JP2010169671A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】距離アンビギュィティを解消し高距離分解能化する測距性能を向上できるレーダ装置を得る。
【解決手段】ＦＭレンジング後の距離分解能と、ＰＲＩ内の距離分解能が高精度になるようなパラメータに基づき複数のＰＲＩに渡って周波数変調されたキャリア信号に対してＰＲＩでパルス変調された送信信号を放射する送信機３と、目標で反射して戻った受信信号に対して、キャリア信号を用いてダウンコンバートし受信ビート信号に変換する受信機８と、受信ビート信号に対しＦＭレンジングを行い、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップを作成する距離マップ作成手段２０１と、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップに対し、信号の強度に基づき目標候補を検出する目標候補検出手段２２０と、目標候補のＦＭレンジング後の距離を用いて目標との相対距離を算出する目標相対距離算出手段２２１とを設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、距離アンビギュィティ（ａｍｂｉｇｕｉｔｙ：あいまいさ）を解消し目標の距離を測定するレーダ装置に関するものである。

距離アンビギュィティを解消し目標の距離を測定する従来のレーダ装置について図４１から図４３までを参照しながら説明する（例えば、特許文献１参照）。

図４１は、従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。また、図４２は、従来のレーダ装置の動作（距離アンビギュィティを解消し目標の距離を算出する方法）を示すフローチャートである。さらに、図４３は、従来のレーダ装置の符号変調を示すタイミングチャートである。

図４１において、従来のレーダ装置は、主に、符号変調データ生成部１０と、送信波発生器３０と、送信部４０と、サーキュレータ５０と、送受信アンテナ６０と、受信部７０と、ドップラーシフト算出部９０と、信号遅延部１１０と、周波数シフタ１２０と、相関処理部１３１と、粗距離算出部１４０とで構成されている。

次に、図４２を用いて、従来のレーダ装置の距離アンビギュィティを解消し、目標の距離を算出する方法について説明する。

このレーダ装置は、まず、符号変調を行わないがＦＭレンジングを行う高パルス繰り返し周波数信号を送信し、この送信パルスと受信パルスから対象物（目標）の反射波のドップラーシフト量を含む周波数を求めると共に、ＦＭレンジングを行って対象物までの粗距離を求めておく。

次に、ＦＭレンジングを行わず、つまり周波数変調を行わず、代わりに符号変調を加えた高パルス繰り返し周波数信号を送信し（図４３参照）、この受信パルスについて相関処理を行い、その際、先に求めた粗距離を用いて、距離アンビギュィティを解消し対象物までの距離を求める。

このレーダ装置では、距離アンビギュィティを解消することにより、測距性能の改善が期待できる。

特開２００８−１０１９９７号公報

しかし、上述したような従来のレーダ装置では、符号変調を行わないがＦＭレンジングを行う高パルス繰り返し周波数信号と周波数変調を行わないが符号変調を加えた高パルス繰り返し周波数信号を別々に送受信しており、測距に係わる観測時間が長くなり、測距精度の劣化する可能性があるという問題点があった。また、図４３に示すように、１パルスに１つの符合を用いているため、２Ｔ_ｐｒｉ／ｃ以下の高距離分解能化ができないという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、測距に係わる観測時間を短縮し、距離アンビギュィティを解消し高距離分解能化する測距性能を向上することができるレーダ装置を得るものである。

この発明に係るレーダ装置は、ＰＲＩ内の距離の距離アンビギュィティを解消できるＦＭレンジング後の距離分解能と、ＦＭレンジング後の距離分解能よりＰＲＩ内の距離分解能が高精度になるようなパラメータに基づき複数のＰＲＩに渡って周波数変調されたキャリア信号に対してＰＲＩでパルス変調された送信信号を放射する送信手段と、目標で反射して戻った前記送信信号を受信信号として受信し、この受信信号に対して、前記送信手段から得られる前記キャリア信号を用いてダウンコンバートし受信ビート信号に変換する受信手段と、前記受信手段から得られる受信ビート信号に対しＦＭレンジングを行い、目標との相対距離を算出するためのＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップを作成するＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段と、前記ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段から得られるＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップに対し、信号の強度に基づき目標候補を検出する目標候補検出手段と、前記目標候補検出手段から得られる目標候補のＦＭレンジング後の距離を用いて、ＰＲＩ内の距離の距離アンビギュィティを解消し目標との相対距離を算出する目標相対距離算出手段とを設けたものである。

この発明に係るレーダ装置は、測距に係わる観測時間を短縮し、距離アンビギュィティを解消し高距離分解能化する測距性能を向上することができるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 周波数変調とパルス内符号変調した送信信号と受信信号の関係を説明するための図である。 ＦＭレンジングの送信パルス、受信パルス、送信信号の周波数変化、受信信号の周波数変化、局部発振信号の周波数変化の関係を説明するための図である。 ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップを説明するための図である。 ＦＭレンジングの信号、相関処理後の信号、ＰＲＩ間測距結果、ＰＲＩ内測距結果を説明するための図である。 ４ｂｉｔ Ｂａｒｋｅｒコードを示す図である。 信号処理器２００の受信ビート信号に対する処理を示すブロック図である。 ＣＦＡＲ処理に関わる注目セル、ガードセル、サンプルセルを説明するための図である。 ＣＦＡＲ処理の結果、ＣＦＡＲ閾値ＣＦＡＲ＿ｔｈ（ｋ_ｈ，ｌ）を越えるセルが集合した場合の処理内容を説明するための図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 信号処理器２００Ｂの受信ビート信号に対する処理を示すブロック図である。 目標との相対距離ｖ≠０の場合のＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ上の信号を説明するための図である。 ＰＲＩ内の距離方向の信号に対する目標との相対速度の影響を示す図である。 この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 クラッタの影響を説明するための図である。 レーダ装置と目標、クラッタの関係を示す図である。 レーダ装置と送信信号のメインビームの送信方向とビーム幅、クラッタの関係を示す図である。 目標がクラッタに埋もれる範囲を示す図である。 この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 信号処理器２００Ｄの受信ビート信号に対する処理を示すブロック図である。 地上クラッタサイドローブの影響を示す図である。 目標が地上クラッタサイドローブに埋もれる場合を示す図である。 フィルタ特性を示す図である。 フィルタ処理の効果を示す図である。 この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 信号処理器２００Ｅの受信ビート信号に対する処理を示すブロック図である。 相関処理の際に窓関数処理を行う効果を示す図である。 ＦＭレンジングの際に窓関数処理を行う効果を示す図である。 この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 信号処理器２００Ｆの受信ビート信号に対する処理を示すブロック図である。 速度補償しない場合のＦＭレンジングの信号、ＰＲＩ内の信号、ＰＲＩ間測距結果、ＰＲＩ内測距結果を説明するための図である。 速度補償しない場合の測距結果を示す図である（送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ間の目標移動を考慮しない場合）。 速度補償しない場合の測距結果を示す図である（送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ間の目標移動を考慮した場合）。 この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 段階的な周波数変調とパルス内符号変調した送信信号と受信信号の関係を示す図である。 この発明の実施の形態８に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。 信号処理器２００Ｇの受信ビート信号に対する処理を示すブロック図である。 ＰＲＩ内の距離（相関処理前）−ＦＭレンジング後の距離マップを説明するための図である。 ＰＲＩ内積分後の信号を説明するための図である。 ＰＲＩ内の距離方向の信号に対する周波数変調や目標相対距離の影響を示す図である。 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。 従来のレーダ装置の動作（距離アンビギュィティを解消し目標の距離を算出する方法）を示すフローチャートである。 従来のレーダ装置の符号変調を示すタイミングチャートである。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るレーダ装置について図１から図９までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、空中線１と、送信手段２と、送受切替器７と、受信機（受信手段）８と、信号処理器２００と、表示器９とが設けられている。

