JP2008298604A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信パルス信号のパルス波形が変化した場合であっても、最適な受信フィルタのフィルタ特性を設定し、高い受信Ｓ／Ｎ比を実現できるレーダ装置を提供する。
【解決手段】周期的にオンオフを繰り返す送信パルス信号を発生するパルスレーザ光源４と、送信パルス信号を大気中に送信するとともに、地表面３で散乱した送信パルス信号を受信パルス信号として受信する送受光学系６と、受信パルス信号をフィルタリングして、フィルタ後パルス信号を出力する受信フィルタ８と、受信フィルタ８のフィルタ特性を設定する制御部１０と、フィルタ後パルス信号に基づいて地表面３までの距離を検出する距離検出部１２とを備え、制御部１０は、受信パルス信号のパルス波形を予測し、予測したパルス波形に応じてフィルタ特性を設定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば光や電磁波からなる送信パルス信号を大気中に送信するとともに、ターゲットで散乱した送信パルス信号を受信パルス信号として受信し、パルス信号の往復時間に基づいて、ターゲットまでの距離を検出するレーダ装置に関する。

従来の車両用光パルスレーダ装置は、レーザの出力光を局発光と搬送光とに分配し、搬送光を一定周期毎にパルス変調とするとともに、所定周波数の高周波信号により周波数変換して所定の方向へ放射する送光手段と、送光手段より放射された光出力のターゲットからの散乱光を受光し、局発光とヘテロダイン検波してビート信号を出力する受光手段と、受光手段からのビート信号を、所定帯域幅をもって増幅処理し、ターゲットまでの距離、相対速度、および方向を検出する信号処理手段とを有している（例えば、特許文献１参照）。

このようなレーダ装置では、一般的に、Ｓ／Ｎ比の改善を目的として、受光手段で受光した散乱光を電気信号である受信パルス信号に変換し、この受信パルス信号を受信フィルタに通して雑音を除去している。
ここで、受信パルス信号から雑音を除去し、受信パルス信号の信号成分を効率的に通過させるために、受信フィルタのフィルタ特性は、受信パルス信号のパルス波形に対応した最適な特性に設定される必要がある。

従来のレーダ装置では、送信したパルス信号のパルス波形と、受信パルス信号のパルス波形とが同一であると仮定し、送信パルス信号のパルス波形に基づいて、受信フィルタのフィルタ特性が設定されている。
しかしながら、レーダ装置での計測において、実際には、受信パルス信号のパルス波形は、ターゲットの形状等に応じて変化するので、送信パルス信号のパルス波形と受信パルス信号のパルス波形とは、同一の形状にならない場合が多く生じる。

特開昭５８−７６７８４号公報

従来の車両用光パルスレーダ装置では、受信フィルタのフィルタ特性が、受信パルス信号のパルス波形に対応した最適な特性に設定されていない。
そのため、最適なフィルタ特性が設定された場合と比較して、受信Ｓ／Ｎ比が低下するという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、受信パルス信号のパルス波形が送信パルス信号のパルス波形に対して変化した場合であっても、最適な受信フィルタのフィルタ特性を設定し、高い受信Ｓ／Ｎ比を実現することができるレーダ装置を提供することにある。

この発明に係るレーダ装置は、周期的にオンオフを繰り返す送信パルス信号を発生するパルス発生手段と、送信パルス信号を大気中に送信するとともに、ターゲットで散乱した送信パルス信号を受信パルス信号として受信する送受信手段と、受信パルス信号をフィルタリングして、フィルタ後パルス信号を出力する受信フィルタ手段と、受信フィルタ手段のフィルタ特性を設定するフィルタ特性設定手段と、フィルタ後パルス信号に基づいてターゲットまでの距離を検出する距離検出手段とを備え、フィルタ特性設定手段は、受信パルス信号のパルス波形を予測し、予測したパルス波形に応じてフィルタ特性を設定するものである。

