特許 6987307 信号処理装置、レーダシステム及び信号処理プログラム

(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】6987307

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】信号処理装置、レーダシステム及び信号処理プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/02 20060101AFI20211213BHJP

   G01S 7/285 20060101ALI20211213BHJP

   G01S 7/282 20060101ALI20211213BHJP

   G01S 7/40 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/02 216

   G01S7/285

   G01S7/282 200

   G01S7/40 108

   G01S7/40 121

【請求項の数】16

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2021-521597(P2021-521597)

(86)(22)【出願日】2019年5月27日

(86)【国際出願番号】JP2019020923

(87)【国際公開番号】WO2020240667

(87)【国際公開日】20201203

【審査請求日】2021年6月15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】中西 孝行

(72)【発明者】

【氏名】瀧川 道生

【審査官】 藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１７４１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５０９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００２９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１９４４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００５２９７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００− ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００−１３／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイと、複数のパルス信号を連続的に生成する信号生成器と、前記複数のパルス信号の各々を複数チャンネルの分配信号に分配し、前記分配信号を前記複数のアンテナ素子に供給することでレーダビームを外部空間に放射させ、かつ前記複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された反射エコー信号を合成して受信信号を得る送受信回路とを備えたレーダシステムにおいて、レーダ諸元に従って動作する信号処理装置であって、
前記分配信号の振幅及び位相を時分割で制御することにより複数の励振分布を前記アンテナアレイに順次形成させる励振分布制御部と、
前記複数の励振分布にそれぞれ対応する複数の受信信号が前記送受信回路から入力されると、前記複数の受信信号に基づき、前記複数の励振分布にそれぞれ対応する複数のクラッタ電力特性の測定量を算出するクラッタ測定部と、
大気分布の推定量、前記レーダ諸元の設定値、及び前記複数の励振分布を示すデータを用いて、前記複数のクラッタ電力特性の推定量を算出する電波伝搬解析部と、
前記複数のクラッタ電力特性の当該測定量と当該推定量との間の誤差量の大きさを小さくするように前記大気分布の推定量を修正することにより前記大気分布の推定量を更新する大気分布更新部と
を備えることを特徴とする信号処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の信号処理装置であって、
前記複数の励振分布により形成される複数のアンテナパターンの各々は、メインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの第１の比率を有し、
前記複数の励振分布を時間平均することで得られる仮想的な励振分布により形成されるアンテナパターンは、メインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの第２の比率を有し、
前記第１の比率は、前記第２の比率よりも高い、
ことを特徴とする信号処理装置。

【請求項3】

請求項２に記載の信号処理装置であって、前記複数の励振分布は、共役関係にある励振位相分布の対を含むことを特徴とする信号処理装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
前記複数の受信信号に基づいて前記外部空間に存在する目標を検出する目標検出部をさらに備え、
前記目標検出部は、前記複数の受信信号に対して時間方向のコヒーレント積分を実行して積分信号を生成し、前記積分信号に基づいて前記目標を検出する、
ことを特徴とする信号処理装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の信号処理装置であって、前記大気分布更新部及び前記電波伝搬解析部は、所定の最適化アルゴリズムに基づく反復演算を実行することにより前記大気分布の推定量を収束させることを特徴とする信号処理装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
前記大気分布更新部により更新された推定量に基づいて前記外部空間における電波伝搬特性を推定する伝搬特性推定部と、
当該推定された電波伝搬特性に基づいて前記レーダ諸元の設定値を調整するレーダ制御部と
をさらに備えることを特徴とする信号処理装置。

【請求項7】

請求項６に記載の信号処理装置であって、
前記レーダ制御部は、前記信号生成器を制御してアンテナ指向方向ごとに前記複数のパルス信号を連続的に生成させ、
前記伝搬特性推定部は、アンテナ指向方向ごとに前記電波伝搬特性を推定する、
ことを特徴とする信号処理装置。

【請求項8】

請求項６または請求項７に記載の信号処理装置であって、
前記レーダ諸元は、送信パルス数及び送信電力を含み、
前記レーダ制御部は、前記電波伝搬特性に基づいて、前記送信パルス数及び前記送信電力を可変に調整する、
ことを特徴とする信号処理装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
前記電波伝搬解析部は、前記大気分布の推定量、及び衛星測位システムを構成する少なくとも１基の測位衛星の主要諸元及び軌道情報を用いて、当該少なくとも１基の測位衛星から受信された航法信号の受信電力特性の推定量を算出し、
前記大気分布更新部は、前記受信電力特性の測定量を取得し、前記複数のクラッタ電力特性及び前記受信電力特性の当該測定量と当該推定量との間の誤差量の大きさを小さくするように前記大気分布の推定量を修正することにより前記大気分布の推定量を更新する、
ことを特徴とする信号処理装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載の信号処理装置であって、前記複数のクラッタ電力特性の各々は、距離に対する信号電力の分布と周波数に対する信号電力の分布との少なくとも一方を含むことを特徴とする信号処理装置。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
前記送受信回路は、
前記励振分布制御部により供給された振幅制御信号に応じて、前記複数チャンネルの分配信号の振幅をそれぞれ調整する複数の可変振幅調整器と、
前記励振分布制御部により供給された位相制御信号に応じて、前記複数チャンネルの分配信号の位相をそれぞれ調整する複数の可変位相調整器と
を含むことを特徴とする信号処理装置。

【請求項12】

請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項に記載のレーダ信号処理装置と、前記アンテナアレイと、前記信号生成器と、前記送受信回路とを備えることを特徴とするレーダシステム。

【請求項13】

請求項１２に記載のレーダシステムであって、
前記送受信回路は、
前記複数チャンネルの分配信号を生成するディジタル信号処理を行う送信ディジタルビーム形成回路と、
前記分配信号をそれぞれアナログ信号に変換する複数のＤ／Ａ変換器と、
前記反射エコー信号をそれぞれディジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、
前記ディジタル信号を合成して前記受信信号を得るディジタル信号処理を行う受信ディジタルビーム形成回路と
を含むことを特徴とするレーダシステム。

【請求項14】

複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイと、複数のパルス信号を連続的に生成する信号生成器と、前記複数のパルス信号の各々を複数チャンネルの分配信号に分配し、前記分配信号を前記複数のアンテナ素子に供給することでレーダビームを外部空間に放射させ、かつ前記複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された反射エコー信号を合成して受信信号を得る送受信回路と、信号処理プログラムを記憶する記憶媒体と、前記記憶媒体から読み出された当該信号処理プログラムを実行するプロセッサとを備えたレーダシステムにおける前記信号処理プログラムであって、
前記信号処理プログラムは、
前記分配信号の振幅及び位相を時分割で制御することにより複数の励振分布を前記アンテナアレイに順次形成させるステップと、
前記複数の励振分布にそれぞれ対応する複数の受信信号が前記送受信回路から入力されると、前記複数の受信信号に基づいて複数のクラッタ電力特性の測定量を算出するステップと、
大気分布の推定量、レーダ諸元の設定値、及び前記複数の励振分布を示すデータを用いて、前記複数のクラッタ電力特性の推定量を算出するステップと、
前記複数のクラッタ電力特性の当該測定量と当該推定量との間の誤差量の大きさを小さくするように前記大気分布の推定量を修正することにより前記大気分布の推定量を更新するステップと
を前記プロセッサに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。

【請求項15】

請求項１４に記載の信号処理プログラムであって、
前記複数の励振分布により形成される複数のアンテナパターンの各々は、メインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの第１の比率を有し、
前記複数の励振分布を時間平均することで得られる仮想的な励振分布により形成されるアンテナパターンは、メインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの第２の比率を有し、
前記第１の比率は、前記第２の比率よりも高い、
ことを特徴とする信号処理プログラム。

【請求項16】

請求項１４または請求項１５に記載の信号処理プログラムであって、
前記複数の受信信号に対して時間方向のコヒーレント積分を実行して積分信号を生成するステップと、
前記積分信号に基づいて前記外部空間に存在する目標を検出するステップと
をさらに前記プロセッサに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電波を大気空間に送出して目標を探知するレーダ技術に関し、特に、大気空間の電波伝搬条件に応じて適応的にレーダ諸元を変更することができるレーダ技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

レーダ装置は、最大探知距離、送信周波数、送信電力、アンテナ利得及び受信感度といった種々のレーダ諸元に基づいて動作する。このようなレーダ諸元は、当該レーダ装置の設計時に定められることが通常である。大気空間の電波伝搬特性は、自由空間の電波伝搬特性とは異なり、大気分布の影響、特に大気屈折率の空間的な分布の影響を受けることが知られている。たとえば、大気分布の空間的な変化に起因してダクト（ｄｕｃｔ）と呼ばれる層が形成されると、そのダクト中を電波が反射を繰り返しながら伝搬するので、レーダ装置の見通し外の領域にまで電波が伝搬することがある。大気分布は、気象条件に応じて時間的に変動するので、その大気分布の変動に応じてレーダ諸元を適応的に変更することができれば、レーダ装置のリソースを効率的に活用することが可能である。

