特許 6716223 レーダシステム、および信号処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6716223

(24)【登録日】2020年6月12日

(45)【発行日】2020年7月1日

(54)【発明の名称】レーダシステム、および信号処理システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/46 20060101AFI20200622BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/46

【請求項の数】8

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2015-177821(P2015-177821)

(22)【出願日】2015年9月9日

(65)【公開番号】特開2017-53721(P2017-53721A)

(43)【公開日】2017年3月16日

【審査請求日】2018年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】東海林 慶一

【審査官】 安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０７５８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２６５１０５４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１２−２５５６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２２７８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４１０３１４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０６６２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 東海林 慶一 他２名，マルチスタティックレーダによる標定処理精度に関する検討 The Localization Accuracy for the Multistatic Radar，電子情報通信学会２０１５年通信ソサイエティ大会講演論文集１ PROCEEDINGS OF THE 2015 IEICE COMMUNICATIONS SOCIETY CONFERENCE，日本，一般財団法人 電子情報通信学会，２０１５年 ８月２５日，B-2-19，p.177

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００− ７／４２，

Ｇ０１Ｓ １３／００−１３／９５，

ＣＳＤＢ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測角方向が異なり、検出対象を検出する領域の少なくとも一部が重複するように設定され、送信局から送信された電波が検出対象において反射されて、前記反射された電波の周波数成分を含む受信信号を受信する複数の受信局と、
前記複数の受信局のそれぞれに対して設けられ、複数の異なる補正量の傾向に基づいて、前記送信局が送信した電波の周波数と、前記受信信号に含まれる前記反射された電波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、前記受信信号の周波数成分を補正する補正部と、
前記複数の受信局のそれぞれに対して設けられた補正部により補正された前記受信信号の周波数成分のうち、各補正部のそれぞれにおいて基準を満たす前記受信信号の周波数成分に基づいて、移動する前記検出対象の位置を推定する推定部と、
を備えるレーダシステム。

【請求項2】

前記推定部は、
前記基準を満たす前記受信信号の周波数成分に基づいて、前記受信局に対する相対移動速度が異なる前記検出対象から前記複数の受信局に含まれる各受信局までの距離を推定し、推定結果に基づいて、前記検出対象の位置を推定する、
請求項１記載のレーダシステム。

【請求項3】

前記補正部は、
前記ドップラ遷移を打ち消すように調整された復調係数を生成する復調係数生成部と、
前記復調係数に基づいて前記受信信号の周波数成分を変換するとともに、前記復調係数に従ったパルス圧縮処理を実施する変換部と、
を備える
請求項１または請求項２記載のレーダシステム。

【請求項4】

前記複数の受信局は、第１の受信局と第２の受信局とを備え、
少なくとも前記検出対象に対する前記第１の受信局の測角方向と前記第２の受信局の測角方向とは異なり、
前記推定部は、
前記第１の受信局によって受信され、前記第１の受信局の第１の補正部により補正された前記基準を満たす第１の受信信号の周波数成分に基づいて、前記検出対象から前記第１の受信局までの第１距離を推定し、
前記第２の受信局によって受信され、前記第２の受信局の第２の補正部により補正された前記基準を満たす第２の受信信号の周波数成分に基づいて、前記検出対象から前記第２の受信局までの第２距離を推定し、
前記推定結果に基づいて、前記検出対象の位置を推定する、
請求項２に記載のレーダシステム。

【請求項5】

前記複数の受信局は、第１の受信局と第２の受信局とを備え、
少なくとも前記検出対象の前記第１の受信局に対する相対移動速度と前記検出対象の前記第２の受信局に対する相対移動速度とは異なり、
前記推定部は、
前記第１の受信局によって受信され、前記第１の受信局の第１の補正部により補正された前記基準を満たす第１の受信信号の周波数成分に基づいて、前記検出対象から前記第１の受信局までの第１距離を推定し、
前記第２の受信局によって受信され、前記第２の受信局の第２の補正部により補正された前記基準を満たす第２の受信信号の周波数成分に基づいて、前記検出対象から前記第２の受信局までの第２距離を推定し、
前記推定結果に基づいて、前記検出対象の位置を推定する、
請求項２に記載のレーダシステム。

【請求項6】

前記複数の受信局は、更に第３の受信局を備え、
前記推定部は、
前記第３の受信局によって受信され、前記第３の受信局の第３の補正部により補正された前記基準を満たす第３の受信信号の周波数成分に基づいて、前記検出対象から前記第３の受信局までの第３距離を推定し、
少なくとも前記第１距離、前記第２距離、および前記第３距離に基づいて、前記検出対象の位置を推定する、
請求項４又は請求項５記載のレーダシステム。

【請求項7】

前記基準を満たす信号は、受信信号の信号強度に関する基準であり、
前記推定部は、
各補正部のそれぞれにおいて受信信号の信号強度に関する基準を満たす前記受信信号を選択する選択する選択部と、
前記補正部ごとに前記選択された信号をインコヒーレント積分する積分処理部と、を更に備え、
前記推定部は、前記インコヒーレント積分された後の信号から前記検出対象の位置を推定する、
請求項４から請求項６の何れか１項に記載のレーダシステム。

【請求項8】

測角方向が異なり、検出対象を検出する領域の少なくとも一部が重複するように設定され、送信局から送信された電波が検出対象において反射されて、前記反射された電波の周波数成分を含む受信信号を受信する複数の受信局のそれぞれに対して設けられ、複数の異なる補正量の傾向に基づいて、前記送信局が送信した電波の周波数と、前記受信信号に含まれる前記反射された電波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、前記受信信号の周波数成分を補正する補正部と、
前記複数の受信局のそれぞれに対して設けられた補正部により補正された前記受信信号の周波数成分のうち、各補正部のそれぞれにおいて基準を満たす前記受信信号の周波数成分に基づいて、移動する前記検出対象の位置を推定する推定部と
を備える信号処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、本発明の実施形態は、レーダシステム、および信号処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーダシステムにおいて、送信時にレーダ波に対して変調処理を施し、受信時に復調処理を行うことでレンジング処理の分解能向上を図るパルスレーダが知られている。ただし、検出対象が移動する場合、変調されたレーダ波は、検出対象の相対速度に対応するドップラ遷移の影響を受ける。ドップラ遷移の影響を受けたレーダ波を受信レーダが復調処理をした際に、復調後の信号にドップラ遷移の影響が表れて、レンジング処理により得られた位置と実際の検出対象の位置との間に誤差が生じる。
また、送信波の反射信号を複数の受信レーダでそれぞれ受信するマルチスタティックレーダが知られている。マルチスタティックレーダにおける各受信レーダは、同一の検出対象において反射されたレーダ波であっても、検出対象の相対速度が互いに異なることにより、ドップラ遷移の影響度合いが異なるレーダ波をそれぞれ受信する。そのため、各受信レーダにおいて共通の復調処理を実施した場合、レンジング処理により得られた検出対象の位置と実際の検出対象の位置との間に、受信レーダごとに互いに異なる誤差が生じることにより、検出対象までの距離を所望の検出精度で得ることは容易ではない。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】M. I. Skolnik, “Radar Handbook,” Third edition, pp. 23.1-23.13, McGraw-Hill, New York,

【非特許文献2】N. J. Wills, “Bistatic Radar,” Second edition, Silver Spring, MD: Technology Service Corp., 1995. Corrected and republished by Raleigh, NC: SciTech Publishing, Inc., 2005

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、検出対象までの距離の検出精度を高めることができるレーダシステム、および信号処理システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態のレーダシステムは、複数の受信局と、補正部と、推定部とを持つ。複数の受信局は、測角方向が異なり、検出対象を検出する領域の少なくとも一部が重複するように設定され、送信局から送信された電波が検出対象において反射されて、前記反射された電波の周波数成分を含む受信信号を受信する。補正部は、前記複数の受信局のそれぞれに対して設けられ、複数の異なる補正量の傾向に基づいて、前記送信局が送信した電波の周波数と、前記受信信号に含まれる前記反射された電波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、前記受信信号の周波数成分を補正する。推定部は、前記複数の受信局のそれぞれに対して設けられた補正部により補正された前記受信信号の周波数成分のうち、各補正部のそれぞれにおいて基準を満たす前記受信信号の周波数成分に基づいて、移動する前記検出対象からの位置を推定する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態に係るレーダシステム１の概略を示す図。

