(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信アンテナの中の、それぞれの受信アンテナの受信信号からドップラスペクトルを算出し、それぞれの受信アンテナの受信信号から算出したドップラスペクトルを含む受信信号ベクトルを算出するドップラ解析部と、
前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルに関する相関行列を算出する相関行列算出部と、
前記相関行列算出部により算出された相関行列と前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルとから、目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出するドップラビン検出部と、
前記相関行列算出部により算出された相関行列から、前記ドップラビン検出部により検出された目標ドップラビンに存在している目標信号を排除して、目標信号排除後の相関行列を算出する目標信号排除部と、
前記目標信号排除部により算出された目標信号排除後の相関行列から、前記受信信号ベクトルのアダプティブウェイトを算出するウェイト算出部と、
前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルと前記ウェイト算出部により算出されたアダプティブウェイトとからアダプティブビームを形成するビーム形成部と
を備えたビーム形成装置。
【請求項２】
前記複数の受信アンテナの受信信号の中の、１つ以上の受信信号の組み合わせ毎に、組み合わせに含まれる１つ以上の受信信号の合成信号を生成する信号合成部を備え、
前記ドップラ解析部は、前記信号合成部により生成されたそれぞれの合成信号からドップラスペクトルを算出し、それぞれの合成信号から算出したドップラスペクトルを含む受信信号ベクトルを算出することを特徴とする請求項１記載のビーム形成装置。
【請求項３】
前記ドップラ解析部は、それぞれの受信アンテナの受信信号から、レンジビン毎にドップラスペクトルを算出し、レンジビン毎に、それぞれの受信アンテナの受信信号から算出した当該レンジビンのドップラスペクトルを含む受信信号ベクトルを算出し、
前記相関行列算出部は、レンジビン毎に、前記ドップラ解析部により算出されたレンジビン毎の受信信号ベクトルに関する相関行列を算出し、
前記ドップラビン検出部は、前記相関行列算出部により算出されたレンジビン毎の相関行列と前記ドップラ解析部により算出されたレンジビン毎の受信信号ベクトルとから、レンジビン毎に、目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出し、
前記目標信号排除部は、前記相関行列算出部により算出されたレンジビン毎の相関行列から、前記ドップラビン検出部により検出されたレンジビン毎の目標ドップラビンに存在している目標信号を排除して、レンジビン毎に、目標信号排除後の相関行列を算出し、
前記ウェイト算出部は、前記目標信号排除部により算出されたレンジビン毎の目標信号排除後の相関行列から、レンジビン毎の前記受信信号ベクトルのアダプティブウェイトを算出し、
前記ビーム形成部は、前記ドップラ解析部により算出されたレンジビン毎の受信信号ベクトルと前記ウェイト算出部により算出されたレンジビン毎のアダプティブウェイトとから、レンジビン毎にアダプティブビームを形成することを特徴とする請求項１記載のビーム形成装置。
【請求項４】
前記複数の受信アンテナの受信信号の中の、１つ以上の受信信号の組み合わせ毎に、組み合わせに含まれる１つ以上の受信信号の合成信号を生成する信号合成部を備え、
前記ドップラ解析部は、前記信号合成部により生成されたそれぞれの合成信号から、レンジビン毎にドップラスペクトルを算出し、レンジビン毎に、それぞれの合成信号から算出した当該レンジビンのドップラスペクトルを含む受信信号ベクトルを算出することを特徴とする請求項３記載のビーム形成装置。
【請求項５】
前記ドップラビン検出部は、
前記相関行列算出部により算出された相関行列における複数の固有ベクトルを算出する固有ベクトル算出部と、
前記固有ベクトル算出部により算出された複数の固有ベクトルを、前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルに対するビームウェイトとして、前記複数の固有ベクトルと前記受信信号ベクトルとから、複数の固有ビームを形成する固有ビーム形成部と、
前記固有ビーム形成部により形成された複数の固有ビームのドップラスペクトルと閾値とをそれぞれ比較し、前記複数の固有ビームのドップラスペクトルと前記閾値との比較結果に基づいて、前記目標ドップラビンを検出する検出処理部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のビーム形成装置。
【請求項６】
複数の受信アンテナの中の、それぞれの受信アンテナの受信信号からドップラスペクトルを算出し、それぞれの受信アンテナの受信信号から算出したドップラスペクトルを含む受信信号ベクトルを算出するドップラ解析部と、
前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルに関する相関行列を算出する相関行列算出部と、
前記相関行列算出部により算出された相関行列と前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルとから、目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出するドップラビン検出部と、
前記相関行列算出部により算出された相関行列から、前記ドップラビン検出部により検出された目標ドップラビンに存在している目標信号を排除して、目標信号排除後の相関行列を算出する目標信号排除部と、
前記目標信号排除部により算出された目標信号排除後の相関行列から、前記受信信号ベクトルのアダプティブウェイトを算出するウェイト算出部と、
前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルと前記ウェイト算出部により算出されたアダプティブウェイトとからアダプティブビームを形成するビーム形成部と、
前記ビーム形成部により形成されたアダプティブビームから、目標を検出する目標検出部と
を備えたレーダ装置。
【請求項７】
ドップラ解析部が、複数の受信アンテナの中の、それぞれの受信アンテナの受信信号からドップラスペクトルを算出し、それぞれの受信アンテナの受信信号から算出したドップラスペクトルを含む受信信号ベクトルを算出し、
相関行列算出部が、前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルに関する相関行列を算出し、
ドップラビン検出部が、前記相関行列算出部により算出された相関行列と前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルとから、目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出し、