【0003】

特許文献１（特開２００９−２９２１号公報）には、気象条件に応じて変化した大気パラメータを推定し、その推定結果に基づいてレーダ装置のリソースの割り当てを適応的に行うことができるレーダ装置が開示されている。具体的には、レーダ装置は、地表面または海表面からの反射エコーの信号成分すなわち表面エコー成分のみを受信信号から抽出する。レーダ装置は、さらに、当該抽出された表面エコー成分の強度に基づいて大気分布（大気屈折率の高度分布）を推定し、当該推定された大気分布に基づいて、所定の検出性能要求値を満たすレーダ諸元を算出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２９２１号公報（たとえば、図１及び段落［００２５］〜［００５５］参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されているレーダ装置は、目標付近に存在する地表面または海表面で発生する表面エコー成分の強度に基づいて大気分布を推定することができるが、受信信号から表面エコー成分のみを抽出し、当該表面エコー成分に依存して大気分布を推定するので、大気分布の推定精度が低いという課題がある。たとえば、表面エコー成分が発生する反射点と当該レーダ装置の受信アンテナとの間の空間における大気分布が空間的に変化している場合には、その空間における大気分布の推定精度が低く、所定の検出性能要求値を満たすレーダ諸元を算出することが難しい。

【0006】

上記に鑑みて本発明の目的は、受信信号中の表面エコー成分のみに依存せずに大気分布を高精度に推定することができる信号処理装置、レーダシステム及び信号処理プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様による信号処理装置は、複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイと、複数のパルス信号を連続的に生成する信号生成器と、前記複数のパルス信号の各々を複数チャンネルの分配信号に分配し、前記分配信号を前記複数のアンテナ素子に供給することでレーダビームを外部空間に放射させ、かつ前記複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された反射エコー信号を合成して受信信号を得る送受信回路とを備えたレーダシステムにおいて、レーダ諸元に従って動作する信号処理装置であって、前記分配信号の振幅及び位相を時分割で制御することにより複数の励振分布を前記アンテナアレイに順次形成させる励振分布制御部と、前記複数の励振分布にそれぞれ対応する複数の受信信号が前記送受信回路から入力されると、前記複数の受信信号に基づき、前記複数の励振分布にそれぞれ対応する複数のクラッタ電力特性の測定量を算出するクラッタ測定部と、大気分布の推定量、前記レーダ諸元の設定値、及び前記複数の励振分布を示すデータを用いて、前記複数のクラッタ電力特性の推定量を算出する電波伝搬解析部と、前記複数のクラッタ電力特性の当該測定量と当該推定量との間の誤差量の大きさを小さくするように前記大気分布の推定量を修正することにより前記大気分布の推定量を更新する大気分布更新部とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、受信信号中の表面エコー成分のみに依存せずに大気分布を高精度に推定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１のレーダシステムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】励振振幅分布の一例を表すグラフである。

【図3】図３Ａ及び図３Ｂは、励振位相分布の例を表すグラフである。

【図4】図４Ａ及び図４Ｂは、アンテナパターンの例を表すグラフである。

【図5】仮想的な励振分布により形成されるアンテナパターンを表すグラフである。

【図6】複数の励振分布の構成例を表す図である。

【図7】実施の形態１の目標検出部の構成例を概略的に示すブロック図である。

【図8】図８Ａは、周波数（周波数ビン）対信号電力の関係を概略的に示すグラフであり、図８Ｂは、距離（レンジビン）対信号電力の関係を概略的に示すグラフである。

【図9】図９Ａは、受信信号の距離対クラッタ電力特性を概略的に示すグラフであり、図９Ｂは、周波数対クラッタ電力特性を概略的に示すグラフである。

【図10】実施の形態１の伝搬環境推定部の概略構成を示すブロック図である。

【図11】大気屈折率の空間的な分布の例を表すグラフである。

【図12】大気屈折率の空間的な分布の別の例を表すグラフである。

【図13】電波伝搬特性の推定量の一例を示すグラフである。

【図14】実施の形態１に係る電波伝搬特性を算出するための手順の例を概略的に示すフローチャートである。

【図15】実施の形態１の信号処理装置のハードウェア構成例の概略構成を示すブロック図である。

【図16】本発明に係る実施の形態２のレーダシステムの概略構成を示すブロック図である。

【図17】実施の形態２の伝搬環境推定部の概略構成を示すブロック図である。

【図18】実施の形態２に係る電波伝搬特性を算出するための手順の例を概略的に示すフローチャートである。

【図19】本発明に係る実施の形態３のレーダシステムの概略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】

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る種々の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面全体において同一符号を付された構成要素は、同一構成及び同一機能を有するものとする。

【0011】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のレーダシステム１の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態のレーダシステム１は、最大探知距離、送信周波数、送信電力、アンテナ利得、受信感度、送信パルス数、パルス繰り返し間隔（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ，ＰＲＩ）及び送信パルス幅といった種々のレーダ諸元に従って動作するパルスレーダシステムである。後述するようにレーダシステム１は、外部空間の電波伝搬特性に応じてレーダ諸元を適応的に調整することができる。

【0012】

図１に示されるようにレーダシステム１は、信号処理装置１０、信号生成器２１、送受切換器２２、電力分配合成器２３、アナログ信号処理回路２４、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２５、信号の振幅及び位相を調整するための調整回路３０、サーキュレータ４１_１，４１_２，…，４１_Ｍ、送信用の可変電力増幅器４２_１，４２_２，…，４２_Ｍ、サーキュレータ４３_１，４３_２，…，４３_Ｍ、受信用の電力増幅器４４_１，４４_２，…，４４_Ｍ、及び、アンテナアレイ５０を備えて構成されている。ここで、Ｍは、送信チャンネル数を示す３以上の整数であり、受信チャンネル数は送信チャンネル数と同一である。本実施の形態では、送信チャンネル数は３チャンネル以上であるが、これに限定されるものではなく、送信チャンネル数が２チャンネルでもよい。

【0013】

アンテナアレイ５０は、空間的に配列されたＭ個のアンテナ素子５１_１，５１_２，…，５１_Ｍを含んで構成されている。アンテナ素子５１_１，５１_２，…，５１_Ｍは、たとえば、直線状、平面状または曲面状に配列されていればよい。

【0014】

本実施の形態の送受信回路は、信号生成器２１、送受切換器２２、電力分配合成器２３、アナログ信号処理回路２４、Ａ／Ｄ変換器２５、調整回路３０、サーキュレータ４１_１〜４１_Ｍ、可変電力増幅器４２_１〜４２_Ｍ、サーキュレータ４３_１〜４３_Ｍ及び電力増幅器４４_１〜４４_Ｍによって構成されている。

【0015】

以下、図１を参照しつつ、本実施の形態の送受信回路の構成について説明する。

【0016】

信号生成器２１は、信号処理装置１０から供給されたパルス制御信号Ｓｃに従って動作し、マイクロ波帯などの高周波帯のパルス信号を連続的に生成する機能を有する。パルス信号は、ほぼ矩形の波形を有し、所定のパルス繰り返し周期で繰り返し出力される。このようなパルス信号は送受切換器２２に出力される。

【0017】

送受切換器（デュプレクサ）２２は、信号生成器２１から入力された各パルス信号を電力分配合成器２３のみに出力し、電力分配合成器２３から入力された高周波信号をアナログ信号処理回路２４のみに出力する非相反回路である。

【0018】

電力分配合成器２３は、送受切換器２２から各パルス信号が入力されると、当該各パルス信号をＭチャンネル（Ｍ個の送信チャンネル）の分配信号に分配し、当該分配信号を調整回路３０に並列に出力する電力分配器として機能する。逆に、調整回路３０からＭチャンネル（Ｍ個の受信チャンネル）の高周波信号が並列に入力されると、電力分配合成器２３は、当該Ｍチャンネルの高周波信号を合成して合成信号を生成し、当該合成信号を送受切換器２２に出力する電力合成器として機能する。

【0019】

調整回路３０は、可変位相調整器３１_１，３１_２，…，３１_Ｍと、当該可変位相調整器３１_１，３１_２，…，３１_Ｍに接続されたＭ個の可変振幅調整器３２_１，３２_２，…，３２_Ｍとを有している。調整回路３０は、アンテナアレイ５０全体の励振分布を制御するために使用される。励振分布については後述する。

【0020】

可変位相調整器３１_１〜３１_Ｍは、信号処理装置１０から供給された位相制御信号Ｐｃに従って動作し、電力分配合成器２３から入力されたＭチャンネルの分配信号の位相を、それぞれ割り当てられた移相量（位相回転量）Δθ_１〜Δθ_ＭだけシフトさせてＭチャンネル（Ｍ個の送信チャンネル）の移相信号を生成し、当該移相信号を可変振幅調整器３２_１〜３２_Ｍに出力することができる。移相量Δθ_１〜Δθ_Ｍは、位相制御信号Ｐｃによって個別に制御される。たとえば、可変位相調整器３１_１〜３１_Ｍは、Ｍ個の可変移相器により構成可能であるが、これに限定されるものではない。

