(57)【要約】【課題】１回の高分解能相対距離計測結果を得る為に必要な信号送信時間間隔を短くでき、かつ相対速度変化の大きい目標に対しても相対速度補正の精度を高くできるパルスレーダ装置を得る。【解決手段】パルス毎に送信周波数が所定の周波数間隔ずつ変化する複数個のパルスを目標方向へ繰り返し送信するパルスレーダ装置であって、送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のＩ成分ビデオ信号を実部、Ｑ成分ビデオ信号を虚部とした複素ビデオ信号、前記複素ビデオ信号の虚部の符号を反転した複素共役ビデオ信号を生成し、前記複素ビデオ信号、複素共役ビデオ信号を最適なシフト量だけシフトさせ乗算を行って相対速度計測用複素信号を生成するシフト複素共役乗算器１６と、相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル分析手段１７と、周波数スペクトルより目標との相対速度を求める相対速度計測手段１８等を設けた。【選択図】図１
2005308723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス毎に送信周波数が所定の周波数間隔ずつ変化する複数個のパルスを目標方向へ繰り返し送信し、パルス繰り返し周期毎に得られる反射信号を受信してＩ成分、及びＱ成分ビデオ信号を生成するパルスレーダ装置であって、
送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のＩ成分ビデオ信号を実部、Ｑ成分ビデオ信号を虚部とした複素ビデオ信号、及び前記複素ビデオ信号の虚部の符号を反転した複素共役ビデオ信号を生成し、前記複素ビデオ信号及び前記複素共役ビデオ信号を最適なシフト量だけシフトさせ乗算を行って相対速度計測用複素信号を生成する複素共役乗算手段と、
前記相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル分析手段と、
前記周波数スペクトルより目標との相対速度を求める相対速度計測手段と
を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
【請求項２】
前記複素共役乗算に用いた同じレンジビン番号のＩ成分ビデオ信号、Ｑ成分ビデオ信号に対して、求めた前記目標との相対速度を用いて、相対速度の補正を行う相対速度補正手段と、
相対速度補正後のＩ成分ビデオ信号、Ｑ成分ビデオ信号を用いて帯域の合成を行い、所定の分解能で目標との相対距離を得る合成帯域手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のパルスレーダ装置。
【請求項３】
前記複素共役乗算手段は、送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のＩ成分ビデオ信号を実部、Ｑ成分ビデオ信号を虚部とした複素ビデオ信号、及び前記複素ビデオ信号の虚部の符号を反転した複素共役ビデオ信号を生成し、前記複素ビデオ信号及び前記複素共役ビデオ信号を最適なシフト量だけシフトさせ乗算を行って複数の相対速度計測用複素信号を生成し、
前記周波数スペクトル分析手段は、前記複数の相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルを生成し、
前記相対速度計測手段は、前記複数の相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルより、目標との複数の相対速度を求め、
求めた前記複数の相対速度を平均して前記相対速度補正手段へ出力する相対速度平均手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載のパルスレーダ装置。
【請求項４】
前記複素共役乗算手段は、送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のＩ成分ビデオ信号を実部、Ｑ成分ビデオ信号を虚部とした複素ビデオ信号、及び前記複素ビデオ信号の虚部の符号を反転した複素共役ビデオ信号を生成し、前記複素ビデオ信号及び前記複素共役ビデオ信号を最適なシフト量だけシフトさせ乗算を行って複数の相対速度計測用複素信号を生成し、
前記周波数スペクトル分析手段は、前記複数の相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルを生成し、
前記複数の相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルを同じ周波数ビン毎に加算する周波数スペクトル加算手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は３記載のパルスレーダ装置。
【請求項５】
求めた前記目標との相対速度、あるいは求めた前記目標との複数の相対速度の平均に基づき最適なシフト量を選択して前記複素共役乗算手段に出力する最適シフト量選択手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のパルスレーダ装置。
【請求項６】
前記相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルから目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルを選別する周波数選別手段と、
前記目標との相対速度と前記目標との相対距離の対応を行う目標相対速度／距離対応手段とをさらに備え、
前記相対速度計測手段は、選別した全ての前記目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルに対して目標との相対速度を求め、
前記相対速度補正手段は、前記目標との相対速度を１つずつ順次用いて、相対速度の補正を行う
ことを特徴とする請求項２、３又は４記載のパルスレーダ装置。
【請求項７】
前記周波数選別手段は、前記相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルのうち、予め定めた閾値を超えた周波数成分を目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルとして選別する
ことを特徴とする請求項６記載のパルスレーダ装置。
【請求項８】
前記周波数選別手段は、前記相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルのうち、予め定めた閾値を超えた周波数成分の幅が予め定めた範囲内の場合に目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルとして選別する
ことを特徴とする請求項６記載のパルスレーダ装置。
【請求項９】
前記周波数選別手段は、前記相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルのうち、予め定めた閾値を超えた周波数成分の周波数が予め定めた範囲内の場合に目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルとして選別する
ことを特徴とする請求項６記載のパルスレーダ装置。
【請求項１０】
前記目標相対速度／距離対応手段は、合成帯域処理後の結果のうち、予め定めた閾値を超えた信号の幅が、予め定めた範囲内の場合に、前記信号の距離を前記相対速度補正手段で用いた相対速度の目標の相対距離とする
ことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれかに記載のパルスレーダ装置。
【請求項１１】
前記目標相対速度／距離対応手段は、合成帯域処理後の結果のうち、予め定めた閾値を超えた信号の強度が、前記相対速度補正手段で用いた前記目標との相対速度の前記相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルの強度、あるいは、その換算値に最も近い場合に、前記信号の距離を、前記相対速度補正手段で用いた相対速度の目標の相対距離とする
ことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれかに記載のパルスレーダ装置。
【請求項１２】
前記目標相対速度／距離対応手段からの、前記相対速度補正手段で用いた目標との相対速度の情報と、その相対速度の目標の相対距離と強度の情報を用いて、目標からの反射信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成手段と、
