(57)【要約】【課題】受信信号のパワースペクトルに現れるＪＥＭの周期性に着目して、ＪＥＭ発生の有無を検出する有効な方法を適用したレーダ装置を得ることを目的とする。【解決手段】受信信号のパワースペクトルを算出するパワースペクトル算出部と、算出されたパワースペクトルの自己相関関数を算出する自己相関関数算出部と、算出された自己相関関数を、当該自己相関関数から算出した標準偏差に基づいて設定した閾値と比較することにより目標に回転体が存在するか否かを判定する判定部を備える。【選択図】図１
2007218634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号のパワースペクトルを算出するパワースペクトル算出部と、
算出されたパワースペクトルの自己相関関数を算出する自己相関関数算出部と、
算出された自己相関関数を、当該自己相関関数から算出した標準偏差に基づいて設定した閾値と比較することにより目標に回転体が存在するか否かを判定する判定部を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
判定部は、
パワースペクトルの自己相関関数の標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
各候補目標に対応する閾値係数を予め蓄積する判定基準ライブラリと、
算出された標準偏差に前記判定基準ライブラリから読み出した閾値係数を乗じて閾値を設定し、前記自己相関関数を設定された閾値と比較して目標に回転体が存在するか否かの判定を行う比較部を有したことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
判定基準ライブラリは、閾値係数を、各候補目標の姿勢角、高度、速度、距離、後方散乱断面積および受信信号の信号対雑音電力比のデータに対応させて蓄積していることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
想定されるジェットエンジン変調を発生させる候補目標の擬似受信信号とジェットエンジン変調を発生させない目標の擬似受信信号を生成し、両擬似受信信号のパワースペクトルの自己相関関数をそれぞれ生成すると共に、これら自己相関関数の標準偏差を算出し、それぞれの自己相関関数の最大値を対応する標準偏差値で除した値をそれぞれ求め、得られた両値間を分離する値を前記候補目標に対応する閾値係数に決定し判定基準ライブラリに蓄積するライブラリ生成部を備えたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＪＥＭ(Jet Engine Modulation：以下、ＪＥＭまたはジェットエンジン変調とする)の発生の有無を検出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＪＥＭは、航空機をレーダで観測した場合に、ジェットエンジンのタービンの回転によりレーダエコーに変調がかかる現象である。このＪＥＭに着目して、ジェットエンジンのタービンのブレード数や回転周波数などの目標類別に有用なパラメータを抽出する技術がある（例えば非特許文献１参照）。この文献では、予めＪＥＭ発生の有無の判定が行われ、かつ、その結果、ＪＥＭが発生していると判定された場合に、どのようにして目標類別に有用な特徴を抽出するかを示している。
【０００３】
【非特許文献１】イナル・ケナン・ジェム、藤坂貴彦、近藤倫正、Ｂ−１３５  “Jet Engine Modulation(JEM) Simulation and Analysis for the purposes of Radar Target Recognition”、１９９３年電子情報通信学会秋季大会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記非特許文献１の開示技術はＪＥＭが発生している場合における目標類別を行うための特徴の抽出方法について示しているが、この従来技術を利用するためには事前にＪＥＭの検出処理が必要である。ところが、ＪＥＭを検出する十分な技術はこれまで十分確立されておらず、したがって開示されていなかった。
【０００５】
この発明は、受信信号のパワースペクトルに現れるＪＥＭの周期性に着目して、ＪＥＭ発生の有無を検出する有効な方法を適用した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】
【０００６】