【0021】

可変振幅調整器３２_１〜３２_Ｍは、信号処理装置１０から供給された振幅制御信号Ａｃに従って動作し、可変位相調整器３１_１〜３１_Ｍから入力されたＭチャンネルの移相信号の振幅を、それぞれ割り当てられた利得β_１〜β_Ｍで減衰させてＭチャンネル（Ｍ個の送信チャンネル）の振幅調整信号を生成し、当該振幅調整信号をサーキュレータ４１_１〜４１_Ｍに出力することができる。利得β_１〜β_Ｍは、振幅制御信号Ａｃによって個別に制御される。たとえば、可変振幅調整器３２_１〜３２_Ｍは、Ｍ個の可変減衰器（ｖａｒｉａｂｌｅ ａｔｔｅｎｕａｔｏｒｓ）により構成可能であるが、これに限定されるものではない。

【0022】

サーキュレータ４１_１〜４１_Ｍは、可変振幅調整器３２_１〜３２_Ｍから入力されたＭチャンネルの振幅調整信号を、それぞれ可変電力増幅器４２_１〜４２_Ｍのみに出力し、受信用の電力増幅器４４_１〜４４_Ｍから入力されたＭチャンネル（Ｍ個の受信チャンネル）の高周波信号を調整回路３０のみに出力する非相反回路である。

【0023】

可変電力増幅器４２_１〜４２_Ｍは、信号処理装置１０から供給された利得制御信号ＴＡｃに従って動作し、サーキュレータ４１_１〜４１_Ｍから入力されたＭチャンネルの振幅調整信号の振幅を、それぞれ割り当てられた利得ｇ_１〜ｇ_Ｍで増幅させてＭチャンネル（Ｍ個の送信チャンネル）の励振信号を生成し、当該励振信号をサーキュレータ４３_１〜４３_Ｍに出力することができる。利得ｇ_１〜ｇ_Ｍは、利得制御信号ＴＡｃによって個別に制御される。

【0024】

サーキュレータ４３_１〜４３_Ｍは、可変電力増幅器４２_１〜４２_Ｍから入力されたＭチャンネルの励振信号を、それぞれアンテナ素子５１_１〜５１_Ｍのみに出力し、アンテナ素子５１_１〜５１_Ｍから入力されたＭチャンネル（Ｍ個の受信チャンネル）の高周波信号を電力増幅器４４_１〜４４_Ｍのみに出力する非相反回路である。

【0025】

アンテナ素子５１_１〜５１_Ｍは、サーキュレータ４３_１〜４３_Ｍから入力された励振信号によって励振されてレーダビームを外部空間に放射する。当該レーダビームは、外部空間内に存在する目標だけでなく、地表面、海表面、雨粒及び雲粒などの、目標以外の物体で反射され得る。目標以外の物体で発生する不要な反射エコーは、クラッタと呼ばれている。

【0026】

アンテナ素子５１_１〜５１_Ｍは、レーダビームに対応する反射エコーを外部空間から受信すると、それぞれＭチャネル（Ｍ個の受信チャンネル）の反射エコー信号をサーキュレータ４３_１〜４３_Ｍに出力する。サーキュレータ４３_１〜４３_Ｍは、当該反射エコー信号を電力増幅器４４_１〜４４_Ｍのみに出力する。電力増幅器４４_１〜４４_Ｍは、当該反射エコー信号を増幅してＭチャンネルの増幅信号をそれぞれサーキュレータ４１_１〜４１_Ｍに出力する。サーキュレータ４１_１〜４１_Ｍは、電力増幅器４４_１〜４４_Ｍから入力された増幅信号をそれぞれ可変振幅調整器３２_１〜３２_Ｍのみに出力する。

【0027】

可変振幅調整器３２_１〜３２_Ｍは、サーキュレータ４１_１〜４１_Ｍから入力されたＭチャンネルの増幅信号の振幅を調整してＭチャンネルの振幅調整信号を生成し、当該振幅調整信号を可変位相調整器３１_１〜３１_Ｍに出力することができる。可変位相調整器３１_１〜３１_Ｍは、可変振幅調整器３２_１〜３２_Ｍから入力された振幅調整信号の位相を調整してＭチャンネルの移相信号を生成し、当該Ｍチャンネルの移相信号を電力分配合成器２３に出力する。電力分配合成器２３は、可変位相調整器３１_１〜３１_Ｍから入力されたＭチャンネルの移相信号を合成して合成信号を生成し、当該合成信号を送受切換器２２に出力する。そして、送受切換器２２は、当該合成信号をアナログ信号処理回路２４のみに出力する。

【0028】

アナログ信号処理回路２４は、入力された合成信号を、当該合成信号の周波数よりも低い周波数（中間周波数またはベースバンド周波数）のアナログ信号に変換する周波数変換機能と、当該アナログ信号を位相検波してアナログ受信信号を生成する位相検波機能とを有している。アナログ受信信号は、同相信号成分と直交信号成分とからなる複素信号である。アナログ信号処理回路２４は、アナログ受信信号をＡ／Ｄ変換器２５に出力する。

【0029】

Ａ／Ｄ変換器２５は、当該アナログ受信信号をディジタル受信信号Ｓ（ｈ）に変換し、当該ディジタル受信信号Ｓ（ｈ）を信号処理装置１０に供給する。ディジタル受信信号Ｓ（ｈ）は、同相信号成分と直交信号成分とからなる複素信号である。ここで、ディジタル受信信号Ｓ（ｈ）の変数ｈは、１〜Ｈの範囲内の整数を表すパルスヒット番号であり、Ｈは正整数である。以下、ディジタル受信信号Ｓ（ｈ）を単に「受信信号Ｓ（ｈ）」という。

【0030】

アンテナアレイ５０には、各パルス信号ごとに励振分布が形成される。本明細書において、励振分布とは、アンテナ素子５１_１〜５１_Ｍの位置に関する励振振幅分布及び励振位相分布の組合せをいう。本実施の形態では、アンテナアレイ５０に励振分布Ｅ_１，…，Ｅ_Ｈが順次形成されると、当該励振分布Ｅ_１，…，Ｅ_Ｈにそれぞれ対応する受信信号Ｓ（１），…，Ｓ（Ｈ）が得られる。励振分布の詳細については後述する。

【0031】

次に、実施の形態１の信号処理装置１０の構成について説明する。

【0032】

図１に示されるように信号処理装置１０は、レーダ諸元に基づいてレーダシステム１の動作を制御するレーダ制御部１１と、調整回路３０における移相量Δθ_１〜Δθ_Ｍ及び利得β_１〜β_Ｍを時分割で制御することでアンテナアレイ５０に複数の励振分布を順次形成させる励振分布制御部１２と、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に基づいて外部空間に存在する目標を検出する目標検出部１６と、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に基づいて複数のクラッタ電力特性の測定量を算出するクラッタ測定部１７と、外部空間における電波伝搬特性を推定する伝搬環境推定部１８とを備えて構成されている。

【0033】

レーダ制御部１１は、レーダ諸元の設定値が格納された内部メモリ（データ記憶部）１１ｍを有し、当該設定値に基づいてレーダシステム１の動作を制御することができる。たとえば、レーダ制御部１１は、利得制御信号ＴＡｃを可変電力増幅器４２_１〜４２_Ｍに供給することにより送信電力を制御することができる。また、レーダ制御部１１は、パルス制御信号Ｓｃを信号生成器２１に供給することにより、パルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）、送信パルス幅、及びアンテナ指向方向ごとの送信パルス数を制御することができる。

【0034】

ここで、アンテナ指向方向とは、アンテナアレイ５０の最大放射方向を意味するものとする。アンテナ指向方向は、可変位相調整器３１_１〜３１_Ｍの移相量Δθ_１〜Δθ_Ｍを可変に設定することにより電子的に制御されてもよいし、あるいは、アンテナアレイ５０を機械的に動かす可動機構を設けることにより機械的に制御されてもよい。

【0035】

さらに、レーダ制御部１１は、伝搬環境推定部１８で算出された電波伝搬特性の推定量ＰＬに応じてレーダ諸元を可変に調整することが可能である。たとえば、レーダ制御部１１は、電波伝搬特性の推定量ＰＬから外部空間内の伝搬損失の空間的な分布を取得することができる。このため、レーダ制御部１１は、伝搬損失が大きいと推定されるアンテナ指向方向については、送信電力もしくは送信パルス数を増やし、または、送信電力及び送信パルス数の双方を増やすことで、レーダ諸元を適応的に調整することができる。一方、伝搬損失が小さいと推定されるアンテナ指向方向については、レーダ制御部１１は、送信電力もしくは送信パルス数を減らし、または、送信電力及び送信パルス数の双方を減らすことで、レーダ諸元を適応的に調整することができる。

