WO2005059588A1

WO2005059588A1 - レーダ

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Publication number: WO2005059588A1
Application number: PCT/JP2004/015903
Authority: WO
Inventors: Motoi Nakanishi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2006-06-16
Also published as: DE112004002458T5; CN100478702C; US7339517B2; JP4120679B2; US20070103360A1; CN1894595A; JPWO2005059588A1

Abstract

　バックグラウンドノイズの強度によって第１のしきい値（ＴＨ１）を定め、ピーク（Ｐ１），（Ｐ２），（Ｐ３）の各裾野部分にピーク位置から所定の近傍周波数領域にしきい値（ＴＨ２１），（ＴＨ２２），（ＴＨ２３）を設定し、各ＦＦＴビンでこれらのしきい値のうち値の高い方を最終的なしきい値として採用し、そのしきい値を超えるピークをターゲットピークと見なして検出する。これにより、ビート信号の周波数スペクトルに含まれている物標からの反射波に起因して生じるターゲットピークを確実に検出し、物標の探知精度を高める。

Description

明細書

レーダ

技術分野

[0001] この発明は、電波を用いて物標の探知を行う装置に関し、特に送信信号と受信信号のビート信号の周波数スペクトルを基に探知を行うレーダに関するものである。背景技術

[0002] 従来、車載用レーダとしてミリ波帯の電波を用いる FM— CW方式のレーダが開発されている。すなわち所定周波数を中心として所定周波数範囲で FM変調し、送信信号と受信信号とのビートをとり、そのビート信号の送信信号の周波数が上昇している間のビート周波数と送信信号の周波数が降下している間のビート周波数を同定することによって物標までの距離と物標との相対速度を求める。

[0003] 上記アップビート信号とダウンビート信号の同定を行うために、ビート信号の周波数スペクトルを求め、所定のしきい値を設定して信号成分とノイズ成分とを分離するようにしている。

[0004] ところが、周波数スペクトルに現れるビート信号のピークは、様々な要因により変化するため、単純に一定のしきい値を定めただけでは信号とノイズの分離が上手くいかない。そのため、例えば探知物標である車両の車種を判別して、車種に応じたしきい値を設定するものが特許文献 1に開示されて!、る。

[0005] また、後方の車両が自車の前方に急激に現れた際に周波数スペクトルの最大パヮ一が変化するのに応じて、その最大パワーを持つピークを基にしきい値を設定するものとして特許文献 2が開示されている。

[0006] また、物標までの距離に応じてピークが小さくなることに対応して、複数個のピークのパワーを基にしてしきい値を設定するものが特許文献 3に開示されている。

[0007] さらに高調波やスイッチング周波数などによって生じる虚像の周波数でしきい値を上げることによって虚像のピークを除去するものが特許文献 4に開示されている。特許文献 1：特開平 6- 214015号公報

特許文献 2：特開平 7-311260号公報特許文献 3：特開平 4 318700号公報

特許文献 4：特開平 11—344560号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 特許文献 1に示されているレーダでは、車種の判別ができても実際の信号強度は状況に応じて変化するため、精度よくノイズを除去することができない。

[0009] また特許文献 2, 3に示されているレーダでは、それぞれのピークに応じた値'周波数範囲にしきい値を設定しなければ、本来検出できる答の小さな物標を見失うことになる。

[0010] さらに特許文献 4に示されているレーダでは、予め出現位置の想定できるノイズしか除去できな、と、う問題があった。

[0011] そこでこの発明の目的は、ビート信号の周波数スペクトルを基に、その周波数スぺタトルに含まれている物標力の反射波に起因して生じるスペクトルピークをより確実に検出して物標の探知精度を高めたレーダを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0012] この発明は、周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、該ビート信号の周波数スペクトルを求める手段と、該周波数スペクトルに現れるピークのピーク周波数を求める手段と、を備え、該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行うようにしたレーダにぉ、て、

バックグラウンドノイズの強度または所定の反射断面積を持つ物標の反射信号強度に基づ!/、て第 1のしき、値を定め、周波数スペクトルに現れる第 1のしき!/、値を超える複数のピークについて、それぞれのピークの強度に応じて、それぞれのピークの所定の近傍周波数領域に第 2のしきい値を定め、該第 2のしきい値を超えるピークを抽出する手段を備えたことを特徴として、る。

