相対速度）を推定し、目標物体を追尾していた。
【０００３】
【非特許文献１】小菅他，「距離変化率を使用したレーダ追尾の直交座標変換」，電子情報通信学会論文誌，１９９６年３月，Ｖｏｌ．Ｊ７９−Ｂ−II  Ｎｏ．３，ｐｐ．２０９−２１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、非特許文献１に記載された従来のレーダ装置では、１種類のパルス間隔のみを用いて観測ドップラー周波数を取得している。
ここで、観測ドップラー周波数ｆＤｍは以下の式（１）で求められる。
【０００５】
ｆＤｍ＝−ｆＢ／２＋ｍｏｄ｛ｆＤ−ｆ／２，ｆＢ｝  （１）
ただし、以下のように定義する。
パルス間隔：ＰＲＴ（ｓｅｃ）
ドップラー帯域：ｆＢ＝１／ＰＲＴ（Ｈｚ）
距離変化率：ＶＲ（ｍ／ｓ）
送信波波長：λ＝ｃ／ｆ（ｍ）  （ｃは光速）
ここで、ドップラー周波数ｆＤと距離変化率ＶＲの関係は以下のようになる。
ｆＤ＝２ＶＲ／λ＝２ｆＶＲ／ｃ  （２）
式（１）、（２）より、目標物体の距離変化率ＶＲｍは、
ＶＲｍ＝ｃ・ｆＤｍ／２ｆ  （３）
と表される。
【０００６】
式（１）より、観測ドップラー周波数ｆＤｍは、−ｆＢ／２≦ｆＤｍ≦ｆＢ／２の範囲に分布するため、式（３）で求められる距離変化率ＶＲｍは離散的な複数の値となる。
【０００７】
このため、従来のレーダ装置では、レーダ装置から見た目標物体の距離変化率の推定値が曖昧になり、目標物体の追尾を外すことがあるという問題があった。
【０００８】
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、目標物体の距離変化率の推定の信頼性を高め、追尾を外さない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】
【０００９】
この発明に係るレーダ装置は、目標にパルス状送信波を発射し、目標からの反射波を解析して、目標との距離および目標の距離変化率を算出し、算出した距離および距離変化率に基づいて目標の追尾を行うレーダ装置において、目標に対し、第１および第２のパルス間隔で変調された第１および第２の送信波を発射し、目標からの第１および第２の反射波を受信するレーダ部と、第１および第２の反射波を解析し、第１の反射波の観測ドップラー周波数と第２の反射波の観測ドップラー周波数を算出する信号処理部と、第１の反射波の観測ドップラー周波数を用いて目標の第１の距離変化率分布を取得し、第２の反射波の観測ドップラー周波数を用いて目標の第２の距離変化率分布を取得し、第１および第２の距離変化率分布の相関をとり、その結果に基づいて目標の距離変化率を推定する相関処理部と、距離変化率に基づいて、目標の追尾処理を行う追尾処理部を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、異なるパルス間隔で変調された２つの送信波を利用して得られた観測ドップラー周波数を利用して得られた距離変化率分布の相関をとり、目標物体の距離変化率を推定するようにしたので、目標物体の距離変化率をより正確に推定することが可能となり、目標物体の追尾を外さないようにすることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の様々な形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ装置１００の構成を示すブロック図である。図に示すように、レーダ装置１００は、ドップラーレーダ（レーダ部）１０、信号処理部２０、ドップラー相関部（相関処理部）３０、追尾処理部４０、および表示部５０を備えている。
【００１２】
ドップラーレーダ１０は、目標物体にアンテナを介してパルス状送信波を送信する送信手段と、アンテナを介して目標物体からの反射波を受信する受信手段を有している。
【００１３】
信号処理部２０、ドップラー相関部３０、追尾処理部４０は、レーダ装置１００が有するプロセッサを動作させるプログラムモジュールに従って、当該プロセッサを便宜的に分割した部分である。
表示部５０は、目標物体の位置や、相対速度等の解析結果を表示する表示装置である。
【００１４】
次に、動作について説明する。