【図2】実施形態において採用し得るマルチスタティックレーダを例示した図。

【図3】実施形態において採用し得るマルチスタティックレーダを例示した他の図。

【図4】レーダシステム１の構成図。

【図5】レーダシステム１の検出性能として所要ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）に対する検知確率の推移を示す図。

【図6】レーダシステムの検出性能として受信レーダの局数に対する所要ＳＮＲの推移を示す図。

【図7】複数の受信レーダが配置された領域を検出対象３０が移動する状況を模式化した図。

【図8】レーダシステム１により実行される処理の流れを示すシーケンス図。

【図9】ＲＸ２０における処理を模式化して示す図。

【図10】比較例のレーダシステムにおける誤差要因をモデル化して示す図。

【図11】測距成分の誤差について示す図。

【図12】検討の条件として定めたパラメータ諸元について示す図。

【図13】レーダシステムのマルチスタティックアングルによる推定誤差の推移を示す図。

【図14】第２の実施形態に係るレーダシステム１Ａの構成図。

【図15】レーダシステム１Ａにより実行される処理の流れを示すシーケンス図。

【図16】第３の実施形態に係る信号処理システム６０の構成図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態のレーダシステムを、図面を参照して説明する。以下、前述の構成と同じ構成には同じ符号を附す。

【0008】

（第１の実施形態）
（レーダシステムの概要）
図１は、第１の実施形態に係るレーダシステム１の概略を示す図である。レーダシステム１は、例えば、送信レーダ（以下、「ＴＸ」という。）１０と、Ｎ局の受信レーダ（以下、「ＲＸ」という）２０−１、２０−２、…、２０−Ｎと、演算処理部５０とを含む。以下、いずれの受信レーダであるかを区別しないときは、単にＲＸ２０という。レーダシステム１は、ＴＸ１０により送信された電波が検出対象３０によって反射された反射波を、ＴＸ１０とは異なる位置に配置された複数のＲＸ２０で受信することで、検出対象３０の位置を特定するマルチスタティックレーダである。この場合、Ｎは、例えば３以上の整数である。なお、レーダシステム１は、ＲＸ２０を２つ備えるバイスタティックレーダであってもよい。

【0009】

ＲＸ２０のそれぞれは、互いに距離が隔てて配置される。ＲＸ２０同士の距離は、ＲＸ２０のそれぞれからの検出対象３０に対する測角方向が互いに異なる程度に決定される。また、少なくとも複数のＲＸ２０のそれぞれは、ＴＸ１０に対する距離が隔てて配置される。ＴＸ１０とＲＸ２０との距離は、上記の複数のＲＸ２０のそれぞれからの検出対象３０に対する測角方向が、ＴＸ１０からの検出対象３０の方向と異なる程度に決定される。

【0010】

ＴＸ１０は、例えば、変調された信号を送信波として出力する。ＴＸ１０が送信した送信波は、検出対象３０において反射され、その反射波がＮ個のＲＸ２０によりそれぞれ受信される。

【0011】

（マルチスタティックレーダの方式）
図２と図３とを参照して、実施形態におけるマルチスタティックレーダの方式について説明する。図２と図３は、実施形態において採用し得るマルチスタティックレーダを例示した図である。マルチスタティックレーダは、検出対象を検出する処理の違いにより、次の２つの方式に大別される。

【0012】

図２に示す第１の方式は、各受信レーダ（例えばＲＸ２０）で検出対象３０の検出処理は行わず、得られたＲａｗデータのレベルの情報を中央装置（例えば演算処理部５０）に伝送し、中央装置側で検出対象３０の検出の有無を判定する方式である。このような方式を適用したものは、Centralized型と呼ばれている。

【0013】

図３に示す第２の方式は、各受信レーダ（例えば後述のＲＸ２０Ａ）で検出対象３０の検出処理を行い、検出結果であるＰｌｏｔレベルの情報を中央装置（例えば後述の演算処理部５０Ａ）に伝送し、中央装置が各受信レーダの検出結果を基にして改めて総合的な検出判定行う方式である。このような方式を適用したものは、Decentralized型と呼ばれている。

【0014】

第１の実施形態のレーダシステム１は、上記の第１の方式のCentralized型に分類される。ＲＸ２０は、それぞれ受信した反射波に基づいた信号処理を行った後のデータを演算処理部５０に提供する。演算処理部５０は、ＲＸ２０のそれぞれから提供されたデータを解析して、検出対象３０を検出するとともに、検出対象３０の位置を推定する。

【0015】

（レーダシステムの構成）
図４を参照して、本実施形態におけるレーダシステム１の構成について説明する。同図は、本実施形態におけるレーダシステム１の構成図である。
レーダシステム１（信号処理システム）は、例えば、複数のＲＸ２０と、演算処理部５０とを備える。レーダシステム１は、さらに、ＴＸ１０を備えていてもよい。

【0016】

［ＴＸ］
ＴＸ１０は、例えば、所定の規則に従って変調した変調波をパルス波（電波）にして、アンテナ１１から送出する。変調波の変調方式は、周波数変調であってもよく、予め定められた符号則に従ったパルス変調であってもよい。なお、変調方式の規則は、各ＲＸ２０と共有される。

【0017】

上記のパルス波は、独立したパルスとして送出されてもよく、或いは、所定の期間に断続的に複数送出され、予め定められた送出タイミングに従って繰り返されてもよい。以下の説明では、所定の期間に断続的に複数送出されるパルス波の場合を例示して説明する。

【0018】

［ＲＸ］
ＲＸ２０は、ＴＸ１０から送信された変調波（電波）が検出対象３０において反射されて、反射された電波をアンテナ２１によって受信する。ＲＸ２０は、アンテナ２１によって受信した電波から受信信号（信号ＲＳ１）を取り出し、ＴＸ１０が送信した変調波（電波）の周波数と、信号ＲＳ１に含まれる変調波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、信号ＲＳ１の周波数成分を補正する。

【0019】

ＲＸ２０は、例えば、信号変換部２２と、復調処理部２３と、パルス積分処理部２６と、通信部２７とを備える。なお、図４ではＲＸ２０を代表してＲＸ２０−１の構成についてのみ記載し、その他のＲＸの構成については省略している。
信号変換部２２は、信号ＲＳ１に対して周波数変換とアナログ・ディジタル変換とを実施し、信号ＲＳ１に含まれる所望の信号成分を含む信号ＲＳ２をディジタル信号として出力する。信号変換部２２は、さらに、ディジタル信号に対して所定の重み係数を乗じることにより、所望の受信ビームを形成してもよい。

【0020】

復調処理部２３（補正部）は、信号変換部２２によって変換された信号ＲＳ２の復調処理を実施する。復調処理部２３は、検出対象３０の移動にともなって検出対象３０における反射波に生じるドップラ遷移であって、ＴＸ１０が送信した変調波の周波数と、信号ＲＳ１に含まれる変調波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、信号ＲＳ１の周波数成分を補正する。

【0021】

復調処理部２３は、例えば、復調係数生成部２４と変換部２５とを備える。
復調係数生成部２４は、例えば、復調処理の系統数と同じ個数の復調係数を生成する。復調処理の系統とは、上記のドップラ遷移を打ち消すことについて複数の結果を得るために、予め周波数成分の補正量の傾向を変えて用意した構成のことである。復調係数生成部２４は、ドップラ遷移を打ち消すように調整された復調係数を、復調処理の系統に対応させて生成する。
変換部２５は、復調係数生成部２４によって生成された復調係数に基づいて、信号ＲＳ２の周波数成分を系統ごとに変換する。
変換部２５は、復調処理を実施する際に、復調係数生成部２４によって生成された復調係数に基づいてパルス圧縮処理を実施する。上記のように、ドップラ遷移を打ち消すように調整された復調係数に基づいて復調処理を実施することにより、ドップラ遷移の影響を低減した復調処理を実施する。

