JP4972852B2

JP4972852B2 - レーダ装置

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Publication number: JP4972852B2
Application number: JP2003359149A
Authority: JP
Inventors: 敬之稲葉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2023-10-20
Also published as: JP2005121581A

Description

この発明は、レーダ装置に係るものであり、特に干渉波を抑圧して測角を行う技術に関する。

フェーズドアレーなどのアレーアンテナを備えるレーダ装置では、測定目標の存在方向を取得するために、各アンテナ素子の出力から和（Σ）信号と差（Δ）信号を算出し、Σ信号で正規化したΔ信号から角度を求めるモノパルス測角法を使用することが多い。しかし、車載レーダにアレーアンテナを採用した場合、モノパルス測角法は使用できないことが多い。これは、モノパルス測角法が単一目標の測角を行う方法であるところ、車載レーダが用いられる環境は道路上であるため、自車のレーダ装置が放射したレーダ波が、さまざまな距離と速度、運動方向を有する車両によって反射されることになり、同一ビーム内に複数の車両が存在する状況がしばしば発生して、正しい測角値が得られないことによる。

このような場合には、超分解能測角法として知られているＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation via Rotational Invariant Technique）法あるいはＭＬ（Maximum Likelihood）法などが用いられる。これらの超分解能測角法は、原理的には同じビームに含まれる到来波を分解することができるが、それぞれの到来波の電力差が大きかったり、角度差が小さく、また測角のために十分なデータサンプル数（スナップショット数と呼ばれる）が得られない場合は、精度が得られないことも多い。例えば、対向車にも車載レーダが搭載されており、そのレーダが自車に放射したレーダ波（直接波）は、自車の車載レーダが放射して目標に反射されたレーダ波（反射波）よりも電力が強い。このような状況では、到来波の電力差が大きいために、超分解能測角法だけでは角度分離が困難である。

このような問題に対する解決策として、次のような方法が提案されている。すなわち、まず、自車レーダ波の送信を一時的に中断し、その間に干渉波のみのデータを計測する。そして、干渉波の相関行列の固有ベクトルを求めて、その固有ベクトルの張る干渉波固有空間に直交する空間に対して射影（直交変換、OP;Orthogonal Projection）する射影行列を算出する。さらに直交変換射影行列を用いて射影変換を行うことで、干渉波が抑圧されたデータベクトルが得られ，このデータベクトルを用いて上記超分解能測角法を適用する方法である（例えば，非特許文献１）。

Ｔ．Ｎｏｈａｒａ，Ｐ．ＷｅｂｅｒａｎｄＡ．Ｐｒｅｍｉｊｉ， "ＡｄａｐｔｉｖｅＭａｉｎｂｅａｍＪａｍｍｉｎｇＳｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｆｏｒＭｕｌｔｉ−ｆｕｎｃｔｉｏｎＲａｄｅｒｓ，"ＩＥＥＥＮａｔｉｏｎａｌＲａｄｅｒｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｄａｌｌａｓ，ＴＸ，ｐｐ．２０７−２１２，Ｍａｙ，１９９８．

従来の直交変換射影行列に基づく方法は、干渉波の固有展開を行い、固有ベクトルを求める必要があったため、計算負荷が大きくなるという問題点があった。この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、同一ビーム内に干渉波と目標が存在するような僅少角度差という状況において，有効に目標の測角を行うことを目的としている。

この発明に係るレーダ装置は、測定対象からの反射波を受信して受信ベクトルを出力するアレーアンテナと、レーダ波を送信していない時間帯に前記アレーアンテナが受信した干渉波のデータベクトルに対する相関行列の固有値を求め、この求めた固有値の数を干渉波の数Ｋと推定する干渉波数推定手段と、Ｋ＝１の場合にモノパルス測角法を利用して前記受信ベクトルが含む干渉波を抑圧し、Ｋ＞１の場合に前記干渉波数推定手段が求めた相関行列の固有値に基づいて前記受信ベクトルが含む干渉波を抑圧してデータベクトルを出力する干渉波抑圧手段と、前記干渉波抑圧手段が出力したデータベクトルに超分解能測角法を適用して前記測定対象の反射波の到来方向を算出する目標角度推定手段と、を備えたものである。