複素共役乗算に用いた同じレンジビン番号のＩ成分ビデオ信号、Ｑ成分ビデオ信号から前記目標からの反射信号のレプリカ信号を減算し減算後ビデオ信号を生成する、あるいは前記減算後ビデオ信号から、前記目標からの反射信号のレプリカ信号を減算し、新たな減算後ビデオ信号を生成する減算手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項６から請求項１１までのいずれかに記載のパルスレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パルスレーダ装置と目標との間の相対速度が０でない場合に、相対速度計測モードを用いずに合成帯域モードのみで、目標との相対速度計測、相対速度補正、合成帯域処理による目標との高分解能相対距離計測を行うパルスレーダ装置に関するものである。
特に、同じデータを用いて目標との相対速度計測と合成帯域処理を行うことによって、相対速度補正の精度の向上と、１回の合成帯域処理による目標との高分解能相対距離を得るために必要な受信信号観測時間を短くできるパルスレーダ装置に関するものである。
【０００２】
従来のパルスレーダ装置においては、パルスレーダ装置と目標との間の相対速度が０でない場合には、目標との相対速度計測を行う相対速度計測モードと合成帯域処理を行う合成帯域モードを設け、相対速度計測モードで計測した目標との相対速度を用いて合成帯域モードの信号に対し相対速度補正を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、合成帯域処理に関する先行技術文献として、非特許文献１がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２３１０４７号公報
【非特許文献１】Donald R.Wehner著「High-Resolution Radar」、Second Edition、Artech House、Chapter 5、第１９７頁−第２３７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
合成帯域処理については、上記文献に記載されているが、ここでは発明が解決しようとする課題を明確にするために簡単に説明する。
【０００６】
合成帯域処理を用いて高分解能相対距離を得るパルスレーダ装置では、送信時に、図１３に示すように、Ｎ個の送信パルスＳｔに対して、パルス毎に送信周波数をｆ０からｆＮ−１まで周波数ステップ間隔Δｆ毎に変化させる。その時の送信信号Ｓｎ（ｔ）は式１で表される。ただし、ここでは、数式による表現を簡略化するために、各信号を複素信号で表現している。
【０００７】
【数１】
2005308723.tif 000003
【０００８】
ただし、Ａは送信信号の振幅、φｎは各送信周波数の初期位相、Ｔｐはパルス幅、Ｔｐｒｉはパルス繰り返し周期を表す。式１で表される送信信号Ｓｎ（ｔ）がパルスレーダ装置から距離Ｒ離れたところにあり、パルスレーダ装置と目標との間に相対速度が０の目標に反射して、パルスレーダ装置に受信された場合、受信信号Ｕｎ（ｔ）は、式２で表される。
【０００９】
【数２】
2005308723.tif 000004
【００１０】
ただし、Ａ′は受信信号の振幅、ｃは光速を表す。式２で表される受信信号Ｕｎ（ｔ）に対して、式３で示す送信信号Ｓｎ（ｔ）と同じ周波数、同じ初期位相をもつ局部発信信号Ｗｎ（ｔ）を用いて周波数をダウンコンバートすることによって生成した複素ビデオ信号Ｖｎ（ｔ）は式４で表される。ただし、Ｂは局部発信信号の振幅、Ａ″は複素ビデオ信号の振幅を示す。
【００１１】
【数３】
2005308723.tif 000005
【００１２】
式４より、同じレンジビン番号でサンプリングされたｎ（ｎ＝０，１，・・・Ｎ−１）番目の送信パルスに対する複素ディジタルビデオ信号Ｖ（ｎ）は式５で表される。ただし、量子化誤差は無視している。
【００１３】
【数４】
2005308723.tif 000006
【００１４】
式５で表される複素ディジタルビデオに対して、逆フーリエ変換を行った場合、逆フーリエ変換後の信号Ｐｖ（ｋ）は式６で表される。
【００１５】
【数５】
2005308723.tif 000007
【００１６】
式６より、式７が成り立つ時にＰｖ（ｋ）の絶対値として求められる振幅値（強度）がピーク値となることがわかる。
【００１７】
【数６】
2005308723.tif 000008
【００１８】
Ｐｖ（ｋ）の振幅値がピーク値となるｋをｋｐとすると、Ｐｖ（ｋ）のピークを検出することによってｋｐを求め、求めたｋｐを用いて式８より、パルスレーダ装置と目標との相対距離Ｒを求めることができる。
【００１９】
【数７】
2005308723.tif 000009
【００２０】
また、距離分解能ΔＲは式９で表され、Ｎあるいは、Δｆを大きくすることによって、距離分解能ΔＲは小さくなり、高分解能相対距離が得られることが分かる。
【００２１】
【数８】
2005308723.tif 000010
【００２２】
しかしながら、パルスレーダ装置が移動している、あるいは、目標が移動している場合には、パルスレーダ装置と目標との間に相対速度が生じ、受信信号は相対速度の影響をうける。例えば、周波数ｆ０の送信パルスの立ち上がりの時間を基準時間とし、その時のパルスレーダ装置４０と目標１０との相対距離をＲ０とし、パルスレーダ装置が静止、目標が速度ｖで等速直線運動でパルスレーダ装置に接近しているとすると、式１で表される送信信号Ｓｎ（ｔ）が目標に反射して、パルスレーダ装置に受信された場合、受信信号はＵ′ｎ（ｔ）は、式１０で表される。
【００２３】
【数９】
2005308723.tif 000011
【００２４】
式１０で表されるパルスレーダ装置と目標との相対速度がｖの場合の受信信号Ｕ′ｎ（ｔ）に対して、式３で示す送信信号Ｓｎ（ｔ）と同じ周波数、同じ初期位相をもつ局部発信信号Ｗｎ（ｔ）を用いて周波数をダウンコンバートすることによって生成したパルスレーダ装置と目標との相対速度がｖの場合の複素ビデオ信号Ｖ′ｎ（ｔ）は式１１で表される。ただし、複素ビデオ信号の振幅は、式４と同様にＡ″としている。
【００２５】
【数１０】
2005308723.tif 000012
【００２６】
式１１より、同じレンジビン番号でサンプリングされたｎ（ｎ＝０，１，・・・Ｎ−１）番目の送信パルスに対するパルスレーダ装置と目標との相対速度がｖの場合の複素ディジタルビデオ信号Ｖ′（ｎ）は式１２で表される。ただし、量子化誤差は無視している。
【００２７】
【数１１】
2005308723.tif 000013
【００２８】
よって、式１２で表されるパルスレーダ装置と目標との相対速度がｖの場合の複素ディジタルビデオ信号Ｖ′（ｎ）に対して、逆フーリエ変換を行った場合、逆フーリエ変換後の信号ＰＶ′（ｋ）は式１３で表される。
【００２９】
【数１２】
2005308723.tif 000014
【００３０】
式１３より、式１４が成り立つ時にＰＶ′（ｋ）の絶対値として求められる振幅値がピーク値となることがわかる。
【００３１】
【数１３】
2005308723.tif 000015
【００３２】
しかし、式７と異なり、パルスレーダ装置と目標との相対速度ｖが０でない場合は、ｎ毎に式１３中のexp(j2π(k/N-Δf(2R0/c)+f0(2v/c)Tpri+Δf(2v/c)nTpri)n)の振幅値が最大値をとるｋの値が異なり、式１５に示すように、基準時間のパルスレーダ装置と目標との相対距離Ｒ０からずれた距離がピークとなることが分かる。ただし、ｋp２（ｎ）はｎ毎の式１３中のexp(j2π(k/N-Δf(2R0/c)+f0(2v/c)Tpri+Δf(2v/c)nTpri)n)の振幅値が最大値をとるｋの値を示す。
【００３３】
【数１４】
2005308723.tif 000016
【００３４】
すなわち、図１４に示すように、パルスレーダ装置と目標との相対速度ｖが０でない場合は、合成帯域処理によって高距離分解能化して得られたパルスレーダ装置と目標との相対距離は、基準の時刻のパルスレーダ装置と目標との相対距離Ｒ０と異なる距離を示す。図１４において、Ｓｒｐは、目標との相対速度ｖが０の時の目標１０からの反射信号、Ｓｒｐ´は、目標との相対速度ｖが０でない時の目標１０からの反射信号を示す。
【００３５】
式１２に示すパルスレーダ装置と目標との相対速度がｖの場合の複素ディジタルビデオ信号において、Δｆ、ｆ０、Ｔｐｒｉ、Ｎの値は、送信パラメータであるため既知である。そのため、合成帯域処理によって、真の基準時間のパルスレーダ装置と目標との相対距離Ｒ０を得るためには、何等かの方法で目標との相対速度を計測し、式１６で表される相対速度補正量Ｚ（ｎ）を求め、式１７に示すように、目標との相対速度がｖの場合の複素ディジタルビデオ信号Ｖ´（ｎ）に対して相対速度の補正を行えばよい。
