(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する偏波特性を有する二つのアンテナと、
前記二つのアンテナのうち、送信においてはいずれか一方、受信においては双方を駆動させ、観測対象の散乱ベクトルを収集する偏波切替器と、
観測対象の各分解能セルごとの観測散乱ベクトルを格納する観測散乱ベクトル蓄積器と、
注目セルの近傍の複数セルにおける散乱ベクトルからクラッタ共分散行列を推定し、この共分散行列の固有値解析を行って、最も電力の大きい主成分についてはその電力を抑圧し、それ以外の成分については平均電力で正規化された電力を出力する適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成して、このフィルタを注目セルにおける散乱ベクトルに適用する適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路と、
前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路の出力電力を事前に設定した閾値と比較して目標とクラッタの判別を行う閾値回路と
を備え、
前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路は、注目セルの前側と後ろ側の複数セルを比較して、よりクラッタ共分散行列を推定するのに適切な複数のセルを選択する参照セル選択回路を有し、前記参照セル選択回路によって選択された複数セルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を決定する
ことを特徴とする目標検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の目標検出装置において、
前記参照セル選択回路は、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値とを比較し、大きいほうを参照セルとして選択する
ことを特徴とする目標検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の目標検出装置において、
前記参照セル選択回路は、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値を比較し、小さいほうを参照セルとして選択する
ことを特徴とする目標検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の目標検出装置において、
前記参照セル選択回路は、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの大きいほうを参照セルとして選択する
ことを特徴とする目標検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の目標検出装置において、
前記参照セル選択回路は、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの小さいほうを参照セルとして選択する
ことを特徴とする目標検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の目標検出装置において、
前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路は、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路と、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路とを有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、
前記閾値回路は、複数の閾値回路でなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路からの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、
前記複数の閾値回路のいずれか一つの閾値回路において目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ回路をさらに備える
ことを特徴とする目標検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の目標検出装置において、
前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路は、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路と、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路を有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、
前記閾値回路は、複数の閾値回路でなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路からの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、
前記複数の閾値回路のいずれか一つの閾値回路において目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ回路をさらに備える
ことを特徴とする目標検出装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の目標検出装置において、
前記ＯＲ回路の代わりに、すべての閾値回路において目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＡＮＤ回路を備える
ことを特徴とする目標検出装置。
【請求項９】
互いに直交する偏波特性を有する二つのアンテナのうち、送信においてはいずれか一方、受信においては双方を駆動させ、観測対象の散乱ベクトルを収集する偏波切替ステップと、
観測対象の各分解能セルごとの観測散乱ベクトルを格納する観測散乱ベクトル蓄積ステップと、
注目セルの近傍の複数セルにおける散乱ベクトルからクラッタ共分散行列を推定し、この共分散行列の固有値解析を行って、最も電力の大きい主成分についてはその電力を抑圧し、それ以外の成分については平均電力で正規化された電力を出力する適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成して、このフィルタを注目セルにおける散乱ベクトルに適用する適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップと、
前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップの出力電力を事前に設定した閾値と比較して目標とクラッタの判別を行う判別ステップと
を備え、
前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップは、注目セルの前側と後ろ側の複数セルを比較して、よりクラッタ共分散行列を推定するのに適切な複数のセルを選択する参照セル選択ステップを有し、前記参照セル選択ステップによって選択された複数セルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を決定する
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の目標検出方法において、
前記参照セル選択ステップは、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値とを比較し、大きいほうを参照セルとして選択する
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の目標検出方法において、
前記参照セル選択ステップは、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値を比較し、小さいほうを参照セルとして選択する
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の目標検出方法において、
前記参照セル選択ステップは、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの大きいほうを参照セルとして選択する
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の目標検出方法において、
前記参照セル選択ステップは、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの小さいほうを参照セルとして選択する