レーダ装置１００のドップラーレーダ１０は、パルス間隔ＰＲＴ１で変調した送信波１と、パルス間隔ＰＲＴ２で変調した送信波２を、目標物体に対して送信する。目標物体で反射された各々の送信波は、それぞれ受信波１、受信波２としてドップラーレーダ１０で受信される。
【００１５】
受信された受信波１および受信波２は、信号処理部２０に供給される。信号処理部２０は、受信波１および受信波２を解析し、受信波１および受信波２の周波数と送信波の周波数、および送信波のパルス間隔を用いて、観測ドップラー周波数を算出する。
ここで、各々の送信波により得られる観測ドップラー周波数ｆＤｍ１、ｆＤｍ２は、従来技術に関連して述べた式（１）により求められ、それぞれのパルス間隔によるドップラー帯域ｆＢ１＝１／ＰＲＴ１、ｆＢ２＝１／ＰＲＴ２について、
ｆＤｍ１＝−ｆＢ１／２＋ｍｏｄ｛ｆＤ−ｆ／２，ｆＢ１｝
ｆＤｍ２＝−ｆＢ２／２＋ｍｏｄ｛ｆＤ−ｆ／２，ｆＢ２｝  （４）
と求められる。
【００１６】
信号処理部２０は、式（４）により求められた観測ドップラー周波数ｆＤｍ１、ｆＤｍ２をドップラー相関部３０に供給する。
【００１７】
また、信号処理部２０は、目標物体に送信波を送信してから受信波を受信するまでの遅延時間から、目標物体までの距離を算出し、目標物体の位置の推定結果を追尾処理部４０に供給する。
【００１８】
ドップラー相関部３０は、信号処理部２０から供給された観測ドップラー周波数ｆＤｍ１、ｆＤｍ２を用いて、式（３）により目標物体の距離変化率ＶＲｍ１、ＶＲｍ２を求める。
ＶＲｍ１＝ｃ・ｆＤｍ１／２ｆ
ＶＲｍ２＝ｃ・ｆＤｍ２／２ｆ  （５）
【００１９】
ドップラー相関部３０は、式（５）により求められた距離変化率ＶＲｍ１とＶＲｍ２の相関を取る。従来技術に関連して述べたように、観測ドップラー周波数ｆＤｍ１およびｆＤｍ２は、それぞれ−ｆＢ１／２≦ｆＤｍ１≦ｆＢ１／２、および−ｆＢ２／２≦ｆＤｍ１≦ｆＢ２／２の範囲に分布するため、式（５）で求められる距離変化率ＶＲｍ１およびＶＲｍ２は離散的な複数の値となる。
【００２０】
図２は、レーダ装置１００の距離変化率推定処理を説明するための図である。図中、２種類のパルス間隔ＰＲＴ１およびＰＲＴ２を用いて目標物体の距離変化率を推定する場合のグラフが示されており、グラフの縦軸はドップラー周波数、横軸は距離変化率を示している。
それぞれのグラフにおいて、算出された観測ドップラー周波数に対応する距離変化率の分布は、複数の離散的な値になることが示されている。
【００２１】
図に示すように、距離変化率の分布はパルス間隔によって異なる。ドップラー相関部３０は、２つの距離変化率の分布の相関をとり、両分布中、距離変化率の推定値が、最も近い組み合わせを選択する（図中、白丸で示す点。）。
【００２２】
ドップラー相関部３０は、選択した２つの推定値の平均値を、目標物体の距離変化率の推定値とし、追尾処理部４０に供給する。
【００２３】
追尾処理部４０は、ドップラー相関部３０から供給された距離変化率の推定値と、信号処理部２０から供給された目標物体の位置情報に基づいて、目標物体の追尾処理を行う。
【００２４】
なお、目標物体の距離変化率の推定処理は目標物体のスキャン毎に行い、追尾処理部４０は、スキャン毎に供給される情報に基づいて目標物体の追尾を行う。
追尾処理の結果得られた目標物体の推定速度、位置等の情報は、表示部５０に表示される。
【００２５】
以上のように、実施の形態１によれば、２種類のパルス間隔ＰＲＴ１、ＰＲＴ２で変調した送信波を用いて目標物体の距離変化率を推定するようにしたので、１つのパルス間隔のみを用いたときよりも距離変化率の推定値がより正確に推定できるという効果がある。
【００２６】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるレーダ装置２００の構成を示すブロック図である。図１と同一の符号は同一の構成要素を表している。
【００２７】
レーダ装置２００の動作について説明する。
実施の形態２においては、実施の形態１と同様に２つのパルス間隔ＰＲＴ１、ＰＲＴ２で変調した送信波を用いて距離変化率の分布を求め、両分布の相関の高い値を目標物体の距離変化率の推定値としてドップラー相関部３０に供給する。
さらに、実施の形態２では、ドップラー相関部３０は、追尾処理部４０から供給される目標物体の追尾結果により得られた推定速度により、さらに距離変化率の推定値を絞り込む。
