JPH0521513B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はマルチドツプラフイルタ（Multi
Doppler Filter：MDFという）を含む不要信号
抑圧手段と自動目標検出手段とを備えるレーダ装
置に関する。

（従来の技術） 航空機、艦船、車両等からの目標信号を検出
し、グランドクラツタ（山岳、林、畑、建物等地
表面又は地上構造物からの反射電力）、海面クラ
ツタ、ウエザークラツタ（雨雲、雪等気象現象に
起因する反射電力）等の不要信号を除去・抑圧す
るための有効な手段として、近年レーダにおいて
はMDF処理とLOG／CFAR（Constant False
Alarm Rate）処理とを組み合わた不要信号抑圧
手段が採用されている。これは次の原理に基づい
ている。

即ち、各種目標および各種不要信号反射体はレ
ーダに対しそれぞれ固有の相対速度を有してお
り、この結果これら反射体からのレーダ受信信号
はそれぞれ固有のドツプラ周波数成分を有してい
る。従つて、互いに通過周波数帯域の異なる複数
のドツプラフイルタからなるMDFを構築してお
くことによつて、ドツプラ周波数の相異を利用し
てこれら反射信号を分離することが可能となる。

それぞれ別個のドツプラフイルタに分離された
目標信号およびクラツタ信号は、各ドツプラフイ
ルタ毎に用意されたLOG／CFAR処理によつて
平均値除算される。ここで一般にクラツタ信号
は、反射に寄与する個々の反射点がレーダのビー
ム幅とパルス幅とで決まるレーダ分解能単位領域
に較べ充分広範囲な領域に存在しているため、空
間的に一様な広がりと性質を有しているのに対
し、目標信号は、目標体の物理的な大きさが、通
常、レーダ分解能単位領域と同等もしくはそれ以
下であるため、いわゆるポイントターゲツト（点
目標）としての性質を有している。

この結果、クラツタ信号はLOG／CFAR処理
によつて充分抑圧されるのに対し、距離方向にパ
ルス的にしか存在しない目標信号はLOG／
CFAR処理によつて基本的には影響を受けない。

特に、クラツタ信号の振幅の統計的性質がレー
レー分布（Rayleigh distribution）に従う場合
（ウエザークラツタの多く、及び海面クラツタの
一部がレーレー分布に従うことが知られている）、
LOG／CFAR処理によつて受信機雑音と同じレ
ベルにまで抑圧されることが理論的に示されてい
る。

このようにMDFと各ドツプラフイルタ毎の
LOG／CFAR処理によつて目標信号とクラツタ
信号とを分離し、クラツタ信号だけを抑圧するこ
とが可能である。

レーダの使命は目標信号だけを自動検出しシン
ボル表示によつてオペレータ（レーダ監視員）に
知らしむると同時に、妨害電波の有無或いはウエ
ザクラツタの有無等のレーダ電波環境状況をオペ
レータに提示し、必要に応じて目標の有無の判断
をオペレータに委ねるべく、レーダビデオを表示
することである。

MDF処理を行うレーダにおいて目標の自動検
出を行うためには、従来各ドツプラフイルタ毎に
目標検出処理をすることが必要であつた。

これは以下の理由による。即ち、前述したよう
に各種クラツタ信号はそれぞれ固有のドツプラ周
波数を有しており、しかもクラツタ信号の振幅の
統計的性質は反射に寄与する物体によつて異な
る。

雨雲のようにもともとが均質な反射点の集合体
であるような場合にはレーレー分布によつて記述
される場合が多く、逆にグランドクラツタのよう
に均質でない反射点の集合体である場合にはワイ
ブル分布（Weibull distribution）や対数正規分
布（Log−Normal distribution）に従うことが
知られている。このようにクラツタ信号の振幅分
布特性はクラツタの種類、反射物体の物理的性質
等によつて多様化しているため、MDF処理し
LOG／CFAR処理したあとの振幅分布特性も又
千差万別である。

特に、グランドクラツタの存在する領域におい
ては、ドツプラ周波数が０の周辺のドツプラフイ
ルタに消え残りが多く存在することとなり、又ウ
エザークラツタ等の移動クラツタが存在する領域
においては、該当のドツプラ周波数周辺のドツプ
ラフイルタに消え残りが存在することとなり、受
信機雑音のみ存在するドツプラフイルタとでは、
LOG／CFAR処理後の信号の振幅分布特性がは
つきりと異なる。

