特許 6797340 信号処理装置、レーダ装置および信号処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6797340

(24)【登録日】2020年11月19日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】信号処理装置、レーダ装置および信号処理方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/20 20060101AFI20201130BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/20

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2020-545615(P2020-545615)

(86)(22)【出願日】2020年3月24日

(86)【国際出願番号】JP2020012813

【審査請求日】2020年8月31日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】特許業務法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】酒巻 洋

(72)【発明者】

【氏名】柿元 生也

(72)【発明者】

【氏名】松田 知也

(72)【発明者】

【氏名】中溝 尚道

【審査官】 田中 純

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６６５６４９７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１２−０８３２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４８４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３６６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３６５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４０４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１４６１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２９４８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１３８２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９６８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８１２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３９５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７５３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７８２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１４６４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１８５３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５２４９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１４８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９５５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２２２９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１８９４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１６５６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１５６２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４６３００５２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００ − Ｇ０１Ｓ ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００ − Ｇ０１Ｓ １３／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルス波動が空間に繰り返し送信され、前記空間で反射された前記パルス波動の反射波の受信信号を信号処理する信号処理装置であって、
前記反射波の受信信号を位相補正することにより１次エコー領域の受信信号および２次エコー領域の受信信号を復元する第１のエコー復元部と、
前記１次エコー領域の受信信号に基づいて、１次エコーの強度、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の１次エコーパラメータを算出し、前記２次エコー領域の受信信号に基づいて、２次エコーの強度、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の２次エコーパラメータを算出する第１のエコーパラメータ算出部と、
前記第１の１次エコーパラメータおよび前記第１の２次エコーパラメータに基づいて、前記１次エコーと前記２次エコーとの強弱関係を判定し、判定の結果に応じたエコー抽出方法を設定するエコー状態判定部と、
前記エコー抽出方法に基づいて、前記反射波の受信信号から前記１次エコーおよび前記２次エコーを抽出して前記１次エコーのスペクトルおよび前記２次エコーのスペクトルを復元する第２のエコー復元部と、
前記１次エコーのスペクトルおよび前記２次エコーのスペクトルに基づいて、前記１次エコーに関する第２の１次エコーパラメータと前記２次エコーに関する第２の２次エコーパラメータを算出する第２のエコーパラメータ算出部と、
前記第２の１次エコーパラメータおよび前記第２の２次エコーパラメータを、エコーの推定結果として出力するエコーパラメータ出力部と、
を備え、
前記第２のエコー復元部は、
前記１次エコーおよび前記２次エコーのうち、強度が大きい方を強エコーとし、強度が小さい方を弱エコーとした場合に、前記エコー抽出方法の一つとして、
前記反射波の受信信号の位相を前記強エコーに合わせて算出したパワースペクトルから強エコー成分を除去し、パワースペクトルから強エコー成分が除去された受信信号の位相を前記弱エコーに合わせて算出したパワースペクトルから前記弱エコーの側の地形エコー成分を除去することにより、前記弱エコーを抽出し、
前記反射波の受信信号の位相を前記弱エコーに合わせて算出したパワースペクトルから弱エコー成分を除去し、パワースペクトルから弱エコー成分が除去された受信信号の位相を前記強エコーに合わせて算出したパワースペクトルから前記強エコーの側の地形エコー成分を除去することにより、前記強エコーを抽出すること
を特徴とする信号処理装置。

【請求項2】

前記エコー状態判定部は、前記１次エコーのスペクトルのピーク値と前記２次エコーのスペクトルのピーク値に基づいて、前記１次エコーと前記２次エコーとの強弱関係を判定すること
を特徴とする請求項１記載の信号処理装置。

【請求項3】

前記エコー状態判定部は、前記１次エコーのスペクトル幅と前記２次エコーのスペクトル幅に基づいて、前記１次エコーと前記２次エコーとの強弱関係を判定すること
を特徴とする請求項１記載の信号処理装置。

【請求項4】

前記エコー状態判定部は、前記１次エコーまたは前記２次エコーのスペクトルにおけるピーク値と、ピーク位置から一定の距離以上離れたスペクトル領域におけるピーク値との差分または比が閾値以上である場合、前記１次エコーまたは前記２次エコーを雑音化すること
を特徴とする請求項１記載の信号処理装置。

【請求項5】

前記エコー状態判定部は、前記１次エコーまたは前記２次エコーのスペクトルにおけるピーク値と、ピーク位置から一定の距離以上離れたスペクトル領域におけるピーク値との差分または比が閾値以上である場合、前記１次エコーおよび前記２次エコーをともに雑音化すること
を特徴とする請求項１記載の信号処理装置。

【請求項6】

空中線部を用いて前記パルス波動を前記空間に繰り返し送信する送信部と、
前記空中線部を用いて前記空間で反射された前記パルス波動の反射波を受信する受信部と、
請求項１から請求項５のいずれか１項記載の信号処理装置と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。