目標信号排除部が、前記相関行列算出部により算出された相関行列から、前記ドップラビン検出部により検出された目標ドップラビンに存在している目標信号を排除して、目標信号排除後の相関行列を算出し、
ウェイト算出部が、前記目標信号排除部により算出された目標信号排除後の相関行列から、前記受信信号ベクトルのアダプティブウェイトを算出し、
ビーム形成部が、前記ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルと前記ウェイト算出部により算出されたアダプティブウェイトとからアダプティブビームを形成する
ビーム形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アダプティブビームを形成するビーム形成装置、レーダ装置及びビーム形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
短波帯表面波レーダ（ＨＦＳＷＲ：Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｗａｖｅ  Ｒａｄａｒ）は、短波帯の電波が海上表面を伝搬する特性を利用して、水平線以遠に存在している見通し外の目標を検出するレーダである。
ＨＦＳＷＲから放射された電波である送信波は、海上表面を伝搬されて、海上に存在している目標等に反射される。目標等に反射された送信波は、目標信号として、ＨＦＳＷＲに受信される。
ＨＦＳＷＲから放射された送信波の一部は、上空へ伝搬されて、大気中の電離層に反射される。電離層に反射された送信波は、電離層クラッタとして、ＨＦＳＷＲに受信される。【０００３】
ＨＦＳＷＲは、レンジドップラセルにおいて、目標信号と電離層クラッタとが混在している電波を受信した場合、信号対雑音比（ＳＣＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｃｌｕｔｔｅｒ  Ｎｏｉｓｅｒ  Ｒａｔｉｏ）が劣化して、目標の検出能力が劣化する。
目標の検出能力の劣化を改善する方法として、電離層クラッタの到来方位にヌルが形成されているアダプティブビームを生成し、生成したアダプティブビームのメインビーム内に到来してくる目標信号を受信する方法がある。
上記の方法では、レンジビン毎に、特性の異なる電離層クラッタの抑圧を行うために、アダプティブビームの形成に用いるアダプティブウェイトをレンジビン毎に求める。しかし、電離層クラッタを含むレンジビン毎の受信信号に目標信号が混入している場合、ＨＦＳＷＲが、レンジビン毎に求めたアダプティブウェイトを用いて、アダプティブビームを形成すると、電離層クラッタと一緒に目標信号も抑圧してしまうことがある。【０００４】
以下の特許文献１には、電離層クラッタと一緒に目標信号を抑圧してしまう状況を回避しているレーダが開示されている。
特許文献１に開示されているレーダは、受信アレーが電離層クラッタと目標信号とを含んでいる電波を受信すると、設定済のウェイトを用いて、電波の受信信号からビームを形成し、形成したビームからドップラスペクトルを算出する。
形成したビームから算出したドップラスペクトルは、ピーク電力を有する目標信号のドップラスペクトルの他に、目標信号のドップラスペクトルよりも、帯域幅が拡がっている電離層クラッタのドップラスペクトルが混在している。【０００５】
特許文献１に開示されているレーダは、算出したドップラスペクトルの電力と閾値とを比較することで、算出したドップラスペクトルの中で、電離層クラッタのドップラスペクトルの電力よりも大きいピーク電力を探索する。電離層クラッタのドップラスペクトルの電力よりも大きいピーク電力は、目標信号のドップラスペクトルのピーク電力である。
特許文献１に開示されているレーダは、電離層クラッタを含むレンジビン毎の受信信号のうち、探索したピーク電力に対応するドップラビンの受信信号以外の受信信号を用いて、レンジビン毎にアダプティブビームを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第０７１４５５０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
目標信号のドップラスペクトルのピーク電力が、電離層クラッタのドップラスペクトルの電力よりも小さい場合、目標信号のドップラスペクトルのピーク電力が、電離層クラッタのドップラスペクトルの電力に埋もれてしまう。したがって、特許文献１に開示されているレーダは、目標信号のドップラスペクトルのピーク電力が、電離層クラッタのドップラスペクトルの電力よりも小さい場合、算出したドップラスペクトルの電力と閾値とを比較しても、目標信号のドップラスペクトルのピーク電力を検出することが困難である。
特許文献１に開示されているレーダは、目標信号のドップラスペクトルのピーク電力を検出することができない場合、電離層クラッタと一緒に目標信号を抑圧してしまう状況を回避することができないという課題があった。【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、目標信号のドップラスペクトルのピーク電力が、電離層クラッタのドップラスペクトルの電力よりも小さい場合でも、電離層クラッタと一緒に目標信号を抑圧してしまう状況を回避することができるビーム形成装置、レーダ装置及びビーム形成方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るビーム形成装置は、複数の受信アンテナの中の、それぞれの受信アンテナの受信信号からドップラスペクトルを算出し、それぞれの受信アンテナの受信信号から算出したドップラスペクトルを含む受信信号ベクトルを算出するドップラ解析部と、ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルに関する相関行列を算出する相関行列算出部と、相関行列算出部により算出された相関行列とドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルとから、目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出するドップラビン検出部と、相関行列算出部により算出された相関行列から、ドップラビン検出部により検出された目標ドップラビンに存在している目標信号を排除して、目標信号排除後の相関行列を算出する目標信号排除部と、目標信号排除部により算出された目標信号排除後の相関行列から、ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルのアダプティブウェイトを算出するウェイト算出部と、ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルとウェイト算出部により算出されたアダプティブウェイトとからアダプティブビームを形成するビーム形成部とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、相関行列算出部により算出された相関行列とドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルとから、目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出するドップラビン検出部と、相関行列算出部により算出された相関行列から、ドップラビン検出部により検出された目標ドップラビンに存在している目標信号を排除して、目標信号排除後の相関行列を算出する目標信号排除部と、目標信号排除部により算出された目標信号排除後の相関行列から、ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルのアダプティブウェイトを算出するウェイト算出部とを備え、ビーム形成部が、ドップラ解析部により算出された受信信号ベクトルとウェイト算出部により算出されたアダプティブウェイトとからアダプティブビームを形成するように、ビーム形成装置を構成した。