JP2019164060A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】妨害波抑圧性能を保持しつつ、目標を探知することができないブラインドを発生させないレーダ装置を得ること。【解決手段】レーダ装置１は、ひとつの時間において複数のサブキャリアのなかにリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとを混在させると共に、複数のサブキャリアの各々についてのリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとのいずれかへの割り当てと、割り当ての切り替えのタイミングとの指示を含む指示信号を出力するサブキャリア制御部１０を有する。レーダ装置１は、リスニング用のサブキャリア受信信号をもとに妨害波抑圧荷重係数を算出すると共に、算出された妨害波抑圧荷重係数とステアリングベクトル８１とを複素乗算してビーム形成荷重係数を算出する妨害波抑圧荷重係数演算部６０を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、目標を探知するレーダ装置に関する。

アダプティブアンテナ機能を有するレーダ装置は、アレイアンテナ、ビーム形成部及び信号処理部を有する。アレイアンテナによって受信された信号は、ビーム形成部によって特定の方向にビーム形成される。信号処理部は、ビーム形成された信号をレーダ信号処理し、当該処理によって目標の探知及び追尾を行う。

アダプティブアンテナ機能を有するレーダ装置は、特定の方向へのビーム形成を行うことができると共に、特定の方向とは別の方向から入射する妨害波を抑圧することができる。妨害波を抑圧するには、アレイアンテナを構成している複数の送受信サブアレイアンテナによって受信された妨害波の相関行列を算出し、その相関行列の逆行列をもとに、妨害波方向に対してヌルを形成するための妨害波抑圧荷重係数を算出し、ビーム形成する。これにより、特定の方向の利得が保持されつつ、妨害波方向の利得が抑圧され、目標探知性能は向上する。

一般に、所望波以外の妨害波には、レーダ装置の送信周波数に関連する比較的狭い帯域の妨害電波、又は、妨害電波の周波数を時間的に変化させた比較的広帯域の妨害電波がある。そのため、レーダ装置の目標探知性能を向上させるためには、妨害波の抑圧が可能なアダプティブアンテナに対して、複数の周波数の信号を送受信できるマルチキャリア送受信をレーダ装置に適用することが有効である。

特許文献１は、アダプティブアンテナに対してマルチキャリア送受信を適用したレーダ装置を開示している。特許文献１のレーダ装置は、伝搬路特性の測定のために、送信帯域内のサブキャリア信号をトレーニング信号にし、トレーニング信号に対する受信信号の受信レベルを閾値と比較し、伝搬路特性の良い目標探知のためのサブキャリアと、リスニング状態にするサブキャリアとを判定する。特許文献１のレーダ装置は、リスニング状態のサブキャリアの受信信号から妨害波方向に対してヌルを形成するための妨害波抑圧荷重係数を算出し、当該妨害波抑圧荷重係数を目標探知のために送信したサブキャリアの各受信信号に対して作用させる。

特許第５４７３３８６号公報

しかしながら、特許文献１のレーダ装置は、リスニング状態のサブキャリア信号をもとに算出された妨害波抑圧荷重係数をすべてのサブキャリア信号に適応するため、所望波を抑圧するという問題がある。また、適切な妨害波抑圧性能を持つ妨害波抑圧荷重係数を算出するためには、リスニング状態の時間を長くする必要があるが、妨害波抑圧荷重係数を各サブキャリアの受信信号に逐次適応させる特許文献１の方法では、目標を探知することができないブラインドが発生するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、妨害波抑圧性能を保持しつつ、目標を探知することができないブラインドを発生させないレーダ装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、信号の送受信を行うアレイアンテナを有する。本発明は、ひとつの時間において複数のサブキャリアのなかにリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとを混在させると共に、前記複数のサブキャリアの各々についてのリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとのいずれかへの割り当てと、前記割り当ての切り替えのタイミングとの指示を含む指示信号を出力するサブキャリア制御部を更に有する。本発明は、直交周波数分割多重方式により互いに直交する複数のサブキャリア信号を生成すると共に、前記割り当てをもとに、生成された前記複数のサブキャリア信号の各々をリスニング用のサブキャリア信号と目標探知用のサブキャリア信号とのいずれかに弁別するマルチキャリア生成部と、前記マルチキャリア生成部によって得られた目標探知用のサブキャリア信号が前記アレイアンテナによって送信された後に前記アレイアンテナによって受信された受信信号を複数のサブキャリア受信信号に分割するサブキャリア分割部とを更に有する。本発明は、前記サブキャリア分割部によって得られた前記複数のサブキャリア受信信号の各々を、前記割り当てをもとに、リスニング用のサブキャリア受信信号と目標探知用のサブキャリア受信信号とのいずれかに選別するサブキャリア選別部と、前記サブキャリア選別部によって得られたリスニング用のサブキャリア受信信号をもとに妨害波抑圧荷重係数を算出すると共に、算出された前記妨害波抑圧荷重係数とステアリングベクトルとを複素乗算してビーム形成荷重係数を算出する妨害波抑圧荷重係数演算部とを更に有する。本発明は、前記サブキャリア選別部によって得られた目標探知用のサブキャリア受信信号と前記妨害波抑圧荷重係数演算部によって算出された前記ビーム形成荷重係数とを複素乗算した後に複素加算して複数のビーム形成受信信号を得るビーム形成部と、前記ビーム形成部によって得られた前記複数のビーム形成受信信号をレーダ信号処理して目標探知を行う目標探知部とを更に有する。

