JPWO2014128995A1

JPWO2014128995A1 - パッシブレーダ装置

Info

Publication number: JPWO2014128995A1
Application number: JP2015501245A
Authority: JP
Inventors: 正資大島; 照幸原; 龍平高橋; 岡村　敦; 敦岡村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2017-02-02
Also published as: EP2960675A1; WO2014128995A1; US20150355322A1

Abstract

送信源２０１から送信されて目標２０２で反射された反射波を受信する受信アンテナ１０１と、送信源２０１から送信された直接波を受信する受信アンテナ１０２と、反射波の受信信号を周波数帯域毎に分割する帯域分割手段１０３と、直接波の受信信号を周波数帯域毎に分割する帯域分割手段１０４と、周波数帯域毎の受信信号を受信しＡ／Ｄ変換する受信手段１０５と、周波数帯域毎の受信信号を受信しＡ／Ｄ変換する受信手段１０６と、反射波の受信信号と直接波の受信信号とを周波数帯域毎に相互相関する相互相関処理手段１０７と、周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成する帯域合成手段１０８と、帯域合成結果を基に目標２０２を探知するピーク検出手段１０９とを備えた。

Description

この発明は、自らは電波を放射せずに既存電波源を放射源として、航空機や船舶等の目標の探知追尾を実現するパッシブレーダ装置において、複数の周波数帯域をコヒーレントに合成することにより、探知追尾性能の改善を図るパッシブレーダ装置に関するものである。

パッシブレーダ装置とは、自らは電波を放射せずに、通信・放送等に用いられる既存電波源を送信源として、それらから放射された電波と目標に反射された電波を受信して処理することにより、航空機や船舶等の目標の探知追尾を実現するものである。送信源から放射された電波が直接受信手段に到達した電波を直接波と呼び、目標により反射された電波を反射波と呼ぶ。そして、直接波と反射波の相互相関を計算し、そのピークを検出することで目標の探知追尾を行う。直接波を受信するアンテナ、受信手段等を参照系と呼び、反射波を受信するアンテナ、受信手段等を捜索系と呼ぶ。

パッシブレーダにおいて放射源となる既存電波源は、多くの場合、複数の周波数帯域を有し、それらをコヒーレントに合成することにより探知追尾性能の向上が可能である。複数周波数帯域を有する電波を利用したパッシブレーダの例として、以下の特許文献１がある。

この特許文献１では、複数の周波数帯域を有する信号を広帯域受信機で受信し、参照系の受信信号のドップラー周波数を補償して、捜索系の受信信号との相関処理を行い、遅延／ドップラー周波数の２次元相互相関を算出する。そして、そのピークを検出することで、目標の探知を行う。

特表２００５−５１７１９０号公報

Ｋ．Ｓ．Ｋｕｌｐａ，Ｊ．Ｍｉｓｉｕｒｅｗｉｃｚ，"ＳｔｒｅｔｃｈＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒＬｏｎｇＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＴｉｍｅＰａｓｓｉｖｅＣｏｖｅｒｔＲａｄａｒ，"ＣＩＥ’０６．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆ．，Ｒａｄａｒ，Ｏｃｔ．２００６．

しかしながら、上記特許文献１の構成では下記２点の課題がある。
１つ目の課題は、広帯域受信機が必要であり、狭帯域受信機と比較して高コストとなる点である。また、Ａ／Ｄ変換後のサンプルデータ数も増加するため、相互相関の演算量が増加する。
２つ目の課題は、周波数帯域毎にドップラー周波数が異なるので、一つのドップラー周波数により同時に複数周波数帯域の信号のドップラー周波数を補償した場合に、正確な補償ができずに、相互相関処理における損失が発生するという点である。

以下に、２つ目の課題について説明する。
目標のバイスタティックドップラー速度Ｖ（目標速度の目標−送信機方向成分と目標−受信機方向成分との和）と送信搬送波周波数には下式（１）の関係がある。

ここで、ｆｄ（ｎ）は、ｎ番目周波数帯域におけるドップラー周波数、ｆｃ（ｎ）は、ｎ番目周波数帯域の信号の搬送波周波数、ｃは光速である。

パッシブレーダにおいて、探知距離を延伸するために、一般に長時間の相互相関処理が用いられる。相互相関時間をＴとすると、相互相関処理後の周波数分解能Δｆｄは次式（２）で表せる。

例えば、ＣＳ放送信号（右旋偏波）を送信源とすることを考えると、Ｔ＝１秒間の場合、Δｆｄ＝１Ｈｚとなる。バイスタティックドップラー速度Ｖ＝３００ｍ／ｓを想定し、ｆｃ（ｎ）＝１２．２９１ＧＨｚ＋（ｎ−１）×４０ＭＨｚであることを考慮すると、ＣＳ放送信号の各周波数帯域間で生じるドップラー周波数差は、（Ｖ／ｃ）×４０ＭＨｚ＝４０Ｈｚとなり、容易にドップラー周波数分解能１Ｈｚを超えてしまうことが分かる。つまり、各周波数帯域の信号を一つのドップラー周波数により同時に補償した場合に、正確な補償が実現されずに、相互相関損失が発生する。

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、複数周波数帯域間でドップラー周波数が異なることによる積分損失を抑制することができるパッシブレーダ装置を提供することを目的としている。

この発明に係るパッシブレーダ装置は、電波源から送信されて目標で反射された反射波を受信する捜索系受信アンテナと、電波源から送信された直接波を受信する参照系受信アンテナと、捜索系受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を周波数帯域毎に分割する捜索系帯域分割手段と、参照系受信アンテナにより受信された直接波の受信信号を周波数帯域毎に分割する参照系帯域分割手段と、捜索系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の反射波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う捜索系受信手段と、参照系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の直接波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う参照系受信手段と、捜索系受信手段によりＡ／Ｄ変換された反射波の受信信号と、参照系受信手段によりＡ／Ｄ変換された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う相互相関処理手段と、相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成する帯域合成手段と、帯域合成手段による帯域合成結果に基づいて目標を探知する目標探知手段とを備えたものである。

また、この発明に係るパッシブレーダ装置は、電波源から送信されて目標で反射された反射波を受信する捜索系受信アンテナと、電波源から送信された直接波を受信する参照系受信アンテナと、捜索系受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を広帯域で受信してＡ／Ｄ変換を行い、周波数帯域毎に分割する捜索系広帯域受信手段と、参照系受信アンテナにより受信された直接波の受信信号を広帯域で受信してＡ／Ｄ変換を行い、周波数帯域毎に分割する参照系広帯域受信手段と、捜索系広帯域受信手段により分割された反射波の受信信号と、参照系広帯域受信手段により分割された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う相互相関処理手段と、相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成する帯域合成手段と、帯域合成手段による帯域合成結果に基づいて目標を探知する目標探知手段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、複数周波数帯域間でドップラー周波数が異なることによる積分損失を抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係るパッシブレーダ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態１における帯域分割手段による処理を示す図である。この発明の実施の形態１における相互相関処理手段の構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係るパッシブレーダ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２における相互相関処理手段の構成を示す図である。この発明の実施の形態２における相互相関処理手段による処理を示す図である。この発明の実施の形態３に係るパッシブレーダ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態４に係るパッシブレーダ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態６に係るパッシブレーダ装置の構成を示す図である。この発明の実施の形態７に係るパッシブレーダ装置の構成を示す図である。

