(57)【要約】 【課題】現スキャンで得られたデータに、過去のスキャン結果に基づいて推定したデータを正確に積分することが可能なレーダ装置及びこのレーダ装置で用いられる受信データ処理方法を提供する。【解決手段】レーダ装置は、無線部、パルス圧縮部、ドップラフィルタ処理部、信号処理部、予測部、加算部及び抽出部を具備する。パルス圧縮部は、無線部で受信したパルス信号にパルス圧縮処理を施す。ドップラフィルタ処理部は、パルス圧縮後のデータにドップラフィルタ処理を施すことで、周波数ビン毎のレンジセルデータを生成する。信号処理部は、レンジセルデータを固有データに変換する。予測部は、前回のスキャン結果に基づき所定の範囲に目標が位置すると予測する予測データを作成する。加算部は、予測データと、次スキャン時に取得される固有データとを、同一の位置同士で足し合わせる。抽出部は、足し合わせたデータのうち、強度が最大の位置のデータを抽出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号を受信する無線部と、
前記パルス信号に対してパルス圧縮処理を施し、パルス信号毎のレンジセルデータを生成するパルス圧縮部と、
前記パルス圧縮部からのレンジセルデータに対してドップラフィルタ処理を施すことで、周波数ビン毎のレンジセルデータを生成するドップラフィルタ処理部と、
前記ドップラフィルタ処理部で１スキャン毎に取得されるレンジセルデータを、目標の位置及び速度を含むパラメータで特定する固有データに変換する信号処理部と、
前回のスキャン結果により得られる目標の位置及び速度に基づいて予測される位置から予め設定される範囲で目標が位置すると予測した予測データを作成する予測部と、
前記予測データと、次スキャン時に取得される固有データとを、同一の位置同士で足し合わせる加算部と、
前記同一の位置同士で足し合わされたデータのうち、強度が最大の位置のデータを抽出し、抽出したデータをスキャン結果として前記予測部及び後段へ出力する抽出部と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記予測部は、前記スキャン結果により示されるレンジビンに、前記スキャン結果により示される速度に基づくスキャン間の移動量を加えたレンジビン、及び、このレンジビンから予め設定された範囲のレンジビンに目標が位置すると予測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】
前記信号処理部は、前記１スキャン毎に取得されるレンジセルデータを、レンジと、ビームポジションに基づく方位角及び仰角と、周波数ビンに基づく相対速度とにより特定する固有データへ変換することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記パルス信号は、互いに無相関となるように変調された複数の送信パルスが反射、散乱又は回折されて到来したものであり、
前記信号処理部は、前記１スキャン毎に取得されるレンジセルデータを、予め設定される原点及び直交軸を利用したデカルト座標系及び速度により特定する固有データへ変換し、
互いに異なる送信パルスに由来する固有データを、前記複数のパルス信号の受信時刻の差に基づく変化を考慮して積分し、前記加算部へ出力するＭＩＳＯ積分部をさらに具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記ＭＩＳＯ積分部は、前記受信時刻の差に基づく変化に、予め設定される範囲を考慮して、前記互いに異なる送信パルスに由来する固有データを積分することを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
パルス信号を受信し、
前記パルス信号に対してパルス圧縮処理を施してパルス信号毎のレンジセルデータを生成し、
前記パルス圧縮後のレンジセルデータに対してドップラフィルタ処理を施すことで、周波数ビン毎のレンジセルデータを生成し、
１スキャン毎に取得される前記ドップラフィルタ処理後のレンジセルデータを、目標の位置及び速度を含むパラメータで特定する固有データに変換し、
前記固有データと、前回のスキャン結果により得られる目標の位置及び速度に基づいて予測される位置から予め設定される範囲で目標が位置すると予測する予測データとを、同一の位置同士で足し合わせ、
前記同一の位置同士で足し合わせたデータのうち、強度が最大の位置のデータを抽出して後段へ出力し、