[0013] またこの発明は、前記第 2のしきい値を、ビート信号に窓関数を掛けることにより生じるピークの周波数軸方向の拡がりに応じて裾野部分の所定帯域で値を高くしたことを特徴としている。 [0014] またこの発明は、前記第 2のしきい値を、送信信号を生成する発振器の CZN特性により生じるピークの周波数軸方向の拡がりに応じて所定帯域で値を高くしたことを特徴としている。

[0015] またこの発明は、前記第 2のしきい値を、ピークの強度に応じて、該ピークの周波数を中心として上下方向に向力つて次第に低下するように定めたことを特徴として、る。

[0016] またこの発明は、前記第 2のしきい値を、ビート信号に重畳されている変調成分によりピークとともに現れるサイドバンドの強度を上回るように定めたことを特徴としている

[0017] またこの発明は、前記ピークを抽出する手段が、第 1のしきい値を超える複数のピークのうちピーク値の大きなものから順に第 2のしきい値を定めるとともに、各ピークの第 2のしき、値をすベて超えるピークを抽出することを特徴として、る。

発明の効果

[0018] ビート信号に窓関数を掛けると、周波数スペクトルに現れる信号成分に基づく突出部（以下単に「ピーク」と言う。）は、そのピークの周波数 (以下「ピーク周波数」と言う。 )を中心として周波数軸方向に拡がる。この発明によれば、ノックグラウンドノイズの強度または所定の反射断面積を持つ物標の反射信号強度に基づいて第 1のしきい値を定め、周波数スペクトルに現れる第 1のしきい値を超える複数のピークについて

、それぞれのピークの強度に応じて、それぞれのピーク近傍の周波数で値が高ぐピ一タカ離れた周波数で値が低い第 2のしきい値を定めたことにより、ピーク近傍の裾野部分のノイズを第 2のしき、値で除去でき、またピークの現れて、な、周波数領域のノイズは第 1のしきい値で除去できる。このようにして、物標からの反射波に起因してビート信号の周波数スペクトルに生じる本来のピーク（以下、「ターゲットピーク」という。）のみを正しく検出できるようになる。

[0019] 前記第 2のしきい値として、ビート信号に窓関数を掛けることにより生じるピークの周波数軸方向の拡がりに応じて裾野部分の所定帯域で値を高くすれば、窓関数を掛けたことによる本来のピークの裾野部分にランダムノイズが重畳されることによって現れるピークを誤検出することがない。

[0020] 前記第 2のしきい値として、送信信号を生成する発振器の CZN特性により生じるピークの周波数軸方向の拡がりに応じて所定帯域で値を高くすれば、窓関数を掛けたことによる本来のピークの裾野部分にランダムノイズが重畳されることによって現れるピークを誤検出することがない。

[0021] 前記第 2のしきい値を、ピークの強度に応じて該ピークの周波数を中心として上下方向に向力つて次第に低下するように定めれば、本来のピークに近接する周波数であるほど信号強度が高、と、う周波数スペクトルの形状に応じて、そこに重畳されるランダムノイズによって生じるピークを検出することなく本来のピークのみを確実に検出でさるよう〖こなる。

[0022] 前記第 2のしきい値として、ビート信号に重畳されている変調成分によりピークとともに現れるサイドバンドの強度を上回るように定めれば、本来のピークのサイドバンドをピークとして誤検出することがない。

[0023] またこの発明によれば、第 1のしきい値を超える複数のピークのうちピーク値の大きなものから順に第 2のしきい値を定めるとともに、各ピークの第 2のしきい値をすベて超えるピークを抽出することにより、少ない演算量で本来のピークを高速に検出できるようになり、物標探知速度が速まる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]第 1の実施形態に係るレーダの構成を示すブロック図である。

[図 2]同レーダの物標までの距離と物標の相対速度により変化する送信信号と受信信号の周波数変化の例を示す図である。

[図 3]距離および相対速度の検知のための処理手順を示すフローチャートである。

[図 4]窓関数の周波数スペクトルとピークの裾野部分の拡がりとの関係を示す図である。

[図 5]ノックグラウンドノイズとそれにより定めるしきい値との関係、および所定反射断面積を持つ物標の反射信号強度とそれを基に定めるしきい値との関係を示す図である。