【００３６】
【数１５】
2005308723.tif 000017
【００３７】
ただし、ｖｃａｌは計測した目標との相対速度を、Ｖｃ（ｎ）は相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号を示す。
【００３８】
式１７において、真の目標との相対速度ｖと計測した目標との相対速度Ｖｃａｌが等しければ、式１７で表される相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号Ｖｃ（ｎ）は、式５で示す目標との相対速度が０の場合の複素ディジタルビデオＶ（ｎ）と同じとなる。よって、相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号Ｖｃ（ｎ）に対して、逆フーリエ変換することによって、前述のように、基準時間のパルスレーダ装置と目標との相対距離Ｒ０を求めることができる。
【００３９】
従来のパルスレーダ装置では、相対速度計測モードと合成帯域モードを設け、相対速度計測モードで計測した目標との相対速度をｖｃａｌとして、式１６、１７で表される相対速度補正量Ｚ（ｎ）、相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号Ｖｃ（ｎ）を求め、求めた相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号Ｖｃ（ｎ）に対して、逆フーリエ変換することによって、基準時間のパルスレーダ装置と目標との相対距離Ｒ０を求めていた。
【００４０】
従来のパルスレーダ装置において、パルスレーダ装置と目標との間の相対速度が０でない場合に、合成帯域処理によって、高分解能相対距離を得る場合の目標との相対速度と高分解能相対距離計測結果が得られるタイミングを図１２に示す。また、あわせてその時の送信パルスＳｔ、受信パルスＳｒを示す。また、相対速度計測モードと合成帯域モードで、パルス繰り返し周期とパルス幅は、必ずしも同じである必要はないため、相対速度計測モードのパルス繰り返し周期とパルス幅をＴｐｒｉ１、Ｔｐ１、合成帯域モードのパルス繰り返し周期とパルス幅をＴｐｒｉ2、Ｔｐ2としている。
【００４１】
従来のパルスレーダ装置では、はじめに、相対速度計測モードとして、Ｍ個のパルスに対し、パルス毎に同じ送信周波数、例えばｆ０で送信し、次に、合成帯域モードとして、パルス毎に送信周波数がｆ０からｆＮ−１まで周波数間隔Δｆずつ変化するＮ個のパルスを送信する。以降は、この（Ｍ＋Ｎ）個のパルスの組を繰り返し送信する。
【００４２】
目標との相対速度計測には、パルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ１の時間毎に得られる相対速度計測モードのＭ個の周波数ｆ０の送信パルスに対する同じレンジビン番号、図１２の例ではレンジビン番号３の受信信号を用いて、周波数解析を行うことによって、目標との相対速度を計測する。
【００４３】
一方、合成帯域処理には、パルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ２の時間毎に得られる合成帯域モードの周波数ｆ０、ｆ１、・・・、ｆＮー１のＮ個の送信パルスに対する同じレンジビン番号、図１２の例ではレンジビン番号３の受信信号に対して、相対速度計測モードで計測した最新の目標との相対速度を用いて相対速度補正を行った後に、位相合成処理を行い、目標までの高分解能相対距離測距結果を得る。
【００４４】
下記に従来のパルスレーダ装置において、目標との相対速度を測定する原理を説明する。従来のパルスレーダ装置において、目標との相対速度を測定するには、送信時に図１５に示すように、Ｍ個の送信パルスＳｔに対し、パルス毎に同じ送信周波数、例えばｆ０を用いる。その時の送信信号Ｓ″ｎ（ｔ）は式１８で表される。ただし、ここでは、数式による表現を簡略化するために、式１と同様に、各信号を複素信号で表現している。また、パルス繰り返し周期、パルス幅は１を省略し、Ｔｐｒｉ、Ｔｐで表している。
【００４５】
【数１６】
2005308723.tif 000018
【００４６】
ただし、送信信号の振幅は、式１と同様にＡとしている。また、φ″ｍは各送信周波数の初期位相を表す。
【００４７】
式１８で表される送信信号Ｓ″ｎ（ｔ）が、パルスレーダ装置から基準時間に相対距離Ｒ０離れ、相対速度ｖで等速直線運動している目標に反射して、パルスレーダ装置に受信された場合、受信信号Ｕ″ｍ（ｔ）は、式１９で表される。
【００４８】
【数１７】
2005308723.tif 000019
【００４９】
式１９で表される受信信号Ｕ″ｍ（ｔ）に対して、式２０で示す送信信号Ｓ″ｍ（ｔ）と同じ周波数、同じ初期位相をもつ局部発信信号Ｗ″ｍ（ｔ）を用いて周波数をダウンコンバートすることによって生成した複素ビデオ信号Ｖ″ｍ（ｔ）は式２１で表される。
【００５０】
【数１８】
2005308723.tif 000020
【００５１】
ただし、式３、４と同様に、Ｂは局部発信信号の振幅、Ａ″は複素ビデオ信号の振幅を示す。式２１より、同じレンジビン番号でサンプリングされたｍ（ｍ＝０，１，・・・Ｍ−１）番目の送信パルスに対する複素ディジタルビデオ信号Ｖ″（ｍ）は式２２で表される。ただし、量子化誤差は無視している。
【００５２】
【数１９】
2005308723.tif 000021
【００５３】
よって、式２２で表される複素ディジタルビデオ信号Ｖ″（ｍ）に対して、フーリエ変換を行った場合、フーリエ変換後の信号ＰＶ″（ｋ）は式２３で表される。
【００５４】
【数２０】
2005308723.tif 000022
【００５５】
式２３より、式２４が成り立つ時にＰＶ″（ｋ）の振幅値がピーク値となることがわかる。
【００５６】
【数２１】
2005308723.tif 000023
【００５７】
ＰＶ″（ｋ）の振幅値がピーク値となるｋをｋｐ３とすると、ｋｐ３を用いて式２５より、パルスレーダ装置と目標との相対速度ｖを求めることができる。
【００５８】
【数２２】
2005308723.tif 000024
【００５９】
よって、上記従来のパルスレーダ装置では、図１２に示すように、はじめに、相対速度計測モードとして、Ｍ個のパルスに対し、パルス毎に同じ送信周波数、例えばｆ０で送信し、次に、合成帯域モードとして、パルス毎に送信周波数がｆ０からｆＮ−１まで周波数間隔Δｆずつ変化するＮ個のパルスを送信する。以降は、この（Ｍ＋Ｎ）個のパルスの組を繰り返し送信する。
【００６０】
目標との相対速度計測には、パルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ１の時間毎に得られる相対速度計測モードのＭ個の周波数ｆ０の送信パルスに対する同じレンジビン番号、図１２の例ではレンジビン番号３の受信信号を用いて求める。
【００６１】
一方、合成帯域処理には、パルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ２の時間毎に得られる合成帯域モードの周波数ｆ０、ｆ１、・・・、ｆＮー１のＮ個の送信パルスに対する同じレンジビン番号、図１２の例ではレンジビン番号３の受信信号を用いる。真の高分解能相対距離を得るためには、相対速度計測モードで求めた最新の目標との相対速度を用いて相対速度補正を行った後に合成帯域処理を行う。
【００６２】
そのため、１回の高分解能相対距離計測結果を得るために、少なくとも相対速度計測モードのパルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ１のＭ倍の時間と合成帯域モードのパルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ２のＮ倍の信号送信時間を必要とするという問題点があった。
【００６３】
さらに、目標との相対速度計測と合成帯域処理に用いる受信信号が異なるために、相対速度変化の大きい目標に対しては、相対速度補正の精度が劣化するという問題点があった。
【００６４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、パルスレーダ装置と目標との間に相対速度が０でない場合に、１回の高分解能相対距離計測結果を得るために必要な信号送信時間間隔を短くすることができ、かつ相対速度変化の大きい目標に対しても相対速度補正の精度を高くすることができるパルスレーダ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００６５】