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に係るパッシブレーダ装置の構成を示す図である。
パッシブレーダ装置は、図１に示すように、受信アンテナ１０１，１０２、帯域分割手段１０３，１０４、受信手段１０５，１０６、相互相関処理手段１０７、帯域合成手段１０８及びピーク検出手段１０９から構成されている。このパッシブレーダ装置のうち、受信アンテナ１０１、帯域分割手段１０３、受信手段１０５、相互相関処理手段１０７、帯域合成手段１０８及びピーク検出手段１０９は捜索系を構成し、受信アンテナ１０２、帯域分割手段１０４及び受信手段１０６は参照系を構成する。

受信アンテナ（捜索系受信アンテナ）１０１は、既存の電波源である送信源２０１から送信され、航空機や船舶等の探知したい目標２０２により反射された電波（反射波）を受信するものである。
受信アンテナ（参照系受信アンテナ）１０２は、送信源２０１から送信された電波（直接波）を受信するものである。

なお、目標２０２の探知を行う捜索系では、直接波は干渉となるため、極力直接波が混入しないように配慮することが望ましい。また、参照系で受信した直接波は、相互相関処理手段１０７において、捜索系の受信信号との相互相関を行うため、マルチパス環境等において発生した多重散乱波が含まれていないことが望ましい。従って、受信アンテナ１０２は極力、送信源２０１を見通せる場所に設置する。

帯域分割手段（捜索系帯域分割手段）１０３は、受信アンテナ１０１により受信された反射波の受信信号（ＲＦ信号）を周波数帯域毎に分割するものである。
帯域分割手段（参照系帯域分割手段）１０４は、受信アンテナ１０２により受信された直接波の受信信号（ＲＦ信号）を周波数帯域毎に分割するものである。

なお、帯域分割手段１０３，１０４として、一般には、分波器やセパレータ、アンテナ共用器等と呼ばれている部品を使用して、図２に示すように、受信信号を所定の周波数帯域毎にアナログ段で分割する。分波器は周波数で信号を分離するため、ＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）の損失が少ない。ただし、周波数帯域幅によっては分割した際のＳＮＲ損失が大きくなる場合もあるので、複数の周波数帯域幅毎に分割する構成としてもよい。

また、帯域分割手段１０３，１０４にローカル信号発信源を備え、当該ローカル信号発信源からの周波数を時系列に変更した信号と、受信信号とのミキシングを行うことで、抽出する帯域を変更し、当該受信信号を周波数帯域毎に分割する構成としてもよい。

受信手段（捜索系受信手段）１０５は、帯域分割手段１０３により分割された周波数帯域毎の反射波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行うものである。
受信手段（参照系受信手段）１０６は、帯域分割手段１０４により分割された周波数帯域毎の直接波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行うものである。
なお、受信手段１０５，１０６は、広帯域受信機である必要はなく、狭帯域受信機（低速なＡ／Ｄ変換機）でよい。

相互相関処理手段１０７は、受信手段１０５によりＡ／Ｄ変換された反射波の受信信号と、受信手段１０６によりＡ／Ｄ変換された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行うものである。この相互相関処理手段１０７の構成については後述する。

帯域合成手段１０８は、相互相関処理手段１０７による周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成するものである。
ピーク検出手段（目標探知手段）１０９は、帯域合成手段１０８による帯域合成結果に基づいて目標２０２を探知するものである。

次に、相互相関処理手段１０７の構成について、図３を参照しながら説明する。
相互相関処理手段１０７は、図３に示すように、周波数帯域毎に、ドップラー周波数シフト部１０７１、ＦＦＴ部１０７２，１０７３、複素共役乗算部１０７４及びＩＦＦＴ部１０７５から構成されている。

ドップラー周波数シフト部１０７１は、受信手段１０６からの周波数帯域毎の直接波の受信信号を、想定する目標のバイスタティックドップラー速度及び周波数帯域毎の搬送波周波数から算出したドップラー周波数の分だけ周波数シフトするものである。

ＦＦＴ部１０７２は、受信手段１０５からの周波数帯域毎の反射波の受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）するものである。
ＦＦＴ部１０７３は、ドップラー周波数シフト部１０７１により周波数シフトされた周波数帯域毎の直接波の受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するものである。

複素共役乗算部１０７４は、ＦＦＴ部１０７３により高速フーリエ変換された周波数帯域毎の直接波の受信信号の複素共役を取り、ＦＦＴ部１０７３により高速フーリエ変換された周波数帯域毎の反射波の受信信号と乗算するものである。

ＩＦＦＴ部１０７５は、複素共役乗算部１０７４による複素共役乗算結果である出力信号を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：ＩｎｖｅｒｓｅＦＦＴ）するものである。

次に、上記のように構成されたパッシブレーダ装置の動作について、図４を参照しながら説明する。
パッシブレーダ装置の動作では、図４に示すように、まず、受信アンテナ１０１は、送信源２０１から送信され目標２０２により反射された反射波を受信する（ステップＳＴ１）。また、受信アンテナ１０２は、送信源２０１から送信された直接波を受信する（ステップＳＴ２）。

次いで、帯域分割手段１０３は、受信アンテナ１０１により受信された反射波の受信信号を周波数帯域毎に分割する（ステップＳＴ３）。また、帯域分割手段１０４は、受信アンテナ１０２により受信された直接波の受信信号を周波数帯域毎に分割する（ステップＳＴ４）。

次いで、受信手段１０５は、帯域分割手段１０３により分割された周波数帯域毎の反射波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う（ステップＳＴ５）。また、受信手段１０６は、帯域分割手段１０４により分割された周波数帯域毎の直接波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う（ステップＳＴ６）。

ここで、受信手段１０５，１０６は、周波数帯域毎の受信信号（♯１〜Ｎ）が入力されると、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）による受信信号の増幅及びミキサによるローカル信号とのミキシング等を行ってＩＦ（中間周波数）帯の信号に変換した後に、Ａ／Ｄ変換を行うことで、ディジタル信号に変換する。
なお、上記ミキサが直交ミキサの場合には、Ａ／Ｄ変換後の信号はＩ信号・Ｑ信号を持つので、複素信号として扱うことができる。この場合、Ａ／Ｄ変換後の信号に対して、ｅｘｐ（−ｊ・２π・ｆＩＦ・ｔ）を乗算することにより、ベースバンド信号に変換できる。なお、ｆＩＦはＩＦ中心周波数である。また、上記ミキサが直交ミキサでない場合には、Ａ／Ｄ変換後の信号はＩ信号のみしか持たないので、ヒルベルト変換等により複素信号に変換し、ｅｘｐ（−ｊ・２π・ｆＩＦ・ｔ）を乗算することで、ベースバンド信号に変換する。

次いで、相互相関処理手段１０７は、受信手段１０５によりＡ／Ｄ変換された反射波の受信信号と、受信手段１０６によりＡ／Ｄ変換された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う（ステップＳＴ７）。