【請求項7】

パルス波動が空間に繰り返し送信され、前記空間で反射された前記パルス波動の反射波の受信信号を信号処理する信号処理装置の信号処理方法であって、
第１のエコー復元部が、前記反射波の受信信号を位相補正することにより１次エコー領域の受信信号および２次エコー領域の受信信号を推定するステップと、
第１のエコーパラメータ算出部が、前記１次エコー領域の受信信号に基づいて、１次エコーの強度、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の１次エコーパラメータを算出し、前記２次エコー領域の受信信号に基づいて、２次エコーの強度、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の２次エコーパラメータを算出するステップと、
エコー状態判定部が、前記第１の１次エコーパラメータおよび前記第１の２次エコーパラメータに基づいて、前記１次エコーと前記２次エコーとの強弱関係を判定し、判定の結果に応じたエコー抽出方法を設定するステップと、
第２のエコー復元部が、前記エコー抽出方法に基づいて、前記反射波の受信信号から前記１次エコーおよび前記２次エコーを抽出して前記１次エコーのスペクトルおよび前記２次エコーのスペクトルを復元するステップと、
第２のエコーパラメータ算出部が、前記１次エコーのスペクトルおよび前記２次エコーのスペクトルに基づいて、前記１次エコーに関する第２の１次エコーパラメータと前記２次エコーに関する第２の２次エコーパラメータを算出するステップと、
エコーパラメータ出力部が、前記第２の１次エコーパラメータおよび前記第２の２次エコーパラメータを、エコーの推定結果として出力するステップと、
を備え、
前記第２のエコー復元部は、
前記１次エコーおよび前記２次エコーのうち、強度が大きい方を強エコーとし、強度が小さい方を弱エコーとした場合に、前記エコー抽出方法の一つとして、
前記反射波の受信信号の位相を前記強エコーに合わせて算出したパワースペクトルから強エコー成分を除去し、パワースペクトルから強エコー成分が除去された受信信号の位相を前記弱エコーに合わせて算出したパワースペクトルから前記弱エコーの側の地形エコー成分を除去することにより、前記弱エコーを抽出し、
前記反射波の受信信号の位相を前記弱エコーに合わせて算出したパワースペクトルから弱エコー成分を除去し、パワースペクトルから弱エコー成分が除去された受信信号の位相を前記強エコーに合わせて算出したパワースペクトルから前記強エコーの側の地形エコー成分を除去することにより、前記強エコーを抽出すること
特徴とする信号処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、信号処理装置、レーダ装置および信号処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーダ装置は、パルス信号を電磁波として空間に繰り返し送信し、空間内で反射されたパルス波動の反射波の受信信号を信号処理することにより、パルス波動を反射した物体との距離を測定する。レーダ装置によって受信される反射波には、パルス波動が送信されてから次周期のパルス波動が送信される前に、空間で反射されたパルス波動の反射波である１次エコーと、１つ以上前の周期で送信されたパルス波動が、１次エコーが得られた測定範囲よりも以遠の物体で反射された反射波である多次エコーがある。

【0003】

多次エコーは、一般に、１次エコーとほぼ同じ距離測定範囲で発生するため、１次エコーと誤って認識されるか、多次エコーが重畳した１次エコーが本来の特性を過大または過小に評価させる要因となり得る。これに対し、例えば、非特許文献１には、送信するパルス信号に対してパルス間の位相変調を施し、１次エコーを復元する際には、２次エコーを雑音化またはその除去を行い、２次エコーを復元する際は、１次エコーを雑音化またはその除去を行う技術が記載されている。１次エコーおよび２次エコーのうちのいずれか一方が雑音化または除去されるので、１次エコーおよび２次エコーの推定精度を高めることが可能である。以降、２次の多次エコーについて説明するが、２次以上の多次エコーについても同様である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Ｐａｕｌ Ｊｏｅ，Ｒｉｃｈａｒｄ Ｐａｓｓａｒｅｌｌｉ Ｊｒ．，Ａｌａｎ Ｓｉｇｇｉａ，Ｊｏｈｎ Ｓｃｏｔｔ， “ＲＡＮＤＯＭ ＰＨＡＳＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＦＯＲ ＴＨＥ ＲＥＣＯＶＥＲＹ ＯＦ ＳＥＣＯＮＤ ＴＲＩＰ ＥＣＨＯＥＳ” ，ＣＯＳＴ−７５，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｎａｒ，１９９４．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非特許文献１に記載された従来の技術は、１次エコーおよび２次エコーのうち、一方のエコーの強度が他方のエコーの強度よりも高いか、もしくは、一方のエコーのスペクトル幅が他方のエコーのスペクトル幅よりも広い場合に、他方のエコーの推定精度が劣化するという課題があった。

【0006】

本開示は上記課題を解決するものであり、エコーの推定精度を向上させることができる信号処理装置、レーダ装置および信号処理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】

【0007】

本開示に係る信号処理装置は、パルス波動が空間に繰り返し送信され、空間で反射されたパルス波動の反射波の受信信号を信号処理する信号処理装置であって、反射波の受信信号を位相補正することにより１次エコー領域の受信信号および２次エコー領域の受信信号を復元する第１のエコー復元部と、１次エコー領域の受信信号に基づいて、１次エコーの強度、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の１次エコーパラメータを算出し、２次エコー領域の受信信号に基づいて、２次エコーの強度、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の２次エコーパラメータを算出する第１のエコーパラメータ算出部と、第１の１次エコーパラメータおよび第１の２次エコーパラメータに基づいて、１次エコーと２次エコーとの強弱関係を判定し、判定の結果に応じたエコー抽出方法を設定するエコー状態判定部と、エコー抽出方法に基づいて、反射波の受信信号から１次エコーおよび２次エコーを抽出して１次エコーのスペクトルおよび２次エコーのスペクトルを復元する第２のエコー復元部と、１次エコーのスペクトルおよび２次エコーのスペクトルに基づいて、１次エコーに関する第２の１次エコーパラメータと２次エコーに関する第２の２次エコーパラメータを算出する第２のエコーパラメータ算出部と、第２の１次エコーパラメータおよび第２の２次エコーパラメータを、エコーの推定結果として出力するエコーパラメータ出力部とを備え、第２のエコー復元部は、１次エコーおよび２次エコーのうち、強度が大きい方を強エコーとし、強度が小さい方を弱エコーとした場合に、エコー抽出方法の一つとして、反射波の受信信号の位相を強エコーに合わせて算出したパワースペクトルから強エコー成分を除去し、パワースペクトルから強エコー成分が除去された受信信号の位相を弱エコーに合わせて算出したパワースペクトルから弱エコーの側の地形エコー成分を除去することにより、弱エコーを抽出し、反射波の受信信号の位相を弱エコーに合わせて算出したパワースペクトルから弱エコー成分を除去し、パワースペクトルから弱エコー成分が除去された受信信号の位相を強エコーに合わせて算出したパワースペクトルから強エコーの側の地形エコー成分を除去することにより、強エコーを抽出する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、１次エコーと２次エコーとの強弱関係に応じたエコー抽出方法に基づいて、受信信号から１次エコーおよび２次エコーを抽出して１次エコーおよび２次エコーのスペクトルが算出され、これらのスペクトルに基づいて、１次エコーパラメータおよび２次エコーパラメータが算出される。エコーの抽出精度が高くなるように、１次エコーと２次エコーとの強弱関係に応じて、受信信号から１次エコーと２次エコーが抽出される。これにより、本開示に係る信号処理装置はエコーの推定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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。