この発明に係るパルスレーダ装置は、パルス毎に送信周波数が所定の周波数間隔ずつ変化する複数個のパルスを目標方向へ繰り返し送信し、パルス繰り返し周期毎に得られる反射信号を受信してＩ成分、及びＱ成分ビデオ信号を生成するパルスレーダ装置であって、送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のＩ成分ビデオ信号を実部、Ｑ成分ビデオ信号を虚部とした複素ビデオ信号、及び前記複素ビデオ信号の虚部の符号を反転した複素共役ビデオ信号を生成し、前記複素ビデオ信号及び前記複素共役ビデオ信号を最適なシフト量だけシフトさせ乗算を行って相対速度計測用複素信号を生成する複素共役乗算手段と、前記相対速度計測用複素信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル分析手段と、前記周波数スペクトルより目標との相対速度を求める相対速度計測手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【００６６】
この発明に係るパルスレーダ装置は、１回の高分解能相対距離計測結果を得るために必要な信号送信時間間隔が短くすることができ、かつ相対速度変化の大きい目標に対しても相対速度補正の精度を高くすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置について図１から図３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００６８】
図１において、この実施の形態１に係るパルスレーダ装置は、タイミング発生器１と、周波数シンセサイザ２と、分配器３ａ、３ｂと、基準中間周波数信号発生器４と、周波数変換器５ａ、５ｂと、パルス変調器６と、電力増幅器７と、送受切替器８と、アンテナ９とが設けられている。
【００６９】
さらに、中間周波数増幅器１１と、９０度ハイブリッド器１２と、位相検波器１３ａ、１３ｂと、Ａ／Ｄ変換器１４ａ、１４ｂと、ビデオ信号保存用メモリ１５と、シフト複素共役乗算器（複素共役乗算手段）１６と、周波数スペクトル分析器（周波数スペクトル分析手段）１７と、相対速度計測器（相対速度計測手段）１８と、相対速度補正器（相対速度補正手段）１９と、合成帯域器（合成帯域手段）２０と、包絡線検波器２１と、表示器２２とが設けられている。
【００７０】
つぎに、この実施の形態１に係るパルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００７１】
タイミング発生器１では、パルス繰り返し周期Ｔｐｒｉの間隔で、周波数切換信号を周波数シンセサイザ２へ、パルス変調信号をパルス変調器６へ、送受切換信号を送受切替器８へ出力する。周波数シンセサイザ２では、タイミング発生器１からの周波数切換信号によって、予め周波数と初期位相を定めたＮ種類の信号の中の一種類を、最も低い周波数から昇順に、あるいは、最も高い周波数から降順にパルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ毎に生成し、分配器３ａに出力する。
【００７２】
分配器３ａでは、周波数シンセサイザ２からの入力信号を２分し、一方を送信信号生成用の周波数変換器５ａの局部発振信号として周波数変換器５ａに、もう一方を中間周波数信号生成用の周波数変換器５ｂの局部発振信号として、周波数変換器５ｂに出力する。周波数変換器５ａでは、分配器３ａからの局部発振信号の周波数と、基準中間周波数信号発生器４で生成した基準中間周波数信号の周波数との和の周波数の送信キャリア信号を生成し、パルス変調器６に出力する。パルス変調器６では、周波数変換器５ａからの入力信号に対して、タイミング発生器１からのパルス変調信号によって、パルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ毎に、予め定めたパルス幅Ｔｐのパルス変調を行う。
【００７３】
パルス変調器６の出力信号は、電力増幅器７に入力され、電力の増幅が行われ、送受切替器８に出力される。送受切替器８では、タイミング発生器１からの送受切換信号によって、パルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ毎に、予め定めた時間間隔の電力増幅器７からの入力信号をアンテナ９に出力する。アンテナ９では、送受切替器８からの入力信号を、送信信号として空間へ放射する。
【００７４】
送信信号は目標１０、および背景に反射し、反射信号となってアンテナ９で受信され、送受切替器８に出力される。送受切替器８では、タイミング発生器１からの送受切換信号によって、パルス繰り返し周期Ｔｐｒｉ毎に、予め定めた時間間隔のアンテナ９からの入力信号を周波数変換器５ｂに出力する。
【００７５】
また、周波数変換器５ｂには、分配器３ａから局部発振信号も入力される。周波数変換器５ｂでは、受信信号の周波数と局部発振信号の差の周波数の中間周波数信号を生成し、中間周波数増幅器１１へ出力する。中間周波数増幅器１１では、中間周波数信号の電力の増幅を行い、その結果を分配器３ｂに出力する。分配器３ｂでは、中間周波数増幅器１１から入力信号を２分し、それぞれを位相検波器１３ａ、１３ｂに出力する。
【００７６】
一方、基準中間周波数信号発生器４で発生した基準中間周波数信号は、９０度ハイブリッド器１２で９０度の位相差を持った２つの信号に分離され、位相検波器１３ａ、１３ｂに出力される。位相検波器１３ａ、１３ｂでは、分配器３ｂからの入力信号と９０度ハイブリッド器１２からの入力信号から、中間周波数信号の周波数と基準中間周波数信号の周波数の差の周波数を持ち、互いに９０度の位相差を持つＩ成分、Ｑ成分のビデオ信号を生成する。生成されたＩ、Ｑビデオ信号は、サンプリング周波数が１／ＴｐのＡ／Ｄ変換器１４ａ、１４ｂに入力され、パルス幅Ｔｐと同じ間隔のレンジビン毎のディジタルＩ、Ｑビデオ信号に変換され、ビデオ信号保存用メモリ１５に出力される。
【００７７】
ビデオ信号保存用メモリ１５では、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の時間間隔の全てのレンジビン番号のディジタルＩ、Ｑビデオ信号を保存する。
【００７８】
シフト複素共役乗算器１６では、ビデオ信号保存用メモリ１５からＮ個の周波数の異なる送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のディジタルＩ、Ｑビデオ信号をとりだし、ディジタルＩビデオ信号を実部、ディジタルＱビデオ信号を虚部とした、複素ディジタルビデオ信号と、生成した複素ディジタルビデオ信号の虚部の符号を反転した、複素共役ディジタルビデオ信号を生成し、複素ディジタルビデオ信号と複素共役ディジタルビデオ信号を１以上、Ｎ未満の値を持つ整数量αだけシフトさせて乗算を行い、Ｎ−α組の相対速度計測用ディジタルＩ、Ｑ信号を生成する。生成したＮ−α組の相対速度計測用複素ディジタル信号を周波数スペクトル分析器１７に出力する。
【００７９】
図２にαを１とした時のシフト複素共役乗算器１６での処理内容を示す。図２において、Ｖ′（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）は、複素ディジタルビデオ信号を、Ｖ′＊（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）は、複素共役ディジタルビデオ信号を、Ｘ（ｎ′）（ｎ′＝０，１，…，Ｎ−２）は、相対速度計測用複素ディジタル信号を示す。
【００８０】
式１２で示したパルスレーダ装置と目標との相対速度がｖの場合の複素ディジタルビデオ信号Ｖ′（ｎ）に対して図２に示す処理を行った場合、その出力信号である相対速度計測用複素ディジタル信号Ｘ（ｎ′）は式２６で表される。
【００８１】
【数２３】
2005308723.tif 000025
【００８２】
ただし、＊は複素共役を示す。また、相対速度計測用複素ディジタル信号Ｘ（ｎ′）の数Ｎ′はαだけシフトさせたため、次式となる。
【００８３】
【数２４】
2005308723.tif 000026
【００８４】
式２６で表される相対速度計測用ビデオ信号Ｘ（ｎ′）に対して、周波数スペクトル分析を行った場合、第１項exp(-j2πf0(2v/c)αTpri)、第２項exp(-j2παΔf(-2R0/c))、第３項exp(-j2πα2Δf(2v/c)Tpri)は、それぞれ、変数ｎ′には関係のない項なので、これらは初期位相としか影響しない。一方、第４項exp(-j2π2αΔf(2v/c)n'Tpri)は、送信キャリア周波数が２αΔｆの信号に対するドップラ周波数を表す。