ここで、ある周波数帯域♯ｎにおける捜索系及び参照系の受信信号（ベースバンド信号）をそれぞれｓ_ｓｕｒ（ｎ，ｔ），ｓ_ｒｅｆ（ｎ，ｔ）とする。また、送信源２０１が静止しているものとみなすと、捜索系のベースバンド信号は、式（１）で表した目標の移動に伴い発生するバイスタティックドップラー周波数ｆｄ（ｎ）分、周波数シフトしている。このｆｄ（ｎ）は通常、未知である。そこで、ドップラー周波数シフト部１０７１において、想定するバイスタティックドップラー周波数の範囲分のバイスタティックドップラー速度Ｖ（ｌ）を用意して、参照系のベースバンド信号を周波数シフトさせる。シフトさせた信号ｓ~_ｒｅｆ（ｎ、ｌ、ｔ）は下式（３）で与えられる。

バイスタティックドップラー速度Ｖ（ｌ）は、例えばＶ（ｌ）＝Ｖ（１）＋ΔＶ（ｌ−１）のように設定する。ここで、Ｖ（１）は観測したいバイスタティックドップラー速度の初期値、ΔＶはバイスタティックドップラー間隔であり、相互相関処理での損失を低減するために、１／Ｔ以下とすることが望ましい。

また、ｓ~_ｒｅｆ（ｎ，ｌ，ｔ）とｓ_ｓｕｒ（ｎ，ｔ）との相互相関関数ＣＣＦ（ｎ，ｌ，τ）は下式（４）のように与えられる。

上記の相互相関関数を実際に計算する場合、相互相関時間Ｔの増加に伴い演算量が増加する。そこで、ＦＦＴ部１０７２，１０７３、複素共役乗算部１０７４及びＩＦＦＴ部１０７５において、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）及び逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いた巡回相関演算として下式（５）を用いて相互相関関数を計算する。

ここで、ｍ（ｍ＝１，・・・，Ｍ）は、相互相関処理後の遅延ビンである。また、遅延時間τは、サンプリング周期Δｔを用いて、τ＝（ｍ−１）・Δｔとして計算できる。

次いで、帯域合成手段１０８は、相互相関処理手段１０７による周波数帯域毎の相互相関結果ＣＣＦ（ｎ，ｌ，ｍ）を帯域間で下式（６）のように合成することで、ＳＮＲを改善する（ステップＳＴ８）。

上式（６）は帯域方向の逆フーリエ変換に他ならない。従って、各周波数帯域の間隔がΔｆｂで一定であった場合（すなわち、ｆｃ（ｎ）＝ｆ１＋（ｎ−１）Δｆｂ（ｆ１は１番目の周波数帯域の搬送波周波数）であった場合）、上式（６）のフーリエ変換は下式（７）のように逆高速フーリエ変換に置き換えることができる。

ここで、目標の遅延時間τは、τ＝（ｍ−１）・Δｔより計算できるが、Δｔの間隔でしか推定できない。そこで、帯域合成手段１０８においてＮ個の周波数帯域を合成することで、１／（Ｎ・Δｆｂ）の間隔で推定することができ、ＳＮＲの改善とともに遅延時間分解能も改善することができる。ただし、帯域間合成処理後に観測できる遅延時間範囲は１／Δｆｂに限定される。

次いで、ピーク検出手段１０９は、帯域合成手段１０８による帯域合成結果であるＣＣＣＦ（ｋ，ｌ，ｍ）の絶対値の二乗を計算し、そのピークを検出することで目標２０２の探知を行う（ステップＳＴ９）。ピーク検出法としては、上記絶対値の二乗が予め設定した所定の値を超えた場合に目標として検出する手法や、上記絶対値の二乗の注目するセル周辺範囲の平均値に係数を乗じた値を閾値として、その閾値を注目するセルが超えた場合に目標として検出するＣＡ−ＣＦＡＲ（ＣｅｌｌＡｖｅｒａｇｉｎｇ−ＣｏｎｓｔａｎｔＦａｌｓｅＡｌａｒｍＲａｔｅ）等の手法がある。

以上のように、この実施の形態１によれば、受信信号を周波数帯域毎の信号に分割してＡ／Ｄ変換した後に、周波数帯域毎に相互相関して帯域合成するように構成したので、広帯域受信機を不要とし、低速なＡ／Ｄ変換器で損失の少ない相互相関を実現できるため、複数周波数帯域間でドップラー周波数が異なることによる積分損失を抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、相互相関時間Ｔの信号を高速フーリエ変換し、相互相関を行う場合について示したが、この場合には相互相関時間Ｔが長くなるにつれて演算量が増加する。そこで、実施の形態２では、受信信号をブロック毎に分割し、各ブロックで相互相関を行った後にブロック間で高速フーリエ変換することで、上記課題を解消する構成について示す。
図５はこの発明の実施の形態２における相互相関処理手段１０７の構成を示す図である。図５に示す実施の形態２における相互相関処理手段１０７は、図２に示す実施の形態１における相互相関処理手段１０７からドップラー周波数シフト部１０７１を削除し、ブロック分割部１０７６，１０７７及びブロック間ＦＦＴ部１０７８を追加し、ＦＦＴ部１０７２，１０７３をＦＦＴ部１０７２ｂ，１０７３ｂ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その説明を省略する。

ブロック分割部１０７６は、受信手段１０５からの周波数帯域毎の反射波の受信信号を、ブロック毎に分割するものである。
ブロック分割部１０７７は、受信手段１０６からの周波数帯域毎の直接波の受信信号を、ブロック毎に分割するものである。

ＦＦＴ部１０７２ｂは、ブロック分割部１０７６により分割された周波数帯域及びブロック毎の反射波の受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するものである。
ＦＦＴ部１０７３ｂは、ブロック分割部１０７７により分割された周波数帯域及びブロック毎の直接波の受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するものである。

なお、複素共役乗算部１０７４は、ＦＦＴ部１０７３ｂにより高速フーリエ変換された周波数帯域及びブロック毎の直接波の受信信号の複素共役を取り、ＦＦＴ部１０７２ｂにより高速フーリエ変換された周波数帯域及びブロック毎の反射波の受信信号と乗算する。

また、ブロック間ＦＦＴ部１０７８は、ＩＦＦＴ部１０７５による逆高速フーリエ変換結果をブロック方向に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するものである。

ここで、高速フーリエ変換を用いた相関演算では巡回相互相関となるが、パッシブレーダ装置における送信信号は一般に繰り返し信号ではない。そのため、高速フーリエ変換を用いた相関演算においてスライディング相関を行うために、図６に示すように、捜索系及び参照系の受信信号を分割する。
すなわち、図６（ａ）に示すように、ブロック分割部１０７６では、時間間隔Ｔｂ毎に受信信号を分割した後に、当該分割した各ブロックの受信信号に次のブロックの受信信号を追加することで、時間間隔２Ｔｂのブロックを生成する。一方、図６（ｂ）に示すように、ブロック分割部１０７７では、時間間隔Ｔｂ毎に受信信号を分割した後に、当該分割した各ブロックの受信信号に時間間隔Ｔｂ分の０信号を追加することで、時間間隔２Ｔｂのブロックを生成する。ただし、相関演算の演算量を削減するために、目標遅延時間τが時間間隔Ｔｂより十分に小さい場合には、捜索系、参照系ともに時間間隔Ｔｂ毎に分割した受信信号に対して相関演算を行う構成とすることも可能である。