この発明に係るレーダ装置は、干渉波数が１つの場合にモノパルス測角を行うこととしたので、固有ベクトルの計算が不要となって計算量を削減することができるとともに、干渉波数が１より大きい場合に干渉波抑圧に用いる相関行列の固有値は、干渉波の波数推定時に算出したものを使用すればよいので、計算量が増えることもない。

以下、この発明の実施の形態について図を用いて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、アレーアンテナ１はレーダ波を受信するアレーアンテナ素子である。受信電力監視器２は、アレーアンテナ１が干渉波を受けているかどうかを判定する部位であって、干渉波を受けている場合に受信したデータベクトル（以後、単に受信ベクトルと呼ぶ）を出力するスイッチを備えている。なお、上記及び以降の説明において、部位という語は、素子又は回路によって構成されることを意味し、汎用のＤＳＰ(Digital Signal Processor)やＣＰＵ(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを組み合わせて、同様の機能を構成する場合を含むものとする。

干渉波相関行列推定器３は、計測した干渉波の受信ベクトルから相関行列の推定値を得る部位である。干渉波数推定器４は、干渉波相関行列推定器３によって推定された干渉波の相関行列の固有展開を行い、固有値を求めて、雑音の固有値より大きい固有値の数を干渉波の数として算出する部位である。干渉波固有ベクトル推定器５は、干渉波数推定器４によって算出された干渉波数（図１においては、干渉波数をＫとしている）が２以上である場合に、相関行列の固有値に対する固有ベクトル（すなわち干渉波固有ベクトル）を算出する部位である。直交変換行列算出器６は、干渉波固有ベクトルから直交変換行列として算出する部位である。

モノパルス角度推定器７は、干渉波数推定器４によって算出された干渉波数が１の場合（Ｋ＝１）に、その干渉波の到来角を推定する部位である。そして、ブロッキング行列算出器８は、モノパルス角度推定装置７によって推定された角度から干渉波を抑圧するためのブロッキング行列を算出する部位である。

射影変換器９は、受信ベクトルを射影変換する部位である。射影変換に用いる行列は、Ｋ＝１、すなわち干渉波数が１の場合はブロッキング行列であり、Ｋ＞１、すなわち干渉波数が２以上の場合には直交変換射影行列である。目標角度推定器１０は、射影変換器７によって射影変換され、干渉波が抑圧されたアレー素子数の次元をもつデータベクトルと、ブロッキング行列（Ｋ＝１の場合）若しくは直交変換行列（Ｋ＞１の場合）とを用いてＭＵＳＩＣ法やＭＬ法などの超分解能測角法による目標角度推定を行う部位である。

次に、この発明の実施の形態１によるレーダ装置の動作を説明する。受信電力監視器２は、アレーアンテナ１に自ら送信した送信波と異なる信号が入射している場合に、干渉波が入射しているものと判断し、干渉波のみの受信信号を計測する。具体的には、例えば、レーダ波を送信していない時間帯において、受信している受信信号が内部雑音よりも大きい場合に干渉波を受けていると判断する。受信電力監視器２は、干渉波を受けていると判断した場合、自らの備えるスイッチを出力端に接続して、アレーアンテナ１の受信した受信ベクトルを干渉波相関行列推定器３に出力する。

干渉波相関行列推定器３は、計測した受信ベクトルのすべてのスナップショットの平均をとることで、相関行列Ｒを推定する。受信ベクトルをＸ(ｔ)とし、受信ベクトルの複素共役をＸ(ｔ)^Ｈとした場合に、相関行列Ｒは式（１）によって与えられる。

なお、式（１）において、＜＊＞は＊の平均操作を行うことを意味する。

次に、干渉波数推定器４は、相関行列Ｒの固有展開を行い、複数の固有値を求める。また雑音の固有値σ^２より大きな値となる固有値の個数を求めて、この個数を干渉波の数Ｋと推定し、干渉波数Ｋと干渉波の相関行列の固有値とを出力する。