前記抽出したデータに基づいて、次スキャン時の目標の存在位置を複数予測する予測データを作成することを特徴とする受信データ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、送信パルスが反射、散乱又は回折されたパルス信号を受信することで目標を捜索するレーダ装置と、このレーダ装置で用いられる受信データ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、一定のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）で送信された複数の送信パルスが反射、散乱又は回折されたパルス信号を受信する。レーダ装置は、受信したパルス信号に対してコヒーレント積分を行う。ここで、コヒーレント積分とは、複数のパルス信号に対して同一レンジでコヒーレントに積分する処理である。このように、レーダ装置が受信したパルス信号に対してコヒーレント積分を行う期間を一般的にＣＰＩ（Coherent Processing Interval）と呼ぶ。そして、レーダ装置は、コヒーレント積分により取得したデータを、過去のスキャン結果に基づいて推定したデータとインコヒーレント積分し、その強度を測定する。レーダ装置は、測定した強度が所定のスレッショルド値を超えた場合、このレンジビンに目標が存在すると検知する。
【０００３】
しかしながら、この種のレーダ装置では、過去のスキャン結果に基づいてスキャン間の目標の移動量を推定する際、目標の移動量の推定値に誤差が生じるため、正確にインコヒーレント積分ができない場合がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】E. Fisher, A. H. Heimovich, "Spatial diversity in radar - models and detection Performance", IEEE Trans. On Signal Processing, vol. 54, no. 3, pp. 823-838
【非特許文献２】E. Fisher, A. H. Heimovich, "Performance of MIMO Radar System: Advantages of Angular Diversity", IEEE Trans. On Signal Processing, 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、上記のレーダ装置では、スキャン間に移動する目標のレンジ推定情報に誤差が生じるため、取得したデータを正確に積分できない場合がある。
【０００６】
そこで、目的は、現スキャンで得られたデータに、過去のスキャン結果に基づいて推定したデータを正確に積分することが可能なレーダ装置及びこのレーダ装置で用いられる受信データ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、レーダ装置は、無線部、パルス圧縮部、ドップラフィルタ処理部、信号処理部、予測部、加算部及び抽出部を具備する。無線部は、パルス信号を受信する。パルス圧縮部は、前記パルス信号に対してパルス圧縮処理を施し、パルス信号毎のレンジセルデータを生成する。ドップラフィルタ処理部は、前記パルス圧縮部からのレンジセルデータに対してドップラフィルタ処理を施すことで、周波数ビン毎のレンジセルデータを生成する。信号処理部は、前記ドップラフィルタ処理部で１スキャン毎に取得されるレンジセルデータを、目標の位置及び速度を含むパラメータで特定する固有データに変換する。予測部は、前回のスキャン結果により得られる目標の位置及び速度に基づいて予測される位置から予め設定される範囲で目標が位置すると予測した予測データを作成する。加算部は、前記予測データと、次スキャン時に取得される固有データとを、同一の位置同士で足し合わせる。抽出部は、前記同一の位置同士で足し合わされたデータのうち、強度が最大の位置のデータを抽出し、抽出したデータをスキャン結果として前記予測部及び後段へ出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】図１のパルス圧縮部によるパルス圧縮処理を示す図である。
【図３】図１のドップラフィルタ処理部によるコヒーレント積分を示す図である。
【図４】図１の信号処理部が作成する４次元データのパラメータを示す図である。
【図５】図１の積分部及び予測部が積分４次元データを作成する際のシーケンスを示す図である。
【図６】図５に示す積分処理により作成される積分４次元データを示す図である。
【図７】図１のレーダ装置についてのシミュレーションで用いられるシミュレーション諸元を示す図である。
【図８】図７のシミュレーション諸元を用いた際のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】図１のレーダ装置と、従来のレーダ装置との最大探知距離を示すシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係るレーダ装置が含まれるＭＩＭＯレーダシステムの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０のレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図１に示すレーダ装置は、無線部１０、空間処理部２０、パルス圧縮部３０、ドップラフィルタ処理部４０、信号処理部５０、積分部６０、予測部７０及び記録部８０を具備する。