【図2】実施の形態１に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。

【図3】第１のエコー復元部の構成を示すブロック図である。

【図4】第２のエコー復元部の構成を示すブロック図である。

【図5】実施の形態１に係る信号処理方法を示すフローチャートである。

【図6】図６Ａは、強エコーのスペクトルを示す概念図であり、図６Ｂは、強エコーとの強度の差が大きい弱エコーのスペクトルを示す概念図であり、図６Ｃは、図６Ｂの弱エコーが重畳した図６Ａの強エコーのスペクトルを示す概念図であり、図６Ｄは、図６Ａの強エコーが重畳した図６Ｂの弱エコーのスペクトルを示す概念図である。

【図7】図７Ａは、強エコーのスペクトルを示す概念図であり、図７Ｂは、強エコーとの強度の差が小さい弱エコーのスペクトルを示す概念図であり、図７Ｃは、図７Ｂの弱エコーが重畳した図７Ａの強エコーのスペクトルを示す概念図であり、図７Ｄは、図７Ａの強エコーが重畳した図７Ｂの弱エコーのスペクトルを示す概念図である。

【図8】図８Ａは、強エコーのスペクトルを示す概念図であり、図８Ｂは、強エコーとの強度の差が非常に大きい弱エコーのスペクトルを示す概念図であり、図８Ｃは、図８Ｂの弱エコーが重畳した図８Ａの強エコーのスペクトルを示す概念図であり、図８Ｄは、図８Ａの強エコーが重畳した図８Ｂの弱エコーのスペクトルを示す概念図である。

【図9】強エコーの強度が弱エコーよりも非常に大きいか否かの判定処理の概要を示す説明図である。

【図10】図１０Ａは、実施の形態１に係る信号処理装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図であり、図１０Ｂは、実施の形態１に係る信号処理装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーダ装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すレーダ装置１は、パルス信号を電磁波として空間に繰り返し送信し、当該空間内の物体において反射されたパルス波動の反射波の受信信号を信号処理することにより、物体との距離を測定する。レーダ装置１は、パルス発信部１１、位相変調部１２、位相制御部１３、送信部１４、送受切り替え部１５、空中線部１６、受信部１７および信号処理装置１８を備えて構成される。

【0011】

パルス発信部１１は、パルス信号を繰り返し発信する。位相変調部１２は、パルス発信部１１から発信されたパルス信号の時系列を位相変調して送信信号を生成する。位相制御部１３は、位相変調に用いる位相系列を生成する。位相変調部１２は、位相制御部１３によって生成された位相系列に従い、パルス発信部１１から発信されたパルス列を位相変調する。位相制御部１３によって生成された位相系列は位相変調部１２および信号処理装置１８に出力される。

【0012】

送信部１４は、位相変調部１２によって位相変調されたパルス信号に対して増幅および周波数変換を行うことにより送信信号を生成する。送信部１４によって生成されたパルス状の送信信号は、送受切り替え部１５を通じて空中線部１６に出力される。送受切り替え部１５は、入力信号の出力先を、空中線部１６と受信部１７で切り替える。例えば、送受切り替え部１５は、送信部１４によって生成された送信信号を空中線部１６に出力し、空中線部１６によって受信された信号を受信部１７に出力する。

【0013】

空中線部１６は、送信部１４によって生成された送信信号を大気中に送信し、大気中に存在する物体で送信信号が反射された反射波を受信する。受信部１７は、空中線部１６によって受信された信号に対して周波数変換および増幅を行うことにより、受信信号を生成する。受信部１７によって生成された受信信号は、信号処理装置１８に出力される。

【0014】

信号処理装置１８は、送信信号の位相変調に用いられた位相系列に基づいて、受信信号から１次エコーを復調し、２次エコーを抑圧する信号処理を行う。図２は、実施の形態１に係る信号処理装置１８の構成を示すブロック図である。図２において、信号処理装置１８は、第１のエコー復元部１８１、第１のエコーパラメータ算出部１８２、エコー状態判定部１８３、第２のエコー復元部１８４、第２のエコーパラメータ算出部１８５およびエコーパラメータ出力部１８６を備える。

【0015】

第１のエコー復元部１８１は、位相制御部１３から出力された位相系列を用いて、受信部１７によって生成された反射波の受信信号を位相補正することにより、１次エコー領域の受信信号および２次エコー領域の受信信号を復元する。

【0016】

第１のエコーパラメータ算出部１８２は、１次エコー領域の受信信号に基づいて、１次エコーの強度（受信電力）、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の１次エコーパラメータを算出する。さらに、第１のエコーパラメータ算出部１８２は、２次エコー領域の受信信号に基づいて、２次エコーの強度（振幅強度）、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の２次エコーパラメータを算出する。第１のエコーパラメータには、エコーのパワースペクトルが含まれてもよいし、エコーのスペクトル幅の代わりに、エコーのドップラ速度幅が含まれてもよい。

【0017】

エコー状態判定部１８３は、第１の１次エコーパラメータおよび第１の２次エコーパラメータに基づいて、１次エコーと２次エコーとの強弱関係を判定し、判定の結果に応じたエコー抽出方法を、第２のエコー復元部１８４に設定する。１次エコーが２次エコーよりも強度が大きい場合には、１次エコーが強エコーであり、２次エコーが弱エコーである。また、２次エコーが１次エコーよりも強度が大きければ、２次エコーが強エコーであり、１次エコーが弱エコーである。

【0018】

エコー抽出方法には、強エコーと弱エコーの強度差に応じた第１の抽出方法、第２の抽出方法および第３の抽出方法がある。第１の抽出方法は、強エコーと弱エコーの強度差が大きく、両者の強弱関係が明瞭である場合に対応した方法である。第２の抽出方法は、強エコーと弱エコーの強度差が小さく、両者の強弱関係が不明瞭である場合に対応した方法である。第３の抽出方法は、強エコーが弱エコーよりも非常に大きい強度を有し、この強エコーによって弱エコーの抽出が困難である場合に対応した方法である。