また、ブロック間での高速フーリエ変換は、実施の形態１における式（３）と同様に、目標のバイスタティックドップラー速度Ｖ（ｌ）に関してフーリエ変換する構成としても構わない。

なお、帯域合成手段１０８では、相互相関処理手段１０７の結果、ＣＣＦ（ｎ，ｑ，ｍ）を実施の形態１における式（６）と同様に周波数帯域ｎ方向に合成する。ここで、ｑは、ドップラー周波数（＝（ｑ−１）／Ｔｂ／Ｐ）をあらわすインデックスであるが、式（１）に示したように各周波数帯域において、目標のドップラー周波数が異なる。そこで、帯域合成手段１０８では、式（１）に基づき目標速度（ドップラー速度）に変換した後に目標速度が一致あるいは近いｑに対して、ＣＣＦ（ｎ，ｑ，ｍ）をｎ方向に逆高速フーリエ変換することで、周波数帯域間での合成を行う。

また、ブロック間での高速フーリエ変換を目標のバイスタティックドップラー速度Ｖ（ｌ）に関してフーリエ変換する構成に置き換えた場合、上記ｑの対応は不要で、同じｌとなるＣＣＦ（ｎ，ｌ，ｍ）について、ｎ方向に逆高速フーリエ変換すればよい。

以上のように、この実施の形態２によれば、相互相関処理手段１０７において、捜索系及び参照系の受信信号をともに各ブロックに分割し、ブロック毎に相互相関を行った後にブロック間で高速フーリエ変換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、相互相関時間Ｔが長くなっても演算量の増加を回避することができる。

なお実施の形態２では、相互相関関数ＣＣＦ（ｎ，ｑ，ｍ）を算出した後に、ドップラー周波数インデックスｑを用いてバイスタティックドップラー速度Ｖに変換した際に、当該バイスタティックドップラー速度Ｖが一致又は近い相互相関関数を合成する構成について記述した。一方、式（１）より、ドップラー周波数の周波数帯域間の比は、バイスタティックドップラー速度Ｖに依らずに、搬送周波数の比のみで決定される。そのため、ＣＣＦ（ｎ，ｑ＊ｆｃ（ｎ）／ｆ１（ｎ），ｍ）のように、周波数帯域毎の搬送波周波数の比とドップラー周波数の比が一致又は近い相互相関関数を合成するようにしてもよい。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係るパッシブレーダ装置の構成を示す図である。図７に示す実施の形態３に係るパッシブレーダ装置は、図１に示す実施の形態１に係るパッシブレーダ装置から帯域分割手段１０３，１０４及び受信手段１０５，１０６を削除し、広帯域受信手段１１０，１１１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その説明を省略する。

広帯域受信手段（捜索系広帯域受信手段）１１０は、受信アンテナ１０１により受信された反射波の受信信号（ＲＦ信号）を広帯域で受信してＡ／Ｄ変換を行い、周波数帯域毎に分割するものである。
広帯域受信手段（参照系広帯域受信手段）１１１は、受信アンテナ１０２により受信された直接波の受信信号（ＲＦ信号）を広帯域で受信してＡ／Ｄ変換を行い、周波数帯域毎に分割するものである。

図７に示す構成では、広帯域受信手段１１０、１１１によって複数の周波数帯域の信号を一括でＡ／Ｄ変換した後に、ディジタル処理で帯域毎の信号に分割する。ただし、この場合には広帯域受信手段１１０，１１１として、広帯域受信機及び広帯域Ａ／Ｄ変換機が必要になる。

以上のように、この実施の形態３によれば、帯域分割手段１０３，１０４及び受信手段１０５，１０６に代えて、広帯域受信手段１１０，１１１を用いるように構成しても、複数周波数帯域間でドップラー周波数が異なることによる積分損失を抑制することができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、複数の周波数帯域の送信信号の振幅・位相変動及び受信機の周波数特性による振幅・位相変動を簡易な構成でリアルタイムに推定することで、複数周波数帯域の信号を損失なく合成する方式について示す。

まず、ＣＳ／ＢＳ放送波を例にとって、複数の周波数帯域の送信信号の振幅・位相変動及び受信機の周波数特性による振幅・位相変動について説明する。
周波数帯域の送信信号は以下のように書ける。

ここで、ｓ_ｎ（ｔ）は周波数チャンネル＃ｎの変調系列（放送／通信データ等）、ｆ_ｃ，ｎは周波数チャンネル＃ｎの中心周波数（搬送波周波数）、φ_ｎは周波数チャンネル＃ｎの信号の初期位相である。また、衛星の直接波を受信する受信アンテナ／受信機を参照系、目標散乱波を受信する受信アンテナ／受信機を捜索系と呼ぶ。参照系、捜索系は同期していることを前提とする。

次に、参照系で受信した周波数チャンネル＃ｎの直接波は以下のように書ける。

ここで、α_ｎは周波数チャンネル＃ｎの直接波受信時の複素振幅、τ_Ｄは衛星から参照系までの伝播遅延時間である。

次に、式（９）の受信信号に対し、ローカル信号ｅｘｐ（ｊ２πｆ_ｃ，ｎｔ）を乗算することにより、ベースバンド信号に変換する。

φ^〜 _ｎは、ローカル信号の初期位相を含んだ周波数チャンネル＃ｎの位相である。

次に、捜索系の受信信号について考える。
ここで、周波数チャンネル＃ｎの目標散乱波受信時の複素振幅をβ_ｎ、衛星−目標−捜索系までの伝播遅延時間をτ_Ｂ、目標のバイスタティック速度をｖ_Ｂ、光速をｃとすると、以下のように書ける。

ここで、ｆ_ｂ，ｎ＝ｖＢ／ｃ＊ｆｃ，ｎであり、目標のバイスタティックドップラー周波数である。

次に、式（１１）の受信信号に対し、参照系と同様にローカル信号ｅｘｐ（ｊ２πｆ_ｃ，ｎｔ）を乗算することにより、ベースバンド信号に変換する。

次に、周波数チャンネル＃ｎの直接波の伝播遅延時間及びドップラー周波数をシフトさせて目標散乱波との相互相関処理を以下のように行う。

ここで、Ｔは積分時間である。

次に、伝播遅延時間τ_Ｔ＝τ_Ｂ−τ_Ｄ、ドップラー周波数ｆ_ｂ，ｎにおける目標ピークの相互相関値は以下のように書ける。

ここで、Ｐｎは周波数帯域＃ｎの平均電力である。

そして、周波数チャンネル間の振幅・位相変動、目標ＲＣＳ及び受信機周波数特性を無視すれば、以下のように書ける。

相互相関関数ＣＣＦ_ｎ（τ_Ｔ，ｆ_ｂ，ｎ）は、実際には離散信号により計算されるので、遅延時間インデックスをｌ（＝０，・・・，Ｌ−１）、ドップラー周波数インデックスをｋ（＝０，・・・，Ｋ−１）とすると、χ_ｎ［ｌ_Ｔ，ｋ_ｂ，ｎ］と表すことができる。ここで、Δｔをサンプリング周期、Δｆをドップラー周波数分解能とすると、τ_Ｔ＝ｌ_ＴΔｔ，ｆ_ｂ，ｎ＝ｋ_ｂ，ｎΔｆである。