【００１１】
無線部１０は、アンテナ素子１１、受信モジュール１２、周波数変換部１３及びアナログ−デジタル変換部１４を備える。
【００１２】
アンテナ素子１１は、一定のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）で送信された複数の送信パルスが反射、散乱又は回折されたパルス信号を受信する。このとき、１ＣＰＩ（Coherent Processing Interval）でＭ個の送信パルスが送信され、アンテナ素子１１は、Ｍ個のパルス信号を受信するとする。アンテナ素子１１は、受信したパルス信号を受信モジュール１２へ出力する。受信モジュール１２は、アンテナ素子１１からのパルス信号の電力を増幅する。周波数変換部１３は、受信モジュール１２で増幅されたパルス信号をベースバンド帯に変換する。アナログ−デジタル変換部１４は、周波数変換部１３からのパルス信号をデジタル変換し、空間処理部２０へ出力する。
【００１３】
空間処理部２０は、無線部１０でデジタル化された信号に対して所定のビームウェイトを重畳することで、受信ビームを形成する。
【００１４】
パルス圧縮部３０は、空間処理部２０からの信号に対してパルス圧縮処理を行い、パルス信号毎にレンジセルデータを生成する。図２は、パルス圧縮部３０によるパルス圧縮処理を模式的に示す図である。
【００１５】
ドップラフィルタ処理部４０は、パルス圧縮部３０からのＭ個毎のレンジセルデータに対してコヒーレント積分を行う。すなわち、ドップラフィルタ処理部４０は、パルス圧縮部３０からのレンジセルデータに対して１ＣＰＩ単位でＦＦＴ処理を行うことで、Ｍ個の周波数ビンそれぞれについてのレンジセルデータを生成する。図３は、ドップラフィルタ処理部４０によるコヒーレント積分を模式的に示す図である。
【００１６】
信号処理部５０は、ドップラフィルタ処理部４０からのレンジセルデータの強度が、レンジｒ、方位θ、仰角φ及び相対速度ｖｍにより特定されるようにする。つまり、信号処理部５０は、所定の捜索領域における全方向への１回のスキャンで得られる全てのレンジセルデータの強度がレンジｒ、方位θ、仰角φ及び相対速度ｖｍにより特定されるように変換した４次元データを作成する。あるスキャンｉで取得された４次元データは、Ｄ（ｉ）（ｒ，θ，φ，ｖｍ）と表される。信号処理部５０は、４次元データを積分部６０へ出力する。図４は、目標に対するレンジｒ、方位θ、仰角φ及び相対速度ｖｍの関係を示す模式図である。
【００１７】
なお、１ＣＰＩで送信されるＭ個のパルス信号に基づいて求められる、ｎ番目（ｎは１〜Ｍの自然数）の周波数ビンにおける目標の相対速度ｖｍ（ｎ）は、以下のように求められる。図３で示す各周波数ビンの周波数帯域幅Δｆは、Δｆ＝ｆＰＲＦ／Ｍである。ここで、周波数ビンの値は目標の移動によるドップラ周波数に起因してのみ生じると仮定する。なお、ｆＰＲＦ＝１／ｆＰＲＩである。このとき、ｎ番目の周波数ビンにおける相対速度ｖｍ（ｎ）は、ｖｍ（ｎ）＝ｎ・Δｆ・ｃ／ｆｃで表される。ただし、ｃは光速、ｆｃはキャリア周波数を示す。
【００１８】
予測部７０は、積分部６０から後述する積分４次元データを受け取り、積分４次元データにより特定されるレンジビンの全てに目標が存在すると仮定する。そして、予測部７０は、積分４次元データの相対速度に基づいて、次のスキャン時に目標が存在するであろうレンジビンを予測する。このときの予測部７０での処理を以下に説明する。
【００１９】
レーダ装置は、所定の捜索領域における全方位に順次照射される送信パルスの反射波を受信する。このため、同一方向からのパルス信号を受信するのは離散的（１スキャン間隔）になる。１スキャン当りの周期をＴＳＣＡＮ秒とすると、図３に示す周波数バンク信号は周期ＴＳＣＡＮ毎に得られることになる。
【００２０】
目標の運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、ＴＳＣＡＮ秒後の次スキャン時には目標はＲｍ＝ｖｍ・ＴＳＣＡＮだけ移動していると予測できる。移動量Ｒｍに基づき、目標の移動レンジビンＲｍｍは、Ｒｍｍ＝round（Ｒｍ）で求められる。ここで、隣接するレンジビンの間隔をｘとおくと、Ｒｍｍは、（ｖｍ・ＴＳＣＡＮ／ｘ）以下の最大の整数と求められる。
【００２１】
予測部７０は、積分部６０から積分４次元データが供給される場合、この積分４次元データの相対速度に基づいて、次スキャンまでの間に目標が移動するであろう移動レンジビン群を予測する。ここで、移動レンジビン群は、Ｒ＝［Ｒｍｍ，Ｒｍｍ＋１，Ｒｍｍ−１］と表される。受信した積分４次元データのレンジビンがｒである場合、予測部７０は、レンジビンｒ＋Ｒｍｍ，ｒ＋Ｒｍｍ＋１，ｒ＋Ｒｍｍ−１に目標が存在すると予測する。予測部７０は、レンジビンｒ＋Ｒｍｍ，ｒ＋Ｒｍｍ＋１，ｒ＋Ｒｍｍ−１に目標が存在すると予測した予測４次元データを作成し、作成した予測４次元データを記録部８０へ出力する。