【0019】

第２のエコー復元部１８４は、エコー状態判定部１８３によって設定されたエコー抽出方法に基づいて、反射波の受信信号から１次エコーおよび２次エコーを抽出して１次エコーのスペクトルおよび２次エコーのスペクトルを復元する。第２のエコーパラメータ算出部１８５は、１次エコーのスペクトルおよび２次エコーのスペクトルに基づいて、１次エコーに関する第２の１次エコーパラメータと２次エコーに関する第２の２次エコーパラメータを算出する。

【0020】

エコーパラメータ出力部１８６は、第２の１次エコーパラメータおよび第２の２次エコーパラメータを、エコーの推定結果として出力する。例えば、エコーパラメータ出力部１８６は、エコーパラメータを一定の出力形式に変換することにより、表示装置に表示させる。

【0021】

図３は、第１のエコー復元部１８１の構成を示すブロック図である。第１のエコー復元部１８１は、図３に示すように、１次エコー復元部１８１ａと２次エコー復元部１８１ｂを備える。１次エコー復元部１８１ａは、位相制御部１３から出力された位相系列を用いて、受信部１７によって生成された反射波の受信信号を位相補正することにより、１次エコー領域の受信信号を復元する。例えば、１次エコー復元部１８１ａは、反射波の受信信号の位相を１次エコー領域の受信信号の位相に合わせる。すなわち、送信信号の位相変調に用いられた位相系列が相殺されるように、反射波の受信信号に対して、位相制御部１３から出力された位相系列の逆位相系列が乗算される。これにより、受信信号の位相が１次エコー領域の受信信号の位相に合うように補正されて、１次エコー領域の受信信号が復元される。

【0022】

２次エコー復元部１８１ｂは、位相制御部１３から出力された位相系列を用いて、受信部１７によって生成された反射波の受信信号を位相補正することにより、２次エコー領域の受信信号を復元する。例えば、２次エコー復元部１８１ｂは、反射波の受信信号の位相を２次エコー領域の受信信号の位相に合わせる。すなわち、１周期前の送信信号の位相変調に用いられた位相系列が相殺されるように、反射波の受信信号に対し、１次エコーの復元に用いられた位相系列の１周期前の位相系列の逆位相系列が乗算される。これにより、受信信号の位相が２次エコー領域の受信信号の位相に合うように補正されて、２次エコー領域の受信信号が復元される。

【0023】

図４は、第２のエコー復元部１８４の構成を示すブロック図である。第２のエコー復元部１８４には、位相制御部１３から位相系列が入力され、受信部１７から受信信号が入力され、エコー状態判定部１８３によりエコー抽出方法が設定される。例えば、エコー状態判定部１８３によって１次エコーと２次エコーの強弱関係が判定された結果として得られた強エコーおよび弱エコーが第２のエコー復元部１８４に設定される。これにより、第２のエコー復元部１８４には、強エコーと弱エコーの強度差に応じたエコー抽出方法が設定される。強エコーまたは弱エコーは、１次エコーまたは２次エコーであるので、これらは対応付けて管理される。

【0024】

第２のエコー復元部１８４は、図４に示すように、強エコー復元部１８４ａ、強エコー除去部１８４ｂ、弱エコー抽出部１８４ｃ、弱エコー復元部１８４ｄ、弱エコー除去部１８４ｅおよび強エコー抽出部１８４ｆを備える。強エコー復元部１８４ａは、位相制御部１３から入力した位相系列を用いて、受信部１７から入力した受信信号の位相を、エコー状態判定部１８３によって設定された強エコーの位相に合わせる。

【0025】

例えば、強エコーが１次エコーであった場合、強エコー復元部１８４ａは、位相制御部１３から入力した位相系列が相殺されるように、受信信号に対して当該位相系列が乗算される。また、強エコーが２次エコーである場合、強エコー復元部１８４ａは、１周期前の送信信号の位相変調に用いられた位相系列が相殺されるように、受信信号に当該位相系列が乗算される。これにより、受信信号の位相が強エコーの位相に合うように補正されて、強エコーが復元される。

【0026】

強エコー除去部１８４ｂは、強エコー復元部１８４ａが強エコーの位相に合わせた受信信号のパワースペクトルから、強エコーのスペクトル成分を検出して除去する。弱エコー抽出部１８４ｃは、位相制御部１３から入力した位相系列を用いて、強エコー除去部１８４ｂによって強エコーのスペクトル成分が除去された受信信号の位相を、弱エコーの位相に合わせる。そして、弱エコー抽出部１８４ｃは、弱エコーの位相に合わせた受信信号のパワースペクトルから、弱エコーのスペクトル成分を抽出する。

【0027】

弱エコー復元部１８４ｄは、位相制御部１３から入力した位相系列を用いて、受信部１７から入力した受信信号の位相を、エコー状態判定部１８３によって設定された弱エコーの位相に合わせる。例えば、弱エコーが１次エコーである場合、弱エコー復元部１８４ｄは、位相制御部１３から入力した位相系列が相殺されるように、受信信号に対して当該位相系列が乗算される。また、弱エコーが２次エコーである場合、弱エコー復元部１８４ｄは、１周期前の送信信号の位相変調に用いられた位相系列が相殺されるように、受信信号に当該位相系列が乗算される。これにより、受信信号の位相が弱エコーの位相に合うように補正されて、弱エコーが復元される。

【0028】

弱エコー除去部１８４ｅは、弱エコー復元部１８４ｄが弱エコーの位相に合わせた受信信号のパワースペクトルから、弱エコーのスペクトル成分を検出して除去する。強エコー抽出部１８４ｆは、位相制御部１３から入力した位相系列を用いて、弱エコー除去部１８４ｅによって弱エコーのスペクトル成分が除去された受信信号の位相を、強エコーの位相に合わせる。そして、強エコー抽出部１８４ｆは、強エコーの位相に合わせた受信信号のパワースペクトルから、強エコーのスペクトル成分を抽出する。