送信手段２は、送信機３と、パルス内変調信号発生器４と、パルス変調器５と、局部発振器６とから構成されている。

信号処理器２００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路などを有するコンピュータから構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムに従って、ＣＰＵで演算処理が行われる。信号処理器２００の処理結果は、ＲＡＭなどのメモリに記録される。

信号処理器２００は、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１と、目標候補検出手段２２０と、目標相対距離算出手段２２１とから構成されている。

また、この距離マップ作成手段２０１は、相関手段２０２と、ＦＭレンジング手段２０３とから構成されている。

つぎに、この実施の形態１に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

まず、図２及び図３を参照しながら受信ビート信号を生成するまでの動作について説明する。図２は、周波数変調とパルス内符号変調した送信信号と受信信号の関係を説明するための図である。また、図３は、ＦＭレンジングの送信パルス、受信パルス、送信信号の周波数変化、受信信号の周波数変化、局部発振信号の周波数変化の関係を説明するための図である。

図２及び図３において、ｆ_０は送信開始周波数、Ｔ_ｐｒｉはパルス繰り返し周期（ＰＲＩ：Pulse Repetition Interval）、Ｔ_Ｌは送信信号周波数掃引時間、Ｂ_Ｌは送信信号帯域幅、Ｔ_０はビート信号観測時間、Ｂ_０はＴ_０の時間間隔での送信信号帯域幅、Ｔ_ｐは送信パルス幅、φ_０は送信信号と局部発振信号の初期位相、Ｒ（ｔ）は時刻ｔの目標との相対距離、Ｒ_ｍａｘは最大探知距離、Ｔ_{ｏｆｆｓｅｔ}は時刻２Ｒ_ｍａｘ／ｃ以上で初めての送信パルス送信開始時刻、ｃは光速を表す。

また、時刻２Ｒ_ｍａｘ／ｃ以上で初めての送信パルス送信開始時刻Ｔ_{ｏｆｆｓｅｔ}、最大探知距離Ｒ_ｍａｘ、送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ、送信信号帯域幅Ｂ_Ｌ、ビート信号観測時間Ｔ_０、Ｔ_０の時間間隔での送信信号帯域幅Ｂ_０には、次の式（１）、式（２）、式（３）で示す関係がある。なお、複数のパルス繰り返し周期を送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌとしている。ただし、ｃｅｉｌ（Ｘ）は変数Ｘの切り上げた整数を表す。また、送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ内の周波数変調はアップチャープ変調として説明する。

次に、図４及び図５を参照しながら、送信信号に関わるパラメータの設定方法について説明する。図４は、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップを説明するための図である。また、図５は、ＦＭレンジングの信号、相関処理後の信号、ＰＲＩ間測距結果、ＰＲＩ内測距結果を説明するための図である。

ＰＲＩ内の距離の距離アンビギュィティの解消と、ＦＭレンジング後の距離分解能より相関処理後の距離分解能が高距離分解能になるような、式（４）と、式（５）と、式（６）を満たすＦＭレンジング後の距離分解能ΔＲ’_ＦＭとサンプリング間隔ΔＲ_ＦＭ、相関処理後の距離分解能ΔＲ’_ＰＣ、１ＰＲＩの折り返し距離Ｒ_ｐｒｉを算出するパラメータ（ビート信号観測時間Ｔ_０、Ｔ_０の時間間隔での送信信号帯域幅Ｂ_０、パルス繰り返し周期Ｔ_ｐｒｉ、サンプリング周波数Ｆ_ｓａｍｐ）が設定される。

また、ＦＭレンジング後の距離分解能ΔＲ’_ＦＭは式（７）、ＦＭレンジング後のサンプリング間隔ΔＲ_ＦＭは式（８）、ＰＲＩ内折返し距離Ｒ_ｐｒｉは式（９）、相関処理後の距離分解能ΔＲ’_ＰＣは式（１０）で算出される。ここで、ＨはＦＭレンジングのＦＦＴ点数を表す。送信手段２は、以上のように設定されたパラメータに基づいて動作する。

局部発振器６は、送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ、送信信号帯域幅Ｂ_Ｌで周波数変調された次の式（１１）で表される局部発振信号Ｌ_０（ｔ）を生成し、パルス変調器５と受信機８に出力する。

ここで、Ａ_Ｌは局部発振信号の振幅である。

パルス変調器５は、局部発振器６から入力された局部発振信号Ｌ_０（ｔ）に対しパルス変調を行い、次の式（１２）で表されるパルス変調された局部発振信号Ｌ’_０（ｔ）として、送信機３に出力する。

ここで、ｎ_Ｌは送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ内のパルス番号、Ｎ_Ｌは送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ内のパルス数を表す。