[図 6]ピーク近傍の裾野部分のノイズの重畳により生じるノイズピークの例を示す図である。

[図 7]ピーク近傍の裾野部分に設定するしきい値の例を示す図である。 [図 8]ノックグラウンドノイズを基に定めたしきい値と、検出されるピークとの関係を示す図である。

[図 9]最終的に定めるしきい値ラインの例を示す図である。

[図 10]ピーク周波数検出の処理手順を示すフローチャートである。

[図 11]第 2の実施形態に係るレーダにおける発振器の CZN特性によりピーク近傍の裾野部分に生じるノイズピークの例を示す図である。

[図 12]同レーダにおけるしきい値の設定例を示す図である。

[図 13]第 3の実施形態に係るレーダにおけるしきい値の設定例を示す図である。

[図 14]第 4の実施形態に係るレーダにおけるビート信号に AM変調成分が存在するときのスペクトルの例を示す図である。

[図 15]同ビート信号に含まれるサイドバンドノイズに合わせて設定したしきい値の例を示す図である。

符号の説明

[0025] 17-DSP

ADC— ADコンバータ

DAC— DAコンバータ

VCO -電圧制御発振器

発明を実施するための最良の形態

[0026] 第 1の実施形態に係るレーダの構成を図 1一図 10を参照して順に説明する。

図 1はレーダの全体の構成を示すブロック図である。送信波変調部 16は、 DAコンバータ 14に対して変調信号のディジタルデータを順次出力する。 VCOlは、 DAコンバータ 14より出力される制御電圧に応じて発振周波数を変化させる。これにより、 VC Olの発振周波数を三角波状に連続して FM変調させる。アイソレータ 2は、 VCOl 力ゝらの発振信号を力ブラ 3側へ伝送し、 VCOlへ反射信号が入射するのを阻止する。カプラ 3は、アイソレータ 2を経由した信号をサーキユレータ 4側へ伝送するとともに、所定の分配比で送信信号の一部をローカル信号 Loとしてミキサ 6へ与える。サーキユレータ 4は、送信信号をアンテナ 5側へ伝送し、また、アンテナ 5からの受信信号をミキサ 6へ与える。アンテナ 5は、 VCOlの FM変調された連続波の送信信号を送信し、同方向からの反射信号を受信する。また、そのビームの方向を探知角度範囲に亘つて周期的に変化させる。

[0027] ミキサー 6は、カプラ 3からのローカル信号 Loとサーキユレータ 4からの受信信号とをミキシングして中間周波信号 IFを出力する。 IF増幅回路 7は、その中間周波信号を、距離によって定まる周波数に応じて所定の増幅度で増幅する。 ADコンバータ 8は、その電圧信号をサンプリングデータ列に変換して DSP17へ与える。 DSP17は、 AD コンバータ 8により変換されたディジタルデータを少なくとも 1スキャン分 (所定の探知角度範囲内での複数本のビーム走査分)だけ一時蓄積し、後述する処理によって、アンテナを中心とする物標の方位、物標までの距離、およびアンテナに対する物標の相対速度を算出する。

[0028] 上記 DSP17において、 DC除去部 9は ADコンバータ 8により求められたサンプリングデータ列のうち、後段の FFTの処理対象となる所定のサンプリング区間の平均値を求める。この平均値は、 FFT (高速フーリエ変換）により求められる直流成分に等しいので、すべてのサンプリング区間のそれぞれのデータからその平均値を減じる演算処理を行うことにより、 FFT演算処理の前に直流成分の除去を行う。

[0029] 窓関数処理部 15は、 DC除去部 9により直流成分が除去されたデータについて、所定形状の窓関数を用いてデータの切り出しを行う。この窓関数による切り出しによつて、時間波形を有限のサンプリング区間に切り出して FFT演算する際に生じるトランケーシヨンによる誤差を抑える。例えばノヽユング窓'ハミング窓'ブラックマン =ハリス窓等の窓関数処理を行う。