この発明のレーダ装置によれば、フィルタ特性設定手段は、受信パルス信号のパルス波形を予測し、予測したパルス波形に応じてフィルタ特性を設定する。
そのため、受信パルス信号のパルス波形が送信パルス信号のパルス波形に対して変化した場合であっても、最適な受信フィルタのフィルタ特性を設定し、高い受信Ｓ／Ｎ比を実現することができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置１による距離検出状態を示す説明図である。
図１において、レーダ装置１は、航空機２（飛行物体）に搭載され、ターゲットである地表面３までの距離を検出する。レーダ装置１は、地表面３に対してパルスレーザ光信号を送信し、地表面３で散乱したパルスレーザ光信号を受信するレーザレーダ装置である。

図２は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置１を地表面３とともに示すブロック図である。
図２において、レーダ装置１は、パルスレーザ光源４（パルス発生手段）と、サーキュレータ５と、送受光学系６（送受信手段）と、光受信機７と、受信フィルタ８（受信フィルタ手段）と、信号処理部９と、制御部１０（フィルタ特性設定手段）とを備えている。

ここで、信号処理部９および制御部１０は、ＣＰＵとプログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されている。
また、信号処理部９は、Ａ／Ｄ変換部１１と、距離検出部１２（距離検出手段）とを含んでいる。

また、図２において、パルスレーザ光源４は、例えば光ファイバ等によりサーキュレータ５と光回路接続されている。サーキュレータ５は、送受光学系６および光受信機７とそれぞれ光回路接続されている。
また、光受信機７は、例えば同軸ケーブル等の電線ケーブルにより受信フィルタ８と電気回路接続されている。受信フィルタ８は、信号処理部９（Ａ／Ｄ変換部１１）と電気回路接続されている。Ａ／Ｄ変換部１１は、距離検出部１２と電気回路接続されている。
また、制御部１０は、パルスレーザ光源４、受信フィルタ８および信号処理部９とそれぞれ電気回路接続されている。

制御部１０は、パルスレーザ光源４に対して送信タイミング信号を出力するとともに、信号処理部９に対してトリガ信号を出力する。
また、制御部１０は、送受光学系６から送信される送信パルス信号が地表面３に入射する際の入射角度θを逐次予測し、予測した入射角度θに基づいて、送受光学系６で受信される受信パルス信号のパルス波形を予測する。また、制御部１０は、予測したパルス波形に応じて、受信フィルタ８のフィルタ特性を設定するための制御信号を、受信フィルタ８に出力する。

ここで、図１のように、航空機２にレーダ装置１を搭載し、地表面３に対してレーザ光を送信する場合、制御部１０は、航空機２の飛行角度と地表面３の傾斜角度とに基づいて、入射角度θを予測することができる。
すなわち、航空機２の飛行角度は、航空機２に設けられた角度センサ（図示せず）から得ることができ、地表面３の傾斜角度は、制御部１０のメモリに記憶された地図情報から得ることができる。
なお、地表面３の傾斜角度が不明な場合には、傾斜がなく水平な地表面３を暫定的に想定してもよい。

パルスレーザ光源４は、制御部１０からの送信タイミング信号に応じて、所定の時間幅を有し、周期的にオンオフを繰り返す送信パルス信号を光領域で発生し、サーキュレータ５に出力する。
サーキュレータ５は、パルスレーザ光源４からの送信パルス信号を送受光学系６に出力するとともに、送受光学系６からの受信パルス信号を光受信機７に出力する。

送受光学系６は、サーキュレータ５からの送信パルス信号を大気中に送信するとともに、地表面３で散乱した送信パルス信号を受信パルス信号として受信し、サーキュレータ５に出力する。
光受信機７は、サーキュレータ５からの受信パルス信号を直接検波（自乗検波）することによって、光領域から電気信号領域の受信パルス信号に変換し、受信フィルタ８に出力する。