この発明に係るレーダ装置は、受信信号のパワースペクトルを算出するパワースペクトル算出部と、算出されたパワースペクトルの自己相関関数を算出する自己相関関数算出部と、算出された自己相関関数を、当該自己相関関数から算出した標準偏差に基づいて設定した閾値と比較することにより目標に回転体が存在するか否かを判定する判定部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、受信信号のパワースペクトルに現れるＪＥＭの周期性に着目してパワースペクトルの自己相関関数を求めることにより、観測目標のＪＥＭ発生の有無の検出を可能にしたので、目標類別を行うための特徴抽出を有効にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図、図２は判定部の機能構成を示すブロック図である。
図において、レーダ装置は、アンテナ１、送受信機２および検出処理部３を備えている。検出処理部３は、パワースペクトル算出部３１、自己相関関数算出部３２、判定部３３および判定基準ライブラリ３４を有している。また、判定部３３は、標準偏差算出部３３１および比較部３３２を有している。
【０００９】
次に、動作について説明する。
送受信機２で生成した送信信号が、アンテナ１から目標へ照射される。送信信号の目標による反射波がアンテナ１で受信されると、その受信信号は送受信機２により分析され，目標の位置情報が取得される。以上の送受信の処理を時刻ｔ＝０（ｓ）からｔ＝Ｔ（ｓ）の間に移動する目標に対して等時間間隔ΔｔでＮ回繰り返すことにより、（２）式で示される、その回数分の受信信号ｘ（ｎ）（ｎ＝０，１，・・・，Ｎ−１）が収集される。なお、ＦN ｛｝はＮ点のフーリエ変換、Ｆ-1N ｛｝はＮ点の逆フーリエ変換を表す。
【数１】
2007218634.tif 000003
この受信信号のスペクトルの一例を図３に示す。収集された受信信号ｘ（ｎ）は検出処理部３のパワースペクトル算出部３１に送られる。
【００１０】
パワースペクトル算出部３１は、受信信号ｘ（ｎ）のパワースペクトルを算出する手段である。具体的には、与えられた受信信号ｘ（ｎ）を（３）式にあてはめ、パワースペクトルＳ（ｋ）（０≦ｋ≦Ｎ−１）を算出する。この受信信号のパワースペクトルは、例えば図４に示されるようになる。この算出されたパワースペクトルＳ（ｋ）は自己相関関数算出部３２に送られる。
【数２】
2007218634.tif 000004
【００１１】
自己相関関数算出部３２は、算出されたパワースペクトルＳ（ｋ）の自己相関を算出する手段である。具体的には、与えられたパワースペクトルＳ（ｋ）を（４）式にあてはめ、自己相関関数ａ（ｍ）（ｍ＝０，１，・・・，Ｎ−１）を求める。ただし、Ｆ*N ｛｝はＮ点の離散フーリエ変換の複素共役を表す。このパワースペクトルの自己相関関数は、例えば図５に示されるようになる。この算出された自己相関関数ａ（ｍ）は判定部３３に送られる。
【数３】
2007218634.tif 000005
【００１２】
判定部３３は、算出された自己相関関数を、当該自己相関関数から算出した標準偏差に基づいて設定した閾値と比較することにより目標に回転体が存在するか否かを判定する手段である。具体的には、送られた自己相関関数ａ（ｍ）は、まず、標準偏差算出部３３１に与えられる。標準偏差算出部３３１では、自己相関関数ａ（ｍ）の標準偏差σa を（５）式によって算出する。自己相関関数ａ（ｍ）および算出された標準偏差σa は比較部３３２に送られる。
【数４】
2007218634.tif 000006
【００１３】
比較部３３２では、標準偏差σa と判定基準ライブラリ３４から読み出した閾値係数を乗じて、図６に示すように自己相関関数ａ（ｍ）に対して閾値Ｔa σa を設定する。そして、（６）式を満たすｍが存在する場合、ＪＥＭの観測を検出する。この検出のための閾値係数Ｔaは、目標の姿勢角、高度、速度、距離、後方散乱断面積および受信信号の信号対雑音電力比のデータに対応させて判定基準ライブラリ３４に予め蓄積されている。したがって、この場合、比較部３３２では、位置情報およびレーダ緒元から観測目標に関する上記データを算出し，判定基準ライブラリ３４からこれに対応する最適な閾値係数Ｔaを読み出して閾値Ｔa σa を設定することになる。
【数５】
2007218634.tif 000007
【００１４】