【0036】

励振分布制御部１２は、励振分布算出部１３及び励振分布設定部１４を含んで構成される。励振分布算出部１３は、レーダ制御部１１から供給されたレーダ諸元の設定値、及びレーダ制御部１１により設定されたアンテナ指向方向に基づいて、励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈを示す励振分布データを導出する。

【0037】

励振分布設定部１４は、励振分布データを用いて調整回路３０における移相量Δθ_１〜Δθ_Ｍ及び利得β_１〜β_Ｍを時分割で制御することにより、アンテナアレイ５０に励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈを順次形成させることができる。言い換えれば、励振分布設定部１４は、移相量Δθ_１〜Δθ_Ｍ及び利得β_１〜β_Ｍを時分割で制御することにより、励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈを時分割で切り換えることができる。

【0038】

前述のとおり、励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈの各々は、励振振幅分布と励振位相分布との組合せで構成されている。図２は、１６個のアンテナ素子５１_１〜５１_１６が直線状に等間隔で配列された場合における励振振幅分布の一例を表すグラフである。図２のグラフにおいて、横軸は、アンテナ素子５１_１〜５１_１６の番号を示し、縦軸は、最大振幅が零となるように規格化された振幅（単位：ｄＢ）を示す。また、図３Ａ及び図３Ｂは、１６個のアンテナ素子５１_１〜５１_１６が直線状に等間隔で配列された場合における励振位相分布の２つの例を表すグラフである。図３Ａ及び図３Ｂのグラフにおいて、横軸は、アンテナ素子５１_１〜５１_１６の番号を示し、縦軸は、位相（単位：度）を示す。

【0039】

たとえば、図２の励振振幅分布と図３Ａの励振位相分布との組合せで第１の励振分布Ｅ_１を構成することができ、図２の励振振幅分布と図３Ｂの励振位相分布との組合せで第２の励振分布Ｅ_２を構成することができる。この場合、第１の励振分布Ｅ_１により図４Ａに示されるアンテナパターン（放射パターン）が形成され、第２の励振分布Ｅ_２により図４Ｂに示されるアンテナパターン（放射パターン）が形成される。図４Ａ及び図４Ｂのグラフにおいて、横軸は、アンテナアレイ５０を正面から視た場合を基準にした角度（単位：度）を示し、縦軸は、最大レベルが零となるように規格化されたレベル（単位：ｄＢ）を示す。図４Ａ及び図４Ｂのアンテナパターンでは、０度に現れるメインローブと比べると、０度以外の領域に現れるサイドローブレベルは比較的高いことが分かる。このようなアンテナパターンを使用することにより、サイドローブから混入するクラッタ成分を比較的高い利得で受信することができる。

【0040】

励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈは、当該励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈを時間平均すれば、メインローブレベルに対してサイドローブレベルが抑圧されたアンテナパターンを形成する励振分布（以下「仮想的な励振分布」という。）が得られるとの条件を満たすように導出される。励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈによりそれぞれ形成されるアンテナパターンは、いずれも、メインローブレベルに対して比較的高いサイドローブレベルを有する（たとえば、図４Ａ及び図４Ｂ参照）。このようなアンテナパターンは、サイドローブから混入するクラッタ成分を比較的高い利得で受信するために、クラッタ電力測定用に設けられたものである。

【0041】

これに対し、仮想的な励振分布は、メインローブレベルに対してサイドローブレベルが抑圧されたアンテナパターンを形成するための目標検出用の励振分布である。励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈにより形成されるアンテナパターンのメインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの比率（第１の比率）は、仮想的な励振分布により形成されるアンテナパターンのメインローブレベルに対する最大サイドローブレベルの比率（第２の比率）よりも高くなるように設定されている。

【0042】

仮想的な励振分布は、実際にはアンテナアレイ５０に形成されないが、目標検出部１６は、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に対してコヒーレント積分を実行することにより、当該仮想的な励振分布を用いて得られる目標検出結果とほぼ同等の目標検出結果を得ることができる。

【0043】

上記のとおり、図２の励振振幅分布と図３Ａの励振位相分布との組合せで第１の励振分布Ｅ_１を構成することができ、図２の励振振幅分布と図３Ｂの励振位相分布との組合せで第２の励振分布Ｅ_２を構成することができる。この場合には、第１の励振分布Ｅ_１により図４Ａに示されるアンテナパターンが形成され、第２の励振分布Ｅ_２により図４Ｂに示されるアンテナパターンが形成される。図５は、かかる場合に第１の励振分布Ｅ_１と第２の励振分布Ｅ_２とを時間平均することで得られる仮想的な励振分布により形成されるアンテナパターンを表すグラフである。図５のグラフにおいて、横軸は、角度（単位：度）を示し、縦軸は、最大レベルが零となるように規格化されたレベル（単位：ｄＢ）を示す。図４Ａ及び図４Ｂに示したアンテナパターンと比べると、図５に示したアンテナパターンでは、メインローブレベルに対してサイドローブレベルが大幅に抑圧されていることが分かる。

【0044】

今、図３Ａの励振位相分布をφ_１（ｘ）と表し、図３Ｂの励振位相分布をφ__２（ｘ）と表すものとする。励振位相分布φ_１（ｘ），φ_２（ｘ）は、共役関係にある。すなわち、ｊを複素単位とするとき、位相成分ｅｘｐ（ｊφ_１（ｘ））の複素共役ｅｘｐ（−ｊφ_１（ｘ））は、位相成分ｅｘｐ（ｊφ_２（ｘ））と一致し、かつ、位相成分ｅｘｐ（ｊφ_２（ｘ））の複素共役ｅｘｐ（−ｊφ_２（ｘ））は、位相成分ｅｘｐ（ｊφ_１（ｘ））と一致する。

【0045】

図６は、２種類の励振位相分布φ_１（ｘ），φ_２（ｘ）を用いて構成された励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈの例を表す図である。図６の例では、励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈは、同一の励振振幅分布ａ（ｘ）を有し、共役関係にある励振位相分布φ_１（ｘ），φ_２（ｘ）の対を複数有している。励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈの各々は、励振振幅分布ａ（ｘ）と励振位相分布φ_１（ｘ）との組合せ、または、励振振幅分布ａ（ｘ）と励振位相分布φ_２（ｘ）との組合せのいずれかで構成されている。なお、励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈが形成される順番は、図６に示した順番に限定されるものではない。

【0046】

次に、目標検出部１６は、励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈにそれぞれ対応する受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に対して時間方向のコヒーレント積分を実行することで、クラッタ成分及び雑音成分が抑圧された積分信号を得ることができる。

【0047】

図７は、実施の形態１の目標検出部１６の構成例を概略的に示すブロック図である。図７に示される目標検出部１６は、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に対して時間方向のコヒーレント積分を実行して積分信号を算出する積分処理部６２と、当該積分信号に基づいて目標の相対速度及び目標の方位などの目標情報ＴＩを算出する目標情報算出部６３とを備えて構成されている。目標情報ＴＩは、表示器などの外部機器（図示せず）に供給される。たとえば、時間方向のコヒーレント積分として、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などの離散フーリエ変換が実行されればよい。

【0048】

受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）の各々は、複数の連続するレンジビン（距離ビン）に分割されており、各レンジビンに連続番号（以下「レンジビン番号」という。）が割り当てられている。レンジビン番号をｋとすれば、各受信信号Ｓ（ｈ）の標本化信号は、Ｓ_ｋ（ｈ）と表すことができる。積分処理部６２は、各レンジビン番号ｋごとに、Ｈ点の標本化信号Ｓ_ｋ（ｈ）（ｈ＝１〜Ｈ）に対してパルスヒット方向（時間方向）の離散フーリエ変換を施すことで積分信号ｓ_ｋ（ｆ_ｈ）（ｆ_ｈ＝１〜Ｈ）を得ることができる。ここで、ｆ_ｈは、周波数ビン番号である。たとえば、目標情報算出部６３は、積分信号ｓ_ｋ（ｆ_ｈ）に対して定誤警報確率（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｉｏ，ＣＦＡＲ）処理を実行して目標信号電力を検出し、その検出結果からドップラ周波数に相当する相対速度及び目標との距離を算出することができる。目標検出部１６は、目標情報ＴＩを外部機器に供給するとともに、当該検出結果を示すデータをクラッタ測定部１７に供給する。

【0049】

図８Ａは、積分信号ｓ_ｋ（ｆ_ｈ）の周波数（周波数ビン）対信号電力の関係を概略的に示すグラフであり、図８Ｂは、積分信号ｓ_ｋ（ｆ_ｈ）の距離（レンジビン）対信号電力の関係を概略的に示すグラフである。図８Ａ及び図８Ｂには、広い範囲に分布するクラッタ電力ＣＬと狭い範囲に分布する目標信号電力ＴＧとが現れている。目標情報算出部６３は、目標信号電力ＴＧのピークにおける周波数（周波数ビン）を目標のドップラ周波数として検出し、当該ドップラー周波数に相当する相対速度を算出することができる。また、目標情報算出部６３は、目標信号電力ＴＧのピークにおける距離（レンジビン）を検出することができる。

