JP2015206726A - レーダ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間の積分に適し、従来のＣＩＮＴとＮＣＩＮＴにおいて未検出であった領域についても目標検出を行うことで、ＳＮＲ改善効果を得る。【解決手段】データを受信するデータ受信部１と、受信されたデータをＣＰＩ毎に振分けてパルス圧縮を行うＣＰＩ振分け部２と、ＣＰＩ毎に振分けられパルス圧縮されたデータに対し、当該ＣＰＩ毎にＣＩＮＴによるドップラーフィルタ処理を行うＣＰＩ積分部３と、ＣＰＩ毎にドップラーフィルタ処理が行われたデータに対し、ドップラーフィルタ毎にレンジウォークを補償するレンジウォーク補償部４と、レンジウォークが補償されたデータに対し、ＣＰＩ間でＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴを独立に行うＣＰＩ間積分部５と、ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果を、結合確率密度関数を用いて合成する合成部６と、合成されたデータに対し、結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行うＣＦＡＲ処理部７とを備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、観測時間を長く取ることによって信号対雑音電力比を改善し、目標の検出を行うレーダ信号処理装置に関するものである。

レーダ信号処理装置を用いた目標検出では、レンジドップラー方式が用いられる。
一般に、信号対雑音電力比（以下、ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の低い目標を観測する場合、目標の運動に依存する位相変化であるドップラー変調を補償した長時間積分が利用される。

レーダ信号処理装置における長時間積分では、短い時間でフーリエ変換するコヒーレント積分（以下、ＣＩＮＴ）を行い、その後、これらの二乗電力または振幅を積分するインコヒーレント積分（以下、ＮＣＩＮＴ）を行う縦続的な手法が代表的である（例えば特許文献１参照）。

ここで、ＣＩＮＴは位相を保持した積分であることから、その積分前に速度や加速度に伴う位相変調を補償する必要がある。そして、位相補償後に積分点数ＮのＣＩＮＴを実施した場合、ＳＮＲ改善効果はＮ倍となり、ＮＣＩＮＴを実施した場合よりも高くなる。
一方、ＮＣＩＮＴは位相を考慮せずに電力または振幅を積分するため、加速度によらず、おおよそ√Ｎ倍の入力ＳＮＲ向上と同様の検出性能改善効果があることが知られている。

特許文献１の従来技術では、２つ以上の異なるコヒーレント・パルス・インターバル（以下、ＣＰＩ）間において独立にＣＩＮＴと定誤警報検出（以下、ＣＦＡＲ処理）を実施している。そして、各ＣＦＡＲ処理後の検出結果のＯＲ合成出力と、各ＣＦＡＲ処理で得られたレンジビンのＮＣＩＮＴ結果に対する第２スレッショルド検定結果とのＯＲ合成を得ている。これにより、位相変化が線形である目標にはＣＩＮＴがよく効き、かつＣＰＩ間のＯＲ合成によりグリント雑音にも耐性を得られる。一方、位相変化が非線形である目標にはＮＣＩＮＴがよく効く。また、ＣＰＩ間の第２スレッショルド検定を併用することで、ＣＩＮＴとＮＣＩＮＴのうちＳＮＲ改善効果が高い方を常に得ることができ、常にＮＣＩＮＴベースの二重スレッショルド検定以上の性能で目標検出を実施することができる。

特開２００１−２０８８３５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果のＯＲ合成のみを考慮し、ＣＩＮＴとＮＣＩＮＴの各々の確率密度関数を独立に利用したＣＦＡＲ処理を適用している。そのため、ＣＩＮＴとＮＣＩＮＴにおいて未検出の領域が存在するという課題があった。
また、上記従来技術では、目標のレンジウォーク補償を考慮していない。そのため、ＣＰＩ以上での積分によるＳＮＲ改善には限界があるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、長時間の積分に適し、従来のＣＩＮＴとＮＣＩＮＴにおいて未検出であった領域についても目標検出を行うことで、ＳＮＲ改善効果を得ることができるレーダ信号処理装置を提供することを目的としている。

