JP3672228B2 - Radar equipment - Google Patents

Description

【０００７】
ここで、ＥＥ０は複素の電界ベクトルであり、垂直方向（vertical：ｖ）の電界成分Ｅｖと水平方向（horizontal：ｈ）の電界成分Ｅｈを用いて次式のように表すことができる。
【０００８】
【数２】

【０００９】
ここで、ρは次式で表される。
【００１０】
【数３】

【００１１】
式（３）におけるＡｖ ｅ↑｛ｊδｖ｝は、両成分に共通に作用するので、結局、ベクトル［１，ρ］↑Ｔ （Ｔは転置）がその平面波の偏波状態（polarization state）を特徴づけることになる（なお、ここで、「↑｛Ａ｝」はＡを上付文字で表示することを示す）。そこで、［１、ρ］↑Ｔのユークリッドノルムを１とするベクトルＥＥＪを次式で定義する。
【００１２】
【数４】

【００１３】
ここで↑｛＊｝は共役を表す。以下では、式（４）の電界ベクトルの表現形式をJones Vector形式と呼ぶことにする。
【００１４】
目標への入射波の偏波状態、すなわち送信アンテナの偏波状態をJones Vector形式の複素電界ベクトルＥＥｔ（図１０参照）で表現する。この場合の散乱波の複素電界ベクトルＥＥｓ（図１０参照）は次式で与えられる。
【００１５】
【数５】

【００１６】
上式において、［Ｓ］は観測対象の散乱特性を表す散乱行列（scattering matrix）であり次式で表される。
【００１７】
【数６】

【００１８】
ここで、Ｓｖｖは入射波の偏波がＶの時の散乱波のＶ成分、Ｓｖｈは入射波の偏波がＶの時の散乱波のＨ成分、Ｓｈｖは入射波の偏波がＨの時の散乱波のＶ成分、Ｓｈｈは入射波の偏波がＨの時の散乱波のＨ成分を表す。
【００１９】
この散乱波を、その偏波状態がJones Vector形式の複素電界ベクトルＥＥｒで与えられる受信アンテナで受信した場合の受信電圧Ｖｓは次式で与えられる。
【００２０】
【数７】

【００２１】
よって、この場合の受信電力Ｐｓは次のように表される。
【００２２】
【数８】

【００２３】
ここで、送信アンテナの偏波状態ＥＥｔ（図１０）と受信アンテナの偏波状態ＥＥｒ（図１０参照）とが等しい場合、すなわち、
【００２４】
【数９】

【００２５】
で、かつ、送信アンテナと受信アンテナがモノスタティックで構成されている場合、すなわち、
【００２６】
【数１０】

【００２７】
の場合を想定する。この場合簡単なマトリックス演算により、ρが次式を満足する場合に、受信電力Ｐｓがゼロになることが分かる。
【００２８】
【数１１】

【００２９】
すなわち、クラッタの散乱行列［Ｓｕ］の要素が観測等により既知であれば、式（１１）でρを決定し、これを式（４）に代入して得られる複素電界ベクトルを送受信アンテナの偏波状態にすることで、クラッタ電力を抑圧して、目標の散乱行列［Ｓｄ］に関する電力を得ることができる。従来の技術では、以上に述べた原理で動作する。
【００３０】
以下、図９に従い、具体的な処理の内容を説明する。送信機５０１で生成した広帯域パルスを送受切換器５０２、偏波制御器５０３を介して複数偏波送受信アンテナ５０４から観測対象に照射し、観測対象によって散乱されたエコーを複数偏波送受信アンテナ５０４、偏波制御器５０３、送受切換器５０２を介して受信機５０５で受信して、受信信号をスイッチ５０６に送る。この信号はスイッチ５０６の状態により、表示器５０８、または、送受信偏波同一型最適偏波選択回路５０７に送られる。
【００３１】
次に、偏波制御器５０３、スイッチ５０６、及び、送受信偏波同一型最適偏波選択回路５０７の動作原理について説明する。この従来の技術においては、試験観測モードと実観測モードの二つの観測モードを時分割で切り換えて観測を行う。まず試験観測モードでは、クラッタの散乱行列を測定する。そのため、偏波制御器５０３ではＶＶ偏波、ＶＨ偏波、ＨＨ偏波を観測するように、送受信の偏波を切り換える。例えば複数偏波送受信アンテナ５０４が水平ダイポールアンテナと垂直ダイポールアンテナで構成されている場合には、垂直ダイポールアンテナを用いて送信して、エコーを垂直アンテナで受信することでＳｖｖを得て、水平ダイポールアンテナで受信することでＳｖｈを得ることができる。同様に、水平ダイポールアンテナを用いて送信して、エコーを垂直アンテナで受信することでＳｈｖを、水平ダイポールアンテナで受信することでＳｈｈを得ることができる。これにより得られたクラッタの散乱行列［Ｓｃ］はスイッチ５０６を介して送受信偏波同一型最適偏波選択回路５０７に送られる。
【００３２】
送受信偏波同一型最適偏波選択回路５０７では、前述の式（１１）でρを決定し、この値を式（４）に代入して送受信アンテナの偏波状態ＥＥを決定し、これを偏波制御器５０３に送る。偏波制御器５０３では、送受信アンテナの偏波状態がＥＥになるように制御する。
【００３３】
次に、実観測モードに移る。実観測モードでは、偏波制御器５０３で制御された偏波状態で、観測対象に送信波を照射し、同じ偏波状態でそのエコーを受信する。偏波制御器５０３で定められた偏波状態は、クラッタの電力を抑圧する偏波状態を満足することから、理想的にはクラッタ電力を完全に抑圧して、目標の電力分布のみを得ることができる。
【００３４】
散乱特性が完全に固定されたクラッタの場合には、これ以降実観測モードを続けることで、クラッタを効果的に抑圧した状態の観測を保持することができるが、特に海面クラッタのような場合、時間と共に散乱特性が変化することも考えられることから、適当な時間間隔で再び試験観測モードに移行して送受信アンテナの偏波状態を補正する。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の装置では、以下の問題点がある。
【００３６】
１．クラッタの散乱行列のみに着目しているので、目標の散乱行列とクラッタの散乱行列によっては目標の電力まで大幅に抑圧してしまい、耐雑音性能の面で問題になる。
【００３７】
２．送信偏波と受信偏波を等しく設定するため、クラッタの電力を完全に抑圧するためには送受信偏波が等しいという条件を満たす２種類の送受信偏波のみしか選択できないので、目標の散乱行列とクラッタの散乱行列によっては目標の電力まで大幅に抑圧してしまう場合を自由に回避できないので問題になる。
【００３８】
３．モノスタティック構成でしか実現できないので、例えばステルス目標のように送信および受信アンテナの位置が同じ場合の反射を下げるように構成された目標の検出性能を向上するという目的でよく用いられるバイスタティック構成をとることができないので、耐ステルス性能が劣化する。
【００３９】
４．また、目標が複数の分解能セルに渡って存在し、その偏波特性が分解能セルごとに異なる場合にこれを考慮することができないので、検出性能が劣化する。
【００４０】
５．また、クラッタの偏波特性が各分解能セルごとに異なる場合に、これを考慮することができないので、検出性能が劣化する。
【００４１】
６．さらに、クラッタあるいは目標の偏波特性が時間的に変化する場合について考慮されていない。（対応していない。）
【００４２】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、目標の電力が抑圧されることがなく、電力の主要な成分を最大化することにより、検出性能の向上を図ることができるとともに、耐ステルス性能の向上も図れ、クラッタあるいは目標の偏波特性が時間的に変化する場合についても対応可能なレーダ装置を得ることを目標とする。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、事前の観測あるいは理論計算により得られた目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出し、蓄積する候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段と、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されているクラッタの主要な散乱行列から、クラッタ受信電力の主要な成分をゼロにするために送信偏波と受信偏波が満足すべき条件を定め、かつ、この条件の下で、各送信偏波と受信偏波を変えた場合の目標電力の主要な成分を算出する偏波電力算出手段と、偏波電力算出手段で得られた各送受信偏波における目標電力からクラッタ受信電力の主要な成分をゼロにする条件を満たし、かつ、目標電力の主要な成分を最大とするための送信偏波を決定する探索手段と、探索手段から出力される送信偏波、及び、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されたクラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行う偏波最適化手段と、を備えたレーダ装置である。
【００４４】
また、観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納している。
【００４５】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、クラッタ散乱行列データベースに蓄積されたクラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００４６】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、観測散乱行列データベースに蓄積された観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００４７】
また、候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られた候補目標の散乱行列を蓄積する候補目標散乱行列データベースと、候補目標散乱行列データベースに蓄積された上記候補目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記候補目標の主要な散乱行列を蓄積する候補目標主要散乱行列データベースと、を有する。
【００４８】
また、観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納している。
【００４９】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５０】
また、候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおける候補目標の散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標散乱行列データベースと、複数ヒット候補目標散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおける候補目標の散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された候補目標の主要な散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５１】
また、この発明は、互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、取り得る全ての偏波状態の中から、なるべく均等に分布するように複数個の偏波状態を送信偏波として選択する均一分布偏波選択手段と、均一分布偏波選択手段により選択された送信偏波、及び、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されたクラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧型偏波再構成手段と、クラッタ抑圧型偏波再構成手段から出力される異なる送信偏波毎に得られたクラッタ抑圧後の電力分布を格納する偏波最適化電力分布蓄積手段と、異なる送信偏波ごとに偏波最適化電力分布蓄積手段に格納された電力分布を各分解能セルごとに積分する電力積分手段とを備えたレーダ装置である。
【００５２】
また、観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納している。
【００５３】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、クラッタ散乱行列データベースに蓄積されたクラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの上記主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５４】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、観測散乱行列データベースに蓄積された観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５５】
また、観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納している。
【００５６】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有する。
【００５７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本実施の形態によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、１は後述する２つのアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器、２は目標とクラッタが混在する観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納する観測散乱行列データベース、３はクラッタの抑圧を行う偏波最適化回路、４は事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベース、５は事前の観測あるいは理論計算により得られた候補目標の散乱行列を蓄積する候補目標散乱行列データベース、６はクラッタ受信電力の主要な成分をゼロにする送受信偏波において目標電力の主要な成分を算出する偏波電力算出回路、７は偏波電力算出回路６により得られた目標電力から、クラッタ受信電力の主要な成分をゼロにし、かつ、目標電力の主要な成分を最大とする送信偏波を決定する探索回路、８は偏波電力算出回路６及び探索回路７とから構成される最適偏波選択回路、９は所定の偏波特性を有する第一偏波送受信アンテナ、１０は第一の偏波送受信アンテナ９の偏波特性に直交した偏波特性を有する第二偏波送受信アンテナ、１１は主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路、１２は抽出されたクラッタの主要な散乱行列を格納するクラッタ主要散乱行列データベース、１３は抽出された候補目標の主要な散乱行列を格納する候補目標主要散乱行列データベース、１４は上述のデータベース４，１２及び主要散乱行列抽出回路１１からなるクラッタ主要散乱行列抽出蓄積器、１５は上述のデータベース５，１３及び主要散乱行列抽出回路１１からなる候補目標主要散乱行列抽出蓄積器である。５０１、５０２、５０５、５０８は図８と同一であるため、ここではその説明を省略する。図２は本実施の形態の処理内容を説明するための図である。
【００５８】
次に、図１を用いて本実施の形態の処理内容を説明する。まず、送信機５０１で生成した広帯域パルスを送受切換器５０２を介して偏波切換器１に送る。偏波切換器１では、第一偏波送受信アンテナ９と第二偏波送受信アンテナ１０のうちの第一偏波送受信アンテナ９に送信信号を送る。第一偏波送受信アンテナ９は、当該送信信号を観測対象（図示せず）に照射する。
【００５９】
ここで、第一偏波送受信アンテナ９と第二偏波送受信アンテナ１０は、偏波特性が互いに直交するアンテナの組である。例えば垂直偏波と水平偏波の組や、右旋円偏波と左旋円偏波の組などが上記の直交する二種類の偏波特性として良く知られている。
【００６０】
第一偏波送受信アンテナ９（または、第二偏波送受信アンテナ１０）から送信された信号は観測対象によって散乱される。これを、第一偏波送受信アンテナ９および第二偏波送受信アンテナ１０を介して偏波切換器１に送る。これらの信号は送受切換器５０２を介して、それぞれ受信機５０５に送られる。受信機５０５で復調された信号は観測対象の反射強度Ｓ１１、Ｓ１２の形で、観測散乱行列データベース２に保存される（ここで、Ｓｉｊは、第ｊ偏波送受信アンテナで送信して第ｉ偏波送受信アンテナで受信された反射強度を表す。）。
【００６１】
同様に、送信機５０１で生成した広帯域パルスを送受切換器５０２を介して偏波切換器１に送り、これを第二偏波送受信アンテナ１０から目標に照射して同様の処理を繰り返すことにより、観測対象の電界反射強度Ｓ２１、Ｓ２２を得る。これを同様に観測散乱行列データベース２に保存する。観測散乱行列データベース２には、観測対象に関する各分解能セルｋごとの散乱行列［Ｓｋ］
【００６２】
【数１２】