一方、自動目標検出するためにはクラツタ抑圧
処理後の各種クラツタ消え残り信号の振幅分布特
性に適応し、クラツタ消え残り信号を目標信号と
誤検出する確率を所定値以下に押えるように検出
のためのスレツシユホールドレベルを自動制御す
ることが不可欠である。以上から、従来はクラツ
タの有無と種類によつて各ドツプラフイルタチヤ
ンネル毎に信号の振幅分布特性が異なり、しかも
領域によつてクラツタの有無と種類とが変化する
ことから、ドツプラフイルタチヤンネル毎に独立
に自動目標検出処理手段を具備している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらドツプラフイルタチヤンネル毎に
自動目標検出処理手段を具備する従来方式の場合
以下の欠点がある。第１の欠点は、ドツプラフイ
ルタチヤンネル毎にクラツタ消え残りレベルに適
応したスレツシユホールドを設定して量子化し、
１又は０の２値信号で目標検出処理したのち、各
ドツプラフイルタチヤンネル間で相関処理し最終
的に目標を判定する方式であり、MDF処理特有
のレーダ映像抜けを補間した、言わば最適に処理
された処理ビデオが存在せず自動目標検出処理系
の不良又は妨害・干渉の発生により自動検出が不
適当となつたような場合等に適宜オペレータに目
視判断に適した映像を提供することができない点
である。

第２の欠点は、ドツプラフイルタチヤンネルの
数だけ目標検出処理系を具備しなければならず、
ハードウエア規模が大となることである。

そこで本発明の目的は、上記欠点を除去し、自
動目標検出結果としてのシンボル表示だけではな
く、前述の最適に処理した処理ビデオをも提供で
きる運用性と経済性の優れたレーダ装置を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために次の手
段構成を有する。即ち、本発明のレーダ装置は、
移動目標体識別手段としてマルチドツプラフイル
タを備えるレーダ装置において、一般にＮ（１よ
り大きい整数）個のドツプラフイルタと；各ドツ
プラフイルタの出力端にそれぞれ接続されて、各
種クラツタ信号の振幅分布特性を受信機雑音と同
じ振幅分布特性を有する信号に自動的に変換し抑
圧するＮ個のCFAR処理手段と；該Ｎ個のCFAR
処理手段の出力端に接続されてレーダの距離方向
処理単位毎にCFAR処理手段の出力信号のうち最
大振幅を有するものを選択することによりＮ系統
の信号を１系統の信号に合成するセレクタと；該
セレクタの出力端に接続された自動目標検出手段
と；前記セレクタの出力端に接続されてＭ（≧Ｎ）
送信パルス毎に１回のドツプラフイルタ出力信号
を補間することによつて毎送信パルス毎の信号を
再生するビデオ再生手段と；ビデオ再生手段に接
続されてアナログ処理ビデオを発生するＤ／Ａ変
換器と；を備えることを特徴とする。

（作用） 以下、上記手段構成を有する本発明の作用を説
明する。本発明においてもMDFとその系統数
（例えばＮ）に応じたCFAR処理手段がMDFの各
系統毎に接続されていることは従来技術と同様で
ある。しかし、本発明におけるCFAR処理手段
は、クラツタおよび受信機雑音等の信号の振幅分
布特性に自動的に適応していずれも受信機雑音と
同じ振幅分布特性を有する信号に変換し抑圧しク
ラツタの消え残りレベルが各系統間および時間の
経過を通して一定のレベルになるよう自動利得調
整されるCFAR処理手段が用いられているので各
系統間でクラツタの消え残り状態が等しくなる。

従つて、距離方向処理単位（レンジビン）毎に
Ｎ系統のいずれかを選択して１系統の信号を生成
しても同じ消え残り状態の信号が得られるので一
定のスレツシユホールドレベルを有する１系統の
自動目標検出装置で目標を検出することができ
る。

そこでＮ系統の各CFAR処理手段の出力はセレ
クタへ送られレンジビン毎に、前記Ｎ系統の
CFAR処理手段の出力のいずれかを選択して取り
出すことによりＮ系統の信号を１系統に合成し１
スイープ分の情報を取り出している。

このように１系統に合成した後自動目標検出手
段が目標検出を行つているので自動目標検出手段
は１個でよく、従来技術のように系統数の数だけ
用いていた場合に較べハードウエアの規模を小さ
くすることができる。セレクタのもう一方の出力
はビデオ再生手段へ加えられている。

