(57)【要約】【課題】  レーダ装置の目標検出において、メインアンテナとガードアンテナを用いたサイドローブブランカを行なう際に、検出したい目標信号と不要信号を明確に判別して、目標の誤検出を低減する。【解決手段】  送信パルスを発生させる送信機１０１と、アンテナ１０２と、送受信の切替を行う送受切換器１０３と、受信機１０４と、受信信号のＡ／Ｄ変換後の信号に対しＦＦＴ処理を施す周波数分析器１０６と、ＦＦＴ処理後の信号の振幅を出力する振幅検出器１０７と、目標が小振幅目標であるか、クラッタの影響をうけているか，サイドローブ方向ＥＣＭ信号を受けているかを判定する目標検出器１０８とを備える。【選択図】      図１
2013250217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信パルスを発生させる送信機と、
上記送信パルスを電波として目標に放射させ、目標から反射した電波を受けるメインアンテナおよびガードアンテナを有したアンテナと、
上記アンテナを介して目標で反射した電波を受信し、上記メインアンテナおよびガードアンテナの各受信信号について、それぞれ増幅および位相検波を行う受信機と、
上記受信機の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
上記Ａ／Ｄ変換器の出力にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施す周波数分析器と、
上記周波数分析器によりＦＦＴ処理された、メインアンテナに対応した受信信号の振幅を示すメイン振幅信号と、ガードアンテナに対応した受信信号の振幅を示すガード振幅信号とを、それぞれ出力する振幅検出器と、
上記振幅検出器から出力されるメイン振幅信号およびガード振幅信号についてＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、上記メイン振幅信号中のメイン振幅とメインノイズを分別し、上記ガード振幅信号中のガード振幅とガードノイズを分別するとともに、各分別したメイン振幅、メインノイズ、ガード振幅、ガードノイズの値から複数種類の比を求め、求めた比をそれぞれの比に対応した閾値と比較し、比較結果に基づいてＥＣＭ信号、クラッタ信号、および小振幅目標信号を区別する目標検出器と、
を備えたレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関するものであり、特に、ＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｉｏ）処理を用いて目標検出処理を行うレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術にかかるレーダ装置として、サイドローブブランカと呼ばれる目標検出処理技術が知られている（例えば、非特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
このサイドローブブランカは、アンテナ系に、ビーム幅が狭く利得が比較的大きいメインアンテナ（以下「メインアンテナ」または単に「メイン」という）と、メインアンテナよりも利得が小さくてビーム幅の広いガードアンテナ（以下「ガードアンテナ」または単に「ガード」という）とを具備し、メインアンテナによって受信される信号の振幅値（以下「メイン振幅」という）、およびＣＦＡＲ処理において算出される平均振幅値（以下「メインノイズ」という）の大きさと、ガードアンテナによって受信される信号の振幅値（以下「ガード振幅」という）、およびＣＦＡＲ処理において算出される平均振幅値（以下「ガードノイズ」という）の値との組合せによって得られる指標値を、所定の複数の閾値に基づいて判定し、探知した目標が真の目標であるか、クラッタや妨害波であるかを判定し、目標検出処理を行う。サイドローブブランカは、クラッタや妨害波が目標として検出される確率、すなわち誤目標の発生確率を低減させることができる目標検出処理として、従来から注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０９２３２
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｇｕｙ Ｖ．Ｍｏｒｒｉｓ“ＡＩＲＢＯＲＮＥ ＰＵＬＳＥ ＤＯＰＰＬＥＲ ＲＡＤＥＲ”Ｇｅｏｒｇｉａ Ｔｅｃｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ． Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記非特許文献１に示される従来技術では、目標が遠距離に位置する場合や、目標が低ＲＣＳ（Radar cross section；レーダ反射断面積）の場合、すなわち目標が小振幅目標である場合には、ガードアンテナによる振幅出力がノイズに埋もれてしまい、複数の閾値による閾値判定が十分に機能せず、真の目標でないものを目標として誤検出してしまうという問題点があった。
【０００７】