Ｋ＞１の場合には、干渉波固有ベクトル推定器５は、干渉波数推定器４によって算出された干渉波の相関行列の固有値に対する固有ベクトル（すなわち干渉波固有ベクトル）を算出する。そして直交変換行列算出器６は、単位行列から干渉波固有ベクトルの張る干渉波固有空間を減算して、直交変換行列を算出する。なお、以降の説明において、この直交変換行列をＰとする。

射影変換器９は、受信ベクトルＸ(ｔ)に対し、先に求めておいた直交変換射影行列Ｐを左から乗算して、射影変換を行う。その結果、射影変換後の信号として、干渉波が抑圧されたアレー素子数だけの次元を有するデータベクトルが得られる。このように、通常のヌルビームフォーミングのように出力信号が１チャンネルになることもなく、アレー素子数だけの次元を有したまま射影変換を行うことで、ビーム幅を超える目標角度推定が可能となるのである。

続いて目標角度推定器１０は、射影変換され干渉波が抑圧されたアレー素子数の次元をもつデータベクトルを取得する。そして、直交変換行列Ｐを用いて、測角に用いるアレーモードベクトル（Ａとする）に対しても、受信ベクトルと同様に射影変換を行い、新たなアレーモードベクトル（Ｂとする。すなわちＢ＝ＰＡ）を得る。このアレーモードベクトルＢを用いて、例えばＭＵＳＩＣ法やＭＬ法などの超分解能測角法による目標角度推定を行う。このようにして、ＭＵＳＩＣ法やＭＬ法を単独で用いた場合では、角度分離できないような状況でも、射影変換により干渉波を抑圧することで、干渉波と同一ビーム内に存在する目標の測角を可能とする。

一方、Ｋ＝１の場合にあっては、モノパルス角度推定器７において、まず要求される覆域内の複数の指向方向θ_ｍ（ｍ＝１，２，…、Ｍ、Ｍはビームの数）に対して、式（２）によって、和ビームΣ_ｍ（ｔ）と差ビームΔ_ｍ（ｔ）を算出する。

なお式（２）において、Ｎはアレーアンテナ１における素子数である。またａ(θ)はアレーのモードベクトルであり、素子アンテナ間隔が等間隔ｄであるリニアアレーの場合、

である。またＴは転置行列を表し、λは波長である。ここで例えば、θ_ｍの間隔は−３ｄＢビーム幅間隔を用いる。

このマルチビーム和信号Σ(ｔ)の振幅レベルから干渉波が存在するビーム方向θ_ｍを算出し、そのΣ_ｍ(ｔ)とΣ_ｍ(ｔ)から、比αを式（４）によって取得する。

を算出する。次に、アンテナの製造段階で予め求めておいたビーム指向方向θ_ｍと誤差角Δθとの関数

を用いて、

から、干渉波の角度θ_iを得る。なおここで、添え字ｉは干渉を表すｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅの頭文字を取ったものであり、θ_iが干渉波の角度であることを強調するために用いている。

ブロッキング行列算出器８は、干渉波角度θ_iから、そのアレーモードベクトルａ(θ_i)で表される射影行列Ｐ_BMを式（７）を用いて算出する。この射影行列Ｐ_BMをブロッキング行列（ＢＭ：Blocking Matrix）と呼ぶ。

なお、ブロッキング行列では、アレーモードベクトルが式（３）で表される場合に、干渉波の到来方向θ_iに関わらずａ(θ_i)^Ｈａ(θ_i)＝Ｎとなり、ほぼａ(θ_i)ａ(θ_i)^Ｈの計算のみで射影行列を得ることができる。またブロッキング行列では直交変換行列より干渉波方向に、より深いヌルを形成できる。

次に、射影変換器９は、アレーアンテナ１から受信ベクトルＸ(ｔ)を取得し、ブロッキング行列Ｐ_BMを用いて射影変換を行う。すなわち変換後のデータベクトルをＹ(ｔ)とすれば、