【0029】

信号処理装置１８による信号処理は、以下の通りである。
図５は、実施の形態１に係る信号処理方法を示すフローチャートであり、信号処理装置１８によって推定されたエコーに関するエコーパラメータが出力されるまでの一連の処理を示している。

【0030】

第１のエコー復元部１８１は、受信部１７から入力した受信信号に対して、送信信号に施された位相変調の位相系列を相殺する位相系列を乗ずることにより、受信信号の位相を１次エコーの位相に合わせる。そして、第１のエコー復元部１８１は、１次エコーの位相に合わせた受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）もしくは離散フーリエ変換（ＤＦＴ）することによって、受信信号のパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから地形エコーを除去する。地形エコーとは、１次エコーと同じレンジセル内にある地面あるいは山からの大きな反射波である。このようにして１次エコー領域の受信信号が復元される。ここまでの処理がステップＳＴ１１である。

【0031】

第１のエコー復元部１８１は、受信部１７から入力した受信信号に対して、１周期前の送信信号に施された位相変調の位相系列を相殺する位相系列を乗ずることにより、受信信号の位相を２次エコーの位相に合わせる。そして、第１のエコー復元部１８１は、２次エコーの位相に合わせた受信信号をＦＦＴもしくはＤＦＴすることによって、受信信号のパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから地形エコーを除去する。このようにして、２次エコー領域の受信信号が復元される。ここまでの処理がステップＳＴ１２である。

【0032】

第１のエコーパラメータ算出部１８２は、第１のエコー復元部１８１によって算出された１次エコー領域の受信信号のパワースペクトルに基づいて、第１の１次エコーパラメータを算出する（ステップＳＴ１３）。例えば、第１のエコーパラメータ算出部１８２は、１次エコー領域の受信信号のパワースペクトルに基づいて、１次エコーの強度、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の１次エコーパラメータを算出する。エコーパラメータの算出には、例えば、パルスペア法またはモーメント法が用いられる。

【0033】

第１のエコーパラメータ算出部１８２は、第１のエコー復元部１８１によって算出された２次エコー領域の受信信号のパワースペクトルに基づいて、第１の２次エコーパラメータを算出する（ステップＳＴ１４）。例えば、第１のエコーパラメータ算出部１８２は、２次エコー領域の受信信号のパワースペクトルに基づいて、２次エコーの強度、ドップラ速度およびスペクトル幅を含む第１の２次エコーパラメータを算出する。１次エコーパラメータと同様に、エコーパラメータの算出には、例えば、パルスペア法またはモーメント法が用いられる。

【0034】

エコー状態判定部１８３は、１次エコーと２次エコーとの強弱関係を判定する（ステップＳＴ１５）。エコー状態判定部１８３は、１次エコーと２次エコーとの強弱関係の判定結果に応じたエコー抽出方法を第２のエコー復元部１８４に設定する。以下の処理では、１次エコーが強エコーまたは弱エコーと呼ばれ、２次エコーが弱エコーまたは強エコーと呼ばれる。すなわち、１次エコーが２次エコーよりも強度が大きい場合には、１次エコーが強エコーであり、２次エコーが弱エコーである。２次エコーが１次エコーよりも強度が大きければ、２次エコーが強エコーであり、１次エコーが弱エコーである。

【0035】

図６Ａは、強エコーのスペクトルを示す概念図である。図６Ｂは、強エコーとの強度の差が大きい弱エコーのスペクトルを示す概念図である。図６Ｃは、図６Ｂの弱エコーが重畳した図６Ａの強エコーのスペクトルを示す概念図である。図６Ｄは、図６Ａの強エコーが重畳した図６Ｂの弱エコーのスペクトルを示す概念図である。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃおよび図６Ｄにおいて、横軸はドップラ速度を示しており、ドップラ速度に対するエコーの振幅強度を示しいる。ｖＮは、ナイキスト速度である。

【0036】

図６Ｃに示す弱エコーが重畳した強エコーのスペクトルは、強エコーに位相が合っているが、弱エコーには位相が合っていないエコーのパワースペクトルである。図６Ｄに示す強エコーが重畳した弱エコーのスペクトルは、弱エコーに位相が合っているが、強エコーには位相が合っていないエコーのパワースペクトルである。位相変調を用いた多次エコーの抑圧処理では、位相が合っていない多次エコーは、周波数領域全域に白色雑音的に分布するか、一定の間隔で並ぶように分布する。

【0037】

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃおよび図６Ｄは、強エコーと弱エコーとの強度差が大きい場合を示している。受信信号の位相が強エコーに合わせられた場合、強エコーＡ１の強度が弱エコーＢ１よりも大きいので、図６Ｃに示すように、強エコーＡ１のパワースペクトルが明瞭に現れる。受信信号の位相が弱エコーに合わせられた場合は、図６Ｄに示すように、周波数領域全域に拡散した強エコーＡ２と弱エコーＢ２との強度差が小さいので、弱エコーＢ２のスペクトルは不明瞭となる。

【0038】

図７Ａは、強エコーのスペクトルを示す概念図である。図７Ｂは、強エコーとの強度の差が小さい弱エコーのスペクトルを示す概念図である。図７Ｃは、図７Ｂの弱エコーが重畳した図７Ａの強エコーのスペクトルを示す概念図である。図７Ｄは、図７Ａの強エコーが重畳した図７Ｂの弱エコーのスペクトルを示す概念図である。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄにおいて、横軸はドップラ速度を示しており、ドップラ速度に対するエコーの振幅強度を示しいる。ｖＮは、ナイキスト速度である。

【0039】

図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄは、強エコーと弱エコーとの強度差が小さい場合を示している。受信信号の位相が強エコーに合わせられた場合、図７Ｃに示すように、強エコーＡ１のピークと周波数領域全域に拡散した弱エコーＢ１との強度差が小さく、強エコーＡ１が弱エコーＢ１に埋もれた状態になる。受信信号の位相が弱エコーに合わせられた場合においても、図７Ｄに示すように、弱エコーＢ２のピークと周波数領域全域に拡散した強エコーＡ２との強度差が小さく、弱エコーＢ２が強エコーＡ２に埋もれた状態になる。すなわち、受信信号の位相が強エコーまたは弱エコーのいずれに合わせられても、強エコーと弱エコーのスペクトルの明瞭さは同程度になる。