セレクタの出力はMDF処理のために前記Ｎ以
上の数ヒツト毎に１回しか現われないためそのま
まではオペレータの目視映像信号としては不充分
であるので目視映像信号に適するようにビデオ信
号の抜けた部分の映像信号を補う必要がある。こ
のビデオ信号が抜ける理由は、マルチドツプラフ
イルタ（MDF）の機能がFFT（高速フーリエ変
換）と同じく、一般に複素数積和演算であり、Ｎ
個以上の時系列信号をＮ個の周波数信号に変換す
るものであるからである、即ち、出力信号を時間
軸でみると、Ｎ回以上入力信号が入つて１組（Ｎ
チヤンネル）の周波数信号が得られるのである。
レーダー信号処理においてもこの原則は変わら
ず、MDFはＮヒツト以上の入力に対して１回だ
けＮチヤンネルのドツプラ周波数信号を出力する
というものであるので、送信周期の（Ｎ−１）周
期以上についてビデオ信号が抜ける（現れない）
ということになるのである。ビデオ再生手段は、
入力された目標信号に基づいて、抜けた部分の擬
似映像信号を生成補間する。このように、抜けた
部分の擬似映像信号を補間することにより、抜け
たままの数少ない映像信号からよりは、より精度
の高い方位情報を得ることができる。

このビデオ再生手段も、セレクタで１系統に合
成された後に設けることができ自動目標検出手段
と同様１系統でよく、ハードウエアの増大を招く
ことなく容易に設けることができる。

（実施例） 次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。第１図は本発明の一実施例の構成を示す
機能ブロツク図である。

第１図で、本発明のレーダ装置は受信ビデオ入
力端１００，Ａ／Ｄ変換器２００、ドツプラフイ
ルタ３０１〜３０Ｎ，LOG／CFAR３１１〜３
１Ｎ，AGC３２１〜３２Ｎ、ビデオセレクタ４
００、自動目標検出プロセツサ５００、スムージ
ングビデオインテグレータ６００，Ｄ／Ａ変換器
７００、自動目標検出処理出力端８００、および
再生処理ビデオ出力端９００とを備えている。

第１図において、受信ビデオは入力端１００か
らＡ／Ｄ変換器２００に入力され、Ｎチヤンネル
のドツプラフイルタ３０１〜３０Ｎに並列に印加
される。ここでドツプラフイルタ３０１〜３０Ｎ
はそれぞれ異なつた通過周波数帯域を有しＮチヤ
ンネルで全ドツプラ周波数帯域をカバーするよう
に設計されている。これによりドツプラ周波数の
異なる各種目標信号、クラツタ信号はそれぞれ別
個のドツプラフイルタに分離される。

又、隅々ドツプラ周波数の等しい目標信号とク
ラツタ信号とは同一のドツプラフイルタを通過す
る。いずれにしてもドツプラ周波数毎に分離され
た信号はLOG／CFAR３１１〜３１Ｎにおいて
平均値除算処理される。ここでレンジ方向に広が
りをもつクラツタ信号は受信機雑音相当レベルに
抑圧されるが、レンジ方向にパルス的にしか存在
しない目標信号は多少の処理損失を被るだけで通
り抜ける。このようにしてクラツタ抑圧処理は一
応終了し、自動目標検出処理に移る。

LOG／CFAR処理において各種クラツタ信号
は平均値レベルで除算され抑圧されるが、クラツ
タ信号の振幅分布特性によつて抑圧処理後の振幅
分布特性は一様でないため、クラツタ消え残りレ
ベルに応じてAGC３２１〜３２Ｎにおいて自動
利得調整され、Ｎチヤンネルのドツプラフイルタ
チヤンネル間で、クラツタ消え残りレベルが等し
くなるように、即ち消え残りを目標と見誤る確率
が等しくなるように調整される。

また、このAGC３２１〜同３２ＮはLOG／
CFAR処理後の所定範囲での消え残り信号強度の
最大値を検出し、検出された最大値振幅強度に比
例した減衰量を与えるように自動利得調整する回
路であつてもよい。このようにしてレベル調整さ
れたＮチヤンネルの信号は、ビデオセレクタ４０
０において最大値選択され１系統の信号に合成さ
れる。

最大値選択はレンジビン毎に行われる。最大値
選択され合成された信号は１チヤンネルの自動目
標検出プロセツサ５００で、従来のMDFを具備
しないレーダ装置においてと同様に目標検出処理
に供され、出力端８００から出力される。

なお、CFAR処理手段として、ワイブルCFAR
処理手段を用いることによりグランドクラツタの
ようにワイブル分布に従う信号に対して効果的な
クラツタ抑圧が得られることは当然である。

また、最大値選択され合成された信号は、レー
ダ監視員（オペレータ）の目視判断に供するビデ
オを再生するために、スムージングビデオインテ
グレータ６００においてビデオ再生処理される。

即ち、MDF処理は本実施例の場合Ｎヒツト毎
に１回行われるため、ビデオセレクタ４００で合
成された信号はＮヒツト毎に１回の信号となる。
即ちＮ−１ヒツト分だけ抜けているわけである。