となる。

式（８）によって算出されたデータベクトルＹ(ｔ)は、干渉波が抑圧されたアレー素子数の次元を持つデータベクトルである。目標角度推定器１０は、このデータベクトルＹ(ｔ)を取得し、さらにブロッキング行列算出器８から射影変換に用いたブロッキング行列Ｐ_BMを取得する。そして、アレーのモードベクトルＡに対しても同様に射影変換を行って、新たなアレーモードベクトルＢ_BM（＝Ｐ_BMＡ）を算出する。そしてこのアレーモードベクトルＢ_BMをモードベクトルとして採用して、例えばＭＵＳＩＣ法やＭＬ法などの超分解能測角法、あるいはモノパルス測角法によって測定対象の目標の角度を算出する。

以上から明らかなように、この発明の実施の形態１のレーダ装置によれば、射影行列として直交変換行列ではなくブロッキング行列を用いることで、固有ベクトルの計算が不要となる。また、ブロッキング行列の算出は、上述のとおりａ(θ_ｉ)ａ(θ_ｉ)^Ｈの計算のみで行うことができるので、その点においても計算量を削減することができる。

さらにブロッキング行列を算出する過程において、モノパルス角度推定器７により干渉波の到来方向も得られる。したがって、ＭＵＳＩＣ法やＭＬ法を単独で使用した場合には目標の角度推定が行えない状況であっても、干渉波の角度が得られ、ブロッキング行列を用いた射影変換によって干渉波が抑圧されて、目標の測角を行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態１のレーダ装置は、干渉波数が１（Ｋ＝１）の場合に、モノパルス角度推定法とブロッキング行列とを用いて、干渉波を効率的に抑圧して目標角度を推定するものであった。これに対して、干渉波数が１より大きい場合（Ｋ＞２）に、干渉波対内部雑音比（Ｓ／Ｉ）が小さい場合であっても、良好な干渉抑圧性能が得られる射影行列を用いて、干渉波を抑圧するようにしてもよい。この発明の実施の形態２によるレーダ装置は、このような特徴を有するものである。

図２は、この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、ＭＳＮ行列算出器１１は、相関行列の逆行列を算出する部位である。その他、図１と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

次に、この発明の実施の形態２によるレーダ装置の動作について説明する。実施の形態１のレーダ装置と同様にして、受信電力監視器２は干渉波の有無を判定し、さらに干渉波相関行列推定器３と干渉波数推定器４とを通じて、この発明の実施の形態２のレーダ装置は、干渉波の個数を推定する。ここでは、干渉波の個数（Ｋ）が２以上である場合（Ｋ＞２）についてのみ説明する。

Ｋ＞１の場合、干渉波固有ベクトル推定器５は、固有展開を用いた測角法、例えばＭＵＳＩＣ法を用いて、干渉波の角度を推定する。ＭＵＳＩＣ法では、波数推定で求めた干渉波の相関行列Ｒの固有値から、雑音の固有値に対応する固有ベクトルｅ_ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ−Ｋ）からなる雑音空間Ｅ＝［ｅ_１ｅ_２ … ｅ_Ｎ−Ｋ］を求める。なお、Ｎは素子数である。

次にＭＳＮ行列算出器１１は、相関行列Ｒの逆行列Ｐ_MSN（＝Ｒ^−１）を算出する。相関行列Ｒは、干渉波固有ベクトル推定器５で算出された干渉波固有ベクトルｅ_ｎを用いて、

と固有展開表現される。ここで、σ_n ^２は雑音の分散値であり、λ_ｋはｋ番目の干渉波の固有値である。雑音の分散値を雑音の固有値の平均値として、

から求め、この平均値をσ^２とおき、逆行列の公式を用いるとＰ_MSNは

となる。

ここで求めたＰ_MSNはＭＳＮ（ＭａｘｉｍｕｍＳｉｇｎａｌｔｏｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ）法において、所望の方向θに対するモードベクトルｖ＝ａ(θ)からウエイトベクトルｗを求める上で用いる式（１２）で示す相関行列の逆行列Ｒ^−１である。