【００２８】
図４は、レーダ装置２００の距離変化率推定処理を説明するための図である。図２と同様に、２種類のパルス間隔ＰＲＴ１およびＰＲＴ２を用いて目標物体の距離変化率を推定する場合のグラフが示されており、グラフの縦軸はドップラー周波数、横軸は距離変化率を示している。
【００２９】
実施の形態２では、ドップラー相関部３０は、まず、２つの距離変化率の分布の相関をとり、両分布中、距離変化率の推定値が、最も近い組み合わせを選択する（図中、白丸で示す点。）。
【００３０】
さらに、追尾処理部４０から供給される、追尾結果による目標物体の相対速度の推定値に基づいて、距離変化率の推定値を絞り込む。
ドップラー相関部３０は、追尾処理部４０から供給される目標物体の相対速度の推定値の距離変化率方向成分を取り出し、その成分値を中心としてゲートを構成し、距離変化率を絞り込む。
ドップラー相関部３０は、絞り込んだ結果から目標物体の距離変化率の推定値を決定して追尾処理部４０に供給する。
【００３１】
追尾処理部４０は、ドップラー相関部３０から供給された距離変化率の推定値と、信号処理部２０から供給された目標物体の位置情報に基づいて、目標物体の追尾処理を行う。
【００３２】
なお、目標物体の距離変化率の推定処理は目標物体のスキャン毎に行い、追尾処理部４０は、スキャン毎に供給される情報に基づいて目標物体の追尾を行う。
追尾処理の結果は、表示部５０に表示される。
【００３３】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、２種類のパルス間隔ＰＲＴ１、ＰＲＴ２で変調した送信波を用いて目標物体の距離変化率を推定するようにしたので、１つのパルス間隔のみを用いたときよりも距離変化率の推定値がより正確に推定できる。さらに、追尾処理部４０から供給される追尾結果に基づく速度の推定値によりさらに推定値を絞り込むので、より正確な距離変化率の推定値が得られるという効果がある。
【００３４】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３によるレーダ装置３００の構成を示すブロック図である。図１と同一の符号は同一の構成要素を表している。
【００３５】
レーダ装置３００の動作について説明する。
レーダ装置３００のドップラーレーダ１０は、パルス間隔ＰＲＴ１で変調した送信波１を目標物体に対して送信する。目標物体で反射された送信波１は、受信波１としてドップラーレーダ１０で受信される。
【００３６】
受信された受信波１は、信号処理部２０に供給される。信号処理部２０は、受信波１を解析し、受信波１の周波数と送信波の周波数、および送信波のパルス間隔を用いて、観測ドップラー周波数ｆＤｍ１を算出する。観測ドップラー周波数ｆＤｍ１の算出方法は、実施の形態１と同様である。
【００３７】
信号処理部２０は、算出した観測ドップラー周波数ｆＤｍ１をドップラー相関部３０に供給する。
【００３８】
ドップラー相関部３０は、信号処理部２０から供給された観測ドップラー周波数ｆＤｍ１を用いて、式（３）により目標物体の距離変化率ＶＲｍ１を求める。
【００３９】
次に、ドップラー相関部３０は、追尾処理部４０から供給される、追尾結果による目標物体の相対速度の推定値に基づいて、距離変化率ＶＲｍ１の推定値を絞り込む。
ドップラー相関部３０は、追尾処理部４０から供給される目標物体の相対速度の推定値の距離変化率方向成分を取り出し、その成分値を中心としてゲートを構成し、距離変化率を絞り込む。
【００４０】
次に、ドップラー相関部３０は、絞り込んだ距離変化率に基づいて、絞り込んだ距離変化率の候補値の中から、１つの距離変化率を決定できるような第２のパルス間隔ＰＲＴ２を決定する。
具体的には、例えば、パルス間隔ＰＲＴ２で変調した送信波を用いて得ることができる距離変化率分布によって、追尾処理結果に基づいて絞り込んだ複数の距離変化率のうち最小値と最大値の間で、１つの距離変化率の推定値が特定されるようなパルス間隔を選択する。
【００４１】
ドップラー相関部３０は、選択したパルス間隔ＰＲＴ２をドップラーレーダ１０に供給する。
【００４２】
ドップラーレーダ１０は、供給されたパルス間隔ＰＲＴ２で変調した送信波２を目標物体に対して送信する。目標物体で反射された送信波２は、受信波２としてドップラーレーダ１０で受信される。
