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公開番号2025065831
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2023175300
出願日2023-10-10
発明の名称レーダ装置、信号処理装置及び信号処理方法
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G01S 7/292 20060101AFI20250415BHJP(測定;試験)
要約【課題】ノイズを低減し、移動する目標の検出性能を向上させたレーダ装置を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、レーダ装置は、アンテナ部と、送受信部と、信号処理部とを備える。送受信部は、アンテナ部からレーダパルスを送信し、アンテナ部に到来した電波を受信して受信信号を生成する。信号処理部は、受信信号を処理する。信号処理部は、パルス圧縮処理部と、第1の高感度化処理部と、第2の高感度化処理部と、検出処理部とを備える。パルス圧縮処理部は、受信信号をパルス圧縮して圧縮パルス信号を生成する。第1の高感度化処理部は、圧縮パルス信号におけるノイズを低減して第1の高感度化信号を生成する。第2の高感度化処理部は、第1の高感度化信号のノイズを低減して第2の高感度化信号を生成する。検出処理部は、第2の高感度化信号から目標を検出する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
アンテナ部と、
前記アンテナ部からレーダパルスを送信し、前記アンテナ部に到来した電波を受信して受信信号を生成する送受信部と、
前記受信信号を処理する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、
前記受信信号をパルス圧縮して圧縮パルス信号を生成するパルス圧縮処理部と、
前記圧縮パルス信号におけるノイズを低減して第１の高感度化信号を生成する第１の高感度化処理部と、
前記第１の高感度化信号のノイズを低減して第２の高感度化信号を生成する第２の高感度化処理部と、
前記第２の高感度化信号から目標を検出する検出処理部と、
を備えるレーダ装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１の高感度化処理部は、前記圧縮パルス信号を用いた機械学習を繰り返して第１の学習済みモデルを生成する第１の学習部を備え、
前記第２の高感度化処理部は、前記第１の高感度化信号を用いた機械学習を繰り返して第２の学習済みモデルを生成する第２の学習部を備える、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記圧縮パルス信号をパルス積分して積分パルス信号を生成する積分処理部をさらに備え、
前記第２の高感度化処理部は、前記積分パルス信号と前記第１の高感度化信号とから前記第２の高感度化信号を生成する、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記圧縮パルス信号の境界部分は、ノイズの信号によって拡張されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載のレーダ装置。
【請求項５】
アンテナ部と、
前記アンテナ部からレーダパルスを送信し、前記アンテナ部に到来した電波を受信して受信信号を生成する送受信部と、
前記受信信号を処理する信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記受信信号をパルス圧縮して圧縮パルス信号を生成するパルス圧縮処理部と、
前記圧縮パルス信号におけるノイズを低減して高感度化信号を生成する高感度化処理部と、
前記高感度化信号における目標らしさの確率を算出して確率信号を生成する確率出力部と、
前記圧縮パルス信号と前記確率信号とから目標を検出する検出処理部と
を備えるレーダ装置。
【請求項６】
前記高感度化処理部は、前記圧縮パルス信号を用いた機械学習を繰り返して第１の学習済みモデルを生成する第１の学習部を備え、
前記確率出力部は、前記高感度化信号を用いた機械学習を繰り返して第２の学習済みモデルを生成する第２の学習部を備える
請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
アンテナ部と、
前記アンテナ部からレーダパルスを送信し、前記アンテナ部に到来した電波を受信して受信信号を生成する送受信部と、
前記受信信号を処理する信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、
前記受信信号をパルス圧縮して圧縮パルス信号を生成するパルス圧縮処理部と、
前記圧縮パルス信号におけるノイズを低減して高感度化信号を生成する高感度化処理部と、
前記圧縮パルス信号における目標らしさの確率を算出して確率信号を生成する確率出力部と、
前記高感度化信号と前記確率信号とから目標を検出する検出処理部と
を備えるレーダ装置。
【請求項８】
前記高感度化処理部は、前記圧縮パルス信号を用いた機械学習を繰り返して第１の学習済みモデルを生成する第１の学習部を備え、
前記確率出力部は、前記圧縮パルス信号を用いた機械学習を繰り返して第２の学習済みモデルを生成する第２の学習部を備える
請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記機械学習は、畳み込みニューラルネットワークに学習データを繰り返し与えて前記第１の学習済みモデル及び前記第２の学習済みモデルを生成する深層学習である請求項２、６及び８の何れか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