【００６３】
が格納される。第一偏波送受信アンテナ９と第二偏波送受信アンテナ１０の各時刻の動作モードについて図２に示している。図中のインターバルが、散乱行列を得るのに要する処理のひとまとめである。
【００６４】
クラッタ散乱行列データベース４には、同様にして事前に観測したクラッタのみの散乱行列の分布［Ｓｕｍ］が、候補目標散乱行列データベース５には、同じく事前に観測した候補目標の散乱行列［Ｓｄｎ］が格納されている。［Ｓｕｍ］，［Ｓｄｎ］は事前の観測の他に、理論計算などから得ることも可能であることは言うまでもない。なお、理論計算（例えば、ＧＴＤ：Geometrical Theory of Diffraction等）から［Ｓｕｍ］，［Ｓｄｎ］を得る場合は、後に式（１６）で定義する共分散行列が予め求められるため、式（１６）の処理を行う代わりに、その共分散行列を用いることも可能である。
【００６５】
【数１３】

【００６６】
【数１４】

【００６７】
一般に散乱行列は空間方向に変動し、その分布は一般にコヒーレントではない。すなわち、散乱行列の４つの各要素が互いにある相関を持ちつつも、それぞれ別に分布する（例えば多次元正規分布などに従う）。しかし、従来の技術では、散乱行列の分布がコヒーレントでない場合を扱うことは出来ない。次に説明する主要散乱行列抽出回路１１はこの問題を解決するために導入される。
【００６８】
主要散乱行列抽出回路１１はクラッタ散乱行列データベース４に格納されたクラッタのみの散乱行列の分布［Ｓｕｍ］から、最適偏波選択回路８において必要となるクラッタの主要な散乱行列［Ｓｕ］を抽出する回路である。また、主要散乱行列抽出回路１１は候補目標散乱行列データベース５の候補目標の散乱行列［Ｓｄｎ］に対しても同様な動作をする。ここでは主要散乱行列抽出回路１１の動作について説明する。まず、散乱行列［Ｓｕｍ］の各要素を縦に並べたベクトルＱＱｕｍを考える。
【００６９】
【数１５】

【００７０】
主要散乱行列抽出回路１１は次の主成分分析によって、観測された散乱行列の分布ＱＱｕｍから、主要な散乱行列を抽出する回路である。まず、ＱＱｕｍの共分散行列［Ｃｕ］を次のように求める。
【００７１】
【数１６】

【００７２】
共分散行列［Ｃｕ］は、固有値Ｌｉ（ｉ＝１、２、３、４）と対応する固有ベクトルＶＶｉ（ｉ＝１、２、３、４）を用いて次のように表される。（ただし、Ｌ１の値はＬ２以上、Ｌ２はＬ３以上、Ｌ３はＬ４以上を満たす。）
【００７３】
【数１７】

【００７４】
すると最大の固有値Ｌ１に対応する固有ベクトルＶＶ１が観測された散乱行列ＱＱｕｍの主成分であり、これを主要な散乱行列と見なすことができる。したがって、主要散乱行列抽出回路１１の出力［Ｓｕ］は次式で定まる。
【００７５】
【数１８】

【００７６】
クラッタ主要散乱行列データベース１２には主要散乱行列抽出回路１１の出力であるクラッタのみの主要散乱行列［Ｓｕ］が格納される。
【００７７】
一方、候補目標主要散乱行列データベース１３には、候補目標散乱行列データベース５に格納された候補目標のみの散乱行列の分布［Ｓｄｎ］から、主要散乱行列抽出回路１１を通して得られる候補目標の主要な散乱行列［Ｓｄ］が格納されている。
【００７８】
次に、最適偏波選択回路８の動作について説明する。クラッタの主要散乱行列［Ｓｕ］が既知の場合には、式（７）で示した受信電圧のクラッタの主要な成分に関するものをゼロとするような送受信偏波の関係は次式で与えられる。
【００７９】
【数１９】

【００８０】
ここで、||・||はユークリッドノルムを表す。上式は次式のように表すことができる。
【００８１】
【数２０】

【００８２】
ここに［Ｒ］は次式で表される。
【００８３】
【数２１】

【００８４】
つまり、受信偏波ＥＥｒが送信偏波ＥＥｈを用いて式（２０）のように表されるようにすれば、クラッタの主要な電力をゼロにすることができる。
【００８５】
散乱行列［Ｓ］が
【００８６】
【数２２】

【００８７】
と表されるクラッタ（主要な散乱行列［Ｓｕ］とその他のランダムな成分［Ｓｒ］の和と考える）と目標の混在する観測対象を、送受信アンテナの偏波状態が式（２０）を満たす状況で、観測した場合受信電力は、次式で表される。
【００８８】
【数２３】

【００８９】
この式は、電力Ｐｓを
【００９０】
【数２４】

【００９１】
と表していることに他ならないことから、送受信の偏波状態が式（２０）を満たす場合に、クラッタ電力の主要な成分を完全に抑圧していることになる。さらに、送受信の偏波状態が式（２０）を満たす条件の下で、次式で表される候補目標の受信電力Ｐｔの主要成分を最大化する。
【００９２】
【数２５】

【００９３】
式（２５）を最大にするＥＥｔを選択することで、クラッタ電力を完全に抑圧するという条件の下で散乱行列が［Ｓｄ］で表される目標の主要な電力を最大化することができる。||ＥＥｔ||＝１の制約の下で、ＥＥｔは例えば次式のように表すことができる。
【００９４】
【数２６】

【００９５】
よって、各θ、δごとに、偏波電力算出回路６で、式（２５）を用いて、電力Ｐｓを計算し、探索回路７で、これらの最大値を示すθ、δ、言い換えると仮想的な送信偏波状態ＥＥｔを探索することで、クラッタ電力の主要な成分を完全に抑圧するという条件の基で散乱行列が［Ｓｄ］で表される目標の主要な電力を最大化するための送信偏波状態ＥＥｔを決定できる。最適偏波選択回路８では、以上のようにして得られたＥＥｔを出力する。
【００９６】
偏波最適化回路３では、上述のように、直交する二種類の偏波を用いた観測で得られた各分解能セルｋ（ｋ＝１、２、…、Ｋ）ごとの散乱行列［Ｓｋ］を用いて、次式により電力の計算を行う。
【００９７】
【数２７】

【００９８】
得られた電力分布Ｐｓ（ｋ）は、クラッタの主要な成分を含まず、かつ、目標の電力はその主要な成分について最大化されている。なお、以上のように計算機上で式（２７）を用いて任意の偏波で送受信した場合の電力を算出する処理を以下では偏波再構成と呼ぶ。
【００９９】
本実施の形態の構成を採用することの利点として、次のものが挙げられる。
【０１００】
１．目標とクラッタの散乱行列を考慮するので、クラッタの電力の主要な成分をゼロにするという制約のもとで、目標に関してはその電力の主要な成分を最大化できるので検出性能が向上する。
【０１０１】
２．偏波再構成においては、送信偏波と受信偏波を自由に選択できるので、クラッタの電力の主要な成分をゼロにするという制約のもとで、目標に関してはその電力の主要な成分を最大化できるので検出性能が向上する。
【０１０２】
３．クラッタと目標の散乱行列の主要な成分を抽出するので、その分布が完全にコヒーレントではないクラッタおよび目標についても上記１、２の効果を得ることが可能となる。
【０１０３】
４．偏波再構成においては、観測対象の散乱行列が非対称な場合、すなわち、送受信アンテナがバイスタティック構成の場合にも、適用することができるので、耐ステルス性能が向上する。
【０１０４】
実施の形態２．
図３は本実施の形態におけるレーダ装置の構成を説明するブロック図である。１６は複数ヒットクラッタ主要散乱行列データベース、１７は複数ヒット候補目標主要散乱行列データベース、１８はクラッタ時間方向主要散乱行列抽出蓄積器、１９は候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器、３０は複数ヒット観測散乱行列データベースである。他の構成については、上述の図１に示した実施の形態１と同様であるため、同一符号により示す。
【０１０５】
すなわち、本実施の形態の構成は、図１に示した実施の形態１の構成のうち、観測散乱行列データベース２を複数ヒット観測散乱行列データベース３０で、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積器１４をクラッタ時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１８で、候補目標主要散乱行列抽出蓄積器１５を候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１９で置き換えたものである。
【０１０６】
複数ヒット観測散乱行列データベース３０は、複数ヒットｔ＝１，２，…，Ｔにおける観測値を蓄えておくデータベースである。蓄えられるデータは時系列であるから、式（１２）において空間方向の座標を表すｋ＝１，２，…，Ｋを時系列のヒット番号ｔ＝１，２，…，Ｔで置き換える。後段では実施の形態１と全く同様な処理を行う。こうすることにより、クラッタあるいは目標の散乱行列が時間とともに変動するような場合に、実施の形態１と同様な処理を適用することが可能となる。
【０１０７】
次に、クラッタ時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１８の動作について説明する。複数ヒットクラッタ主要散乱行列データベース１６には、事前の複数ヒットのクラッタの観測値が蓄積される。このクラッタに関する時系列データを用いて主要散乱行列抽出回路１１によってクラッタの主要散乱行列を求める。主要散乱行列抽出回路１１においては、式（１３）、式（１５）、式（１６）において、実施の形態１では空間方向の座標を表すｍ＝１，２，…，Ｍを、本実施の形態では時間系列を表すものと読み替え、全く同様な動作で時間的に変動するクラッタの主要散乱行列を求める。
【０１０８】
なお、候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１９も、クラッタ時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１８と全く同様な動作をする。
【０１０９】
本実施の形態をとることによって、ある地点をある時間に渡って観測した時系列データに対して、実施の形態１と同様な効果を得ることが可能となる。
【０１１０】
実施の形態３．
図４は本実施の形態の構成を示す図である。図において、１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１５は、上述の図１と同一であり、５０１、５０２、５０５、５０８は、上述の図８と同一である。図５は本実施の形態の処理を説明するための図である。
【０１１１】
次に、図４、図５を用いて本実施の形態の処理内容を説明する。本実施の形態は、実施の形態１において、事前の観測値（クラッタ散乱行列データベース４）からクラッタの主要な散乱行列を抽出する部分を、実観測で得られた観測値（観測散乱行列データベース２）から、抽出する構成としたものである。すなわち、本実施の形態における主要散乱行列抽出回路１１においては、ＱＱｕｍの共分散行列［Ｃｕ］を次のように近似的に求める。
【０１１２】
【数２８】

