特許 7086784 レーダシステム及びそのレーダ信号処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-10

(45)【発行日】2022-06-20

(54)【発明の名称】レーダシステム及びそのレーダ信号処理方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/02 20060101AFI20220613BHJP

【ＦＩ】

G01S7/02 216

G01S7/02 214

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018152426

(22)【出願日】2018-08-13

(65)【公開番号】P2020027051

(43)【公開日】2020-02-20

【審査請求日】2021-06-11

(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】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹谷 晋一

(72)【発明者】

【氏名】和田 泰明

(72)【発明者】

【氏名】藤田 浩司

【審査官】渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２２０８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１００８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５２５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１７９５９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０５９１１５２７（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３９０１４０９（ＣＮ，Ａ）

【文献】竹谷 晋一 ほか，ＳＬＣ型ＳＴＡＰによる不要波抑圧，電子情報通信学会２００７年通信ソサイエティ大会講演論文集１，日本，社団法人電子情報通信学会，2007年08月29日，Page: 229，ISSN: 1349-1415

【文献】ZHAO, Xiang et al.，Spatial Null Estimation in Beam-Space Post-Doppler STAP for Airborne Collocated MIMO RADAR，IGARSS 2018 - 2018 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium [online]，米国，IEEE，2018年07月27日，Pages: 7890-7893，インターネット: <URL: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8519200><DOI: 10.1109/IGARSS.2018.8519200>

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／４２

１３／００ － １３／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎヒットの送信パルスを送信する送信手段と、
受信開口をＭ（Ｍ≧１）個のサブアレイに分割したアレイアンテナを用いて前記送信パルスの反射信号を受信する受信手段と、
前記Ｍ個のサブアレイそれぞれの受信信号から少なくともＭ本の受信ビームを形成する受信ビーム形成手段と、
前記Ｍ本の受信ビームからレンジセル毎に、ＣＰＩ（Coherent Pulse Interval）信号のslow-time軸を用いて少なくともＮ個のドップラ軸信号を生成するドップラ軸信号生成手段と、
前記Ｎ個のドップラ軸信号からレンジセル毎に少なくともＮ×Ｍ通りの出力を取得して主チャンネルと補助チャンネルに分配する分配手段と、
前記主チャンネルで前記ドップラ軸信号から所定のビーム指向方向及びドップラセルを演算し、前記補助チャンネルで、主チャンネルを除いて、前記ドップラ軸信号から、振幅最大値からＰ番目の振幅値までの信号を抽出し、前記主チャンネルの信号に前記補助チャンネルの信号を合成して不要波を抑圧する不要波抑圧手段と
を具備するレーダシステム。

【請求項2】

前記受信ビーム形成手段は、さらに角度軸の拡張アレイ処理を行ってＭex（Ｍex＞Ｍ）本の受信ビームを形成する請求項１記載のレーダシステム。

【請求項3】

前記ドップラ軸信号生成手段は、さらにslow-time軸の拡張アレイ処理を実行してＮex（Ｎex＞Ｎ）個のドップラ軸信号を生成する請求項１記載のレーダシステム。

【請求項4】

前記受信ビーム形成手段は、さらに角度軸の拡張アレイ処理を行ってＭex（Ｍex＞Ｍ）本の受信ビームを形成し、
前記ドップラ軸信号生成手段は、さらにslow-time軸の拡張アレイ処理を実行してＮex（Ｎex＞Ｎ）個のドップラ軸信号を生成し、
前記分配手段は、さらにfast-time軸の拡張アレイ処理を実行してレンジセル毎にＮex×Ｍex通りの出力を取得する請求項１記載のレーダシステム。

【請求項5】

前記不要波抑圧手段は、ＬＰＲＦ（Low Pulse Repetition Frequency）において、レンジ分割処理を実行し、分割単位でＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸のデータを振幅加算し、前記補助チャンネルとして所定の振幅スレショルドを超えるチャンネルを選定し、レンジ軸分割単位で合算した信号を用いて、ＳＬＣ（Side Lobe Canceller）処理を行う請求項１記載のレーダシステム。