この発明に係るレーダ信号処理装置は、レーダ装置による目標の観測結果を示すデータを受信するデータ受信部と、データ受信部により受信されたデータをＣＰＩ毎に振分けてパルス圧縮を行うＣＰＩ振分け部と、ＣＰＩ振分け部によりＣＰＩ毎に振分けられパルス圧縮されたデータに対し、当該ＣＰＩ毎にコヒーレント積分によるドップラーフィルタ処理を行うＣＰＩ積分部と、ＣＰＩ積分部によりＣＰＩ毎にドップラーフィルタ処理が行われたデータに対し、ドップラーフィルタ毎にレンジウォークを補償するレンジウォーク補償部と、レンジウォーク補償部によりレンジウォークが補償されたデータに対し、ＣＰＩ間でコヒーレント積分およびインコヒーレント積分を独立に行うＣＰＩ間積分部と、ＣＰＩ間積分部によるコヒーレント積分結果およびインコヒーレント積分結果を、結合確率密度関数を用いて合成する合成部と、合成部により合成されたデータに対し、結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行うＣＦＡＲ処理部とを備えたものである。

また、この発明に係るレーダ信号処理装置は、レーダ装置による目標の観測結果を示すデータを受信するデータ受信部と、データ受信部により受信されたデータをＣＰＩ毎に振分けてパルス圧縮を行うＣＰＩ振分け部と、ＣＰＩ振分け部によりＣＰＩ毎に振分けられパルス圧縮されたデータに対し、当該ＣＰＩ毎にコヒーレント積分によるドップラーフィルタ処理を行うＣＰＩ積分部と、ＣＰＩ積分部によりＣＰＩ毎にドップラーフィルタ処理が行われたデータに対し、ドップラーフィルタ毎にレンジウォークを補償するレンジウォーク補償部と、レンジウォーク補償部によりレンジウォークが補償されたデータを複数組に分割した束のうち、対応する束のデータに対し、ＣＰＩ間でコヒーレント積分およびインコヒーレント積分を独立に行う複数のＣＰＩ間積分部と、対応するＣＰＩ間積分部によるコヒーレント積分結果およびインコヒーレント積分結果を、結合確率密度関数を用いて合成する複数の合成部と、各合成部により合成されたデータに対してインコヒーレント積分による結合を行う結合処理部と、結合処理部により結合されたデータに対し、結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行うＣＦＡＲ処理部とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、長時間の積分に適し、従来のＣＩＮＴとＮＣＩＮＴにおいて未検出であった領域についても目標検出を行うことで、ＳＮＲ改善効果を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理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１に係るレーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置によるＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴの２次元分布を示す概念図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置において、ノイズの期待値だけ原点シフトし、白色化した分布を示す図である（ドップラー周波数の変化率α＝０の場合）。 この発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置において、ノイズの期待値だけ原点シフトし、白色化した分布を示す図である（ドップラー周波数の変化率α≒１の場合）。 この発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置において、ノイズの期待値だけ原点シフトし、白色化した分布を示す図である（ドップラー周波数の変化率α＞２の場合）。 この発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置の効果を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ信号処理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に係るレーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るレーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
レーダ信号処理装置は、図１に示すように、データ受信部１、ＣＰＩ振分け部２、ＣＰＩ積分部３、レンジウォーク補償部４、ＣＰＩ間積分部５、合成部６、ＣＦＡＲ処理部７および表示部８から構成されている。なお、ＣＰＩ振分け部２、ＣＰＩ積分部３、レンジウォーク補償部４、ＣＰＩ間積分部５、合成部６およびＣＦＡＲ処理部７は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。

データ受信部１は、外部装置であるレーダ装置による目標の観測結果を示すデータを受信するものである。なお、レーダ装置としては、音波レーダ装置または光レーダ装置などが挙げられる。このデータ受信部１により受信されたデータは自身内の格納部に格納され、また、ＣＰＩ振分け部２に転送される。

ＣＰＩ振分け部２は、データ受信部１からのデータをＣＰＩ毎に振分けてパルス圧縮を行うものである。ここで、ＣＰＩは、レーダ装置による送信帯域幅の逆数であるパルス圧縮後のパルス幅に対して、想定される観測目標の最大速度がそのパルス幅以内となるように定義されている。このＣＰＩ振分け部２によりＣＰＩ毎に振分けられパルス圧縮されたデータはＣＰＩ積分部３に出力される。