【０１１３】
図５に示すように、実観測で観測される散乱行列は、ターゲットの散乱行列も含むものであるが、観測したシーンの多くの部分をクラッタの成分が占める場合は、式（２８）で求められた共分散行列を用いて主成分分析を行うことにより、クラッタの主要な散乱行列［Ｓｕ］をほぼ正確に抽出することができる。その他の構成については、実施の形態１と同様であるため、ここではその説明は省略する。
【０１１４】
本実施の形態をとることによって、実施の形態１の効果に加えて、実施の形態１においては必要であったクラッタの散乱行列の事前の観測（あるいは事前の理論計算）を省くことが可能となる。
【０１１５】
なお、本実施の形態において、観測散乱行列データベース２を、上述の図３に示した実施の形態２の複数ヒット観測散乱行列データベース３０で置き換え、候補目標主要散乱行列抽出蓄積器１５を候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１９で置き換えることにより、時系列のデータに対して用いることができることは言うまでもない。
【０１１６】
実施の形態４．
図６は、本実施の形態におけるレーダ装置の構成を示したブロック図である。図において、８１は取りうる全ての偏波状態の中から、なるべく均等に分布するように複数の偏波状態を選択する均一分布偏波選択回路、３１は選択された偏波状態を送信偏波として用いてクラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧型偏波再構成回路、２１は異なる送信偏波毎に得られたクラッタ抑圧後の電力分布を格納する偏波最適化電力分布蓄積回路、２２は異なる送信偏波ごとに格納されている電力分布を各分解能セルごとに積分する電力積分回路である。１、２、４、９、１０、１１、１２、１４は図１と、５０１、５０２、５０５、５０８は図８と同一である。
【０１１７】
実施の形態１から実施の形態３までは、目標の散乱行列が事前の観測等で推定できることを想定した。本実施の形態では、目標の散乱行列が推定できない場合において、クラッタの電力の主要な成分をゼロにするという条件の下に、目標の電力をなるべく大きな値にする方式について述べる。
【０１１８】
クラッタの主要な散乱行列［Ｓｕ］が既知の場合に、クラッタの電力の主要な成分をゼロにするための偏波再構成を行う際、送信偏波状態ＥＥｔと受信偏波状態ＥＥｒの間に課せられる関係式は、式（２０）に示した通りである。つまり、送受信の偏波状態の関係が式（２０）を満足する場合は、クラッタの電力の主要な成分をゼロにすることができる。実施の形態１から３では、さらに、目標の散乱行列［Ｓｄ］の情報を用いて、式（２５）により目標の電力を最大とする送信偏波状態ＥＥｔを決定した。しかし、［Ｓｄ］が未知の場合には、式（２５）を用いることが不可能となる。
【０１１９】
そこで、ここでは、まず式（１４）を満足するＥＥｔとＥＥｒの組を何組か選択し、次にそれぞれの組ごとに偏波再構成を行い、この偏波再構成によって得られた各反射点に対応するクラッタ電力抑圧後の電力分布を、分解能セルごとに積分することにより、最終的な電力分布を算出する方式をとる。
【０１２０】
次に図６を用いて、本実施の形態の処理内容を説明する。均一分布偏波選択回路８１では、送信電波の取り得る全ての偏波状態の中に、なるべく均等に分布するように選んだＷ種類の偏波状態を送信偏波ＥＥｔとして選択して出力する（この選択方法の一例を後述する。）。
【０１２１】
次にクラッタ抑圧型偏波再構成回路３１において、クラッタ主要散乱行列データベース１２に格納されたクラッタ主要散乱行列と、正多面体利用型均一分布偏波選択回路８１の出力であるＷ個の送信偏波状態ＥＥｔとから、式（１４）に基づいてこれらの送信偏波状態ＥＥｔにそれぞれ対応する受信偏波状態ＥＥｒをＷ個決定し、全てのＥＥｔとＥＥｒの組合わせについて、式（２７）の偏波再構成を行う。この結果、各点ｋ（＝１、２、．．．、Ｋ）において、それぞれＷ個の偏波再構成電力が出力される。この出力は、偏波最適化電力分布蓄積回路２１に蓄えられ、電力積分回路２２によって、各点毎にこれらＷ個の電力を加算する。
【０１２２】
本実施の形態をとることによって、実施の形態１の効果に加えて、実施の形態１においては必要であった目標の散乱行列の事前の観測（あるいは事前の理論計算）を省くことが可能となる。
【０１２３】
なお、本実施の形態において、観測散乱行列データベース２を図３の複数ヒット観測散乱行列データベース３０で、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積器１４を候補目標時間方向主要散乱行列抽出蓄積器１８で置き換えることにより、時系列のデータに対して用いることができることは言うまでもない。
【０１２４】
ここで、前述の均一分布偏波選択回路８１において、Ｗ種類の偏波状態を選択する手順の一例を示す。
【０１２５】
そのために、まず、以下にポアンカレ球の概念について説明する。平面波を、観測点を固定して観測した場合の電界ベクトルの先端は、一般に時間の経過と共に平面波の進行方向に垂直な平面内で図１０（ａ）に示すような楕円の軌跡を描く。直線偏波や円偏波は、楕円偏波の特別な場合に対応する。ここで、楕円の形状を、図中に示すｖｖ軸方向から時計回りに測った長軸のティルト（Tilt）角ψ（−π／２≦ψ≦π／２）、楕円の扁平度を表すイリプティシティ（ellipticity）角χ（−π／４≦χ≦π／４）、及び、楕円の大きさを定義するＩ０で表現する。ここで、Ｉ０は、
【０１２６】
【数２９】

【０１２７】
すなわち、平面波の全電力に対応する。楕円に関するこれらのパラメータψ、χ、Ｉ０を、同図（ｂ）に示すｇ１−ｇ２−ｇ３直交座標系内で図に示すように定義することにより、電力がＩ０の平面波のすべての偏波状態を、同図に示した半径Ｉ０の球面上の点と１対１で対応づけることができる。例えば、垂直偏波は図中ＶＬの点、水平偏波はＨＬの点、左旋円偏波はＬＨＣの点、右旋円偏波はＲＨＣの点でそれぞれ表される。この球面は、ポアンカレ球と呼ばれ、平面波の偏波状態を表す際によく用いられる。
【０１２８】
特に、||ＥＥ||＝１とした場合のｇ１、ｇ２、ｇ３とψ、χの関係は次式で表される。
【０１２９】
【数３０】