【0022】

なお、復調処理部２３は、複数の系統に分けて、信号変換部２２によって変換された信号ＲＳ２の復調処理を実施する。それぞれの系統に対応させて、復調係数生成部２４と変換部２５とを組にして複数設けておき系統ごとの処理を並列処理してもよく、１対の復調係数生成部２４と変換部２５とを系統ごとに時分割処理をしてもよい。

【0023】

パルス積分処理部２６は、復調係数に基づいて復調された後の信号ＲＳ３を、復調処理の系統ごとにパルス積分する。

【0024】

通信部２７は、パルス積分処理部２６によるパルス積分の結果(信号ＲＳ４)を演算処理部５０宛に通知する。

【0025】

ＲＸ２０−２からＲＸ２０−Ｎは、例えば、ＲＸ２０−１と同様の構成を備える。それらの説明はＲＸ２０−１の説明を参照する。

【0026】

演算処理部５０は、ＲＸ２０のそれぞれから通知されたパルス積分の結果（信号ＲＳ４）に基づいて、検出対象３０の位置を推定する。演算処理部５０は、例えば、通信部５１と、選択部５２と、インコヒーレント積分処理部５３と、閾値判定処理部５４と、推定処理部５５と、出力処理部５６とを備える。
通信部５１は、ＲＸ２０からのデータを受信する。
選択部５２は、複数のＲＸ２０によってそれぞれ受信され、復調処理部２３によりそれぞれ補正された後の信号ＲＳ４のうちから、受信信号の信号強度に基づいて受信信号をＲＸ２０ごとに選択し、選択された結果を信号ＲＳ５とする。
インコヒーレント積分処理部５３（積分処理部）は、ＲＸ２０ごとに選択された結果の信号ＲＳ５に対してインコヒーレント積分処理を実施して、インコヒーレント積分処理の結果を信号ＲＳ６とする。
閾値判定処理部５４は、予め定められた閾値を判定条件にして、信号ＲＳ６の判定を実施する。当該判定により、検出対象３０として判定し得る確率が比較的高いものを検出対象３０の候補として判定する。
推定処理部５５は、インコヒーレント積分処理部５３による演算処理（積分処理）された後の信号ＲＳ６に基づいて、判定処理により選択された検出対象３０の位置を推定する。
出力処理部５６は、推定された検出対象３０の位置を出力する。

【0027】

（レーダシステムにおける推定処理について）
以下、レーダシステム１の推定処理について説明する。

【0028】

「レーダシステム１における推定処理の原理」
上記のとおりレーダシステム１は、１局の送信レーダ（ＴＸ１０）と複数の受信レーダ（ＲＸ２０）を含み、ＴＸ１０とＲＸ２０とを異なる位置に設けたCentralized型のマルチスタティックレーダである。

【0029】

本実施形態のレーダシステム１では、ＲＸ２０の測角性能に影響されない方法で位置の推定処理を実施する。本実施形態の位置の推定処理では、ＲＸ２０で受信される直接波の受信時刻ｔ１と、当該ＲＸ２０で反射波が受信された時刻をｔ２とし、受信時刻の時間差ΔＴｒｔを利用する。推定処理に用いるＲＸ２０の局数を複数とし、例えば３局以上にする。以下の説明では、ＲＸ２０の局数を３局とした場合の推定処理について説明する。各ＲＸ２０と検出対象３０までの距離を式（１）として定式化する。

【0030】

【数1】

【0031】

式（１）において、ＲＸ２０−１（第１の受信局）と検出対象３０の距離をＲ_Ｒ１で示し、ＲＸ２０−２（第２の受信局）と検出対象３０の距離をＲ_Ｒ２で示し、ＲＸ２０−３（第３の受信局）と検出対象３０の距離をＲ_Ｒ３で示す。また、（ｘ_１,ｙ_１,ｚ_１）がＲＸ２０−１の位置、（ｘ_２,ｙ_２,ｚ_２）がＲＸ２０−２の位置、（ｘ_３,ｙ_３,ｚ_３）がＲＸ２０−３の位置をそれぞれ示し、（ｘ_Ｔ,ｙ_Ｔ,ｚ_Ｔ）が検出対象３０の位置を示す。ｃは、伝搬速度を示す。
上記の式（１）の連立方程式を解くことで、検出対象３０の位置（ｘ_Ｔ,ｙ_Ｔ,ｚ_Ｔ）が求まる。上記の式（１）が非線形連立方程式であり、ＲＸ２０による測距誤差の影響により、同連立方程式を解けない場合がある。そのような場合には、ニュートン法などの反復による逐次計算法を適用して解を求めてもよい。
この方法では、求めるべき未知数を、初期値（０）と修正値（Δ）の和を用いて、式（２）のように仮定する。

【0032】

【数2】

【0033】

次に、上記の式（２）の修正値（Δ）の項を式（３）のように線形化して、ΔＲ_ｉとする。

【0034】

【数3】

【0035】

上記の式（３）において、ｉは、各ＲＸ２０を識別する識別情報であり、１以上の整数とする。ここで、ΔＲ_ｉは、「擬似距離Ｒ_ｉ」と「初期値から算出される推定距離」との差分として、次の式（４）のように表される。

【0036】

【数4】

【0037】

上記の式（４）の偏微分項は、次の式（５）になる。

【0038】

【数5】

【0039】

上記の式（５）を上から順にα_ｉ、β_ｉ、γ_ｉとおくと、ΔＲ_ｉは、次の式（６）のように表すことができる。

【0040】

【数6】

【0041】

次の式（７）のようにΔＲ、Ａ、Δｘをおくことにより、上記の式（６）を式（８）と表すことができる。

【0042】

【数7】

【0043】

【数8】

【0044】

上記の式（８）をΔｘについて整理して式（９）に示す。

【0045】

【数9】

【0046】

上記の式（９）において、Δｘが十分に小さい値であれば、初期値と修正値とを加算した（ｘ_Ｔ,ｙ_Ｔ,ｚ_Ｔ）を解にする。一方、Δｘが十分に小さい値でなければ、（Δｘ,Δｙ,Δｚ）を（ｘ_０,ｙ_０,ｚ_０）に代入して、Δｘの計算を繰り返し実施する。

【0047】

次に、ＲＸ２０が４局以上にする場合について、ΔＲを次の式（１０）のように定義する。

【0048】

【数10】

【0049】

上記の式（１０）において、εは、各ＲＸ２０における誤差を要素に含む行列（ベクトル）であり、ＲＸ２０をＮ局とする場合、式（１１）のように表すことができる。

【0050】

【数11】

【0051】

上記の式（１１）において、「（・）^Ｔ」は、転置行列を示す。ここで、最適化処理の評価手法として、この各要素のε_ｉの２乗和を最小にするように解を決定する最小２乗法を適用する。式（１０）を式（１２）のように変形する。

【0052】

【数12】

【0053】

各要素のε_ｉの２乗和を式（１３）に示し、同式を式（１４）のように変換する。

【数13】

【0054】

【数14】

【0055】

上記のｆが変数Δｘで偏微分可能であり、ｆを最小にする変数Δｘで極値をとるとすれば、次の式（１５）と式（１６）に示す結果が導かれる。

【0056】

【数15】

【0057】

【数16】

【0058】

上記の式（１６）の両辺の転置をとり、（Ａ^ＴＢ)＝Ｂ^ＴＡ^Ｔという変換則を用いて、更に、（Ａ^ＴＡ）が対称行列であることから、上記の式（１６）を式（１７）のように変換できる。