したがって、この発明に係るビーム形成装置は、目標信号のドップラスペクトルのピーク電力が、電離層クラッタのドップラスペクトルの電力よりも小さい場合でも、電離層クラッタと一緒に目標信号を抑圧してしまう状況を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るビーム形成装置を含むレーダ装置を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係るビーム形成装置における信号処理部２及び目標検出部９のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図３】信号処理部２及び目標検出部９が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【図４】信号処理部２の処理手順であるビーム形成方法を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係るビーム形成装置におけるドップラビン検出部５を示す構成図である。
【図６】実施の形態２に係るビーム形成装置を含むレーダ装置を示す構成図である。
【図７】実施の形態２に係るビーム形成装置における信号処理部２及び目標検出部９のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るビーム形成装置を含むレーダ装置を示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係るビーム形成装置における信号処理部２及び目標検出部９のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１及び図２において、受信アレー１は、Ｍ（Ｍは、２以上の整数）本の受信アンテナ１−ｍ（ｍ＝１，・・・，Ｍ）を有している。
受信アンテナ１−ｍは、目標信号と電離層クラッタとを受信し、目標信号及び電離層クラッタのそれぞれを含む受信信号をドップラ解析部３に出力する。
レーダ装置の図示せぬ送信アンテナ等は、例えば、短波帯の電波を送信波として放射する。目標信号は、送信アンテナから放射された送信波が、海上表面を伝搬されて、海上に存在している目標に反射されたのち、レーダ装置に戻ってきた送信波の反射波である。
電離層クラッタは、送信アンテナから放射された送信波が、上空へ伝搬されて、大気中の電離層に反射されたのち、レーダ装置に戻ってきた送信波の反射波である。
【００１４】
信号処理部２は、ドップラ解析部３、相関行列算出部４、ドップラビン検出部５、目標信号排除部６、ウェイト算出部７及びビーム形成部８を備えている。
ドップラ解析部３は、Ｍ個のドップラ解析処理部３ａ−１〜３ａ−Ｍ及び受信信号ベクトル算出部３ｂを備えている。
ドップラ解析部３は、受信アンテナ１−１〜１−Ｍの中の、それぞれの受信アンテナ１−ｍの受信信号から、レンジビン（ｋ）毎に、ドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を算出する。ｎは、ドップラビンを示す変数であり、ｎ＝１，・・・，Ｎである。Ｎは、２以上の整数である。ｋは、レンジビンを示す変数であり、ｋ＝１，・・・，Ｋである。Ｋは、１以上の整数である。
ドップラ解析部３は、レンジビン（ｋ）毎に、それぞれの受信アンテナ１−ｍの受信信号から算出したレンジビン（ｋ）におけるＭ個のドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を含む受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）を算出する。
ドップラ解析部３は、算出したレンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）を相関行列算出部４、ドップラビン検出部５及びビーム形成部８のそれぞれに出力する。
【００１５】
ドップラ解析処理部３ａ−ｍは、例えば、図２に示すドップラ解析処理回路２１によって実現される。
ドップラ解析処理部３ａ−ｍは、例えば、受信アンテナ１−ｍの受信信号をフーリエ変換することで、レンジビン（ｋ）毎に、ドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を算出する。
ドップラ解析処理部３ａ−ｍは、算出したレンジビン（ｋ）毎のドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を受信信号ベクトル算出部３ｂに出力する。
受信信号ベクトル算出部３ｂは、例えば、図２に示すベクトル算出回路２２によって実現される。
受信信号ベクトル算出部３ｂは、レンジビン（ｋ）毎に、ドップラ解析処理部３ａ−１〜３ａ−Ｍにより算出されたレンジビン（ｋ）におけるＭ個のドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を含む受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）を算出する。
受信信号ベクトル算出部３ｂは、算出したレンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）を相関行列算出部４、ドップラビン検出部５及びビーム形成部８のそれぞれに出力する。
【００１６】
相関行列算出部４は、例えば、図２に示す相関行列算出回路２３によって実現される。
相関行列算出部４は、レンジビン（ｋ）毎に、ドップラ解析部３により算出されたレンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）に関する相関行列Ｒｘ，ｋハットを算出する。明細書の文章中では、電子出願の関係上、「Ｒｘ，ｋ」の文字の上に「＾」の記号を付することができないので、「Ｒｘ，ｋハット」のように表記している。
相関行列算出部４は、算出した相関行列Ｒｘ，ｋハットをドップラビン検出部５及び目標信号排除部６のそれぞれに出力する。
【００１７】
ドップラビン検出部５は、例えば、図２に示すドップラビン検出回路２４によって実現される。