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項１４】
請求項９ないし１３のいずれかに記載の目標検出方法において、
前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップは、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成ステップと、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成ステップとを有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、
前記判別ステップは、複数の判別ステップでなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップからの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、
前記複数の判別ステップのいずれか一つの判別ステップにおいて目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ判定ステップをさらに備える
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項１５】
請求項９ないし１３のいずれかに記載の目標検出方法において、
前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップは、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成ステップと、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成ステップを有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、
前記判別ステップは、複数の判別ステップでなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップからの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、
前記複数の判別ステップのいずれか一つの判別ステップにおいて目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ判定ステップをさらに備える
ことを特徴とする目標検出方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の目標検出方法において、
前記ＯＲ判定ステップの代わりに、すべての判別ステップにおいて目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＡＮＤ判定ステップを備える
ことを特徴とする目標検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダの分野に関し、特に、偏波の情報を用いて目標を検出する目標検出装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、例えば米国特許５,７６４,１８２号に記載のものがある。図１１は、前記文献に従って構成した装置のブロック構成図である。図１１において、６０１はストークスベクトル算出手段、６０２、６０３および６０４は固定偏波受信電力算出手段、６０５、６０６および６０７はＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）目標検出手段、６０８はＯＲ回路を表す。
【０００３】
また、図１２と図１３は、従来装置の内容を説明するための図である。次に動作について説明する。従来装置は、電磁波のベクトル的な性質を利用して、クラッタと目標のエコーを分離するものである。目標への入射波や、目標からの散乱波は、Maxwellの方程式の記述に明らかなように、本来空間内のベクトルとして表現される。特に、目標が自由空間中で十分遠方に存在する場合には、これらの電磁波は平面波とみなすことができることから、電界（磁界）を進行方向に直交した平面上の二次元ベクトルとして取り扱うことができる。平面波におけるこれら電界（磁界）ベクトルの時間変化の様子は、波の偏り、つまり、いわゆる偏波の概念として理解、分類されている。
【０００４】
時刻Ｔ、位置ベクトルｒｒにおける周波数ｆ、波数ベクトルｋｋの平面波ＥＥ（ｒｒ，Ｔ）は次式（１）のように表される。
【数１】
0003905369.tif 000002
ここで、ＥＥ0は複素の電界ベクトルであり、垂直方向（vertical：ｖ）の電界成分Ｅvと水平方向（horizontal：ｈ）の電界成分Ｅhを用いて次式（２）のように表すことができる。
【数２】
0003905369.tif 000003
【０００５】
前記電界ベクトルを電力の次元で表現したものに、ストークスベクトルがある。ストークスベクトルＧは、垂直方向の電界成分Ｅvと水平方向の電界成分Ｅhを用いて次式（３）のように定義される。
【数３】
0003905369.tif 000004
【０００６】
平面波ＥＥ（ｒｒ、Ｔ）の進行方向に垂直な断面における電界ベクトルの軌跡は、一般に、図１２に示すような楕円である。また、全ての偏波状態は、式（３）で定義したストークスベクトルに含まれる３つのパラメータｇ1，ｇ2，ｇ3を直交する３つの軸とすると、図１３に示すようなPoincare球面上の一点として表現される。
【０００７】
前記ストークスベクトルＧで表される偏波状態の電波を、式（４）のストークスベクトルＨで表される偏波状態で受信した場合の受信電力Ｐhは、式（５）で表される。
【数４】
0003905369.tif 000005
【０００８】
次に、図１１に示す構成にしたがい、前記従来の手法の具体的な処理の内容を説明する。ある偏波で送信パルスを送信し、散乱体によって散乱された散乱波を偏波状態が互いに直交する二つのアンテナで受信した場合を考える。例えば、その直交する二つのアンテナが、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナである場合、ストークスベクトル算出手段６０１は、前記二つのアンテナの受信電界ＥvとＥhとから、式（３）にしたがって受信した散乱波のストークスベクトルＧを算出する。
【０００９】
ストークスベクトル算出手段６０１で算出された受信波のストークスベクトルは、次に、Ｎ種類の固定偏波受信電力算出手段に送られる。図１１に示す固定偏波受信電力算出手段６０２、６０３および６０４は、それらのＮ種類のうち、代表として１番目、２番目、Ｎ番目を表したものである。前記Ｎ種類の固定偏波受信電力算出手段は、それぞれストークスベクトルＨ１，Ｈ２，・・・，ＨＮで表されるような偏波状態で受信した場合の受信電力を式（５）にしたがって算出する。なお、これらのストークスベクトルＨ１，Ｈ２，・・・，ＨＮは、図１３に示すPoincare球面上に均一に分布するように決定される。
【００１０】
前記Ｎ種類の固定偏波受信電力算出手段において算出されたＮ種類の受信電力は、それぞれ、ＣＦＡＲ目標検出手段６０５、６０６、および６０７に送られる。このＣＦＡＲ目標検出手段としては、例えば、『レーダ信号処理技術』（電子情報通信学会編）に記載されているような、一般に良く知られたＣＦＡＲ目標検出手段を用いれば良い。また、ここでは、ＣＦＡＲ目標検出手段は、受信電力が予め定められた閾値を超えたレンジセルにおいて、目標が検出されたとして「１」を出力し、そうでない場合に目標は検出されなかったとして「０」を出力するものとする。
【００１１】
最後に、前記ＣＦＡＲ目標検出手段６０５，６０６および６０７の出力は、ＯＲ回路６０８に送られる。このＯＲ回路６０８において、前記のＮ種類の偏波状態Ｈ１，Ｈ２，・・・，ＨＮで受信した場合の受信信号に対してＣＦＡＲ目標検出を行った結果の論理和を求める。その結果、あるレンジセルにおいて、Ｈ１，Ｈ２，・・・，ＨＮのうち、いずれか一つの偏波状態で受信した場合の受信電力を用いて目標検出を行った場合に目標として検出されれば、目標が検出されたものとみなすことになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような従来の装置では、以下の問題点がある。
１．Ｎ種類の受信偏波で受信した場合の受信電力を全て計算し、それぞれの受信電力に対して、ＣＦＡＲ処理を適用することで目標を検出するので、演算量が多い。
２．複数種類の受信偏波を用意して、受信電力を算出するが、送信偏波は固定であるため、送信偏波の選択を誤ると、目標検出確率が低下する。
３．クラッタ平均電力がおおきく、ＳＣＲ（Signal to Clutter Power Ratio：信号対クラッタ電力比）が低い場合に、目標検出確率が低下する。