受信フィルタ８は、光受信機７からの受信パルス信号を所定のフィルタ特性に基づいてフィルタリングし、フィルタ後パルス信号を信号処理部９に出力する。
また、受信フィルタ８は、制御部１０からの制御信号に応じて、フィルタ特性を可変設定する。

また、Ａ／Ｄ変換部１１は、受信フィルタ８からのフィルタ後パルス信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル化されたフィルタ後パルス信号を距離検出部１２に出力する。
距離検出部１２は、デジタル領域において、制御部１０からのトリガ信号の入力タイミングと、Ａ／Ｄ変換部１１からのフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に含まれる受信パルス信号の受信タイミングとの時間差から、パルス信号の地表面３までの往復時間を計測し、この往復時間と光速とに基づいて、地表面３までの距離を検出する。

以下、上記構成のレーダ装置１の動作について説明する。
まず、受信フィルタ８のフィルタ特性は、制御部１０からの制御信号によって、所定のフィルタ特性に設定されている。
次に、制御部１０は、パルスレーザ光源４に対して送信タイミング信号を出力するとともに、信号処理部９に対してトリガ信号を出力する。

続いて、制御部１０からの送信タイミング信号により、パルスレーザ光源４から所定の時間幅を有する送信パルス信号が光領域で発生される。送信パルス信号は、サーキュレータ５を介して、送受光学系６から大気中に送信される。
送信パルス信号は、大気中を伝搬し、地表面３上の有限サイズの領域に照射される。地表面３で散乱した送信パルス信号は、再び大気中を伝搬し、受信パルス信号として送受光学系６で受信される。

このとき、受信パルス信号のパルス波形は、送信パルス信号のパルス波形に対して変化する。
以下、図１、２とともに、図３を参照しながら、送信パルス信号のパルス波形に対する受信パルス信号のパルス波形の変化が発生する仕組みについて説明する。
図３は、この発明の実施の形態１に係る送信パルス信号の地表面３に対する入射および散乱を示す説明図であり、送信パルス信号が地表面３に対して入射角度θで入射した場合の伝搬経路を示している。

ここで、まず、送信パルス信号が地表面３に対して垂直に入射した場合について説明する。
送信パルス信号が地表面３に対して垂直に入射した場合、送信パルス信号は、照射される領域上の全ての箇所について、それぞれ同じ長さの伝搬経路を通って入射し、さらに散乱後、再び同じ長さの伝搬経路を通って送受光学系６で受信される。

このとき、照射される領域上の各箇所で散乱される複数の光パルスのパルス波形は、送信パルス信号のパルス波形とそれぞれ同一であり、かつ、送受光学系６には全て同じタイミングで到達する。
送受光学系６では、これら複数の光パルスが重畳されて受信されるので、受信パルス信号のパルス波形は、送信パルス信号のパルス波形と同一となる。

これに対して、図３のように、送信パルス信号が地表面３に対して入射角度θで入射した場合について説明する。
送信パルス信号が地表面３に対して入射角度θで入射した場合、送信パルス信号は、照射される領域上の各箇所について、それぞれ異なる長さの伝搬経路を通って入射し、さらに散乱後、再び異なる長さの伝搬経路を通って送受光学系６で受信される。

このとき、照射される領域上の各箇所で散乱される複数の光パルスのパルス波形は、送信パルス信号のパルス波形とそれぞれ同一であるが、送受光学系６にはそれぞれ異なるタイミングで到達する。
送受光学系６では、これら複数の光パルスが重畳されて受信されるので、受信パルス信号のパルス波形は、送信パルス信号のパルス波形に対して変化することになる。

すなわち、具体的には、受信パルス信号の強度波形（パルス波形）Ｓ（ｔ）は、次式（１）で表される。
式（１）において、ｔは時間、τは任意の変数、Ｐ（ｔ）は送信パルス信号の強度波形（パルス波形）、Ｒ（ｔ）はインパルス応答関数、＊（アスタリスク）は畳み込み積分をそれぞれ示している。