【０１３０】
よって、まず、このポアンカレ球上で一様に分布する点を求め、それぞれの点の座標をψ、χに変換することで、偏波特性が均一に散らばった複数の送受信偏波の組を得ることができる。ポワンカレ球面上で一様に分布する点は、球面と、球面に外接する正多面体（正２０面体など）の接点の座標から求める方法が考えられる。
【０１３１】
実施の形態５．
図８は、本実施の形態によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。図において、符号１、２、９、１０、１１、１２は図１と、８１、３１、２１、２２は図６と、５０１、５０２、５０５、５０８は図８と同一である。
【０１３２】
本実施の形態は、図６の実施の形態４において、事前の観測値（クラッタ散乱行列データベース４）からクラッタの主要な散乱行列を抽出する部分を、実観測で得られた観測値（観測散乱行列データベース２）から、抽出する構成としたものである。この部分の構成は、図４の実施の形態３で説明したものと全く同様である。
【０１３３】
本実施の形態を取ることにより、実施の形態４の効果に加えて、実施の形態４においては必要であったクラッタの散乱行列の事前の観測（あるいは事前の理論計算）を省くことが可能となる。
【０１３４】
なお、本実施の形態において、観測散乱行列データベース２を図３の複数ヒット観測散乱行列データベース３０で置き換えることにより、時系列のデータに対して用いることができることは言うまでもない。
【０１３５】
【発明の効果】
この発明は、互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、事前の観測あるいは理論計算により得られた目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出し、蓄積する候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段と、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されているクラッタの主要な散乱行列から、クラッタ受信電力の主要な成分をゼロにするために送信偏波と受信偏波が満足すべき条件を定め、かつ、この条件の下で、各送信偏波と受信偏波を変えた場合の目標電力の主要な成分を算出する偏波電力算出手段と、偏波電力算出手段で得られた各送受信偏波における目標電力からクラッタ受信電力の主要な成分をゼロにする条件を満たし、かつ、目標電力の主要な成分を最大とするための送信偏波を決定する探索手段と、探索手段から出力される送信偏波、及び、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されたクラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行う偏波最適化手段と、を備えたレーダ装置であるので、クラッタの電力の主要な成分をゼロにし、目標に関してはその電力の主要な成分を最大化できるので、検出性能が向上するとともに、偏波最適化手段による再波再構成においては観測対象の散乱行列が非対象な場合にも適用できるので、耐ステルス性が向上するという効果が得られる。
【０１３６】
また、観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納しているので、クラッタあるいは目標の散乱行列が空間方向に変動する場合にも、高い検出性能を実現することができるという効果が得られる。
【０１３７】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、クラッタ散乱行列データベースに蓄積されたクラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、クラッタのみの主要な散乱行列を容易にかつ確実に抽出して後段の処理において容易にその値を用いることができるという効果が得られる。
【０１３８】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、観測散乱行列データベースに蓄積された観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、構成を簡易にすることができるとともに、クラッタのみの主要な散乱行列を正確に抽出して後段の処理において容易にその値を用いることができるという効果が得られる。
【０１３９】
また、候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られた候補目標の散乱行列を蓄積する候補目標散乱行列データベースと、候補目標散乱行列データベースに蓄積された上記候補目標の散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記候補目標の主要な散乱行列を蓄積する候補目標主要散乱行列データベースと、を有するので、候補目標のみの主要な散乱行列を容易にかつ確実に抽出して後段の処理において容易にその値を用いることができるという効果が得られる。
【０１４０】
また、観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納しているので、クラッタあるいは目標の散乱行列が時間とともに変動する場合にも、高い検出性能を実現することができるという効果が得られる。
【０１４１】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された上記クラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、クラッタの散乱行列が時間とともに変動する場合にも、容易に抽出できることができるという効果が得られる。
【０１４２】
また、候補目標主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおける候補目標の散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標散乱行列データベースと、複数ヒット候補目標散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおける候補目標の散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出された候補目標の主要な散乱行列を蓄積する複数ヒット候補目標主要散乱行列データベースと、を有するので、候補目標の散乱行列が時間とともに変動する場合にも、容易に抽出することができるという効果が得られる。
【０１４３】
また、この発明は、互いに直交した偏波特性の二つのアンテナと、観測対象の散乱行列を収集するために、これらアンテナのうち、送信においてはいずれか一方を駆動させ、受信においては双方を駆動させる偏波切換器と、観測対象の散乱行列を格納する観測散乱行列データベースと、観測対象の散乱行列及び事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列のいずれか一方から、クラッタの主要な散乱行列を抽出し、蓄積するクラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段と、取り得る全ての偏波状態の中から、なるべく均等に分布するように複数個の偏波状態を送信偏波として選択する均一分布偏波選択手段と、均一分布偏波選択手段により選択された送信偏波、及び、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段に蓄積されたクラッタの主要な散乱行列を用いて、クラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧型偏波再構成手段と、クラッタ抑圧型偏波再構成手段から出力される異なる送信偏波毎に得られたクラッタ抑圧後の電力分布を格納する偏波最適化電力分布蓄積手段と、異なる送信偏波ごとに偏波最適化電力分布蓄積手段に格納された電力分布を各分解能セルごとに積分する電力積分手段とを備えたレーダ装置であるので、クラッタの電力の主要な成分をゼロにし、目標に関してはその電力の主要な成分を最大化できるので、検出性能が向上するとともに、偏波最適化手段による再波再構成においては観測対象の散乱行列が非対象な場合にも適用できるので、耐ステルス性が向上し、さらに、目標の散乱行列の事前の観測あるいは理論計算が不要であるため、処理が容易になるという効果が得られる。
【０１４４】
また、観測散乱行列データベースが、観測対象の各分解能セルごとの散乱行列を格納しているので、観測対象が空間方向に変動する場合にも適用でき、高い検出性能を実現することができるという効果が得られる。
【０１４５】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の観測あるいは理論計算により得られたクラッタの散乱行列を蓄積するクラッタ散乱行列データベースと、クラッタ散乱行列データベースに蓄積されたクラッタの散乱行列から主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの上記主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、クラッタのみの主要な散乱行列を容易にかつ確実に抽出して後段の処理において容易にその値を用いることができるという効果が得られる。
【０１４６】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、観測散乱行列データベースに蓄積された観測対象の散乱行列から、主成分分析を用いて、クラッタの主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、構成が容易になるとともに、クラッタの事前の観測あるいは理論計算が不要になり処理が簡単になるという効果が得られる。
【０１４７】
また、観測散乱行列データベースが、複数ヒットにおける観測対象の散乱行列を格納しているので、観測対象の散乱行列が時間とともに変動する場合にも適用することができるという効果が得られる。
【０１４８】
また、クラッタ主要散乱行列抽出蓄積手段が、事前の複数ヒット分の観測あるいは理論計算により得られた複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列を蓄積する複数ヒットクラッタ散乱行列データベースと、複数ヒットクラッタ散乱行列データベースに蓄積された複数ヒットにおけるクラッタの散乱行列から、主要な散乱行列を抽出する主要散乱行列抽出回路と、主要散乱行列抽出回路により抽出されたクラッタの主要な散乱行列を蓄積するクラッタ主要散乱行列データベースと、を有するので、クラッタの散乱行列が時間とともに変動する場合にも適用することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図２】 第一及び第二偏波送受信アンテナの各時刻の動作モードを示したタイムチャートである。
【図３】 本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図４】 本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図５】 実観測で観測される散乱行列を示したグラフである。
【図６】 本発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図７】 ポアンカレ球を説明するための説明図である。
【図８】 本発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図９】 従来のレーダ装置の構成を示したブロック図である。
【図１０】 従来のレーダ装置の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 偏波切換器、２ 観測散乱行列データベース、３ 偏波最適化回路、４ クラッタ散乱行列データベース、５ 候補目標散乱行列データベース、６ 偏波電力算出回路、７ 探索回路、８ 最適偏波選択回路、９ 第一偏波送受信アンテナ、１０ 第二偏波送受信アンテナ、１１ 主要散乱行列抽出回路、１２ クラッタ主要散乱行列データベース、１３ 候補目標主要散乱行列データベース、１４ クラッタ主要散乱行列抽出蓄積器、１５ 候補目標主要散乱行列抽出蓄積器、１６ 複数ヒットクラッタ散乱行列データベース、１７ 複数ヒット候補目標散乱行列データベース、２１ 偏波最適化電力分布蓄積回路、２２ 電力積分回路、３０ 複数ヒット観測散乱行列データベース、３１ クラッタ抑圧型偏波再構成回路、８１ 均一分布偏波選択回路、５０１ 送信機、５０２ 送受切換器、５０５ 受信機、５０８ 表示器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar apparatus, and more particularly to a radar apparatus that suppresses clutter using polarized waves.
[0002]
[Prior art]
As a conventional radar device, for example, there is one described in Japanese Patent Publication No. 63-503405. FIG. 9 is a block diagram of an apparatus configured according to the above document. In the figure, 501 is a transmitter, 502 is a transmission / reception switch, 503 is a polarization controller, 504 is a multi-polarization transmission / reception antenna, 505 is a receiver, 506 is a switch, 507 is a transmission / reception polarization identical type optimal polarization selection circuit. , 508 is a display. FIG. 10 is a diagram for explaining the processing contents of the conventional technique. In FIG. 10, 100 is the target, 101 is the incident wave to the target 100, 102 is the scattered wave from the target 100, EEt is the polarization state of the transmitting antenna, EEr is the polarization state of the receiving antenna, and EEs is This is the polarization state of the scattered wave 102. Next, the operation will be described.
[0003]
The present invention uses the vector nature of electromagnetic waves to separate clutter and target echoes. The incident wave to the target and the scattered wave from the target are originally expressed as a vector in space, as is apparent from the description of Maxwell's equation. In particular, when the target is sufficiently far away in free space, these electromagnetic waves can be regarded as plane waves, so that the electric field (magnetic field) can be treated as a two-dimensional vector on a plane orthogonal to the traveling direction. . The state of time variation of these electric field (magnetic field) vectors in a plane wave is understood and classified as a concept of wave bias, that is, so-called polarization. When electromagnetic waves are expressed as vectors, the scattering characteristics of the observation target are also expressed as a scattering matrix rather than a scalar value such as a radar cross section (RCS).
[0004]
In the conventional technique described above, the target observation is performed by suppressing the power of the clutter based on the test observation mode for obtaining the clutter scattering matrix and the clutter scattering matrix obtained in the test observation mode. There are two observation modes: observation mode.
[0005]
The plane wave EE (rr, t) of the time t, the frequency f at the position vector rr, and the wave number vector kk is expressed as follows.
[0006]
[Expression 1]

[0007]
Here, EE0 is a complex electric field vector, which can be expressed by the following equation using an electric field component Ev in the vertical direction (vertical: v) and an electric field component Eh in the horizontal direction (horizontal: h).
[0008]
[Expression 2]

[0009]
Here, ρ is expressed by the following equation.
[0010]
[Equation 3]

[0011]
Since Av e ↑ {jδv} in equation (3) acts in common on both components, the vector [1, ρ] ↑ T (T is transposed) is eventually characterized by the polarization state of the plane wave. (Here, “↑ {A}” indicates that A is displayed as a superscript). Therefore, a vector EEJ in which the Euclidean norm of [1, ρ] ↑ T is 1 is defined by the following equation.
[0012]
[Expression 4]

[0013]
Here, ↑ {*} represents a conjugate. Hereinafter, the expression format of the electric field vector of Expression (4) will be referred to as Jones Vector format.
[0014]
The polarization state of the incident wave on the target, that is, the polarization state of the transmitting antenna is expressed by a complex electric field vector EEt (see FIG. 10) in the Jones Vector format. The complex electric field vector EEs (see FIG. 10) of the scattered wave in this case is given by the following equation.
[0015]
[Equation 5]

[0016]
In the above equation, [S] is a scattering matrix that represents the scattering characteristics of the observation target, and is represented by the following equation.
[0017]
[Formula 6]

[0018]
Here, Svv is the V component of the scattered wave when the incident wave polarization is V, Svh is the H component of the scattered wave when the incident wave polarization is V, and Shv is when the polarization of the incident wave is H. The V component of the scattered wave and Shh represent the H component of the scattered wave when the polarization of the incident wave is H.
[0019]
The received voltage Vs when this scattered wave is received by a receiving antenna whose polarization state is given by a complex electric field vector EEr in the Jones Vector format is given by the following equation.
[0020]
[Expression 7]

[0021]
Therefore, the received power Ps in this case is expressed as follows.
[0022]
[Equation 8]

[0023]
Here, when the polarization state EEt of the transmitting antenna (FIG. 10) and the polarization state EEr of the receiving antenna (see FIG. 10) are equal, that is,
[0024]
[Equation 9]

[0025]
And the transmission antenna and the reception antenna are monostatic, that is,
[0026]
[Expression 10]

[0027]
Assuming that In this case, a simple matrix calculation shows that the received power Ps becomes zero when ρ satisfies the following equation.
[0028]
[Expression 11]