【００１３】
この発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、目標とクラッタの偏波特性の相違に基づきクラッタ成分電力を抑圧して目標検出精度を向上させることができる目標検出装置及び方法を得ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る目標検出装置は、互いに直交する偏波特性を有する二つのアンテナと、前記二つのアンテナのうち、送信においてはいずれか一方、受信においては双方を駆動させ、観測対象の散乱ベクトルを収集する偏波切替器と、観測対象の各分解能セルごとの観測散乱ベクトルを格納する観測散乱ベクトル蓄積器と、注目セルの近傍の複数セルにおける散乱ベクトルからクラッタ共分散行列を推定し、この共分散行列の固有値解析を行って、最も電力の大きい主成分についてはその電力を抑圧し、それ以外の成分については平均電力で正規化された電力を出力する適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成して、このフィルタを注目セルにおける散乱ベクトルに適用する適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路と、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路の出力電力を事前に設定した閾値と比較して目標とクラッタの判別を行う閾値回路とを備えるものである。
【００１５】
また、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路は、注目セルの前側と後ろ側の複数セルを比較して、よりクラッタ共分散行列を推定するのに適切な複数のセルを選択する参照セル選択回路を有し、前記参照セル選択回路によって選択された複数セルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を決定するものである。
【００１６】
また、前記参照セル選択回路は、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値とを比較し、大きいほうを参照セルとして選択するものである。
【００１７】
また、前記参照セル選択回路は、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値を比較し、小さいほうを参照セルとして選択するものである。
【００１８】
また、前記参照セル選択回路は、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの大きいほうを参照セルとして選択するものである。
【００１９】
また、前記参照セル選択回路は、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの小さいほうを参照セルとして選択するものである。
【００２０】
また、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路は、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路と、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路とを有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、前記閾値回路は、複数の閾値回路でなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路からの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、前記複数の閾値回路のいずれか一つの閾値回路において目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ回路をさらに備えるものである。
【００２１】
また、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路は、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路と、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路を有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、前記閾値回路は、複数の閾値回路でなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路からの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、前記複数の閾値回路のいずれか一つの閾値回路において目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ回路をさらに備えるものである。
【００２２】
また、前記ＯＲ回路の代わりに、すべての閾値回路において目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＡＮＤ回路を備えるものである。
【００２３】
また、この発明に係る目標検出方法は、互いに直交する偏波特性を有する二つのアンテナのうち、送信においてはいずれか一方、受信においては双方を駆動させ、観測対象の散乱ベクトルを収集する偏波切替ステップと、観測対象の各分解能セルごとの観測散乱ベクトルを格納する観測散乱ベクトル蓄積ステップと、注目セルの近傍の複数セルにおける散乱ベクトルからクラッタ共分散行列を推定し、この共分散行列の固有値解析を行って、最も電力の大きい主成分についてはその電力を抑圧し、それ以外の成分については平均電力で正規化された電力を出力する適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成して、このフィルタを注目セルにおける散乱ベクトルに適用する適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップと、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップの出力電力を事前に設定した閾値と比較して目標とクラッタの判別を行う判別ステップとを備えるものである。
【００２４】
また、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップは、注目セルの前側と後ろ側の複数セルを比較して、よりクラッタ共分散行列を推定するのに適切な複数のセルを選択する参照セル選択ステップを有し、前記参照セル選択ステップによって選択された複数セルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を決定するものである。
【００２５】
また、前記参照セル選択ステップは、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値とを比較し、大きいほうを参照セルとして選択するものである。
【００２６】
また、前記参照セル選択ステップは、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値を比較し、小さいほうを参照セルとして選択するものである。
【００２７】
また、前記参照セル選択ステップは、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの大きいほうを参照セルとして選択するものである。
【００２８】
また、前記参照セル選択ステップは、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの小さいほうを参照セルとして選択するものである。
【００２９】
また、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップは、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成ステップと、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成ステップとを有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、前記判別ステップは、複数の判別ステップでなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップからの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、前記複数の判別ステップのいずれか一つの判別ステップにおいて目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ判定ステップをさらに備えるものである。