【請求項6】

前記不要波抑圧手段は、ＨＰＲＦ（High Pulse Repetition Frequency）において、レンジセル毎にＡＺ／ＥＬ軸のデータをドップラ軸で振幅加算し、前記補助チャンネルとして所定の振幅スレショルドを超えるチャンネルを選定して、ＳＬＣ（Side Lobe Canceller）処理を行う請求項１記載のレーダシステム。

【請求項7】

前記受信手段は、前記サブアレイ内のアンテナ素子出力を間引いて前記受信信号とする請求項１記載のレーダシステム。

【請求項8】

受信開口をＭ（Ｍ≧１）個のサブアレイに分割したアレイアンテナを用いてＮヒットの送信パルスの反射信号を受信し、
前記Ｍ個のサブアレイそれぞれの受信信号から少なくともＭ本の受信ビームを形成し、
前記Ｍ本の受信ビームからレンジセル毎に、ＣＰＩ（Coherent Pulse Interval）信号のslow-time軸を用いて少なくともＮ個のドップラ軸信号を生成し、
前記Ｎ個のドップラ軸信号からレンジセル毎に少なくともＮ×Ｍ通りの出力を取得して主チャンネルと補助チャンネルに分配し、
前記主チャンネルで前記ドップラ軸信号から所定のビーム指向方向及びドップラセルを演算し、前記補助チャンネルで、主チャンネルを除いて、前記ドップラ軸信号から、振幅最大値からＰ番目の振幅値までの信号を抽出し、前記主チャンネルの信号に前記補助チャンネルの信号を合成して不要波を抑圧する
レーダシステムのレーダ信号処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、レーダシステム及びそのレーダ信号処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のレーダシステムにあっては、クラッタ及び干渉波の不要波が存在する複雑な環境下におかれている場合に、不要波を抑圧するためには、ＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸の多数の自由度が必要であり、処理規模が増大する傾向にある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】ＳＴＡＰ、Richard Klemm,‘Applications of Space-Time Adaptive Processing’, IEE Radar, Sonar and Navigation series 14, p.375-395（2004）

【文献】ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.87-89（1996）

【文献】ＭＳＮ方式、ＳＭＩ方式、ＲＬＳ方式、菊間、‘アレーアンテナによる適応信号処理’、科学技術出版、pp.67-86（2004）

【文献】拡張アレイ（ＫＲ積アレイ）、Wing-Kin Ma, ‘DOA Estimation of Quasi-Stationary Signals With Less Sensors Than Sources and Unknown Spatial Noise Covariance: A Khatri-Rao Subspace Approach’, IEEE Trans. Signal Process., vol.58, no.4, pp.2168-2180, April(2010)

【文献】空間平均法、菊間、‘アレーアンテナによる適応信号処理’、科学技術出版、pp.163-170（1999）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

以上述べたように、従来のレーダシステムでは、クラッタ及び干渉波の不要波が存在する複雑な環境下におかれている場合に、不要波を抑圧するためには、ＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸の多数の自由度が必要であり、処理規模が増大する傾向にあった。
本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、クラッタ及び干渉波の不要波が存在する複雑な環境下におかれている場合でも、比較的小さい処理規模で不要波を抑圧することのできるレーダシステム及びそのレーダ信号処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本実施形態に係るレーダシステムは、受信開口をＭ（Ｍ≧１）個のサブアレイに分割したアレイアンテナを用いてＮヒットの送信パルスの反射信号を受信し、前記Ｍ個のサブアレイそれぞれの受信信号から少なくともＭ本の受信ビームを形成し、前記Ｍ本の受信ビームからレンジセル毎に、ＣＰＩ（Coherent Pulse Interval）信号のslow-time軸を用いて少なくともＮ個のドップラ軸信号を生成し、前記Ｎ個のドップラ軸信号からレンジセル毎に少なくともＮ×Ｍ通りの出力を取得して主チャンネルと補助チャンネルに分配し、前記主チャンネルで前記ドップラ軸信号から所定のビーム指向方向及びドップラセルを演算し、前記補助チャンネルで、主チャンネルを除いて、前記ドップラ軸信号から、振幅最大値からＰ番目の振幅値までの信号を抽出し、前記主チャンネルの信号に前記補助チャンネルの信号を合成して不要波を抑圧する。