また、干渉波の相関行列Ｒが変動する場合には、式（１１）で求めたＲ^−１を初期値として漸化式

から、段階的にＲ^−１を求めることもできる。なお、式（１３）においてｑは漸化式の次数を表す添え字であり（例えばｑ回目のサンプルを表している）、βは０＜β＜１を満たす定数である。またＸｑは例えばｑ回目のサンプルにおける受信ベクトルである。

なお、干渉波の固有値λ_ｋ≫σ^２のとき（干渉波の固有値が雑音の分散値に比して十分大きいとき）

となり、その結果式（１１）は非特許文献１で用いられる直交変換（ＯＰ：ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）行列である

に近似される。

射影変換器９は、直交変換行列に替えて、相関行列の逆行列を用いて受信ベクトルＸ(ｔ)を射影変換し、データベクトルＹ(ｔ)を式（８）によって算出する。そして目標角度推定器１０は、ＭＳＮ行列算出器１１が算出したアレーのモードベクトルを用いて、目標の角度を推定して出力する。

以上から明らかなように、この発明の実施の形態２のレーダ装置によれば、干渉波が雑音（内部雑音）に比べて十分大きくない場合にも入出力のＳ／Ｎ比が最大となる相関行列の逆行列を用いて受信ベクトルを射影変換することにより、干渉波抑圧を行うことができる。

さらに、相関行列の逆行列の算出に必要となる固有値は、干渉波の波数推定時に算出したものを使用すればよいので、直交変換行列を用いる場合と比べて計算量が増えることもない。

実施の形態３．
実施の形態１及び２によるレーダ装置では、干渉波を抑圧することができるが、目標の角度を得るためにすべての時間サンプルで目標角度の推定演算を行う必要があり、そのために演算量が大きくなっている。そこで、この問題を解決するために、射影変換されたアンテナ素子データからマルチビームを形成し、目標のビーム方向の範囲に限定して角度推定を行うようにしてもよい。この発明の実施の形態３によるレーダ装置は、かかる特徴を有するものである。

図３は、この発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、マルチビーム形成器１２は、データベクトルからマルチビーム形成を行う部位である。また、パルス圧縮器１３は、マルチビーム形成されたビーム毎にパルス圧縮を行う部位である。目標検出器１４は、マルチビーム形成されたビーム毎に限定して目標検出を行う部位であり、探索範囲限定型目標角度推定器１５は、目標が含まれる遅延時間を限定して、角度推定を行う部位である。なお、その他図２と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態２と同様であるので、説明を省略する。

次に、この発明の実施の形態３によるレーダ装置の動作について、図を用いて説明する。このレーダ装置においても、アレーアンテナ１や受信電力監視器２、干渉波相関行列推定器３、干渉波数推定器４，干渉波固有ベクトル推定器５、モノパルス角度推定器７、ブロッキング行列算出器８、射影変換器９の動作は、実施の形態２と同様に動作する。したがって、例えば射影変換器９は、受信ベクトルＸ(ｔ)を射影変換して、データベクトルＹ(ｔ)を出力し、ＭＳＮ行列算出器１１は相関行列の逆行列を算出する。

そこで、マルチビーム形成器１２は、データベクトルＹ(ｔ)を用いて、要求覆域内にマルチビームを配置するためにθ_ｍ方向へのステアリングベクトルをｖ_ｍ（＝ａ(θ_ｍ)）（ｍ＝１，２，…，Ｍ、Ｍはビームの個数）として、

によりマルチビーム形成を行う。式（８）の射影行列ＰをＰ_MSNとした場合に、式（１６）は、実施の形態２で述べたＭＳＮビームとなる。出力Ｚ_ｍ(ｔ)は各ビーム毎の距離方向に連続する計測データベクトルである。