【００３０】
また、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップは、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成ステップと、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成ステップを有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、前記判別ステップは、複数の判別ステップでなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップからの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、前記複数の判別ステップのいずれか一つの判別ステップにおいて目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ判定ステップをさらに備えるものである。
【００３１】
さらに、前記ＯＲ判定ステップの代わりに、すべての判別ステップにおいて目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＡＮＤ判定ステップを備えるものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は偏波切替器、２は観測散乱ベクトル蓄積器、３は適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路、４は閾値回路、９は第一偏波送受信アンテナ、１０は第二偏波送受信アンテナである。また、５０１は送信機、５０２は送受切替器、５０３は受信機、５０４は表示器である。
【００３３】
図２と図３は、本実施の形態の処理内容を説明するための図であり、図４は、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３の処理内容を説明するための図である。図４において、３Ａは適応ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路、３Ｂはフィルタ回路である。また、４は閾値回路であり、図１に示す閾値回路４と同一のものである。
【００３４】
次に、図１を用いて本実施の形態の処理内容を説明する。送信機５０１で生成した広帯域パルスを、送受切替器５０２を介して偏波切替器１に送る。偏波切替器１では、第一偏波送受信アンテナ９と第二偏波送受信アンテナ１０のうちの第一偏波送受信アンテナ９に送信信号を送る。
【００３５】
ここで、第一偏波送受信アンテナ９と第二偏波送受信アンテナ１０は、偏波特性が互いに直交するアンテナの組である。例えば垂直偏波と水平偏波の組や、右旋円偏波と左旋円偏波の組などが前記の直交する二種類の偏波特性として良く知られている。
【００３６】
第一偏波送受信アンテナ９または第二偏波送受信アンテナ１０から送信された信号は観測対象によって散乱される。これを、第一偏波送受信アンテナ９および第二偏波送受信アンテナ１０を介して偏波切替器１に送る。これらの信号は、送受切替器５０２を介してそれぞれ受信機５０３に送られる。受信機で復調された信号は、観測対象の反射強度Ｓ１１，Ｓ１２の形で観測散乱ベクトル蓄積器２に保存される（ここで、Ｓｉｊは、第ｊ偏波送受信アンテナで送信して第ｉ偏波送受信アンテナで受信して観測された、観測対象の反射係数を表す）。
【００３７】
同様に、送信機５０１で生成した広帯域パルスを、送受切替器５０２を介して偏波切替器１に送り、これを第二偏波送受信アンテナ１０から目標に照射して同様の処理を繰り返すことにより、観測対象の反射係数Ｓ２１，Ｓ２２を得る。これを同様に観測散乱ベクトル蓄積器２に保存する。第一偏波送受信アンテナ９と第二偏波送受信アンテナ１０の各時刻の動作モードについては図２に示す通りである。図２中のインターバルが、Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２の一組を得るのに要する処理のひとまとめである。
【００３８】
前記のインターバルにおいて観測されたＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２を下記の式（６）のように、行列表示したものを散乱行列（scattering matrix）［Ｓ］と呼ぶ。また、式（７）のように列ベクトルＸで表現したものを、散乱特性を表すベクトルという意味で“散乱ベクトル”（scattring vector）と呼ぶ。
【数５】
0003905369.tif 000006
【００３９】
定義から明らかなように、散乱行列と散乱ベクトルが含む情報は等しいが、以下ではもっぱら散乱ベクトルを用いる。レーダがモノスタティック構成の場合は、Ｓ１２＝Ｓ２１の関係が成立することが知られているので、前記散乱ベクトルを式（８）のように定義しても情報は失われない。また、レーダがモノスタティック構成の場合、前記散乱ベクトルを式（９）のように定義することによってＳ１２，Ｓ２１成分に含まれる雑音成分を低減することも可能である。
【数６】
0003905369.tif 000007
【００４０】
以下では散乱ベクトルを式（８）のように３次元ベクトルとして定義した場合の処理について説明する。ただし、散乱ベクトルを式（９）のように定義した場合も同様の処理を適用することが可能である。また、レーダがバイスタティック構成の場合については、式（７）で定義される４次元の散乱ベクトルを用いることで、以下の処理を容易に拡張することができる。
【００４１】
また、散乱ベクトルＸのベクトルノルムの二乗||Ｘ||2を、ここでは“全電力”と呼び、式（１０）で示される。
【数７】
0003905369.tif 000008
【００４２】
さて、前記のインターバルにおいて観測されたＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２２は、観測散乱ベクトル蓄積器２に、図３および式（１０）に示すような観測対象に関する各分解能セルｋ（ｋ＝１，２，・・・,Ｋ：Ｋは分解能セル数）ごとの式（１１）に示す散乱ベクトルＸkとして格納される。
【数８】
0003905369.tif 000009
【００４３】
観測散乱ベクトル蓄積器２に蓄積された散乱ベクトルＸk（ｋ＝１，２，・・・,Ｋ）は適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３に送られる。ここで、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３の処理を図４を用いて説明する。まず、ｐ番目のセルに注目する。このセルを注目セルと呼び、注目セル近傍Ｎ個のセルを参照セルと呼ぶ。参照セルにおける散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）は、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路３Ａに送られる。図４においては、図示の関係上、注目セルの前のサンプル５個と後ろのサンプル５個の計１０個を参照セルとして示しているが、参照セルの数Ｎは任意の整数であり、参照セルとするセルの選択は任意である。
【００４４】
適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路３Ａは、まず、式（１２）によって共分散行列［ＣN］を算出する処理を行う。
【数９】
0003905369.tif 000010
【００４５】
適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路３Ａは、次に、式（１２）で求められた共分散行列［ＣN］を、ユニタリ行列ＶNを用いて次式（１３）のように対角化する処理を行う。
【数１０】
0003905369.tif 000011
【００４６】
適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路３Ａは、次に、式（１２）で得られた共分散行列［ＣN］の固有値とユニタリ行列ＶNとを用いて、適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数ＦNを次式（１４）のように決定し、出力する。
【数１１】
0003905369.tif 000012
【００４７】
適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路３Ａによって生成されたフィルタ係数ＦNは、フィルタ回路３Ｂに送られる。フィルタ回路３Ｂでは、このフィルタ係数を用いて、注目セルの値Ｘkに次式（１５）で表されるフィルタ適用処理を行い、電力Ｐを出力する。