また、ＣＳ／ＢＳ衛星放送波の場合、周波数間隔Δｆは一定であり、ｆ_ｃ，ｎ＝ｆ_ｃ，０＋ｎΔｆと書ける。その場合、以下のように相互相関値を周波数チャンネル方向にＩＦＦＴすることにより、コヒーレントに合成することができる。

この式（１６）の絶対値がピークを持つｋは以下となる。

また、目標のＲＣＳの周波数特性が、振幅が一定で位相のみが線形に変化する場合、すなわち、ｅｘｐ（ｊ２πｆ_ｃ，ｎτ_ＲＣＳ）と書ける場合においても上記の周波数チャンネル方向のＩＦＦＴにより目標が積分されることが分かる。ただし、その場合、ピークとなる遅延時間インデックスがτ_ＲＣＳ分だけシフトすることに注意が必要である。

上記が成り立つためには、αｎ×βｎ^＊×Ｐｎが帯域間で変化しないという前提が必要である。しかし実際には、Ｐｎは帯域間で変化し、捜索系受信機と参照系受信機間の周波数特性差によりαｎ×βｎ^＊は帯域毎に変化する。このＰｎの変化については、衛星直接波をモニタリングして推定する等により補償する方法がある。また、受信機間の周波数特性については、基準信号源を別途用意し、アンテナ近傍あるいはアンテナ端から信号入力することで補償する方法がある。しかし、その分装置規模の増大、補償作業時の人件費が必要となる等の問題がある。また、パッシブレーダ装置の運用中に上記補償を行う場合、その間、目標反射信号が受信できなくなるという問題がある。

実施の形態４では上記問題に対し、簡易な構成でかつリアルタイムにＰｎの変化及び受信機間の周波数特性を補償する形態について述べる。実施の形態４に係るパッシブレーダ装置の構成を図８に示す。図８に示す実施の形態４に係るパッシブレーダ装置は、図１に示す実施の形態１に係るパッシブレーダ装置に帯域間補償手段１１２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その説明を省略する。

帯域間補償手段１１２は、相互相関処理手段１０７による周波数帯域毎の相互相関結果に対して、周波数帯域毎の振幅及び位相変動を補償するものである。
なお、帯域合成手段１０８は、帯域間補償手段１１２による補償後の周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成する。

次に、帯域間補償手段１１２の詳細について説明する。
送信源２０１からの直接波は、一般に電力が大きいため、捜索系である受信アンテナ１０１のサイドローブあるいはバックローブから混入する。ここでは、受信アンテナ１０１に混入した直接波を用いて帯域間の振幅・位相特性の補償を行う。捜索系である受信アンテナ１０１と参照系である受信アンテナ１０２がほぼ同一の場所に置かれており（信号帯域の逆数×光速の範囲内）、送信源２０１が受信機から見て静止しているとみなせる場合、捜索系の受信信号と参照系の受信信号の相互相関関数において、送信源２０１から受信アンテナ１０１に混入した直接波は、ドップラー周波数インデックスｋ＝０、遅延時間インデックスｌ＝０の箇所にピークｓ_{ｄｉｒ，ｎ}として現れる。

受信アンテナ１０１のサイドローブあるいはバックローブから混入した直接波の電力が小さいとしても、相互相関関数の積分時間Ｔが長ければピークとして現れる。一般には、目標反射受信電力と直接波漏れ込み受信電力との比較では、目標反射受信電力の方が数十倍以上に小さい。従って、目標反射信号が検出される程度の積分時間の相互相関関数を行った際には、直接波漏れ込みのピークが発生し、かつ高いＳＮＲとなることが多い。

一方、帯域間の合成の際には、帯域間の相対振幅・位相特性が補償されていればよいので、帯域間補償手段１１２は、例えば以下のように帯域＃１を基準として補正係数を算出する。

そして、帯域間補償手段１１２は、上記のように算出した補正係数を用いて、以下のように相互相関関数を補償することで、送信信号の帯域間の信号電力変動及び受信機間の周波数特性を補償することができる。

その後、帯域間補償手段１１２は、式（２０）のように帯域間の補償を行った相互相関関数を帯域合成手段１０８に送る。これにより、損失無く合成することができる。

なお上記では、受信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２がほぼ同一の場所に置かれており、送信源２０１が静止している場合を想定した。それに対し、送信源２０１−受信アンテナ１０１間と送信源２０１−受信アンテナ１０２間の遅延時間差がＬｄｉｆΔｔで、送信源２０１が移動しており、移動に伴い受信機で観測されるドップラー周波数がＫｄｉｆΔｆの場合、帯域間補償手段１１２は、以下のように補正係数を求めることができる。

また上記では、受信アンテナ１０１が受信アンテナ１０２とは別の方向に指向されているという前提で直接波の漏れ込みを利用する構成について示した。即ち、帯域間補償手段１１２にて、相互相関処理手段１０７による周波数帯域毎の相互相関結果における直接波の漏れ込み成分の振幅比及び位相差を用いて当該周波数帯域毎の振幅及び位相変動を補償する補正係数を算出し、当該補正係数により相互相関結果を補償するように構成した。
一方、直接波の漏れ込みが極端に低く相互相関関数のピークとして現れない場合には、受信アンテナ１０１を送信源２０１方向に一時的に向けて補正係数を算出し、再度、受信アンテナ１０１を目標方向に指向するという構成も考えられる。即ち、帯域間補償手段１１２は、受信アンテナ１０１を直接波方向に向けて取得した周波数帯域毎の反射波の受信信号と直接波の受信信号の振幅比及び位相差を補正係数とし、当該補正係数により当該周波数帯域毎の相互相関結果を補償するように構成してもよい。

また上記では、捜索系の受信信号と参照系の受信信号との相互相関関数における直接波に相当するピークを用いることで周波数帯域間の補償を行った。それに対して、単に捜索系の受信信号と参照系の受信信号の帯域間の振幅・位相を比較することで、補正係数を求める構成としてもよい。

以上のように、この実施の形態４によれば、帯域間の補償手段として新たな装置を付加することなく、従来の目標検出処理の一連の流れの中で帯域間の補正係数を算出するように構成したので、装置規模の拡大を抑制しつつリアルタイムに帯域間の振幅・位相変動を補償することができ、帯域合成手段１０８における目標ＳＮＲを改善することができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、図１に示す実施の形態１における帯域合成手段１０８において、遅延時間方向のデータを並び替えることで高分解能な相互相関関数を得る場合について示す。なお、実施の形態５に係るパッシブレーダ装置は、図１に示す実施の形態１に係るパッシブレーダ装置の構成と同様であり、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。