[0029]
That is, if the elements of the clutter scattering matrix [Su] are known by observation or the like, ρ is determined by Equation (11), and the complex electric field vector obtained by substituting this into Equation (4) is used as the bias of the transmitting and receiving antennas. By setting the wave state, it is possible to suppress the clutter power and obtain the power related to the target scattering matrix [Sd]. The conventional technology operates on the principle described above.
[0030]
Hereinafter, specific processing contents will be described with reference to FIG. A wideband pulse generated by the transmitter 501 is applied to the observation target from the multiple polarization transmission / reception antenna 504 via the transmission / reception switch 502 and the polarization controller 503, and the echo scattered by the observation target is irradiated to the multiple polarization transmission / reception antenna 504, The signal is received by the receiver 505 via the polarization controller 503 and the transmission / reception switch 502 and the received signal is sent to the switch 506. This signal is sent to the display unit 508 or the transmission / reception polarization identical type optimum polarization selection circuit 507 depending on the state of the switch 506.
[0031]
Next, the operation principle of the polarization controller 503, the switch 506, and the transmission / reception polarization identical type optimum polarization selection circuit 507 will be described. In this conventional technique, observation is performed by switching between the two observation modes of the test observation mode and the actual observation mode in a time-sharing manner. First, in the test observation mode, the clutter scattering matrix is measured. Therefore, the polarization controller 503 switches the transmission / reception polarization so as to observe the VV polarization, VH polarization, and HH polarization. For example, when the multi-polarization transmitting / receiving antenna 504 is composed of a horizontal dipole antenna and a vertical dipole antenna, transmission is performed using the vertical dipole antenna, and echoes are received by the vertical antenna to obtain Svv. Svh can be obtained by receiving with an antenna. Similarly, shv can be obtained by transmitting using a horizontal dipole antenna and receiving echoes with a vertical antenna and receiving shv with a horizontal dipole antenna. The clutter scattering matrix [Sc] thus obtained is sent to the transmission / reception polarization identical type optimum polarization selection circuit 507 via the switch 506.
[0032]
In the transmission / reception polarization identical type optimum polarization selection circuit 507, ρ is determined by the above-described equation (11), and this value is substituted into equation (4) to determine the polarization state EE of the transmission / reception antenna. To the wave controller 503. The polarization controller 503 performs control so that the polarization state of the transmission / reception antenna becomes EE.
[0033]
Next, the actual observation mode is entered. In the actual observation mode, the transmission target is irradiated with the transmission wave in the polarization state controlled by the polarization controller 503, and the echo is received in the same polarization state. Since the polarization state determined by the polarization controller 503 satisfies the polarization state for suppressing the power of the clutter, ideally, the clutter power is completely suppressed to obtain only the target power distribution. Can do.
[0034]
In the case of clutter with completely fixed scattering characteristics, it is possible to maintain the observation of the state where clutter is effectively suppressed by continuing the actual observation mode from now on, but especially in the case of sea surface clutter, Since the scattering characteristic may change with time, the test observation mode is entered again at an appropriate time interval to correct the polarization state of the transmitting / receiving antenna.
[0035]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional apparatus as described above has the following problems.
[0036]
1. Since attention is focused only on the clutter scattering matrix, the target power is greatly suppressed depending on the target scattering matrix and the clutter scattering matrix, which causes a problem in terms of noise resistance.
[0037]
2. Since the transmission polarization and the reception polarization are set to be equal, only two types of transmission / reception polarization conditions satisfying the condition that the transmission / reception polarizations are equal can be selected in order to completely suppress the power of the clutter. Depending on the scattering matrix of the clutter, there is a problem because it is not possible to freely avoid the case where the target power is largely suppressed.
[0038]
3. Since it can only be realized with a monostatic configuration, for example, a bistatic configuration often used for the purpose of improving the detection performance of a target configured to reduce reflection when the positions of the transmitting and receiving antennas are the same as in a stealth target. Since it cannot be taken, stealth-proof performance deteriorates.
[0039]
4). In addition, when the target exists over a plurality of resolution cells and the polarization characteristics thereof are different for each resolution cell, this cannot be taken into account, so that the detection performance is deteriorated.
[0040]
5. In addition, when the polarization characteristics of the clutter are different for each resolution cell, this cannot be taken into account, so that the detection performance deteriorates.
[0041]
6). Further, the case where the clutter or the target polarization characteristic changes with time is not taken into consideration. (Not supported.)
[0042]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The target power is not suppressed, and the detection performance can be improved by maximizing the main component of the power. At the same time, the aim is to obtain a radar apparatus that can improve the stealth resistance and can cope with the case where the clutter or the target polarization characteristic changes with time.
[0043]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to collect two antennas having orthogonal polarization characteristics and a scattering matrix to be observed, one of these antennas is driven for transmission and both are driven for reception. From the polarization switcher, the observation scatter matrix database that stores the scatter matrix of the observation target, the scatter matrix of the observation target and the clutter scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation, Clutter main scatter matrix extraction and storage means for extracting and storing the scatter matrix, and candidate target main scatter matrix extraction and storage means for extracting and storing the main scatter matrix from the target scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation And the main component of the clutter reception power from the main clutter scattering matrix accumulated in the clutter main scattering matrix extraction and storage means. Polarization that calculates the main component of the target power when each transmission polarization and reception polarization are changed under these conditions. To satisfy the condition that the main component of the clutter reception power is zero from the target power for each transmission / reception polarization obtained by the power calculation means and the polarization power calculation means, and to maximize the main component of the target power Using the search means for determining the transmission polarization of the signal, the transmission polarization output from the search means, and the main scatter matrix of the clutter accumulated in the clutter main scatter matrix extraction and storage means. And a wave optimizing means.
[0044]
The observation scatter matrix database stores a scatter matrix for each resolution cell to be observed.
[0045]
The clutter main scatter matrix extraction and storage means stores the clutter scatter matrix database that stores the clutter scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation, and the main scatter from the clutter scatter matrix stored in the clutter scatter matrix database. A main scatter matrix extraction circuit for extracting a matrix, and a clutter main scatter matrix database for storing the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit.
[0046]
The clutter main scatter matrix extraction and storage means includes a main scatter matrix extraction circuit for extracting the main scatter matrix of the clutter from the scatter matrix of the observation target stored in the observation scatter matrix database using principal component analysis, A clutter main scatter matrix database for storing the main scatter matrix of the clutter extracted by the scatter matrix extraction circuit.
[0047]
The candidate target main scatter matrix extraction and storage means stores a candidate target scatter matrix database for storing the scatter matrix of the candidate target obtained by prior observation or theoretical calculation, and the candidate target scatter matrix database stored in the candidate target scatter matrix database. A main scatter matrix extraction circuit for extracting a main scatter matrix from the scatter matrix, and a candidate target main scatter matrix database for storing the main scatter matrix of the candidate target extracted by the main scatter matrix extraction circuit.
[0048]
The observation scatter matrix database stores the scatter matrix to be observed in a plurality of hits.
[0049]
In addition, the clutter main scatter matrix extraction and storage means includes a multiple hit clutter scatter matrix database for storing clutter scatter matrices for multiple hits obtained by observation or theoretical calculation for multiple hits in advance, and a multiple hit clutter scatter matrix database. A main scatter matrix extraction circuit that extracts the main scatter matrix from the accumulated scatter data of the clutter in multiple hits, and a clutter main scatter matrix database that stores the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit. And having.
[0050]
The candidate target main scatter matrix extraction and storage means stores a multiple hit candidate target scatter matrix database for storing a scatter matrix of candidate targets in a plurality of hits obtained by observation or theoretical calculation for a plurality of hits in advance, and a plurality of hit candidate targets The main scatter matrix extraction circuit that extracts the main scatter matrix from the scatter matrix of candidate targets in multiple hits stored in the scatter matrix database, and the main scatter matrix of candidate targets extracted by the main scatter matrix extraction circuit are stored. A multiple hit candidate target main scatter matrix database.
[0051]
In addition, in the present invention, in order to collect two antennas having orthogonal polarization characteristics and a scattering matrix to be observed, one of these antennas is driven in transmission and both in reception. From the polarization switch to be driven, the observation scattering matrix database that stores the scattering matrix of the observation target, the scattering matrix of the observation target, and the scattering matrix of the clutter obtained by prior observation or theoretical calculation, Clutter main scatter matrix extraction and storage means to extract and store the main scatter matrix, and select multiple polarization states as transmission polarization so as to be distributed as evenly as possible from all possible polarization states Uniform distribution polarization selection means, transmission polarization selected by the uniform distribution polarization selection means, and main clutter stored in the clutter main scattering matrix extraction storage means Clutter suppression type polarization reconstruction means that suppresses clutter using a simple scattering matrix, and the power distribution after clutter suppression obtained for each different transmitted polarization output from the clutter suppression type polarization reconstruction means. A radar apparatus comprising: a polarization-optimized power distribution storage means for storing; and a power integration means for integrating the power distribution stored in the polarization-optimized power distribution storage means for each transmission polarization for each resolution cell. is there.
[0052]
The observation scatter matrix database stores a scatter matrix for each resolution cell to be observed.
[0053]
The clutter main scatter matrix extraction and storage means stores the clutter scatter matrix database that stores the clutter scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation, and the main scatter from the clutter scatter matrix stored in the clutter scatter matrix database. A main scatter matrix extraction circuit for extracting a matrix, and a clutter main scatter matrix database for accumulating the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit.
[0054]
The clutter main scatter matrix extraction and storage means includes a main scatter matrix extraction circuit for extracting the main scatter matrix of the clutter from the scatter matrix of the observation target stored in the observation scatter matrix database using principal component analysis, A clutter main scatter matrix database for storing the main scatter matrix of the clutter extracted by the scatter matrix extraction circuit.
[0055]
The observation scatter matrix database stores the scatter matrix to be observed in a plurality of hits.
[0056]
In addition, the clutter main scatter matrix extraction and storage means includes a multiple hit clutter scatter matrix database for storing clutter scatter matrices for multiple hits obtained by observation or theoretical calculation for multiple hits in advance, and a multiple hit clutter scatter matrix database. A main scatter matrix extraction circuit for extracting the main scatter matrix from the accumulated scatter data of the clutter in multiple hits, and a clutter main scatter matrix database for storing the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit, Have.
[0057]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to this embodiment. In the figure, 1 is a polarization switch that drives either one of two antennas to be described later in transmission and both in reception. 2 is for each resolution cell to be observed in which a target and clutter are mixed. 3 is a polarization optimization circuit for suppressing clutter, 4 is a clutter scattering matrix database for accumulating clutter scattering matrices obtained by prior observation or theoretical calculation, A candidate target scatter matrix database for storing the scatter matrix of the candidate target obtained by prior observation or theoretical calculation, 6 calculates the main component of the target power in the transmission / reception polarization that makes the main component of the clutter reception power zero. The polarization power calculation circuit 7 is configured to reduce the main component of the clutter reception power from the target power obtained by the polarization power calculation circuit 6 to zero. And a search circuit for determining a transmission polarization that maximizes the main component of the target power, 8 is an optimum polarization selection circuit comprising a polarization power calculation circuit 6 and a search circuit 7, and 9 is a predetermined polarization. A first polarization transmitting / receiving antenna 10 having a wave characteristic, 10 is a second polarization transmitting / receiving antenna having a polarization characteristic orthogonal to the polarization characteristic of the first polarization transmitting / receiving antenna 9, and 11 is a main scattering matrix. A main scatter matrix extracting circuit for extracting; a clutter main scatter matrix database for storing the main scatter matrix of the extracted clutter; 13 a candidate target main scatter matrix database for storing the main scatter matrix of the extracted candidate target; Reference numeral 14 denotes a clutter main scatter matrix extraction / accumulator composed of the databases 4 and 12 and the main scatter matrix extraction circuit 11. That candidate target is the primary scattering matrix extractor accumulator. Since 501, 502, 505, and 508 are the same as those in FIG. 8, description thereof is omitted here. FIG. 2 is a diagram for explaining the processing contents of the present embodiment.
[0058]
Next, processing contents of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, the broadband pulse generated by the transmitter 501 is sent to the polarization switching device 1 via the transmission / reception switching device 502. In the polarization switching device 1, a transmission signal is sent to the first polarization transmitting / receiving antenna 9 out of the first polarization transmitting / receiving antenna 9 and the second polarization transmitting / receiving antenna 10. The first polarization transmitting / receiving antenna 9 irradiates the observation target (not shown) with the transmission signal.
[0059]
Here, the first polarization transmitting / receiving antenna 9 and the second polarization transmitting / receiving antenna 10 are a set of antennas whose polarization characteristics are orthogonal to each other. For example, a pair of vertically polarized waves and horizontally polarized waves, a pair of right-handed circularly polarized waves and left-handed circularly polarized waves, and the like are well known as the two types of polarization characteristics orthogonal to each other.
[0060]
A signal transmitted from the first polarization transmitting / receiving antenna 9 (or the second polarization transmitting / receiving antenna 10) is scattered by the observation target. This is sent to the polarization switching device 1 via the first polarization transmitting / receiving antenna 9 and the second polarization transmitting / receiving antenna 10. These signals are sent to the receiver 505 via the transmission / reception switch 502. The signal demodulated by the receiver 505 is stored in the observation scattering matrix database 2 in the form of the reflection intensities S11 and S12 to be observed (where Sij is transmitted by the j-th polarization transmitting / receiving antenna and transmitted to the i-th polarization). Represents the reflection intensity received by the wave transmitting / receiving antenna.)
[0061]
Similarly, the broadband pulse generated by the transmitter 501 is sent to the polarization switch 1 via the transmission / reception switch 502, and this is irradiated to the target from the second polarization transmitting / receiving antenna 10 to repeat the same processing, The electric field reflection intensities S21 and S22 to be observed are obtained. This is similarly stored in the observed scattering matrix database 2. The observation scatter matrix database 2 includes a scatter matrix [Sk] for each resolution cell k related to the observation target.
[0062]
[Expression 12]