【００２２】
記録部８０は、予測部７０からの予測４次元データを記録する。記録部８０は、信号処理部５０で新たなスキャンの４次元データが作成されると、記録している予測４次元データを積分部６０へ出力する。なお、記録部８０は、予測４次元データが記録されていない場合、積分部６０へ予測４次元データを出力することはない。
【００２３】
積分部６０は、加算部６１及び抽出部６２を備える。
【００２４】
記録部８０から積分部６０へ予測４次元データが供給される場合、加算部６１は、信号処理部５０からの４次元データと、記録部８０からの予測４次元データとを受信する。加算部６１は、４次元データと予測４次元データとを足し合わせ、足し合わせたデータを抽出部６２へ出力する。
【００２５】
抽出部６２は、４次元データと予測４次元データとが足し合わされたデータを加算部６１から受け取り、レンジビンｒ＋Ｒｍｍ，ｒ＋Ｒｍｍ＋１，ｒ＋Ｒｍｍ−１のうち、最も強度の大きいレンジビンを抽出する。抽出部６２は、抽出したレンジビンについてのデータを積分４次元データとして予測部７０及び後段へ出力する。
【００２６】
また、記録部８０から積分部６０へ予測４次元データが供給されない場合、加算部６１は、信号処理部５０からの４次元データを、抽出部６２へ出力する。抽出部６２は、加算部６１からの４次元データを積分４次元データとして予測部７０及び後段へ出力する。
【００２７】
また、図１では記載されていないが、レーダ装置は、積分部６０の後段に目標検出部をさらに具備していても構わない。目標検出部は、積分部６０からの積分４次元データの強度が閾値を超えるか否かを判断する。なお、閾値の値は、積分部６０でのインコヒーレント積分の回数に基づいて変動する。目標検出部は、積分４次元データの強度が閾値を超える場合、目標を検出したと判断する。
【００２８】
次に、上記構成のレーダ装置による積分部６０及び予測部７０が積分４次元データを作成する際の動作を詳細に説明する。図５は、第１の実施形態に係る積分部６０及び予測部７０が積分４次元データを作成する際のシーケンス図である。また、図６は、図５に示す積分処理により作成される積分４次元データを模式的に示す図である。
【００２９】
まず、加算部６１は、信号処理部５０からｉ番目のスキャンで得られた４次元データＤ１（ｉ）（ｒ，θ，φ，ｖｍ）を受け取り（シーケンスＳ５１）、受け取った４次元データを抽出部６２へ出力する（シーケンスＳ５２）。
【００３０】
抽出部６２は、加算部６１からの４次元データを積分４次元データＤ１（ｉ）（ｒ，θ，φ，ｖｍ）として、予測部７０及び後段へ出力する（シーケンスＳ５３）。
【００３１】
予測部７０は、抽出部６２からの積分４次元データを受け取り、この積分４次元データの相対速度ｖｍに基づいて、移動レンジビン群Ｒ＝［Ｒｍｍ，Ｒｍｍ＋１，Ｒｍｍ−１］を予測する。予測部７０は、移動レンジビン群Ｒに基づいて、予測４次元データＤ１（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ１（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ＋１，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ１（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ−１，θ，φ，ｖｍ）を作成する（シーケンスＳ５４）。予測部７０は、作成した予測４次元データを記録部８０へ出力する（シーケンスＳ５５）。記録部８０は、予測部７０からの予測４次元データを記録する（シーケンスＳ５６）。
【００３２】
次に、加算部６１は、信号処理部５０からｉ＋１番目のスキャンで得られた４次元データＤ２（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ２（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ＋１，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ２（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ−１，θ，φ，ｖｍ）と、記録部８０に記録される予測４次元データＤ１（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ１（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ＋１，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ１（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ−１，θ，φ，ｖｍ）とを受け取り（シーケンスＳ５７）、これらを足し合わせる（シーケンスＳ５８）。図６においては、目標はＲｍｍだけ実際に移動するため、