【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の構成を示すブロック図。

【図2】第１の実施形態において、受信アンテナに用いられるサブアレイ構成を示す概念図。

【図3】第１の実施形態において、送信するＮヒットパルスを示すタイミング図。

【図4】第１の実施形態において、受信系統の不要波抑圧処理の一連の流れを示す概念図。

【図5】第１の実施形態において、受信データを空間軸（ＡＺ／ＥＬ）、ドップラ軸、レンジ軸で表現した図。

【図6】第１の実施形態において、図５に示すＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸のデータをＡＺ／ＥＬ軸の断面で見た図。

【図7】第１の実施形態において、ＡＺ／ドップラ軸における振幅を、さらにわかりやすくするために立体視した場合の概念図。

【図8】第１の実施形態において、角度軸の拡張アレイ処理を説明するための原理図。

【図9】第１の実施形態において、slow-time軸の拡張アレイ処理を説明するための原理図。

【図10】第１の実施形態において、主ｃｈ、主ｃｈの選定処理の流れを示すフローチャート。

【図11】第１の実施形態において、補助ｃｈのＡＺ／ＥＬ／ドップラセルを選定する様子を示す概念図。

【図12】第１の実施形態において、fast-time軸の拡張アレイ処理を説明するための原理図。

【図13】第２の実施形態において、主ｃｈ、補助ｃｈの選定処理の流れを示すフローチャート。

【図14】第２の実施形態において、補助ｃｈのＡＺ／ＥＬ／ドップラセルを選定する様子を示す概念図。

【図15】第３の実施形態において、主ｃｈ、補助ｃｈの選定処理の流れを示すフローチャート。

【図16】第３の実施形態において、補助ｃｈのＡＺ／ＥＬ／ドップラセルを選定する様子を示す概念図。

【図17】第４の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。

【図18】第４の実施形態において、受信ＰＲＩ列で間引きサンプリングを行う様子を示すタイミング図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。尚、レーダシステムは、通常、送信装置、受信装置を備え、アンテナ送受共用で構成されるが、ここでは、送信装置が受信装置とは別に配置される場合を想定する。また、以下の説明において、レーダシステムを構成する送信装置については、特に実施形態に係る特徴部分がない場合には、その説明を省略する。また、各実施形態において、同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明を省略する。

【0008】

（第１の実施形態）
図１乃至図１２を参照して、第１の実施形態に係るレーダシステムを説明する。
図１は本実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図である。図１において、送信系統では、信号生成器１１１により、図３に示すＮヒットの送信パルス列を生成し、変調器１１２でパルス内の基準信号を変調し、周波数変換器１１３で送信パルス列の周波数をＲＦ帯に変換し、パルス変調器１１４で送信パルス列のパルスに変調をかけて、送信アンテナ１１５から所定の方向に送信する。

【0009】

一方、受信系統では、アレイアンテナによる受信アンテナの受信開口を図２に示すようにＭ系統に分割したサブアレイ（サブアレイはアンテナ１素子の場合を含む）２１１～２１Ｍを備える。ただし、図２では、簡単のため、サブアレイを１次元に配列する場合について示したが、２次元の配列に拡張することができる。

【0010】

サブアレイ２１１～２１Ｍでは、それぞれ送信系統側から送信されるレーダ波の対象目標反射波を受信する。サブアレイ２１１～２１Ｍで受信された信号は、それぞれ周波数変換器２２１～２２Ｍによってベースバンドに周波数変換され、ＡＤ変換器２３１～２３Ｍによって素子（サブアレイ）ディジタル信号に変換された後、角度軸拡張アレイ処理器２４に送られる。

【0011】

この角度軸拡張アレイ処理器２４は、素子ディジタル信号を角度軸についてＫＲ積による拡張アレイ処理（非特許文献４参照）を施すことで素子信号（サブアレイ信号）の自由度を仮想的に増やして高分解能化を行う。拡張アレイ処理された素子ディジタル信号はマルチビーム形成器２５で指定個数のビームが形成され、slow-time（ドップラ軸）拡張アレイ処理器２６でドップラ軸のＫＲ積による拡張アレイ処理が施され、slow-timeＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）２７でドップラ軸に変換された後、主ｃｈ（チャンネル）と補助ｃｈ（チャンネル）に分配される。