[0030] FFT演算部 11は、窓関数をかけられた上記サンプリング区間のデータについて周波数成分を分析する。

[0031] ピーク検出部 12は、周波数スペクトルのうち所定のしきい値を超える強度の信号の周波数をピーク周波数として検出する。

[0032] 距離 ·速度算出部 13は、検出されたピーク周波数から物標までの距離と相対速度を算出する。

[0033] 図 2は、物標までの距離と相対速度に起因する、送信信号 TXSと受信信号 RXSの周波数変化のずれの例を示している。送信信号 TXSは中心周波数 foを周波数中心として、三角波状に周波数変調された信号である。この送信信号 TXSの周波数上昇時における送信信号 TXSと受信信号 RXSとの周波数差がアップビートの周波数 fBU であり、送信信号 TXSの周波数下降時における送信信号 TXSと受信信号 RXSとの周波数差がダウンビートの周波数 fBDである。この送信信号 TXSと受信信号 RXSの三角波の時間軸上のずれ（時間差）が、アンテナ力物標までの電波の往復時間に相当する。また、送信信号 TXSと受信信号 RXSの周波数軸上のずれがドッブラシフト量であり、これはアンテナに対する物標の相対速度に起因して生じる。この時間差とドッブラシフト量によってアップビート fBUとダウンビート fBDの値が変化する。逆に、このアップビートとダウンビートの周波数を検出することによって、レーダから物標までの距離およびレーダに対する物標の相対速度を算出する。

[0034] 図 3は、上記 DSP17の処理手順を示すフローチャートである。まず、 ADコンバータ

8からデータを取り込み（S1)、ハユング窓の重み係数を掛け（S2)、 FFT演算を行い (S3)、各離散周波数における実部と虚部の自乗和の対数をとることによってパワースペクトル (以下、単に「周波数スペクトル」という。）を算出する（S4)。

[0035] 続、て、その周波数スペクトルに現れて、る複数のピークを検出し、それらのピークのうちターゲットピークを抽出し、そのピーク周波数を求める（S5)。

[0036] 以上の処理は、送信周波数の上り変調区間と下り変調区間とについて順に行う。また、上り変調区間で抽出した複数の突出部のピーク周波数と、下り変調区間で抽出した複数の突出部のピーク周波数との組み合わせ (ペアリング）を行う（S6)。すなわち、同一物標に起因して生じた突出部のピーク周波数同士をペアリングする。そして、そのピーク周波数力物標の相対距離および相対速度を算出する（S7)。

[0037] さて、ビート信号を FFT等の離散周波数スペクトルを求める際、切り出した信号のサンプルに対して窓関数を掛けることで信号の不連続性による影響を抑える。

図 4は、窓関数を掛ける信号処理と、その結果の周波数スペクトルとの例を示す図である。ここで、（A)は前記 DC除去を行ったデータ列を時間波形で示している。このデータ列に対して、（B)に示す所定の窓関数をかけることにより、（C)に示すように、一定データ数 (例えば 1024個のデータ）のデータ列を求める。この窓関数をかけたデータ列を FFT演算することにより、 (D)に示すような離散周波数スペクトルを求める [0038] 図 4の（D)において、丸印は各離散周波数での信号強度 (パワー）である。また、実線は、図 4の（B)に示した窓関数の連続スペクトルである。このように窓関数をかけたビート信号の周波数スペクトルは、ビート信号と窓関数の畳み込みとなるため、窓関数のスペクトルに応じてスペクトルが周波数軸方向に膨らみ、スペクトルに裾野部分ができる。

[0039] 図 5は、ビート信号の周波数スペクトル力ターゲットピークを抽出するためにしきい値を設定する 2つの例を示して!/、る。図 5の（A)はバックグラウンドノイズを基にしき！/ヽ値を設定する場合であり、ノックグラウンドノイズと、それを基にして設定したしきい値との関係を示して、る。このようにバックグラウンドノイズを基にしき、値を設定する場合、ノックグラウンドノイズがしき!/ヽ値を上回る確率が充分に小さくなるようにしき、値を定める。この確率はバックグラウンドノイズの平均値とその分散により定まる。図 5の (A)において BNはバックグラウンドノイズの瞬時値、 BNmはバックグラウンドノイズの平均値、 TH1はしきい値をそれぞれ示している。横軸は時刻（経過時間）、縦軸は信号強度である。