ドップラビン検出部５は、相関行列算出部４により算出されたレンジビン（ｋ）毎の相関行列Ｒｘ，ｋハットと、ドップラ解析部３により算出されたレンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）とから、レンジビン（ｋ）毎に、目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンｎｓ，ｋを検出する。
ドップラビン検出部５は、検出したレンジビン（ｋ）毎の目標ドップラビンｎｓ，ｋを目標信号排除部６に出力する。
【００１８】
目標信号排除部６は、例えば、図２に示す目標信号排除回路２５によって実現される。
目標信号排除部６は、相関行列算出部４により算出されたレンジビン（ｋ）毎の相関行列Ｒｘ，ｋハットから、ドップラビン検出部５により検出されたレンジビン（ｋ）毎の目標ドップラビンｎｓ，ｋに存在している目標信号を排除して、レンジビン（ｋ）毎に、目標信号排除後の相関行列Ｒｘ，ｋ（Ｐｒｏ）ハットを算出する。明細書の文章中では、電子出願の関係上、「Ｒｘ，ｋ（Ｐｒｏ）」の文字の上に「＾」の記号を付することができないので、「Ｒｘ，ｋ（Ｐｒｏ）ハット」のように表記している。
目標信号排除部６は、算出したレンジビン（ｋ）毎の目標信号排除後の相関行列Ｒｘ，ｋ（Ｐｒｏ）ハットをウェイト算出部７に出力する。
【００１９】
ウェイト算出部７は、例えば、図２に示すウェイト算出回路２６によって実現される。
ウェイト算出部７は、目標信号排除部６により算出されたレンジビン（ｋ）毎の目標信号排除後の相関行列Ｒｘ，ｋ（Ｐｒｏ）ハットから、レンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）のアダプティブウェイトｗＡ，ｋを算出する。
ウェイト算出部７は、算出したレンジビン（ｋ）毎のアダプティブウェイトｗＡ，ｋをビーム形成部８に出力する。
【００２０】
ビーム形成部８は、例えば、図２に示すビーム形成回路２７によって実現される。
ビーム形成部８は、ドップラ解析部３により算出されたレンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）とウェイト算出部７により算出されたレンジビン（ｋ）毎のアダプティブウェイトｗＡ，ｋとから、レンジビン（ｋ）毎にアダプティブビームｙｋ（ｎ）を形成する。
ビーム形成部８は、形成したレンジビン（ｋ）毎のアダプティブビームｙｋ（ｎ）を目標検出部９に出力する。
【００２１】
目標検出部９は、例えば、図２に示す目標検出回路２８によって実現される。
目標検出部９は、ビーム形成部８により形成されたレンジビン（ｋ）毎のアダプティブビームｙｋ（ｎ）から、目標を検出する。
【００２２】
図１では、信号処理部２の構成要素であるドップラ解析処理部３ａ−１〜３ａ−Ｍ、受信信号ベクトル算出部３ｂ、相関行列算出部４、ドップラビン検出部５、目標信号排除部６、ウェイト算出部７及びビーム形成部８と、目標検出部９とが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理部２が、ドップラ解析処理回路２１、ベクトル算出回路２２、相関行列算出回路２３、ドップラビン検出回路２４、目標信号排除回路２５、ウェイト算出回路２６及びビーム形成回路２７によって実現されるものを想定している。また、目標検出部９が目標検出回路２８によって実現されるものを想定している。
ここで、ドップラ解析処理回路２１、ベクトル算出回路２２、相関行列算出回路２３、ドップラビン検出回路２４、目標信号排除回路２５、ウェイト算出回路２６、ビーム形成回路２７及び目標検出回路２８のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【００２３】
信号処理部２の構成要素及び目標検出部９は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理部２及び目標検出部９が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
図３は、信号処理部２及び目標検出部９が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
信号処理部２及び目標検出部９が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、ドップラ解析処理部３ａ−１〜３ａ−Ｍ、受信信号ベクトル算出部３ｂ、相関行列算出部４、ドップラビン検出部５、目標信号排除部６、ウェイト算出部７、ビーム形成部８及び目標検出部９の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ３１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。
図４は、信号処理部２の処理手順であるビーム形成方法を示すフローチャートである。
【００２４】
また、図２では、信号処理部２の構成要素及び目標検出部９が、専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、信号処理部２及び目標検出部９が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、信号処理部２における一部の構成要素又は目標検出部９が、専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素又は目標検出部９が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【００２５】
図５は、実施の形態１に係るビーム形成装置におけるドップラビン検出部５を示す構成図である。
図５において、固有ベクトル算出部５１は、レンジビン（ｋ）毎に、相関行列算出部４により算出されたレンジビン（ｋ）毎の相関行列Ｒｘ，ｋハットにおける複数の固有ベクトルｅｍ，ｋを算出する。
固有ベクトル算出部５１は、算出したレンジビン（ｋ）毎の複数の固有ベクトルｅｍ，ｋのそれぞれを固有ビーム形成部５２に出力する。
【００２６】
固有ビーム形成部５２は、固有ベクトル算出部５１により算出された複数の固有ベクトルｅｍ，ｋを、ドップラ解析部３により算出された受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）に対するビームウェイトとして、複数の固有ベクトルｅｍ，ｋと受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）とから、レンジビン（ｋ）毎に、複数の固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）を形成する。
固有ビーム形成部５２は、形成したレンジビン（ｋ）毎の複数の固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）のそれぞれを検出処理部５３に出力する。