【0012】

主ｃｈでは、主ｃｈ選定器２８ａでレンジセル毎に観測対象とするＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸のセルが選定され、fast-time（レンジ軸）ＦＦＴ２９ａでレンジ軸に変換された後、fast-time拡張アレイ処理器３０ａでレンジ軸のＫＲ積による拡張アレイ処理が施され、fast-timeＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）３１ａでドップラ軸に変換され、観測対象の信号が得られる。

【0013】

一方、補助ｃｈでは、補助ｃｈ選定器２８ｂで最大値から所定の振幅スレショルドを超えるＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸のセルが選定され、fast-time（レンジ軸）ＦＦＴ２９ｂでレンジ軸に変換された後、fast-time拡張アレイ処理器３０ｂでレンジ軸のＫＲ積による拡張アレイ処理が施され、fast-timeＩＦＦＴ３１ｂでドップラ軸に変換され、不要波となる信号が得られる。

【0014】

上記主ｃｈ及び補助ｃｈの拡張アレイ出力は不要波抑圧器３２に送られ、相関処理により、観測対象の信号から不要波成分が抑圧され、検出器３３で目標信号が検出され、出力処理器３４で所定の形式に変換されて出力される。
上記構成によるレーダシステムにおいて、図４乃至図１２を参照して、受信系統の不要波抑圧処理について説明する。
図４は受信系統の不要波抑圧処理の一連の流れを示す概念図である。また、図５は、受信データを空間軸（ＡＺ／ＥＬ）、ドップラ軸、レンジ軸で表現した図、図６は、図５に示すＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸のデータをＡＺ／ＥＬ軸の断面で見た図である。図７は、ＡＺ／ドップラ軸における振幅を、さらにわかりやすくするために立体視した場合の概念図である。図８は、角度軸の拡張アレイ処理を説明するための原理図、図９はslow-time軸の拡張アレイ処理を説明するための原理図である。図１０は主ｃｈ、補助ｃｈの選定処理の流れを示すフローチャート、図１１は補助ｃｈのＡＺ／ＥＬ／ドップラセルを選定する様子を示す概念図、図１２はfast-time軸の拡張アレイ処理を説明するための原理図である。

【0015】

ここで、空間軸では、ＡＺ／ＥＬ面にビーム形成し、レンジ（fast-time軸）セル毎にslow-time軸でＦＦＴ処理してドップラ軸に変換した後のデータで表現している。このデータを用いて、クラッタや干渉波の不要波を抑圧するには、全データを用いたアダプティブ処理で実現可能である。しかしながら、サブアレイ数（ビーム数）Ｍ×ヒット数Ｎ（ドップラセル数）とすると、処理規模が大きくなってしまう。

【0016】

この対策として、Ｍ×Ｎのデータのうち、一部のＬ個のデータを選定して補助ｃｈとし、主ｃｈは、観測対象とするＡＺ／ＥＬ／ドップラセルのメインローブを形成する信号を選定する。この主ｃｈと補助ｃｈを用いて、ＳＴＡＰ（Space-time Adaptive Processing）処理（非特許文献１参照）を行う。

【0017】

すなわち、各サブアレイ２１１～２１Ｍで受信された信号は周波数変換され（２２１～２２Ｍ）、ディジタル信号に変換される（２３１～２３Ｍ）。次に、必要に応じて、角度軸の拡張アレイ処理（２４）（非特許文献４参照）を行う。これは、素子信号（サブアレイ信号）の自由度を仮想的に増やす処理である。これにより、後述するように補助ｃｈを選定する際に、目標と不要波とを分離しやすくなり、不要波を抑圧して目標を抽出できる効果が期待できる。この効果については、角度軸のみでなく、ドップラ（slow-time）軸やレンジ（fast-time）軸の拡張アレイについても同様である。