[0040] 図 5の (B)は、所定の反射断面積を持つ物標の反射信号強度を基にしきい値を設定する場合であり、所定の反射断面積を持つ物標の反射信号強度と、それを基にして設定したしきい値について示している。ここで、横軸は物標までの距離 [m]、縦軸はピーク値を OdBとする受信信号強度 (対数メモリ）である。 Sは lOdBsm (レーダー反射断面積 10m2の物体力もの反射信号強度を 0としたときの受信信号強度)の信号強度の理論値であり、 THOはこの理論値より受信信号強度の時間的変動 (シンチレーシヨン）を考慮したレベルだけ下げたしきい値である。このように、遠方からの反射信号であるほど受信信号強度が低下するので、それに合わせてしき!/、値も変化させる。

[0041] しかし、受信信号強度の高、ターゲットピークの周囲では、そのピークの裾野部分がノックグラウンドノイズを基に定められた上記しきい値 TH1または所定の反射断面積を持つターゲットの反射信号強度を基に設定された上記しきい値 THOを超えることがあり、これと、ノックグラウンドノイズが混ざり合わさることにより、この部分にノイズに起因するピーク（以下「ノイズピーク」という。）力信号に起因するピークとして誤って検出されることがある。

[0042] そこで、まず、窓関数によるピークの拡がりと、ノックグラウンドノイズの分散より想定されるノイズ強度の変動する上下幅を求める。この上下幅が、ピーク（突出部)検出の条件として定めた所定の強度変化の変化量を超えるような場合に、ノイズによる突出部がピークとして検出される場合が生じる。すなわち、窓関数を掛け合わせたことにより生じるターゲットピーク以外の各々のレンジビン (FFTの周波数分解能による各周波数レンジビン）において、或るレンジビンの強度が上記上下幅の上限値であり、且つその両側の隣接レンジビンの強度が上記上下幅の下限値であった場合、上記或るレンジビンは微小ながらもピークとして誤検出されてしまう。

[0043] したがって、このような誤検出が生じ得る周波数レンジでは、窓関数によるピークの裾野部分の膨らみとノイズの強度との和の上限値を超えな、強度のピークは、物標力の反射信号とは見なさな、ように処理する。

[0044] このために、ノックグラウンドノイズを基に定めたしきい値 TH1とは別に、ノイズと窓関数スペクトルの和の上限値を上回る値にしき、値 TH2を設定し、この、ずれをも上回ったものを物標力の反射信号として検出する。

[0045] 周波数スペクトルの裾野の拡がり方は窓関数の種類によって異なる。また、周波数スペクトルのターゲットピーク位置が FFTレンジビンの位置に一致する場合とずれている場合 (例えば、 FFTの周波数分解能が 1kHzのとき、 1kHzの整数倍とならない周波数にビート周波数が存在するとき）とで、スペクトルの裾野の拡がり方に差があることに注意が必要である。これらのことを考慮して、ターゲットピーク位置とスペクトルの拡がりの関係により、最も裾野が拡がって、る場合を基準として考える。

[0046] 図 6は窓関数によるスペクトルの裾野の様子、特にこれにノイズが加わることによつて生じるノイズピークの出現の様子にっ、て示して!/、る。

[0047] 図 6の (A)は窓関数によるピーク近傍の裾野部分の拡がりの形状を示して、る。また (B)はこの窓関数によるピーク近傍の裾野部分の拡がりとノイズとの合成により現れたスペクトルを示している。これらの図においてバッ印を付したスペクトル SPOは周波数スペクトルのターゲットピーク位置が FFTレンジビンの位置に一致している場合、 SP1はそれが半レンジ分ずれている場合について示している。 Pはターゲットピーク、 NPはノイズピークである。これらのノイズピーク NPが上記バックグラウンドノイズを基に定めたしきい値 TH1を超えている場合、これらのノイズピーク NPがターゲットピークとして誤検出されてしまう。

[0048] そこで、ピークの裾野部分について上記しきい値 (第 1のしきい値) TH1とは別のしきい値を定める。

図 7は窓関数のスペクトルの拡がりとノイズの混入によるピーク近傍の裾野部分のノィズ強度の変動幅の例を示している。（A)において Cは理論値、 Uはノイズ混入による上限レベル、 Dはノイズ混入による下限レベルである。そこで図 7の（B)に示すようにノイズ混入を考慮した上限レベルより上回る値である第 2のしきい値 TH2を設定する。