検出処理部５３は、レンジビン（ｋ）毎に、固有ビーム形成部５２により形成された複数の固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）のドップラスペクトルと閾値Ｔｈとをそれぞれ比較する。
検出処理部５３は、複数の固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）のドップラスペクトルと閾値Ｔｈとの比較結果に基づいて、目標ドップラビンｎｓ，ｋを検出する。
検出処理部５３は、検出したレンジビン（ｋ）毎の目標ドップラビンｎｓ，ｋを目標信号排除部６に出力する。
閾値Ｔｈは、検出処理部５３の内部メモリに格納されていてもよいし、外部から与えられるものであってもよい。
【００２７】
次に、図１に示すレーダ装置の動作について説明する。
図１に示すレーダ装置の送信アンテナから放射された送信波、又は、図１に示すレーダ装置と別の装置の送信アンテナから放射された送信波は、海上表面を伝搬されて、海上に存在している目標に反射される。
目標に反射された送信波は、目標信号として、海上表面を伝搬されて、受信アンテナ１−１〜１−Ｍにより受信される。
また、送信波の一部は、上空へ伝搬されて、大気中の電離層に反射される。
大気中の電離層に反射された送信波は、電離層クラッタとして、空中を伝搬されて、受信アンテナ１−１〜１−Ｍにより受信される。
受信アンテナ１−ｍ（ｍ＝１，・・・，Ｍ）は、目標信号と電離層クラッタとを受信し、目標信号及び電離層クラッタのそれぞれを含む受信信号をドップラ解析処理部３ａ−ｍに出力する。
【００２８】
ドップラ解析処理部３ａ−ｍは、例えば、受信アンテナ１−ｍの受信信号をフーリエ変換することで、レンジビン（ｋ）毎に、ドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を算出する（図４のステップＳＴ１）。
ドップラ解析処理部３ａ−ｍは、算出したレンジビン（ｋ）毎のドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を受信信号ベクトル算出部３ｂに出力する。
【００２９】
受信信号ベクトル算出部３ｂは、以下の式（１）に示すように、レンジビン（ｋ）毎に、ドップラ解析処理部３ａ−１〜３ａ−Ｍにより算出されたレンジビン（ｋ）におけるＭ個のドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を含む受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）を算出する（図４のステップＳＴ２）。受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）は、ベクトルであるため、式（１）では、ｘｋ（ｎ）を太字で表記している。しかし、明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字を太字で表記することができないため、明細書の文章中では、ｘｋ（ｎ）を細字で表記している。
0006843318.tif 000002
【００３０】
受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）は、以下の式（２）に示すように、目標信号ベクトルｓｋ（ｎ）、電離層クラッタベクトルｃｋ（ｎ）及び雑音ベクトルｎｏｉｓｅｋ（ｎ）を含んでいる。目標信号ベクトルｓｋ（ｎ）、電離層クラッタベクトルｃｋ（ｎ）及び雑音ベクトルｎｏｉｓｅｋ（ｎ）は、それぞれベクトルであるため、式（２）では、ｓｋ（ｎ）、ｃｋ（ｎ）及びｎｏｉｓｅｋ（ｎ）を太字で表記している。しかし、明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字を太字で表記することができないため、明細書の文章中では、ｓｋ（ｎ）、ｃｋ（ｎ）及びｎｏｉｓｅｋ（ｎ）を細字で表記している。
0006843318.tif 000003
【００３１】
式（２）では、説明の簡単化のため、ドップラスペクトルｘｋ（ｎ）が、１つの目標信号ベクトルｓｋ（ｎ）と、１つの電離層クラッタベクトルｃｋ（ｎ）とを含んでいる。しかし、これは一例に過ぎず、ドップラスペクトルｘｋ（ｎ）が、２つ以上の目標信号ベクトルｓｋ（ｎ）を含んでいてもよい。また、ドップラスペクトルｘｋ（ｎ）が、２つ以上の電離層クラッタベクトルｃｋ（ｎ）を含んでいてもよい。
なお、式（２）では、受信アンテナ１−ｍにより受信されるシークラッタを省略している。シークラッタは、海面からの反射波である。
シークラッタのドップラスペクトルが分布するドップラビンは、送信波の波長等から定まるブラッグ散乱周波数で決定される。受信信号ベクトル算出部３ｂは、シークラッタのドップラスペクトルが分布するドップラビンの受信信号をゼロに変更することで、受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）からシークラッタを除去することができる。
【００３２】
レンジビン（ｋ）毎の目標信号ベクトルｓｋ（ｎ）は、以下の式（３）のように表される。
0006843318.tif 000004
式（３）において、太字で表記しているｓｋ（ｎ）は、レンジビン（ｋ）における目標信号ベクトルであり、細字で表記しているｓｋ（ｎ）は、レンジビン（ｋ）における目標信号のドップラスペクトルである。
ａｋ（θｓ，ｋ）は、レンジビン（ｋ）における目標信号の到来方向θｓ，ｋに関するステアリングベクトルである。ステアリングベクトルａｋ（θｓ，ｋ）は、ベクトルであるため、式（３）では、ａｋ（θｓ，ｋ）を太字で表記している。しかし、明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字を太字で表記することができないため、明細書の文章中では、ａｋ（θｓ，ｋ）を細字で表記している。
ｐｓ，ｋは、受信アンテナ１−ｍにより受信されたレンジビン（ｋ）における目標信号の電力、ｎｓ，ｋは、レンジビン（ｋ）における目標ドップラビン、φｓ，ｋは、レンジビン（ｋ）における目標信号に関する初期位相、ｓｉｎｃ（ｎ−ｎｓ，ｋ）は、目標信号のドップラスペクトルｓｋ（ｎ）の形状を表すｓｉｎｃ関数である。
なお、目標信号のドップラスペクトルｓｋ（ｎ）は、以下の式（４）のように表され、目標信号の時系列データである複素正弦波をＮ点フーリエ変換したものである。
0006843318.tif 000005
【００３３】
レンジビン（ｋ）毎の電離層クラッタベクトルｃｋ（ｎ）は、以下の式（５）のように表される。
0006843318.tif 000006
式（５）において、太字で表記しているｃｋ（ｎ）は、レンジビン（ｋ）における電離層クラッタベクトルであり、細字で表記しているｃｋ（ｎ）は、レンジビン（ｋ）における電離層クラッタのドップラスペクトルである。
ａｋ（θｃ，ｋ）は、レンジビン（ｋ）における電離層クラッタの到来方向θｃ，ｋに関するステアリングベクトルである。ステアリングベクトルａｋ（θｃ，ｋ）は、ベクトルであるため、式（５）では、ａｋ（θｃ，ｋ）を太字で表記している。しかし、明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字を太字で表記することができないため、明細書の文章中では、ａｋ（θｃ，ｋ）を細字で表記している。