【数１２】
0003905369.tif 000013
【００４８】
観測領域の背景が、海面、芝生、土、砂などの比較的一様なクラッタであるような場合、参照セル内の観測値は、主にクラッタからの反射であると考えられる。したがって、このような場合は、式（１２）によって推定される共分散行列はクラッタの偏波特性を表現する共分散行列であることが期待できる。式（１４）で得られるフィルタは、クラッタの偏波特性を統計的に独立な３つの成分に分け、平均電力がλN1で最大となる成分の電力をゼロに抑圧し、消え残った２つの成分の電力をその平均電力λN2，λN3でおのおの正規化する作用を実現するものである。したがって、式（１５）で表される適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路の出力電力Ｐにおけるクラッタ電力は、クラッタ散乱ベクトルの主要な成分を抑圧することによって平均電力が抑圧されており、かつ消え残り電力の期待値は一定である。
【００４９】
次に、適応型ポラリメトリックノッチフィルタの出力電力Ｐは、閾値回路４に送られる。閾値回路４では、入力された電力Ｐを閾値Ｔと比較し、次式（１６）の規則に従って目標とクラッタの判定を行う。
【数１３】
0003905369.tif 000014
【００５０】
適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３は、以上説明した処理をｐ＝１，２，・・・，Ｋについて反復することで、全ての分解能セルについて目標とクラッタの判定を行い、目標検出結果として、目標と判定された分解能セルの位置を出力する。
【００５１】
上述したように、本実施の形態１によれば、クラッタ散乱ベクトルの主要な成分を抑圧するので、ＳＣＲの低い場合に高い目標検出確率を保つことが可能となる。また、適応型ポラリメトリックノッチフィルタの出力は、主要な成分を抑圧した後のクラッタ消え残り電力については、その平均電力で規格化がなされているため、その後の閾値回路においては、一定閾値と比較することで、誤警報確率を一定にすることが可能である。また、複数の送受偏波の組み合わせで受信電力を算出してそれぞれ閾値処理を行う従来の技術と比較して、適当な送受偏波の組み合わせを選択する必要がなく、また、演算量も削減できる。さらに、本実施の形態１は、レーダの構成がバイスタティックである場合について容易に拡張することができる。
【００５２】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。図５において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、３１は参照セル選択式適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路である。本実施の形態２の構成は、図１に示した実施の形態１の構成のうち、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３を参照セル選択式適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３１で置き換えたものである。
【００５３】
図６は、参照セル選択式適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３１の処理を説明するための図である。図６において、３Ｃは参照セル選択回路であり、その他の構成は、図４に示す適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３と同一である。
【００５４】
以下、図６を用いて参照セル選択式適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３１の処理について説明する。注目セルの前後のＮ／２個ずつ（図６においてはＮ＝１０の場合を図示するが、Ｎは任意の偶数で良い）を参照セルとする。これらＮ個の参照セルにおける散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）は、まず参照セル選択回路３Ｃに送られる。参照セル選択回路３Ｃは、次式によって注目セルの前のＮ／２個と、後ろのＮ／２個のサンプルの全電力の平均値ＰT1とＰT2をそれぞれ求める。
【数１４】
0003905369.tif 000015
【００５５】
次に、平均値ＰT1とＰT2を比較する。参照セル選択回路３Ｃは、ＰT1＞ＰT2の場合は注目セルの前側の参照セルの散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ／２）を、ＰT2＞ＰT1の場合は注目セルの後ろ側の参照セルの散乱ベクトルＸri（ｉ＝Ｎ／２＋１，Ｎ／２＋２，・・・，Ｎ）をそれぞれ出力する。以上により、参照セル選択回路３Ｃによって選択された参照セルの散乱ベクトルは、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路３Ａに送られ、以下は実施の形態１と同様な処理によって目標検出を行う。
【００５６】
従って、本実施の形態２によれば、背景のクラッタ環境が変化し、その散乱の全電力の期待値が大きく異なる部分（これをクラッタエッジと呼ぶ）においても誤警報確率の増大を防ぐことができる。
【００５７】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る目標検出装置の構成は図２及び図３に示す実施の形態２と同一である。本実施の形態３においては、参照セル選択回路３Ｃにおける参照セルの選択基準が異なる。
【００５８】
実施の形態２と同様に、注目セルの前後のＮ／２個ずつを参照セルとし、これらＮ個の参照セルにおける散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）が、まず参照セル選択回路３Ｃに送られる。参照セル選択回路３Ｃは、式（１４）によって注目セルの前のＮ／２個と、後ろのＮ／２個のサンプルの全電力の平均値ＰT1とＰT2をそれぞれ求め、次いでＰT1とＰT2を比較する。
【００５９】
ここで、参照セル選択回路３Ｃは、ＰT1＜ＰT2の場合に注目セルの前側の参照セルの散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ／２）を、ＰT2＜ＰT1の場合に注目セルの後ろ側の参照セルの散乱ベクトルＸri（ｉ＝Ｎ／２＋１，Ｎ／２＋２，・・・，Ｎ）をそれぞれ出力する（実施の形態２とは不等号の向きが異なる）。以上により、参照セル選択回路３Ｃによって選択された参照セルの散乱ベクトルは、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路３Ａに送られ、以下は実施の形態１と同様な処理によって目標検出を行う。
【００６０】
従って、本実施の形態３によれば、干渉の影響で、目標の受信電力が低下している場合に、目標検出確率の低下を防ぐことができる。
【００６１】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る目標検出装置の構成は図５及び図６に示す実施の形態２と同一である。本実施の形態４においては、参照セル選択回路３Ｃにおける参照セルの選択基準が異なる。
【００６２】
実施の形態２と同様に、注目セルの前後のＮ／２個ずつを参照セルとし、これらＮ個の参照セルにおける散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）が、まず参照セル選択回路３Ｃに送られる。参照セル選択回路３Ｃは、次式（１８）によって注目セルの前のＮ／２個と、後ろのＮ／２個のサンプルのエントロピーＨ1とＨ2をそれぞれ求める。
【数１５】
0003905369.tif 000016
【００６３】
ただし、λN11≧λN12≧λN13は共分散行列［ＣN1］の固有値、λN21≧λN22≧λN23は共分散行列［ＣN2］の固有値であって、次式（１９）によって定義される。
【数１６】
0003905369.tif 000017
【００６４】
次に、参照セル選択回路３Ｃは、Ｈ1＜Ｈ2の場合に注目セルの前側の参照セルの散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ／２）を、Ｈ2＜Ｈ1の場合に注目セルの後ろ側の参照セルの散乱ベクトルＸri（ｉ＝Ｎ／２＋１，Ｎ／２＋２，・・・，Ｎ）をそれぞれ出力する。（以上により参照セル選択回路３Ｃによって選択された参照セルの散乱ベクトルは、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路３Ａに送られ、以下は実施の形態１と同様な処理によって目標検出を行う。
【００６５】