[0049] し力し、ビート信号の周波数スペクトルに現れるピークのうち、どれがターゲットピークであるの力ゾィズピークであるのかはまだ判明してヽな、ので、どのピークにつ!、てその裾野部分に上記しきい値 TH2を設定するかを定める必要がある。そこで、次のようにして行う。

[0050] 図 8は複数のピークを含む周波数スペクトルの例を示している。ここで波形 SPは周波数スペクトル、直線 TH1はスペクトルのバックグラウンドノイズの平均値と分散を基にして設定したしきい値である。このバックグラウンドノイズは、物標からの反射信号を受けない状態でビート信号に含まれるノックグラウンドノイズであり、例えば設計段階または製造段階で、その平均値と分散を求め、ランダムノイズであるバックグラウンドノィズがしき!/、値を上回る確率が所定の充分小さな確率となるように予めしき!、値 TH1 を定めておく。

[0051] 図 8の（B)において丸印を付した位置はしきい値 TH1を超える範囲で周波数変化に対する信号強度の変化が山型を成すピーク位置を示している。仮にしきい値 TH1 を超える範囲でピーク位置を全て真のピークとすれば、この丸印で示したピークもタ一ゲットピークとして検出されることになる。そこで、しきい値 TH1を超える複数のピークを検出し、これらのピークのうちピーク値の高いもの力順に前記しきい値 TH2を設定する。 [0052] 図 9はその例を示して!/、る。ここでしき!、値 TH1は前述のバックグラウンドノイズを基にしたしき!/、値であり、しき！/、値 TH22はピーク P2のピーク値を基に定めたしき、値（しきい値ライン）、 TH21はピーク P1のピーク値を基に定めたしきい値である。同様に TH23はピーク P3のピーク値を基に定めたしきい値である。これらの複数のしきい値のうち値の大きくなる側を採用して図 9において実線で示すようなしきい値ラインを決定する。したがつてこのしきい値ラインを超えるピークをターゲットピークとして検出する。

[0053] 図 10は図 3のステップ S5に相当するピーク周波数検出の処理手順を示している。

まず、ノックグラウンドノイズの平均値と分散からしきい値 TH1を求め、既に検出した複数のピークのうちしき、値 TH1を超えるピークを抽出する（SI 1→S12)。続、て、それらのピークのうちピーク値が最大であるピークを検出し、そのピーク値を基にしきい値（図 9の例では TH22)を設定する（S 13)。その後、そのしきい値 (TH22)を超えるピークの有無を判定し、あれば、上記ピーク値最大のピークの次にピーク値が大きなピークを検出し、そのピーク値を基にしきい値（図 9の例では TH21)を設定する

[0054] 以降、同様の処理を繰り返し、順次定めた複数のしきい値を超えるすべてのピークについてしきい値の設定を行う（S14→S15→S13→. - ·) οこのようにして定めた複数のしきい値を超えるピーク（図 9に示した例では PI, Ρ2, Ρ3)をターゲットピークと見なす（S 16)。

[0055] 上述の処理は、各ピークのピーク値を基にしてそれぞれの裾野部分に設定したしきい値 ΤΗ2と、バックグラウンドノイズの平均値と分散から求めたしきい値 TH1のうち、それぞれのレンジビンで値の高!、方をしき!、値として採用し、このしき!、値より低!ヽピークをノイズピークとして処理することと等しい。但し、上述のように、ピーク値の高い順に、その裾野部分にしきい値を設定する方が、効率的にノイズピークをふるい落とせる。

[0056] なお、検出したピークのピーク値を基に設定したしき、値 ΤΗ2と、ノックグラウンドノィズの平均値と分散から求めたしきい値 TH1だけでなぐ図 5の（Β)に示したようにさらに所定の反射断面積のターゲットからの反射強度を基に設定したしきい値 ΤΗΟのうち、それぞれのレンジビンで値の高ヽ方をしき!、値として採用する処理を行ってもよい。