電離層クラッタのドップラスペクトルｃｋ（ｎ）は、目標信号のドップラスペクトルｓｋ（ｎ）よりも、帯域幅が拡がっている。電離層クラッタのドップラスペクトルｃｋ（ｎ）における帯域幅の拡がり具合及びドップラスペクトルｃｋ（ｎ）の形状は、それぞれ電離層の状態によって異なる。
【００３４】
レンジビン（ｋ）毎の雑音ベクトルｎｏｉｓｅｋ（ｎ）は、受信アンテナ１−１〜１−Ｍによりそれぞれ受信される受信信号の間で互いに無相関な白色雑音スペクトルである。受信アンテナ１−１〜１−Ｍによりそれぞれ受信されるレンジビン（ｋ）における雑音ベクトルｎｏｉｓｅｍ，ｋ（ｎ）の平均雑音電力は、σ２である。
【００３５】
相関行列算出部４は、受信信号ベクトル算出部３ｂからレンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）を受けると、以下の式（６）に示すように、レンジビン（ｋ）毎に、レンジビン（ｋ）の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）に関する相関行列Ｒｘ，ｋハットを算出する（図４のステップＳＴ３）。
0006843318.tif 000007
式（６）において、Ｈは、転置を示す記号である。
相関行列算出部４は、算出したレンジビン（ｋ）毎の相関行列Ｒｘ，ｋハットをドップラビン検出部５及び目標信号排除部６のそれぞれに出力する。
【００３６】
相関行列Ｒｘ，ｋハットに対して、固有値の分解及び固有ベクトルの分解が行われると、相関行列Ｒｘ，ｋハットは、以下の式（７）のように表される。
0006843318.tif 000008
式（７）において、Ｄは、電離層クラッタについての到来波の行列ランク及び目標信号についての到来波の行列ランクであり、Ｄ＜Ｍである。
ＥＤ，ｋは、レンジビン（ｋ）における到来波の固有ベクトルｅｍ，ｋ（ｍ＝１，・・・，Ｄ）を並べた到来波の固有行列、λＤ，ｋは、レンジビン（ｋ）における到来波の固有ベクトルｅｍ，ｋ（ｍ＝１，・・・，Ｄ）に対応する固有値λｍ，ｋを対角項に並べた固有値行列である。
Ｅｎ，ｋは、レンジビン（ｋ）における雑音の固有ベクトルｅｍ，ｋ（ｍ＝Ｄ＋１，・・・，Ｍ）を並べた雑音の固有行列、λｎ，ｋは、レンジビン（ｋ）における雑音の固有ベクトルｅｍ，ｋ（ｍ＝Ｄ＋１，・・・，Ｍ）に対応する固有値λｍ，ｋを対角項に並べた固有値行列である。
【００３７】
レンジビン（ｋ）において、到来波の固有ベクトルｅｍ，ｋが張る部分空間と、目標信号の到来方向θｓ，ｋに関するステアリングベクトルａｋ（θｓ，ｋ）及び電離層クラッタの到来方向θｃ，ｋに関するステアリングベクトルａｋ（θｃ，ｋ）が張る部分空間とは、同じである。
例えば、Ｄ＝２の場合、到来波の固有ベクトルｅ１，ｋ，ｅ２，ｋが張る部分空間ａｐａｎ（ｅ１，ｋ，ｅ２，ｋ）と、ステアリングベクトルａｋ（θｓ，ｋ），ａｋ（θｃ，ｋ）が張る部分空間ａｐａｎ（ａｋ（θｓ，ｋ），ａｋ（θｃ，ｋ））とは、以下の式（８）のように表される。
0006843318.tif 000009
【００３８】
したがって、レンジビン（ｋ）における到来波の固有ベクトルｅ１，ｋ、ｅ２，ｋは、以下の式（９）〜（１０）に示すように、ステアリングベクトルａｋ（θｓ，ｋ），ａｋ（θｃ，ｋ）の線形結合で表すことができる。
0006843318.tif 000010
式（９）〜（１０）において、α１１，α１２，α２１，α２２は、結合係数である。
【００３９】
ドップラビン検出部５は、レンジビン（ｋ）毎の相関行列Ｒｘ，ｋハットと、ドップラ解析部３により算出されたレンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）とから、レンジビン（ｋ）毎に、目標ドップラビンｎｓ，ｋを検出する（図４のステップＳＴ４）。
ドップラビン検出部５は、検出したレンジビン（ｋ）毎の目標ドップラビンｎｓ，ｋを目標信号排除部６に出力する。
以下、ドップラビン検出部５による目標ドップラビンｎｓ，ｋの検出処理を具体的に説明する。
【００４０】
固有ベクトル算出部５１は、レンジビン（ｋ）毎に、相関行列算出部４により算出されたレンジビン（ｋ）毎の相関行列Ｒｘ，ｋハットにおける複数の到来波の固有ベクトルｅｍ，ｋを算出する。
レンジビン（ｋ）において、例えば、Ｄ＝２の場合、到来波の固有ベクトルｅ１，ｋ，ｅ２，ｋは、上記の式（９）〜（１０）によって算出することができる。
固有ベクトル算出部５１は、算出した複数の到来波の固有ベクトルｅｍ，ｋのそれぞれを固有ビーム形成部５２に出力する。
【００４１】
固有ビーム形成部５２は、レンジビン（ｋ）の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）に対するビームウェイトとして、固有ベクトル算出部５１により算出されたレンジビン（ｋ）毎の固有ベクトルｅｍ，ｋを取得する。
固有ビーム形成部５２は、取得したレンジビン（ｋ）毎の固有ベクトルｅｍ，ｋとレンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）とから、レンジビン（ｋ）毎に、複数の到来波の固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）を形成する。
固有ビーム形成部５２は、形成したレンジビン（ｋ）毎の複数の到来波の固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）のそれぞれを検出処理部５３に出力する。
【００４２】
レンジビン（ｋ）において、例えば、Ｄ＝２の場合、到来波の固有ビームｚ１，ｋ（ｎ）は、以下の式（１１）のように表される。
0006843318.tif 000011
0006843318.tif 000012
式（１１）における最終行の近似は、目標信号の到来方向θｓ，ｋと電離層クラッタの到来方向θｃ，ｋとが互いに離れているものとして、以下の式（１４）に示す近似に基づくものである。
0006843318.tif 000013
【００４３】
レンジビン（ｋ）において、到来波の固有ビームｚ２，ｋ（ｎ）は、以下の式（１５）のように表される。
0006843318.tif 000014
【００４４】
以下の式（１７）に示すように、雑音の固有ベクトルｅｍ，ｋとステアリングベクトルａｋ（θｓ，ｋ），ａｋ（θｃ，ｋ）とが直交しているため、ｍ＝３，・・・，Ｍに対応する雑音の固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）は、到来波を含んでおらず、以下の式（１８）のように表される。
0006843318.tif 000015
式（１９）において、αｍ１，αｍ２は、結合係数である。
【００４５】
到来波の固有ビームｚ１，ｋ（ｎ）、ｚ２，ｋ（ｎ）の振幅は、式（１１）及び式（１５）に示すように、目標ドップラビンｎｓ，ｋにピークを有する目標ドップラスペクトルと、帯域幅が拡がった形状の電離層クラッタとが合成されたものである。また、雑音固有ビームの振幅は、白色雑音スペクトルである。