【００８５】
周波数スペクトル分析方法として逆フーリエ変換を用いた場合、式２６で表される相対速度計測用ビデオ信号Ｘ（ｎ′）に対してＮ′点で逆フーリエ変換した信号、すなわち相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルＰＸ（ｋ′）は式２８で表される。
【００８６】
【数２５】
2005308723.tif 000027
【００８７】
周波数スペクトル分析器１７では、上述のように、逆フーリエ変換を用いて、シフト複素共役乗算器１６からの相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルを求め、その結果を相対速度計測器１８に出力する。
【００８８】
式２８より、式２９が成り立つ時にＰＸ（ｋ′）の絶対値として求められる振幅値（強度）がピーク値となることがわかる。
【００８９】
【数２６】
2005308723.tif 000028
【００９０】
ＰＸ（ｋ′）の振幅値が最大値をとるｋ′の値をｋｐ４とすると、ｋｐ４を求めることにより、式３０よりによりパルスレーダ装置と目標との相対速度ｖを求めることができる。
【００９１】
【数２７】
2005308723.tif 000029
【００９２】
相対速度計測器１８では、上述のように、周波数スペクトル分析器１７からの相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルの振幅値のピーク信号を検出することにより目標との相対速度を求め、その結果を相対速度補正器１９に出力する。
【００９３】
相対速度補正器１９では、相対速度計測器１８で求めた目標との相対速度をｖｃａｌとして、式１６で表される相対速度補正量Ｚ（ｎ）を求め、目標との相対速度計測のためにシフト複素共役乗算器１６で用いた同じＮ組の周波数の異なる送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のディジタルＩ、Ｑビデオ信号をビデオ信号保存用メモリ１５から取り出し、ディジタルＩビデオ信号を実部、ディジタルＱビデオ信号を虚部とした複素ディジタルビデオ信号に対して、式１７で示す相対速度の補正を行い、相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号を求め、求めた相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号を合成帯域器２０に出力する。
【００９４】
合成帯域器２０では、相対速度補正器１９から入力された相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号を逆フーリエ変換することによって、帯域の合成を行い、パルス幅Ｔｐ以下の距離分解能ΔＲを持つ複素信号を生成し、その結果を包絡線検波器２１に出力する。包絡線検波器２１では、合成帯域器２０から入力されるすべて複素信号の振幅値を求め、合成帯域処理による高距離分解能相対距離計測結果として、表示器２２に出力する。表示器２２では、包絡線検波器２１からの入力信号を表示する。
【００９５】
図３は、この実施の形態１に係るパルスレーダ装置において、目標とレーダ装置間に相対速度がある場合に、合成帯域処理によって、高分解能相対距離を得る場合の目標との相対速度と高分解能相対距離計測結果が得られるタイミングを示す。また、あわせてその時の送信パルスＳｔ、受信パルスＳｒを示す。
【００９６】
図３に示すように、この実施の形態１に係るパルスレーダ装置では、パルス毎に送信周波数がｆ０からｆＮ−１まで周波数間隔Δｆずつ変化するＮ個のパルスを繰り返し送信する。
【００９７】
相対速度計測処理には、パルス繰り返し周期Ｔｐｒｉの時間毎に得られる合成帯域モードの周波数ｆ０、ｆ１、・・・、ｆＮー１のＮ個の送信パルスに対する同じレンジビン番号、図３の例ではレンジビン番号３の受信信号を用いる。また、合成帯域処理には、目標との相対速度計測に用いた同じ受信信号に対して、相対速度計測処理において求めた目標との相対速度を用いて相対速度補正を行った後に合成帯域処理を行う。
【００９８】
すなわち、この実施の形態１に係るパルスレーダ装置は、パルス毎に送信周波数がｆ０からｆＮ−１まで周波数間隔Δｆずつ変化するＮ（２以上の整数）個のパルスを目標方向へ繰り返し送信するパルスレーダ装置であって、パルス繰り返し周期毎に得られるｆ０からｆＮ−１の送信パルスに対する同じレンジビン番号の複素ビデオ信号とその複素共役信号を１以上、Ｎ未満の値を持つ整数値αだけシフトさせて乗算行うシフト複素共役乗算器１６と、複素共役乗算によって得られた信号の周波数スペクトルを求める周波数スペクトル分析器１７と、求めた周波数スペクトルより、目標との相対速度を求める相対速度計測器１８と、求めた目標との相対速度を用いて、目標との相対速度計測に用いた同じビデオ信号に対して相対速度補正を行う相対速度補正器１９と、相対速度補正を施されたビデオ信号に対して合成帯域処理を行う合成帯域器２０等を備えたものである。
【００９９】
従って、目標との相対速度を求めるために従来のパルスレーダ装置で示した相対速度計測モードを設けなくても、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の時間間隔毎に目標との相対速度を求めることができ、求めた目標との相対速度を用いて目標との相対速度計測に用いた同じ受信信号に対して相対速度補正を行った後に合成帯域処理を行うことによって、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の信号送信時間で１回の高分解能相対距離計測結果を得ることができる。
【０１００】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るパルスレーダ装置について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【０１０１】
図４において、この実施の形態２に係るパルスレーダ装置は、複数シフト複素共役乗算器（複素共役乗算手段）２３と、複数周波数スペクトル分析器（周波数スペクトル分析手段）２４と、複数相対速度計測器（相対速度計測手段）２５と、相対速度平均器（相対速度平均手段）２６とが設けられている。その他は、上記実施の形態１と同様である。
【０１０２】
つぎに、この実施の形態２に係るパルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１０３】
図４において、ビデオ信号保存用メモリ１５までは、上記実施の形態１と同様の動作である。
【０１０４】
複数シフト複素共役乗算器２３では、ビデオ信号保存用メモリ１５からＮ個の周波数の異なる送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のディジタルＩ、Ｑビデオ信号をとりだし、ディジタルＩビデオ信号を実部、ディジタルＱビデオ信号を虚部とした、複素ディジタルビデオ信号と、生成した複素ディジタルビデオ信号の虚部の符号を反転した、複素共役ディジタルビデオ信号を生成し、複素ディジタルビデオ信号と複素共役ディジタルビデオ信号を１以上、Ｎ未満の値を持つ複数の異なる値の整数量αだけシフトさせて乗算を行い、複数のＮ−α組の相対速度計測用ディジタルＩ、Ｑ信号を生成する。生成した複数のＮ−α組の相対速度計測用複素ディジタル信号を複数周波数スペクトル分析器２４に出力する。
【０１０５】
複数周波数スペクトル分析器２４では、複数シフト複素共役乗算器２３からの複数のＮ−α組の相対速度計測用複素ディジタル信号をそれぞれ逆フーリエ変換することによって複数の相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルを求め、その結果を複数相対速度計測器２５に出力する。
【０１０６】
複数相対速度計測器２５では、複数の相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルそれぞれの振幅値のピーク信号を検出することにより目標との複数の相対速度を求め、その結果を相対速度平均器２６に出力する。相対速度平均器２６では、複数相対速度計測器２５より入力された目標との複数の相対速度の平均を求めその結果を相対速度補正器１９に出力する。
【０１０７】
相対速度補正器１９以降の動作は、上記実施の形態１と同様である。
【０１０８】