【0050】

次に、図１を参照すると、クラッタ測定部１７は、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に基づいて、励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈにそれぞれ対応するクラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈを算出する。具体的には、クラッタ測定部１７は、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）それぞれの電力特性から雑音電力を除去し、さらに目標検出部１６から供給された検出結果を用いて目標信号電力を除去することで、クラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈを算出することができる。当該測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈを示すクラッタ測定データＭＣが伝搬環境推定部１８に供給される。

【0051】

図９Ａは、受信信号の距離対クラッタ電力特性を概略的に示すグラフである。図９Ａには、広い範囲に分布するクラッタ電力ＣＬ_ｈと除去された目標信号電力ＴＧ_ｈとが示されている。図９Ｂは、受信信号の周波数対クラッタ電力特性を概略的に示すグラフである。図９Ｂには、広い範囲に分布するクラッタ電力ＣＬ_ｆと目標信号電力ＴＧ_ｆとが示されている。図９Ｂのグラフは、同一の励振分布に対応する受信信号を積分（離散フーリエ変換）することで得ることができる。たとえば、図６の例において、励振分布Ｅ_１，Ｅ_３，…，Ｅ_Ｈ−３，Ｅ_Ｈ−１は同一なので、励振分布Ｅ_１，Ｅ_３，…，Ｅ_Ｈ−３，Ｅ_Ｈ−１に対応する受信信号Ｓ（１），Ｓ（３），…，Ｓ（Ｈ−３），Ｓ（Ｈ−１）をパルスヒット方向に積分することで周波数対クラッタ電力特性が得られる。また、励振分布Ｅ_２，Ｅ_４，…，Ｅ_Ｈ−２，Ｅ_Ｈは同一なので、励振分布Ｅ_２，Ｅ_４，…，Ｅ_Ｈ−２，Ｅ_Ｈに対応する受信信号Ｓ（２），Ｓ（４），…，Ｓ（Ｈ−２），Ｓ（Ｈ）をパルスヒット方向に積分することで周波数対クラッタ電力特性が得られる。

【0052】

次に、図１０は、実施の形態１の伝搬環境推定部１８の概略構成を示すブロック図である。図１０に示されるように伝搬環境推定部１８は、電波伝搬解析部７１、大気分布更新部７２及び伝搬特性推定部７６を備えている。伝搬環境推定部１８は、クラッタ測定部１７からクラッタ測定データＭＣの供給を受けている。クラッタ測定データＭＣは、励振分布Ｅ_１，…，Ｅ_Ｈにそれぞれ対応するクラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１，…，ＭＣ_Ｈを含む情報である。

【0053】

電波伝搬解析部７１は、レーダ制御部１１から、大気分布の初期推定量（初期大気分布）ＡＤｉの供給と、レーダ諸元の設定値及びアンテナ指向方向の双方を含むレーダパラメータＲＰの供給とを受けるとともに、励振分布制御部１２からは、励振分布Ｅ_１，…，Ｅ_Ｈをそれぞれ示すデータセットＥＤ_１，…，ＥＤ_Ｈからなる励振分布データＥＤの供給を受けている。また、電波伝搬解析部７１は、大気分布更新部７２で算出された大気分布の推定量（推定大気分布）ＡＤの供給を受ける。

【0054】

ここで、大気分布とは、気温、湿度または大気屈折率などの大気物理量の空間的な分布を意味する。図１１及び図１２は、大気屈折率の空間的な分布の例を表すグラフである。図１１及び図１２のグラフにおいて、横軸は基準地点からの水平方向の距離を示し、縦軸は高度を示している。これらのグラフでは、表示濃度が大きくなるほど大気屈折率が低くなり、表示濃度が小さくなるほど大気屈折率が高くなる。

【0055】

電波伝搬解析部７１は、大気分布の推定量ＡＤとレーダパラメータＲＰと励振分布データＥＤとを用いて、励振分布Ｅ_１，…，Ｅ_Ｈにそれぞれ対応するクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈを算出することができる。電波伝搬解析部７１は、予め用意された計算式を用いてクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈを算出してもよいし、あるいは、予め用意された伝搬環境モデルを用いたシミュレーション計算を実行することによりクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈを算出してもよい。算出された推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈは大気分布更新部７２に供給される。

【0056】

大気分布更新部７２は、クラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１，…，ＭＣ_Ｈと推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈとの間の誤差量ｅ_１，…，ｅ_Ｈの大きさを小さくするように大気分布の推定量ＡＤを修正することにより大気分布の推定量を更新する。当該更新された推定量ＡＤは電波伝搬解析部７１に供給される。ｈ番目の誤差量ｅ_ｈは、ｈ番目の励振分布ＥＣ_ｈに対応するクラッタ電力特性の測定量ＭＣ_ｈと推定量ＥＣ_ｈとの間の差分である。測定量ＭＣ_１，…，ＭＣ_Ｈ、推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈ及び誤差量ｅ_１，…，ｅ_Ｈの各々は、ベクトル量で表すことができる。

【0057】

より具体的には、図１０に示されるように大気分布更新部７２は比較部７３及び大気分布算出部７４を含む。比較部７３は誤差量ｅ_１，…，ｅ_Ｈを算出する。大気分布算出部７４は、最適化アルゴリズムの更新式に従い、誤差量ｅ_１，…，ｅ_Ｈの大きさが小さくなるように大気分布の推定量を修正することにより、大気分布の更新された推定量を算出することができる。たとえば、誤差量ｅ_１，…，ｅ_Ｈの大きさとしては、二乗平均誤差が算出されればよい。更新された推定量ＡＤは、電波伝搬解析部７１に供給される。

【0058】

電波伝搬解析部７１及び大気分布更新部７２は、大気分布の推定量ＡＤが収束するまで、最適化アルゴリズムに基づく反復演算を実行することが可能である。たとえば、最適化アルゴリズムとしては、遺伝的アルゴリズム（Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、粒子群最適化（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｗａｒｍ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、最急降下法（Ｓｔｅｅｐｅｓｔ−Ｄｅｓｃｅｎｔ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。図１１は、大気分布の初期推定量ＡＤｉの一例を表し、図１２は、大気分布の収束した推定量ＡＤの一例を表している。図１２に示した大気分布は、ダクトが発生したことを想定した大気分布である。

【0059】

大気分布の推定量ＡＤが収束すると、電波伝搬解析部７１は、当該収束した推定量ＡＤを伝搬特性推定部７６に供給する。伝搬特性推定部７６は、当該収束した推定量ＡＤに基づいて外部空間の電波伝搬損失分布を電波伝搬特性として推定することができる。具体的には、伝搬特性推定部７６は、予め用意された計算式を用いて電波伝搬特性の推定量ＰＬを算出することが可能である。電波伝搬特性の推定量ＰＬは、レーダ制御部１１に供給される。レーダ制御部１１は、電波伝搬特性の推定量ＰＬに応じてレーダ諸元を可変に調整することが可能である。電波伝搬特性を計算する手法には様々な手法が存在する。たとえば、放物型方程式（Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｅｑｕａｔｉｏｎ）を用いた計算法、ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）解析法、またはレイトレーシング法が存在するが、これら手法に限定されるものではない。電波伝搬特性を計算可能な手法であれば、その手法は特に限定されるものではない。

【0060】

図１３は、電波伝搬特性の推定量ＰＬの一例を示すグラフである。図１３のグラフにおいて、横軸は基準地点からの水平方向の距離を示し、縦軸は高度を示している。このグラフでは、表示濃度が大きくなるほど伝搬損失が小さくなり、表示濃度が小さくなるほど伝搬損失が大きくなる。

【0061】

図１４は、実施の形態１に係る電波伝搬特性を算出するための手順の例を概略的に示すフローチャートである。図１４を参照すると、目標検出部１６は、入力された受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に基づく目標検出処理を実行する（ステップＳＴ３１）。すなわち、目標検出部１６は、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に対して時間方向のコヒーレント積分を実行することにより、クラッタ成分及び雑音成分が抑圧された積分信号を算出する。目標検出部１６は、さらに、当該積分信号に基づいて目標のドップラ周波数及び目標との距離を検出し、その検出結果を示すデータをクラッタ測定部１７に供給する。

【0062】

ステップＳＴ３１の後、クラッタ測定部１７は、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に基づいて、第１〜第Ｈの励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈにそれぞれ対応する第１〜第Ｈのクラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈを算出する（ステップＳＴ３２）。具体的には、上述のとおり、クラッタ測定部１７は、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）それぞれの電力特性から雑音電力を除去し、さらに、目標検出部１６から供給された検出結果を用いて目標信号電力を除去することで、クラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈを算出することができる。