ＣＰＩ積分部３は、複数のＣＩＮＴ部３１を有し、ＣＰＩ振分け部２からのデータに対し、ＣＰＩ毎にＣＩＮＴによるドップラーフィルタ処理（ＦＦＴ）を行うものである。このＣＰＩ積分部３によりドップラーフィルタ処理されたデータはレンジウォーク補償部４に出力される。

レンジウォーク補償部４は、ＣＰＩ間積分部５によるＣＰＩをまたいだ積分のために、ＣＰＩ積分部３からのデータに対し、ＣＩＮＴ部３１により生成されたドップラーフィルタ毎にレンジウォークを補償するものである。このレンジウォーク補償部４によりレンジウォークが補償されたデータはＣＰＩ間積分部５に出力される。

ＣＰＩ間積分部５は、ＣＩＮＴ部５１およびＮＣＩＮＴ部５２を有し、レンジウォーク補償部４からのデータに対し、ＣＰＩ間でＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴをそれぞれ並列（独立）に行うものである。このＣＰＩ間積分部５により処理されたデータ（ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果）は合成部６に出力される。

合成部６は、ＣＰＩ間積分部５からのデータ（ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果）を、結合確率密度関数を用いて合成するものである。この際、合成部６は、ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果について二乗検波を行い、その後、複数レンジセルおよび複数ドップラーセルを含む領域上でノイズに対する白色化を行い、さらに、当該白色化に起因する座標回転を補償する。この合成部６により合成されたデータはＣＦＡＲ処理部７に出力される。

ＣＦＡＲ処理部７は、合成部６からのデータに対し、結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行うものである。この際、ＣＦＡＲ処理部７は、ＣＰＩ間積分部５でのＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴによるノイズが独立であると仮定したカイ二乗分布に基づく結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行う。このＣＦＡＲ処理部７によりＣＦＡＲ処理されたデータは表示部８に出力される。

表示部８は、ＣＦＡＲ処理部７からのデータを自身内の格納部に格納し、また、モニタ（不図示）上に表示するものである。

次に、上記のように構成されたレーダ信号処理装置の動作について、図２〜７を参照しながら説明する。
レーダ信号処理装置の動作では、図２に示すように、まず、データ受信部１は、レーダ装置による目標の観測結果を示すデータを受信する（ステップＳＴ１）。このデータ受信部１により受信されたデータは自身内の格納部に格納され、また、ＣＰＩ振分け部２に転送される。

次いで、ＣＰＩ振分け部２は、データ受信部１からのデータをＣＰＩ毎に振分けてパルス圧縮を行う（ステップＳＴ２）。このＣＰＩ振分け部２によりＣＰＩ毎に振分けられパルス圧縮されたデータはＣＰＩ積分部３に出力される。

次いで、ＣＰＩ積分部３のＣＩＮＴ部３１は、ＣＰＩ振分け部２からのデータに対し、ＣＰＩ毎にＣＩＮＴによるドップラーフィルタ処理（ＦＦＴ）を行う（ステップＳＴ３）。このＣＰＩ積分部３によりドップラーフィルタ処理されたデータはレンジウォーク補償部４に出力される。

次いで、レンジウォーク補償部４は、ＣＰＩ積分部３からのデータに対し、ＣＩＮＴ部３１により生成されたドップラーフィルタ毎にレンジウォークを補償する（ステップＳＴ４）。この際、レンジウォーク補償部４は、ドップラーフィルタ毎に、ドップラーフィルタの中心周波数が、ドップラーフィルタを通過した信号のドップラー周波数であると仮定する。そして、ドップラーフィルタ毎の中心周波数とＣＰＩ間の時間差とからＣＰＩ間での目標のレンジセル移動量が計算できることを利用して、レンジウォークを補償する。このレンジウォーク補償部４によりレンジウォークが補償されたデータはＣＰＩ間積分部５に出力される。

次いで、ＣＰＩ間積分部５のＣＩＮＴ部５１およびＮＣＩＮＴ部５２は、レンジウォーク補償部４からのデータに対し、ＣＰＩ間でＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴをそれぞれ並列（独立）に行う（ステップＳＴ５）。このＣＰＩ間積分部５により処理されたデータ（ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果）は合成部６に出力される。