【0059】

【数17】

【0060】

式（１７）をΔｘについて解くことで、式（１８）に示す修正値を導出する。

【0061】

【数18】

【0062】

上記の式（１８）により導出したΔｘに基づいた推定処理を実施する。これにより、各ＲＸ２０による測角性能の影響を受けることなく、ＴＸ１０における送信パルスの送信時刻と検出対象３０における反射信号の受信時刻の差分ΔＴｒｔ１からΔＴｒｔＮの観測値のみを用いて検出対象３０の位置の推定が行える。上記の位置検出の方法によれば、推定誤差に影響する要因を各ＲＸ２０が有する測距誤差の影響のみに抑え込むことが可能となる。

【0063】

図５と図６とを参照して、レーダシステムの検出性能について説明する。

【0064】

（所要ＳＮＲに対する検出確率）
図５は、レーダシステムの検出性能として所要ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）に対する検知確率の推移を示す図である。同図には、ＲＸ２０の局数を２局から４局にした場合のレーダシステム１の検出性能を試算した結果を検知確率（Detection Probability）として示す。レーダシステム１の検出性能として、レーダシステム１における１局のＲＸ２０で得られる受信信号電力Ｓを、モノスタティックレーダの受信レーダにより得られる受信信号電力Ｓに基づいて規定する。
モノスタティックレーダの受信レーダにより得られる受信信号電力Ｓの値を、Ｐ_ＴＧ_ＴＧ_Ｒとする。Ｐ_Ｔは送信電力を示し、Ｇ_Ｔは送信時のアンテナの利得を示し、Ｇ_Ｒは受信時のアンテナの利得を示す。
上記のレーダシステム１における１局のＲＸ２０で得られる受信信号電力Ｓの値を、Ｐ_ＴＧ_Ｔ（ＮｘＧ_Ｒ）としたものである。なお、Ｎは、ＲＸ２０の局数を示す。なお、同図に、比較例としてモノスタティックレーダの検出特性を示す。同図に示す結果から、レーダシステム１のＲＸ２０の局数を増やすことにより、検出性能が改善できることがわかる。

【0065】

（受信レーダの局数に対する所要ＳＮＲの推移）
図６は、レーダシステムの検出性能として受信レーダの局数に対する所要ＳＮＲの推移を示す図である。同図には、ＲＸ２０の局数を１局から１０局にした場合のレーダシステム１の検出性能を試算した結果を所要ＳＮＲとして示す。同図に示す結果から、レーダシステム１のＲＸ２０の局数を増やすことにより、ある検出性能に必要とされる１局のＲＸ２０の所要ＳＮＲを低減することが可能となることが確認でき、検出性能が改善できることがわかる。

【0066】

上記のとおり、マルチスタティックレーダとして構成したレーダシステム１は、ＲＸ２０の局数を増やすことで、位置の推定性能と検出性能を向上させることができる。

【0067】

（分解性能）
レーダシステム１が、前述した推定性能や検出性能を得るためには、複数のＲＸ２０が検出対象３０からの反射信号を示すデータ（Ｒａｗデータ）を、当該ＲＸ２０から検出対象が存在する真の位置までの距離としてレンジング処理する必要がある。
レーダシステム１は、送信するレーダ波に対して変調処理を施し、受信した信号の復調処理を行うことでレンジング処理の分解能向上を図る。ただし、検出対象３０が移動する場合、変調したレーダ波の反射波には、移動する検出対象３０の相対速度に対応するドップラ遷移が生じる。ドップラ遷移の影響を加味せずに復調処理をした場合には、レンジング処理により得られた位置と実際の位置に誤差が生じてしまう。そこで、本実施形態のレーダシステム１は、ドップラ遷移の影響を低減するように復調処理を実施する。

【0068】

さらに、複数の受信レーダを持つマルチスタティックレーダでは、検出対象３０に対する各受信レーダの視線角度が受信レーダごとにそれぞれ異なる。
例えば、図７を参照して各受信レーダにおけるドップラ遷移について説明する。同図は、複数の受信レーダが配置された領域を検出対象３０が移動する状況を模式化した説明図である。同図には、ＲＸ２０−１とＲＸ２０−２とＲＸ２０−３と、検出対象３０が示されている。検出対象３０は、ＲＸ２０−１とＲＸ２０−２とＲＸ２０−３のそれぞれから検出可能な範囲にあるとする。
ＲＸ２０−１と検出対象３０とを結ぶ方向に軸ＬＴ１を定め、ＲＸ２０−２と検出対象３０とを結ぶ方向に軸ＬＴ２を定め、ＲＸ２０−３と検出対象３０とを結ぶ方向に軸ＬＴ３を定める。
検出対象３０は、例えば、ＲＸ２０−１とＲＸ２０−２とＲＸ２０−３とに対して相対速度Ｖ_Ｔで矢印の方向に移動する。相対速度Ｖ_Ｔの軸ＬＴ１と軸ＬＴ２と軸ＬＴ３の各方向の成分は、それぞれ相対速度Ｖ_Ｔ１と相対速度Ｖ_Ｔ２と相対速度Ｖ_Ｔ３になる。図示するように、相対速度Ｖ_Ｔ１と相対速度Ｖ_Ｔ２と相対速度Ｖ_Ｔ３は互いに異なる大きさになる。上記のとおり各ＲＸ２０は、検出対象３０に対する相対速度が異なることにより、異なるドップラ遷移を受けたレーダ波を受信する。
このように、マルチスタティックレーダにおいて推定性能と検出性能に影響を与える「誤差」の要因となるドップラ遷移は、ＲＸ２０ごとに異なるものとなる。

【0069】

そこで、本実施形態のレーダシステム１では、以下に示す処理を実施することにより分解性能を向上させる。

【0070】

図８と図９を参照して、レーダシステム１により実行される処理について説明する。図８は、レーダシステムにより実行される処理の流れを示すシーケンス図である。図９は、ＲＸ２０における処理を模式化して示す図である。

【0071】

以下に示すステップＳ１０からステップＳ２３までの処理は、所定の周期で繰り返し実施されるが、図８には１回分を明示して、繰り返し実施される処理の記載を省略している。一方、図９においては、上記の繰り返しがＺ回繰り返されるものとして示し、繰り返し実施される途中の回の記載を省略している。

【0072】

［ＴＸ１０における処理］
（ステップＳ１０）：ＴＸ１０は、予め定められた変調方式により変調したレーダ波（変調波）を送出する。ＴＸ１０から送信されたレーダ波が検出対象３０において反射される。

【0073】

［ＲＸ２０における処理］
ＲＸ２０のそれぞれは、以下に示すステップＳ２１からステップＳ２５の処理を実施する。代表してＲＸ２０−１の処理について説明する。
（ステップＳ２１）：ＲＸ２０−１は、アンテナ２１により反射波を受信する。

【0074】

（ステップＳ２２）：信号変換部２２は、例えば、アンテナ２１により受信した反射波に対して、ＩＦ変換、および、アナログ・ディジタル変換により、ディジタルデータへ変換する。
上記のディジタルデータは、検出対象３０の相対速度に対応するドップラ遷移ｆ_ｄを受けた信号として次の式（１９）のように表される。

【0075】

ｘ(t)= exp (+j (ω₀+ω_d)t) ・・・（１９）

【0076】

上記の式（１９）において、角速度ω_０は、ＴＸ１０のレーダ波の中心周波数ｆ_０と次の式（２０）に示す関係にある。

【0077】

ω_０＝２πｆ_０ ・・・（２０）

【0078】

また、角速度ω_ｄは、ドップラ遷移周波数ｆ_ｄと次の式（２１）に示す関係にある。

【0079】

ω_ｄ＝２πｆ_ｄ ・・・（２１）

【0080】

（ステップＳ２３）：上記のディジタルデータに変換された信号ＲＳ２に対して、ＲＸ２０は、以下に示す復調処理をＬ個の系統についてそれぞれ実施する。
復調処理部２３は、ＴＸ１０が送信したレーダ波の周波数と、ＲＸ２０の受信信号に含まれる変調波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、受信信号の周波数成分を補正する復調処理を実施して、補正程度を異ならせた複数の補正結果を出力する。