すなわち、この実施の形態２に係るパルスレーダ装置は、パルス毎に送信周波数がｆ０からｆＮ−１まで周波数間隔Δｆずつ変化するＮ（２以上の整数）個のパルスを目標方向へ繰り返し送信するパルスレーダ装置であって、パルス繰り返し周期毎に得られるｆ０からｆＮ−１の送信パルスに対する同じレンジビン番号の複素ビデオ信号とその複素共役信号を複数の異なる１以上、Ｎ未満の値を持つ整数値αだけシフトさせて乗算行う複数シフト複素共役乗算器２３と、複数のＮ−α組の複素共役乗算によって得られた信号の各周波数スペクトルを求める複数周波数スペクトル分析器２４と、求めた複数の周波数スペクトルより、目標との複数の相対速度を求める複数相対速度計測器２５と、求めた目標との複数の相対速度を平均する相対速度平均器２６と、求めた目標との平均相対速度を用いて、目標との相対速度計測に用いた同じビデオ信号に対して相対速度補正を行う相対速度補正器１９と、相対速度補正を施されたビデオ信号に対して合成帯域処理を行う合成帯域器２０等を備えたものである。
【０１０９】
従って、目標との相対速度を求めるために従来のパルスレーダ装置で示した相対速度計測モードを設けなくても、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の時間間隔毎に目標との相対速度を求めることができ、求めた目標との相対速度を用いて目標との相対速度計測に用いた同じ受信信号に対して相対速度補正を行った後に合成帯域処理を行うことによって、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の信号送信時間で１回の高分解能相対距離計測結果を得ることができ、さらに、計測精度の良い目標との相対速度計測が可能となる。
【０１１０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置について図５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【０１１１】
図５において、この実施の形態３に係るパルスレーダ装置は、周波数スペクトル加算器（周波数スペクトル加算手段）２７が設けられている。その他は、上記実施の形態１あるいは２と同様である。
【０１１２】
つぎに、この実施の形態３に係るパルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１１３】
図５において、複数周波数スペクトル分析器２４までは、上記実施の形態２と同様の動作である。
【０１１４】
周波数スペクトル加算器２７では、複数周波数スペクトル分析器２４からの複数の相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルを同じ周波数ビン毎に加算しその結果を相対速度計測器１８に出力する。
【０１１５】
相対速度計測器１８以降の動作は、上記実施の形態１と同様である。
【０１１６】
すなわち、この実施の形態３に係るパルスレーダ装置は、パルス毎に送信周波数がｆ０からｆＮ−１まで周波数間隔Δｆずつ変化するＮ（２以上の整数）個のパルスを目標方向へ繰り返し送信するパルスレーダ装置であって、パルス繰り返し周期毎に得られるｆ０からｆＮ−１の送信パルスに対する同じレンジビン番号の複素ビデオ信号とその複素共役信号を複数の異なる１以上、Ｎ未満の値を持つ整数値αだけシフトさせて乗算行う複数シフト複素共役乗算器２３と、複数のＮ−α組の複素共役乗算によって得られた信号の各周波数スペクトルを求める複数周波数スペクトル分析器２４と、求めた複数の周波数スペクトルを同じ周波数ビン毎に加算する周波数スペクトル加算器２７と、求めた複数の周波数スペクトルを周波数ビン毎に加算した周波数スペクトルより、目標との相対速度を求める相対速度計測器１８と、求めた目標との相対速度を用いて、目標との相対速度計測に用いた同じビデオ信号に対して相対速度補正を行う相対速度補正器１９と、相対速度補正を施されたビデオ信号に対して合成帯域処理を行う合成帯域器２０等を備えたものである。
【０１１７】
従って、目標との相対速度を求めるために従来のパルスレーダ装置で示した相対速度計測モードを設けなくても、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の時間間隔毎に目標との相対速度を求めることができ、求めた目標との相対速度を用いて目標との相対速度計測に用いた同じ受信信号に対して相対速度補正を行った後に合成帯域処理を行うことによって、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の信号送信時間で１回の高分解能相対距離計測結果を得ることができ、さらに、目標との相対速度計測時の目標反射信号対雑音電力比を等価的に高めることが可能となる。なお、上記実施の形態１に適用した場合について説明したが、上記実施の形態２にも適用することができる。すなわち、図４において、複数周波数スペクトル分析器２４の後段に周波数スペクトル加算器２７を設ける。
【０１１８】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るパルスレーダ装置について図６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態４に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【０１１９】
図６において、この実施の形態４に係るパルスレーダ装置は、最適シフト量選択器（最適シフト量選択手段）２８が設けられている。その他は、上記実施の形態１と同様である。
【０１２０】
つぎに、この実施の形態４に係るパルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１２１】
図６において、ビデオ信号保存用メモリ１５までは、上記実施の形態１と同様の動作である。
【０１２２】
シフト複素共役乗算器１６では、ビデオ信号保存用メモリ１５からＮ個の周波数の異なる送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のディジタルＩ、Ｑビデオ信号をとりだし、ディジタルＩビデオ信号を実部、ディジタルＱビデオ信号を虚部とした、複素ディジタルビデオ信号と、生成した複素ディジタルビデオ信号の虚部の符号を反転した、複素共役ディジタルビデオ信号を生成し、複素ディジタルビデオ信号と複素共役ディジタルビデオ信号を１以上、Ｎ未満の値を持つ整数量αだけシフトさせて乗算を行い、Ｎ−α組の相対速度計測用ディジタルＩ、Ｑ信号を生成する。生成したＮ−α組の相対速度計測用複素ディジタル信号を周波数スペクトル分析器１７に出力する。
【０１２３】
周波数スペクトル分析器１７では、逆フーリエ変換を用いて、シフト複素共役乗算器１６からの相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルを求め、その結果を相対速度計測器１８に出力する。相対速度計測器１８では、周波数スペクトル分析器１７からの相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルの振幅値のピーク信号を検出することにより目標との相対速度を求め、その結果を相対速度補正器１９に出力するとともに、最適シフト量選択器２８へ出力する。
【０１２４】
最適シフト量選択器２８では、目標との相対速度が速い場合は少ないシフト量αを選択し、逆に、目標との相対速度が遅い場合は、多いシフト量αを選択し、選択したシフト量αをシフト複素共役乗算器１６に出力する。シフト複素共役乗算器１６では、最適シフト量選択器２８から入力された最新のシフト量αを用いて上述の処理を行い、相対速度計測用複素ディジタル信号を求め、その結果を周波数スペクトル分析器１７に出力する。以降この動作を繰り返す。
【０１２５】
相対速度補正器１９以降の動作は、上記実施の形態１と同様である。
【０１２６】
すなわち、この実施の形態４に係るパルスレーダ装置は、求めた目標との相対速度より最適なシフト量αを求め、その結果をシフト複素共役乗算器１６、複数シフト複素共役乗算器２３に反映する最適シフト量選択器２８等を備えたものである。
【０１２７】
従って、目標との相対速度を求めるために従来のレーダ装置で示した相対速度計測モードを設けなくても、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の時間間隔毎に目標との相対速度を求めることができ、求めた目標との相対速度を用いて目標との相対速度計測に用いた同じ受信信号に対して相対速度補正を行った後に合成帯域処理を行うことによって、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の信号送信時間で１回の高分解能相対距離計測結果を得ることができ、さらに、目標の相対速度に応じた効率および精度の良い目標との相対速度計測が可能となる。なお、上記実施の形態１に適用した場合について説明したが、上記実施の形態２や３にも適用することができる。