【００４６】
検出処理部５３は、レンジビン（ｋ）毎に、固有ビーム形成部５２により形成された複数の固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）のドップラスペクトルと閾値Ｔｈとをそれぞれ比較する。
検出処理部５３は、複数の固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）のドップラスペクトルと閾値Ｔｈとの比較結果に基づいて、閾値Ｔｈよりも大きなドップラスペクトルに対応するドップラビンを、目標ドップラビンｎｓ，ｋとして検出する。
検出処理部５３は、検出したレンジビン（ｋ）毎の目標ドップラビンｎｓ，ｋを目標信号排除部６に出力する。
固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）との比較に用いる閾値Ｔｈの設定方法については、特に限定するものではないが、検出処理部５３は、例えば、一定誤警報率（ＣＦＡＲ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆａｌｓｅ  Ａｌａｒｍ  Ｒａｔｅ）処理を用いて、閾値Ｔｈを設定することができる。
検出処理部５３は、検出した目標ドップラビンｎｓ，ｋを目標信号排除部６に出力する。
なお、検出処理部５３が、固有ビーム形成部５２により形成された全ての固有ビームｚｍ，ｋ（ｎ）のドップラスペクトルと閾値Ｔｈとを比較するのは、到来波の固有ビームと雑音の固有ビームとを事前に分類することが困難なためである。
【００４７】
目標信号排除部６は、相関行列算出部４により算出されたレンジビン（ｋ）毎の相関行列Ｒｘ，ｋハットと、ドップラビン検出部５により検出されたレンジビン（ｋ）毎の目標ドップラビンｎｓ，ｋとを取得する。
目標信号排除部６は、以下の式（２０）に示すように、レンジビン（ｋ）の相関行列Ｒｘ，ｋハットから、レンジビン（ｋ）の目標ドップラビンｎｓ，ｋに存在している目標信号を排除して、レンジビン（ｋ）毎に、目標信号排除後の相関行列Ｒｘ，ｋ（Ｐｒｏ）ハットを算出する（図４のステップＳＴ５）。
0006843318.tif 000016
目標信号排除部６は、算出したレンジビン（ｋ）毎の目標信号排除後の相関行列Ｒｘ，ｋ（Ｐｒｏ）ハットをウェイト算出部７に出力する。
【００４８】
ウェイト算出部７は、目標信号排除部６により算出されたレンジビン（ｋ）毎の目標信号排除後の相関行列Ｒｘ，ｋ（Ｐｒｏ）ハットを取得する。
ウェイト算出部７は、以下の式（２１）に示すように、レンジビン（ｋ）毎に、レンジビン（ｋ）の目標信号排除後の相関行列Ｒｘ，ｋ（Ｐｒｏ）ハットから、レンジビン（ｋ）の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）のアダプティブウェイトｗＡ，ｋを算出する（図４のステップＳＴ６）。アダプティブウェイトｗＡ，ｋは、ベクトルであるため、式（２１）では、ｗＡ，ｋを太字で表記している。しかし、明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字を太字で表記することができないため、明細書の文章中では、ｗＡ，ｋを細字で表記している。
0006843318.tif 000017
式（２０）において、θ０は、後述するビーム形成部８により形成されるアダプティブビームｙｋ（ｎ）におけるメインビームの指向方位、βは、規格化係数である。
規格化係数βは、ウェイト算出部７の内部メモリに格納されていてもよいし、外部から与えられるものであってもよい。また、規格化係数βの値は、アダプティブウェイトｗＡ，ｋを規格化するものであれば、どのような値であってもよい。
ウェイト算出部７は、算出したレンジビン（ｋ）毎のアダプティブウェイトｗＡ，ｋをビーム形成部８に出力する。
【００４９】
ビーム形成部８は、ドップラ解析部３により算出されたレンジビン（ｋ）毎の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）と、ウェイト算出部７により算出されたレンジビン（ｋ）毎のアダプティブウェイトｗＡ，ｋとを取得する。
ビーム形成部８は、以下の式（２２）に示すように、レンジビン（ｋ）毎に、レンジビン（ｋ）の受信信号ベクトルｘｋ（ｎ）と、レンジビン（ｋ）のアダプティブウェイトｗＡ，ｋとから、アダプティブビームｙｋ（ｎ）を形成する（図４のステップＳＴ７）。
0006843318.tif 000018
ビーム形成部８により形成されたレンジビン（ｋ）のアダプティブビームｙｋ（ｎ）は、レンジビン（ｋ）における電離層クラッタの到来方位θｃ，ｋにヌルが形成され、メインビーム内に目標信号が到来するビームである。
ビーム形成部８は、形成したレンジビン（ｋ）毎のアダプティブビームｙｋ（ｎ）を目標検出部９に出力する。
【００５０】
目標検出部９は、ビーム形成部８により形成されたレンジビン（ｋ）毎のアダプティブビームｙｋ（ｎ）を取得する。
目標検出部９は、レンジビン（ｋ）毎に、例えば、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法等の目標検出処理を実施することで、レンジビン（ｋ）のアダプティブビームｙｋ（ｎ）から、目標を検出する。
【００５１】
以上の実施の形態１は、相関行列算出部４により算出された相関行列とドップラ解析部３により算出された受信信号ベクトルとから、目標信号が存在しているドップラビンである目標ドップラビンを検出するドップラビン検出部５と、相関行列算出部４により算出された相関行列から、ドップラビン検出部５により検出された目標ドップラビンに存在している目標信号を排除して、目標信号排除後の相関行列を算出する目標信号排除部６と、目標信号排除部６により算出された目標信号排除後の相関行列から、ドップラ解析部３により算出された受信信号ベクトルのアダプティブウェイトを算出するウェイト算出部７とを備えるように、ビーム形成装置を構成した。また、ビーム形成装置のビーム形成部８が、ドップラ解析部３により算出された受信信号ベクトルとウェイト算出部７により算出されたアダプティブウェイトとからアダプティブビームを形成している。したがって、ビーム形成装置は、目標信号のドップラスペクトルのピーク電力が、電離層クラッタのドップラスペクトルの電力よりも小さい場合でも、電離層クラッタと一緒に目標信号を抑圧してしまう状況を回避することができる。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態２では、１つ以上の受信信号の合成信号を生成する信号合成部１０を備えるビーム形成装置について説明する。
【００５３】
図６は、実施の形態２に係るビーム形成装置を含むレーダ装置を示す構成図である。