[0057] 次に第 2の実施形態に係るレーダについて図 11 ·図 12を基に説明する。

FM— CW方式のレーダにぉ、て、送信信号およびローカル信号を生成する発振器の CZN特性が悪化すると、それに応じてビート信号の周波数スペクトルに現れるピーク近傍の裾野が拡がることになる。すなわち、発振信号に含まれるノイズ成分が大きくなるほど、ピークの裾野部分が周波数軸方向に拡がる。この影響で、ピーク値の大きなピークの近傍にノイズに起因する強度の小さなピークが多数現れ、これをタ一ゲットピークとして誤認識するおそれがある。

[0058] そこで、第 1の実施形態の場合と同様に、 CZN特性によるピーク近傍の裾野部分のレベルとランダムノイズとを合成したレベルの最大値を上回るレベル（ノイズがそのしき、値を所定の確率で上回らな、レベル）にしき、値を設定する。

[0059] 図 11は、発振器の CZN特性によるピーク近傍の裾野部分のスペクトルの拡がりとノックグラウンドノイズの合成により発生した周波数スペクトルの様子を示している。

[0060] もし図 11に示したバックグラウンドノイズを基にして定めたしき、値 TH1だけでピークを検出すると、図中破線 Aで囲んだ部分に含まれる複数の丸印で示すピークがタ一ゲットピークとして誤検出されていまう。

[0061] そこで図 12に示すように、ピーク Pのピーク値と発振器の CZN特性とに基づいてしき!、値 TH3を定め、バックグラウンドノイズを基に定めたしき、値 TH1との値の高!ヽ方を全体のしきい値として用いる。このようにして、発振信号に重畳されているノイズの影響でピーク近傍の裾野部分にランダムノイズが重畳されることによって生じるピークがターゲットピークとして誤検出されるのを防止することができる。

[0062] なお、このようなしきい値の設定は第 1の実施形態の場合と同様に、まずバックダラゥンドノイズを基に定めたしきい値 TH1を超える複数のピークを検出し、それらの複数のピークのうちピーク値の高、もの力も順に行、、しきヽ値を超えるピークが無くなるまで、その処理を繰り返せばよい。

[0063] 次に第 3の実施形態に係るレーダについて図 13を基に説明する。

図 1に示した IF増幅回路 7はビート信号である IF信号の物標までの距離に応じて定まる周波数によって増幅度を変化させる特性を備えている。この IF増幅回路 7は、遠方からの反射信号であるほど、すなわち周波数が高いほど、その受信信号の増幅度を高める。そのため、ノックグラウンドノイズも高周波になるほど増大する傾向を示す

[0064] 図 13はその場合の周波数スペクトルの例を示している。この例では、レンジビン 31 にピーク Pが生じて、て、それより低域側では裾野部分が比較的急激に減衰して!/、る力高域側ではノイズレベルの高いノイズが現れている。そこでピーク Pのピーク値を基にして定めるしきい値は、上記距離減衰補正の特性を考慮して、しきい値ライン T H2Lで示すように低域側で比較的急峻に減衰させ、しき、値ライン TH2Hで示すように高域側ではその減衰を緩やかにする。但し、図 13の例では高域側のしきい値ライン TH2Hを略一定 (傾き 0)として!/、る

なお、このようなしきい値の設定についても第 1の実施形態の場合と同様に、まずバックグラウンドノイズを基に定めたしきい値 TH1を超える複数のピークを検出し、それらの複数のピークのうちピーク値の高、もの力も順に行、、しきヽ値を超えるピークが無くなるまで、その処理を繰り返せばよい。

[0065] 次に第 4の実施形態に係るレーダについて図 14·図 15を基に説明する。

FM— CW方式のレーダにおいて、レーダ装置内のスイッチング電源や、信号処理回路'ビームスキャン機構のクロック発振器などの信号が受信段に混入する場合がある。このことにより、ビート信号は物標カもの反射波と送信信号との本来のビート信号成分以外に FMまたは AMの変調成分が含まれる状態になり、ビート信号にそのサイドバンド成分がスプリアスとして現れる。本来のターゲットピークのピーク値が高!、場合、上記 FMまたは AMの変調成分が本来のビート信号のレベルに比較すると小さなレベルに抑えられていても、上記サイドバンドのピークがしきい値を超えて、それをターゲットピークとして誤検出するおそれがある。