これに対し上記特許文献１で示される従来技術では、非特許文献１において問題となっていた目標の誤検出について、目標が小振幅目標である場合と、クラッタやＥＣＭ（Electronic Counter Measure）信号に埋もれる場合とを区別するため、これらを区別するための判別機構を組み込んでいる。しかしながら特許文献１の判別機構は、多数の閾値を用いた判定ロジック（論理式）において、閾値の取り方によってはＥＣＭ信号を小振幅目標と判別してしまう場合が多く、結果として誤検出の低減効果が十分ではないという問題があった。
【０００８】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、ＣＦＡＲ処理において、検出したい目標が不要信号に埋もれている場合であっても、閾値の取り方による誤検出の低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるレーダ装置は、送信パルスを発生させる送信機と、上記送信パルスを電波として目標に放射させ、目標から反射した電波を受けるメインアンテナおよびガードアンテナを有したアンテナと、上記アンテナを介して目標で反射した電波を受信し、上記メインアンテナおよびガードアンテナの各受信信号について、それぞれ増幅および位相検波を行う受信機と、上記受信機の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、上記Ａ／Ｄ変換器の出力にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施す周波数分析器と、上記周波数分析器によりＦＦＴ処理された、メインアンテナに対応した受信信号の振幅を示すメイン振幅信号と、ガードアンテナに対応した受信信号の振幅を示すガード振幅信号とを、それぞれ出力する振幅検出器と、上記振幅検出器から出力されるメイン振幅信号およびガード振幅信号についてＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、上記メイン振幅信号中のメイン振幅とメインノイズを分別し、上記ガード振幅信号中のガード振幅とガードノイズを分別するとともに、各分別したメイン振幅、メインノイズ、ガード振幅、ガードノイズの値から複数種類の比を求め、求めた比をそれぞれの比に対応した閾値と比較し、比較結果に基づいてＥＣＭ信号、クラッタ信号、および小振幅目標信号を区別する目標検出器と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出したい目標が不要信号に埋もれている場合であっても、目標が小振幅目標であるのか、クラッタやＥＣＭ信号によるものなのかを、複数の閾値を用いて判断することで、目標の誤検出を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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】実施の形態１による目標検出器の細部構成を示す図である。
【図３】実施の形態１による目標検出器の処理フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図であり、（ａ）はレーダ装置の構成を示すブロック図、（ｂ）はレーダ装置のアンテナ１０２の受信する受信信号を示す図である。図１のレーダ装置は、目標の捜索および追尾処理を行い、メインアンテナとガードアンテナを用いたサイドローブブランカを行う。アンテナ１０２は、メインアンテナおよびガードアンテナを有している。図１において、レーダ装置は、送信機１０１、アンテナ１０２、送受切替器１０３、受信機１０４、および信号処理装置１０９を備えている。また、信号処理装置１０９は、Ａ／Ｄ変換器１０５、周波数分析器１０６、振幅検出器１０７、目標検出器１０８から構成される。
【００１３】
送信機１０１より発生した送信パルスは、送受切替器１０３を経て、アンテナ１０２から電波として目標へ放射される。目標で反射された電波は、図１（ｂ）に示すように、アンテナ１０２にて、図１（ｂ）に示すようなメインアンテナの受信信号（Ｓ１）もしくはガードアンテナの受信信号（Ｓ２）の２パターンの信号として再び受信され、送受切替器１０３を経て受信機１０４へ入力される。送受切替器１０３は、図示しない制御装置により、アンテナ１０２からの入力信号と、送信機１０１から入力される送信パルスとを、交互に切替えるように制御される。受信機１０４は、送受切替器１０３からの入力信号を増幅、位相検波する。Ａ／Ｄ変換器１０５は、受信機１０４にて位相検波された入力信号を、ディジタルビデオ信号に変換する。周波数分析器１０６は、Ａ／Ｄ変換器１０５からのディジタルビデオ信号にＦＦＴ処理を施し、周波数軸上の信号に変換した後、振幅検出器１０７により周波数毎の振幅データを出力する。振幅検出器１０７は、メインアンテナに対応した振幅信号（以下、メイン振幅信号という）およびガードアンテナに対応した振幅信号（以下、ガード振幅信号という）の、２パターンの出力振幅データを出力する。目標検出器１０８は、振幅検出器１０７の出力するメイン振幅信号およびガード振幅信号の、２パターンの出力振幅データを用いてＣＦＡＲ処理を行い、目標を検出して、目標信号を含む目標情報を出力する。
【００１４】