[0063]
Is stored. FIG. 2 shows operation modes of the first polarized wave transmitting / receiving antenna 9 and the second polarized wave transmitting / receiving antenna 10 at each time. The intervals in the figure are a group of processes required to obtain the scattering matrix.
[0064]
Similarly, the clutter scattering matrix database 4 similarly shows the distribution [Sum] of the scattering matrix of only the clutter observed in advance, and the candidate target scattering matrix database 5 contains the candidate target scattering matrix [Sdn] also observed in advance. Stored. It goes without saying that [Sum] and [Sdn] can be obtained from theoretical calculations in addition to prior observations. In addition, when obtaining [Sum] and [Sdn] from theoretical calculation (for example, GTD: Geometrical Theory of Diffraction etc.), since the covariance matrix defined later in Expression (16) is obtained in advance, Expression (16) Instead of performing the processing, the covariance matrix can be used.
[0065]
[Formula 13]

[0066]
[Expression 14]

[0067]
In general, the scattering matrix varies in the spatial direction, and its distribution is generally not coherent. That is, each of the four elements of the scattering matrix has a certain correlation, but is distributed separately (for example, according to a multidimensional normal distribution). However, the conventional technique cannot handle a case where the distribution of the scattering matrix is not coherent. A main scattering matrix extraction circuit 11 described below is introduced to solve this problem.
[0068]
The main scattering matrix extraction circuit 11 extracts the main scattering matrix [Su] of the clutter required in the optimum polarization selection circuit 8 from the distribution [Sum] of the scattering matrix of only the clutter stored in the clutter scattering matrix database 4. Circuit. The main scattering matrix extraction circuit 11 performs the same operation on the candidate target scattering matrix [Sdn] in the candidate target scattering matrix database 5. Here, the operation of the main scattering matrix extraction circuit 11 will be described. First, consider a vector QQum in which the elements of the scattering matrix [Sum] are arranged vertically.
[0069]
[Expression 15]

[0070]
The main scatter matrix extraction circuit 11 is a circuit that extracts the main scatter matrix from the observed distribution QQum of the scatter matrix by the following principal component analysis. First, a QQum covariance matrix [Cu] is obtained as follows.
[0071]
[Expression 16]

[0072]
The covariance matrix [Cu] is expressed as follows using the eigenvalue Li (i = 1, 2, 3, 4) and the corresponding eigenvector VVi (i = 1, 2, 3, 4). (However, the value of L1 satisfies L2 or more, L2 satisfies L3 or more, and L3 satisfies L4 or more.)
[0073]
[Expression 17]

[0074]
Then, the eigenvector VV1 corresponding to the maximum eigenvalue L1 is the principal component of the observed scattering matrix QQum, and can be regarded as the main scattering matrix. Therefore, the output [Su] of the main scattering matrix extraction circuit 11 is determined by the following equation.
[0075]
[Expression 18]

[0076]
The clutter main scattering matrix database 12 stores the main scattering matrix [Su] of only the clutter, which is the output of the main scattering matrix extraction circuit 11.
[0077]
On the other hand, in the candidate target main scatter matrix database 13, the main scatter of the candidate target obtained through the main scatter matrix extraction circuit 11 from the distribution [Sdn] of the scatter matrix of only the candidate target stored in the candidate target scatter matrix database 5. A matrix [Sd] is stored.
[0078]
Next, the operation of the optimum polarization selection circuit 8 will be described. When the main scattering matrix [Su] of the clutter is known, the relationship between the transmission and reception polarizations such that the one related to the main component of the clutter of the received voltage shown in the equation (7) is zero is given by the following equation.
[0079]
[Equation 19]

[0080]
Here, || · || represents the Euclidean norm. The above equation can be expressed as:
[0081]
[Expression 20]

[0082]
[R] is represented by the following equation.
[0083]
[Expression 21]

[0084]
In other words, if the received polarization EEr is expressed as in Expression (20) using the transmission polarization EEh, the main power of the clutter can be made zero.
[0085]
The scattering matrix [S]
[0086]
[Expression 22]

[0087]
Is a situation in which the polarization state of the transmitting and receiving antennas satisfies Equation (20) for an observation target in which the clutter (considered as the sum of the main scattering matrix [Su] and other random components [Sr]) and the target are mixed. Thus, when observed, the received power is expressed by the following equation.
[0088]
[Expression 23]

[0089]
This equation gives the power Ps
[0090]
[Expression 24]

[0091]
Therefore, when the transmission / reception polarization state satisfies Expression (20), the main component of the clutter power is completely suppressed. Furthermore, the main component of the candidate target received power Pt expressed by the following equation is maximized under the condition that the polarization state of transmission and reception satisfies Equation (20).
[0092]
[Expression 25]

[0093]
By selecting an EEt that maximizes Equation (25), it is possible to maximize the target primary power whose scattering matrix is represented by [Sd] under the condition that the clutter power is completely suppressed. Under the constraint of || EEt || = 1, EEt can be expressed as follows, for example.
[0094]
[Equation 26]

[0095]
Therefore, for each θ and δ, the polarization power calculation circuit 6 calculates the power Ps using the equation (25), and the search circuit 7 indicates these maximum values θ and δ, in other words, virtual. Transmission for maximizing the target main power whose scattering matrix is represented by [Sd] under the condition that the main component of the clutter power is completely suppressed by searching for a clear transmission polarization state EEt The polarization state EEt can be determined. The optimum polarization selection circuit 8 outputs EEt obtained as described above.
[0096]
In the polarization optimization circuit 3, as described above, the scattering matrix [Sk] for each resolution cell k (k = 1, 2,..., K) obtained by observation using two types of orthogonal polarizations. Is used to calculate the power according to the following equation.
[0097]
[Expression 27]

[0098]
The obtained power distribution Ps (k) does not include the main component of the clutter, and the target power is maximized for the main component. In addition, the process which calculates the electric power at the time of transmitting / receiving with arbitrary polarization using Formula (27) on a computer as mentioned above is called polarization reconstruction below.
[0099]
Advantages of adopting the configuration of the present embodiment include the following.
[0100]
1. Since the scattering matrix of the target and the clutter is taken into consideration, the detection performance is improved because the main component of the power can be maximized for the target under the constraint that the main component of the power of the clutter is zero.
[0101]
2. In polarization reconstruction, the transmission polarization and the reception polarization can be freely selected, so that the main component of the power is maximized for the target under the constraint that the main component of the clutter power is zero. Detection performance is improved.
[0102]
3. Since the main components of the clutter and the target scattering matrix are extracted, the above effects 1 and 2 can be obtained even for clutter and targets whose distribution is not completely coherent.
[0103]
4). The polarization reconstruction can be applied even when the scattering matrix to be observed is asymmetric, that is, when the transmission / reception antenna has a bistatic configuration, so that the stealth resistance performance is improved.
[0104]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the radar apparatus according to the present embodiment. 16 is a multiple hit clutter main scatter matrix database, 17 is a multiple hit candidate target main scatter matrix database, 18 is a clutter time direction main scatter matrix extraction accumulator, 19 is a candidate target time direction main scatter matrix extraction accumulator, and 30 is a multiple hit. It is an observation scattering matrix database. Other configurations are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
[0105]
That is, the configuration of the present embodiment is the same as the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the observed scatter matrix database 2 is the multiple hit observed scatter matrix database 30 and the clutter main scatter matrix extraction / accumulator 14 is the clutter time. In the direction main scattering matrix extraction / storage unit 18, the candidate target main scattering matrix extraction / storage unit 15 is replaced with a candidate target time direction main scattering matrix extraction / storage unit 19.
[0106]
The multiple hit observation scatter matrix database 30 is a database for storing observation values at multiple hits t = 1, 2,. Since the data to be stored is time series, k = 1, 2,..., K representing the coordinates in the spatial direction in equation (12) are replaced with time series hit numbers t = 1, 2,. In the subsequent stage, exactly the same processing as in the first embodiment is performed. This makes it possible to apply the same processing as in the first embodiment when the clutter or the target scattering matrix varies with time.
[0107]
Next, the operation of the clutter time direction main scattering matrix extraction / accumulator 18 will be described. In the multiple hit clutter main scattering matrix database 16, observation values of clutter of multiple hits in advance are accumulated. A main scattering matrix of the clutter is obtained by the main scattering matrix extraction circuit 11 using the time series data regarding the clutter. In the main scattering matrix extraction circuit 11, in the first embodiment, m = 1, 2,... In the form, it is read as representing a time series, and the main scattering matrix of clutter that varies with time is obtained by exactly the same operation.
[0108]
It should be noted that the candidate target time direction main scattering matrix extraction / storage 19 also operates in exactly the same manner as the clutter time direction main scattering matrix extraction / storage 18.
[0109]
By adopting the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment on time-series data obtained by observing a certain point over a certain time.
[0110]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the present embodiment. In the figure, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, and 15 are the same as those in FIG. 1, and 501, 502, 505, and 508 are the same as those described above. It is the same as FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the processing of the present embodiment.
[0111]
Next, processing contents of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, in the first embodiment, a portion for extracting the main scattering matrix of the clutter from the previous observation values (clutter scattering matrix database 4) is replaced with the observation values obtained by actual observation (observation scattering matrix database 2). ). That is, in the main scattering matrix extraction circuit 11 in the present embodiment, the QQum covariance matrix [Cu] is approximately obtained as follows.
[0112]
[Expression 28]