図７は、実施の形態２に係るビーム形成装置における信号処理部２及び目標検出部９のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図６及び図７において、図１及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図６に示すビーム形成装置では、説明の便宜上、受信アレー１が備える受信アンテナ１−ｍの本数が、Ｊ（Ｊは、２以上の整数）本であるとする。ｍ＝１，・・・，Ｊである。ただし、Ｊ＞Ｍであってもよいし、Ｊ＜Ｍであってもよいし、Ｊ＝Ｍであってもよい。
【００５４】
信号合成部１０は、例えば、図７に示す信号合成回路２９によって実現される。
信号合成部１０は、受信アンテナ１−１〜１−ＪにおけるＪ個の受信信号の中の、１つ以上の受信信号の組み合わせ毎に、組み合わせに含まれている１つ以上の受信信号の合成信号を生成する。
信号合成部１０は、生成したそれぞれの合成信号をドップラ解析処理部３ａ−１〜３ａ−Ｍに出力する。
【００５５】
図６では、信号処理部２の構成要素である信号合成部１０、ドップラ解析処理部３ａ−１〜３ａ−Ｍ、受信信号ベクトル算出部３ｂ、相関行列算出部４、ドップラビン検出部５、目標信号排除部６、ウェイト算出部７及びビーム形成部８と、目標検出部９とが、図７に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、信号処理部２が、信号合成回路２９、ドップラ解析処理回路２１、ベクトル算出回路２２、相関行列算出回路２３、ドップラビン検出回路２４、目標信号排除回路２５、ウェイト算出回路２６及びビーム形成回路２７によって実現されるものを想定している。また、目標検出部９が目標検出回路２８によって実現されるものを想定している。
ここで、信号合成回路２９、ドップラ解析処理回路２１、ベクトル算出回路２２、相関行列算出回路２３、ドップラビン検出回路２４、目標信号排除回路２５、ウェイト算出回路２６、ビーム形成回路２７及び目標検出回路２８のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【００５６】
信号処理部２の構成要素及び目標検出部９は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、信号処理部２及び目標検出部９が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
信号処理部２及び目標検出部９が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、信号合成部１０、ドップラ解析処理部３ａ−１〜３ａ−Ｍ、受信信号ベクトル算出部３ｂ、相関行列算出部４、ドップラビン検出部５、目標信号排除部６、ウェイト算出部７、ビーム形成部８及び目標検出部９の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図３に示すメモリ３１に格納される。そして、図３に示すコンピュータのプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。
【００５７】
次に、図６に示すレーダ装置の動作について説明する。
受信アンテナ１−ｍ（ｍ＝１，・・・，Ｊ）は、目標信号と電離層クラッタとを受信し、目標信号及び電離層クラッタのそれぞれを含む受信信号を信号合成部１０に出力する。
【００５８】
信号合成部１０は、受信アンテナ１−１〜１−Ｊから出力されたＪ個の受信信号を取得する。
信号合成部１０には、Ｊ個の受信信号の中の、１つ以上の受信信号の組み合わせとして、Ｍ個の組み合わせが事前に決定されている。
Ｍ個の組み合わせは、どのような組み合わせでもよく、信号合成部１０の内部メモリに格納されていている。Ｍ個の組み合わせは、外部から与えられるものであってもよい。
２つの受信信号によるＭ個の組み合わせの例として、受信アンテナ１−１の受信信号と受信アンテナ１−２の受信信号との組み合わせ、受信アンテナ１−２の受信信号と受信アンテナ１−３の受信信号との組み合わせ、・・・、受信アンテナ１−（Ｊ−１）の受信信号と受信アンテナ１−Ｊの受信信号との組み合わせ、受信アンテナ１−Ｊの受信信号と受信アンテナ１−１の受信信号との組み合わせなどが考えられる。
３つの受信信号によるＭ個の組み合わせの例として、受信アンテナ１−１の受信信号と受信アンテナ１−２の受信信号と受信アンテナ１−３の受信信号との組み合わせ、受信アンテナ１−２の受信信号と受信アンテナ１−３の受信信号と受信アンテナ１−４の受信信号との組み合わせ、・・・、受信アンテナ１−（Ｊ−２）の受信信号と受信アンテナ１−（Ｊ−１）の受信信号と受信アンテナ１−Ｊの受信信号との組み合わせなどが考えられる。
【００５９】
信号合成部１０は、組み合わせ毎に、組み合わせに含まれている１つ以上の受信信号の合成信号を生成し、生成したＭ個の合成信号のそれぞれをドップラ解析処理部３ａ−１〜３ａ−Ｍに出力する。
信号合成部１０により生成される合成信号は、サブアレービームに相当し、信号合成部１０は、１つ以上の受信信号の組み合わせに応じた方向にサブアレービームを形成することができる。
信号合成部１０が、所望の方向にサブアレービームを形成することで、所望の方向に存在している目標を検出することが可能になる。
【００６０】
ドップラ解析処理部３ａ−ｍは、受信アンテナ１−ｍの受信信号の代わりに、信号合成部１０から出力されたＭ個の合成信号のうちの１つの合成信号をフーリエ変換することで、レンジビン（ｋ）毎のドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を算出する。
ドップラ解析処理部３ａ−ｍは、算出したレンジビン（ｋ）毎のドップラスペクトルｘｍ，ｋ（ｎ）を受信信号ベクトル算出部３ｂに出力する。
以降の処理は、図１に示すレーダ装置と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００６１】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
この発明は、アダプティブビームを形成するビーム形成装置、レーダ装置及びビーム形成方法に適している。
【符号の説明】
【００６３】
１  受信アレー、１−１〜１−Ｍ，１−Ｊ  受信アンテナ、２  信号処理部、３  ドップラ解析部、３ａ−１〜３ａ−Ｍ  ドップラ解析処理部、３ｂ  受信信号ベクトル算出部、４  相関行列算出部、５  ドップラビン検出部、６  目標信号排除部、７  ウェイト算出部、８  ビーム形成部、９  目標検出部、１０  信号合成部、２１  ドップラ解析処理回路、２２  ベクトル算出回路、２３  相関行列算出回路、２４  ドップラビン検出回路、２５  目標信号排除回路、２６  ウェイト算出回路、２７  ビーム形成回路、２８  目標検出回路、２９  信号合成回路、３１  メモリ、３２  プロセッサ、５１  固有ベクトル算出部、５２  固有ビーム形成部、５３  検出処理部。
【図１】
0006843318.tif 000019
【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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