パルス内変調信号発生器４は、図６に示す４ｂｉｔ Ｂａｒｋｅｒコードをパルス内変調信号φ（ｔ）として生成し、送信機３に出力する。パルス内変調信号として他のｂｉｔ Ｂａｒｋｅｒコードを用いても良い。また、パルス内変調信号として他の符号変調や周波数変調を用いても良い。

送信機３は、パルス変調器５から入力されたパルス変調された局部発振信号Ｌ’_０（ｔ）に対して、パルス内変調信号発生器４から入力されたパルス内変調信号φ（ｔ）を用いてパルス内変調を行い、次の式（１３）で表される送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）を送受切替器７に出力する。

ここで、Ａ_Ｔは送信ＲＦ信号の振幅、ｒｅｍ（Ｘ，Ｙ）は変数Ｘを変数Ｙで割った時の剰余、φ_０は送信ＲＦ信号の初期位相を示す。

送受切替器７は、送信機３から入力された送信ＲＦ信号を空中線１に出力する。そして、空中線１から送信ＲＦ信号が空中に放射される。

空中に放射された送信ＲＦ信号は、目標で反射され、反射ＲＦ信号として空中線１に入射する。そこで、空中線１は、入射してきた反射ＲＦ信号を受信し、受信ＲＦ信号として送受切替器７に出力する。

送受切替器７は、空中線１から入力された受信ＲＦ信号を受信機８に出力する。式（１３）で表される送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）が、目標との相対距離Ｒ（ｔ）にある目標からの反射ＲＦ信号を受信した場合、受信ＲＦ信号Ｒｘ_ｔｇｔ（ｎ_Ｌ，ｔ）は次の式（１４）で表される。

ここで、Ａ_ｔｇｔは受信ＲＦ信号の振幅を表す。また、目標との相対速度がｖの場合、目標との相対距離Ｒ（ｔ）は次の式（１５）で表される。ただし、Ｒ_０は時刻ｔ＝０の目標との初期相対距離を表す。この実施の形態では、以降、目標との相対速度がｖ＝０の場合として説明する。

ビート信号観測時間Ｔ_０内に観測される受信ＲＦ信号Ｒｘ_ｔｇｔ（ｎ，ｔ）は次の式（１６）で表される。

ここで、ｎはビート信号観測時間Ｔ_０内のパルス番号、Ｎはビート信号観測時間Ｔ_０内のパルス数を示す。

受信機８は、送受切替器７から入力された受信ＲＦ信号Ｒｘ_ｔｇｔ（ｎ，ｔ）に対し、局部発振器６から入力された局部発振信号Ｌ_０（ｔ）を用いてダウンコンバートした後、増幅、位相検波を行い、次の式（１７）で表される受信ビート信号として信号処理器２００に出力する。ここで、＊は複素共役、Ａ_Ｓは受信ビート信号の振幅を表す。

さらに、式（１７）を展開すると、次の式（１８）のように表される。

以下、ｍを１ＰＲＩ内のサンプリング番号、Ｍを１ＰＲＩ内のサンプリング点数、Δｔを１ＰＲＩ内のサンプリング時間として、次の式（１９）で表される受信ビート信号Ｓ（ｎ，ｍ）を用いて、説明を行う。

以降、図７に示す受信ビート信号に対する各手段の処理内容について説明する。

ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１は、相関手段２０２とＦＭレンジング手段２０３で構成され、受信ビート信号に対して相関処理とＦＭレンジングを行い、目標との相対距離を算出するためのＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップを作成する。

相関手段２０２は、式（１９）で表される受信ビート信号Ｓ（ｎ，ｍ）と参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）との相関処理、つまりパルス圧縮を行う。ここでは、周波数領域での相関処理について説明する。

送信ＲＦ信号のパルス内変調成分と同じＡ／Ｄ変換後の参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）は式（２０）で表される。ここで、ｍ_τはサンプリング番号、Ｍ_τは１ＰＲＩのサンプリング点数（式（２１））、Ｆ_ｓａｍｐはサンプリング周波数、ｆｌｏｏｒ（Ｘ）は変数Ｘを越えない最大の整数を表す。

相関手段２０２は、受信ビート信号Ｓ（ｎ，ｍ）と参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）を式（２２）と式（２３）によりそれぞれ高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）した後、乗算する（式（２４））。ここで、＊は複素共役、ｌはＰＲＩ内サンプリング番号、Ｌ’は相関処理のＦＦＴ点数を表す。ただし、Ｌ’＞Ｍの時にはＳ（ｎ，ｍ）に０を代入し、Ｌ’＞Ｍ_τの時にはＥｘ（ｍ_τ）に０を代入する。

また、相関手段２０２は、相関処理後の信号を受信ビート信号のサンプリング間隔よりも高精度にサンプリングする場合、式（２５）により０を設定する。ここで、Ｌは相関処理の高速フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）点数であり、式（２６）により表される。ただし、ｑは０以上の整数である。また、ｑ＝０の場合は、受信ビート信号のサンプリング間隔と同じサンプリング間隔になる。

最後に、相関手段２０２は、乗算結果Ｆ_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｋ_ｒ）に対して、式（２７）により高速フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）を行い、相関処理の結果、すなわちパルス圧縮後の信号Ｒ_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）を出力する。また、パルス圧縮後の信号Ｒ_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）のサンプリング番号ｌに対応するＰＲＩ内相対距離Ｒ_ＰＣ（ｌ）は式（２８）により表される。

ＦＭレンジング手段２０３は、式（２９）によりパルス圧縮後の信号Ｒ_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）をＰＲＩ方向にＨ点でＩＦＦＴすることでＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）を出力する。ただし、Ｈ＞Ｎの時にはＲ_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）に０埋めを行う。ここで、ｋ_ｈはＦＭレンジング後のサンプリング番号を表す。また、ＦＭレンジング後のサンプリング番号に対応するＰＲＩ間相対距離Ｒ_ＦＭ（ｋ_ｈ）は式（３０）により表される。

上記のように、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１は、相関処理としてＰＲＩ内パルス圧縮、ＦＭレンジングとしてＰＲＩ間ＦＦＴを行うことにより、目標との相対距離を算出するための図４に示すＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップを目標候補検出手段２２０に出力する。