本発明は、妨害波抑圧性能を保持しつつ、目標を探知することができないブラインドを発生させないという効果を奏する。

実施の形態にかかるレーダ装置の構成を示す図 実施の形態にかかるレーダ装置が有するマルチキャリア生成部の構成を示す図 実施の形態にかかるレーダ装置が有するサブキャリア分割部の構成を示す図 実施の形態にかかるレーダ装置が有するサブキャリア選別部の構成を示す図 実施の形態にかかるレーダ装置が有する妨害波抑圧荷重係数演算部の構成を示す図 実施の形態にかかるレーダ装置が有するビーム形成部の構成を示す図 実施の形態にかかるレーダ装置が有する目標探知部の構成を示す図 実施の形態にかかるレーダ装置が有するサブキャリア制御部が出力する指示信号の例を示す図 実施の形態にかかるレーダ装置が有するサブキャリア制御部、マルチキャリア生成部、アレイアンテナ、サブキャリア分割部、サブキャリア選別部、妨害波抑圧荷重係数演算部、ビーム形成部及び目標探知部を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図 実施の形態にかかるレーダ装置が有するサブキャリア制御部、マルチキャリア生成部、アレイアンテナ、サブキャリア分割部、サブキャリア選別部、妨害波抑圧荷重係数演算部、ビーム形成部及び目標探知部の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるレーダ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
まず、実施の形態にかかるレーダ装置１の構成を説明する。図１は、実施の形態にかかるレーダ装置１の構成を示す図である。レーダ装置１は、ひとつの時間において複数のサブキャリアのなかにリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとを混在させる指示を含む指示信号１１を出力するサブキャリア制御部１０を有する。指示信号１１は、複数のサブキャリアの各々についてリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとのいずれかへの割り当てと、当該割り当ての切り替えのタイミングとの指示を含む。サブキャリア制御部１０は、ランダムに又はあらかじめ決められた設定にしたがって、上記の割り当てを切り替える。

レーダ装置１は、直交周波数分割多重方式により互いに直交する複数のサブキャリア信号を生成するマルチキャリア生成部２０を更に有する。マルチキャリア生成部２０は、サブキャリア制御部１０から出力された指示信号１１に含まれる指示における割り当てをもとに、生成された複数のサブキャリア信号の各々をリスニング用のサブキャリア信号と目標探知用のサブキャリア信号とのいずれかに弁別する機能を有する。レーダ装置１は、信号の送受信を行うアレイアンテナ３０を更に有する。

レーダ装置１は、マルチキャリア生成部２０によって得られた目標探知用のサブキャリア信号がアレイアンテナ３０によって送信された後にアレイアンテナ３０によって受信された受信信号を複数のサブキャリア受信信号に分割するサブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、・・・、サブキャリア分割部４０−Ｎを更に有する。

レーダ装置１は、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、・・・、サブキャリア分割部４０−Ｎによって得られた複数のサブキャリア受信信号の各々を、サブキャリア制御部１０から出力された指示信号１１に含まれる指示における割り当てをもとに、リスニング用のサブキャリア受信信号と目標探知用のサブキャリア受信信号とのいずれかに選別するサブキャリア選別部５０を更に有する。

レーダ装置１は、サブキャリア選別部５０によって得られたリスニング用のサブキャリア受信信号をもとに妨害波抑圧荷重係数を算出する妨害波抑圧荷重係数演算部６０を更に有する。妨害波抑圧荷重係数演算部６０は、算出された妨害波抑圧荷重係数とステアリングベクトル８１とを複素乗算してビーム形成荷重係数を算出する機能を有する。

レーダ装置１は、サブキャリア選別部５０によって得られた目標探知用のサブキャリア受信信号と妨害波抑圧荷重係数演算部６０によって算出されたビーム形成荷重係数とを複素乗算した後に複素加算して複数のビーム形成受信信号を得るビーム形成部７０を更に有する。レーダ装置１は、ビーム形成部７０によって得られた複数のビーム形成受信信号をレーダ信号処理して目標探知を行う目標探知部８０を更に有する。

次に、実施の形態にかかるレーダ装置１の詳細な構成と動作とを説明する。まず、サブキャリア制御部１０が、マルチキャリア生成部２０と、サブキャリア選別部５０と、妨害波抑圧荷重係数演算部６０とに、複数のサブキャリアの各々についてリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとのいずれかへの割り当てと、当該割り当ての切り替えのタイミングとの指示を含む指示信号１１を出力する。指示信号１１は、ひとつの時間において複数のサブキャリアのなかにリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとを混在させる指示を含む。