あるいは、参照セル選択回路３Ｃは、Ｈ1＞Ｈ2の場合に注目セルの前側の参照セルの散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ／２）を、Ｈ2＞Ｈ1の場合に注目セルの後ろ側の参照セルの散乱ベクトルＸri（ｉ＝Ｎ／２＋１，Ｎ／２＋２，・・・，Ｎ）をそれぞれ出力するようにしても良い。
【００６６】
本実施の形態４において参照セルの選択基準に用いるエントロピーは、参照セル内の散乱ベクトルのばらつきの大きさを測る指標であり０〜１の値をとる。エントロピーが小さく、０に近い場合は、散乱ベクトルのばらつきが小さいことを示す。背景が海面や、平らな舗装道路のように、極めて一様である場合、散乱ベクトルのばらつきはきわめて小さくなるため、エントロピーが小さいほどクラッタの性質として確からしいと考えることができる。このような場合は、エントロピーの小さいほうのセルを参照セルとして、ポラリメトリックノッチフィルタを生成することが望ましい。一方、レーダの分解能が十分に高い場合は、クラッタ領域のエントロピーが目標物体の存在する領域よりも高いエントロピーを示すことが期待されるため、このような場合は、エントロピーの大きいほうのセルを参照セルとして用いるのが良い。
【００６７】
従って、本実施の形態４によれば、背景の散乱ベクトルのばらつきの度合いを指標として、参照セルを選択することが可能となる。
【００６８】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。図７において、３２は複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路、４１は閾値回路１、４２は閾値回路２、４３はＯＲ回路である。その他の構成は図１に示す実施の形態１と同様である。
【００６９】
また、図８は複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３２の処理を説明するための図である。図８において、３Ａ１は適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路１、３Ａ２は適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路２、３Ｂ１はフィルタ回路１、３Ｂ２はフィルタ回路２である。４１、４２、４３は図７と同様である。
【００７０】
本実施の形態５の構成は、図１に示す実施の形態１の構成のうち、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３を複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３２で置き換え、閾値回路４を閾値回路１（４１）、閾値回路２（４２）およびＯＲ回路４３で置き換えたものである。以下では、図８を用いて複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３２、閾値回路１（４１）、閾値回路２（４２）およびＯＲ回路４３の処理について説明する。
【００７１】
注目セルｐの前後のＮ／２個ずつ（図８においてはＮ＝１０の場合を図示するが、Ｎは任意の偶数で良い）を参照セルとする。注目セルの前側Ｎ／２個の散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ／２）は、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路１（３Ａ１）へ送られ、注目セルの後ろ側Ｎ／２個の散乱ベクトルＸri（ｉ＝Ｎ／２＋１，Ｎ／２＋２，・・・，Ｎ）は、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路２（３Ａ２）へ送られる。適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路１（３Ａ１）および、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路２（３Ａ２）は、実施の形態１における適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路（３Ａ）と同様な処理により、それぞれ、適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数ＦN1とＦN2を生成する処理を行う。
【００７２】
生成されたフィルタ係数ＦN1とＦN2は、次にフィルタ回路１（３Ｂ１）、フィルタ回路２（３Ｂ２）にそれぞれ送られ、注目セルにおける散乱ベクトルＸkに次式（２０）のフィルタ処理をそれぞれ行う。
【数１７】
0003905369.tif 000018
【００７３】
フィルタ回路１（３Ｂ１）とフィルタ回路２（３Ｂ２）の出力電力Ｐ1とＰ2はそれぞれ閾値回路１（４１）と閾値回路２（４２）に送られる。閾値回路１（４１）と閾値回路２（４２）は、実施の形態１の閾値回路４と全く同様な処理によってクラッタと目標の判定を行う。閾値回路１（４１）と閾値回路２（４２）の判定結果は、ＯＲ回路４３に送られる。ＯＲ回路４３においては、閾値回路１（４１）あるいは閾値回路２（４２）のいずれかにおいて、目標と判定された場合、注目セルｐには目標が存在すると判定する。
【００７４】
従って、本実施の形態５によれば、干渉の影響で、目標の受信電力が低下している場合の目標検出確率の低下を防ぐことが可能である。なお、本実施の形態５においては、適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路が２つである場合の構成について説明したが、３つ以上の構成に拡張することも容易である。
【００７５】
また、本実施の形態５の構成におけるＯＲ回路４３をＡＮＤ回路に置き換え、最後の目標判定の際に、閾値回路１（４１）と、閾値回路２（４２）の両方において、目標と判定された場合に、注目セルｐには目標が存在すると判定する構成も可能である。この構成とした場合は、背景のクラッタの偏波特性が大きく変化するクラッタエッジにおける誤警報確率の増大を防ぐことができる。
【００７６】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。図９において、３３は複数適応型ポラリメトリック白色化フィルタ回路であり、その他の構成は実施の形態５と同様である。
【００７７】
図１０は、複数適応型ポラリメトリック白色化フィルタ回路３３の処理を説明するための図である。図１０において、３３Ａ１は適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路１、３３Ａ２は適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路２である。その他は図８と同様である。
【００７８】
本実施の形態６の構成は、図７に示した実施の形態５の構成のうち、複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３２を複数適応型ポラリメトリック白色化フィルタ回路３３で置き換えたものである。以下では、図１０を用いて複数適応型ポラリメトリック白色化フィルタ回路３３の処理について説明する。
【００７９】
注目セルｐの前後のＮ／２個ずつ（図１０においてはＮ＝１０の場合を図示するが、Ｎは任意の偶数で良い）を参照セルとする。注目セルの前側Ｎ／２個の散乱ベクトルＸri（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ／２）は、適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路１（３３Ａ１）へ送られ、注目セルの後ろ側Ｎ／２個の散乱ベクトルＸri（ｉ＝Ｎ／２＋１，Ｎ／２＋２，・・・，Ｎ）は、適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路２（３３Ａ２）へ送られる。適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路１（３３Ａ１）および、適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路２（３３Ａ２）は、まず、式（１９）と同様な処理によって、前側の参照セルの共分散行列［ＣN1］と後ろ側の参照セルの共分散行列［ＣN2］を算出する処理を行う。次に、これらの共分散行列［ＣN1］と［ＣN2］を、ユニタリ行列［ＶN1］と［ＶN2］を用いて、それぞれ、式（１３）と同様にして対角化する処理を行う。
【００８０】
適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路１（３３Ａ１）および、適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路２（３３Ａ２）は、次に、共分散行列［ＣN1］と［ＣN2］の固有値とユニタリ行列［ＶN1］，［ＶN2］とを用いて、適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数ＷN1とＷN2を次式（２１）のように決定し、出力する。