この抜けた分を再生するため、Ｎヒツト毎に１
回の信号を入力とし、フイードバツクインテグレ
ータ処理によつてＮヒツト毎の信号を補間した毎
ヒツトの信号を出力するようにしている。

第２図はMDF処理およびビデオ再生処理によ
るポイントターゲツト信号の変化を示す説明図で
ある。同図ａは理想的なポイントターゲツトから
の受信ビデオ信号の振幅変化を示す図である。同
図ｂは同図ｄの信号に対してMDF処理を行つた
後のポイントターゲツトの振幅変化をＮ＝５の例
について示す図である。即ち５ヒツトに１個の信
号となり４ヒツト分が抜けていることになる。同
図ｃは、抜けている部分を最初に到来した信号と
同一振幅の疑似信号で再生した信号波形である。
こうして得られた信号をフイードバツクインテグ
レータによりスムージングすることにより、ほぼ
図ａに等しいオペレータの目視判断に適した表示
を提供できる図ｄの如き信号波形が得られる。即
ち、同ａと同様の単峰特性を再現することにより
最大値即ち目標の方位が、図ｂのように抜けのあ
る受信ビデオ信号からよりは、より高い精度で把
握できるのである。このように再生された処理ビ
デオ信号はＤ／Ａ変換器７００によりアナログビ
デオ信号に変換されレーダ表示器へ送られる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のレーダ装置は
MDF処理およびCFAR処理をした複数系統の信
号をセレクタによつてレンジビン毎にいずれかの
系統を選択しつつ１系統に合成した後目標を検出
するようにしているので自動目標検出処理系は１
系統だけあればよくハードウエア規模を従来より
大幅に縮小できるという利点がある。

また１系統に合成された信号から、ビデオ再生
手段によつて、MDF処理のために抜けた周期の
信号を補間することにより最適に処理された処理
ビデオを提供することができ必要に応じて目標の
有無の判断をオペレータに委ねるべくレーダビデ
オを表示することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロツク
図、第２図はMDF処理およびビデオ再生処理に
よるポイントターゲツト信号の変化を示す概念図
である。 １００……受信ビデオ入力端、２００……Ａ／
Ｄ変換器、３０１〜３０Ｎ……ドツプラフイル
タ、３１１〜３１Ｎ……LOG／CFAR、３２１
〜３２Ｎ……AGC、４００……ビデオセレクタ、
５００……自動目標検出プロセツサ、６００……
スムージングビデオインテグレータ、７００……
Ｄ／Ａ変換器、８００……自動目標検出処理出力
端、９００……再生処理ビデオ出力端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動目標体識別手段としてマルチドツプラフ
   イルタを備えるレーダ装置において、一般にＮ
   （１より大きい整数）個のドツプラフイルタと；
   各ドツプラフイルタの出力端にそれぞれ接続され
   て、各種クラツタ信号の振幅分布特性を受信機雑
   音と同じ振幅分布特性を有する信号に自動的に変
   換し抑圧するＮ個のCFAR処理手段と；該Ｎ個の
   CFAR処理手段の出力端に接続されてレーダの距
   離方向処理単位毎にCFAR処理手段の出力信号の
   うち最大振幅を有するものを選択することにより
   Ｎ系統の信号を１系統の信号に合成するセレクタ
   と；該セレクタの出力端に接続された自動目標検
   出手段と；前記セレクタの出力端に接続されてＭ
   （≧Ｎ）送信パルス毎に１回のドツプラフイルタ
   出力信号を補間することによつて毎送信パルス毎
   の信号を再生するビデオ再生手段と；ビデオ再生
   手段に接続されてアナログ処理ビデオを発生する
   Ｄ／Ａ変換器と；を備えることを特徴とするレー
   ダ装置。 ２ CFAR処理手段が、振幅特性としてワイブル
   分布特性を有する信号をCFAR化することのでき
   るワイブルCFAR処理手段である特許請求の範囲
   第１項記載のレーダ装置。 ３ CFAR処理手段が、振幅特性としてレーレー
   分布特性を有する信号をCFAR化することのでき
   るLOG／CFAR処理手段と、LOG／CFAR処理
   手段の出力端に接続されて、振幅特性がレーレー
   分布でない信号をLOG／CFAR処理することに
   より消え残り信号に適合し、受信機雑音信号の振
   幅特性と同等の振幅分布特性の信号に変換する自
   動利得調整手段とから構成される特許請求の範囲
   第１項記載のレーダ装置。 ４ 自動利得調整手段が、LOG／CFAR処理後
   の所定の範囲内での消え残り信号振幅強度の最大
   値を検出する手段と、検出された最大振幅強度に
   比例した減衰量を与えるように自動利得調整を行
   う自動利得制御手段とから構成される特許請求の
   範囲第３項記載のレーダ装置。