マルチキャリア生成部２０は、直交周波数分割多重方式により互いに直交する複数のサブキャリア信号を生成する処理を含む処理を行う。図２は、実施の形態にかかるレーダ装置１が有するマルチキャリア生成部２０の構成を示す図である。マルチキャリア生成部２０は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調部２１と、サブキャリア弁別部２２−１、サブキャリア弁別部２２−２、・・・、サブキャリア弁別部２２−Ｘと、逆フーリエ変換部２３と、Ｄ／Ａ（Digital/Analog）変換部２４とを有する。

ＯＦＤＭ変調部２１は、直交周波数分割多重方式により互いに直交する複数のサブキャリア信号を生成する。具体的には、ＯＦＤＭ変調部２１は、互いに直交するサブキャリア信号２１−１、サブキャリア信号２１−２、・・・、サブキャリア信号２１−Ｘを生成する。サブキャリア弁別部２２−１、サブキャリア弁別部２２−２、・・・、サブキャリア弁別部２２−Ｘの各々は、サブキャリア制御部１０から出力された指示信号１１をもとに、サブキャリア信号２１−１、サブキャリア信号２１−２、・・・、サブキャリア信号２１−Ｘのうちの対応するサブキャリア信号から目標探知用のサブキャリア信号を弁別し、目標探知用のサブキャリア信号を逆フーリエ変換部２３に出力する。

具体的には、サブキャリア弁別部２２−１は、指示信号１１をもとにサブキャリア信号２１−１から目標探知用のサブキャリア信号を弁別し、目標探知用のサブキャリア信号を逆フーリエ変換部２３に出力する。サブキャリア弁別部２２−２は、指示信号１１をもとにサブキャリア信号２１−２から目標探知用のサブキャリア信号を弁別し、目標探知用のサブキャリア信号を逆フーリエ変換部２３に出力する。サブキャリア弁別部２２−Ｘは、指示信号１１をもとにサブキャリア信号２１−Ｘから目標探知用のサブキャリア信号を弁別し、目標探知用のサブキャリア信号を逆フーリエ変換部２３に出力する。

逆フーリエ変換部２３は、サブキャリア弁別部２２−１、サブキャリア弁別部２２−２、・・・、サブキャリア弁別部２２−Ｘの各々から出力された目標探知用のサブキャリア信号について、周波数軸上のデータから時間軸上のデータに変換し、変換によって得られた複数のデータを合成する。逆フーリエ変換部２３によって得られるデータは、デジタル信号である。Ｄ／Ａ変換部２４は、逆フーリエ変換部２３によって得られたデジタル信号をアナログ信号に変換し、変換によって得られたアナログ信号２５をアレイアンテナ３０に出力する。

図１に示す通り、アレイアンテナ３０は、サブアレイアンテナ３１−１、サブアレイアンテナ３１−２、・・・、サブアレイアンテナ３１−Ｎと、送受信の経路を切り替える機能を有する送受信モジュール３２−１、送受信モジュール３２−２、・・・、送受信モジュール３２−Ｎとを有する。

サブアレイアンテナ３１−１は送受信モジュール３２−１に対応しており、サブアレイアンテナ３１−２は送受信モジュール３２−２に対応しており、サブアレイアンテナ３１−Ｎは送受信モジュール３２−Ｎに対応している。

送信時には、送受信モジュール３２−１、送受信モジュール３２−２、・・・、送受信モジュール３２−Ｎの各々は、送信状態に切り替えられ、サブアレイアンテナ３１−１、サブアレイアンテナ３１−２、・・・、サブアレイアンテナ３１−Ｎの各々は、マルチキャリア生成部２０から出力されたアナログ信号２５を送信する。受信時には、送受信モジュール３２−１、送受信モジュール３２−２、・・・、送受信モジュール３２−Ｎの各々は、受信状態に切り替えられ、サブアレイアンテナ３１−１、サブアレイアンテナ３１−２、・・・、サブアレイアンテナ３１−Ｎの各々は、信号を受信する。

送受信モジュール３２−１は、サブアレイアンテナ３１−１によって受信されたアナログ受信信号３３−１をサブキャリア分割部４０−１に出力する。送受信モジュール３２−２は、サブアレイアンテナ３１−２によって受信されたアナログ受信信号３３−２をサブキャリア分割部４０−２に出力する。送受信モジュール３２−Ｎは、サブアレイアンテナ３１−Ｎによって受信されたアナログ受信信号３３−Ｎをサブキャリア分割部４０−Ｎに出力する。

次に、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、・・・、サブキャリア分割部４０−Ｎの各々は、受信信号を複数のサブキャリア受信信号に分割する。図３は、実施の形態にかかるレーダ装置１が有するサブキャリア分割部４０−Ｎの構成を示す図である。サブキャリア分割部４０−１及びサブキャリア分割部４０−２の構成及び動作は、サブキャリア分割部４０−Ｎの構成及び動作と同じである。そのため、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、・・・、サブキャリア分割部４０−Ｎのうちのサブキャリア分割部４０−Ｎを代表例にしてサブキャリア分割部を説明する。