図８及び図９を参照しながら、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）処理による目標候補検出の処理内容を説明する。図８は、ＣＦＡＲ処理に関わる注目セル、ガードセル、サンプルセルを説明するための図である。また、図９は、ＣＦＡＲ処理の結果、ＣＦＡＲ閾値ＣＦＡＲ＿ｔｈ（ｋ_ｈ，ｌ）を越えるセルが集合した場合の処理内容を説明するための図である。

目標候補検出手段２２０は、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１から得られるＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）に対し、式（３１）によりＣＦＡＲ処理を行い、目標候補を検出する。ここで、Ｒ_ＦＭＲ_{ＰＣ，ＣＦＡＲ}（ｋ_ｈ，ｌ）はＣＦＡＲ処理による目標候補検出結果を表し、目標候補は０が設定される。

また、ＣＦＡＲ閾値ＣＦＡＲ＿ｔｈ（ｋ_ｈ，ｌ）は式（３２）により算出する。ここで、ＣＦＡＲ＿ｃｏｒはＣＦＡＲ係数、Ｓａｍｐ＿ｃｅｌｌ（ｋ_ｈ，ｌ）はサンプルセル、ａｖｅ（Ｚ（ｐ））は配列Ｚ（ｐ）の平均値を表す。ただし、図９のようにＣＦＡＲ閾値ＣＦＡＲ＿ｔｈ（ｋ_ｈ，ｌ）を越えるセルが集合した場合は、集合のなかで振幅の最大値を示すセルを目標候補として検出する。

目標相対距離算出手段２２１は、目標候補検出手段２２０から入力された目標候補に対し、ＰＲＩ内相対距離Ｒ_ＰＣ（ｌ）の距離アンビギュィティをＰＲＩ間相対距離Ｒ_ＦＭ（ｋ_ｈ）を用いて式（３３）により解き、目標相対距離Ｒ_{ＦＭ，ＰＣ}（ｋ_ｈ，ｌ）を式（３４）により算出する。ここで、Ｎ_ｔｇｔ（ｋ_ｈ）は受信信号開始パルス番号、ｃｅｉｌ（Ｘ）は変数Ｘの切り上げた整数である。

表示器９は、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップと、目標候補がある場合、目標情報として目標相対距離を画面上に表示する。

以上のように、この実施の形態によれば、ＦＭレンジングを行うための周波数変調とパルス内パルス圧縮を行うためのパルス内変調を施した送信ＲＦ信号を送受信し、受信ビート信号に対し、ＰＲＩ内はパルス圧縮、ＰＲＩ間はＦＭレンジングを行いＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップを作成し、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップに対し、ＣＦＡＲ処理により目標候補を算出し、目標候補のＰＲＩ内の距離アンビギュィティをＰＲＩ間相対距離を用いて解き、目標相対距離を算出する。

この結果、高距離分解能であるが、距離アンビギュィティを持つＰＲＩ内相対距離を、ＦＭレンジングによるＰＲＩ間相対距離を用いて解くことにより、距離アンビギュィティなく高距離分解能のレーダ装置を得ることができる。また、先の特許文献１では、周波数変調とパルス内変調した送信信号を別々に行っているが、この実施の形態は同時に行っており、距離算出するための観測時間が短縮され、測距性能の向上が可能になる。さらに、先の特許文献１では、１パルス内は１つの符号で符号変調を行うが、この実施の形態は１パルス内に複数の符号で符号変調（例えば、１パルス内を４ｂｉｔ ｂａｒｋｅｒコード）することにより、高距離分解能が可能になる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置について図１０から図１３までを参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図１０において、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置は、空中線１と、送信手段２と、送受切替器７と、受信機８と、信号処理器２００Ｂと、表示器９とが設けられている。

この実施の形態２に係るレーダ装置は、上記の実施の形態１に係るレーダ装置と信号処理器２００Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

すなわち、信号処理器２００Ｂは、図１０に示すように、実施の形態１に係る信号処理器２００のＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１に速度補償手段２０４をさらに有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

つぎに、この実施の形態２に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

信号処理器２００Ｂは、図１１に示す処理を受信ビート信号に対して行う。

この実施の形態では、目標との相対速度ｖ≠０の場合として説明する。図１２に示すように、目標との相対速度がｖ≠０の場合、目標との相対速度に応じて、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップのＦＭレンジング後の距離方向に目標が移動する。また、図１３に示すように、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップのＰＲＩ内の距離方向の信号は、距離分解能の劣化、サイドローブの乱れ（圧縮特性の劣化）、測距性能が劣化する可能性がある。

速度補償手段２０４は、目標との相対速度の影響を抑圧し測距性能の劣化を防ぐことを目的として、予め得られた相対速度ｖ_ｉｎｉｔを用いて次の式（３５）により受信ビート信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対し速度補償を行い、速度補償後の受信ビート信号Ｓ_{ｖ，ｃｏｒ}（ｎ，ｍ）を出力する。

式（３５）では、ＦＭレンジング後の距離方向の目標移動と、ＰＲＩ内の距離方向の信号の距離分解能の劣化、サイドローブの乱れを同時に補償しているが、ＰＲＩ内の距離方向の信号の距離分解能の劣化、サイドローブの乱れのみを速度補償する場合は、次の式（３６）により受信ビート信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対し速度補償を行い、ＰＲＩ内の距離方向に対する速度補償後の受信ビート信号Ｓ’_{ｖ，ｃｏｒ}（ｎ，ｍ）を出力する。この場合は、目標相対距離算出時に予め得られた相対速度ｖ_ｉｎｉｔ を用いてＦＭレンジング後の距離方向の目標移動分を考慮する。

以上のように、この実施の形態２によれば、目標の相対速度ｖ≠０の場合においても、目標との相対速度の影響を抑圧し測距性能の劣化を防ぐ速度補償手段２０４を備えているので、測距性能の向上を図ったレーダ装置を得ることができる。また、目標の相対速度ｖ＝０の場合においても、同様の効果を得る。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置について図１４から図１８までを参照しながら説明する。図１４は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図１４において、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置は、空中線１と、送信手段２Ｂと、送受切替器７と、受信機８と、信号処理器２００Ｂと、表示器９とが設けられている。

この実施の形態に係るレーダ装置は、上記の実施の形態に係るレーダ装置と送信手段２Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