[0113]
As shown in FIG. 5, the scattering matrix observed in the actual observation includes the target scattering matrix, but when the clutter component occupies a large part of the observed scene, the scattering matrix was calculated by the equation (28). By performing principal component analysis using the covariance matrix, the main scattering matrix [Su] of the clutter can be extracted almost accurately. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
[0114]
By adopting the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to omit the prior observation (or prior theoretical calculation) of the clutter scattering matrix that was necessary in the first embodiment. Become.
[0115]
In the present embodiment, the observed scatter matrix database 2 is replaced with the multiple hit observed scatter matrix database 30 of the second embodiment shown in FIG. 3, and the candidate target main scatter matrix extraction / accumulator 15 is replaced with the candidate target time. It goes without saying that it can be used for time-series data by replacing it with the direction main scattering matrix extraction / accumulator 19.
[0116]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the radar apparatus according to the present embodiment. In the figure, 81 is a uniform distribution polarization selection circuit for selecting a plurality of polarization states so as to be distributed as evenly as possible from all possible polarization states, and 31 is a transmission polarization. Clutter suppression type polarization reconfigurable circuit that suppresses clutter by using as a polarization optimization power distribution storage circuit 21 for storing the power distribution after clutter suppression obtained for each different transmission polarization, 22 for different transmission It is a power integration circuit that integrates the power distribution stored for each polarization for each resolution cell. 1, 2, 4, 9, 10, 11, 12, and 14 are the same as in FIG. 1, and 501, 502, 505, and 508 are the same as in FIG. 8.
[0117]
In the first to third embodiments, it is assumed that the target scattering matrix can be estimated by prior observation or the like. In the present embodiment, a method for setting the target power as large as possible under the condition that the main component of the clutter power is made zero when the target scattering matrix cannot be estimated will be described.
[0118]
When the main clutter scattering matrix [Su] of the clutter is known, when performing polarization reconfiguration to make the main component of the clutter power zero, between the transmission polarization state EEt and the reception polarization state EEr The imposed relational expression is as shown in Expression (20). That is, when the relationship between the polarization states of transmission and reception satisfies Expression (20), the main component of the clutter power can be made zero. In the first to third embodiments, the transmission polarization state EEt that maximizes the target power is determined by Equation (25) using the information of the target scattering matrix [Sd]. However, when [Sd] is unknown, the expression (25) cannot be used.
[0119]
Therefore, here, first, several pairs of EEt and EEr satisfying the equation (14) are selected, and then polarization reconstruction is performed for each pair, and each reflection obtained by this polarization reconstruction is performed. A method of calculating a final power distribution is performed by integrating the power distribution after suppressing the clutter power corresponding to the point for each resolution cell.
[0120]
Next, the processing content of this Embodiment is demonstrated using FIG. The uniform distribution polarization selection circuit 81 selects and outputs the W polarization states selected so as to be distributed as evenly as possible among all the polarization states that can be transmitted by the transmission radio wave (transmission polarization EEt). An example of this selection method will be described later.)
[0121]
Next, in the clutter suppression type polarization reconstruction circuit 31, the clutter main scattering matrix stored in the clutter main scattering matrix database 12 and the W transmission polarizations which are the outputs of the regular polyhedron-based uniform distribution polarization selection circuit 81. From the state EEt, W reception polarization states EEr respectively corresponding to these transmission polarization states EEt are determined based on the equation (14), and all combinations of EEt and EEr are determined based on the equation (14). Perform wave reconstruction. As a result, at each point k (= 1, 2,..., K), W polarization reconfiguration powers are output. This output is stored in the polarization-optimized power distribution storage circuit 21, and the power integration circuit 22 adds these W powers for each point.
[0122]
By adopting the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to omit the prior observation (or prior theoretical calculation) of the target scattering matrix that was necessary in the first embodiment. Become.
[0123]
In the present embodiment, the observed scatter matrix database 2 is replaced with the multiple hit observed scatter matrix database 30 of FIG. 3, and the clutter main scatter matrix extraction / storage 14 is replaced with the candidate target time direction main scatter matrix extraction / storage 18. Needless to say, it can be used for time-series data.
[0124]
Here, an example of a procedure for selecting W types of polarization states in the uniform distribution polarization selection circuit 81 will be described.
[0125]
Therefore, first, the concept of the Poincare sphere will be described below. When the plane wave is observed with the observation point fixed, the tip of the electric field vector generally draws an elliptical locus as shown in FIG. 10A in a plane perpendicular to the traveling direction of the plane wave with the passage of time. Linear polarization and circular polarization correspond to special cases of elliptical polarization. Here, the shape of the ellipse is a tilt angle ψ (−π / 2 ≦ ψ ≦ π / 2) of the long axis measured clockwise from the vv-axis direction shown in the figure, and an ellipse representing the flatness of the ellipse. It is expressed by an ellipticity angle χ (−π / 4 ≦ χ ≦ π / 4) and I0 that defines the size of the ellipse. Where I0 is
[0126]
[Expression 29]

[0127]
That is, it corresponds to the total power of the plane wave. By defining these parameters ψ, χ, and I0 for the ellipse as shown in the figure in the g1-g2-g3 orthogonal coordinate system shown in FIG. 5B, all the polarization states of the plane wave with the power I0 Can be associated one-to-one with a point on the spherical surface of radius I0 shown in FIG. For example, vertical polarization is represented by VL, horizontal polarization is represented by HL, left-hand circular polarization is represented by LHC, and right-hand circular polarization is represented by RHC. This spherical surface is called a Poincare sphere and is often used to represent the polarization state of a plane wave.
[0128]
In particular, when || EE || = 1, the relationship between g1, g2, g3 and ψ, χ is expressed by the following equation.
[0129]
[30]

[0130]
Therefore, first, the points that are uniformly distributed on this Poincare sphere are obtained, and the coordinates of each point are converted into ψ and χ, so that a plurality of sets of transmission / reception polarizations in which the polarization characteristics are evenly dispersed are obtained. Can be obtained. A method of obtaining the points uniformly distributed on the Poincare sphere from the coordinates of the contact point between the spherical surface and a regular polyhedron (such as a regular icosahedron) circumscribing the spherical surface is conceivable.
[0131]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the radar apparatus according to the present embodiment. In the figure, reference numerals 1, 2, 9, 10, 11, and 12 are the same as in FIG. 1, 81, 31, 21, and 22 are the same as in FIG. 6, and 501, 502, 505, and 508 are the same as in FIG.
[0132]
In the present embodiment, in the fourth embodiment shown in FIG. 6, a portion for extracting the main scattering matrix of the clutter from the previous observation values (clutter scattering matrix database 4) is the observed value (observed scattering) obtained by actual observation. It is configured to extract from the matrix database 2). The configuration of this portion is exactly the same as that described in the third embodiment in FIG.
[0133]
By adopting the present embodiment, in addition to the effects of the fourth embodiment, it is possible to omit the prior observation (or prior theoretical calculation) of the clutter scattering matrix that was necessary in the fourth embodiment. Become.
[0134]
In the present embodiment, it goes without saying that the observed scatter matrix database 2 can be used for time-series data by replacing the observed scatter matrix database 2 with the multiple hit observed scatter matrix database 30 of FIG.
[0135]
【The invention's effect】
In the present invention, in order to collect two antennas having orthogonal polarization characteristics and a scattering matrix to be observed, one of these antennas is driven for transmission and both are driven for reception. From the polarization switcher, the observation scatter matrix database that stores the scatter matrix of the observation target, the scatter matrix of the observation target and the clutter scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation, Clutter main scatter matrix extraction and storage means for extracting and storing the scatter matrix, and candidate target main scatter matrix extraction and storage means for extracting and storing the main scatter matrix from the target scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation And the main component of the clutter reception power from the main clutter scattering matrix accumulated in the clutter main scattering matrix extraction and storage means. Polarization that calculates the main component of the target power when each transmission polarization and reception polarization are changed under these conditions. To satisfy the condition to make the main component of the clutter reception power zero from the target power for each transmission / reception polarization obtained by the power calculation means and the polarization power calculation means, and to maximize the main component of the target power Using the search means for determining the transmission polarization of the signal, the transmission polarization output from the search means, and the main scatter matrix of the clutter accumulated in the clutter main scatter matrix extraction and storage means. Since the radar device is equipped with a wave optimization means, the main component of the clutter power can be reduced to zero and the main component of the power can be maximized for the target. As an optimization tool That since in the re-wave reconstructing the scattering matrix of the observation target can be applied to a case of non-target, the effect is obtained that resistance stealth is improved.
[0136]
In addition, since the observation scatter matrix database stores the scatter matrix for each resolution cell to be observed, high detection performance can be achieved even when the clutter or the target scatter matrix fluctuates in the spatial direction. The effect is obtained.
[0137]
The clutter main scatter matrix extraction and storage means stores the clutter scatter matrix database that stores the clutter scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation, and the main scatter from the clutter scatter matrix stored in the clutter scatter matrix database. The main scatter matrix extraction circuit for extracting the matrix and the clutter main scatter matrix database for accumulating the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit. And the effect that it can extract reliably and can use the value easily in a latter process is acquired.
[0138]
The clutter main scatter matrix extraction and storage means includes a main scatter matrix extraction circuit for extracting the main scatter matrix of the clutter from the scatter matrix of the observation target stored in the observation scatter matrix database using principal component analysis, It has a clutter main scatter matrix database that accumulates the main scatter matrix of the above clutter extracted by the scatter matrix extraction circuit, so that the configuration can be simplified and the main scatter matrix of only the clutter can be accurately extracted. As a result, the value can be easily used in the subsequent processing.
[0139]
The candidate target main scatter matrix extraction and storage means stores a candidate target scatter matrix database for storing the scatter matrix of the candidate target obtained by prior observation or theoretical calculation, and the candidate target scatter matrix database stored in the candidate target scatter matrix database. A candidate scatter matrix extraction circuit that extracts a scatter matrix from the scatter matrix, and a candidate target scatter matrix database that accumulates the scatter matrix of the candidate target extracted by the scatter matrix extraction circuit. It is possible to easily and surely extract the main scattering matrix only for the target and to use the value easily in the subsequent processing.
[0140]
In addition, since the observation scatter matrix database stores the scatter matrix of the observation target in multiple hits, even when the clutter or target scatter matrix fluctuates with time, it is possible to achieve high detection performance. can get.
[0141]
In addition, the clutter main scatter matrix extraction and storage means includes a multiple hit clutter scatter matrix database for storing clutter scatter matrices for multiple hits obtained by observation or theoretical calculation for multiple hits in advance, and a multiple hit clutter scatter matrix database. A main scatter matrix extraction circuit that extracts the main scatter matrix from the accumulated scatter data of the clutter in multiple hits, and a clutter main scatter matrix database that stores the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit. Thus, even when the clutter scattering matrix fluctuates with time, an effect that it can be easily extracted is obtained.
[0142]
The candidate target main scatter matrix extraction and storage means stores a multiple hit candidate target scatter matrix database for storing a scatter matrix of candidate targets in a plurality of hits obtained by observation or theoretical calculation for a plurality of hits in advance, and a plurality of hit candidate targets The main scatter matrix extraction circuit that extracts the main scatter matrix from the scatter matrix of candidate targets in multiple hits stored in the scatter matrix database, and the main scatter matrix of candidate targets extracted by the main scatter matrix extraction circuit are stored. Since the multi-hit candidate target main scatter matrix database is included, even when the scatter matrix of the candidate target fluctuates with time, an effect that it can be easily extracted is obtained.
[0143]
In addition, in the present invention, in order to collect two antennas having orthogonal polarization characteristics and a scattering matrix to be observed, one of these antennas is driven in transmission and both in reception. From the polarization switch to be driven, the observation scattering matrix database that stores the scattering matrix of the observation target, the scattering matrix of the observation target, and the scattering matrix of the clutter obtained by prior observation or theoretical calculation, Clutter main scatter matrix extraction and storage means to extract and store the main scatter matrix, and select multiple polarization states as transmission polarization so as to be distributed as evenly as possible from all possible polarization states Uniform distribution polarization selection means, transmission polarization selected by the uniform distribution polarization selection means, and main clutter stored in the clutter main scattering matrix extraction storage means Clutter suppression type polarization reconstruction means that suppresses clutter using a simple scattering matrix, and the power distribution after clutter suppression obtained for each different transmission polarization output from the clutter suppression type polarization reconstruction means. A radar apparatus comprising: a polarization-optimized power distribution storage means for storing; and a power integration means for integrating the power distribution stored in the polarization-optimized power distribution storage means for each transmission polarization for each resolution cell. Therefore, the main component of the clutter power can be set to zero and the main component of the power can be maximized with respect to the target, so that the detection performance is improved and the object to be observed in the rewave reconstruction by the polarization optimization means It can be applied even when the scattering matrix of the target is non-target, so that the stealth resistance is improved, and further, the prior observation or theoretical calculation of the target scattering matrix is unnecessary, so that the processing becomes easy. Effect can be obtained.
[0144]
In addition, since the observation scatter matrix database stores the scatter matrix for each resolution cell to be observed, the observation scatter matrix database can be applied even when the observation target fluctuates in the spatial direction, and high detection performance can be realized. Is obtained.
[0145]
The clutter main scatter matrix extraction and storage means stores the clutter scatter matrix database that stores the clutter scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation, and the main scatter from the clutter scatter matrix stored in the clutter scatter matrix database. The main scatter matrix extraction circuit for extracting the matrix and the clutter main scatter matrix database for accumulating the above main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit. In addition, it is possible to obtain an effect that the data can be extracted reliably and easily used in subsequent processing.
[0146]
The clutter main scatter matrix extraction and storage means includes a main scatter matrix extraction circuit for extracting the main scatter matrix of the clutter from the scatter matrix of the observation target stored in the observation scatter matrix database using principal component analysis, It has a clutter main scattering matrix database that stores the main clutter matrix of the clutter extracted by the scattering matrix extraction circuit, so that the configuration becomes easy and the prior observation or theoretical calculation of the clutter is not required and the processing is simple The effect of becoming.
[0147]
In addition, since the observation scattering matrix database stores the scattering matrices of the observation target in a plurality of hits, the effect that the observation scattering matrix database can be applied even when the observation target scattering matrix varies with time is obtained.
[0148]
In addition, the clutter main scatter matrix extraction and storage means includes a multiple hit clutter scatter matrix database for storing clutter scatter matrices for multiple hits obtained by observation or theoretical calculation for multiple hits in advance, and a multiple hit clutter scatter matrix database. A main scatter matrix extraction circuit that extracts a main scatter matrix from the accumulated clutter scatter matrix in multiple hits, and a clutter main scatter matrix database that stores the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit; Therefore, the present invention can be applied to the case where the scattering matrix of the clutter varies with time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a time chart showing an operation mode at each time of the first and second polarization transmitting / receiving antennas.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a scattering matrix observed in actual observation.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a Poincare sphere.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional radar apparatus.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of a conventional radar apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarization switch 2 Observation scattering matrix database 3 Polarization optimization circuit 4 Clutter scattering matrix database 5 Candidate target scattering matrix database 6 Polarization power calculation circuit 7 Search circuit 8 Optimal polarization selection circuit 9 first polarization transmitting / receiving antenna, 10 second polarization transmitting / receiving antenna, 11 main scattering matrix extraction circuit, 12 clutter main scattering matrix database, 13 candidate target main scattering matrix database, 14 clutter main scattering matrix extraction accumulator, 15 candidate target Main Scattering Matrix Extraction Accumulator, 16 Multiple Hit Clutter Scattering Matrix Database, 17 Multiple Hit Candidate Target Scattering Matrix Database, 21 Polarization Optimization Power Distribution Storage Circuit, 22 Power Integration Circuit, 30 Multiple Hit Observation Scattering Matrix Database, 31 Clutter Suppression Type polarization reconstruction circuit, 81 Uniformly distributed polarization selection circuit, 501 Machine, 502 duplexer, 505 receiver, 508 display.