サブサブキャリア分割部４０−Ｎは、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部４１−Ｎと、フーリエ変換部４２−Ｎと、逆フーリエ変換部４４−Ｎ−１、逆フーリエ変換部４４−Ｎ−２、・・・、逆フーリエ変換部４４−Ｎ−Ｘとを有する。Ａ／Ｄ変換部４１−Ｎは、アレイアンテナ３０によって受信されたアナログ受信信号３３−Ｎをデジタル受信信号に変換する。フーリエ変換部４２−Ｎは、Ａ／Ｄ変換部４１−Ｎによって得られたデジタル受信信号についてフーリエ変換を行い、時間軸上のデータを周波数軸上のデータに変換する。複数のサブキャリア受信信号が互いに直交しているので、フーリエ変換によって、サブキャリア毎に分割された受信信号４３−Ｎ−１、受信信号４３−Ｎ−２、・・・、受信信号４３−Ｎ−Ｘが得られる。

逆フーリエ変換部４４−Ｎ−１、逆フーリエ変換部４４−Ｎ−２、・・・、逆フーリエ変換部４４−Ｎ−Ｘの各々は、サブキャリア毎に分割された受信信号４３−Ｎ−１、受信信号４３−Ｎ−２、・・・、受信信号４３−Ｎ−Ｘのうちの対応する受信信号について逆フーリエ変換を行い、サブキャリア毎に分割された時間軸上のサブキャリア受信信号を得る。

具体的には、逆フーリエ変換部４４−Ｎ−１は、受信信号４３−Ｎ−１をもとにサブキャリア受信信号４５−Ｎ−１を得て、サブキャリア受信信号４５−Ｎ−１をサブキャリア選別部５０に出力する。逆フーリエ変換部４４−Ｎ−２は、受信信号４３−Ｎ−２をもとにサブキャリア受信信号４５−Ｎ−２を得て、サブキャリア受信信号４５−Ｎ−２をサブキャリア選別部５０に出力する。逆フーリエ変換部４４−Ｎ−Ｘは、受信信号４３−Ｎ−Ｘをもとにサブキャリア受信信号４５−Ｎ−Ｘを得て、サブキャリア受信信号４５−Ｎ−Ｘをサブキャリア選別部５０に出力する。

サブキャリア選別部５０は、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、・・・、サブキャリア分割部４０−Ｎによって得られた複数のサブキャリア受信信号の各々を、サブキャリア制御部１０から出力された指示信号１１に含まれる指示における割り当てをもとに、リスニング用のサブキャリア受信信号と目標探知用のサブキャリア受信信号とのいずれかに選別する。図４は、実施の形態にかかるレーダ装置１が有するサブキャリア選別部５０の構成を示す図である。

サブキャリア選別部５０は、サブキャリア分別回路５１と、サブキャリア選別回路５２−１、サブキャリア選別回路５２−２、・・・、サブキャリア選別回路５２−Ｘとを有する。サブキャリア選別回路５２−１、サブキャリア選別回路５２−２、・・・、サブキャリア選別回路５２−Ｘの各々は、複数のサブキャリアのいずれかに対応している。

サブキャリア分別回路５１は、サブキャリア毎に分割された時間軸上のサブキャリア受信信号４５−１−１、・・・、サブキャリア受信信号４５−１−Ｘ、サブキャリア受信信号４５−２−１、・・・、サブキャリア受信信号４５−２−Ｘ、サブキャリア受信信号４５−Ｎ−１、・・・、サブキャリア受信信号４５−Ｎ−Ｘを、サブキャリア毎に分別する。

つまり、サブキャリア分別回路５１は、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、・・・、サブキャリア分割部４０−Ｎから出力された複数のサブキャリア受信信号を、サブキャリア受信信号５１−１−１、・・・、サブキャリア受信信号５１−Ｎ−１と、サブキャリア受信信号５１−１−２、・・・、サブキャリア受信信号５１−Ｎ−２と、サブキャリア受信信号５１−１−Ｘ、・・・、サブキャリア受信信号５１−Ｎ−Ｘとに分別する。

更に言うと、サブキャリア分別回路５１は、サブキャリア受信信号５１−１−１、・・・、サブキャリア受信信号５１−Ｎ−１をサブキャリア選別回路５２−１に出力し、サブキャリア受信信号５１−１−２、・・・、サブキャリア受信信号５１−Ｎ−２をサブキャリア選別回路５２−２に出力し、サブキャリア受信信号５１−１−Ｘ、・・・、サブキャリア受信信号５１−Ｎ−Ｘをサブキャリア選別回路５２−Ｘに出力する。

サブキャリア選別回路５２−１、サブキャリア選別回路５２−２、・・・、サブキャリア選別回路５２−Ｘの各々は、サブキャリア制御部１０から出力された指示信号１１をもとに、サブキャリア分別回路５１から出力された複数のサブキャリア受信信号を、リスニング用のサブキャリア受信信号と、目標探知用のサブキャリア受信信号とに選別する。