図１５に示すように、レーダ装置において、目標より強度の大きいクラッタがある場合、目標がクラッタに埋もれて、目標検出性能の劣化や測距性能の劣化が問題になる。説明のために、２次元ジオメトリーで、クラッタとして送信信号メインビームに対する地上クラッタメインローブを想定し（図１６参照）、実施の形態３に係るレーダ装置の目標とクラッタの分離性能の向上方法を説明する。

送信信号エレベーションＥＬ、ビーム幅ＢＷ、送信信号の最小エレベーションＥＬ_ｍｉｎ、送信信号の最大エレベーションＥＬ_ｍａｘの場合（図１７参照）、レーダ装置の送信信号の最大エレベーションＥＬ_ｍａｘの地上クラッタメインローブの相対距離Ｒ_{ｃｌｔ，ＥＬｍａｘ}、相対速度ｖ_{ｃｌｔ，ＥＬｍａｘ}、ドップラ周波数ｆｄ_{ｃｌｔ，ＥＬｍａｘ}は次の式（３７）、式（３８）、式（３９）により算出される。ここで、Ａｌｔはレーダ装置を搭載した自機の高度、ｖ_Ｒはレーダ装置を搭載した自機の速度、ｖ_Ｔは目標の速度、ｃｈｉｒｐは送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌに渡る周波数変調がアップチャープ変調の場合、１が代入され、ダウンチャープ変調の場合、−１が代入される。

また、送信信号エレベーションＥＬ、ビーム幅ＢＷ、送信信号の最小エレベーションＥＬ_ｍｉｎ、送信信号の最大エレベーションＥＬ_ｍａｘの場合（図１７参照）、レーダ装置の送信信号の最小エレベーションＥＬ_ｍｉｎの地上クラッタメインローブの相対距離Ｒ_{ｃｌｔ，ＥＬｍｉｎ}、相対速度ｖ_{ｃｌｔ，ＥＬｍｉｎ}、ドップラ周波数ｆｄ_{ｃｌｔ，ＥＬｍｉｎ}は次の式（４０）、式（４１）、式（４２）により算出される。

目標が地上クラッタメインローブに埋もれる範囲は、次の式（４３）により算出することができる。

式（４３）により算出された目標が地上クラッタメインローブに埋もれる範囲は、図１８のようになる。この図１８では、ダウンチャープ変調した送信ＲＦ信号を送信した場合の地上クラッタメインローブ範囲内に目標が居る場合を示している。

目標はアップチャープ変調した送信ＲＦ信号を送信した場合の地上クラッタメインローブ範囲外になるため、検出可能になる。そのため、送信手段２Ｂは、式（４）〜式（６）を満たすＦＭレンジング後の距離分解能ΔＲ’_ＦＭとサンプリング間隔ΔＲ_ＦＭ、相関処理後の距離分解能ΔＲ’_ＰＣ、１ＰＲＩの折り返し距離Ｒ_ｐｒｉのパラメータに加え、地上クラッタメインローブ範囲を考慮したチャープの符号ｃｈｉｒｐが設定されたパラメータに基づいて動作する。図１８のようにダウンチャープ変調の場合の地上クラッタメインローブ範囲内の目標を検出する場合は、アップチャープ変調させる符号ｃｈｉｒｐ＝１が設定される。

以上のように、この実施の形態３によれば、目標が地上クラッタメインローブに埋もれないようなパラメータを加えて設定されたパラメータに基づき動作する送信手段２Ｂを備えているので、クラッタ分離性能の向上を図ったレーダ装置を得ることできる。また、この実施の形態３では速度補償手段２０４を備えた場合について説明をしたが、速度補償手段２０４を備えない場合においても同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るレーダ装置について図１９から図２４までを参照しながら説明する。図１９は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図１９において、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置は、空中線１と、送信手段２Ｂと、送受切替器７と、受信機８と、信号処理器２００Ｄと、表示器９とが設けられている。

この実施の形態４に係るレーダ装置は、上記の実施の形態３に係るレーダ装置と信号処理器２００Ｄが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

すなわち、信号処理器２００Ｄは、図１９に示すように、実施の形態に係る信号処理器２００ＢのＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１Ｂにフィルタ処理手段２０５を有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

信号処理器２００Ｄは、図２０に示す処理を受信ビート信号に対して行う。

この実施の形態では、クラッタとしてさらに地上クラッタサイドローブを想定し、地上クラッタサイドローブの低減を目的として、フィルタ処理を行う。強度の大きい地上クラッタがある場合、図２１のように目標が地上クラッタメインローブと異なる距離においても、図２２のように目標が地上クラッタサイドローブに埋もれる可能性がある。

フィルタ処理手段２０５は、地上クラッタメインローブを減衰させ、それに伴い地上クラッタサイドローブを減衰させるフィルタのパラメータを次の式（４４）、式（４５）、式（４６）により算出する。ここで、ｆ_ｃ１、ｆ_ｃ２は阻止域エッジ周波数、ｆ_ａ１、ｆ_ａ２はカットオフ周波数、αは予め設定した阻止域帯域幅に余裕を持たせる帯域幅、βは予め設定した遷移帯域幅、Ａ_ｃは予め設定した通過域リプル量、Ａ_ａは予め設定した阻止域減衰量である。また、ｍｉｎ（Ｘ，Ｙ）は変数ＸとＹの最小値、ｍａｘ（Ｘ，Ｙ）は変数ＸとＹの最大値を表す。

フィルタ処理手段２０５は、式（４４）〜式（４６）により算出されたパラメータと予め設定したフィルタ特性を持つＮ_ｆｌｔ次のフィルタｆｌｔ（ｐ）を作成する。この実施の形態では、フィルタとしてＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを用いて説明するが、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを用いた場合も同様の効果を得ることが可能である。

図２３に示すように、地上クラッタメインローブが減衰するようなフィルタ特性を持たせているため、フィルタ処理後は地上クラッタメインローブと地上クラッタサイドローブを減衰することが可能になる。

フィルタ処理手段２０５は、地上クラッタサイドローブの低減を目的として、パルス圧縮後の信号Ｒ_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）に対して、次の式（４８）によりＰＲＩ方向にフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の信号Ｒ_ｆｌｔ（ｎ，ｌ）を出力する。