【００４３】
受信された受信波２は、信号処理部２０に供給される。信号処理部２０は、受信波２を解析し、受信波２の周波数と送信波の周波数、および送信波のパルス間隔を用いて、観測ドップラー周波数ｆＤｍ２を算出する。観測ドップラー周波数ｆＤｍ２の算出方法は、観測ドップラー周波数ｆＤｍ１の算出方法と同様である。
【００４４】
信号処理部２０は、算出した観測ドップラー周波数ｆＤｍ２をドップラー相関部３０に供給する。
【００４５】
ドップラー相関部３０は、信号処理部２０から供給された観測ドップラー周波数ｆＤｍ２を用いて、式（３）により目標物体の距離変化率ＶＲｍ２を求める。
ドップラー相関部３０は、既に求められている距離変化率ＶＲｍ１とＶＲｍ２の相関を取る。
【００４６】
図６は、レーダ装置３００の距離変化率推定処理を説明するための図である。図中、２種類のパルス間隔ＰＲＴ１およびＰＲＴ２を用いて目標物体の距離変化率を推定する場合のグラフが示されており、グラフの縦軸はドップラー周波数、横軸は距離変化率を示している。
【００４７】
図に示すように、ＰＲＴ１を用いて観測されたドップラー周波数から得られた離散的な複数の距離変化率の推定値を、信号処理部２０により供給された追尾結果に基づいて限定している。
【００４８】
さらに、ドップラー相関部３０で選定したＰＲＴ２を用いて観測されたドップラー周波数から距離変化率分布を得る。ＰＲＴ１による距離変化率分布とＰＲＴ２による距離変化率分布との相関をとると、追尾処理結果に基づいて絞り込んだ複数の距離変化率のうち最小値と最大値の間で、１つの距離変化率の推定値が特定されるようになっている。
ドップラー相関部３０は、特定された距離変化率の推定値を追尾処理部４０に供給する。
【００４９】
追尾処理部４０は、ドップラー相関部３０から供給された距離変化率の推定値と、信号処理部２０から供給された目標物体の位置情報に基づいて、目標物体の追尾処理を行う。追尾処理の結果は、表示部５０に表示される。
【００５０】
なお、目標物体の距離変化率の推定処理は目標物体のスキャン毎に行い、追尾処理部４０は、スキャン毎に供給される情報に基づいて目標物体の追尾を行う。
【００５１】
以上のように、実施の形態３によれば、１つめのパルス間隔ＰＲＴ１で変調した送信波を用いて推定した目標物体の距離変化率を追尾結果に基づく速度の推定値により絞り込み、絞り込んだ距離変化率の中から１つの距離変化率が特定されるように選定された２つめのパルス間隔ＰＲＴ２によって得られる距離変化率分布によって、距離変化率の推定値を特定するようにしたので、距離変化率をより正確に推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施の形態１による、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、レーダ装置の距離変化率推定処理を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態２による、レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２による、レーダ装置の距離変化率推定処理を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態３による、レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３による、レーダ装置の距離変化率推定処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ドップラーレーダ（レーダ部）、２０  信号処理部、３０  ドップラー相関部（相関処理部）、４０  追尾処理部、５０  表示部、１００，２００，３００  レーダ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005249417.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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