【0081】

例えば、復調係数生成部２４は、上記のドップラ遷移を打ち消すように調整された復調係数として、復調処理の系統数と同数のＬ個の復調係数を生成する。Ｌ個の復調係数は、目標相対速度により生じるドップラ遷移を打ち消すよう、ドップラ補正係数を含んだ係数とする。ドップラ補正の係数を次の式（２１）に示す。

【0082】

Ｗ_ｄ１(ｉ)= exp (−ｊ(ω_０+ω_ｄ１)(Ｔ_Ｓ×(ｉ−１)))
Ｗ_ｄ２(ｉ)= exp (−ｊ(ω_０+ω_ｄ２)(Ｔ_Ｓ×(ｉ−１)))
・・・
Ｗ_ｄＬ(ｉ)= exp (−ｊ(ω_０+ω_ｄＬ)(Ｔ_Ｓ×(ｉ−１))) ・・・（２２）

【0083】

上記の式（２２）において、Ｔ_Ｓは受信レーダにおけるサンプリング周期であり、ｉは１からＰまで変化する変数であり、Ｐは復調係数の係数長である。また、検出対象３０の移動により生じるドップラ遷移の範囲を予測して、予測した範囲から選択したドップラ遷移ｆ_ｄｌに対応する角周波数をω_ｄｌで示す。角周波数をω_ｄｌは、次の式（２３）に示す関係を有する。

【0084】

ω_ｄｌ＝２πｆ_ｄｌ ・・・（２３）

【0085】

なお、上記の式（２２）において、ｌは１からＬまでの整数である。
また、ＴＸ１０によるパルス繰り返し周波数をｆ_ＰＲＦとした場合、ｆ_ｄｌを式（２４）に示すように定義してもよい。

【0086】

ｆ_ｄｌ＝（ｆ_ＰＲＦ/Ｌ）×(ｌ−１)） ・・・（２４）

【0087】

なお、上記の式（２４）からもわかるように、１／ｆ_ＰＲＦを超えるパルスの遅延は検出することができない。
ＴＸ１０から送出されたレーダ波に対応するパルス圧縮係数をＨ_ｉとすると、Ｌ個の復調係数は以下の式（２５）により求まる。

【0088】

Ｈ_ωｌ＝Ｈ_ｉ×Ｗ_ｄｌ ・・・（２５）

【0089】

上記の式（２５）において、復調係数Ｈ_ωｌとパルス圧縮係数Ｈ_ｉは、ともに行列であり、Ｗ_ｄｌは、Ｗ_ｄ１(ｉ)からＷ_ｄＬ(ｉ)を要素とするベクトルとする。
変換部２５は、上記の式（２５）による復調係数Ｈ_ωｌを用いて、受信ディジタルデータを復調する。

【0090】

なお、適した補正量で周波数遷移の補正がなされた系統の信号レベルは、他の系統の信号レベルより大きくなる。

【0091】

上記のステップＳ１０からステップＳ２３までの処理は、ＴＸ１０からパルス波が送出されるごとに一連の処理として実施される。ＴＸ１０から複数のパルス波が送出される場合には、上記の一連の処理をパルス数に応じて繰り返す。
ここで図９を参照して、ＴＸ１０からＺ個のパルス波が送出された場合について説明する。
上記のとおり、ＴＸ１０からＺ個のパルス波の送出に応じて、ディジタルデータに変換された信号ＲＳ２−１、ＲＳ２−２、・・・、ＲＳ２−Ｚが、復調処理部２３に供給される。上記の信号ＲＳ２−ｋの「ｋ」は、順に送出されたパルス波の送出回数を示す。復調処理部２３は、復調処理をＬ個の系統の復調処理をそれぞれ実施して、系統ごとに復調した結果を出力する。
例えば、第１回目のパルス波の送出に対応して、信号ＲＳ２−１が復調処理部２３に供給され、復調処理部２３は、復調処理をＬ個の系統の復調処理をそれぞれ実施して、第１の系統に信号ＲＳ３＿１−１を、第２の系統に信号ＲＳ３＿２−１を、第Ｌの系統に信号ＲＳ３＿Ｌ−１を、系統ごと出力する。信号ＲＳ３＿ｌ−ｋの「ｋ」は、順に送出されたパルス波の送出回数を示し、「ｌ」は、系統を識別する識別情報の値を示す。
復調処理部２３に供給される信号ＲＳ２−ｋは、パルス圧縮処理がなされる前の信号であり、復調処理部２３の機能により復調処理されるとともにパルス圧縮処理がなされた信号ＲＳ３＿ｌ−ｋに変換される。図中の三角形は、受信信号に基づいて生成されたパルス信号の振幅の時系列的変化を示す。同図の場合、信号ＲＳ３＿１−１と信号ＲＳ３＿２−１と信号ＲＳ３＿Ｌ−１のうちで、信号ＲＳ３＿２−１の振幅が他の系統の信号より大きい。第１回目から第Ｚ回目まで通してみても、第２の系統の信号ＲＳ３＿２−ｋの振幅が他の系統の信号より大きい。上記のような傾向がみられる場合には、第２の系統の補正量が、検出対象３０の移動により生じたドップラ遷移量に適した補正がなされたと判断できる。

【0092】

（ステップＳ２４）：ステップＳ１０からステップＳ２３までの処理を、ＴＸ１０が送出したパルス数に応じた回数分繰り返した後、パルス積分処理部２６は、復調処理の系統ごとに、信号ＲＳ３における所定数の受信パルスをパルス積分する。所定数の受信パルスとは、ＴＸ１０が周期的に繰り返し送出したパルスの数に応じた数の受信パルスのことである。例えば、ＴＸ１０が周期的に繰り返し送出したパルスの数に、パルス積分の対象にするパルスの数を一致させる。なお、パルス積分を実施することにより、単一パルスの信号を処理する場合に比べてＳＮＲを改善することができる。

【0093】

（ステップＳ２５）：通信部２７は、パルス積分処理部２６によるパルス積分の結果(信号ＲＳ４)を演算処理部５０宛に通知する。

【0094】

ＲＸ２０−２からＲＸ２０−Ｎは、ＲＸ２０−１と同様に、ステップＳ２１からステップＳ２５までの処理をそれぞれ実施する。
上記のステップＳ２１からステップＳ２５までの処理により、ＲＸ２０のそれぞれから通知されたパルス積分の結果（信号ＲＳ４）には、何れかの系統のパルス積分の結果にドップラ遷移の影響を最も低減できた系統が含まれる。

【0095】

［演算処理部５０における処理］
（ステップＳ５１）：演算処理部５０において、通信部５１は、ＲＸ２０からそれぞれ通知されたデータをそれぞれ受信する。

【0096】

（ステップＳ５２）：選択部５２は、ＲＸ２０の復調処理部２３によりそれぞれ補正された後の信号ＲＳ４のうちの何れかの受信信号を、受信信号の信号強度に基づいてＲＸ２０ごとに選択し、選択された結果を信号ＲＳ５とする。上記の選択処理では、信号レベルが最も大きくなった系統の補正量が適していると評価する評価基準に基づいて、適切な補正がなされた系統を信号レベルの大きさに基づいて選択し、その系統の信号を選択する。例えば、図９の場合では、第２の系統が適した補正処理を実施した例を示した。そのような場合には、選択部５２は、第２の系統の信号を選択することになる。

【0097】

（ステップＳ５３）：インコヒーレント積分処理部５３（積分処理部）は、ステップＳ５２においてＲＸ２０ごとに選択された系統の信号ＲＳ５に対してのインコヒーレント積分処理を実施して、その結果を信号ＲＳ６とする。インコヒーレント積分では、位相成分を用いることなく信号強度に基づいた積分を実施する。例えば、インコヒーレント積分の対象単位は、レンジ方向に定めた所定の距離と、ＲＸ２０の測角方向に定めた所定の角度とにより囲まれる領域を単位とする。複数のＲＸ２０の信号をインコヒーレント積分するに当たり、それぞれのＲＸ２０のインコヒーレント積分の結果を共通の座標系のセルにマッピングする。上記のインコヒーレント積分処理では、ＲＸ２０ごとに選択された系統の信号ＲＳ５の信号強度を、全てのＲＸ２０についてインコヒーレント積分して、その結果を信号ＲＳ６にする。