以上のように、この実施の形態１によれば、パワースペクトル算出部３１によって受信信号のパワースペクトルを算出し、算出されたパワースペクトルの自己相関関数を自己相関関数算出部３２で算出し、判定部３３により、算出された自己相関関数を、当該自己相関関数から算出した標準偏差に基づいて設定した閾値と比較することにより目標に回転体が存在するか否かを判定するようにしている。そのため特に、判定部３３では、パワースペクトルの自己相関関数の標準偏差を算出し、判定基準ライブラリ３４から各候補目標に対応する閾値係数を読み出して標準偏差に乗じて閾値を設定し、自己相関関数をこの設定された閾値と比較して目標に回転体が存在するか否かの判定を行うようにしている。したがって、観測目標のＪＥＭ発生の有無の検出を可能にし、目標類別を行うための特徴抽出を有効にすることができる。
【００１５】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図において、図１に相当する機能部分には同一符号を付し、原則としてその説明を省略する。この実施の形態２の場合は、新たにライブラリ生成部３５を設けた点で実施の形態１と異なっている。
【００１６】
次に、動作について説明する。
ライブラリ生成部３５は、目標の姿勢角、高度、速度、距離、後方散乱断面積および受信信号の信号対雑音電力比ごとに判定に適した閾値係数Ｔa を算出する手段である。具体的には、シミュレーションにより、ジェットエンジンを持つ固定翼機のようなＪＥＭが発生する候補目標と、ミサイルのようなＪＥＭが発生しない目標の擬似受信信号を生成し、両擬似受信信号のパワースペクトルの自己相関関数をそれぞれ生成すると共に、これら自己相関関数Ｐaの標準偏差σa を算出する。次に、それぞれの自己相関関数の最大値Ｐa を求め、得られた自己相関関数の最大値Ｐa を、対応する自己相関関数の標準偏差値σaで除してそれぞれのＰa ／σa 値を求める。
【００１７】
ＪＥＭが発生する目標を観測した場合とＪＥＭが発生しない目標を観測した場合のＰa ／σa のヒストグラムのイメージを図８に示す。図から分かるように、ＪＥＭが発生する目標とＪＥＭが発生しない目標のＰa ／σa は分離して分布している。そこで、ＪＥＭが発生する候補目標に対応する閾値係数Ｔa を、両者のＰa ／σa を分離する値に決定する。図８の例の場合は、閾値係数Ｔa を２０〜６０程度の範囲に設定することでＪＥＭ発生の有無を正しく検出できることがわかる。得られた閾値係数は、その候補目標の姿勢角、高度、速度、距離、後方散乱断面積および受信信号の信号対雑音電力比に対応させて判定基準ライブラリ３４に蓄積され、上記実施の形態１で述べた動作に使用される。
【００１８】
なお、実施の形態２では、予め様々な条件における最適な閾値Ｔa を計算し蓄積しておくようにしたが、観測時の条件における最適な閾値をリアルタイムに用意する構成にしてもよく、同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の機能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に係る判定部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る受信信号のスペクトルの例を示すタイムチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る受信信号のパワースペクトルの例を示すタイムチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係るパワースペクトルの自己相関関数の例を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る判定部の処理方法を説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る閾値の決定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  アンテナ、２  送受信機、３  検出処理部、３１  パワースペクトル算出部、３２  自己相関関数算出部、３３  判定部、３４  判定基準ライブラリ、３５  ライブラリ生成部、３３１  標準偏差算出部、３３２  比較部。
【図１】
2007218634.tif 000008
【図２】
2007218634.tif 000009
【図３】
2007218634.tif 000010
【図４】
2007218634.tif 000011
【図５】
2007218634.tif 000012
【図６】
2007218634.tif 000013
【図７】
2007218634.tif 000014
【図８】
2007218634.tif 000015