実施の形態５における帯域合成手段１０８では、相互相関処理手段１０７による周波数帯域毎の相互相関結果に対して、当該相互相関結果の遅延時間インデックスに依存する周波数帯域毎の位相変動を補償し、当該周波数帯域毎の逆高速フーリエ変換行った帯域間合成後の相互相関結果を遅延時間方向に並べ替える。

ここで、帯域合成後に式（１７）において観測可能な最大の遅延時間τ_ｍａｘはｋ＝Ｎの場合であり、以下のように書ける。

また、遅延時間分解能Δτは、以下となる。

従って、目標遅延時間τが上記（２２）の範囲を超えていた場合、遅延時間のアンビギュイティが発生し、正確な遅延時間の推定ができなくなる。
そこで、実施の形態５では、相互相関処理結果の遅延時間インデックスを用いて、遅延に対応する位相を補償した後に帯域合成を行うことにより、遅延時間のアンビギュイティを解消し、正確な遅延時間を得ることを目的とする。

実施の形態５では、まず、以下のように相互相関処理後の遅延時間インデックスｌ_Ｔを用いて位相補償を行う。

次に、実施の形態１と同様に上記位相補償後の相互相関関数を以下のように帯域方向にＩＦＦＴすることにより、帯域間の合成を行う。

ここで、ｍ（＝０，１，・・・，Ｎ−１）は高分解能遅延時間インデックスである。

上記のように計算することで、帯域合成手段１０８において推定すべき遅延時間範囲はΔｔに限定されていることが分かる。このΔｔはサンプリング周期であり、通常、信号帯域幅Ｂの逆数に設定する。即ち、Δｔ＝１／Ｂである。従って、遅延時間τ_Ｔは、以下のように求めることができる。

また、式（２６）を以下のように遅延時間方向に並べ替えることにより、遅延時間の分解能を向上した相互相関関数を得ることができる。

ここで、

である。

以上のように、この実施の形態５によれば、帯域合成手段１０８にて、相互相関関数の遅延時間に依存した位相を補償した後に帯域間の合成処理を行うように構成したので、帯域間合成後の遅延時間アンビギュイティを無くし、高分解能な相互相関関数を得ることができる。

実施の形態６．
実施の形態１〜５では捜索系が１系統の場合について示したが、実施の形態６では複数系統を備えた構成について示す。図９はこの発明の実施の形態６に係るパッシブレーダ装置の構成を示す図である。図９に示す実施の形態６に係るパッシブレーダ装置は、図１に示す実施の形態１に係るパッシブレーダ装置の受信アンテナ１０１、帯域分割手段１０３、受信手段１０５、相互相関処理手段１０７、帯域合成手段１０８、ピーク検出手段１０９を複数系統設け、ビーム形成手段１１３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その説明を省略する。

ビーム形成手段１１３は、複数の帯域合成手段１０８による帯域合成結果を複数の受信アンテナ１０１間で合成することによりビーム形成を行うものである。
なお、複数の目標探知手段１０９は、ビーム形成手段１１３によるビーム形成結果に基づいて目標を探知する。

ここで、ビーム形成手段１１３では、以下のように帯域合成後の相互相関関数を捜索系の受信アンテナ１０１間で合成する。即ち、ビーム形成手段１１３は、帯域合成手段１０８による帯域合成結果に対して、搬送波周波数、ビーム指向方向及び受信アンテナ１０１の位置関係に依存した位相差を補償するようビーム形成を行う。受信アンテナ１０１が等間隔アレーアンテナ（アンテナ間隔ｄ、アンテナ数ｐ）を構成していた場合、相互相関関数χ_{ｃｏｍ，ｐ}［ｌ_Ｔ，ｋ_ｂ，ｎ，ｍ］のビーム形成処理は以下のように書ける。

ここで、θｑはビーム指向方向である。

上記のようにビーム形成を行うことで、アンテナ数分のＳＮＲ改善利得が見込まれる。
また、χ［ｌ_Ｔ，ｋ_ｂ，ｎ，ｍ］の絶対値（振幅値）又は電力値を算出した後にアンテナ数分だけ合成（加算又は平均）する構成としても構わない。

また、上記では等間隔アレーアンテナの場合について述べたが、不等間隔アレーまた２次元アレーについても拡張が可能である。
また、ビーム形成手段１１３は、相互相関処理手段１０７による処理直後にビーム形成を行う構成としてもよい。

以上のように、この実施の形態６によれば、捜索系を複数系統設け、相互相関処理手段１０７または帯域合成手段１０８による処理結果を複数の受信アンテナ１０１間で合成することによりビーム形成を行うビーム形成手段１１３を設けたので、アンテナ数分のＳＮＲ改善利得を見込むことができる。

実施の形態７．
実施の形態７では、帯域合成後の相互相関関数を時間方向に積分することで、効率的に長時間の積分を行う構成について示す。図１０はこの発明の実施の形態７に係るパッシブレーダ装置の構成を示す図である。図１０に示す実施の形態７に係るパッシブレーダ装置は、図１に示す実施の形態１に係るパッシブレーダ装置に長時間積分手段１１４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その説明を省略する。

長時間積分手段１１４は、帯域合成手段１０８による帯域合成結果を長時間積分するものである。
なお、目標探知手段１０９は、長時間積分手段１１４による積分結果に基づいて目標を探知する。

ここで、長時間積分手段１１４による長時間積分法としては、例えば非特許文献１に開示された手法がある。この非特許文献１の長時間積分法では、まず、パルスヒット毎のレーダ受信信号を幾つかのＣＰＩ（ＣｏｈｅｒｅｎｔＰｕｌｓｅＩｎｔｅｒｖａｌ）に分割する。そして、分割したＣＰＩ内においてパルスヒット間のＦＦＴにより積分したレンジドップラーマップを生成する。そして、それをＣＰＩ間で積分する際に目標の移動に応じた複数の仮説を立てて時間方向に積分する。これにより、目標のレンジ・ドップラー周波数シフトによる積分損失を低減することができる。

ここで、上記パルスヒット毎のレンジドップラーマップは、実施の形態２におけるブロック毎の相互相関関数に置き換えることができる。即ち、図５で示したブロックのいくつかをまとめて１ＣＰＩとして、複数のＣＰＩのデータを作成する。１ＣＰＩ内では実施の形態２で示したようにＦＦＴによるブロック間の積分を行って相互相関関数を算出し、それらをＣＰＩ間で積分する際に複数の仮説を立てることを考える。

ここで、１ＣＰＩ内の相互相関後の遅延時間（レンジ）インデックス数をＬ_ｔ、ドップラー周波数インデックス数をＫ_Ｄ、目標の移動に伴う仮説数をＮ_ＨＹ、ＣＰＩ数をＮ_ＣＰＩとすると、長時間積分後に帯域合成処理を行う構成とした場合、帯域合成処理時には、Ｌ_ｔＫ_ＤＮ_ＨＹＮ_ＣＰＩ回のＮ点ＩＦＦＴの計算が必要になる。一方、帯域合成処理後の長時間積分を行う場合、帯域合成処理の演算量は、Ｌ_ｔＫ_ＤＮ_ＣＰＩ回のＮ点ＩＦＦＴで良く、仮説数Ｎ_ＨＹの分だけＩＦＦＴ演算回数が減少するという利点がある。