【0098】

（ステップＳ５４）：閾値判定処理部５４は、予め定められた閾値を判定条件にして、信号ＲＳ６を閾値判定する。当該判定により、当該閾値を超える信号強度の地点を検出対象３０として判定し得る確率が比較的高いセルを検出対象３０の候補として判定する。

【0099】

（ステップＳ５５）：推定処理部５５は、インコヒーレント積分処理（積分処理）された後の信号ＲＳ６から選択されたセルの位置情報から、検出対象３０の位置を推定する。

【0100】

（ステップＳ５６）：出力処理部５６は、推定された検出対象３０の位置を出力する。

【0101】

レーダシステム１は、上記の手順に従って、検出対象３０の相対速度に対する適正な補正量により補正された後の信号を、補正後の信号強度から特定する。レーダシステム１は、補正後の信号強度が最大値を示した場合は、その補正量が適していると判定し、適した補正量で補正した信号に基づいて、検出対象３０の相対速度によるドップラ遷移の影響を低減させたレンジング処理を実施する。

【0102】

（レーダシステムの処理による効果について）
レーダシステム１は、１局の送信レーダ（ＴＸ１０）と複数の受信レーダ（ＲＸ２０）を含み、ＴＸ１０とＲＸ２０とを異なる位置に設けたマルチスタティックレーダである。

【0103】

比較例として、送信レーダと受信レーダとを異なる位置に設ける方式のレーダシステムの一種であるバイスタティックレーダを挙げて、レーダシステム１による効果を説明する。バイスタティックレーダは、送信レーダ１局と受信レーダ１局とを組にして構成され、マルチスタティックレーダに比べると受信レーダの局数が異なる。バイスタティックレーダに関する詳細は、Nicholas, J Willis, Bistatic Radar, Artech House 1991.を参照する。

【0104】

マルチスタティックレーダは、バイスタティックレーダと対比すると受信レーダの局数が異なるものであるが、バイスタティックレーダと同様の推定処理を適用しても十分な性能を得ることができない。

【0105】

ここで、バイスタティックレーダによる推定原理を、マルチスタティックレーダに適用した場合の問題について説明する。
前述の図１を参照して、受信レーダの局数をＮとした場合、マルチスタティックレーダによる推定処理の座標系について説明する。
ＴＸ１０とＲＸ２０のそれぞれの間の距離をベースラインと呼び、Ｌｋで示す。但し、ｋは、ＲＸ２０の識別情報を示し、例えば１以上Ｎ以下の整数である。
ＲＸ２０−ｋと検出対象３０との距離を、ＲＲｋで示す。ＲＲｋとして、例えば、ＲＲ１とＲＲ２とＲＲＮとが図示されている。
ＴＸ１０と検出対象３０までの距離をＲＴで示す。
ＲＸ２０−ｋにおける検出対象３０からの反射波が到来する方向を到来方向θＲｋで示す。到来方向θｋとして、例えば、θＲ１とθＲ２とθＲＮとが図示されている。
ＲＸ２０−ｋにおいて、ベースラインＬｋを基軸とし、検出対象３０からの反射波の到来方向θＲｋまでの角度をαｋで示す。例えば、ＲＸ２０−１において、ベースラインＬ１を基軸とし、検出対象３０からの反射波の到来方向θＲ１までの角度をα１で示す。
ＲＸ２０で受信される直接波の時刻をｔ１、当該ＲＸ２０で反射波が受信された時刻をｔ２とし、受信時刻の時間差ΔＴｒｔを式（２６）とおくことにより、当該受信時刻に対する推定距離ＲＲｋは、式（２７）で計算される。

【0106】

ΔＴｒｔ＝ｔ２−ｔ１ ・・・（２６）

【0107】

【数19】

【0108】

なお、ＲＸ２０でそれぞれ推定された複数の目標位置に対して複数点の重心を算出し、当該重心位置を統合推定位置として検出する方式を適用する。統合推定位置と、実際の目標位置との差分を推定誤差として評価する。
図１０を参照して、比較例のレーダシステムにおける誤差要因について説明する。同図は、誤差要因をモデル化して示す説明図である。
上記の式（２７）からもわかるように、各ＲＸ２０の受信ビームには、観測時間から導かれる測距成分の誤差（±√（σ_Ｒ））と、角度成分の誤差（±√（σ_ａｚ））と、高度成分の誤差（±√（σ_ｅｌ））とが含まれる。上記の誤差が、検出対象３０の位置の検出性能に影響する。

【0109】

一方、本実施形態のレーダシステム１の場合について、図１１を参照して説明する。同図は、本実施形態のレーダシステムにおける測距成分の誤差について示す説明図である。同図に示すように、各ＲＸ２０の距離成分の誤差（±√（σ_Ｒ））に制限される。

【0110】

マルチスタティックレーダに、バイスタティックレーダの推定原理に基づいた定式と同様の定式を当てはめた場合の推定精度は、送信レーダと受信レーダの配置によって異なるものとなる。そこで、送信レーダと受信レーダと検出対象との位置をモデル化し、当該モデルにおけるマルチスタティックレーダによる推定精度を定量的に評価する。上記のモデルでは、ＴＸ１０から検出対象３０までの距離（ＲＴ）と、検出対象３０からＲＸ２０までの距離（ＲＲｋ）とを一律に３０ｋｍとする。上記のモデルを、半径が３０ｋｍの円を用いて説明する。円の中心に検出対象３０が配置され、円周上にＴＸ１０とＲＸ２０のそれぞれが配置される。検出対象３０の位置からＴＸ１０の方向とＲＸ２０の方向とがなす角をバイスタティックアングルという。バイスタティックレーダにおけるバイスタティックアングルを、マルチスタティックレーダのマルチスタティックアングルとみなす。このモデルを用いて、マルチスタティックアングルに対する推定誤差推移を検討する。

【0111】

検討の条件として定めたパラメータ諸元を図１２に示す。同図は、検討の条件として定めたパラメータ諸元について示す説明図である。同図に示す通り、パラメータ諸元として、例えば、送信電力「ＰＴ（ｄＢ）」と、送信アンテナ利得「ＧＴ（ｄＢ）」と、受信アンテナ利得「ＧＴ−１０ｌｏｇＮ（ｄＢ）」と、ＳＮＲ「（１２．８−１０ｌｏｇＮ）（ｄＢ）」と、３ｄＢビーム幅「（１．５ｘＮ）（ｄｅｇ）」と、レンジ分解能「３７．５（ｍ）」とを含む。パラメータ諸元として、さらに、モノパルス係数について、「方位」、「迎角」、「距離」の各項目を含む。図示する数値は、一例を示すものであり、適宜変更してもよい。

【0112】

図１３を参照して、レーダシステムのマルチスタティックアングルによる推定誤差の推移について説明する。同図は、レーダシステムのマルチスタティックアングルによる推定誤差の推移を示す説明図である。なお、検討に当たり、ＴＸ１０の送信電力やＲＸ２０の受信アンテナ利得等のレーダリソースは各種形態で同一とした。
同図に本実施形態のレーダシステム１の場合の推定誤差をＭＳＥで示す。また、同図に比較例として、バイスタティックレーダの場合の推定誤差をＢＥで示し、マルチスタティックレーダの場合の推定誤差をＭＢＥ（Ｍ）で示す。比較例として示すマルチスタティックレーダは、バイスタティックレーダと同様の推定原理を用いたものである。なお、「（Ｍ）」は、受信レーダの局数を示す。

【0113】

同図に示すように、バイスタティックレーダの推定誤差ＢＥと、バイスタティックレーダの推定原理に基づくマルチスタティックレーダの推定誤差ＭＢＥ２から推定誤差ＭＢＥ４は、マルチスタティックアングル（バイスタティックアングルアングル）が大きくなるほど、また、マルチスタティックレーダの受信レータの局数が多くなるほど推定誤差が大きくなる。マルチスタティックレーダは、マルチスタティックアングルを有することが特徴である。ただし、上記の式（２７）に示した定式を用いた場合に生じる上記の傾向は、マルチスタティックアングル（バイスタティックアングルアングル）を大きくするほど推定誤差が大きくなるということであり、望ましいものではない。このように、比較例として示したバイスタティックレーダと、バイスタティックレーダの推定原理に基づくマルチスタティックレーダの双方に満足な結果が得られない。