【0018】

原理図を図８に示す。図８（ａ）に示すように、１目標の場合は、素子位置に対して位相勾配があるので、下記に示す処理により、信号を拡張する。

【0019】

【数1】

【0020】

【数2】

以上より、仮想平面アレイの位相中心に入力される信号Xinとして、信号Xaは次式となる。

【0021】

【数3】

次に、この信号Xaを用いて、拡張アレイ処理としてＫＲ積アレイ処理を行う。

【0022】

【数4】

【0023】

【数5】

複数反射点がある場合には、ＫＲ積アレイ処理により偽目標が発生する場合があるため、図８（ｂ）に示すように、入力信号それぞれの素子位置でスライディングさせて部分ベクトルを抽出し、各々の部分相関行列を計算して平均化処理を行う（非特許文献５参照）。

【0024】

【数6】

このRxxaveの左端と上端の要素をベクトル化すると、次式となる。

【0025】

【数7】

このXkra拡張アレイの素子信号（Xa）として、マルチビーム形成（２５）すればよい。
次に必要に応じて、slow-time軸のＫＲ積による拡張アレイ処理を行う（２６）。図９にその原理図を示す。ＡＺ／ＥＬ軸の拡張アレイと同様に、図９（ａ）に示すようにslow-time軸で位相勾配を持つデータであり、slow-time軸のＫＲ積アレイ処理により、図９（ｂ）に示すようにslow-time軸を仮想的に延長することができる。ＫＲ積アレイ処理の原理と、複数反射点の場合の部分相関行列の平均化による無相関化処理については、角度軸と同様なので割愛する。

【0026】

次に、slow-time軸のＦＦＴ処理（２７）を行い、ドップラ軸に変換する。次に、前述した手法で、主ｃｈ選定（２８ａ）と補助ｃｈ選定（２８ｂ）を行う。主ｃｈ選定と補助ｃｈ選定については、種々の手法がある。まず比較的レンジセルが多いＬＰＲＦ（Low Pulse Repetition Frequency）等の場合について、選定処理の流れを示す図１０を参照して説明する。

【0027】

まず、図１１に示すように、補助ｃｈにおいて、ＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸それぞれについて、レンジセル毎に振幅スレショルドを設定し（ステップＳ１１）、ＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸の信号について最大値から振幅スレショルドを超えるＡＺ／ＥＬ／ドップラセルを選定し（ステップＳ１２）、これを全レンジセルについて行う（ステップＳ１３，Ｓ１４）。次に、主ｃｈにおいて、観測対象とするＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸のセルを選定し（ステップＳ１５）、ＳＬＣによりレンジ軸についてサイドローブキャンセラを機能させ（ステップＳ１６）、これを全レンジについて行う（ステップＳ１７，Ｓ１８）。

【0028】

ここで、主ｃｈを形成するためのステアリングベクトルは、ＳＴＡＰ（Space Time Adaptive Processing：非特許文献１参照）の空間軸－時間軸（slow-time）におけるメインローブ形成用であり、空間軸が一次元アレイの場合は次式で与えられる。

【0029】

【数8】

【0030】

【数9】

以下、レンジ軸のデータを用いて、アダプテーションを行うが、その前に必要に応じてfast-time軸のＫＲ積による拡張アレイ処理（３０ａ，３０ｂ）を行う。この原理を図１２に示す。fast-time軸では、位相勾配のデータを得るために、fast-time軸のＦＦＴ処理（２９ａ，２９ｂ）を行って、fast-timeの周波数軸に変換する。このfast-timeの周波数軸では、図１２（ａ）に示すように、位相勾配を持つデータであり、ＫＲ積アレイ処理により、図１２（ｂ）に示すように、fast-timeの周波数軸を仮想的に延長することができる。ＫＲ積アレイ処理の原理と、複数反射点の場合の部分相関行列の平均化による無相関化処理については、角度軸と同様なので、ここではその説明を割愛する。次にfast-time軸の逆ＦＦＴ処理（３１ａ，３１ｂ）を行って時間軸に変換する。このように、fast-time軸の拡張アレイ処理を行うことにより、レンジ軸を高分解能化して、クラッタ中の目標を抽出しやすくする等の効果が得られる。