【0040】

図８Ａは、強エコーのスペクトルを示す概念図である。図８Ｂは、強エコーとの強度の差が非常に大きい弱エコーのスペクトルを示す概念図である。図８Ｃは、図８Ｂの弱エコーが重畳した図８Ａの強エコーのスペクトルを示す概念図である。図８Ｄは、図８Ａの強エコーが重畳した図８Ｂの弱エコーのスペクトルを示す概念図である。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄにおいて、横軸はドップラ速度を示しており、ドップラ速度に対するエコーの振幅強度を示しいる。ｖＮは、ナイキスト速度である。

【0041】

図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄは、強エコーが、例えば、地形エコーのように、弱エコーに比べて非常に強度が大きい場合を示している。受信信号の位相が強エコーに合わせられた場合、強エコーＡ１の強度が弱エコーＢ１よりも非常に大きいので、図８Ｃに示すように、強エコーＡ１のパワースペクトルが明瞭に現れる。また、受信信号の位相が弱エコーに合わせられた場合には、図８Ｄに示すように、弱エコーＢ２のスペクトルが、周波数領域全域に拡散した強エコーＡ２に完全に埋もれた状態となる。すなわち、弱エコーＢ２の抽出は困難である。

【0042】

エコー状態判定部１８３は、１次エコーと２次エコーとの強弱関係を判定することで、弱エコーに対して強エコーのスペクトルが明瞭である場合、強エコーと弱エコーとのスペクトルの明瞭さが同程度である場合および強エコーが弱エコーよりも非常に大きい強度であり、弱エコーの抽出が困難である場合のいずれであるかを決定する。エコー状態判定部１８３は、決定した場合に対応するエコー抽出方法を、第２のエコー復元部１８４に設定する。

【0043】

１次エコーと２次エコーの強弱関係の判定方法には、例えば、１次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルにおけるピーク値と、２次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルにおけるピーク値とを用いる方法がある。ただし、受信信号のパワースペクトルにおけるピーク値を比較する前に、当該パワースペクトルにおけるドップラ速度０付近に分布する地形エコーのスペクトル成分が除去されていることが望ましい。

【0044】

エコー状態判定部１８３は、１次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルのピーク値と２次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルのピーク値との差もしくは比が、閾値よりも大きければ明瞭な差があると判定し、閾値よりも小さければ明瞭な差はないと判定する。

【0045】

１次エコーと２次エコーの強弱関係の判定方法には、例えば、１次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルにおけるスペクトル幅と、２次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルにおけるスペクトル幅とを用いる方法がある。この方法においても、受信信号のパワースペクトルにおけるピーク値を比較する前に、当該パワースペクトルにおけるドップラ速度０付近に分布する地形エコーのスペクトル成分が除去されていることが望ましい。

【0046】

エコー状態判定部１８３は、１次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルのスペクトル幅と２次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルのスペクトル幅との差もしくは比が、閾値よりも大きければ明瞭な差があると判定し、閾値よりも小さければ明瞭な差はないと判定する。ただし、１次エコーと２次エコーの強弱関係の判定にスペクトル幅を用いる場合、スペクトル幅が狭くなるに伴いエコー成分をスペクトルから除去したときにスペクトルに与える損失は小さくなる。すなわち、スペクトル幅が狭い方のエコーを除去したときにスペクトル幅が広い方のエコーへに与えるダメージが小さいと考えられる。そこで、エコー状態判定部１８３は、スペクトル幅が狭い方のエコーの強度が大きいと判定し、エコーの強度差の判定を優先して行う。

【0047】

１次エコーおよび２次エコーのうち、一方のエコーの強度が他方のエコーよりも非常に大きい場合、１次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルおよび２次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルのうち、ピーク強度が高い方のスペクトルにおいて、ピーク値とこのピーク位置から一定の距離以上離れた領域のピーク値とを比較することにより、１次エコーと２次エコーの強弱関係を判定する方法がある。

【0048】

図９は、強エコーの強度が弱エコーよりも非常に大きいか否かの判定処理の概要を示す説明図である。図９において、横軸はドップラ速度を示しており、ドップラ速度に対するエコーの振幅強度を示しいる。ｖＮはナイキスト速度である。図９に示すスペクトルは、１次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルおよび２次エコーに位相を合わせた受信信号のパワースペクトルのうち、ピーク強度が高い方のスペクトルである。

【0049】

エコー状態判定部１８３は、図９に示すように、スペクトルのピーク位置を中心として一定の幅のマスク領域を設定し、マスク領域外からもピークを検出する。図９において、マスク領域がハッチングで示され、スペクトルにおけるピークが、下に凸の黒三角形マークで示され、マスク領域外におけるピークが、上に凸の黒三角形マークで示されている。スペクトルのピーク値とマスク領域外のピーク値との差もしくは比が閾値以上である場合に、エコー状態判定部１８３は、強エコーのスペクトルのサイドローブが弱エコーのスペクトルが拡散した領域まで広がっており、弱エコーの抽出が困難であると判定する。

【0050】

マスク領域の幅Ｖｍは、例えば、ドップラ速度領域である全周波数領域の１／２または３／４の幅に設定される。なお、弱エコー側にも強度が高いエコーが存在する場合には、スペクトルのピーク値とマスク領域外のピーク値との強度差が小さくなると考えられる。そのため、エコー状態判定部１８３は、ピーク値の比較においてピークの（絶対）強度値を併用し、両スペクトルの（絶対）強度値が閾値以上である場合、両スペクトルがともに精度よくエコーを抽出することが困難であると判定する。