次に、パルス圧縮器１３は、各ビーム毎に式（１６）で得られたデータベクトルＺ_ｍ(ｔ)（ここでは送信波はＰＮ符号信号とする）をパルス圧縮する。その結果、パルス圧縮器１３は、目標の反射を１チップ幅（１つのバイナリフェーズの時間幅）相当の距離サンプルに圧縮する。ここで、パルス圧縮されたデータベクトルをＺ_ｐｍ(ｔ)（ｍ＝１，２，…，Ｍ）とする。続いて、目標検出器１４は、パルス圧縮された各ビーム毎のデータベクトルＺ_ｐｍ(ｔ)を距離方向について閾値処理する。そしてその結果、目標検出を行って、目標の遅延時間ｔ_ｓを得る。こうして、目標が含まれるビーム方向ｖ_ｍと距離Ｒ（＝２ｔ_ｓ／ｃ）が得られる。

一方で、探索範囲限定型目標角度推定器１５は、目標検出器１４で得られたビーム方向ｖ_ｍと遅延時間ｔ_ｓとを取得して、目標の角度推定を行う時間サンプルを目標が含まれる遅延時間ｔ_ｓに限定し、かつＭＵＳＩＣ法やＭＬ法を用いた角度推定では、その探索範囲を目標が含まれるビーム方向ｖ_ｍに限定して角度推定を行う。

以上から明らかなように、この発明の実施の形態３のレーダ装置によれば、射影変換されたデータベクトルからマルチビーム形成およびパルス圧縮を行うことで、Ｓ／Ｎを改善し、目標の検出を行うようにしたので、目標の時間遅延（すなわち距離）が得られるとともに、目標の角度推定においてすべての時間サンプルと要求角度範囲で角度推定をおこなう必要がなく、目標角度推定の計算量を削減可能となる。

なお、ビーム幅と要求される覆域などの条件によっては、ウエイトベクトルｗ_ｍ（＝Ｐｖ_ｍ）を用いて式（１０）によって、逐次ビーム形成し、距離方向の閾値処理から目標が検出されたときにのみ、その遅延時間ｔ_ｓのデータベクトルＸ（ｔ_ｓ）に対して式（８）による射影変換を行うようにしてもよい。このようにすることで、さらに計算量が少なくすることができる。

実施の形態４．
実施の形態１乃至３では、干渉波として対向車のレーダ装置が放射したレーダ波を主として想定していた。しかし、実際の使用環境下では、自らの送信波が路面などに反射され、その結果、不要反射波（クラッタ）としてレーダアンテナに入射することもある。このような場合には、各距離（時間サンプル）に対しパルス方向にＦＦＴ処理を行うパルスドップラフィルタ処理によりフィルタバンクを形成して、自速から予想される路面反射クラッタのドップラ周波数に相当するパルスドップラフィルタ以外のフィルタのみを選択するようにしてもよい。この発明の実施の形態４によるレーダ装置は、かかる特徴を有するものである。

図４は、この発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、パルスドップラフィルタ１６は、データベクトルＹ(ｔ)をパルス方向について高速フーリエ変換する部位である。また、パルスドップラフィルタ選択器１７は、複数のパルスドップラフィルタバンクからクラッタが含まれないフィルタを選択する部位である。なお、その他図３と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態３と同様であるので、説明を省略する。

次に、この発明の実施の形態４によるレーダ装置の動作について、図を用いて説明する。このレーダ装置においても、アレーアンテナ１や受信電力監視器２、干渉波相関行列推定器３、干渉波数推定器４，干渉波固有ベクトル推定器５、モノパルス角度推定器７、ブロッキング行列算出器８、射影変換器９の動作は、実施の形態３と同様に動作する。したがって、例えば射影変換器９は、受信ベクトルＸ(ｔ)を射影変換して、データベクトルＹ(ｔ)を出力する。

射影変換器９がデータベクトルＹ(ｔ)を出力すると、パルスドップラフィルタ１６は、射影変換されたデータベクトルＹ(ｔ)をパルス方向について高速フーリエ変換する。クラッタのドップラ周波数は自速に依存した既知量とみなすことができる。そこで、パルスドップラフィルタ選択器１７は、パルスドップラフィルタバンクからクラッタが含まれないフィルタを選択する。これは受信ベクトルの電力と内部雑音電力との比較をすることによってなされる。選択されたパルスドップラフィルタにはクラッタが含まれず内部雑音のみが含まれることになる。