【数１】
2013029402.tif 000003
【００３３】
のうち、Ｄ２，１（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ，θ，φ，ｖｍ）が最大の値をとる。抽出部６２は、４次元データと予測４次元データとを足し合わせたデータのうち、最大の値をとるＤ２，１（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ，θ，φ，ｖｍ）を抽出し（シーケンスＳ５１０）、積分４次元データとして予測部７０及び後段へ出力する（シーケンスＳ５１１）。
【００３４】
予測部７０は、抽出部６２からの積分４次元データＤ２，１（ｉ＋１）（ｒ＋Ｒｍｍ，θ，φ，ｖｍ）を受け取り、この積分４次元データに基づいて、予測４次元データＤ２，１（ｉ＋２）（ｒ＋２Ｒｍｍ，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ２，１（ｉ＋２）（ｒ＋２Ｒｍｍ＋１，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ２，１（ｉ＋２）（ｒ＋２Ｒｍｍ−１，θ，φ，ｖｍ）を作成する（シーケンスＳ５１２）。予測部７０は、作成した予測４次元データを記録部８０へ出力する（シーケンスＳ１３）。記録部８０は、予測部７０からの予測４次元データを記録する（シーケンスＳ５１４）。
【００３５】
この後、積分部６０及び予測部７０は、シーケンスＳ５７〜Ｓ５１４を繰り返して積分４次元データを作成し、作成した積分４次元データを後段へ出力する。
【００３６】
また、図６において、ｉ＋２番目まで、スキャン間でＲｍｍだけ移動していた目標が、ｉ＋３番目のスキャンでＲｍｍ＋１だけ移動した場合を説明する。加算部６１は、ｉ＋３番目のスキャンで得られた４次元データＤ４（ｉ＋３）（ｒ＋３Ｒｍｍ，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ４（ｉ＋３）（ｒ＋３Ｒｍｍ＋１，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ４（ｉ＋３）（ｒ＋３Ｒｍｍ−１，θ，φ，ｖｍ）と、記録部８０に記録される予測４次元データＤ３（ｉ＋３）（ｒ＋３Ｒｍｍ，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ３（ｉ＋３）（ｒ＋３Ｒｍｍ＋１，θ，φ，ｖｍ）、Ｄ３（ｉ＋３）（ｒ＋３Ｒｍｍ−１，θ，φ，ｖｍ）とをそれぞれ足し合わせる。ここで、目標はＲｍｍ＋１だけ実際に移動するため、
【数２】
2013029402.tif 000004
【００３７】
のうち、Ｄ４，２（ｉ＋３）（ｒ＋３Ｒｍｍ＋１，θ，φ，ｖｍ）が最大の値をとる。抽出部６２は、４次元データと予測４次元データとを足し合わせたデータのうち、最大の値をとるＤ４，２（ｉ＋３）（ｒ＋３Ｒｍｍ＋１，θ，φ，ｖｍ）を抽出し、積分４次元データとして予測部７０及び後段へ出力する。
【００３８】
次に、上記構成のレーダ装置による探知確率推移についてのシミュレーション結果を示す。図７は、第１の実施形態に係るレーダ装置についてのシミュレーション諸元を示す。図７（ａ）は送信諸元を示し、図７（ｂ）は受信諸元を示し、図７（ｃ）は目標諸元を示す。図８は、図７のシミュレーション諸元を用いた探知確率推移のシミュレーション結果を示す図である。図８（ａ）は、受信したレンジビンにＲｍｍを足し合わせて予測される移動レンジビンに基づいて信号合成を行う、従来のレーダ装置についてのシミュレーション結果を示す。また、図８（ｂ）は、受信したレンジビンにＲｍｍ，Ｒｍｍ＋１，Ｒｍｍ−１を足し合わせて予測される移動レンジビンに基づいて信号合成を行う、本実施形態についてのシミュレーション結果を示す。当シミュレーションでは、１スキャン目における目標・受信機間距離を目標諸元内の目標・受信機間距離に示す全１１パターンに変化させ、各距離パターンにおいて１０スキャンまでに受信された信号の合成を行った場合の探知確率評価を行っている。なお、４スキャン目及び９スキャン目に、移動するレンジセル数が他のスキャンと異なる状況を想定する。
【００３９】
図８（ａ），（ｂ）では、本実施形態に係るレーダ装置と、従来のレーダ装置との性能差が分かりにくい。そこで、図８（ａ），（ｂ）において探知確率０．５を満たす目標・送受信機間距離を比較する。図９は、本実施形態に係るレーダ装置と、従来のレーダ装置との最大探知距離を示すシミュレーション結果を示す。なお、最大探知距離とは、探知確率０．５を満たす目標・送受信機間距離を示す。