[0066] 図 14の (A) , (B)はいずれもビート信号に AM変調成分が存在する場合であり、（ A)は SZN比が比較的小さぐターゲットピークのピーク値が比較的小さい場合、 (B )は SZN比が比較的大きぐターゲットピークのピーク値が比較的大きい場合である [0067] このようにターゲットピーク PI, P2のピーク値が比較的低ぐバックグラウンドノイズの強度が高い場合には、バックグラウンドノイズを基にして定めたしきい値 TH1が高く、サイドバンド成分が小さいので、サイドバンドによるピークはしきい値 TH1を超えないが、（B)に示すように、ターゲットピーク PI, P2のピーク値が高ぐノックグラウンドノイズの強度が低くてしき、値 TH1が低ヽ場合には、ターゲットピーク近傍の Aで示す部分にしきい値 TH1を超える丸印で示すサイドバンドによるピークが誤検出されてしまう。

[0068] し力し、装置内でノイズとして発生する信号源のスペクトルは略一定であるので、その信号源に起因してターゲットピークの近傍に生じるサイドバンドの出現箇所と強度は予測することができる。そこで、図 15に示すようにこれらのサイドバンドのピークが上回らな、ようなしき、値を、検出したピークの近傍に設定する。

図 15において (A)は、ピーク近傍のサイドバンドの生じる周波数範囲のしきい値を高めた例である。すなわち、検出したピーク P1のピーク値に応じて予測したサイドバンドの強度より上回る強度をしきい値 TH41として設定する。同様に、ピーク P2のピーク値に応じて予測したサイドバンドの強度より上回る強度をしきい値 TH42として設定する。

また図 15の（B)は、予測したサイドバンドノイズの位置のみしきい値を高めるようにした例である。

[0069] なお、このようなしきい値の設定は第 1の実施形態の場合と同様に、まずバックダラゥンドノイズを基に定めたしきい値 TH1を超える複数のピークを検出し、それらの複数のピークのうちピーク値の高、もの力も順に行、、しきヽ値を超えるピークが無くなるまで、その処理を繰り返せばよい。

このようにして、変調成分により発生するサイドバンドによるノイズピークをターゲットピークとして誤検出するのを防止することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 周波数変調した送信信号を送信し、該送信信号の物標からの反射信号の周波数と前記送信信号の周波数との差の周波数成分を含むビート信号を生成する手段と、該ビート信号の周波数スペクトルを求める手段と、該周波数スペクトルに現れるピークのピーク周波数を求める手段と、を備え、該ピーク周波数に基づいて物標の探知を行うようにしたレーダにぉ、て、

バックグラウンドノイズの強度または所定の反射断面積を持つ物標の反射信号強度に基づ!/、て第 1のしき、値を定め、前記周波数スペクトルに現れる第 1のしき、値を超える複数のピークについて、それぞれのピークの強度に応じて、それぞれのピークの所定の近傍周波数領域に第 2のしきい値を定め、該第 2のしきい値を超えるピークを抽出する手段を備えたことを特徴とするレーダ。

[2] 前記第 2のしきい値は、前記ビート信号に窓関数を掛けることにより生じる前記ピークの周波数軸方向の拡がりに応じて裾野部分の所定帯域で値を高くしたことを特徴とする請求項 1に記載のレーダ。

[3] 前記第 2のしきい値は、前記送信信号を生成する発振器の CZN特性により生じる前記ピークの周波数軸方向の拡がりに応じて裾野部分の所定帯域で値を高くしたことを特徴とする請求項 1または 2に記載のレーダ。

[4] 前記第 2のしきい値は、前記ピークの強度に応じて、該ピークの周波数を中心として上下方向に向力つて次第に低下するように定めたことを特徴とする請求項 1、 2または 3に記載のレーダ。

[5] 前記第 2のしきい値は、前記ビート信号に重畳されている変調成分により前記ピークとともに現れるサイドバンドの強度を上回るように定めたことを特徴とする請求項 1一 4のうちいずれかに記載のレーダ。

[6] 前記ピークを抽出する手段は、前記第 1のしきい値を超える複数のピークのうちピーク値の大きなものから順に前記第 2のしきい値を定めるとともに、各ピークの第 2のしきい値をすベて超えるピークを抽出するものである請求項 1一 5のうちいずれかに記載のレーダ。