続いて、マルチビーム形成器１２は、選択されたフィルタ毎にマルチビーム形成を行う。このようにして、マルチビーム形成器１２は、ビーム方向とパルスドップラフィルタ番号とによって規定される時間方向のデータベクトルを出力する。パルス圧縮器１３は、このデータベクトルをパルス圧縮し、さらに目標検出器１４はパルス圧縮されたデータベクトルに対して、距離方向への閾値処理を行い、目標検出する。

このようにして、目標検出器１４は、目標が含まれるビーム方向ｖ_ｍと距離Ｒ（＝２ｔ_ｓ／ｃ）とパルスドップラフィルタ番号とを得る。探索範囲限定型目標角度推定器１５は、目標が検出されたパルスドップラフィルタ番号の遅延時間ｔ_ｓにおけるデータベクトルを用いて、目標が検出されたビーム方向ｖ_ｍに範囲を限定した角度推定を行う。

以上から明らかなように、この発明の実施の形態４のレーダ装置によれば、自らによる送信波が路面などに反射されてクラッタとしてレーダアンテナに入射する場合において、パルスドップラフィルタを組み合わせることによってクラッタを抑圧し、目標の距離、ドップラ周波数、角度を得ることができる。

この発明に係るレーダ装置は、例えば、車載用途のレーダ装置などとして利用することができる。

この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１アレーアンテナ、
２受信電力監視器、
３干渉波相関行列推定器、
４干渉波数推定器、
５干渉波固有ベクトル推定器、
６直交変換行列算出器、
７モノパルス角度推定器、
８ブロッキング行列算出器、
９射影変換器、
１０目標角度推定器、
１１ＭＳＮ行列算出器、
１２マルチビーム形成器、
１３パルス圧縮器、
１４目標検出器、
１５探索範囲限定型目標角度推定器、
１６パルスドップラフィルタ、
１７パルスドップラフィルタ選択器。

Claims

測定対象からの反射波を受信して受信ベクトルを出力するアレーアンテナと、
レーダ波を送信していない時間帯に前記アレーアンテナが受信した干渉波のデータベクトルに対する相関行列の固有値を求め、この求めた固有値の数を干渉波の数Ｋと推定する干渉波数推定手段と、
Ｋ＝１の場合にモノパルス測角法を利用して前記受信ベクトルが含む干渉波を抑圧し、Ｋ＞１の場合に前記干渉波数推定手段が求めた相関行列の固有値に基づいて前記受信ベクトルが含む干渉波を抑圧してデータベクトルを出力する干渉波抑圧手段と、
前記干渉波抑圧手段が出力したデータベクトルに超分解能測角法を適用して前記測定対象の反射波の到来方向を算出する目標角度推定手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
前記干渉波抑圧手段は、Ｋ＝１の場合にモノパルス測角法を利用して前記受信ベクトルが含む干渉波を抑圧し、Ｋ＞１の場合に前記干渉波数推定手段が求めた相関行列の固有値から算出した相関行列の逆行列に基づいて前記受信ベクトルが含む干渉波を抑圧してデータベクトルを出力することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
前記干渉波抑圧手段が出力するデータベクトルからマルチビームを形成するマルチビーム形成手段と、
前記マルチビーム形成手段により形成されたビーム毎に前記データベクトルをパルス圧縮するパルス圧縮手段と、
前記パルス圧縮手段によりパルス圧縮されたデータベクトルから目標検出を行う目標検出手段と、を備え、
前記目標角度推定手段は、前記目標検出手段が目標を検出したビームの範囲に限定して目標角度演算を行うことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
前記干渉波抑圧手段が出力するデータベクトルをアンテナ素子毎に周波数解析するパルスドップラーフィルタと、
前記パルスドップラーフィルタが周波数解析した結果に基づいて、前記データベクトルからクラッタを含まないデータベクトルを選択するパルスドップラー選択手段と、を備え、
前記マルチビーム形成手段は、前記パルスドップラー選択手段が選択したデータベクトルからマルチビームを形成することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。