Ｓ（ｔ）＝Ｐ（τ−ｔ）＊Ｒ（ｔ） ・・・（１）

また、式（１）において、インパルス応答関数Ｒ（ｔ）は、図３に示した送信パルス信号の入射および散乱におけるインパルス応答関数であり、次式（２）で表される。
式（２）において、Ｌはレーダ装置１から地表面３上の送信パルス信号が照射される領域の中心部までの距離、ｄｈは照射長さ、θは入射角度、ｃ（＝３×１０^８ｍ／ｓ）は光速をそれぞれ示している。

ここで、一例として、入射角度θを４０度、照射長さｄｈを４０ｃｍ、送信パルス信号の強度波形Ｐ（ｔ）をパルス幅（両側半値幅）５ｎｓのガウシアン形状とした場合について、上記式（１）および式（２）から受信パルス信号の強度波形Ｓ（ｔ）を演算し、送信パルス信号の強度波形Ｐ（ｔ）と比較した結果を図４に示す。
図４において、強度（縦軸）およびパルス幅（横軸）は、それぞれ規格化された相対値として示されている。

図４より、図３に示した送信パルス信号の入射および散乱において、受信パルス信号のピーク値が低下し、パルス幅が増加している。
すなわち、受信パルス信号のパルス波形が送信パルス信号のパルス波形に対して変化していることが分かる。

再びレーダ装置１の動作に戻って、送受光学系６で受信された受信パルス信号は、サーキュレータ５を介して光受信機７に入力され、直接検波されて、光領域から電気信号領域の受信パルス信号に変換される。
このとき、電気信号領域の受信パルス信号の振幅は、光領域の受信パルス信号の光強度に比例する。また、光受信機７からの受信パルス信号には、パルスによる信号成分だけでなく、熱雑音やショット雑音といった雑音成分も重畳されている。

光受信機７からの受信パルス信号は、受信フィルタ８に入力されて、所定のフィルタ特性に基づいてフィルタリングされ、フィルタ後パルス信号として信号処理部９に出力される。
受信フィルタ８からのフィルタ後パルス信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力されてＡ／Ｄ変換され、デジタル化されたフィルタ後パルス信号として距離検出部１２に出力される。

距離検出部１２では、デジタル領域において、制御部１０からのトリガ信号の入力タイミングと、Ａ／Ｄ変換部１１からのフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に含まれる受信パルス信号の受信タイミングとの時間差から、パルス信号の地表面３までの往復時間が計測され、この往復時間と光速とに基づいて、地表面３までの距離が検出される。

ここで、制御部１０が受信パルス信号のパルス波形を予測し、予測したパルス波形に応じて、受信フィルタ８のフィルタ特性を設定するための制御信号を出力する動作について詳細に説明する。
まず、制御部１０は、航空機２の飛行角度と地表面３の傾斜角度とに基づいて、前述のように、地表面３に対する送信パルス信号の入射角度θを予測する。

続いて、制御部１０は、地表面３上の送信パルス信号が照射される領域の照射長さｄｈを演算する。
照射長さｄｈは、送信パルス信号の光ビーム拡がり全角θ’と、前述したレーダ装置１から送信パルス信号が照射される領域の中心部までの距離Ｌとに基づいて、次式（３）で表される。

ｄｈ＝θ’・Ｌ ・・・（３）

次に、制御部１０は、予測した入射角度θ、および上記式（１）〜式（３）に基づいて、受信パルス信号のパルス波形を予測する。
続いて、制御部１０は、この予測したパルス波形の通過効率が高くなるように、受信フィルタ８のフィルタ特性を設定するための制御信号を出力する。