ＦＭレンジング手段２０３は、入力されたフィルタ処理後の信号Ｒ_ｆｌｔ（ｎ，ｌ）に対し、ＰＲＩ方向にＨ点でＩＦＦＴすることでＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）を出力する。

図２４に示すように、フィルタ処理を行うことにより、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップのＦＭレンジング後の距離方向の地上クラッタメインローブとサイドローブが低減し、目標検出性能が向上する。

以上のように、この実施の形態４によれば、目標が地上クラッタサイドローブに埋もれないようにフィルタ処理を加えて行うフィルタ処理手段２０５を備えているので、クラッタ分離性能の向上、つまり目標検出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることできる。また、この実施の形態４では速度補償手段２０４を備えた場合について説明をしたが、速度補償手段２０４を備えない場合においても同様の効果を得ることができる。また、送信手段２Ｂに代えて、送信手段２を用いた場合においても同様の効果を得ることができる。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るレーダ装置について図２５から図２８までを参照しながら説明する。図２５は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図２５において、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置は、空中線１と、送信手段２Ｂと、送受切替器７と、受信機８と、信号処理器２００Ｅと、表示器９とが設けられている。

この実施の形態に係るレーダ装置は、上記の実施の形態に係るレーダ装置と信号処理器２００Ｅが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

すなわち、信号処理器２００Ｅは、図２５に示すように、実施の形態に係る信号処理器２００ＢのＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１Ｂの相関手段２０２、ＦＭレンジング手段２０３に代えて、距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１Ｄの相関手段２０２Ｂ、ＦＭレンジング手段２０３Ｂを有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

信号処理器２００Ｅは、図２６に示す処理を受信ビート信号に対して行う。

相関手段２０２Ｂは、パルス圧縮後のクラッタの影響を低減するために、窓関数処理を行う。相関手段２０２Ｂは、相関処理のための窓関数ｗｉｎｄ_ＰＣ（ｍ_τ）を次の式（４９）により算出する。ここでは、相関処理のための窓関数をハミング窓として説明をするが、他の窓関数を用いた場合も同様の効果を得ることが可能である。

相関手段２０２Ｂは、次の式（５０）によりＡ／Ｄ変換後の参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）と相関処理のための窓関数ｗｉｎｄ_ＰＣ（ｍ_τ）を乗算し、窓関数処理後の参照信号Ｅｘ’（ｍ_τ）を算出する。

相関手段２０２Ｂは、Ａ／Ｄ変換後の参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）に代えて、窓関数処理後の参照信号Ｅｘ’（ｍ_τ）を用いて、式（２２）〜式（２８）に従い、窓関数処理を行ったパルス圧縮後の信号Ｒ’_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）を出力する。

図２７に示すように、相関処理の際に窓関数処理を加えて行うことにより、地上クラッタサイドローブが低減し、目標検出性能が向上する。

ＦＭレンジング手段２０３Ｂは、ＦＭレンジングのための窓関数ｗｉｎｄ_ＦＭ（ｎ）を次の式（５１）により算出する。ここでは、ＦＭレンジングのための窓関数をハミング窓として説明をするが、他の窓関数を用いた場合も同様の効果を得ることが可能である。

ＦＭレンジング手段２０３Ｂは、次の式（５２）により窓関数処理を行ったパルス圧縮後の信号Ｒ’_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）とＦＭレンジングのための窓関数ｗｉｎｄ_ＦＭ（ｎ）を乗算し、ＰＲＩ方向に窓関数処理を行ったパルス圧縮後の信号Ｒ”_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）を算出する。

ＦＭレンジング手段２０３Ｂは、パルス圧縮後の信号Ｒ_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）に代えて、ＰＲＩ方向に窓関数処理を行ったパルス圧縮後の信号Ｒ”_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）を式（２９）に従いＰＲＩ方向にＨ点でＩＦＦＴすることでＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）を出力する。

図２８に示すように、ＦＭレンジングの際に窓関数処理を加えて行うことにより、地上クラッタサイドローブが低減し、目標検出性能が向上する。

以上のように、この実施の形態５によれば、目標が地上クラッタサイドローブに埋もれないように窓関数処理を加えて行う相関手段２０２Ｂ、ＦＭレンジング手段２０３Ｂを備えているので、クラッタ分離性能の向上、つまり目標検出性能の向上を図ったレーダ装置を得ることできる。また、実施の形態では、相関処理、ＦＭレンジング共に窓関数処理を加えて行ったが、相関処理あるいはＦＭレンジングどちらかのみに加えた場合もそれぞれに同様の効果を得る。また、この実施の形態５では速度補償手段２０４を備えた場合について説明をしたが、速度補償手段２０４を備えない場合においても同様の効果を得ることができる。また、送信手段２Ｂに代えて、送信手段２を用いた場合においても同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るレーダ装置について図２９から図３３までを参照しながら説明する。図２９は、この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図２９において、この発明の実施の形態６に係るレーダ装置は、空中線１と、送信手段２Ｂと、送受切替器７と、受信機８と、信号処理器２００Ｆと、表示器９とが設けられている。

この実施の形態６に係るレーダ装置は、上記の実施の形態に係るレーダ装置と信号処理器２００Ｆが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

すなわち、信号処理器２００Ｆは、図２９に示すように、実施の形態３に係る信号処理器２００ＢのＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１Ｂの速度補償手段２０４に代えて、距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１Ｆの速度補償手段２０４Ｂを有し、また、目標相対速度算出手段２２２を有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

信号処理器２００Ｆは、図３０に示す処理を受信ビート信号に対して行う。

この実施の形態６では、まず送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌにアップチャープ変調を行い、次の送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌにダウンチャープ変調を行った場合として説明する。

速度補償手段２０４Ｂは、目標相対速度算出手段２２２から入力される目標相対速度ｖ’を用いて式（３５）により、受信ビート信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対し速度補償を行い、速度補償後の受信ビート信号Ｓ_{ｖ，ｃｏｒ}（ｎ，ｍ）を出力する。ただし、速度補償手段２０４Ｂは、目標相対速度算出手段２２２から目標相対速度ｖ’が入力されない場合、速度補償を行わず、受信ビート信号Ｓ（ｎ，ｍ）を出力する。