【数１８】
0003905369.tif 000019
【００８１】
生成されたフィルタ係数ＷN1とＷN2は、次にフィルタ回路１（３Ｂ１）、フィルタ回路２（３Ｂ２）にそれぞれ送られ、注目セルにおける散乱ベクトルＸkに式（２０）と同様なフィルタ処理をそれぞれ行う。以下の処理は実施の形態５と同様である。
【００８２】
ここで、ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路１（３３Ａ１）および、適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路２（３３Ａ２）の処理によって、目標検出確率が向上することは、既に文献L.M.Novak，M.C. Burl, "Optimal speckle reduction in polarimetric SAR imagery, "IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 26，No. 2， pp.293-305，Mar. 1990において公知である。
【００８３】
従って、本実施の形態６によれば、文献"Optimal speckle reduction in polarｉmetric SAR imagery"に示された適応型ポラリメトリック白色化フィルタを用いた目標検出方式において、干渉の影響で、目標の受信電力が低下している場合の目標検出確率の低下を防ぐことが可能である。なお、本実施の形態においては、適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路が２つである場合の構成について説明したが、３つ以上の構成に拡張することも容易である。
【００８４】
また、本実施の形態６の構成におけるＯＲ回路４３をＡＮＤ回路に置き換え、最後の目標判定の際に、閾値回路１（４１）と、閾値回路２（４２）の両方において、目標と判定された場合に、注目セルｐには目標が存在すると判定する構成も可能である。この構成とした場合は、前記適応型ポラリメトリック白色化フィルタを用いた目標検出方式において、背景のクラッタの偏波特性が大きく変化するクラッタエッジにおける誤警報確率の増大を防ぐことができる。
【００８５】
なお、上述した各実施の形態では、目標検出装置について述べたものであるが、下記に示す目標検出方法にも適用でき、同様な効果を奏する。
１．互いに直交する偏波特性を有する二つのアンテナのうち、送信においてはいずれか一方、受信においては双方を駆動させ、観測対象の散乱ベクトルを収集する偏波切替ステップと、
観測対象の各分解能セルごとの観測散乱ベクトルを格納する観測散乱ベクトル蓄積ステップと、
注目セルの近傍の複数セルにおける散乱ベクトルからクラッタ共分散行列を推定し、この共分散行列の固有値解析を行って、最も電力の大きい主成分についてはその電力を抑圧し、それ以外の成分については平均電力で正規化された電力を出力する適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成して、このフィルタを注目セルにおける散乱ベクトルに適用する適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップと、
前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップの出力電力を事前に設定した閾値と比較して目標とクラッタの判別を行う判別ステップと
を備える目標検出方法。
【００８６】
２．前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップは、注目セルの前側と後ろ側の複数セルを比較して、よりクラッタ共分散行列を推定するのに適切な複数のセルを選択する参照セル選択ステップを有し、前記参照セル選択ステップによって選択された複数セルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を決定する。
【００８７】
３．前記参照セル選択ステップは、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値とを比較し、大きいほうを参照セルとして選択する。
【００８８】
４．前記参照セル選択ステップは、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値を比較し、小さいほうを参照セルとして選択する。
【００８９】
５．前記参照セル選択ステップは、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの大きいほうを参照セルとして選択する。
【００９０】
６．前記参照セル選択ステップは、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの小さいほうを参照セルとして選択する。
【００９１】
７．前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップは、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成ステップと、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成ステップとを有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、
前記判別ステップは、複数の判別ステップでなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップからの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、
前記複数の判別ステップのいずれか一つの判別ステップにおいて目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ判定ステップをさらに備える。
【００９２】
８．前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップは、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成ステップと、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成ステップを有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、
前記判別ステップは、複数の判別ステップでなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタリングステップからの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、
前記複数の判別ステップのいずれか一つの判別ステップにおいて目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ判定ステップをさらに備える。
【００９３】
９．前記ＯＲ判定ステップの代わりに、すべての判別ステップにおいて目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＡＮＤ判定ステップを備える。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、互いに直交する偏波特性を有する二つのアンテナのうち、送信においてはいずれか一方、受信においては双方を駆動させ、観測対象の散乱ベクトルを収集する偏波切替器（ステップ）と、観測対象の各分解能セルごとの観測散乱ベクトルを格納する観測散乱ベクトル蓄積器（ステップ）と、注目セルの近傍の複数セルにおける散乱ベクトルからクラッタ共分散行列を推定し、この共分散行列の固有値解析を行って、最も電力の大きい主成分についてはその電力を抑圧し、それ以外の成分については平均電力で正規化された電力を出力する適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成して、このフィルタを注目セルにおける散乱ベクトルに適用する適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路（ステップ）と、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路（ステップ）の出力電力を事前に設定した閾値と比較して目標とクラッタの判別を行う閾値回路（判別ステップ）とを備えたので、目標とクラッタの偏波特性の相違に基づきクラッタ成分電力を抑圧して目標検出精度を向上させることができる。