ここで、具体的には、制御部１０は、予測したパルス波形に対するマッチドフィルタ特性を設定することが望ましい。しかしながら、マッチドフィルタ特性の設定がハードウェア上困難な場合が考えられる。
そこで、マッチドフィルタ特性の設定が困難な場合、制御部１０は、受信フィルタ８のフィルタ特性を、予測したパルス波形のパルス幅ｗの逆数（１／ｗ）をカットオフ周波数とするローパスフィルタに設定すればよい。
これにより、マッチドフィルタ特性に近い状態を実現するとともに、ハードウェアを容易に実現することができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置１によれば、制御部１０は、地表面３に対する送信パルス信号の入射角度θに基づいて、送受光学系６で受信される受信パルス信号のパルス波形を予測し、予測したパルス波形に応じて、受信フィルタ８のフィルタ特性を設定するための制御信号を、受信フィルタ８に出力する。
また、受信フィルタ８は、制御部１０からの制御信号によって設定されたフィルタ特性に基づいて、受信パルス信号をフィルタリングする。
そのため、受信パルス信号のパルス波形が送信パルス信号のパルス波形に対して変化した場合であっても、最適な受信フィルタ８のフィルタ特性を設定し、高い受信Ｓ／Ｎ比を実現することができる。
したがって、レーダ装置１からターゲットである地表面３までの距離を高精度に検出することができる。

なお、上記実施の形態１に係るレーダ装置１では、受信フィルタ８からのフィルタ後パルス信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル化されたフィルタ後パルス信号に基づいて地表面３までの距離を検出していた。しかしながら、これに限定されず、カウンタ回路と比較器とを用いて地表面３までの距離を検出してもよい。
このとき、カウンタ回路は、制御部１０からの送信タイミング信号に同期してカウントを開始する。また、比較器は、受信パルス信号の振幅と比較器に設定された振幅閾値とを逐次比較し、受信パルス信号の振幅が振幅閾値よりも大きくなったときに、カウンタ回路でのカウントを停止する。
ここで、停止したカウンタ回路のカウント値から、パルス信号の地表面３までの往復時間が計測され、この往復時間と光速とに基づいて、地表面３までの距離が検出される。
この場合も、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置１Ａを地表面３とともに示すブロック図である。
図５において、レーダ装置１Ａは、図２に示した信号処理部９に代えて、信号処理部９Ａを備えている。
信号処理部９Ａは、Ａ／Ｄ変換部１１と、距離検出部１２（距離検出手段）と、記憶部１３（記憶手段）と、入射角度予測部１４（入射角度予測手段）とを含んでいる。

また、図５において、記憶部１３は、Ａ／Ｄ変換部１１、距離検出部１２および入射角度予測部１４とそれぞれ電気回路接続されている。また、入射角度予測部１４は、Ａ／Ｄ変換部１１、距離検出部１２および記憶部１３とそれぞれ電気回路接続されている。

制御部１０は、ある（任意の）送信パルス信号が地表面３に入射する際の入射角度を想定した場合に、この入射角度における受信フィルタ８のフィルタ特性を最適な特性に設定するための制御信号を、受信フィルタ８に出力する。
また、制御部１０は、この制御信号を受信フィルタ８に出力すると同時に、信号処理部９Ａの記憶部１３に出力する。

記憶部１３は、制御部１０からの制御信号に基づいて、受信フィルタ８のフィルタ特性および想定した入射角度（以下、「想定入射角度」と称する）と、Ａ／Ｄ変換部１１からのデジタル化されたフィルタ後パルス信号とを対応させて記憶する。

入射角度予測部１４は、記憶部１３に記憶されたフィルタ後パルス信号（デジタル信号）と、対応して記憶された受信フィルタ８のフィルタ特性および想定入射角度とに基づいて、地表面３に対する送信パルス信号の入射角度θを予測する。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。

以下、上記構成のレーダ装置１Ａの動作について説明する。
なお、実施の形態１と同様の動作については、詳述を省略する。
まず、制御部１０は、ある送信パルス信号の地表面３に対する入射角度を想定した場合に、この入射角度における受信フィルタ８のフィルタ特性を最適な特性に設定するための制御信号を受信フィルタ８に出力するとともに、この制御信号を記憶部１３に出力する（以下、この動作を「ステップ１」と称する）。