【0031】

次に、主ｃｈ（アンテナ）と補助ｃｈ（アンテナ）の各信号を用いて、不要波抑圧処理を行う（３２）。この不要波抑圧処理（３２）では、相関処理により、複素ウェイトＷ１～ＷLが演算される。例えば、ＭＳＮの最急降下法を用いる場合は、アダプティブウェイトは次式となる（非特許文献３参照）。

【0032】

【数10】

本実施形態の定式化では、簡単のために１次元配列アンテナの場合としているが、２次元配列のアンテナの場合にも容易に拡張できるのは言うまでもない。
アダプテーション後の結果の処理については、ＣＦＡＲ（非特許文献２参照）等の検出処理をすれば、目標を検出することができる（３３，３４）。

【0033】

以上のように、本実施形態に係るレーダシステムは、Ｎパルスを送受信するアレイアンテナにおいて、アンテナ開口をＭ（Ｍ≧１）個のサブアレイに分割し、各々のサブアレイ信号を用いて、必要に応じて、角度軸の拡張アレイ処理を行ってＭex（Ｍex＞Ｍ）個の信号としてＭex（Ｍex≧Ｍ）本のビームを形成し、また、レンジセル毎にＣＰＩ信号（Coherent Pulse Interval）slow-time軸を用いて、必要に応じてslow-time軸の拡張アレイ処理を行って、Ｎex（Ｎex＞Ｎ）の信号とし、それを用いてslow-time軸のＦＦＴ処理を行って、必要に応じてfast-time軸の拡張アレイ処理を行った後、レンジセル毎にＮex×Ｍex通りの出力を得て、主ｃｈは所定のビーム指向方向及びドップラセルとし、補助ｃｈは主ｃｈを除いて振幅最大値からＰ番目までの信号を抽出し、これによって不要波を抑圧する。すなわち、分解能を向上した空間軸（ＡＺ／ＥＬ）／ドップラ軸／レンジ軸で、所定の振幅スレショルドを超えるチャンネルを補助ｃｈとしているので、規模を削減して、不要波を抑圧することができる。

【0034】

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、補助ｃｈの選定において、レンジセル毎にＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸のセルを選定する場合について述べた。本実施形態では、選定の処理規模を削減するための手法について述べる。
図１３は、主ｃｈと補助ｃｈの選定処理の流れを示すフローチャート、図１４は補助ｃｈのＡＺ／ＥＬ／ドップラセルを選定する様子を示す概念図である。系統図は、図１の主ｃｈ選定器２８ａと補助ｃｈ選定器２８ｂの内部の処理が異なるのみであるので割愛する。

【0035】

まず、レンジセルを分割し（ステップＳ２１）、レンジ分割単位毎に、ＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸の信号を振幅加算する（ステップＳ２２）。次に、振幅加算した結果の最大値から所定の振幅スレショルドを超える補助ｃｈのＡＺ／ＥＬ／ドップラセルを選定する（ステップＳ２３，Ｓ２４）。これをレンジ分割単位毎に行う（ステップＳ２５，Ｓ２６）。

【0036】

次に、主ｃｈにおいて、第１の実施形態と同様に、観測対象とするＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸のセルを選定する（ステップＳ１５～Ｓ１８）。この主ｃｈと補助ｃｈを用いて、第１の実施形態と同様にアダプティブ処理を行う。主ｃｈと補助ｃｈの選定以外は、第１の実施形態と共通なので、他の処理については省略する。

【0037】

以上のように、本実施形態に係るレーダシステムでは、ＬＰＲＦにおいて、レンジ分割し、分割単位で、ＡＺ／ＥＬ／ドップラ軸のデータを振幅加算し、補助ｃｈを選定して、レンジ軸分割単位で合算した信号を用いて、ＳＬＣ処理する。ＬＰＲＦ（Low Pulse Repetition Frequency）の場合において、空間軸（ＡＺ／ＥＬ）／ドップラ軸／レンジ軸で、所定の振幅スレショルドを超えるチャンネルを補助ｃｈとしているので、処理規模を削減して、不要波を抑圧することができる。

【0038】

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、比較的レンジセルが多く、レンジ軸でアダプテーションを行うＬＰＲＦ（Low Pulse Repetition Frequency）等の場合について述べた。ここでは、レンジセルが少ないＨＰＲＦ（High Pulse Repetition Frequency）の場合について述べる。