【0063】

その後、電波伝搬解析部７１は、大気分布の推定量ＡＤを大気分布の初期推定量ＡＤｉに設定する（ステップＳＴ３４）。そして、電波伝搬解析部７１及び大気分布更新部７２は、最適化アルゴリズムに基づく反復演算を実行することにより大気分布の推定量ＡＤを更新する（ステップＳＴ３５，ＳＴ３７，ＳＴ３９，ＳＴ４１）。

【0064】

すなわち、ステップＳＴ３５では、電波伝搬解析部７１は、大気分布の推定量ＡＤ、レーダパラメータＲＰ及び励振分布データＥＤを用いて、励振分布Ｅ_１，…，Ｅ_Ｈにそれぞれ対応する第１〜第Ｈのクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈを算出する。第１〜第Ｈのクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈは、大気分布更新部７２の比較部７３に供給される。

【0065】

比較部７３は、入力されたクラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１，…，ＭＣ_Ｈと推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈとの間の誤差量ｅ_１，…，ｅ_１を算出する（ステップＳＴ３７）。次いで、大気分布算出部７４は、最適化アルゴリズムの更新式に従い、誤差量ｅ_１，…，ｅ_１の大きさが小さくなるように大気分布の推定量ＡＤを修正することにより大気分布の推定量ＡＤを更新する（ステップＳＴ３９）。

【0066】

その後、電波伝搬解析部７１は、最適化アルゴリズムに基づく反復演算を終了するか否かを判定する（ステップＳＴ４１）。たとえば、反復演算の回数が上限値に到達した場合、あるいは、誤差量ｅ_１，…，ｅ_１の大きさが所定の収束条件を満たす場合には、電波伝搬解析部７１は反復演算を終了すると判定することができる（ステップＳＴ４１のＹＥＳ）。たとえば、所定の収束条件としては、誤差量ｅ_１，…，ｅ_１の大きさ（たとえば、二乗平均誤差）が所定回数連続して一定値以下となるという条件が挙げられる。

【0067】

反復演算を終了しないと判定した場合（ステップＳＴ４１のＮＯ）、電波伝搬解析部７１は、ステップＳＴ３９で算出された大気分布の推定量ＡＤとレーダパラメータＲＰと励振分布データＥＤとを用いて、第１〜第Ｈのクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈを算出する（ステップＳＴ３５）。その後、ステップＳＴ３７，ＳＴ３９が実行される。

【0068】

反復演算を終了するとの判定がなされた場合（ステップＳＴ４１のＹＥＳ）、伝搬特性推定部７６は、最後に更新された大気分布の推定量ＡＤに基づいて、外部空間の電波伝搬損失分布を電波伝搬特性の推定量ＰＬとして推定する（ステップＳＴ４２）。電波伝搬特性の推定量ＰＬはレーダ制御部１１に供給される。

【0069】

以上に説明したように実施の形態１の信号処理装置１０は、複数の励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈをアンテナアレイ５０に順次形成させて受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）を得る。クラッタ測定部１７は、当該受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に基づいて、励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈにそれぞれ対応する複数のクラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈを算出する。電波伝搬解析部７１は、大気分布の推定量ＡＤ、レーダ諸元の設定値及び励振分布データＥＤを用いて、励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈにそれぞれ対応する複数のクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１〜ＥＣ_Ｈを算出する。大気分布更新部７２は、推定量ＥＣ_１〜ＥＣ_Ｈと測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈとの間の誤差量ｅ_１，…，ｅ_１の大きさを小さくするように大気分布の推定量ＡＤを更新することができる。このように、複数の励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈにそれぞれ対応する複数のクラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈ及び推定量ＥＣ_１〜ＥＣ_Ｈに基づいて大気分布の推定量ＡＤが更新されるので、受信信号中の表面エコー成分のみに依存せずに大気分布を高精度に推定することが可能である。伝搬特性推定部７６は、更新された推定量ＡＤに基づいて電波伝搬特性の推定量ＰＬを高精度に算出することができる。

【0070】

特に、複数の励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈにより形成されるアンテナパターンのサイドローブレベルを比較的高くすることによって、サイドローブから混入するクラッタ成分を高い利得で受信することができる。このため、クラッタ電力特性の測定精度の向上が可能となり、ひいては大気分布の推定精度が向上する。この場合でも、上記した仮想的な励振分布（複数の励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈを時間平均することで得られる励振分布）により形成されるアンテナパターンのサイドローブレベルが十分に低くなるように複数の励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈを設定することができる。それ故、目標検出部１６は、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に対して時間方向のコヒーレント積分を実行することで、クラッタ成分が抑圧された積分信号を得ることができる。したがって、目標検出精度の低下を回避することができる。

【0071】

なお、上記した信号処理装置１０の機能の全部または一部は、たとえば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ），ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの半導体集積回路を有する単数または複数のプロセッサにより実現可能である。あるいは、信号処理装置１０の機能の全部または一部は、ソフトウェアまたはファームウェアのプログラムコードを実行する、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置を含む単数または複数のプロセッサで実現されてもよい。あるいは、ＤＳＰ，ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどの半導体集積回路と、ＣＰＵまたはＧＰＵなどの演算装置との組み合わせを含む単数または複数のプロセッサによって信号処理装置１０の機能の全部または一部を実現することも可能である。

【0072】

図１５は、実施の形態１の信号処理装置１０のハードウェア構成例である信号処理装置８０の概略構成を示すブロック図である。図１５に示される信号処理装置８０は、プロセッサ８１、入出力インタフェース回路８４、メモリ８２、記憶装置７３及び信号路８５を備えている。信号路８５は、プロセッサ８１、入出力インタフェース回路８４、メモリ８２及び記憶装置８３を相互に接続するためのバスである。入出力インタフェース回路８４は、入力されたディジタル受信信号Ｓ（ｈ）をプロセッサ８１に転送する機能を有し、プロセッサ８１から転送されたパルス制御信号Ｓｃ，振幅制御信号Ａｃ，位相制御信号Ｐｃ及び利得制御信号ＴＡｃを外部に出力する機能を有している。

【0073】

メモリ８２は、プロセッサ８１がディジタル信号処理を実行する際に使用されるワークメモリと、当該ディジタル信号処理で使用されるデータが展開される一時記憶メモリとを含む。たとえば、メモリ８２は、フラッシュメモリ及びＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体メモリで構成されればよい。また、記憶装置８３は、プロセッサ８１がＣＰＵまたはＧＰＵなどの演算装置を含む場合には、当該演算装置で実行されるべきソフトウェアまたはファームウェアの信号処理プログラムのコードを格納する記憶媒体として利用可能である。たとえば、記憶装置８３は、フラッシュメモリまたはＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の半導体メモリで構成されればよい。

【0074】

なお、図１５の例では、プロセッサ８１の個数は１つであるが、これに限定されるものではない。互いに連携して動作する複数個のプロセッサを用いて信号処理装置１０のハードウェア構成が実現されてもよい。

【0075】

実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。図１６は、本発明に係る実施の形態２のレーダシステム１Ａの概略構成を示すブロック図である。上記のとおり、実施の形態１のレーダシステム１は、クラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈに基づいて大気分布及び電波伝搬特性を推定する。これに対し、実施の形態２のレーダシステム１Ａは、クラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈに加えて、衛星測位システムから得た航法信号の受信電力特性の測定量ＭＮに基づいて大気分布及び電波伝搬特性を推定する。これにより、レーダシステム１Ａと測位衛星との間の空間（たとえば、レーダシステム１Ａの設置位置よりも高い高度）における大気分布及び電波伝搬特性を推定することが可能となる。

【0076】

図１６に示されるレーダシステム１Ａの構成は、実施の形態１のレーダシステム１の信号処理装置１０に代えて信号処理装置１０Ａを有し、かつ測位衛星システムを利用するために受信アンテナ５２、航法信号受信器５４及び航法信号処理回路５５を有する点を除いて、実施の形態１のレーダシステム１の構成と同じである。

【0077】

本実施の形態の信号処理装置１０Ａの構成は、レーダ制御部１１に代えてレーダ制御部１１Ａを有し、かつ伝搬環境推定部１８に代えて伝搬環境推定部１８Ａを有する点を除いて、実施の形態１の信号処理装置１０の構成と同じである。

【0078】

実施の形態１のレーダ制御部１１と同様に、本実施の形態のレーダ制御部１１Ａは、レーダ諸元の設定値が格納された内部メモリ（データ記憶部）１１ｍを有し、当該設定値に基づいてレーダシステム１Ａの動作を制御することができる。また、レーダ制御部１１Ａは、伝搬環境推定部１８Ａで算出された電波伝搬特性の推定量ＰＬに応じてレーダ諸元を可変に調整することができる。