続いて、前述した実施の形態１と同様に、光領域で発生された送信パルス信号が大気中に送信され、地表面３で散乱した後に受信パルスとして受信されて、光受信機７により、光領域から電気信号領域の受信パルス信号に変換される（以下、この動作を「ステップ２」と称する）。

次に、光受信機７からの受信パルス信号は、受信フィルタ８に入力されて、制御信号によって設定されたフィルタ特性に基づいてフィルタリングされ、フィルタ後パルス信号として信号処理部９に出力される。また、受信フィルタ８からのフィルタ後パルス信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力されてＡ／Ｄ変換され、デジタル化されたフィルタ後パルス信号として記憶部１３に出力される（以下、この動作を「ステップ３」と称する）。

続いて、Ａ／Ｄ変換部１１からのフィルタ後パルス信号（デジタル信号）は、受信フィルタ８のフィルタ特性および想定入射角度と対応して記憶部１３に記憶される（以下、この動作を「ステップ４」と称する）。

次に、上記ステップ１〜ステップ４の動作が、想定入射角度を変化させながら複数回実行される。この結果、記憶部１３には、受信フィルタ８のフィルタ特性を変化させて取得したフィルタ後パルス信号（デジタル信号）が、想定入射角度と対応付けられた状態で複数記憶される。

ここで、想定入射角度と実際の送信パルス信号の入射角度θとが最も近い場合に、受信フィルタ８のフィルタ特性が最適な特性となって通過効率が最大となる。
また、このときのフィルタ後パルス信号（デジタル信号）において、最大のピーク振幅を得ることができる。

続いて、入射角度予測部１４では、上記最大のピーク振幅が生じているフィルタ後パルス信号（デジタル信号）が検索され、このフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に対応して記憶された想定入射角度が、地表面３に対する送信パルス信号の入射角度θとして予測される。

また、距離検出部１２では、上記最大のピーク振幅が生じているフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に関して、制御部１０からのトリガ信号の入力タイミングと、このフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に含まれる受信パルス信号の受信タイミングとの時間差から、パルス信号の地表面３までの往復時間が計測され、この往復時間と光速とに基づいて、地表面３までの距離が検出される。

この発明の実施の形態２に係るレーダ装置１Ａによれば、入射角度予測部１４は、最大のピーク振幅が生じているフィルタ後パルス信号（デジタル信号）を検索し、このフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に対応して記憶された想定入射角度を、地表面３に対する送信パルス信号の入射角度θとして予測する。
そのため、この入射角度θとレーダ装置１Ａ自身の角度（ここでは、航空機２の飛行角度）とに基づいて、ターゲットの傾斜角度、具体的には、地表面３の傾斜角度を求めることができる。

また、上記実施の形態２に係るレーダ装置１Ａに対して、送受光学系６を駆動して送信パルス信号を上下左右に走査するとともに、ターゲットである地表面３上の複数の箇所における送信パルス信号の入射角度θ、および地表面３までの距離を計測する形状予測手段（図示せず）を設けてもよい。
形状予測手段を設けることにより、ターゲットの形状（ここでは、地表面３の形状）を３次元で予測することができる。