【0039】

図１５は、主ｃｈと補助ｃｈの選定処理の流れを示すフローチャート、図１６は補助ｃｈのＡＺ／ＥＬ／ドップラセルを選定する様子を示す概念図である。系統図は、図１の主ｃｈ選定器２８ａと補助ｃｈ選定器２８ｂの内部の処理が異なるのみであるので割愛する。

【0040】

まず、レンジセル毎に、ＡＺ／ＥＬ軸のデータをドップラ軸方向に振幅加算する（すなわち、ＡＺ／ＥＬをドップラセル軸全体で加算）（ステップＳ３１）。次に、振幅加算した結果の最大値から所定の振幅スレショルドを超える補助ｃｈのＡＺ／ＥＬセルを選定する（ステップＳ３２，Ｓ３３）。これをレンジセル毎に行う（ステップＳ３４，Ｓ３５）。

【0041】

次に、主ｃｈにおいて、第１、第２の実施形態と同様に、観測対象とするＡＺ／ＥＬ軸のセルを選定する（ステップＳ１５～Ｓ１８）。主ｃｈを形成するためのステアリングベクトルは、空間軸におけるメインローブ形成用であり、空間軸が一次元アレイの場合は次式で与えられる。

【0042】

【数11】

【0043】

【数12】

本実施形態の定式化では、簡単のために１次元配列アンテナの場合としているが、２次元配列のアンテナの場合にも容易に拡張することができる。
次に、この信号を用いてアダプティブウェイトを算出する。通常は、時間軸の信号を用いてアダプテーションを行うが、本実施形態ではドップラ軸のデータを用いる。

【0044】

【数13】

アダプテーション後の結果の処理については、ＣＦＡＲ（非特許文献２参照）等の検出処理を行えば、目標を検出することができる。
以上のように、第３の実施形態に係るレーダシステムでは、ＨＰＲＦにおいて、レンジセル毎に、ＡＺ／ＥＬ軸のデータをドップラ軸で振幅加算し、補助ｃｈを選定して、ＳＬＣ処理する。すなわち、ＨＰＲＦの場合において、空間軸（ＡＺ／ＥＬ）／ドップラ軸／レンジ軸で、所定の振幅スレショルドを超えるチャンネルを補助ｃｈとしているので、処理規模を削減して、不要波を抑圧することができる。

【0045】

（第４の実施形態）
第１乃至第３の実施形態では、補助ｃｈを選定するために、全サンプリングデータを用いて、広範囲の観測空間にマルチビームを形成して選定していた。この場合、特に全素子数を用いて、マルチビームを形成する場合は、膨大なデータを処理することになり、処理規模が増える。この対策のために、本実施形態では、補助ｃｈを選定する処理規模を低減する方式について述べる。

【0046】

図１７は第４の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図、図１８は受信ＰＲＩ列で間引きサンプリングを行う様子を示すタイミング図である。図１７において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。

【0047】

図１７において、図１に示す構成と異なる点は、角度軸拡張アレイ処理器２４ａ，２４ｂ、サブアレイマルチビーム形成器２５１，２５Ｍ、ビーム合成器３５、間引きサンプリング処理器３６、マルチビーム形成器３７、slow-time拡張アレイ処理器３８、slow-timeＦＦＴ３９、ビーム選定器４０を備えたことにある。

【0048】

サブアレイ内で、必要に応じて角度軸の拡張アレイ処理する点（２４１～２４Ｍ）は、第１乃至第３の実施形態と同様である。まず、補助ｃｈの選定について述べる。図１８に示すように、受信ＰＲＩ列（ＰＲＩ１～ＰＲＩＮ）において、第１乃至第３の実施形態では、フルサンプリングを行っていた。本実施形態では、間引きサンプリング（３６）を行う。このデータを用いて、観測空間全体を覆うマルチビームを形成し（３７）、必要に応じて、slow-time軸の拡張アレイ処理を行い（３８）、slow-time軸ＦＦＴを行う（３９）。この結果より、第１乃至第３の実施形態と同様に、不要信号を多く含むビームを選定でき（４０）、少なくともそのビームを含むビームを形成するようにサブアレイマルチビーム形成（２５１～２５Ｍ）をビーム制御する。これにより、観測空間の全体にフルサンプリングのデータでビーム形成する必要がなくなり、処理規模を削減することができる。