Claims (14)

Two antennas with orthogonal polarization characteristics,
Among these antennas, in order to collect the scattering matrix to be observed, either one of the antennas is driven for transmission and the other is driven for reception.
An observation scattering matrix database for storing the scattering matrix of the observation object;
Clutter main scatter matrix extraction and storage means for extracting and storing the main scatter matrix of the clutter from one of the scatter matrix of the observation object and the clutter scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation;
Candidate target main scatter matrix extraction and storage means for extracting and storing the main scatter matrix from the target scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation;
From the clutter main scatter matrix stored in the clutter main scatter matrix extraction and storage means, a condition to be satisfied by the transmission polarization and the reception polarization in order to make the main component of the clutter reception power zero, and Under these conditions, polarization power calculation means for calculating main components of target power when each transmission polarization and reception polarization are changed,
A transmission bias for satisfying the condition for making the main component of the clutter reception power zero from the target power in each transmission / reception polarization obtained by the polarization power calculation means and maximizing the main component of the target power. Search means to determine the wave;
Polarization optimization means for suppressing clutter using the transmission polarization output from the search means, and the main clutter matrix of the clutter accumulated in the clutter main scattering matrix extraction storage means,
A radar apparatus comprising: 2. The radar apparatus according to claim 1, wherein the observation scattering matrix database stores a scattering matrix for each resolution cell to be observed. The clutter main scattering matrix extraction and storage means is
A clutter scattering matrix database for accumulating clutter scattering matrices obtained from prior observations or theoretical calculations;
A main scattering matrix extraction circuit for extracting a main scattering matrix from the clutter scattering matrix stored in the clutter scattering matrix database;
A clutter main scatter matrix database for accumulating the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit;
The radar apparatus according to claim 1, wherein the radar apparatus includes: The clutter main scattering matrix extraction and storage means is
A main scatter matrix extraction circuit for extracting the main scatter matrix of the clutter from the scatter matrix of the observation target accumulated in the observation scatter matrix database, using principal component analysis;
A clutter main scatter matrix database for accumulating the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit;
The radar apparatus according to claim 1, wherein the radar apparatus includes: The candidate target main scatter matrix extraction and storage means is
A candidate target scatter matrix database that accumulates the scatter matrices of candidate targets obtained by prior observation or theoretical calculation;
A main scatter matrix extraction circuit for extracting a main scatter matrix from the scatter matrix of the candidate target accumulated in the candidate target scatter matrix database;
A candidate target main scatter matrix database for accumulating the main scatter matrix of the candidate target extracted by the main scatter matrix extraction circuit;
The radar apparatus according to claim 1, comprising: 2. The radar apparatus according to claim 1, wherein the observed scattering matrix database stores scattering matrices to be observed in a plurality of hits. The clutter main scattering matrix extraction and storage means is
A multiple hit clutter scatter matrix database that accumulates the scatter matrix of clutter in multiple hits obtained by observation or theoretical calculation of multiple hits in advance,
A main scatter matrix extraction circuit for extracting a main scatter matrix from the scatter matrix of the clutter in the multiple hits accumulated in the multiple hit clutter scatter matrix database;
A clutter main scatter matrix database for accumulating the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit;
The radar apparatus according to claim 6, further comprising: The candidate target main scatter matrix extraction and storage means is
A multi-hit candidate target scatter matrix database that accumulates scatter matrices of candidate targets in multiple hits obtained by observation or theoretical calculation of multiple hits in advance,
A main scatter matrix extraction circuit for extracting a main scatter matrix from the scatter matrix of the candidate targets in the multiple hits accumulated in the multiple hit candidate target scatter matrix database;
A multi-hit candidate target primary scatter matrix database that accumulates the primary scatter matrix of the candidate target extracted by the primary scatter matrix extraction circuit;
The radar apparatus according to claim 6, wherein the radar apparatus includes: Two antennas with orthogonal polarization characteristics,
Among these antennas, in order to collect the scattering matrix to be observed, either one of the antennas is driven for transmission and the other is driven for reception.
An observation scattering matrix database for storing the scattering matrix of the observation object;
Clutter main scatter matrix extraction and storage means for extracting and storing the main scatter matrix of the clutter from one of the scatter matrix of the observation object and the clutter scatter matrix obtained by prior observation or theoretical calculation;
Uniformly distributed polarization selection means for selecting a plurality of polarization states as transmission polarizations so as to be distributed as evenly as possible from all possible polarization states;
A clutter suppression type polarization that suppresses clutter using the transmission polarization selected by the uniform distribution polarization selection means and the main scattering matrix of the clutter stored in the clutter main scattering matrix extraction storage means. Wave reconstruction means;
Polarization-optimized power distribution storage means for storing the power distribution after clutter suppression obtained for each different transmission polarization output from the clutter-suppressed polarization reconstruction means;
Power integration means for integrating the power distribution stored in the polarization-optimized power distribution storage means for each different transmission polarization for each resolution cell;
A radar apparatus comprising: 10. The radar apparatus according to claim 9, wherein the observed scattering matrix database stores a scattering matrix for each resolution cell to be observed. The clutter main scattering matrix extraction and storage means is
A clutter scattering matrix database for accumulating clutter scattering matrices obtained from prior observations or theoretical calculations;
A main scattering matrix extraction circuit for extracting a main scattering matrix from the clutter scattering matrix stored in the clutter scattering matrix database;
A clutter main scatter matrix database for accumulating the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit;
The radar apparatus according to claim 9, wherein the radar apparatus includes: The clutter main scattering matrix extraction and storage means is
A main scatter matrix extraction circuit for extracting the main scatter matrix of the clutter from the scatter matrix of the observation target accumulated in the observation scatter matrix database, using principal component analysis;
A clutter main scatter matrix database for accumulating the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit;
The radar apparatus according to claim 9, wherein the radar apparatus includes: The radar apparatus according to claim 9, wherein the observed scattering matrix database stores scattering matrices to be observed in a plurality of hits. The clutter main scattering matrix extraction and storage means is
A multiple hit clutter scatter matrix database that accumulates the scatter matrix of clutter in multiple hits obtained by observation or theoretical calculation of multiple hits in advance,
A main scatter matrix extraction circuit for extracting a main scatter matrix from the scatter matrix of the clutter in the multiple hits accumulated in the multiple hit clutter scatter matrix database;
A clutter main scatter matrix database for accumulating the main scatter matrix of the clutter extracted by the main scatter matrix extraction circuit;
The radar apparatus according to claim 13, comprising:

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