なお、上記実施の形態２に係るレーダ装置１Ａでは、受信フィルタ８からのフィルタ後パルス信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル化されたフィルタ後パルス信号を記憶部１３に記憶し、このフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に基づいて地表面３までの距離を検出していた。しかしながら、これに限定されず、Ａ／Ｄ変換部１１の代わりにアナログ的なピーク検出回路とピーク時間検出回路とを用いて地表面３までの距離を検出してもよい。
このとき、ピーク検出回路とピーク時間検出回路とは、受信フィルタ８からのフィルタ後パルス信号のピーク振幅と、このピーク振幅が生じた時間とをそれぞれ検出し、この２つの値のみを記憶部１３に記憶させる。
距離検出部１２および入射角度予測部１４は、この２つの値を記憶部１３から読み出すことにより、地表面３までの距離を検出するとともに、地表面３に対する送信パルス信号の入射角度θを予測する。
この場合も、上記実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態２に係るレーダ装置１Ａでは、受信フィルタ８が１つ設けられ、制御部１０が想定入射角度の変化に応じて受信フィルタ８のフィルタ特性を設定しなおす構成としていたが、これに限定されない。
図６に示すように、レーダ装置１Ｂは、想定される入射角度に対応したフィルタ特性を有する複数の受信フィルタ８ａ〜８ｎと、受信フィルタ８ａ〜８ｎに対応して設けられた複数のＡ／Ｄ変換部１１ａ〜１１ｎとを有していてもよい。
このとき、記憶部１３Ｂは、受信フィルタ８ａ〜８ｎのフィルタ特性および想定入射角度と、Ａ／Ｄ変換部１１ａ〜１１ｎからのデジタル化されたフィルタ後パルス信号とを対応させて記憶する。
また、入射角度予測部１４Ｂは、最大のピーク振幅が生じているフィルタ後パルス信号（デジタル信号）を検索し、このフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に対応して記憶された想定入射角度を、地表面３に対する送信パルス信号の入射角度θとして予測する。
また、距離検出部１２Ｂは、最大のピーク振幅が生じているフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に関して、制御部１０Ｂからのトリガ信号の入力タイミングと、このフィルタ後パルス信号（デジタル信号）に含まれる受信パルス信号の受信タイミングとの時間差から、パルス信号の地表面３までの往復時間を計測し、この往復時間と光速とに基づいて、地表面３までの距離を検出する。
この場合も、上記実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施の形態１および２に係るレーダ装置１、１Ａでは、送受信されるパルス信号は、レーザ光信号であった。しかしながら、送受信されるパルス信号の波形が変化するのは、レーザ光信号に限定されず、電磁波の場合であっても同様である。
そのため、この発明は、レーザ光信号を送受信するレーザレーダ装置だけでなく、電磁波を送受信する電磁波レーダ装置にも適用することができる。
ここで、レーザレーダ装置の場合には、文献１（Ｒ．Ｍ．Ｍａｒｉｎｏ他，“Ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ３Ｄ ｉｍａｇｉｎｇ ｌａｓｅｒ ｒａｄａｒ ｆｌｉｇｈｔ ｔｅｓｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ”，Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ ５７９１，ｐｐ．１３８−ｐｐ．１５１）に示されているように、高距離分解能を目的としたパルス幅（距離幅）１５ｃｍ以下に相当する１ｎｓ以下の非常に狭いパルスを送受信することができるので、入射角に依存したパルス波形の送受信間における変化が生じやすい。
したがって、この発明に係るレーダ装置は、レーザ光信号を送受信するレーザレーダ装置において特に有効である。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置による距離検出状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を地表面とともに示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る送信パルス信号の地表面に対する入射および散乱を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る送信パルス信号のパルス波形、および受信パルス信号のパルス波形を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置を地表面とともに示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置を地表面とともに示す別のブロック図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ レーダ装置、２ 航空機（飛行物体）、３ 地表面（ターゲット）、４ パルスレーザ光源（パルス発生手段）、６ 送受光学系（送受信手段）、８、８ａ〜８ｎ 受信フィルタ（受信フィルタ手段）、１０、１０Ｂ 制御部（フィルタ特性設定手段）、１２、１２Ｂ 距離検出部（距離検出手段）、１３、１３Ｂ 記憶部（記憶手段）、１４、１４Ｂ 入射角度予測部（入射角度予測手段）。

Claims (7)