サブキャリア選別回路５２−１、サブキャリア選別回路５２−２、・・・、サブキャリア選別回路５２−Ｘの各々は、リスニング用のサブキャリア受信信号を妨害波抑圧荷重係数演算部６０に出力し、目標探知用のサブキャリアの受信信号をビーム形成部７０に出力する。サブキャリア選別部５０から出力される信号は、サブキャリア毎に選別されている。

つまり、サブキャリア選別回路５２−１は、サブキャリア受信信号５３−１−１、・・・、サブキャリア受信信号５３−Ｎ−１をひとつの組にして出力する。サブキャリア選別回路５２−２は、サブキャリア受信信号５３−１−２、・・・、サブキャリア受信信号５３−Ｎ−２をひとつの組にして出力する。サブキャリア選別回路５２−Ｘは、サブキャリア受信信号５３−１−Ｘ、・・・、サブキャリア受信信号５３−Ｎ−Ｘをひとつの組にして出力する。

妨害波抑圧荷重係数演算部６０は、サブキャリア選別部５０によって得られたリスニング用のサブキャリア受信信号をもとに妨害波抑圧荷重係数を算出する。図５は、実施の形態にかかるレーダ装置１が有する妨害波抑圧荷重係数演算部６０の構成を示す図である。妨害波抑圧荷重係数演算部６０は、妨害波相関行列算出回路６１−１、妨害波相関行列算出回路６１−２、・・・、妨害波相関行列算出回路６１−Ｘと、逆行列算出回路６３−１、逆行列算出回路６３−２、・・・、逆行列算出回路６３−Ｘと、ビーム形成荷重係数演算部６５−１、ビーム形成荷重係数演算部６５−２、・・・、ビーム形成荷重係数演算部６５−Ｘとを有する。

サブキャリア選別部５０は、リスニング用の複数のサブキャリア受信信号を、サブキャリア毎に妨害波相関行列算出回路６１−１、妨害波相関行列算出回路６１−２、・・・、妨害波相関行列算出回路６１−Ｘに出力する。妨害波相関行列算出回路６１−１、妨害波相関行列算出回路６１−２、・・・、妨害波相関行列算出回路６１−Ｘの各々は、サブキャリア制御部１０から出力された指示信号１１をもとに、自らに対応するサブキャリアがリスニング用のサブキャリアである場合、サブアレイアンテナ３１−１、サブアレイアンテナ３１−２、・・・、サブアレイアンテナ３１−Ｎの間の妨害波相関行列を算出する。

更に言うと、妨害波相関行列算出回路６１−１は妨害波相関行列６２−１を算出して記憶し、妨害波相関行列算出回路６１−２は妨害波相関行列６２−２を算出して記憶し、妨害波相関行列算出回路６１−Ｘは妨害波相関行列６２−Ｘを算出して記憶する。妨害波相関行列算出回路６１−１、妨害波相関行列算出回路６１−２、・・・、妨害波相関妨害波相関行列算出回路６１−Ｘの各々は、自らに対応するサブキャリアが目標探知用のサブキャリアである場合、妨害波相関行列を算出せず、前回算出した妨害波相関行列を保持する。

つまり、妨害波抑圧荷重係数演算部６０は、サブキャリア制御部１０から出力された指示信号１１に含まれる指示における割り当てによって示される目標探知用のサブキャリアについて、保持していた妨害波抑圧荷重係数を保持し続け、当該割り当てによって示されるリスニング用のサブキャリアについて、保持していた妨害波抑圧荷重係数を算出した妨害波抑圧荷重係数に更新して保持する。

逆行列算出回路６３−１、逆行列算出回路６３−２、・・・、逆行列算出回路６３−Ｘの各々は、妨害波相関行列をもとに妨害波抑圧荷重係数を算出する。具体的には、逆行列算出回路６３−１は、妨害波相関行列６２−１をもとに妨害波抑圧荷重係数６４−１を算出する。逆行列算出回路６３−２は、妨害波相関行列６２−２をもとに妨害波抑圧荷重係数６４−２を算出する。逆行列算出回路６３−Ｘは、妨害波相関行列６２−Ｘをもとに妨害波抑圧荷重係数６４−Ｘを算出する。

逆行列算出回路６３−１、逆行列算出回路６３−２、・・・、逆行列算出回路６３−Ｘの各々は、サブキャリア制御部１０から出力された指示信号１１をもとに、自らに対応するサブキャリアがリスニング用のサブキャリアである場合、演算を実行し妨害波抑圧荷重係数を更新し、更新した妨害波抑圧荷重係数を保持する。逆行列算出回路６３−１、逆行列算出回路６３−２、・・・、逆行列算出回路６３−Ｘの各々は、自らに対応するサブキャリアが目標探知用のサブキャリアである場合、妨害波抑圧荷重係数を算出せず、前回算出した妨害波抑圧荷重係数を保持する。

ビーム形成荷重係数演算部６５−１、ビーム形成荷重係数演算部６５−２、・・・、ビーム形成荷重係数演算部６５−Ｘの各々は、逆行列算出回路６３−１、逆行列算出回路６３−２、・・・、逆行列算出回路６３−Ｘの各々によって算出された妨害波抑圧荷重係数と、目標探知部８０から出力された特定波方向にビーム形成するステアリングベクトル８１とを複素乗算してビーム形成荷重係数を算出する。