以上のように、この実施の形態７によれば、帯域合成処理後に相互相関関数のＣＰＩ間での長時間積分を行う長時間積分手段１１４を備えたので、長時間積分後に帯域合成処理を行う構成と比較して、仮説数分だけＩＦＦＴ演算の回数を減少させることができる。

なお、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。

この発明に係るパッシブレーダ装置は、複数周波数帯域間でドップラー周波数が異なることによる積分損失を抑制することができ、自らは電波を放射せずに既存電波源を放射源として、航空機や船舶等の目標の探知追尾を実現するパッシブレーダ装置において、複数の周波数帯域をコヒーレントに合成することにより、探知追尾性能の改善を図るパッシブレーダ装置等に用いるのに適している。

１０１受信アンテナ（捜索系受信アンテナ）、１０２受信アンテナ（参照系受信アンテナ）、１０３帯域分割手段（捜索系帯域分割手段）、１０４帯域分割手段（参照系帯域分割手段）、１０５受信手段（捜索系受信手段）、１０６受信手段（参照系受信手段）、１０７相互相関処理手段、１０８帯域合成手段、１０９ピーク検出手段（目標探知手段）、１１０広帯域受信手段（捜索系広帯域受信手段）、１１１広帯域受信手段（参照系広帯域受信手段）、１１２帯域間補償手段、１１３ビーム形成手段、１１４長時間積分手段、２０１送信源（電波源）、２０２目標、１０７１ドップラー周波数シフト部、１０７２，１０７２ｂ，１０７３，１０７３ｂＦＦＴ部、１０７４複素共役乗算部、１０７５ＩＦＦＴ部、１０７６ブロック分割部（捜索系ブロック分割部）、１０７７ブロック分割部（参照系ブロック分割部）、１０７８ブロック間ＦＦＴ部。

この発明に係るパッシブレーダ装置は、電波源から送信されて目標で反射された反射波を受信する捜索系受信アンテナと、電波源から送信された直接波を受信する参照系受信アンテナと、捜索系受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を周波数帯域毎に分割する捜索系帯域分割手段と、参照系受信アンテナにより受信された直接波の受信信号を周波数帯域毎に分割する参照系帯域分割手段と、捜索系帯域分割手段により分割された反射波の受信信号と、参照系帯域分割手段により分割された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う相互相関処理手段と、相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果のドップラー周波数からドップラー速度を算出し、当該ドップラー速度が一致または近い相互相関結果を帯域方向に逆高速フーリエ変換または逆フーリエ変換することで帯域合成を行う帯域合成手段とを備えたものである。