【００４０】
図９によれば、従来のレーダ装置では、４スキャン及び９スキャンにおいて、最大探知距離が減少する。つまり、移動するレンジセル数が他のスキャンと異なる場合、探知確率が低下することとなる。これに対し、本実施形態に係るレーダ装置では、スキャン毎に最大探知距離が増大する。つまり、移動するレンジセル数が他のスキャンと異なる場合であっても、スキャン毎に探知確率が増大することとなる。
【００４１】
以上のように、第１の実施形態では、予測部７０は、スキャン間での移動レンジビン群を予測し、予測した移動レンジビン群に基づいて予測４次元データを作成する。加算部６１は、作成した予測４次元データに次スキャンで実際に取得した４次元データを足し合わせる。そして、抽出部６２は、予測４次元データと４次元データとを足し合わせたデータのうち、最も強度の大きい強度が示されるレンジビンについてのデータを積分４次元データとして抽出し、後段及び予測部７０へ出力するようにしている。
【００４２】
目標運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、相対速度に基づいて予測部７０で予測される移動レンジビンは、通常は一定量、かつ、整数値である。一方、実際の目標は、等速直線運動をした場合でも、レーダ装置側もしくは目標側の何らかの非定常な要因によりスキャン毎に一定の移動レンジビンで移動するとは限らない。また、目標の移動量には端数が含まれる。これら原因により、スキャン間での移動レンジビンは、複数スキャンに亘って±１レンジ程度の変動を生じる可能性が高い。そのため、レーダ側で予測する移動レンジビンと、実際の目標の移動量との間には誤差が生じる可能性が高い。
【００４３】
これに対し、本実施形態に係るレーダ装置では、相対速度から算出される移動レンジビンＲｍｍの±１の範囲まで予測するようにしている。これにより、予測した移動レンジビンと実際の移動量との間に誤差が発生しても、Ｒｍｍ＋１又はＲｍｍ−１と実際の移動量とは一致するようになるため、４次元データと予測４次元データとの積分が達成されることとなる。
【００４４】
したがって、第１の実施形態に係るレーダ装置によれば、現スキャンで得られたデータに、過去のスキャン結果に基づいて推定したデータを正確に積分することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）  
図１０は、第２の実施形態に係るレーダ装置が含まれるＭＩＭＯレーダシステムの構成を示すブロック図である。各レーダ装置は、送信装置ＴＸ１〜ＴＸＲからそれぞれ送信された送信パルスが目標で反射等されたパルス信号を受信する。なお、送信装置ＴＸ１〜ＴＸＲからそれぞれ送信される送信パルスは、互いに無相関となるように変調されている。また、複数のレーダ装置において、座標の原点及び直交軸は共有されている。
【００４６】
図１１は、第２の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図１１に示すレーダ装置は、無線部１０、空間処理部２０、パルス圧縮部３０、ドップラフィルタ処理部４０、信号処理部９０、積分部１００、予測部１１０及び記録部８０を備える。
【００４７】
信号処理部９０は、各レーダ装置間で共有されている座標の原点及び直交軸を予め記録している。また、信号処理部９０は、自装置の位置座標を把握している。信号処理部９０は、ドップラフィルタ処理部４０からのレンジセルデータの強度が、目標の位置のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標、目標の速度のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標の値により特定されるようにする。つまり、信号処理部９０は、レンジセルデータの強度が目標の位置のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標、目標の速度のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標の値で特定される６次元セルデータＦ（ｘ，ｙ，ｚ，ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）を作成する。信号処理部９０は、６次元セルデータを積分部１００へ出力する。
【００４８】