【０１２８】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るパルスレーダ装置について図７から図１０までを参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態５に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【０１２９】
図７において、この実施の形態５に係るパルスレーダ装置は、周波数選別器（周波数選別手段）２９と、目標相対速度／距離対応器（目標相対速度／距離対応手段）３０が設けられている。その他は、上記実施の形態１と同様である。
【０１３０】
つぎに、この実施の形態５に係るパルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１３１】
図８及び図９は、この発明の実施の形態５に係るパルスレーダ装置の周波数選別器の動作を示す図である。また、図１０は、この発明の実施の形態５に係るパルスレーダ装置の目標相対速度／距離対応器の動作を示す図である。
【０１３２】
図７において、周波数スペクトル分析器１７までは、上記実施の形態１と同様の動作である。
【０１３３】
周波数選別器２９では、周波数スペクトル分析器１７からの相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルの各周波数成分の振幅値（強度）を求め、振幅値が予め定めた閾値よりも大きい場合、あるいは、図８に示すように、振幅値が予め定めた閾値よりも大きく、且つ、その周波数が予め定めた周波数ゲートの範囲内である場合、あるいは、図９に示すように、予め定めた閾値を超える振幅値を持つ連続する周波数の幅が、予め定めた周波数幅よりも小さい場合、あるいは、予め定めた閾値を超える振幅値を持つ連続する周波数の幅が、予め定めた周波数幅よりも小さいく、且つ、それらの周波数が予め定めた周波数ゲートの範囲内である場合に、それらの周波数成分を目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルとし、全ての目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルを相対速度計測器１８に出力する。
【０１３４】
図８及び図９を用いて、周波数選別器２９の動作の例を説明する。図８、図９にそれぞれ、周波数スペクトル分析器１７からの相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルの各周波数成分の振幅値を示す。図８において、予め定めた閾値は０．０４、予め定めた周波数ゲートの範囲を０から５０００Ｈｚとしている。そのため、閾値を越えた３つの周波数成分ＦＡ、ＦＢ、ＦＣの中で、ＦＡとＦＢが、目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルとして選択される。
【０１３５】
また、図９おいて、予め定めた閾値は０．０４、予め定めた周波数幅を７００Ｈｚとしている。閾値を越えた３つの周波数成分ＦＡ、ＦＢ、ＦＣの周波数幅ＷＦＡ、ＷＦＢ、ＷＦＣはそれぞれ５６４Ｈｚ、４５９Ｈｚ、１０８４Ｈｚであるため、予め定めた周波数幅よりも小さいＦＡとＦＢが、目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルとして選択される。
【０１３６】
相対速度計測器１８では、周波数選別器２９からの各目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルのピーク信号を検出することにより各目標との相対速度を求め、その結果を相対速度補正器１９に出力する。
【０１３７】
相対速度補正器１９では、相対速度計測器１８で求めた全ての目標との相対速度中のから１つの目標との相対速度を順次選択し、その目標との相対速度をｖｃａｌとして、式１６で表される相対速度補正量Ｚ（ｎ）を求め、目標との相対速度計測のためにシフト複素共役乗算器１６で用いた同じＮ組の周波数の異なる送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のディジタルＩ、Ｑビデオ信号をビデオ信号保存用メモリ１５から取り出し、ディジタルＩビデオ信号を実部、ディジタルＱビデオ信号を虚部とした複素ディジタルビデオ信号に対して、式１７で示す相対速度の補正を行い、相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号を求め、求めた相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号を合成帯域器２０に出力する。
【０１３８】
合成帯域器２０では、相対速度補正器１９から入力された相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号を逆フーリエ変換することによって、帯域の合成を行い、パルス幅Ｔｐ以下の距離分解能ΔＲを得る合成帯域処理を行い、その結果を包絡線検波器２１に出力する。
包絡線検波器２１では、合成帯域器２０から入力されるすべて複素信号の振幅値を求め、合成帯域処理による高距離分解能相対距離計測結果として、目標相対速度／距離対応器３０に出力する。
【０１３９】
目標相対速度／距離対応器３０では、包絡線検波器２１からの合成帯域処理による高距離分解能相対距離計測結果より、各相対距離の振幅値と予め定めた閾値との大きさの比較を行い、振幅値が予め定めた閾値よりも大きい場合、あるいは、図１０に示すように、予め定めた閾値を超える振幅値を持つ連続する距離の幅が、予め定めた距離幅よりも小さい場合、あるいは、振幅値が予め定めた閾値よりも大きく、相対速度補正器１９で用いた目標との相対速度を相対速度計測器１８で求めた時の相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルの振幅値（強度）、あるいはその換算値に最も近い場合に、その相対距離を相対速度補正器１９で用いた相対速度の目標の相対距離とし、包絡線検波器２１からの合成帯域処理による高距離分解能相対距離計測結果に、相対速度補正器１９で用いた目標との相対速度と、その相対速度の目標の相対距離の情報を付加して、表示器２２に出力する。
【０１４０】
図８、図１０を用いて、目標相対速度／距離対応器３０の動作の例を説明する。図１０に、包絡線検波器２１からの合成帯域処理による高距離分解能測距結果を示す。図１０において、予め定めた閾値は０．０２、予め定めた距離幅が３．０ｍとしている。閾値を越えた２つの距離成分ＲＡ、ＲＢの距離幅ＷＲＡ、ＷＲＢは、それぞれ１．７ｍ、３．９ｍであるため、予め定めた距離幅よりも小さいＲＡが、相対速度補正器１９で用いた相対速度の目標の相対距離として選択される。
【０１４１】
また、例えば、相対速度補正器１９で用いた目標との相対速度を相対速度計測器１８で求めた時の周波数成分の振幅値が図８のＦＡであった場合、その振幅値は、０．１２９であり、図１０において、閾値を越えた２つの距離成分ＲＡ、ＲＢの中で、振幅値が０．１２９に最も近いＲＡが、相対速度補正器１９で用いた相対速度の目標の相対距離として選択される。
【０１４２】
表示器２２では、目標相対速度／距離対応器３０からの出力信号を表示する。
【０１４３】
周波数選別器２９において、複数の目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルが選別された場合は、相対速度計測器１８で求めた目標との相対速度の回数だけ、相対速度補正器１９から表示器２２の動作を繰り返し、全ての目標との相対速度に対して対応する相対距離を求める。
【０１４４】
すなわち、この実施の形態５に係るパルスレーダ装置は、相対速度計測用複素ディジタル信号の周波数スペクトルより目標の周波数成分を含む範囲の周波数スペクトルを選別する周波数選別器２９と、目標との相対速度と相対距離の対応を行う目標相対速度／距離対応器３０等を備えたものである。
【０１４５】