具体的には、ビーム形成荷重係数演算部６５−１は、妨害波抑圧荷重係数６４−１とステアリングベクトル８１とを複素乗算してビーム形成荷重係数６６−１を算出する。ビーム形成荷重係数演算部６５−２は、妨害波抑圧荷重係数６４−２とステアリングベクトル８１とを複素乗算してビーム形成荷重係数６６−２を算出する。ビーム形成荷重係数演算部６５−Ｘは、妨害波抑圧荷重係数６４−Ｘとステアリングベクトル８１とを複素乗算してビーム形成荷重係数６６−Ｘを算出する。

ビーム形成部７０は、サブキャリア選別部５０によって得られた目標探知用のサブキャリア受信信号と妨害波抑圧荷重係数演算部６０によって算出されたビーム形成荷重係数とを複素乗算した後に複素加算して複数のビーム形成受信信号を得る。図６は、実施の形態にかかるレーダ装置１が有するビーム形成部７０の構成を示す図である。ビーム形成部７０は、ビーム形成演算部７１−１、ビーム形成演算部７１−２、・・・、ビーム形成演算部７１−Ｘを有する。ビーム形成演算部７１−１、ビーム形成演算部７１−２、・・・、ビーム形成演算部７１−Ｘの各々は、複数のサブキャリアのいずれかに対応している。

ビーム形成演算部７１−１、ビーム形成演算部７１−２、・・・、ビーム形成演算部７１−Ｘの各々は、サブキャリア選別部５０によって得られた目標探知用のサブキャリア受信信号を受け取る。ビーム形成演算部７１−１、ビーム形成演算部７１−２、・・・、ビーム形成演算部７１−Ｘの各々は、受け取った目標探知用のサブキャリア受信信号と妨害波抑圧荷重係数演算部６０によって算出されたビーム形成荷重係数とを複素乗算し、その後複素加算して、ビーム形成受信信号を得る。

具体的には、ビーム形成演算部７１−１は、サブキャリア受信信号５３−１−１とビーム形成荷重係数６６−１とを複素乗算し、サブキャリア受信信号５３−２−１とビーム形成荷重係数６６−１とを複素乗算し、サブキャリア受信信号５３−Ｎ−１とビーム形成荷重係数６６−１とを複素乗算し、複素乗算によって得られた値を複素加算してビーム形成受信信号７２−１を得る。

ビーム形成演算部７１−２は、サブキャリア受信信号５３−１−２とビーム形成荷重係数６６−２とを複素乗算し、サブキャリア受信信号５３−２−２とビーム形成荷重係数６６−２とを複素乗算し、サブキャリア受信信号５３−Ｎ−２とビーム形成荷重係数６６−２とを複素乗算し、複素乗算によって得られた値を複素加算してビーム形成受信信号７２−２を得る。

ビーム形成演算部７１−Ｘは、サブキャリア受信信号５３−１−Ｘとビーム形成荷重係数６６−Ｘとを複素乗算し、サブキャリア受信信号５３−２−Ｘとビーム形成荷重係数６６−Ｘとを複素乗算し、サブキャリア受信信号５３−Ｎ−Ｘとビーム形成荷重係数６６−Ｘとを複素乗算し、複素乗算によって得られた値を複素加算してビーム形成受信信号７２−Ｘを得る。

目標探知部８０は、ビーム形成部７０によって得られた複数のビーム形成受信信号をレーダ信号処理して目標探知を行う。例えば、目標探知部８０は、ビーム形成部７０によって得られた複数のビーム形成受信信号の各々について目標探知処理を行って複数の目標探知結果を得た後に、得られた複数の目標探知結果をレーダ信号処理して目標探知を行う。図７は、実施の形態にかかるレーダ装置１が有する目標探知部８０の構成を示す図である。目標探知部８０は、目標探知処理部８２−１、目標探知処理部８２−２、・・・、目標探知処理部８２−Ｘと、統合部８４とを有する。

目標探知処理部８２−１、目標探知処理部８２−２、・・・、目標探知処理部８２−Ｘの各々は、ビーム形成部７０から出力されたビーム形成受信信号についてサブキャリア毎に目標探知処理を行い、目標探知処理によって得られた複数の目標探知処理結果を統合部８４に出力する。

具体的には、目標探知処理部８２−１は、ビーム形成部７０から出力されたビーム形成受信信号７２−１について目標探知処理を行い、目標探知処理によって得られた目標探知処理結果８３−１を統合部８４に出力する。目標探知処理部８２−２は、ビーム形成部７０から出力されたビーム形成受信信号７２−２について目標探知処理を行い、目標探知処理によって得られた目標探知処理結果８３−２を統合部８４に出力する。目標探知処理部８２−Ｘは、ビーム形成部７０から出力されたビーム形成受信信号７２−Ｘについて目標探知処理を行い、目標探知処理によって得られた目標探知処理結果８３−Ｘを統合部８４に出力する。