【0051】

なお、エコー状態判定部１８３は、受信信号のスペクトルのピーク値とスペクトル幅とを組み合わせて、１次エコーと２次エコーとの強弱関係を判定してもよい。

【0052】

第２のエコー復元部１８４は、エコー状態判定部１８３から設定された強エコーと弱エコーとの強弱関係に基づいて、強エコーと弱エコーとのスペクトルを復元する（ステップＳＴ１６）。例えば、第２のエコー復元部１８４は、受信部１７から入力した受信信号に対して、強エコーまたは弱エコーに位相を合わせる処理とパワースペクトルの算出処理を行う。なお、強エコーと弱エコーのスペクトルの復元には、第１のエコー復元部１８１によって復元されたエコーに関する情報、および、第１のエコーパラメータ算出部１８２によって算出された第１のエコーパラメータを用いることもできる。また、強エコーと弱エコーのスペクトルの復元では、必要に応じてスペクトルから地形エコーを除去する処理が行われる。

【0053】

第２のエコー復元部１８４は、エコー状態判定部１８３から弱エコーに対して強エコーのスペクトルが明瞭であることが設定された場合、受信信号の位相を強エコーに合わせてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから地形エコー成分を除去する。これにより、強エコーが抽出され、そのパワースペクトルが算出される。第２のエコー復元部１８４は、受信信号の位相を強エコーに合わせてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから地形エコー成分および強エコー成分を除去する。そして、第２のエコー復元部１８４は、地形エコー成分および強エコー成分を除去した受信信号の位相を弱エコーに合わせてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから弱エコー側の地形エコー成分を除去する。これにより、弱エコーが抽出され、そのパワースペクトルが算出される。以上の処理が、弱エコーに対して強エコーのスペクトルが明瞭である場合に応じたエコー抽出方法によるエコースペクトルの復元である。

【0054】

第２のエコー復元部１８４は、エコー状態判定部１８３から強エコーと弱エコーとのスペクトルの明瞭さが同程度であることが設定された場合、受信信号の位相を強エコーに合わせてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから地形エコー成分および強エコー成分を除去する。そして、第２のエコー復元部１８４は、地形エコー成分および強エコー成分を除去した受信信号の位相を弱エコーに合わせてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから弱エコー側の地形エコー成分を除去する。これにより、弱エコーが抽出され、そのパワースペクトルが算出される。

【0055】

さらに、第２のエコー復元部１８４は、受信信号の位相を弱エコーに合わせてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから地形エコー成分および弱エコー成分を除去する。そして、第２のエコー復元部１８４は、地形エコー成分および弱エコー成分を除去した受信信号の位相を強エコーに合わせてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから強エコー側の地形エコー成分を除去する。これにより、強エコーが抽出され、そのパワースペクトルが算出される。以上の処理が、強エコーと弱エコーとのスペクトルの明瞭さが同程度である場合に応じたエコー抽出方法によるエコースペクトルの復元である。

【0056】

第２のエコー復元部１８４は、エコー状態判定部１８３から、強エコーが弱エコーよりも非常に大きい強度を有し、強エコーによって弱エコーの抽出が困難であることが設定された場合、受信信号の位相を強エコーに合わせてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルから地形エコー成分を除去して強エコーのパワースペクトルを算出する。一方、弱エコーの抽出は困難であるため、弱エコーは、例えば白色雑音に置き換えられて無効値化される。また、強エコーと弱エコーがともに抽出が困難である場合は、両エコーともに無効値化される。

【0057】

続いて、第２のエコーパラメータ算出部１８５は、第２のエコー復元部１８４によって復元されたエコースペクトルに基づいて、第２のエコーパラメータを算出する（ステップＳＴ１７）。第２のエコーパラメータには、第１のエコーパラメータに含まれる、エコーの強度、ドップラ速度およびスペクトル幅に加え、例えば、偏波パラメータおよびマルチラグ推定値が含まれる。偏波パラメータには、レーダ反射因子差、偏波間位相差、および偏波間相関係数がある。１次エコーに関する第２の１次エコーパラメータおよび２次エコーに関する第２の２次エコーパラメータは、１次エコーと２次エコーの強弱関係により、第２の強エコーのエコーパラメータおよび第２の弱エコーのエコーパラメータとされる。

【0058】

エコーパラメータ出力部１８６は、第２のエコーパラメータ算出部１８５によって算出された強エコーおよび弱エコーに関する第２のエコーパラメータを１次エコーおよび２次エコーに再び対応付けることにより、１次エコーパラメータおよび２次エコーパラメータとして出力する（ステップＳＴ１８）。例えば、１次エコーパラメータおよび２次エコーパラメータは、表示装置に表示される。

【0059】

図１０Ａは、信号処理装置１８の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図であり、図１０Ｂは、信号処理装置１８の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、第１のインタフェース１００は、例えば、位相制御部１３から信号処理装置１８へ出力される位相系列と、受信部１７から信号処理装置１８へ出力される受信信号とを中継するインタフェースである。第２のインタフェース１０１は、例えば、エコーパラメータ出力部１８６から表示装置へ出力されるエコーパラメータを中継するインタフェースである。

【0060】

信号処理装置１８における、第１のエコー復元部１８１、第１のエコーパラメータ算出部１８２、エコー状態判定部１８３、第２のエコー復元部１８４、第２のエコーパラメータ算出部１８５およびエコーパラメータ出力部１８６の機能は、処理回路によって実現される。すなわち、信号処理装置１８は、図５に示したステップＳＴ１１からステップＳＴ１８までの処理を実行するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。

【0061】

処理回路が図１０Ａに示す専用のハードウェアの処理回路１０２である場合、処理回路１０２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）、または、これらを組み合わせたものが該当する。信号処理装置１８における、第１のエコー復元部１８１、第１のエコーパラメータ算出部１８２、エコー状態判定部１８３、第２のエコー復元部１８４、第２のエコーパラメータ算出部１８５およびエコーパラメータ出力部１８６の機能は、別々の処理回路で実現されてもよく、これらの機能がまとめて１つの処理回路で実現されてもよい。

【0062】

処理回路が図１０Ｂに示すプロセッサ１０３である場合、信号処理装置１８における、第１のエコー復元部１８１、第１のエコーパラメータ算出部１８２、エコー状態判定部１８３、第２のエコー復元部１８４、第２のエコーパラメータ算出部１８５およびエコーパラメータ出力部１８６の機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。なお、ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ１０４に記憶される。