【0114】

一方、本実施形態のレーダシステム１の指定誤差ＭＳＥは、マルチスタティックアングルが大きくなるにしたがって減少する。このような傾向は、マルチスタティックレーダにとって適したものであり、指定誤差ＭＳＥは、マルチスタティックアングルが５度を超える領域で、比較例の推定誤差に対して充分に小さな値とる。ＴＸ１０とＲＸ２０を分離して配置するマルチスタティックレーダでは、マルチスタティックアングルが５度以下になるようにＴＸ１０とＲＸ２０を配置することが必要とされる場合は極めて少ない。マルチスタティックアングルが５度以下の領域で、指定誤差ＭＳＥが比較例より大きな値を示すものの、上記のＴＸ１０とＲＸ２０の配置の条件をふまえれば、実際の構成で問題になることはない。

【0115】

以上に説明した、第１の実施形態によれば、レーダシステム１は、ＲＸ２０と、復調処理部２３（補正部）と、演算処理部５０（推定部）とを持つ。ＲＸ２０は、ＴＸ１０から送信された電波が検出対象３０において反射されて、前記反射された電波の周波数成分を含む受信信号を受信する。復調処理部２３は、ＴＸ１０が送信した電波の周波数と、前記受信信号に含まれる前記反射された電波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、前記受信信号の周波数成分を補正する。演算処理部５０は、移動する検出対象３０から前記ＲＸ２０までの距離を、復調処理部２３により補正された前記受信信号の周波数成分に基づいて推定することによって、検出対象３０までの距離の検出精度を高めることができる。

【0116】

（第１の実施形態の変形例）
以下、第１の実施形態の変形例について説明する。第１の実施形態の変形例において、パルスの遅延量が大きくなる比較的速い速度で移動する検出対象３０を検出する構成について説明する。より具体的には、第１の実施形態の場合にドップラ遷移折り返しにより制限されていた範囲を、本変形例では検出対象範囲にする。以下、この点を中心に説明する。

【0117】

ＴＸ１０が送出するパルスの送出周期より、ドップラ遷移による伝搬遅延が大きくなると、ドップラ遷移折り返しが発生する。そこで、復調処理部２３における処理の系統数、すなわち、変調係数の個数を、ドップラ遷移折り返しを考慮した個数にすることで、移動速度の比較的速い検出対象３０の検出が可能になる。
レーダシステム１では、復調係数の個数を、ドップラ遷移折り返しの折り返し数を想定し、想定する折り返し数をＤとする拡張により、（ＬｘＤ）個にする。具体的には、折り返し数をＤにした場合、ドップラ補正係数は、式（２９）によって示される条件のもとで式（２８）として表すことができる。

【0118】

Ｗ_ｄｌ(ｉ)= exp (−ｊ(ω_０+ω_ｄｌ)(Ｔ_Ｓ×(ｉ−１)))・・・（２８）

【0119】

ｆ_ｄｌ＝（ｆ_ＰＲＦ/Ｌ）×ｄ(ｌ−１)） ・・・（２９）

【0120】

なお、上記の式（２８）と式（２９）において、ＴＸ１０によるパルス繰り返し周波数をｆ_ＰＲＦとした場合、ｄは１からＤまでの整数であり、ｌは１から（Ｌ×Ｄ）までの整数である。
なお、レーダシステム１Ａは、上記のように拡張したことにより、１／ｆ_ＰＲＦを超えるパルスの遅延も検出することができる。
上記の拡張により、復調処理部２３から選択部５２までの間で扱う系統数が増加するが、上記に示した以外の基本的な処理は、第１の実施形態と同様に実施することができる。

【0121】

以上に説明した、第１の実施形態の変形例によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏するものに加え、相対移動速度が比較的速く、第１の実施形態で検出可能な相対速度範囲を超える検出対象３０についても検出対象にすることができる。この結果、第１の実施形態の変形例によれば、検出対象３０の移動状況に応じて、より柔軟な処理を実現することができる。

【0122】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態において、Decentralized型のマルチスタティックレーダへの適用について説明する。以下、この点を中心に説明する。
本実施形態のレーダシステム１Ａは、上記の図３に示した第２の方式のDecentralized型に分類される。
ＲＸ２０Ａは、それぞれ受信した反射波に基づいた信号処理を行った後に、検出対象３０の検出を実施して、検出対象３０の検出結果を示すデータをＰｌｏｔデータとして演算処理部５０に提供する。演算処理部５０は、ＲＸ２０Ａのそれぞれから提供されたＰｌｏｔデータを解析して、検出対象３０の位置を推定する。

【0123】

（レーダシステムの構成）
図１４は、第２の実施形態に係るレーダシステム１Ａの構成図である。レーダシステム１Ａは、例えば、複数のＲＸ２０Ａと、演算処理部５０Ａとを備える。レーダシステム１Ａは、さらに、ＴＸ１０を備えていてもよい。

【0124】

[ＲＸ]
ＲＸ２０Ａは、ＴＸ１０から送信された変調波（電波）が検出対象３０において反射されて、反射された電波の周波数成分を含む受信信号をアンテナ２１によって受信する。ＲＸ２０Ａは、アンテナ２１によって受信した受信信号（信号ＲＳ１）に基づいて、ＴＸ１０が送信した変調波の周波数と、信号ＲＳ１に含まれる変調波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、信号ＲＳ１の周波数成分を補正する。ＲＸ２０Ａは、例えば、信号変換部２２と、復調処理部２３と、パルス積分処理部２６と、閾値判定処理部２８と、通信部２７Ａとを備える。

【0125】

閾値判定処理部２８は、予め定められた閾値を判定条件にして、パルス積分処理部２６の演算処理の結果について判定する。当該判定により、検出対象３０として判定し得る確率が比較的高いものが検出対象３０の候補として判定される。閾値判定処理部２８は、判定の結果を、Ｐｌｏｔデータとして出力する。

【0126】

通信部２７Ａは、閾値判定処理部２８による判定の結果（Ｐｌｏｔデータ）を演算処理部５０Ａ宛に通知する。

【0127】

演算処理部５０Ａは、ＲＸ２０Ａのそれぞれから通知されたＰｌｏｔデータに基づいて、検出対象３０の位置を推定する。演算処理部５０は、例えば、通信部５１Ａと、推定処理部５５Ａと、出力処理部５６とを備える。
通信部５１Ａは、ＲＸ２０Ａからのデータを受信する。
推定処理部５５Ａは、ＲＸ２０Ａのそれぞれから通知されたＰｌｏｔデータに基づいて、検出対象３０の位置を推定する。
出力処理部５６は、推定された検出対象３０の位置を出力する。

【0128】

図１５を参照して、レーダシステム１Ａの処理について説明する。同図は、レーダシステム１Ａの処理を示すシーケンス図である。

【0129】

同図に示すステップＳ１０からステップＳ２４までの処理は、前述の図８を参照し、レーダシステム１をレーダシステム１Ａに、ＲＸ２０をＲＸ２０Ａに、演算処理部５０を演算処理部５０Ａに読み替える。

【0130】

［ＲＸ２０における処理］
（ステップＳ２６）：ステップＳ２４の処理を終えた後、閾値判定処理部２８は、予め定められた閾値を判定条件にして、パルス積分処理部２６の演算処理の結果について判定する。閾値判定処理部２８は、上記の判定において、検出対象３０として判定し得る確率が比較的高いものを検出対象３０の候補として判定し、判定の結果を、Ｐｌｏｔデータとして出力する。
例えば、閾値判定処理部２８は、パルス積分処理部２６の演算処理の結果が示す信号の信号成分が最も大きな値を示す系統を選択する。閾値判定処理部２８は、選択した系統の信号から、検出対象３０として判定し得る確率が比較的高いものを検出対象３０の候補として判定する。