次いで、合成部６は、ＣＰＩ間積分部５からのデータ（ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果）を、結合確率密度関数を用いて合成する（ステップＳＴ６）。この際、合成部６は、ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果について二乗検波を行い、その後、複数レンジセルおよび複数ドップラーセルを含む領域上でノイズに対する白色化を行い、さらに、当該白色化に起因する座標回転を補償する。この合成部６により合成されたデータはＣＦＡＲ処理部７に出力される。

以下、合成部６が利用する特性について、図３を参照しながら説明する。図３は本発明におけるＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴの２次元分布を示す概念図である。
図３において、横軸は、カイ二乗分布で統計量を示すために、ＣＩＮＴ結果をノイズ電力Ｎσ²で規格化した無次元量である。また、縦軸は、同様に、ＮＣＩＮＴ結果をノイズ電力σ²で規格化した無次元量である。また、Ａは積分前の信号およびノイズの複素振幅であり、Ｎは積分点数であり、σは複素ガウスノイズの標準偏差である。同規格化により、ＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴにおける複素ガウスノイズの出力はカイ二乗分布で記述することが可能となる。

ここで、ＣＩＮＴにおける信号がマッチドフィルタを通過した場合、ＣＩＮＴとＮＣＩＮＴにおける信号電力はＮ倍の関係がある。このＮ倍の関係は、図３の横軸の規格化によりキャンセルされ、４５ｄｅｇの傾きの直線（信号電力線）上に信号分布の期待値が存在することがわかる。

また、ノイズ電力の分布と期待値について、ＣＩＮＴは、自由度が２のカイ二乗分布を取ることから、期待値が２となる。一方、ＮＣＩＮＴは、自由度が２Ｎのカイ二乗分布を取ることから、期待値が２Ｎとなる。信号電力についても、ＣＩＮＴはＮの二乗に比例し、ＮＣＩＮＴはＮに比例して向上する。よって、ＣＩＮＴはＮに比例したＳＮＲ改善が得られ、ＮＣＩＮＴはＳＮＲ改善が得られないことがわかる。

図４〜６に、ノイズの期待値だけ原点シフトし、白色化した分布を示す。なお、αはドップラー周波数の変化率である。ここで、白色化によりカイ二乗分布は、自由度ａを用いてその標準偏差である１／√（２ａ）倍に規格化される。また図４〜６では、ドップラー周波数の変化率αが各値の場合における、ＣＩＮＴとＮＣＩＮＴによる目標検出領域を示している。そして、図４ではＣＩＮＴがよく効き、図６ではＮＣＩＮＴがよく効くことがわかる。

次に、複素ガウスノイズのＣＩＮＴ後のノイズ分布について、解析的に考察する。ここで、パルス圧縮後に残留した複素ガウスノイズを次式（１）で与える。

ただし、Ｎ（０，１）は平均値が０、分散が１のガウス分布である。σはノイズ電力を決定する因子である。また、ｔはレンジ方向時間であり、ｎはレンジ方向時間をＰＲＩ毎に区切ったヒット方向サンプル番号である。

上式（１）の複素ガウスノイズをヒット方向にＮ点離散フーリエ変換することでＣＩＮＴを実施すると、ガウス分布の再生性よりＣＩＮＴ結果ｘ（ｔ，ｋ）は次式（２）となる。

そして、式（２）を二乗検波すると、次式（３）となる。

ここで、ガウス分布Ｎ（０，１）の二乗の和集合は、ガンマ分布の一種であるカイ二乗分布を取ることが知られている。χ_a ²は自由度ａのカイ二乗分布を表す。χ_a ²に従う確率変数ｚの確率密度関数ｐ（ｚ；ａ）は次式（４）で与えられる。

ただし、Γ（・）はガンマ関数である。

また、自由度ａは二乗和における積分点数であり、ＣＩＮＴにおいてはａ＝２となる。よって、ＣＩＮＴ後のノイズの確率密度関数は、ノイズ電力σ²と積分点数Ｎを考慮して次式（５）となる。この式（５）は指数分布とも呼ばれる。