1. 周期的にオンオフを繰り返す送信パルス信号を発生するパルス発生手段と、
   前記送信パルス信号を大気中に送信するとともに、ターゲットで散乱した前記送信パルス信号を受信パルス信号として受信する送受信手段と、
   前記受信パルス信号をフィルタリングして、フィルタ後パルス信号を出力する受信フィルタ手段と、
   前記受信フィルタ手段のフィルタ特性を設定するフィルタ特性設定手段と、
   前記フィルタ後パルス信号に基づいて前記ターゲットまでの距離を検出する距離検出手段とを備え、
   前記フィルタ特性設定手段は、前記受信パルス信号のパルス波形を予測し、予測した前記パルス波形に応じて前記フィルタ特性を設定することを特徴とするレーダ装置。
2. 前記フィルタ特性設定手段は、前記送信パルス信号のパルス幅と、前記ターゲットに対する前記送信パルス信号の入射角度とに基づいて、前記パルス波形を予測することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 飛行物体に搭載され、
   前記フィルタ特性設定手段は、前記飛行物体の飛行角度と、前記ターゲットである地表面の傾斜角度とに基づいて、前記入射角度を予測することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
4. 周期的にオンオフを繰り返す送信パルス信号を発生するパルス発生手段と、
   前記送信パルス信号を大気中に送信するとともに、ターゲットで散乱した前記送信パルス信号を受信パルス信号として受信する送受信手段と、
   前記受信パルス信号をフィルタリングして、フィルタ後パルス信号を出力する受信フィルタ手段と、
   前記受信フィルタ手段のフィルタ特性を設定するフィルタ特性設定手段と、
   前記フィルタ後パルス信号を前記フィルタ特性の変化に応じて複数記憶するか、または前記フィルタ後パルス信号のピーク振幅とこのピーク振幅が生じたピーク時間とを前記フィルタ特性の変化に応じて複数記憶する記憶手段と、
   前記ターゲットに対する前記送信パルス信号の入射角度を予測する入射角度予測手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記フィルタ後パルス信号のピーク振幅のうち、最大のピーク振幅を有するフィルタ後パルス信号、または前記最大のピーク振幅が生じたピーク時間に基づいて前記ターゲットまでの距離を検出する距離検出手段とを備え、
   前記入射角度予測手段は、前記最大のピーク振幅が生じた際の前記受信フィルタ手段のフィルタ特性に基づいて、前記入射角度を予測することを特徴とするレーダ装置。
5. 周期的にオンオフを繰り返す送信パルス信号を発生するパルス発生手段と、
   前記送信パルス信号を大気中に送信するとともに、ターゲットで散乱した前記送信パルス信号を受信パルス信号として受信する送受信手段と、
   それぞれ異なるフィルタ特性を有し、前記受信パルス信号をフィルタリングして、それぞれフィルタ後パルス信号を出力する複数の受信フィルタ手段と、
   前記複数の受信フィルタ手段からの前記フィルタ後パルス信号をそれぞれ記憶するか、または前記複数の受信フィルタ手段からの前記フィルタ後パルス信号のピーク振幅とこのピーク振幅が生じたピーク時間とをそれぞれ記憶する記憶手段と、
   前記ターゲットに対する前記送信パルス信号の入射角度を予測する入射角度予測手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記フィルタ後パルス信号のピーク振幅のうち、最大のピーク振幅を有するフィルタ後パルス信号、または前記最大のピーク振幅が生じたピーク時間に基づいて前記ターゲットまでの距離を検出する距離検出手段とを備え、
   前記入射角度予測手段は、前記最大のピーク振幅が生じた際の受信フィルタ手段のフィルタ特性に基づいて、前記入射角度を予測することを特徴とするレーダ装置。
6. 前記送受信手段を駆動して前記送信パルス信号を走査するとともに、前記ターゲット上の複数の点における前記入射角度および前記ターゲットまでの距離を計測し、前記入射角度および前記ターゲットまでの距離に基づいて、前記ターゲットの形状を予測する形状予測手段を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のレーダ装置。
7. 前記送信パルス信号は、レーザ光信号であることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか１項に記載のレーダ装置。

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