相関手段２０２、ＦＭレンジング手段２０３により、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップが出力される。図３１に示すように、速度補償しない場合、目標相対速度の影響によりアップチャープ変調、ダウンチャープ変調で異なる距離に測距される。

目標相対距離算出手段２２１は、速度補償有無にかかわらず目標相対距離を算出する。ここで、アップチャープ変調で速度補償を行わない場合の目標相対距離をＲ_ｕ、ダウンチャープ変調で速度補償を行わない場合の目標相対距離をＲ_ｄとする。速度補償せず、アップチャープ変調、ダウンチャープ変調した場合の測距結果は、図３２に示すように、異なる距離に測距される。

目標相対速度算出手段２２２は、式（５３）の連立方程式を解き、式（５４）に従い目標相対速度ｖ’を算出する。ただし、Ｋ_Ｒ、Ｋ_ｖは式（５５）、式（５６）により算出する。

また、図３３のように送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ間の目標移動を考慮した式（５７）の連立方程式が成り立つ。目標相対速度算出手段２２２は、送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ間の目標移動を考慮する場合、式（５７）の連立方程式を解き、式（５８）に従い目標相対速度ｖ’を算出する。アップチャープ変調とダウンチャープ変調の送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ間の目標移動を考慮することにより、精度良く目標相対速度を算出することが可能になる。

目標相対速度算出手段２２２は、算出した目標相対速度ｖ’を速度補償手段２０４Ｂに出力する。

以上のように、この実施の形態６によれば、速度補償のための目標相対速度を予め得られない場合においても、速度補償せず、アップチャープ変調、ダウンチャープ変調した場合の測距結果から目標相対速度を算出することにより、目標相対距離が算出することが可能なレーダ装置を得ることができる。また、この実施の形態６では送信手段２Ｂを備えた場合について説明したが、送信手段２Ｂに代えて、送信手段２を用いた場合においても同様の効果を得ることができる。

実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るレーダ装置について図３４及び図３５を参照しながら説明する。図３４は、この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図３４において、この発明の実施の形態７に係るレーダ装置は、空中線１と、送信手段２Ｃと、送受切替器７と、受信機８と、信号処理器２００と、表示器９とが設けられている。

この実施の形態に係るレーダ装置は、上記の実施の形態１に係るレーダ装置と送信手段２Ｃが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

すなわち、送信手段２Ｃは、図３４に示すように、実施の形態に係る送信手段２の局部発振器６に代えて、局部発振器６Ｂを有し、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

送信手段２Ｃは、式（４）〜式（６）を満たすＦＭレンジング後の距離分解能ΔＲ’_ＦＭとサンプリング間隔ΔＲ_ＦＭ、相関処理後の距離分解能ΔＲ’_ＰＣ、１ＰＲＩの折り返し距離Ｒ_ｐｒｉのパラメータが設定される。

以降、図３５を参照しながら、局部発振器６Ｂの動作について説明する。この局部発振器６Ｂは、送信信号周波数掃引時間Ｔ_Ｌ、送信信号帯域幅Ｂ_ＬでＰＲＩ間隔に段階的に周波数変調された次の式（５９）で表される局部発振信号Ｌ_０（ｔ）を生成し、パルス変調器５と受信機８に出力する。ここで、ＰＲＩ間隔の周波数変調幅Δｆは次の式（６０）により算出する。

局部発振器６Ｂでは、段階的に周波数変調を行っているが受信ビート信号に対する処理は同じ処理を行うため、信号処理器２００は、図７に示す処理を受信ビート信号に対して行う。ただし、段階的に周波数変調しているためＦＭレンジング後の距離のサンプリング間隔はＦＭレンジング後の距離分解能ΔＲ’_ＦＭと同じになる。パルス内を周波数変調する必要がなくなり、ハードウェアの規模を小さくすることが可能になる。

以上のように、この実施の形態７によれば、パルス内を周波数変調する必要がなくなり、ハードウェアの規模を小さくすることが可能になり、かつ、目標相対距離を精度良く算出することが可能なレーダ装置を得ることができる。

実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係るレーダ装置について図３６から図４０までを参照しながら説明する。図３６は、この発明の実施の形態８に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図３６において、この発明の実施の形態８に係るレーダ装置は、空中線１と、送信手段２と、送受切替器７と、受信機８と、信号処理器２００Ｇと、表示器９とが設けられている。

この実施の形態８に係るレーダ装置は、上記の実施の形態１に係るレーダ装置と信号処理器２００Ｇが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

すなわち、信号処理器２００Ｇは、図３６に示すように、実施の形態１に係る信号処理器２００のＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１に第２の目標候補検出手段２０６と距離補償手段２０７を有することが異なっている。また、実施の形態１に係る信号処理器２００のＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１は相関手段２０２とＦＭレンジング手段２０３の順番は任意で良いが、この実施の形態８に係る信号処理器２００ＧのＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段２０１ＧはＦＭレンジングの測距結果を用いて距離補償を行うので、距離補償の前にＦＭレンジングを行う事が異なる。それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

図３７に示す受信ビート信号に対する各手段の処理内容について説明する。ＦＭレンジング手段２０３は、式（２９）によりパルス圧縮後の信号Ｒ_Ｖ・Ｅｘ（ｎ，ｌ）に代えて、式（１９）で表される受信ビート信号Ｓ（ｎ，ｍ）をＰＲＩ方向にＨ点でＩＦＦＴすることでＰＲＩ内の距離(相関処理前)−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ'_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）を第２の目標候補検出手段２０６に出力する。ただし、ＰＲＩ内の距離(相関処理前)−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ'_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）は図３８に示すようにパルス圧縮を行う前のＰＲＩ内の信号となっている。

第２の目標候補検出手段２０６は、ＰＲＩ内の距離(相関処理前)−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ'_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）に対し、式(３１)、式(３２)を用いてＣＦＡＲ処理により目標候補を検出する。また、検出された目標候補のＰＲＩ間相対距離はＰＲＩ間相対距離Ｒ_ＦＭ（ｋ_ｈ）を式（３０）により算出し、補償用相対距離として距離補償手段２０７に出力する。また、目標候補の検出確率を向上させる場合は、第２の目標候補検出手段２０６は、次の式（６１）によりＰＲＩ内の距離方向に積分する。この場合は、図３９に示すＰＲＩ内積分後の信号に対して、ＣＦＡＲ処理を行うことで目標候補を検出し、相対距離を算出する。