次に、複素ガウスノイズのＮＣＩＮＴ後のノイズ分布について、解析的に考察する。ここで、式（１）について、各ヒットにおける二乗検波後のＮ点積分によりＮＣＩＮＴを実施すると、ＮＣＩＮＴ結果ｙ（ｔ）は次式（６）となる。

式（６）において、二乗和は２Ｎ点分実施されるため、カイ二乗分布の自由度は２Ｎとなる。式（４）を用いると、ＮＣＩＮＴ後のノイズの確率密度関数は次式（７）で表される。

次に、複素ガウスノイズのＣＩＮＴ後およびＮＣＩＮＴ後の結合確率密度関数について、解析的に考察する。
ここで、もしＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴ後のノイズｘとノイズｙが独立である場合、ノイズ白色化後の結合確率密度関数は次式（８）で表される。

ただし、ノイズｘとノイズｙはその後、平均値ａを引き、標準偏差√（２ａ）で除算される。ノイズが独立であってもその結合確率密度関数は円形とはならず、むしろ楕円形であることがわかる。

そして、見通しをよくするため、白色化による座標回転を次式（９），（１０）で補償する。

そして、次式（１１）により白色化を実施する。

次いで、ＣＦＡＲ処理部７は、合成部６からのデータに対し、結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行う（ステップＳＴ７）。この際、ＣＦＡＲ処理部７は、ＣＰＩ間積分部５でのＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴによるノイズが独立であると仮定したカイ二乗分布に基づく結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行う。このＣＦＡＲ処理部７によりＣＦＡＲ処理されたデータは表示部８に出力される。

次いで、表示部８は、ＣＦＡＲ処理部７からのデータを自身内の格納部に格納し、また、モニタ（不図示）上に表示する（ステップＳＴ８）。

これにより、従来のＣＩＮＴとＮＣＩＮＴで未検出であった領域についても目標検出を行うことが可能となる。また、ＣＦＡＲ処理部７にて、ＣＩＮＴ結果とＮＣＩＮＴ結果の合成による結合確率密度関数の累積分布関数を考慮したしきい値設定をすることで、ＣＩＮＴとＮＣＩＮＴの効果が高く得られる。また、ＣＩＮＴとＮＣＩＮＴの効果が過渡を迎える程度の位相変化が生じるような状況（例えば目標は等速直線運動しているが、見込み角に伴うドップラー変調による検出性能劣化が生じるような状況）に際しては、図７に示すように、ＣＩＮＴとＮＣＩＮＴを上回る検出が可能である。

以上のように、この実施の形態１によれば、レンジウォーク補償部４にてレンジウォークを補償し、合成部６にて結合確率密度関数を考慮した合成を実施するように構成したので、より長時間の積分に適し、従来のＣＩＮＴとＮＣＩＮＴにおいて未検出であった領域についても目標検出を行うことができ、ＳＮＲ改善効果を得ることができる。

なお上記では、ＣＰＩ積分部３のＣＩＮＴ部３１にて、ＣＰＩ振分け部２からのデータに対し、ＣＰＩ毎にＣＩＮＴによるドップラーフィルタ処理（ＦＦＴ）を行うように構成した。それに対して、１つのＣＰＩで構成されるレンジビンを複数に分割し、これらの間で差分処理などのＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ）処理を実施するようにしてもよい。
また、ＣＦＡＲ処理部７において、静止クラッタと考えられるドップラー領域を検出後に抑圧するように構成してもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、ＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴにおいて二次元の空間に分布したうえで目標検出を行う場合について示した。それに対し、実施の形態２では、ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果を一つの指標に縮退させる場合について示す。図８はこの発明の実施の形態２に係るレーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。図８に示す実施の形態２に係るレーダ信号処理装置は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ信号処理装置の合成部６およびＣＦＡＲ処理部７を合成部６ｂおよびＣＦＡＲ処理部７ｂに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

合成部６ｂは、ＣＰＩ間積分部５からのデータ（ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果）を、結合確率密度関数を用いて合成するものである。この際、合成部６ｂは、ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果の振幅に対し、いずれか一方をスケーリングした後にＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）合成する。この合成部６ｂにより合成されたデータはＣＦＡＲ処理部７ｂに出力される。