次に、図１に示した目標検出器１０８の構成および動作について、図２および図３を用いて説明する。ここで、図２は、図１に示した目標検出器１０８の細部構成を示す図であり、ここでは目標検出器１０８が行うＣＦＡＲ処理として、特にＧＯＣＦＡＲ（Ｇｒｅａｔｅｓｔ Ｏｆ ＣＦＡＲ）処理の流れを一例に示している。図３は、目標検出器１０８の処理フローを示すフローチャートである。図２において、入力されるメイン振幅信号およびガード振幅信号のそれぞれは、メインアンテナによる受信信号またはガードアンテナによる受信信号が、周波数分析器１０６のＦＦＴ処理により周波数軸上の信号に変換された後に、振幅検出器１０７にてメインアンテナおよびガードアンテナに対応した各振幅値に変換されたものである。
【００１５】
まず、目標検出器１０８の構成について説明する。図２において、目標検出器１０８は、メイン振幅信号を処理する処理系２２１と、ガード振幅信号を処理する処理系２２２の２系統の処理系と、目標判定部２１３とが構成される。
【００１６】
メイン振幅信号を処理する処理系２２１には、メイン振幅出力注目セル２０１、メイン振幅出力注目セル２０１に対する移動窓として設けられたリファレンスセル２０２，２０３、リファレンスセル２０２，２０３の各Ｎ個（Ｎは自然数）の出力がそれぞれ入力される平均振幅出力計算部２０４，２０５、および平均振幅出力計算部２０４，２０５の各出力が入力されるメイン側平均振幅出力比較演算部２０６が構成される。
【００１７】
同様に、ガード振幅信号を処理する処理系２２２には、ガード振幅出力注目セル２０７、ガード振幅出力注目セル２０７に対する移動窓として設けられたリファレンスセル２０８，２０９、リファレンスセル２０８，２０９の各Ｎ個（Ｎは自然数）の出力がそれぞれ入力される平均振幅出力計算部２１０，２１１、平均振幅出力計算部２１０，２１１の各出力が入力されるガード側平均振幅出力比較演算部２１２が構成される。
【００１８】
また、メイン振幅信号を処理する処理系２２１およびガード振幅信号を処理する処理系２２２の後段には、目標判定部２１３が接続される。目標判定部２１３は、入力されたメイン側平均振幅出力比較演算部２０６およびガード側平均振幅出力比較演算部２１２の各出力と、所定の目標判定用閾値に基づいて、目標と判定した信号を目標信号として出力する。
【００１９】
次に、目標検出器１０８の動作について説明する。
図２において、メイン振幅出力注目セル２０１に書き込まれた振幅値は、メイン振幅として目標判定部２１３に出力される。一方、平均振幅出力計算部２０４，２０５の各処理部は、入力されたメイン振幅信号に対し、メイン振幅出力注目セル２０１に対応するリファレンスセル２０２，２０３に書き込まれた各Ｎ個の振幅値の平均値を計算する。当該計算結果は、メイン側平均振幅出力比較演算部２０６に出力される。メイン側平均振幅出力比較演算部２０６は、平均振幅出力計算部２０４，２０５の計算結果のうち、値の大きい方を選択し、当該選択値をメインノイズとして目標判定部２１３に出力する。
【００２０】
同様な処理は、ガード振幅信号に対しても行われる。すなわち、ガード振幅出力注目セル２０７に書き込まれた振幅値は、ガード振幅として目標判定部２１３に出力される。一方、平均振幅出力計算部２１０，２１１の各処理部は、入力されたガード振幅信号に対し、ガード振幅出力注目セル２０７に対応するリファレンスセル２０８，２０９に書き込まれた各Ｎ個の振幅値の平均値を計算する。当該計算結果は、ガード側平均振幅出力比較演算部２１２に出力される。ガード側平均振幅出力比較演算部２１２は、平均振幅出力計算部２１０，２１１の計算結果のうち、値の大きい方を選択し、当該選択値をガードノイズとして目標判定部２１３に出力する。
【００２１】
目標判定部２１３は、これらの入力信号および５つの目標判定用閾値に基づき、図３で後述する処理フローに従って、目標が存在するか否かの判定処理（以下、目標判定処理という）を行い、目標と判定した信号を目標信号として出力する。５つの目標判定用閾値は、それぞれ次のように定義される。
【００２２】
閾値１：MS／MN閾値
閾値２：GS／GN閾値
閾値３：MS／GS閾値
閾値４：GN／MN閾値
閾値５：GN／MS閾値
【００２３】
ここで、MSはメイン振幅、MNはメインノイズ、GSはガード振幅、GNはガードノイズを意味する。
【００２４】
次に、上述した目標判定処理の詳細について、図３を用いて説明する。図３に示す処理フローでは、目標判定部２１３において、注目セルにおけるメイン振幅およびガード振幅ならびにメインノイズおよびガードノイズの４つの振幅値の組合せに基づく閾値判定処理が行われる。
【００２５】
閾値判定処理として、以下の処理が実施される。
まず、ステップ３０１において、注目セルにおけるメイン振幅／メインノイズ（メイン振幅MSに対するメインノイズMNの比、以下MS／MNとして表記）が、予め設定された第１の閾値である閾値１を超えているか否かの判定が行われる。
この判定において、MS／MNが閾値１を超えていない場合には、何もＨｉｔしていないとして、目標なしと判定される。一方、メイン振幅／メインノイズが閾値１を超えている場合には、目標、クラッタ、妨害波などのいずれかに相当するものがＨｉｔしたと判定し、ステップ３０２に移行する。
【００２６】