【0079】

さらにレーダ制御部１１Ａは、大気分布の初期推定量（初期大気分布）ＡＤｉ及びレーダパラメータＲＰを伝搬環境推定部１８Ａに供給するとともに、衛星測位システムを構成する少なくとも１基の測位衛星の主要諸元及び軌道情報を示す測位衛星データＧＰを伝搬環境推定部１８Ａに供給する。レーダパラメータＲＰは、受信アンテナ５２のアンテナ利得などの測位信号受信系のパラメータも含む。測位衛星の主要諸元としては、測位衛星の送信電力及び送信利得が挙げられる。測位衛星の軌道情報は、当該測位衛星の天空上の位置を示す情報である。軌道情報の中に、測位衛星とレーダシステム１との間の距離情報が含まれていてもよい。衛星測位システムとしては、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）または準天頂衛星システム（ＱＺＳＳ）が利用可能である。

【0080】

航法信号受信器５４は、衛星測位システムを構成する少なくとも１基の測位衛星から到来した航法信号を受信アンテナ５２を介して受信して受信信号を出力する。航法信号処理回路５５は、当該受信信号に信号処理を施すことにより航法信号の受信電力特性の測定量ＭＮ（たとえば、受信点における受信電力値）を生成し、当該測定量ＭＮを伝搬環境推定部１８Ａに供給する。

【0081】

図１７は、実施の形態２の伝搬環境推定部１８Ａの概略構成を示すブロック図である。図１７に示されるように伝搬環境推定部１８Ａは、電波伝搬解析部７１Ａ、大気分布更新部７２Ａ及び伝搬特性推定部７６を備えている。

【0082】

電波伝搬解析部７１Ａは、大気分布の推定量ＡＤ、レーダパラメータＲＰ及び励振分布データＥＤを用いて、励振分布Ｅ_１，…，Ｅ_Ｈにそれぞれ対応するクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈを算出することができる。また、電波伝搬解析部７１Ａは、大気分布の推定量ＡＤ、レーダパラメータＲＰ及び測位衛星データＧＰを用いて、当該測位衛星から受信された航法信号の受信電力特性の推定量ＥＮを算出することができる。電波伝搬解析部７１Ａは、予め用意された計算式を用いて受信電力特性の推定量ＥＮを算出してもよいし、あるいは、予め用意された伝搬環境モデルを用いたシミュレーション計算を実行することにより受信電力特性の推定量ＥＮを算出してもよい。算出された推定量ＥＮ，ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈは大気分布更新部７２Ａに供給される。

【0083】

大気分布更新部７２Ａは、受信電力特性及びクラッタ電力特性の測定量ＭＮ，ＭＣ_１，…，ＭＣ_Ｈと推定量ＥＮ，ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈとの間の誤差量ｅ_０，ｅ_１，…，ｅ_Ｈの大きさを小さくするように大気分布の推定量ＡＤを修正することにより大気分布の推定量を更新する。当該更新された推定量ＡＤは電波伝搬解析部７１Ａに供給される。誤差量ｅ_０は、航法信号の受信電力特性の測定量ＭＮと推定量ＥＮとの間の差分である。測定量ＭＮ，ＭＣ_１，…，ＭＣ_Ｈ、推定量ＥＮ，ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈ及び誤差量ｅ_１，…，ｅ_Ｈの各々は、ベクトル量で表すことができる。

【0084】

より具体的には、図１７に示されるように大気分布更新部７２Ａは、比較部７３Ａ及び大気分布算出部７４Ａを含む。比較部７３Ａは誤差量ｅ_０，ｅ_１，…，ｅ_Ｈを算出する。大気分布算出部７４Ａは、最適化アルゴリズムの更新式に従い、誤差量ｅ_０，ｅ_１，…，ｅ_Ｈの大きさが小さくなるように大気分布の推定量（大気分布の初期推定量ＡＤｉまたは以前に算出された推定量）を修正することにより、大気分布の更新された推定量を算出することができる。たとえば、誤差量ｅ_０，ｅ_１，…，ｅ_Ｈの大きさとしては、二乗平均誤差が算出されればよい。更新された推定量ＡＤは電波伝搬解析部７１Ａに供給される。電波伝搬解析部７１Ａ及び大気分布更新部７２Ａは、大気分布の推定量ＡＤが収束するまで、最適化アルゴリズムに基づく反復演算を実行することが可能である。

【0085】

大気分布の推定量ＡＤが収束すると、電波伝搬解析部７１Ａは、当該収束した推定量ＡＤを伝搬特性推定部７６に供給する。伝搬特性推定部７６は、当該収束した推定量ＡＤに基づいて外部空間の電波伝搬損失分布を電波伝搬特性として推定することができる。電波伝搬特性の推定量ＰＬは、レーダ制御部１１Ａに供給される。レーダ制御部１１Ａは、電波伝搬特性の推定量ＰＬに応じてレーダ諸元を可変に調整することが可能である。

【0086】

図１８は、実施の形態２に係る電波伝搬特性を算出するための手順の例を概略的に示すフローチャートである。図１８を参照すると、目標検出部１６は、入力された受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に基づく目標検出処理を実行する（ステップＳＴ３１）。ステップＳＴ３１の後、クラッタ測定部１７は、受信信号Ｓ（１）〜Ｓ（Ｈ）に基づいて、第１〜第Ｈの励振分布Ｅ_１〜Ｅ_Ｈにそれぞれ対応する第１〜第Ｈのクラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈを算出する（ステップＳＴ３２）。

【0087】

その後、電波伝搬解析部７１Ａは、大気分布の推定量ＡＤを大気分布の初期推定量ＡＤｉに設定する（ステップＳＴ３４）。そして、電波伝搬解析部７１Ａ及び大気分布更新部７２Ａは、最適化アルゴリズムに基づく反復演算を実行することにより大気分布の推定量ＡＤを更新する（ステップＳＴ３５，ＳＴ３６，ＳＴ３８，ＳＴ４０，ＳＴ４１）。

【0088】

すなわち、ステップＳＴ３５では、電波伝搬解析部７１Ａは、大気分布の推定量ＡＤ、レーダパラメータＲＰ及び励振分布データＥＤを用いて、励振分布Ｅ_１，…，Ｅ_Ｈにそれぞれ対応する第１〜第Ｈのクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈを算出する。第１〜第Ｈのクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈは、大気分布更新部７２の比較部７３に供給される。

【0089】

ステップＳＴ３６では、電波伝搬解析部７１Ａは、大気分布の推定量ＡＤ、レーダパラメータＲＰ及び測位衛星データＧＰを用いて、当該測位衛星から受信された航法信号の受信電力特性の推定量ＥＮを算出する。

【0090】

次に、比較部７３は、入力されたクラッタ電力特性及び受信電力特性の測定量ＭＮ，ＭＣ_１，…，ＭＣ_Ｈと推定量ＥＮ，ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈとの間の誤差量ｅ_０，ｅ_１，…，ｅ_１を算出する（ステップＳＴ３８）。次いで、大気分布算出部７４Ａは、最適化アルゴリズムの更新式に従い、誤差量ｅ_０，ｅ_１，…，ｅ_１の大きさが小さくなるように大気分布の推定量ＡＤを修正することにより大気分布の推定量ＡＤを更新する（ステップＳＴ４０）。

【0091】

その後、電波伝搬解析部７１Ａは、最適化アルゴリズムに基づく反復演算を終了するか否かを判定する（ステップＳＴ４１）。たとえば、反復演算の回数が上限値に到達した場合、あるいは、誤差量ｅ_１，…，ｅ_１の大きさが所定の収束条件を満たす場合には、電波伝搬解析部７１は反復演算を終了すると判定することができる（ステップＳＴ４１のＹＥＳ）。

【0092】

反復演算を終了しないと判定した場合（ステップＳＴ４１のＮＯ）、電波伝搬解析部７１Ａは、ステップＳＴ４０で算出された大気分布の推定量ＡＤとレーダパラメータＲＰと励振分布データＥＤとを用いて、第１〜第Ｈのクラッタ電力特性の推定量ＥＣ_１，…，ＥＣ_Ｈを算出する（ステップＳＴ３５）。また、電波伝搬解析部７１Ａは、大気分布の推定量ＡＤ、レーダパラメータＲＰ及び測位衛星データＧＰを用いて、航法信号の受信電力特性の推定量ＥＮを算出する（ステップＳＴ３６）。その後、ステップＳＴ３８，ＳＴ４０が実行される。

【0093】

反復演算を終了するとの判定がなされた場合（ステップＳＴ４１のＹＥＳ）、伝搬特性推定部７６は、最後に更新された大気分布の推定量ＡＤに基づいて、外部空間の電波伝搬損失分布を電波伝搬特性の推定量ＰＬとして推定する（ステップＳＴ４２）。電波伝搬特性の推定量ＰＬはレーダ制御部１１に供給される。

【0094】

以上に説明したように実施の形態２のレーダシステム１Ａは、クラッタ電力特性の測定量ＭＣ_１〜ＭＣ_Ｈに加えて、航法信号の受信電力特性の測定量ＭＮに基づいて大気分布及び電波伝搬特性を推定することができる。これにより、レーダシステム１Ａと測位衛星との間の空間（たとえば、レーダシステム１Ａの設置位置よりも高い高度）における大気分布及び電波伝搬特性を推定することが可能となる。