【0131】

（ステップＳ２７）：通信部２７Ａは、閾値判定処理部２８による判定の結果（Ｐｌｏｔデータ）を演算処理部５０Ａ宛に通知する。

【0132】

ＲＸ２０Ａ−２からＲＸ２０Ａ−Ｎは、ＲＸ２０Ａ−１と同様に、ステップＳ２１からステップＳ２７までの処理をそれぞれ実施する。
上記のステップＳ２１からステップＳ２７までの処理により、ＲＸ２０Ａのそれぞれから通知されたＰｌｏｔデータには、ドップラ遷移の影響を最も低減できた系統のＰｌｏｔデータ含まれる。

【0133】

［演算処理部５０Ａにおける処理］
（ステップＳ５１Ａ）：演算処理部５０Ａにおいて、通信部５１Ａは、ＲＸ２０Ａからそれぞれ通知されたデータをそれぞれ受信する。

【0134】

（ステップＳ５５Ａ）：推定処理部５５Ａは、ＲＸ２０Ａのそれぞれから通知されたＰｌｏｔデータに基づいて、検出対象３０の位置を推定する。

【0135】

（ステップＳ５６）：出力処理部５６は、推定された検出対象３０の位置を出力する。

【0136】

レーダシステム１Ａは、上記の手順に従って、検出対象３０の相対速度に対する適正な補正量により補正された後の信号を、補正後の信号強度から特定する。レーダシステム１Ａは、補正後の信号強度が最大値を示した場合は、その補正量が適していると判定し、適した補正量で補正した信号に基づいて、検出対象３０の相対速度によるドップラ遷移の影響を低減させたレンジング処理を実施する。

【0137】

以上に説明した、第２の実施形態によれば、レーダシステム１Ａは、ＲＸ２０Ａと、復調処理部２３（補正部）と、演算処理部５０Ａ（推定部）とを持つ。ＲＸ２０Ａは、ＴＸ１０から送信された電波が検出対象３０において反射されて、前記反射された電波の周波数成分を含む受信信号を受信する。復調処理部２３は、ＴＸ１０が送信した電波の周波数と、前記受信信号に含まれる前記反射された電波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、前記受信信号の周波数成分を補正する。演算処理部５０Ａは、移動する検出対象３０から前記ＲＸ２０Ａまでの距離を、復調処理部２３により補正された前記受信信号の周波数成分に基づいて推定することによって、検出対象３０までの距離の検出精度を高めることができる。
第２の実施形態によれば、上記の第１の実施形態と同様の効果を奏するものに加え、Decentralized型のマルチスタティックレーダにおいて、検出対象３０までの距離の検出精度を高めることができることにより、検出対象３０の移動状況に応じて、より柔軟な処理を実現することができる。

【0138】

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態において、レーダシステム１Ｂへの適用を例示して、本実施形態の信号処理システムについて説明する。以下、この点を中心に説明する。

【0139】

（信号処理システムの構成）
図１６は、第３の実施形態に係る信号処理システム６０の構成図である。
同図に示された信号処理システム６０は、例えばレーダシステム１Ｂの一部として構成される。このようなレーダシステム１Ｂは、上記の図１に示した第１の方式のCentralized型に分類される。
レーダシステム１Ｂは、例えば、複数のＲＸ２０Ｂと、信号処理システム６０とを含む。レーダシステム１Ｂは、さらに、ＴＸ１０を備えていてもよい。

【0140】

［ＲＸ］
ＲＸ２０Ｂは、ＴＸ１０から送信された変調波（電波）が検出対象３０において反射されて、反射された電波を含む受信信号をアンテナ２１によって受信する。ＲＸ２０Ｂは、それぞれ受信した反射波に基づいた信号変換処理を行い、ディジタルデータを信号処理システム６０に提供する。

【0141】

ＲＸ２０Ｂ−１（ＲＸ２０Ｂ）は、例えば、信号変換部２２Ｂを備える。
信号変換部２２Ｂは、アンテナ２１によって受信した受信信号（信号ＲＳ１）に基づいて、信号ＲＳ１の周波数変換とアナログ・ディジタル変換とを実施する。信号変換部２２は、信号ＲＳ１に含まれた所望の信号成分を含む信号ＲＳ２をディジタル信号として出力する。

【0142】

ＲＸ２０Ｂ−２からＲＸ２０Ｂ−Ｎは、例えば、ＲＸ２０Ｂ−１と同様の構成を備える。それらの説明はＲＸ２０Ｂ−１の説明を参照する。

【0143】

［信号処理システム］
信号処理システム６０は、例えば、複数の補正部２９と、演算処理部５０とを備える。
補正部２９は、ＲＸ２０Ｂに対応させて設けられ、ＲＸ２０Ｂにより生成されたディジタル信号を補正する。
補正部２９−１（補正部２９）は、例えば、復調処理部２３と、パルス積分処理部２６と、通信部２７とを備える。
補正部２９−１（補正部２９）は、ＲＸ２０Ｂ−１の信号変換部２２Ｂにより生成されたディジタル信号に基づいて、ＴＸ１０が送信した変調波（電波）の周波数と、信号ＲＳ１に含まれる変調波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、信号ＲＳ１の周波数成分を、復調処理部２３により補正する。
補正部２９−１は、パルス積分処理部２６によるパルス積分の結果(信号ＲＳ４)を、通信部２７を介して演算処理部５０宛に通知する。

【0144】

補正部２９−２から補正部２９−Ｎは、例えば、補正部２９−１と同様の構成を備える。それらの説明は補正部２９−１の説明を参照する。

【0145】

演算処理部５０は、ＲＸ２０のそれぞれから通知されたパルス積分の結果（信号ＲＳ４）に基づいて、検出対象３０の位置を推定する。

【0146】

以上のように構成された信号処理システム６０は、第１の実施形態のレーダシステム１と同様の処理を実施する。

【0147】

以上に説明した、第３の実施形態によれば、信号処理システム６０は、補正部２９と、演算処理部５０（推定部）とを持つ。補正部２９は、ＴＸ１０から送信された電波の周波数と、検出対象において反射されて受信局により受信された受信信号に含まれる前記反射された電波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、前記受信信号の周波数成分を補正する。演算処理部５０は、移動する検出対象３０から前記ＲＸ２０Ｂまでの距離を、補正部２９により補正された前記受信信号の周波数成分に基づいて推定することによって、検出対象３０までの距離の検出精度を高めることができる。
第３の実施形態によれば、上記の第１の実施形態と同様の効果を奏するものに加え、新御具処理システム６０は、ＲＸ２０Ｂの信号変換部２２により生成されたディジタル信号に対する信号処理を実施することにより、検出対象３０の移動状況に応じて、より柔軟な処理を実現することができる。

【0148】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、レーダシステムは、受信局と、補正部と、推定部とを持つ。受信局は、送信局から送信された電波が検出対象において反射されて、前記反射された電波の周波数成分を含む受信信号を受信する。補正部は、前記送信局が送信した電波の周波数と、前記受信信号に含まれる前記反射された電波の周波数との差として生じたドップラ遷移を打ち消す方向に、前記受信信号の周波数成分を補正する。推定部は、移動する前記検出対象から前記受信局までの距離を、前記補正部により補正された前記受信信号の周波数成分に基づいて推定することにより、検出対象までの距離の検出精度を高めることができる。

【0149】

本発明の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】

【0150】

１、１Ａ…レーダシステム、１０…送信レーダ（ＴＸ、送信局）、２０、２０Ａ…受信レーダ（ＲＸ、受信局）、２２…信号変換部、２３…復調処理部（補正部）、２６…パルス積分処理部、２７…通信部、２９…補正部、５０、５０Ａ…演算処理部、５１、５１Ａ…通信部、５２…選択部、５３…インコヒーレント積分処理部、５４…閾値判定処理部、５５、５５Ａ…推定処理部、５６…出力処理部、６０…信号処理システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】