【0049】

以下、フルサンプリングのデータを用いて、主ｃｈ選定（２８ａ）では所定のビーム指向方向及びドップラセルとし、補助ｃｈ選定（２８ｂ）では、第１乃至第３の実施形態と同様の手法で補助ｃｈを選定し、不要波を抑圧することができる。
本実施形態により、サブアレイマルチビーム形成（２５１，２５Ｍ）と間引きサンプリング（３６）の処理後に転送し、フルサンプリングの形成ビーム数を減らすことで、転送データを削減することができる。

【0050】

以上のように、第４の実施形態に係るレーダシステムでは、Ｎパルスを送受信するアレイアンテナにおいて、アンテナ開口をＭ（Ｍ≧１）個のサブアレイに分割し、各々のサブアレイ内の素子信号を間引いてサンプリングしたデータを用いて、必要に応じて、角度軸の拡張アレイ処理によりＭex（Ｍex＞Ｍ）個の信号として転送し、Ｍex（Ｍex＞Ｍ）本のビームを形成し、また、レンジセル毎にＣＰＩ信号（Coherent Pulse Interval）slow-time軸を用いて、必要に応じて、slow-time軸の拡張アレイ処理をして、Ｎex（Ｎex＞Ｎ）の信号とし、それを用いてslow-time軸のＦＦＴをして、必要に応じてfast-time軸の拡張アレイ処理をした後の各レンジセル毎にＮex×Ｍex通りの出力を得て、主ｃｈは所定のビーム指向方向及びドップラセルとし、補助ｃｈは、主ｃｈを除いて、振幅最大値からＰ番目までの信号を抽出し、次に、各サブアレイの、前記角度軸の拡張アレイ処理した素子信号を用いて、サブアレイ毎にＭex（Ｍex＞Ｍ）本のビームを形成し、また、レンジセル毎にＣＰＩ信号（Coherent Pulse Interval）slow-time軸を用いて、必要に応じて、slow-time軸の拡張アレイ処理をして、Ｎex（Ｎex＞Ｎ）の信号とし、それを用いてslow-time軸のＦＦＴをして、必要に応じてfast-time軸の拡張アレイ処理をした後のレンジセル毎にＮex×Ｍex通りの出力を得て、前記主ｃｈと補助ｃｈを用いて不要波を抑圧する。

【0051】

すなわち、サブアレイ内の素子数が多い場合に、広範囲のビームを形成して補助ｃｈを選定する信号を間引きサンプリングするようにしているので、処理規模を低減して、不要波を抑圧することができる。
上述したように本実施形態のレーダシステムは、クラッタや干渉波の不要波が存在する複雑な環境下でも、処理規模を小さくして、不要波を抑圧することができる。

【0052】

なお、本発明は上記実施形態をそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１１１…信号生成器、１１２…変調器、１１３…周波数変換器、１１４…パルス変調器、１１５…送信アンテナ、
２１１～２１Ｍ…サブアレイ、２２１～２２Ｍ…周波数変換器、２３１～２３Ｍ…ＡＤ変換器、２４，２４ａ，２４ｂ…角度軸拡張アレイ処理器、２５，２５１～２５Ｍ…マルチビーム形成器、２６…slow-time拡張アレイ処理器、２７…slow-timeＦＦＴ、２８ａ…主ｃｈ選定器、２８ｂ…補助ｃｈ選定器、２９ａ，２９ｂ…fast-timeＦＦＴ、３０ａ，３０ｂ…fast-time拡張アレイ処理器、３１ａ，３１ｂ…fast-timeＩＦＦＴ、３２…不要波抑圧器、３３…検出器、３４…出力処理器、３５…ビーム合成器、３６…間引きサンプリング処理器、３７…マルチビーム形成器、３８…slow-time拡張アレイ処理器、３９…slow-timeＦＦＴ、４０…ビーム選定器。

【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】