予測部１１０は、積分部１００から後述する積分６次元セルデータが供給される場合、この積分６次元セルデータの速度に基づいて、次スキャンまでの間に目標が移動するであろう移動レンジビン群を予測する。目標の運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、６次元セルデータＦ（ｘ，ｙ，ｚ，ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）により特定される目標は、ＴＳＣＡＮ秒後の次スキャン時にはＦ（ｘ＋Ｒｍｘ，ｙ＋Ｒｍｙ，ｚ＋Ｒｍｚ，ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）により特定されると予測できる。ここで、Ｒｍｘ＝ｘ＋ｖｘＴＳＣＡＮ、Ｒｍｙ＝ｙ＋ｖｙＴＳＣＡＮ、Ｒｍｚ＝ｚ＋ｖｚＴＳＣＡＮである。移動量（Ｒｍｘ，Ｒｍｙ，Ｒｍｚ）に基づいて、目標の移動レンジビン（Ｒｍｍｘ，Ｒｍｍｙ，Ｒｍｍｚ）は、Ｒｍｍｘ＝round（Ｒｍｘ），Ｒｍｍｙ＝round（Ｒｍｙ），Ｒｍｍｚ＝round（Ｒｍｚ）で求められる。隣接するレンジビンの間隔をｄとおくと、目標の移動レンジビン（Ｒｍｍｘ，Ｒｍｍｙ，Ｒｍｍｚ）は、（ｖｘ・ＴＳＣＡＮ／ｄ，ｖｙ・ＴＳＣＡＮ／ｄ，ｖｚ・ＴＳＣＡＮ／ｄ）以下の最大の整数で求められる。
【００４９】
予測部１１０は、積分部１００から供給される積分６次元セルデータに基づいて、移動レンジビン群を予測する。移動レンジビン群には、移動レンジビン（Ｒｍｍｘ，Ｒｍｍｙ，Ｒｍｍｚ）、及び、移動レンジビン（Ｒｍｍｘ，Ｒｍｍｙ，Ｒｍｍｚ）の周囲の±１の範囲のうち少なくとも一方の移動レンジビンが含まれる。予測部１１０は、移動レンジビン群に基づいて予測６次元セルデータを作成し、作成した予測６次元セルデータを記憶部１２０へ出力する。
【００５０】
記録部１２０は、予測部１１０からの予測６次元セルデータを記録する。記録部１２０は、信号処理部９０で新たなスキャンの６次元セルデータが作成されると、記録している予測６次元セルデータを積分部１００へ出力する。なお、記録部１２０は、予測６次元セルデータが記録されていない場合、積分部１００へ予測６次元セルデータを出力することはない。
【００５１】
積分部１００は、加算部１０１、抽出部１０２及びＭＩＳＯ（Multi Input Single Output）積分部１０３を備える。
【００５２】
ＭＩＳＯ積分部１０３は、信号処理部９０からの６次元セルデータに対してＭＩＳＯ積分を行う。ＭＩＳＯ積分とは、複数の送信パルスに基づくパルス信号についての６次元セルデータを積分する処理である。このとき、パルス信号は、送信パルスが同一の目標で反射、散乱又は回折されたものである。以下では、６次元セルデータのＭＩＳＯ積分について説明する。
【００５３】
送信装置ＴＸ１〜ＴＸＲは、それぞれ異なる時刻に送信ビームを目標へ向ける。そのため、送信装置ＴＸ１〜ＴＸＲからの送信パルスに対するパルス信号は、異なる時刻にレーダ装置で受信される。また、送信装置ＴＸ１〜ＴＸＲが目標に対して送信ビームを向ける時刻が異なるため、その間に目標が移動してしまうこともある。そのため、同一の目標からのパルス信号に基づいて得られる６次元セルデータは、送信源毎に異なる。
【００５４】
ＭＩＳＯ積分部１０３は、送信ビームを向ける間に移動してしまった目標の移動量を予測するために、目標の運動モデルを規定する。例えば、目標の運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、ある時刻における６次元セルデータＦ（ｘ，ｙ，ｚ，ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）は、時刻Δｔ秒後においてはＦ（ｘ＋ｖｘΔｔ，ｙ＋ｖｙΔｔ，ｚ＋ｖｚΔｔ，ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）となる。
【００５５】
ＭＩＳＯ積分部１０３は、想定した運動モデルに基づいて、移動前の６次元セルデータと移動後の６次元セルデータとを結び付ける。そして、ＭＩＳＯ積分部１０３は、結び付けた６次元セルデータを積分する。このように、運動モデルに基づいて移動後の６次元セルデータを予測することで、送信装置ＴＸ１〜ＴＸＲからの送信パルスが同一の目標に反射されるパルス信号の受信時刻はそれぞれ異なるが、これらのパルス信号に基づく６次元セルデータを積分することが可能となる。
【００５６】
記録部１２０から積分部１００へ予測６次元セルデータが供給される場合、加算部１０１は、ＭＩＳＯ積分後の６次元セルデータと、記録部１２０からの予測６次元セルデータとを受信する。加算部１０１は、６次元セルデータと予測６次元セルデータとを足し合わせ、足し合わせたデータを抽出部１０２へ出力する。
【００５７】
抽出部１０２は、６次元セルデータと予測６次元セルデータとが足し合わされたデータを加算部１０１から受け取り、レンジビン（ｒ＋Ｒｍｍｘ，ｒ＋Ｒｍｍｙ，ｒ＋Ｒｍｍｚ）、及び、レンジビン（ｒ＋Ｒｍｍｘ，ｒ＋Ｒｍｍｙ，ｒ＋Ｒｍｍｚ）の周囲の±１の範囲のレンジビンのうち、最も強度の大きいレンジビンを抽出する。抽出部１０２は、抽出したレンジビンについてのデータを積分６次元セルデータとして予測部１１０及び後段へ出力する。
【００５８】