Claims

電波源から送信されて目標で反射された反射波を受信する捜索系受信アンテナと、
前記電波源から送信された直接波を受信する参照系受信アンテナと、
前記捜索系受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を周波数帯域毎に分割する捜索系帯域分割手段と、
前記参照系受信アンテナにより受信された直接波の受信信号を周波数帯域毎に分割する参照系帯域分割手段と、
前記捜索系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の反射波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う捜索系受信手段と、
前記参照系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の直接波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う参照系受信手段と、
前記捜索系受信手段によりＡ／Ｄ変換された反射波の受信信号と、前記参照系受信手段によりＡ／Ｄ変換された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う相互相関処理手段と、
前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成する帯域合成手段と、
前記帯域合成手段による帯域合成結果に基づいて前記目標を探知する目標探知手段と
を備えたパッシブレーダ装置。
前記捜索系帯域分割手段及び前記参照系帯域分割手段は、前記受信信号を周波数帯域毎にアナログ段で分割する
ことを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
前記捜索系帯域分割手段及び前記参照系帯域分割手段は、ローカル信号発信源を有し、当該ローカル信号発信源からの周波数を時系列に変更した信号と、前記受信信号とのミキシングを行うことで、当該受信信号を周波数帯域毎に分割する
ことを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
前記相互相関処理手段は、
前記参照系受信手段からの周波数帯域毎の直接波の受信信号を、想定する目標のバイスタティックドップラー速度及び当該周波数帯域毎の搬送波周波数から算出したドップラー周波数の分だけ周波数シフトするドップラー周波数シフト部と、
前記捜索系受信手段からの周波数帯域毎の反射波の受信信号及び前記ドップラー周波数シフト部により周波数シフトされた周波数帯域毎の直接波の受信信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された周波数帯域毎の直接波の受信信号の複素共役を取り、前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された周波数帯域毎の反射波の受信信号と乗算する複素共役乗算部と、
前記複素共役乗算部による複素共役乗算結果を逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ部とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
前記相互相関処理手段は、
前記捜索系受信手段からの周波数帯域毎の反射波の受信信号及び前記参照系受信手段からの周波数帯域毎の直接波の受信信号を、それぞれブロック毎に分割するブロック分割部と、
前記ブロック分割部により分割された周波数帯域及びブロック毎の反射波の受信信号、並びに周波数帯域及びブロック毎の直接波の受信信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された周波数帯域及びブロック毎の直接波の受信信号の複素共役を取り、前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された周波数帯域及びブロック毎の反射波の受信信号と乗算する複素共役乗算部と、
前記複素共役乗算部による複素共役乗算結果を逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ部と、
前記ＩＦＦＴ部による逆高速フーリエ変換結果をブロック方向に高速フーリエ変換するブロック間ＦＦＴ部とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
前記捜索系ブロック分割部は、時間間隔Ｔｂ毎に前記受信信号を分割した後に、当該分割した各ブロックの受信信号に次のブロックの受信信号を追加することで、時間間隔２Ｔｂのブロックを生成し、
前記参照系ブロック分割部は、前記時間間隔Ｔｂ毎に前記受信信号を分割した後に、当該分割した各ブロックの受信信号に前記時間間隔Ｔｂ分の０信号を追加することで、時間間隔２Ｔｂのブロックを生成する
ことを特徴とする請求項５記載のパッシブレーダ装置。
前記捜索系ブロック分割部は、時間間隔Ｔｂ毎に前記受信信号を分割し、時間間隔Ｔｂのブロックを生成し、
前記参照系ブロック分割部は、時間間隔Ｔｂ毎に前記受信信号を分割し、時間間隔Ｔｂのブロックを生成する
ことを特徴とする請求項５記載のパッシブレーダ装置。
前記帯域合成手段は、前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果を帯域方向に逆フーリエ変換することで、帯域合成を行う
ことを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
前記帯域合成手段は、前記各周波数帯域の間隔が一定である場合に、前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果を帯域方向に逆高速フーリエ変換することで、帯域合成を行う
ことを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
前記帯域合成手段は、前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果のドップラー周波数からドップラー速度を算出し、当該ドップラー速度が一致又は近い相互相関結果を帯域方向に逆高速フーリエ変換することで、帯域合成を行う
ことを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
電波源から送信されて目標で反射された反射波を受信する捜索系受信アンテナと、
前記電波源から送信された直接波を受信する参照系受信アンテナと、
前記捜索系受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を広帯域で受信してＡ／Ｄ変換を行い、周波数帯域毎に分割する捜索系広帯域受信手段と、
前記参照系受信アンテナにより受信された直接波の受信信号を広帯域で受信してＡ／Ｄ変換を行い、周波数帯域毎に分割する参照系広帯域受信手段と、
前記捜索系広帯域受信手段により分割された反射波の受信信号と、前記参照系広帯域受信手段により分割された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う相互相関処理手段と、
前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成する帯域合成手段と、
前記帯域合成手段による帯域合成結果に基づいて前記目標を探知する目標探知手段と
を備えたパッシブレーダ装置。
前記帯域合成手段は、前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果のドップラー周波数の比が、当該周波数帯域毎の搬送波周波数の比に一致又は近い相互相関結果を帯域方向に逆フーリエ変換することで、帯域合成を行う
ことを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
前記帯域合成手段は、前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果に対して、当該相互相関結果の遅延時間インデックスに依存する周波数帯域毎の位相変動を補償し、当該周波数帯域毎の逆高速フーリエ変換を行った帯域間合成後の相互相関結果を遅延時間方向に並べ替える
ことを特徴とする請求項１記載のパッシブレーダ装置。
電波源から送信されて目標で反射された反射波を受信する捜索系受信アンテナと、
前記電波源から送信された直接波を受信する参照系受信アンテナと、
前記捜索系受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を周波数帯域毎に分割する捜索系帯域分割手段と、
前記参照系受信アンテナにより受信された直接波の受信信号を周波数帯域毎に分割する参照系帯域分割手段と、
前記捜索系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の反射波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う捜索系受信手段と、
前記参照系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の直接波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う参照系受信手段と、
前記捜索系受信手段によりＡ／Ｄ変換された反射波の受信信号と、前記参照系受信手段によりＡ／Ｄ変換された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う相互相関処理手段と、
前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果に対して、当該周波数帯域毎の振幅及び位相変動を補償する帯域間補償手段と、
前記帯域間補償手段による補償後の周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成する帯域合成手段と、
前記帯域合成手段による帯域合成結果に基づいて前記目標を探知する目標探知手段と
を備えたパッシブレーダ装置。
前記帯域間補償手段は、前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果における直接波の漏れ込み成分の振幅比及び位相差を用いて当該周波数帯域毎の振幅及び位相変動を補償する補正係数を算出し、当該補正係数により相互相関結果を補償する
ことを特徴とする請求項１４記載のパッシブレーダ装置。
前記帯域間補償手段は、前記捜索系受信アンテナを直接波方向に向けて取得した周波数帯域毎の反射波の受信信号と直接波の受信信号の振幅比及び位相差を補正係数とし、当該補正係数により当該周波数帯域毎の相互相関結果を補償する
ことを特徴とする請求項１４記載のパッシブレーダ装置。
電波源から送信されて目標で反射された反射波を受信する複数の捜索系受信アンテナと、
前記電波源から送信された直接波を受信する参照系受信アンテナと、
前記複数の捜索系受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を周波数帯域毎に分割する捜索系帯域分割手段と、
前記参照系受信アンテナにより受信された直接波の受信信号を周波数帯域毎に分割する参照系帯域分割手段と、
前記捜索系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の反射波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う捜索系受信手段と、
前記参照系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の直接波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う参照系受信手段と、
前記捜索系受信手段によりＡ／Ｄ変換された反射波の受信信号と、前記参照系受信手段によりＡ／Ｄ変換された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う相互相関処理手段と、
前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成する帯域合成手段と、
前記帯域合成手段による帯域合成結果を前記複数の捜索系受信アンテナ間で合成することによりビーム形成を行うビーム形成手段と
前記ビーム形成手段によるビーム形成結果に基づいて前記目標を探知する目標探知手段と
を備えたパッシブレーダ装置。
電波源から送信されて目標で反射された反射波を受信する複数の捜索系受信アンテナと、
前記電波源から送信された直接波を受信する参照系受信アンテナと、
前記複数の捜索系受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を周波数帯域毎に分割する捜索系帯域分割手段と、
前記参照系受信アンテナにより受信された直接波の受信信号を周波数帯域毎に分割する参照系帯域分割手段と、
前記捜索系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の反射波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う捜索系受信手段と、
前記参照系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の直接波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う参照系受信手段と、
前記捜索系受信手段によりＡ／Ｄ変換された反射波の受信信号と、前記参照系受信手段によりＡ／Ｄ変換された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う相互相関処理手段と、
前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果を前記複数の捜索系受信アンテナ間で合成することによりビーム形成を行うビーム形成手段と
前記ビーム形成手段によるビーム形成結果を帯域合成する帯域合成手段と、
前記ビーム形成手段による帯域合成結果に基づいて前記目標を探知する目標探知手段と
を備えたパッシブレーダ装置。
前記ビーム形成手段は、前記帯域合成手段による帯域合成結果に対して、搬送波周波数、ビーム指向方向及び前記捜索系受信アンテナの位置関係に依存した位相差を補償するようビーム形成を行う
ことを特徴とする請求項１７記載のパッシブレーダ装置。
前記ビーム形成手段は、前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果に対して、搬送波周波数、ビーム指向方向及び前記捜索系受信アンテナの位置関係に依存した位相差を補償するようビーム形成を行う
ことを特徴とする請求項１８記載のパッシブレーダ装置。
前記ビーム形成手段は、前記帯域合成手段による帯域合成結果に対して、振幅値又は電力値を算出した後に前記捜索系受信アンテナ分だけ加算又は平均する
ことを特徴とする請求項１７記載のパッシブレーダ装置。
前記ビーム形成手段は、前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果に対して、振幅値又は電力値を算出した後に前記捜索系受信アンテナ分だけ加算又は平均する
ことを特徴とする請求項１８記載のパッシブレーダ装置。
電波源から送信されて目標で反射された反射波を受信する捜索系受信アンテナと、
前記電波源から送信された直接波を受信する参照系受信アンテナと、
前記捜索系受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を周波数帯域毎に分割する捜索系帯域分割手段と、
前記参照系受信アンテナにより受信された直接波の受信信号を周波数帯域毎に分割する参照系帯域分割手段と、
前記捜索系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の反射波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う捜索系受信手段と、
前記参照系帯域分割手段により分割された周波数帯域毎の直接波の受信信号を受信してＡ／Ｄ変換を行う参照系受信手段と、
前記捜索系受信手段によりＡ／Ｄ変換された反射波の受信信号と、前記参照系受信手段によりＡ／Ｄ変換された直接波の受信信号との周波数帯域毎の相互相関を行う相互相関処理手段と、
前記相互相関処理手段による周波数帯域毎の相互相関結果を帯域合成する帯域合成手段と、
前記帯域合成手段による帯域合成結果を長時間積分する長時間積分手段と
前記長時間積分手段による積分結果に基づいて前記目標を探知する目標探知手段と
を備えたパッシブレーダ装置。
前記長時間積分手段は、前記相互相関処理手段による相互相関結果に対して、前記目標の移動に応じた複数の仮説に基づき時間方向に積分する
ことを特徴とする請求項２３記載のパッシブレーダ装置。