【0063】

プロセッサ１０３は、メモリ１０４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、信号処理装置１８における第１のエコー復元部１８１、第１のエコーパラメータ算出部１８２、エコー状態判定部１８３、第２のエコー復元部１８４、第２のエコーパラメータ算出部１８５およびエコーパラメータ出力部１８６の機能を実現する。例えば、信号処理装置１８は、プロセッサ１０３によって実行されるときに、図５に示したステップＳＴ１１からステップＳＴ１８まで処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するメモリ１０４を備える。これらのプログラムは、第１のエコー復元部１８１、第１のエコーパラメータ算出部１８２、エコー状態判定部１８３、第２のエコー復元部１８４、第２のエコーパラメータ算出部１８５およびエコーパラメータ出力部１８６の手順または方法をコンピュータに実行させる。メモリ１０４は、コンピュータを、第１のエコー復元部１８１、第１のエコーパラメータ算出部１８２、エコー状態判定部１８３、第２のエコー復元部１８４、第２のエコーパラメータ算出部１８５およびエコーパラメータ出力部１８６として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。

【0064】

メモリ１０４は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ−ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどが該当する。

【0065】

信号処理装置１８における、第１のエコー復元部１８１、第１のエコーパラメータ算出部１８２、エコー状態判定部１８３、第２のエコー復元部１８４、第２のエコーパラメータ算出部１８５およびエコーパラメータ出力部１８６の機能の一部が、専用のハードウェアで実現され、一部がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。例えば、エコーパラメータ出力部１８６は、専用のハードウェアである処理回路１０２により機能を実現し、第１のエコー復元部１８１、第１のエコーパラメータ算出部１８２、エコー状態判定部１８３、第２のエコー復元部１８４および第２のエコーパラメータ算出部１８５は、プロセッサ１０３がメモリ１０４に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって機能を実現する。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせによって、上記機能を実現することができる。

【0066】

以上のように、実施の形態１に係る信号処理装置１８は、１次エコーと２次エコーとの強弱関係に応じたエコー抽出方法に基づいて、受信信号から１次エコーおよび２次エコーを抽出して１次エコーおよび２次エコーのスペクトルを算出し、これらのスペクトルに基づいて、１次エコーパラメータおよび２次エコーパラメータを算出する。エコーの抽出精度が高くなるように、１次エコーと２次エコーとの強弱関係に応じて、受信信号から１次エコーおよび２次エコーが抽出される。これにより、信号処理装置１８は、エコーの推定精度を向上させることができる。

【0067】

実施の形態１に係る信号処理装置１８において、エコー状態判定部１８３が、１次エコーのスペクトルのピーク値と２次エコーのスペクトルのピーク値に基づいて、１次エコーと２次エコーとの強弱関係を判定する。１次エコーと２次エコーとを正確に弁別することができ、１次エコーと２次エコーの強弱関係の判定を精度よく行うことが可能である。

【0068】

実施の形態１に係る信号処理装置１８において、エコー状態判定部１８３が、１次エコーのスペクトル幅と２次エコーのスペクトル幅に基づいて、１次エコーと２次エコーとの強弱関係を判定する。これにより、エコー状態判定部１８３は、強エコー成分が除去されたスペクトルにおける弱エコーの残存状況または強エコー成分の除去が弱エコーに与えるダメージに応じて、１次エコーと２次エコーとの強弱関係を判定することができる。

【0069】

実施の形態１に係る信号処理装置１８において、エコー状態判定部１８３が、１次エコーまたは２次エコーのスペクトルにおけるピーク値とピーク位置から一定の距離以上離れたスペクトル領域におけるピーク値との差分または比が閾値以上である場合、１次エコーまたは２次エコーを雑音化する、あるいは、１次エコーおよび２次エコーをともに雑音化する。このように１次エコーと２次エコーの強弱関係に基づいてエコーの推定精度を劣化させると予想されるエコーは、エコーパラメータを推定せずに無効値化（雑音化）する。これにより、エコーパラメータの誤推定を抑止することができる。

【0070】

実施の形態１に係るレーダ装置１は、信号処理装置１８を備えるので、前述した効果が得られる。実施の形態１に係る信号処理方法は、信号処理装置１８によって実施される、図５に示す一連の処理であるので、前述した効果が得られる。

【0071】

なお、レーダ装置１は、信号処理装置１８によって１次エコーを雑音化して算出された２次エコーのエコーパラメータを用いることで、１次エコーが得られた距離測定範囲以遠に存在する物体との距離を測定可能である。また、信号処理装置１８は、レーダ装置のみならず、電磁波または音波をパルス波動として用いた観測装置に適用することができる。観測装置には、レーダ装置の他に、ライダー装置（例えば、光波レーダ）、音波レーダであるソーダ装置がある。

【0072】

なお、各実施の形態の組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれ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】

【0073】

本開示に係る信号処理装置は、例えば、レーダ装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0074】

１ レーダ装置、１１ パルス発信部、１２ 位相変調部、１３ 位相制御部、１４ 送信部、１５ 送受切り替え部、１６ 空中線部、１７ 受信部、１８ 信号処理装置、１００ 第１のインタフェース、１０１ 第２のインタフェース、１０２ 処理回路、１０３ プロセッサ、１０４ メモリ、１８１ 第１のエコー復元部、１８１ａ １次エコー復元部、１８１ｂ ２次エコー復元部、１８２ 第１のエコーパラメータ算出部、１８３ エコー状態判定部、１８４ 第２のエコー復元部、１８４ａ 強エコー復元部、１８４ｂ 強エコー除去部、１８４ｃ 弱エコー抽出部、１８４ｄ 弱エコー復元部、１８４ｅ 弱エコー除去部、１８４ｆ 強エコー抽出部、１８５ 第２のエコーパラメータ算出部、１８６ エコーパラメータ出力部。

【要約】

信号処理装置（１８）は、１次エコーと２次エコーとの強弱関係に応じたエコー抽出方法に基づいて、受信信号から１次エコーおよび２次エコーを抽出して１次エコーおよび２次エコーのスペクトルを算出し、これらのスペクトルに基づいて１次エコーパラメータおよび２次エコーパラメータを算出する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】