また、記録部１２０から積分部１００へ予測６次元セルデータが供給されない場合、加算部１０１は、ＭＩＳＯ積分後の６次元セルデータを抽出部１０２へ出力する。抽出部１０２は、加算部１０１からの６次元セルデータを積分６次元セルデータとして予測部１１０及び後段へ出力する。
【００５９】
積分部１００からの積分６次元セルデータは、処理サーバ１３０へ出力される。処理サーバ１３０は、接続される複数のレーダ装置でそれぞれ取得された積分６次元セルデータに対してＳＩＭＯ（Single Input Multi Output）積分を行う。そして、処理サーバ１３０は、ＳＩＭＯ積分の結果のレベルが、積分６次元セルデータの積分数に従って設定されるスレッショルド値を超える場合、目標を検知したと判断する。
【００６０】
以上のように、第２の実施形態では、予測部１１０は、スキャン間での移動レンジビン群を予測し、予測した移動レンジビン群に基づいて予測６次元セルデータを作成する。加算部１０１は、作成した予測６次元セルデータに次スキャンで実際に取得した６次元セルデータを足し合わせる。そして、抽出部１０２は、予測６次元セルデータと６次元セルデータとを足し合わせたデータのうち、最も強度の大きいデータを積分６次元セルデータとして抽出し、後段及び予測部１１０へ出力するようにしている。これにより、予測した移動レンジビンと実際の移動量との間に誤差が発生した場合においても、（Ｒｍｍｘ，Ｒｍｍｙ，Ｒｍｍｚ）を基準にした±１の範囲に含まれる移動レンジビンのいずれかと、実際の移動量とは一致するようになるため、６次元セルデータと予測６次元セルデータとの積分が達成されることとなる。
【００６１】
したがって、第２の実施形態に係るレーダ装置によれば、現スキャンで得られたデータに、過去のスキャン結果に基づいて推定したデータを正確に積分することができる。
【００６２】
なお、第２の実施形態では、予測部１１０のみで移動レンジセル群を算出する場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、ＭＩＳＯ積分部１０３でも、移動レンジセル群を算出するようにしても構わない。
【００６３】
ＭＩＳＯ積分部１０３は、送信ビームを向ける間に移動してしまった目標の移動量を予測するために、目標の運動モデルを規定する。例えば、目標の運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、ある時刻における６次元セルデータＦ（ｘ，ｙ，ｚ，ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）は、時刻Δｔ秒後においてはＦ（ｘ＋ｖｘΔｔ，ｙ＋ｖｙΔｔ，ｚ＋ｖｚΔｔ，ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）となる。
【００６４】
ＭＩＳＯ積分部１０３は、想定した運動モデルに基づいて、相対速度から算出される移動レンジビンＲｍｍ，Ｒｍｍ＋１，Ｒｍｍ−１の±１の範囲まで予測し、予測６次元データの中で最大の値をとるものを移動後の６次元セルデータとし、移動前の６次元セルデータと移動後の６次元セルデータとを結び付ける。そして、ＭＩＳＯ積分部１０３は、結び付けた６次元セルデータを積分する。
【００６５】
なお、上記各実施形態では、移動レンジビンＲｍｍ，Ｒｍｍｘ，Ｒｍｍｙ，Ｒｍｍｚにそれぞれ±１の幅をつけて移動レンジビン群を形成する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えば、±２の幅をつけて移動レンジビン群を形成するようにしても構わない。
【００６６】
また、上記各実施形態では、積分４次元データ又は積分６次元セルデータに基づいて次のスキャンでの予測４次元データ又は予測６次元セルデータを作成し、これらを記録部８０，１２０へ記録する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えば、積分４次元データ又は積分６次元セルデータを記録部へ記録し、新たな４次元データ又は６次元セルデータが作成された際に、記録部から読み出した積分４次元データ又は積分６次元セルデータに基づいて予測４次元データ又は予測６次元セルデータを作成するようにしても構わない。
【００６７】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１０…無線部、１１…アンテナ素子、１２…受信モジュール、１３…周波数変換部、１４…Ａ／Ｄ、２０…空間処理部、３０…パルス圧縮部、４０…ドップラフィルタ処理部、５０，９０…信号処理部、６０，１００…積分部、６１，１０１…加算部、６２，１０２…抽出部、７０，１１０…予測部、８０，１２０…記録部、１０３…ＭＩＳＯ積分部、１３０…処理サーバ
【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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