ＣＦＡＲ処理部７ｂは、合成部６ｂからのデータに対し、結合確率密度関数の累積分布関数を用いたＣＦＡＲ処理を行うものである。この際、ＣＦＡＲ処理部７ｂは、モンテカルロシミュレーションにより導出した結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行う。このＣＦＡＲ処理部７ｂによりＣＦＡＲ処理されたデータは表示部８に出力される。
なお、合成部６ｂおよびＣＦＡＲ処理部７ｂは、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。

すなわち、実施の形態２では、合成部６ｂにおいて、二乗検波を適用せず、振幅をベースとした合成を実施する。また、ＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴは共に同じ確率変数の写像を用いることから、ある程度の相関が生じてしまう。そのため、最終的に、ＣＦＡＲ処理部７ｂにて、モンテカルロシミュレーションにより相関のある結合確率密度関数を求める。本方式では、同一の受信信号に対して並列に別の処理を実施することで異なるノイズ分布を取る点が異なる。

ここで、二乗検波してしまうと分布が円形から遠くなってしまうため、ＲＭＳ合成に適さない。よって、白色化をせずに横軸にＮＣＩＮＴ、縦軸にＣＩＮＴにおけるノイズの振幅として結合確率密度関数をプロットする。両軸が独立と仮定した際の結合確率密度関数ｐ（Ｘ，Ｙ）をシミュレーションにより導出する。そして、横軸Ｘと縦軸Ｙに対して、次式（１２）のようにＲＭＳ合成を行う。

ただし、βの決定は、ノイズの結合確率密度関数の３次元的な裾が円形になるように実施する。

その後、ＣＦＡＲ処理部７では、モンテカルロシミュレーションで導出した結合確率密度関数の累積分布関数を用いることでＣＦＡＲ処理を実施する。

以上のように、この実施の形態２によれば、ＣＩＮＴとＮＣＩＮＴの結果を一つの指標に縮退させるように構成したので、実施の形態１における効果に加え、比較的簡単な実装で目標検出が可能になる。

実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係るレーダ信号処理装置の構成を示す図である。この図９に示す実施の形態３に係るレーダ信号処理装置は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ信号処理装置のＣＰＩ間積分部５を複数のＣＰＩ間積分部５ｂに変更し、合成部６を複数設け、ＮＣＩＮＴ処理部（結合処理部）９を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

ＣＰＩ間積分部５ｂは、ＣＩＮＴ部５１およびＮＣＩＮＴ部５２を有し、レンジウォーク補償部４からのデータを複数組に分割した束のうち、対応する束のデータに対し、ＣＰＩ間でＣＩＮＴおよびＮＣＩＮＴをそれぞれ並列（独立）に行うものである。このＣＰＩ間積分部５ｂにより処理されたデータ（ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果）は対応する合成部６に出力される。

なお、合成部６は、対応するＣＰＩ間積分部５ｂからのデータ（ＣＩＮＴ結果およびＮＣＩＮＴ結果）を、結合確率密度関数を用いて合成する。この合成部６による合成方法は実施の形態１と同様である。この合成部６により合成されたデータはＮＣＩＮＴ処理部９に出力される。

ＮＣＩＮＴ処理部９は、各合成部６からのデータに対し、各レンジドップラー上でＮＣＩＮＴによる結合を行うものである。ＮＣＩＮＴ処理部９により結合されたデータはＣＦＡＲ処理部７に出力される。

なお、ＣＦＡＲ処理部７は、ＮＣＩＮＴ処理部９からのデータに対し、結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行う。このＣＦＡＲ処理部７による処理方法は実施の形態１と同様である。このＣＦＡＲ処理部７によりＣＦＡＲ処理されたデータは表示部８に出力される。
また、ＣＰＩ間積分部５ｂおよびＮＣＩＮＴ処理部９は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。

以上のように、この実施の形態３によれば、レンジウォーク補償部４出力に対して複数のＣＰＩを束にしてそれぞれＣＰＩ間積分を実施するように構成したので、実施の形態１における効果に加えて、振幅のＣＰＩ間のレンジビン移動は線形であるが、位相のＣＰＩ間の変調が非線形であるような加速度目標に対応でき、位相変調によるドップラーフィルタの中心周波数のずれによる積分ロスをなくすことができる。