【0095】

実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３について説明する。図１９は、本発明に係る実施の形態３のレーダシステム１Ｄの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態のレーダシステム１Ｄの構成は、実施の形態１，２とは異なる送受信回路を有する点を除いて、実施の形態２のレーダシステム１Ａの構成と同じである。

【0096】

実施の形態１，２のレーダシステム１Ａの送受信回路は、信号生成器２１、送受切換器２２、電力分配合成器２３、アナログ信号処理回路２４、Ａ／Ｄ変換器２５、調整回路３０、サーキュレータ４１_１〜４１_Ｍ、可変電力増幅器４２_１〜４２_Ｍ、サーキュレータ４３_１〜４３_Ｍ及び電力増幅器４４_１〜４４_Ｍによって構成される。

【0097】

これに対し、実施の形態３のレーダシステム１Ｄの送受信回路は、信号生成器２１Ｄ、送信ディジタルビームフォーミング部（送信ＤＢＦ部）１９Ｔ、受信ディジタルビームフォーミング部（受信ＤＢＦ部）１９Ｒ、送信用のＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）３３_１，３３_２，…，３３_Ｍ、受信用のＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）３４_１，３４_２，…，３４_Ｍ、可変電力増幅器４２_１〜４２_Ｍ、サーキュレータ４３_１〜４３_Ｍ及び電力増幅器４４_１〜４４_Ｍによって構成されている。

【0098】

信号処理装置１０Ｄは、レーダ制御部１１Ａ、励振分布制御部１２、目標検出部１６、クラッタ測定部１７、伝搬環境推定部１８Ａ、信号生成器２１Ｄ、送信ＤＢＦ部１９Ｔ及び受信ＤＢＦ部１９Ｒを有する。信号生成器２１Ｄは、信号処理装置１０から供給されたパルス制御信号Ｓｃに従って動作し、ディジタルパルス信号を連続的に生成する機能を有する。ディジタルパルス信号は、ほぼ矩形の波形を有し、所定のパルス繰り返し周期で繰り返し出力される。このようなディジタルパルス信号は送信ＤＢＦ部１９Ｔに出力される。

【0099】

送信ＤＢＦ部１９Ｔは、ディジタルパルス信号の各々をＭチャンネル（Ｍ個の送信チャンネル）のディジタル分配信号に分配し、当該Ｍチャンネルのディジタル分配信号をＤ／Ａ変換器３３_１，…，３３_Ｍに出力する。Ｄ／Ａ変換器３３_１〜３３_Ｍは、当該ディジタル分配信号をＭチャンネルのアナログ分配信号に変換し、当該アナログ分配信号を可変電力増幅器４２_１〜４２_Ｍに供給する。

【0100】

可変電力増幅器４２_１〜４２_Ｍは、信号処理装置１０から供給された利得制御信号ＴＡｃに従って動作し、Ｄ／Ａ変換器３３_１〜３３_Ｍから入力されたＭチャンネルのアナログ分配信号の振幅を、それぞれ割り当てられた利得ｇ_１〜ｇ_Ｍで増幅させてＭチャンネルの励振信号を生成し、当該励振信号をサーキュレータ４３_１〜４３_Ｍを介してアンテナ素子５１_１〜５１_Ｍに供給する。実施の形態１，２の場合と同様に、利得ｇ_１〜ｇ_Ｍは、利得制御信号ＴＡｃによって個別に制御される。

【0101】

送信ＤＢＦ部１９Ｔは、励振分布制御部１２から供給された振幅制御信号Ａｃに従って、Ｍチャンネルのディジタル分配信号の振幅をそれぞれ割り当てられた利得で減衰させる振幅調整機能を有し、励振分布制御部１２から供給された位相制御信号Ｐｃに従って、Ｍチャンネルのディジタル分配信号の位相をそれぞれ割り当てられた移相量（位相回転量）だけシフトさせる位相調整機能を有する。送信ＤＢＦ部１９Ｔは、このような振幅調整機能及び位相調整機能により、実施の形態１，２の場合と同様の励振分布Ｅ_１，…，Ｅ_Ｈをアンテナアレイ５０に順次形成させることができる。

【0102】

アンテナ素子５１_１〜５１_Ｍは、レーダビームに対応する反射エコーを外部空間から受信すると、それぞれＭチャネル（Ｍ個の受信チャンネル）の反射エコー信号をサーキュレータ４３_１〜４３_Ｍに出力する。サーキュレータ４３_１〜４３_Ｍは、当該反射エコー信号を電力増幅器４４_１〜４４_Ｍのみに出力する。

【0103】

電力増幅器４４_１〜４４_Ｍは、当該反射エコー信号を増幅してＭチャンネルのアナログ増幅信号をそれぞれＡ／Ｄ変換器３４_１〜３４_Ｍに出力する。Ａ／Ｄ変換器３４_１〜３４_Ｍは、当該アナログ増幅信号をＭチャンネルのディジタル増幅信号に変換し、当該ディジタル増幅信号を受信ＤＢＦ部１９Ｒに供給する。

【0104】

受信ＤＢＦ部１９Ｒは、励振分布制御部１２から供給された振幅制御信号Ａｃ及び位相制御信号Ｐｃに従って、Ｍチャンネルのディジタル増幅信号の位相及び振幅を調整し、その結果得られたＭチャンネルのディジタル信号を合成することでディジタル受信信号Ｓ（ｈ）を生成する機能を有する。当該ディジタル受信信号Ｓ（ｈ）は、目標検出部１６及びクラッタ測定部１７に供給される。

【0105】

本実施の形態のレーダシステム１Ｄの送受信回路は、送信ＤＢＦ部１９Ｔ，受信ＤＢＦ部１９Ｒ，Ｄ／Ａ変換器３３_１〜３３_Ｍ及びＡ／Ｄ変換器３４_１〜３４_Ｍを用いて構成されているので、実施の形態１，２の送受信回路と比べると、部品点数を少なくすることができる。実施の形態３のレーダシステム１Ｄは、実施の形態１，２の効果と同様の効果を得ることが可能である。

【0106】

以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、実施の形態１〜３は本発明の例示であり、実施の形態１〜３以外の様々な実施の形態もありうる。本発明の範囲内において、実施の形態１〜３の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【0107】

たとえば、信号処理装置１０Ａ，１０Ｄの各信号処理装置の機能の全部または一部は、たとえば、ＤＳＰ，ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどの半導体集積回路を有する単数または複数のプロセッサにより実現可能である。あるいは、各信号処理装置の機能の全部または一部は、ソフトウェアまたはファームウェアのプログラムコードを実行する、ＣＰＵまたはＧＰＵなどの演算装置を含む単数または複数のプロセッサで実現されてもよい。あるいは、ＤＳＰ，ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどの半導体集積回路と、ＣＰＵまたはＧＰＵなどの演算装置との組み合わせを含む単数または複数のプロセッサによって各信号処理装置の機能の全部または一部を実現することも可能である。図１５に示した信号処理装置８０によって各信号処理装置のハードウェア構成が実現されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0108】

本発明に係る信号処理装置、レーダシステム及び信号処理プログラムは、たとえば、大気空間内に存在する目標を探知するレーダシステムに適用可能である。

【符号の説明】

【0109】

１，１Ａ，１Ｄ レーダシステム、１０，１０Ａ，１０Ｄ 信号処理装置、１１，１１Ａ レーダ制御部、１１ｍ 内部メモリ、１２ 励振分布制御部、１３ 励振分布算出部、１４ 励振分布設定部、１６ 目標検出部、１７ クラッタ測定部、１８，１８Ａ 伝搬環境推定部、１９Ｔ 送信ＤＢＦ部（送信ディジタルビームフォーミング部）、１９Ｒ 受信ＤＢＦ部（受信ディジタルビームフォーミング部）、２１，２１Ｄ 信号生成器、２２ 送受切換器（デュプレクサ）、２３ 電力分配合成器、２４ アナログ信号処理回路、２５ Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）、３０ 調整回路、３１_１〜３１_Ｍ 可変位相調整器、３２_１〜３２_Ｍ 可変振幅調整器、３３_１〜３３_Ｍ Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）、３４_１〜３４_Ｍ Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）、４１_１〜４１_Ｍ，４３_１〜４３_Ｍ サーキュレータ、４２_１〜４２_Ｍ 可変電力増幅器、４４_１〜４４_Ｍ 電力増幅器、５０ アンテナアレイ、５１_１〜５１_Ｍ アンテナ素子、５２ 受信アンテナ、５４ 航法信号受信器、５５ 航法信号処理回路、６２ 積分処理部、６３ 目標情報算出部、７１，７１Ａ 電波伝搬解析部、７２，７２Ａ 大気分布更新部、７３，７３Ａ 比較部、７４，７４Ａ 大気分布算出部、７６ 伝搬特性推定部、８０ 信号処理装置、８１ プロセッサ、８２ メモリ、８３ 記憶装置、８４ 入出力インタフェース回路、８５ 信号路。

【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】

【図17】

【図18】

【図19】