次に、ステップ３０２において、注目セルにおけるガード振幅／ガードノイズ（ガード振幅GSに対するガードノイズGNの比、以下GS／GNとして表記）が予め設定された第２の閾値である閾値２を超えているか否かの判定が行われる。
この判定において、GS／GNが閾値２を超えている場合、ステップ３０３に移行する。一方、GS／GNが閾値２を超えていない場合、ガードがＨｉｔしない原因を調べるため、ステップ３０４に移行する。
【００２７】
ステップ３０３では、メイン振幅／ガード振幅（メイン振幅MSに対するガード振幅GSの比、以下MS／GSとして表記）が予め設定された第３の閾値である閾値３を超えているか否かの判定を行なう。
この判定において、MS／GSが閾値３を超えている場合、目標を検出したと判定する。一方、MS／GSが閾値３を超えていない場合、サイドローブ方向に広がりを持つＥＣＭ信号を受けていると判断する。
【００２８】
ステップ３０４では、注目セルにおけるガードノイズ／メインノイズ（ガードノイズGNに対するメインノイズMNの比、以下GN／MNとして表記）が予め設定された第４の閾値である閾値４を超えているか否かの判定が行われる。
この判定において、GN／MNが閾値４を超えている場合、ステップ３０５に移行する。一方、GN／MNが閾値４を超えていない場合、ステップ３０６に移行する。
【００２９】
ステップ３０５では、メイン振幅／ガードノイズ（メイン振幅MSに対するガードノイズGNの比、以下MS／GNとして表記）が予め設定された第５の閾値である閾値５を超えているか否かの判定を行なう。
この判定において、MS／GNが閾値５を超えている場合、クラッタ等の影響により、目標のＨｉｔ無しと判定する。一方、MS／GNが閾値５を超えていない場合、ステップ３０３と同様に、サイドローブ方向に広がりを持つＥＣＭ信号を受けていると判断する。
【００３０】
ステップ３０６では、ステップ３０５と同様に、メイン振幅／ガードノイズ（メイン振幅MSに対するガードノイズGNの比、以下MS／GNとして表記）が予め設定された第５の閾値である閾値５を超えているか否かの判定を行なう。
この判定において、MS／GNが閾値５を超えている場合、メインでＨｉｔした物が小振幅目標であるとして、目標を検出したと判定する。一方、この判定においてMS／GNが閾値５を超えていない場合、クラッタ等の影響により、目標のＨｉｔ無しと判定する。
【００３１】
以上説明した通り、実施の形態１によるレーダ装置は、送信パルスを発生させる送信機１０１と、上記送信パルスを電波として目標に放射させ、目標から反射した電波を受けるメインアンテナおよびガードアンテナを有したアンテナ１０２と、上記アンテナ１０２を介して目標で反射した電波を受信し、上記メインアンテナおよびガードアンテナの各受信信号について、それぞれ増幅および位相検波を行う受信機１０４と、上記受信機１０４の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１０５と、上記Ａ／Ｄ変換器１０５の出力にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施す周波数分析器１０６と、上記周波数分析器１０６によりＦＦＴ処理された、メインアンテナに対応した受信信号の振幅を示すメイン振幅信号と、ガードアンテナに対応した受信信号の振幅を示すガード振幅信号とを、それぞれ出力する振幅検出器１０７と、上記振幅検出器から出力されるメイン振幅信号およびガード振幅信号について、サイドローブブランカによるＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を行い、上記メイン振幅信号中のメイン振幅とメインノイズを分別し、上記ガード振幅信号中のガード振幅とガードノイズを分別するとともに、各分別したメイン振幅、メインノイズ、ガード振幅、ガードノイズの値から複数種類の比を求め、求めた比をそれぞれの比に対応した閾値と比較し、比較結果に基づいてＥＣＭ信号、クラッタ信号、および小振幅目標信号を区別する目標検出器１０８と、を備えたことを特徴とする。この目標検出器１０８は、検出したい目標が不要信号に埋もれている場合であっても、目標が小振幅目標であることに起因しているのか、もしくはクラッタやアンテナサイドローブ方向のＥＣＭ信号の広がりによるものなのかを明瞭に判定するための要因を判断可能なロジックを備えることで、目標の誤検出を低減することが可能となる。実施の形態１によるレーダ装置は、目標の捜索または追尾において、ＣＦＡＲ処理を用いた目標検出処理に有用である。
【符号の説明】
【００３２】
１０１  送信機、１０２  アンテナ、１０３  送受切替器、１０４  受信機、１０５  Ａ／Ｄ変換器、１０６  周波数分析器、１０７  振幅検出器、１０８  目標検出器、１０９  信号処理装置、２０１，２０７  振幅出力注目セル、２０２，２０３，２０８，２０９  リファレンスセル、２０４，２０５，２１０，２１１  平均振幅出力計算部、２０６  Ｍａｉｎ側平均振幅出力比較演算部、２１２  Ｇｕａｒｄ側平均振幅出力比較演算部、２１３  目標判定部、２１４  目標判定用閾値。
【図１】
2013250217.tif 000003
【図２】
2013250217.tif 000004
【図３】
2013250217.tif 000005