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JP2011220824A - Radar device - Google Patents

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JP2011220824A
JP2011220824A JP2010090190A JP2010090190A JP2011220824A JP 2011220824 A JP2011220824 A JP 2011220824A JP 2010090190 A JP2010090190 A JP 2010090190A JP 2010090190 A JP2010090190 A JP 2010090190A JP 2011220824 A JP2011220824 A JP 2011220824A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
processing unit
target
polarization
observation
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010090190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shohei Nakamura
聖平 中村
Hiroshi Suwa
啓 諏訪
Toshio Wakayama
俊夫 若山
Yoshitake Ichikawa
芳岳 市川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2010090190A priority Critical patent/JP2011220824A/en
Publication of JP2011220824A publication Critical patent/JP2011220824A/en
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Abstract

【課題】クラッタの比較的強い環境下で観測信号を取得した場合でも、高精度に目標信号を抽出することのできるレーダ装置を得る。
【解決手段】電波を送受信して観測信号を取得するレーダ信号取得部10と、観測信号に基づき、抽出対象となる目標の大きさのウィンドウを用いた移動平均処理により各レンジビンにおける平均値を算出する移動平均処理部40と、移動平均処理部40で算出した各レンジビンの平均値を比較し、目標信号が位置する領域を抽出する目標信号切出し処理部50と、目標信号切出し処理部50からの出力結果を格納する出力格納部60とを備えている。
【選択図】図1
A radar apparatus capable of extracting a target signal with high accuracy even when an observation signal is acquired in a relatively strong clutter environment.
An average value in each range bin is calculated by a moving average process using a radar signal acquisition unit for acquiring an observation signal by transmitting and receiving radio waves and a target size window to be extracted based on the observation signal. The moving average processing unit 40, the average value of each range bin calculated by the moving average processing unit 40 are compared, and the target signal extraction processing unit 50 that extracts the region where the target signal is located, and the target signal extraction processing unit 50 And an output storage unit 60 for storing the output result.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、地上または海上の静止目標を検出および抽出する機能を備えたレーダ装置に関し、特に、航空機などのプラットフォームに搭載されて、上空から電波を送受信することにより地表面や海面の付近を観測し、地表面や海面の付近に存在する目標を検出および抽出するレーダ装置に関するものである。   The present invention relates to a radar apparatus having a function of detecting and extracting a stationary target on the ground or the sea, and in particular, is mounted on a platform such as an aircraft and observes the vicinity of the ground surface and the sea surface by transmitting and receiving radio waves from the sky. The present invention also relates to a radar apparatus that detects and extracts a target existing near the ground surface or the sea surface.

一般に、レーダ装置において、上空から電波を送受信して地表面や海上面を観測する際には、目標信号(目標からの反射波)の他に、地表面や海面上のグランドクラッタまたはシークラッタ(以下、単に「クラッタ」という)からの不要な反射波が観測される場合がある。   In general, in radar equipment, when observing the ground surface and sea surface by transmitting and receiving radio waves from the sky, in addition to the target signal (the reflected wave from the target), ground clutter or sea clutter (hereinafter referred to as the ground clutter) In some cases, an unnecessary reflected wave from the “clutter” is observed.

特に、図15に示すように、航空機に搭載されたレーダ装置100から地上の目標Tを観測する際には、目標Tからの反射信号Wtのみならず、クラッタ(地面)Cからの強い反射信号Wcが観測されるので、レンジ(距離)方向の受信信号強度を示す観測信号(レンジプロフィール、または、パワーレンジプロフィールと称される)から目標Tを検出する際の抽出精度が低下する問題がある。   In particular, as shown in FIG. 15, when observing the ground target T from the radar apparatus 100 mounted on the aircraft, not only the reflected signal Wt from the target T but also a strong reflected signal from the clutter (ground) C. Since Wc is observed, there is a problem that the extraction accuracy in detecting the target T from the observation signal (referred to as a range profile or power range profile) indicating the received signal strength in the range (distance) direction is lowered. .

なお、図15の環境下であっても、仮に目標Tが移動している場合には、クラッタCからの反射信号Wcと目標Tからの反射信号Wtとの各ドップラー周波数が互いに異なることに注目して、クラッタCと目標Tとを分別することができる。
しかし、目標Tが静止している場合には、目標TとクラッタCとの各ドップラー周波数が相違しなくなるので、目標Tの検出および抽出が困難になる。
Note that even in the environment of FIG. 15, if the target T is moving, the Doppler frequencies of the reflected signal Wc from the clutter C and the reflected signal Wt from the target T are different from each other. Thus, the clutter C and the target T can be separated.
However, when the target T is stationary, the Doppler frequencies of the target T and the clutter C are not different from each other, making it difficult to detect and extract the target T.

そこで、クラッタCからの反射信号Wcが高い電力値を示した際の目標Tの誤検出を防止するために、従来から、ウィンドウおよび閾値を用いて目標信号を抽出する技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   Therefore, in order to prevent erroneous detection of the target T when the reflected signal Wc from the clutter C shows a high power value, a technique for extracting the target signal using a window and a threshold value has been conventionally proposed ( For example, see Patent Document 1).