なお上記の実施の形態３では、実施の形態１の合成部６およびＣＦＡＲ処理部７を用いた場合について示したが、実施の形態２の合成部６ｂおよびＣＦＡＲ処理部７ｂを用いるようにしてもよい。

また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ データ受信部、２ ＣＰＩ振分け部、３ ＣＰＩ積分部、４ レンジウォーク補償部、５，５ｂ ＣＰＩ間積分部、６，６ｂ 合成部、７，７ｂ ＣＦＡＲ処理部、８ 表示部、９ ＮＣＩＮＴ処理部（結合処理部）、３１ ＣＩＮＴ部、５１ ＣＩＮＴ部、５２ ＮＣＩＮＴ部。

Claims (5)

1. レーダ装置による目標の観測結果を示すデータを受信するデータ受信部と、
   前記データ受信部により受信されたデータをＣＰＩ毎に振分けてパルス圧縮を行うＣＰＩ振分け部と、
   前記ＣＰＩ振分け部によりＣＰＩ毎に振分けられパルス圧縮されたデータに対し、当該ＣＰＩ毎にコヒーレント積分によるドップラーフィルタ処理を行うＣＰＩ積分部と、
   前記ＣＰＩ積分部によりＣＰＩ毎にドップラーフィルタ処理が行われたデータに対し、ドップラーフィルタ毎にレンジウォークを補償するレンジウォーク補償部と、
   前記レンジウォーク補償部によりレンジウォークが補償されたデータに対し、ＣＰＩ間でコヒーレント積分およびインコヒーレント積分を独立に行うＣＰＩ間積分部と、
   前記ＣＰＩ間積分部によるコヒーレント積分結果およびインコヒーレント積分結果を、結合確率密度関数を用いて合成する合成部と、
   前記合成部により合成されたデータに対し、前記結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行うＣＦＡＲ処理部と
   を備えたレーダ信号処理装置。
2. レーダ装置による目標の観測結果を示すデータを受信するデータ受信部と、
   前記データ受信部により受信されたデータをＣＰＩ毎に振分けてパルス圧縮を行うＣＰＩ振分け部と、
   前記ＣＰＩ振分け部によりＣＰＩ毎に振分けられパルス圧縮されたデータに対し、当該ＣＰＩ毎にコヒーレント積分によるドップラーフィルタ処理を行うＣＰＩ積分部と、
   前記ＣＰＩ積分部によりＣＰＩ毎にドップラーフィルタ処理が行われたデータに対し、ドップラーフィルタ毎にレンジウォークを補償するレンジウォーク補償部と、
   前記レンジウォーク補償部によりレンジウォークが補償されたデータを複数組に分割した束のうち、対応する束のデータに対し、ＣＰＩ間でコヒーレント積分およびインコヒーレント積分を独立に行う複数のＣＰＩ間積分部と、
   対応する前記ＣＰＩ間積分部によるコヒーレント積分結果およびインコヒーレント積分結果を、結合確率密度関数を用いて合成する複数の合成部と、
   前記各合成部により合成されたデータに対してインコヒーレント積分による結合を行う結合処理部と、
   前記結合処理部により結合されたデータに対し、前記結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行うＣＦＡＲ処理部と
   を備えたレーダ信号処理装置。
3. 前記データ受信部は、前記レーダ装置として音波レーダ装置または光レーダ装置による目標の観測結果を示すデータを受信する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ信号処理装置。
4. 前記合成部は、前記ＣＰＩ間積分部によるコヒーレント積分結果およびインコヒーレント積分結果について二乗検波を行い、ノイズに対する白色化および座標回転を行い、
   前記ＣＦＡＲ処理部は、前記ＣＰＩ間積分部でのコヒーレント積分およびインコヒーレント積分によるノイズが独立であると仮定した前記結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行う
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ信号処理装置。
5. 前記合成部は、前記ＣＰＩ間積分部によるコヒーレント積分結果およびインコヒーレント積分結果の振幅に対し、いずれか一方をスケーリングした後にＲＭＳ合成を行い、
   前記ＣＦＡＲ処理部は、モンテカルロシミュレーションにより導出した前記結合確率密度関数の累積分布関数を用いてＣＦＡＲ処理を行う
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ信号処理装置。

Images