従って、目標との相対速度を求めるために、従来のパルスレーダ装置で示した相対速度計測モードを設けなくても、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の時間間隔毎に目標との相対速度を求めることができ、求めた目標との相対速度を用いて目標との相対速度計測に用いた同じ受信信号に対して相対速度補正を行った後に合成帯域処理を行うことによって、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の信号送信時間で１回の高分解能相対距離計測結果を得ることができ、さらに、目標の数が複数ある場合にも対応することが可能となる。なお、上記実施の形態１に適用した場合について説明したが、上記実施の形態２、３、４にも適用することができる。
【０１４６】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るパルスレーダ装置について図１１を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態６に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【０１４７】
図１１において、この実施の形態６に係るパルスレーダ装置は、レプリカ信号生成器（レプリカ信号生成手段）３１と、減算器（減算手段）３２と、減算後ビデオ信号保存用メモリ３３とが設けられている。その他は、上記実施の形態５と同様である。
【０１４８】
つぎに、この実施の形態６に係るパルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【０１４９】
図１１において、目標相対速度／距離対応器３０までは、上記実施の形態５と同様の動作である。
【０１５０】
目標相対速度／距離対応器３０では、包絡線検波器２１からの合成帯域処理による高距離分解能相対距離計測結果に、相対速度補正器１９で用いた目標との相対速度と、その相対速度の目標の相対距離の情報を付加して、表示器２２に出力するとともに、相対速度補正器１９で用いた目標との相対速度の情報、その相対速度の目標の相対距離の情報、及び、その相対距離の包絡線検波器２１からの合成帯域処理による高距離分解能相対距離計測結果の振幅値を、相対速度補正器１９で用いた相対速度の目標の強度の情報としてレプリカ信号生成器３１に出力する。
【０１５１】
レプリカ信号生成器３１では、目標相対速度／距離対応器３０からの、相対速度補正器１９で用いた目標との相対速度の情報と、その相対速度の目標の相対距離と強度の情報より、目標反射信号のレプリカ信号を生成し、生成したレプリカ信号を減算器３２に出力する。
【０１５２】
減算器３２では、ビデオ信号保存用メモリ１５より目標との相対速度計測のためにシフト複素共役乗算器１６で用いた同じＮ組の周波数の異なる送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のディジタルＩ、Ｑビデオ信号を取り出し、取り出したディジタルＩ、Ｑビデオ信号から、レプリカ信号生成器３１で生成したレプリカ信号を引くことによって、減算後ディジタルＩ、Ｑビデオ信号を生成し、その結果を相対速度補正器１９に出力するとともに、減算後ビデオ信号保存用メモリ３３に出力する。
【０１５３】
相対速度補正器１９では、相対速度計測器１８で求めた別の目標との相対速度をｖｃａｌとして、式１６で表される新たな相対速度補正量Ｚ（ｎ）を求め、減算後ディジタルＩビデオ信号を実部、減算後ディジタルＱビデオ信号を虚部とした減算後複素ディジタルビデオ信号に対して、式１７で示す相対速度の補正を行い、相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号を新たに求め、求めた相対速度補正後複素ディジタルビデオ信号を合成帯域器２０に出力する。
【０１５４】
合成帯域器２０から、目標相対速度／距離対応器３０までは、上記実施の形態５と同様の動作である。
【０１５５】
レプリカ信号生成器３１では、目標相対速度／距離対応器３０からの、新たに相対速度補正器１９で用いた目標との相対速度の情報と、その相対速度の目標の相対距離と強度の情報より、新たに目標反射信号のレプリカ信号を生成し、生成したレプリカ信号を減算器３２に出力する。
【０１５６】
減算器３２では、減算後ビデオ信号保存用メモリ３３より、前回の減算後ディジタルＩ、Ｑビデオ信号を取り出し、取り出した減算後ディジタルＩ、Ｑビデオ信号から、レプリカ信号生成器３１で新たに生成したレプリカ信号を引くことによって、新たに減算後ディジタルＩ、Ｑビデオ信号を生成し、その結果を相対速度補正器１９に出力するとともに、新たに、減算後ビデオ信号保存用メモリ３３に出力する。
【０１５７】
上記の相対速度補正器１９から減算後ビデオ信号保存用メモリ３３までの動作を、相対速度計測器１８で検出された目標との相対速度の数だけ繰り返す。
【０１５８】
すなわち、この実施の形態６に係るパルスレーダ装置は、目標相対速度／距離対応器３０からの、相対速度補正器１９で用いた目標との相対速度の情報と、その相対速度の目標の相対距離と強度の情報より、目標反射信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成器３１と、目標との相対速度計測に用いた同じビデオ信号、あるいは、減算後ビデオ信号保存用メモリ３３から取り出した減算後ビデオ信号から目標反射信号のレプリカ信号を引く減算器３２と、減算後ビデオ信号を保存する減算後ビデオ信号保存用メモリ３３等を備えたものである。
【０１５９】
従って、目標との相対速度を求めるために、従来のパルスレーダ装置で示した相対速度計測モードを設けなくても、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の時間間隔毎に目標との相対速度を求めることができ、求めた目標との相対速度を用いて目標との相対速度計測に用いた同じ受信信号に対して相対速度補正を行った後に合成帯域処理を行うことによって、パルス繰り返し周期ＴｐｒｉのＮ倍の信号送信時間で１回の高分解能相対距離計測結果を得ることができ、さらに、目標の数が複数ある場合にも対応でき、なお且つ、大きな受信信号強度目標のサイドローブに小さな受信信号強度の目標が埋もれてしまうことを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置のシフト複素共役乗算器の動作を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置の動作を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係るパルスレーダ装置の周波数選別器の動作を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係るパルスレーダ装置の周波数選別器の動作を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係るパルスレーダ装置の目標相対速度／距離対応器の動作を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態６に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図１２】従来のパルスレーダ装置の動作を示す図である。
【図１３】従来のパルスレーダ装置の動作を示す図である。
【図１４】従来のパルスレーダ装置の動作を示す図である。
【図１５】従来のパルスレーダ装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
【０１６１】
１  タイミング発生器、２  周波数シンセサイザ、３ａ、３ｂ  分配器、４  基準中間周波数信号発生器、５ａ、５ｂ  周波数変換器、６  パルス変調器、７  電力増幅器、８  送受切替器、９  アンテナ、１０  目標、１１  中間周波数増幅器、１２  ９０度ハイブリッド器、１３ａ、１３ｂ  位相検波器、１４ａ、１４ｂ  Ａ／Ｄ変換器、１５  ビデオ信号保存用メモリ、１６  シフト複素共役乗算器、１７  周波数スペクトル分析器、１８  相対速度計測器、１９  相対速度補正器、２０  合成帯域器、２１  包絡線検波器、２２  表示器、２３  複数シフト複素共役乗算器、２４  複数周波数スペクトル分析器、２５  複数相対速度計測器、２６  相対速度平均器、２７  周波数スペクトル加算器、２８  最適シフト量選択器、２９  周波数選別器、３０  目標相対速度／距離対応器、３１  レプリカ信号生成器、３２  減算器、３３  減算後ビデオ信号保存用メモリ。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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