ここで、距離補償手段２０７の目的について説明する。式（１９）で表される受信ビート信号Ｓ（ｎ，ｍ）は、複数のＰＲＩ間に渡る周波数変調と、パルス内は符号変調が行われており、次の式（６２）に表される項はチャープ率が高い場合や遠距離目標の場合、図４０に示すように相関処理に影響を与え、距離分解能やサイドローブを劣化させる事が考えられる。

そのため、距離補償手段２０７は入力された補償用相対距離を用いて、相関処理に影響を与える項を補償することで、測距性能を向上させる。

次に、距離補償手段２０７の動作について説明する。距離補償手段２０７は、第２の目標候補検出手段２０６から入力された目標候補の相対距離Ｒ_ＦＭを用いて、次の式（６３）に従いＰＲＩ内の距離(相関処理前)−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ'_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）に対して距離補償を行い、距離補償されたＰＲＩ内の距離(相関処理前)−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ' ''_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）を相関手段２０２に出力する。

この実施の形態８では、補償用相対距離をＦＭレンジング後の信号から求めたが、予め補償用相対距離が設定された場合は、それを用いても良い。また、実施の形態６の場合は、第２の目標相対距離算出手段（図示せず）が次の式（６４）により相対距離を求め、それを用いて距離補償を行うことで同様の効果が得られる。

相関手段２０２は、式（２２）から式（２８）までを同様に用いて距離補償されたＰＲＩ内の距離(相関処理前)−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ'''_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）と参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）との相関処理、つまりパルス圧縮を行い、ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）を出力する。

以上のように、この実施の形態８によれば、相関処理の前にＦＭレンジングを行うために相関手段２０２の前にＦＭレンジング手段２０３、周波数変調や目標相対距離が相関処理に影響を与える項を補償するためにＰＲＩ内の距離(相関処理前)−ＦＭレンジング後の距離マップＲ_ＦＭＲ'_ＰＣ（ｋ_ｈ，ｌ）から目標候補を検出し、相対距離を求める第２の目標候補検出手段２０６、目標候補の相対距離を用いて相関処理に影響を与える項を補償する距離補償を行う距離補償手段２０７を備えているので、複数のＰＲＩに渡る周波数変調や、目標相対距離の影響が相関処理の際に圧縮特性、つまり、距離分解能やサイドローブ等を劣化させることなく、高距離分解能のレーダ装置を得る事ができる。

１ 空中線、２、２Ｂ、２Ｃ 送信手段、３ 送信機、４ パルス内変調信号発生器、５ パルス変調器、６、６Ｂ 局部発振器、７ 送受切替器、８ 受信機、９ 表示器、２００、２００Ｂ、２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｇ 信号処理器、２０１、２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄ、２０１Ｆ、２０１Ｇ 距離マップ作成手段、２０２、２０２Ｂ 相関手段、２０３、２０３Ｂ レンジング手段、２０４、２０４Ｂ 速度補償手段、２０５ フィルタ処理手段、２０６ 第２の目標候補検出手段、２０７ 距離補償手段、２２０ 目標候補検出手段、２２１ 目標相対距離算出手段、２２２ 目標相対速度算出手段。

Claims (11)

1. ＰＲＩ内の距離の距離アンビギュィティを解消できるＦＭレンジング後の距離分解能と、ＦＭレンジング後の距離分解能よりＰＲＩ内の距離分解能が高精度になるようなパラメータに基づき複数のＰＲＩに渡って周波数変調されたキャリア信号に対してＰＲＩでパルス変調された送信信号を放射する送信手段と、
   目標で反射して戻った前記送信信号を受信信号として受信し、この受信信号に対して、前記送信手段から得られる前記キャリア信号を用いてダウンコンバートし受信ビート信号に変換する受信手段と、
   前記受信手段から得られる受信ビート信号に対しＦＭレンジングを行い、目標との相対距離を算出するためのＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップを作成するＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段と、
   前記ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段から得られるＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップに対し、信号の強度に基づき目標候補を検出する目標候補検出手段と、
   前記目標候補検出手段から得られる目標候補のＦＭレンジング後の距離を用いて、ＰＲＩ内の距離の距離アンビギュィティを解消し目標との相対距離を算出する目標相対距離算出手段と
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段は、入力された速度を用いて、目標移動の影響を低減するように速度補償を加える
   ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
3. 前記送信手段は、レーダ装置とクラッタの関係に基づき、前記ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段により作成されたＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ上で目標がクラッタに埋もれないように考慮したパラメータを加える
   ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
4. 前記ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段は、レーダ装置とクラッタの関係に基づき、クラッタの影響を低減するようにフィルタ処理を加える
   ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
5. 前記ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段は、クラッタの影響を低減するように窓関数処理を加える
   ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
6. 異なる時刻の送信信号が目標で反射して戻った受信信号から得られた目標候補を用いて、目標との相対速度を算出する目標相対速度算出手段をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
7. 前記送信手段に代えて、ＰＲＩ内の距離の距離アンビギュィティを解消できるＦＭレンジング後の距離分解能と、ＦＭレンジング後の距離分解能よりＰＲＩ内の距離分解能が高精度になるようなパラメータに基づき複数のＰＲＩに渡って段階的に周波数変調したキャリア信号に対してＰＲＩでパルス変調された送信信号を放射する送信手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
8. 前記送信手段は、前記キャリア信号に対してＰＲＩでパルス内変調を加え、
   前記ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段は、前記受信ビート信号に対しパルス内変調との相関処理を加える
   ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載のレーダ装置。
9. 前記ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段は、前記相関処理の前に、ＦＭレンジングの測距結果に対して、ＰＲＩ内の距離方向に積分することで目標候補の検出確率を向上させる
   ことを特徴とする請求項８記載のレーダ装置。
10. 前記ＰＲＩ内の距離−ＦＭレンジング後の距離マップ作成手段は、前記相関処理の前に、ＦＭレンジングの測距結果あるいは予め得られた距離情報を用いて、周波数変調及び目標距離の相関処理への影響を低減するように距離補償を加える
    ことを特徴とする請求項８記載のレーダ装置。
11. 異なる時刻の送信信号が目標で反射して戻った受信信号から得られた目標候補を用いて、目標との相対距離を算出する第２の目標相対距離算出手段をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。

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