統合部８４は、複数の目標探知処理結果をレーダ信号処理し、目標の探知、測距、測角及び追尾処理を行う。目標探知部８０は、目標の探知情報を逐次更新し、妨害波抑圧荷重係数演算部６０に、特定波方向にビーム形成するステアリングベクトル８１を示す情報を出力する。

図８は、実施の形態にかかるレーダ装置１が有するサブキャリア制御部１０が出力する指示信号１１の例を示す図である。図８の横軸は、時間を示している。サブキャリア制御部１０が出力する指示信号１１は、直交周波数分割多重方式により生成されたサブキャリア信号２１−１、サブキャリア信号２１−２、サブキャリア信号２１−３、・・・、サブキャリア信号２１−Ｘの各々を、時系列でリスニング用のサブキャリア信号と目標探知用のサブキャリア信号とのいずれかに割り当てる。図８では、サブキャリア信号２１−１、サブキャリア信号２１−２、サブキャリア信号２１−３、・・・、サブキャリア信号２１−Ｘの各々は、縦軸に示されている。

図８は、時間Ｔ１において、サブキャリア信号２１−１のみがリスニング用のサブキャリア信号に割り当てられており、時間Ｔ１の後の時間Ｔ２において、サブキャリア信号２１−２のみがリスニング用のサブキャリア信号に割り当てられていることを示している。図８は、時間Ｔ２の後の時間ＴＸにおいて、サブキャリア信号２１−Ｘのみがリスニング用のサブキャリア信号に割り当てられていることを更に示している。

つまり、図８は、各時間において、リスニング用のサブキャリア信号がひとつであることを示している。更に言うと、図８は、時間毎に、リスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとが切換えられていることを示している。

図８は、各サブキャリア信号の用途の項において、当該サブキャリア信号の妨害波抑圧荷重係数を更新するか否かと、当該サブキャリア信号のブラインドの有無とを示している。目標探知用のサブキャリア信号については、前回更新時の妨害波抑圧係数が使用されて算出されたビーム形成荷重係数をもとに目標探知が行われる。そのため、当該サブキャリアについては、ブラインドは無い。

他方、リスニング用のサブキャリア信号については、妨害波抑圧荷重係数演算部６０によって、当該サブキャリア信号を送信せずに得られた受信信号をもとに妨害波抑圧係数が計算されて更新される。そのため、当該サブキャリア信号については、目標からの反射が無く、ブラインドが生じる。

すなわち、レーダ装置１によって得られるビーム形成受信信号７２−１、ビーム形成受信信号７２−２、・・・、ビーム形成受信信号７２−Ｘのなかには、ブラインドが生じているものと、ブラインドが生じていないものとが存在する。しかしながら、レーダ装置１では、目標探知部８０がサブキャリア毎に目標探知処理を行い、複数の目標探知結果をレーダ信号処理するため、レーダ装置１は、リスニングした場合でもブラインドが無い場合と同様の目標探知を行うことができる。

更に言うと、実施の形態にかかるレーダ装置１は、ひとつの時間において複数のサブキャリアのなかにリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとを混在させると共に、リスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとの割り当ての切り替えを行う。つまり、レーダ装置１は、リスニングを常に実施して妨害波による影響を抑圧することができると共に、目標探知を常に行うことができる。すなわち、レーダ装置１は、妨害波抑圧性能を保持しつつ、目標を探知することができないブラインドを発生させないことができる。

なお、リスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとの割り当てが切り換えると共に、複数のサブキャリアのなかにリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとを混在させさえすれば、リスニング用に割り当てられるサブキャリアは複数存在していてもよい。

加えて、実施の形態にかかるレーダ装置１は、リスニング用でないサブキャリア信号については、前回算出された妨害波抑圧荷重係数をもとにビーム形成荷重係数を算出する。そのため、レーダ装置１は、リスニング用のサブキャリア信号をもとに算出された妨害波抑圧荷重係数を他のサブキャリアの受信信号に適応させる従来の方法に比べ、計算負荷を減少させることができる。

図９は、実施の形態にかかるレーダ装置１が有するサブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路９１によって実現される場合の処理回路９１を示す図である。つまり、サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の機能の少なくとも一部は、処理回路９１によって実現されてもよい。

処理回路９１は、専用のハードウェアである。処理回路９１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものである。サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアであってもよい。

図１０は、実施の形態にかかるレーダ装置１が有するサブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の少なくとも一部の機能がプロセッサ９２によって実現される場合のプロセッサ９２を示す図である。つまり、サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の少なくとも一部の機能は、メモリ９３に格納されるプログラムを実行するプロセッサ９２によって実現されてもよい。

プロセッサ９２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。図１０には、メモリ９３も示されている。

サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の少なくとも一部の機能がプロセッサ９２によって実現される場合、当該一部の機能は、プロセッサ９２と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェア及びファームウェアとの組み合わせによって実現される。

ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９３に格納される。プロセッサ９２は、メモリ９３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の少なくとも一部の機能を実現する。

サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の少なくとも一部の機能がプロセッサ９２によって実現される場合、レーダ装置１は、サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の少なくとも一部によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９３を有する。

メモリ９３に格納されるプログラムは、サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の少なくとも一部が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

メモリ９３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等である。

サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の複数の機能について、当該複数の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、当該複数の機能の残部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。このように、サブキャリア制御部１０、マルチキャリア生成部２０、アレイアンテナ３０、サブキャリア分割部４０−１、サブキャリア分割部４０−２、サブキャリア分割部４０−Ｎ、サブキャリア選別部５０、妨害波抑圧荷重係数演算部６０、ビーム形成部７０及び目標探知部８０の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１ レーダ装置、１０ サブキャリア制御部、１１ 指示信号、２０ マルチキャリア生成部、２１ ＯＦＤＭ変調部、２２−１〜２２−Ｘ サブキャリア弁別部、２３，４４−Ｎ−１，４４−Ｎ−２，４４−Ｎ−Ｘ 逆フーリエ変換部、２４ Ｄ／Ａ変換部、２５ アナログ信号、３０ アレイアンテナ、３１−１，３１−２，３１−Ｎ サブアレイアンテナ、３２−１，３２−２，３２−Ｎ 送受信モジュール、４０−１，４０−２，４０−Ｎ サブキャリア分割部、４１−Ｎ Ａ／Ｄ変換部、４２−Ｎ フーリエ変換部、５０ サブキャリア選別部、５１ サブキャリア分別回路、５２−１，５１−２，５２−Ｘ サブキャリア選別回路、６０ 妨害波抑圧荷重係数演算部、６１−１，６１−２，６１−Ｘ 妨害波相関行列算出回路、６２−１，６２−２，６２−Ｘ 妨害波相関行列、６３−１，６３−２，６３−Ｘ 逆行列算出回路、６５−１，６５−２，６５−Ｘ ビーム形成荷重係数演算部、７０ ビーム形成部、７１−１，７１−２，７１−Ｘ ビーム形成演算部、８０ 目標探知部、８１ ステアリングベクトル、８２−１，８２−２，８２−Ｘ 目標探知処理部、８４ 統合部、９１ 処理回路、９２ プロセッサ、９３ メモリ。

Claims (4)

1. 信号の送受信を行うアレイアンテナと、
   ひとつの時間において複数のサブキャリアのなかにリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとを混在させると共に、前記複数のサブキャリアの各々についてのリスニング用のサブキャリアと目標探知用のサブキャリアとのいずれかへの割り当てと、前記割り当ての切り替えのタイミングとの指示を含む指示信号を出力するサブキャリア制御部と、
   直交周波数分割多重方式により互いに直交する複数のサブキャリア信号を生成すると共に、前記割り当てをもとに、生成された前記複数のサブキャリア信号の各々をリスニング用のサブキャリア信号と目標探知用のサブキャリア信号とのいずれかに弁別するマルチキャリア生成部と、
   前記マルチキャリア生成部によって得られた目標探知用のサブキャリア信号が前記アレイアンテナによって送信された後に前記アレイアンテナによって受信された受信信号を複数のサブキャリア受信信号に分割するサブキャリア分割部と、
   前記サブキャリア分割部によって得られた前記複数のサブキャリア受信信号の各々を、前記割り当てをもとに、リスニング用のサブキャリア受信信号と目標探知用のサブキャリア受信信号とのいずれかに選別するサブキャリア選別部と、
   前記サブキャリア選別部によって得られたリスニング用のサブキャリア受信信号をもとに妨害波抑圧荷重係数を算出すると共に、算出された前記妨害波抑圧荷重係数とステアリングベクトルとを複素乗算してビーム形成荷重係数を算出する妨害波抑圧荷重係数演算部と、
   前記サブキャリア選別部によって得られた目標探知用のサブキャリア受信信号と前記妨害波抑圧荷重係数演算部によって算出された前記ビーム形成荷重係数とを複素乗算した後に複素加算して複数のビーム形成受信信号を得るビーム形成部と、
   前記ビーム形成部によって得られた前記複数のビーム形成受信信号をレーダ信号処理して目標探知を行う目標探知部と
   を備えることを特徴とするレーダ装置。
2. 前記サブキャリア制御部は、ランダムに又はあらかじめ決められた設定にしたがって、前記割り当てを切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記妨害波抑圧荷重係数演算部は、前記割り当てによって示される前記目標探知用のサブキャリアについて、保持していた前記妨害波抑圧荷重係数を保持し続け、前記割り当てによって示される前記リスニング用のサブキャリアについて、保持していた前記妨害波抑圧荷重係数を算出した前記妨害波抑圧荷重係数に更新して保持し、保持されている前記妨害波抑圧荷重係数と前記ステアリングベクトルとをもとに前記ビーム形成荷重係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
4. 前記目標探知部は、前記ビーム形成部によって得られた前記複数のビーム形成受信信号の各々について目標探知処理を行って複数の目標探知結果を得た後に、得られた前記複数の目標探知結果をレーダ信号処理して目標探知を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。

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