レーダ装置の受信信号を処理する信号処理装置において、
前記受信信号をパルス圧縮して圧縮パルス信号を生成するパルス圧縮処理部と、
前記圧縮パルス信号におけるノイズを低減して第１の高感度化信号を生成する第１の高感度化処理部と、
前記第１の高感度化信号のノイズを低減して第２の高感度化信号を生成する第２の高感度化処理部と、
前記第２の高感度化信号から目標を検出する検出処理部と
を備える信号処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーダ装置、信号処理装置及び信号処理方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば航空機に搭載され、飛来する目標を検出するためのレーダ装置が知られている。この種のレーダ装置では、例えば、機械学習を適用したパターン識別器を用いてクラッタを抑圧することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０１５０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目標が遠方に存在する場合又はＲＣＳ（Radar Cross Section）が小さい場合には、受信信号のＳ／Ｎ（Signal to Noise ratio）が小さくなる。レーダ装置のアンテナの開口面積を大きくしたり、送信電力を大きくしたりすることは、Ｓ／Ｎを大きくするために有効であるが、ハードウェアの規模が増大する。また、コヒーレント積分等に用いるパルス数を増やすことでもＳ／Ｎを大きくできるが、更新レートが大きくなったり、検出エリアが限定されたりすることがある。まして、高速で移動する目標の場合には、検出性能が大きく低下する。そのため従来手法とは異なる機械学習を用いた信号処理手法により、レーダのアンテナのハードウェア規模を増大することなく、高速で移動する目標の検出性能を向上することが必要である。しかし、様々な速度の目標に対応するためには、様々な速度に対応可能なパターン識別器を学習させる必要があり、機械学習の規模が大きくなる。
【０００５】
そこで、目的は、ノイズを低減し、移動する目標の検出性能が高いレーダ装置、信号処理装置及び信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、レーダ装置は、アンテナ部と、送受信部と、信号処理部とを備える。送受信部は、アンテナ部からレーダパルスを送信し、アンテナ部に到来した電波を受信して受信信号を生成する。信号処理部は、受信信号を処理する。信号処理部は、パルス圧縮処理部と、第１の高感度化処理部と、第２の高感度化処理部と、検出処理部とを備える。パルス圧縮処理部は、受信信号をパルス圧縮して圧縮パルス信号を生成する。第１の高感度化処理部は、圧縮パルス信号におけるノイズを低減して第１の高感度化信号を生成する。第２の高感度化処理部は、第１の高感度化信号のノイズを低減して第２の高感度化信号を生成する。検出処理部は、第２の高感度化信号から目標を検出する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、各実施形態に係わるレーダ装置の一例を示す機能ブロック図である。
図２は、第１の実施形態に係わる信号処理部の一例を示す機能ブロック図である。
図３は、高感度化処理部１２２及び高感度化処理部１２３の構成の一例を示すブロック図である。
図４は、第１の実施形態における信号処理部による目標検出処理の一例を示すフローチャートである。
図５は、高感度化処理部１２２及び１２３の動作について説明するための図である。
図６は、第２の実施形態に係わる信号処理部の一例を示す機能ブロック図である。
図７は、第３の実施形態に係わる信号処理部の一例を示す機能ブロック図である。
図８は、第３の実施形態における信号処理部による目標検出処理の一例を示すフローチャートである。
図９は、第４の実施形態に係わる信号処理部の一例を示す機能ブロック図である。
図１０は、第５の実施形態に係わる信号処理部の一例を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。図１は、各実施形態に係わるレーダ装置の一例を示す機能ブロック図である。実施形態では、パルスレーダが想定される。図１に示されるように、レーダ装置１は、アンテナ部１０、送受信部１１及び信号処理部１２を備える。また、レーダ装置１は、信号処理部１２の出力を視覚的に表示することでユーザに提示するための表示部１３を備えてもよい。ここで、ユーザは、例えばレーダ装置１によって目標を監視する監視員である。目標は、例えば、飛しょう体、飛行体といった空中を比較的に高速で移動する対象物である。目標には人が乗っていてもよいし、乗っていなくてもよい。また、目標は、必ずしも空中を移動する対象物に限定されるものではない。
【０００９】
アンテナ部１０は、例えば、規則的に配列される複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナ（array antenna）である。アンテナ部１０は、空間に電波（レーダ波）を送信し、目標からの反射波（受信信号）を含む電波を受信する。
【００１０】
送受信部１１は、レーダパルスを生成してアンテナ部１０に送る。また、送受信部１１は、アンテナ部１０に到来した電波に対して、増幅、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換等の処理を施すことで受信信号を生成する。送受信部１１は、生成した受信信号を、信号処理部１２に送る。
（【００１１】以降は省略されています）

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