【００９５】
また、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路（ステップ）は、注目セルの前側と後ろ側の複数セルを比較して、よりクラッタ共分散行列を推定するのに適切な複数のセルを選択する参照セル選択回路（ステップ）を有し、前記参照セル選択回路（ステップ）によって選択された複数セルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を決定するので、背景のクラッタ環境が変化し、その散乱の全電力の期待値が大きく異なる部分においても誤警報確率の増大を防ぐことができる。
【００９６】
また、前記参照セル選択回路（ステップ）は、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値とを比較し、大きいほうを参照セルとして選択するので、背景のクラッタ環境が変化し、その散乱の全電力の期待値が大きく異なる部分においても誤警報確率の増大を防ぐことができる。
【００９７】
また、前記参照セル選択回路（ステップ）は、前側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値と、後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルの全電力の平均値を比較し、小さいほうを参照セルとして選択するので、干渉の影響で目標の受信電力が低下している場合に目標検出確率の低下を防ぐことができる。
【００９８】
また、前記参照セル選択回路（ステップ）は、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの大きいほうを参照セルとして選択するので、背景の散乱ベクトルのばらつきの度合いを指標として参照セルを選択することができる。
【００９９】
また、前記参照セル選択回路（ステップ）は、前側と後ろ側の複数セルにおける散乱ベクトルのばらつきを、それぞれのエントロピーを用いて比較し、ばらつきの小さいほうを参照セルとして選択するので、背景の散乱ベクトルのばらつきの度合いを指標として参照セルを選択することができる。
【０１００】
また、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路（ステップ）は、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路（ステップ）と、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリックノッチフィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路（ステップ）とを有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、前記閾値回路（判別ステップ）は、複数の閾値回路（判別ステップ）でなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路（ステップ）からの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、前記複数の閾値回路（判別ステップ）のいずれか一つのの閾値回路（判別ステップ）において目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ回路（判定ステップ）をさらに備えるので、干渉の影響で目標の受信電力が低下している場合の目標検出確率の低下を防ぐことができる。
【０１０１】
また、前記適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路（ステップ）は、注目セルの前側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第１の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路（ステップ）と、注目セルの後ろ側の複数セルの観測散乱ベクトルを用いて適応型ポラリメトリック白色化フィルタのフィルタ係数を生成する第２の適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路（ステップ）を有し、これらのフィルタを注目セルの散乱ベクトルにそれぞれ適用して、複数のフィルタ出力電力を出力し、前記閾値回路（判別ステップ）は、複数の閾値回路（判別ステップ）でなり、前記複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路（ステップ）からの複数の出力電力のそれぞれに対し、目標とクラッタの判別を行い、前記複数の閾値回路（判別ステップ）のいずれか一つの閾値回路（判別ステップ）において目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＯＲ回路（判定ステップ）をさらに備えるので、干渉の影響で目標の受信電力が低下している場合の目標検出確率の低下を防ぐことができる。
【０１０２】
さらに、前記ＯＲ回路（判定ステップ）の代わりに、すべての閾値回路（判別ステップ）において目標と判定された場合に、注目セルに目標が存在すると判定するＡＮＤ回路（判定ステップ）を備えるので、背景のクラッタの偏波特性が大きく変化するクラッタエッジにおける誤警報確率の増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  実施の形態１の処理内容を説明するための図である。
【図３】  実施の形態１の処理内容を説明するための図である。
【図４】  適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３の処理内容を説明するための図である。
【図５】  この発明の実施の形態２に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図６】  参照セル選択式適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３１の処理を説明するための図である。
【図７】  この発明の実施の形態５に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】  複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路３２の処理を説明するための図である。
【図９】  この発明の実施の形態６に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】  複数適応型ポラリメトリック白色化フィルタ回路３３の処理を説明するための図である。
【図１１】  米国特許５,７６４,１８２号に従って構成した従来装置のブロック構成図である。
【図１２】  従来装置の内容を説明するための図である。
【図１３】  従来装置の内容を説明するための図である。
【符号の説明】
１  偏波切替器、２  観測散乱ベクトル蓄積器、３  適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路、３Ａ  適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路、３Ａ１  複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路１、３Ａ２  複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ生成回路２、３３Ａ１  適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路１、３３Ａ２  適応型ポラリメトリック白色化フィルタ生成回路２、３Ｂ  フィルタ回路、３Ｂ１  フィルタ回路１、３Ｂ２  フィルタ回路２、３Ｃ  参照セル選択回路、４  閾値回路、９  第一偏波送受信アンテナ、１０  第二偏波送受信アンテナ、３１  参照セル選択式適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路、３２  複数適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路、３３  複数適応型ポラリメトリック白色化フィルタ回路、４１  閾値回路１、４２  閾値回路２、４３  ＯＲ回路、５０１  送信機、５０２  送受切替器、５０３  受信機、５０４  表示器。
【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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