図16は特許文献1に記載された従来のレーダ装置による目標信号抽出手順を示す機能ブロック図である。図16において、従来のレーダ装置100は、レーダ信号取得部1と、ウィンドウ処理部2と、目標信号判定処理部3と、出力格納部4とを備えている。   FIG. 16 is a functional block diagram showing a target signal extraction procedure by the conventional radar apparatus described in Patent Document 1. In FIG. In FIG. 16, the conventional radar apparatus 100 includes a radar signal acquisition unit 1, a window processing unit 2, a target signal determination processing unit 3, and an output storage unit 4.

図15、図16において、まず、レーダ信号取得部1は、航空機に搭載されたレーダ装置100を用いて観測を行い、観測信号(レンジプロフィール)を取得する。
続いて、ウィンドウ処理部2は、所定のウィンドウ内に含まれるレンジプロフィールに対して、あらかじめ設定された閾値との比較に基づく信号処理を行う。具体的には、ウィンドウ処理部2は、閾値よりも高い電力(振幅)を示す信号を、目標Tからの信号と判定する。
15 and 16, first, the radar signal acquisition unit 1 performs observation using a radar device 100 mounted on an aircraft, and acquires an observation signal (range profile).
Subsequently, the window processing unit 2 performs signal processing based on a comparison with a preset threshold for the range profile included in the predetermined window. Specifically, the window processing unit 2 determines that a signal indicating power (amplitude) higher than the threshold is a signal from the target T.

次に、目標信号判定処理部3は、ウィンドウ処理部2からの閾値処理結果を用いて、ウィンドウ内の観測信号が目標Tからの信号であるか否かを判定する。
ここでは、ウィンドウ内に含まれるレンジプロフィール(観測信号)が、すべてのレンジビンで目標信号として検出された場合に、「ウィンドウ内に含まれる観測信号は、目標Tからの信号である」と判定し、ウィンドウ内の一部のレンジビンで目標信号として検出されない場合には、クラッタCからの信号であると判定する。
最後に、出力格納部4は、目標信号判定処理部3からの出力結果を格納する。
Next, the target signal determination processing unit 3 determines whether the observation signal in the window is a signal from the target T using the threshold processing result from the window processing unit 2.
Here, when the range profile (observation signal) included in the window is detected as a target signal in all the range bins, it is determined that “the observation signal included in the window is a signal from the target T”. If the target signal is not detected in some range bins in the window, it is determined that the signal is from the clutter C.
Finally, the output storage unit 4 stores the output result from the target signal determination processing unit 3.

特開昭61−280586号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-280586

上記特許文献1に記載の従来のレーダ装置は、観測信号から目標信号を抽出する際に、観測信号の最大値から所定電力(または、所定振幅)だけ低下した閾値に基づく信号処理により目標信号を抽出しているので、クラッタからの反射信号レベルが比較的高い環境下で観測信号を取得した場合には、クラッタを目標として誤抽出してしまい、目標の抽出精度が低下するという課題があった。   When the conventional radar apparatus described in Patent Document 1 extracts a target signal from an observation signal, the target signal is extracted by signal processing based on a threshold value that is reduced by a predetermined power (or a predetermined amplitude) from the maximum value of the observation signal. Since the signal is extracted, if the observation signal is acquired in an environment where the reflected signal level from the clutter is relatively high, there is a problem that the extraction accuracy of the target decreases because the clutter is erroneously extracted. .

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、異なる角度で観測したパワーレンジプロフィール(または、偏波情報)と、抽出対象となる目標情報とを利用することにより、クラッタの比較的強い環境下で観測信号を取得した場合でも、高精度に目標信号を抽出することのできるレーダ装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and by using power range profiles (or polarization information) observed at different angles and target information to be extracted, It is an object of the present invention to obtain a radar apparatus that can extract a target signal with high accuracy even when an observation signal is acquired in a relatively strong environment of clutter.

この発明に係るレーダ装置は、電波を送受信して観測信号を取得するレーダ信号取得部と、観測信号に基づき、抽出対象となる目標の大きさのウィンドウを用いた移動平均処理により各レンジビンにおける平均値を算出する移動平均処理部と、移動平均処理部で算出した各レンジビンの平均値を比較し、目標信号が位置する領域を抽出する目標信号切出し処理部と、目標信号切出し処理部からの出力結果を格納する出力格納部とを備えたものである。   A radar apparatus according to the present invention includes a radar signal acquisition unit that transmits and receives radio waves to acquire an observation signal, and a moving average process using a window of a target size to be extracted based on the observation signal. A moving average processing unit that calculates a value, an average value of each range bin calculated by the moving average processing unit, and a target signal extraction processing unit that extracts a region where the target signal is located, and an output from the target signal extraction processing unit And an output storage unit for storing the result.

この発明によれば、クラッタからの反射信号レベルが比較的高い環境下で観測信号を取得した場合でも、高精度に目標信号を抽出することができる。   According to the present invention, even when an observation signal is acquired in an environment where the reflection signal level from the clutter is relatively high, the target signal can be extracted with high accuracy.

この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1内のレーダ信号取得部の具体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the radar signal acquisition part in FIG. 図1内の目標検出処理部によるパワーレンジプロフィールを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the power range profile by the target detection process part in FIG. 図1内の目標検出処理部の動作を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows notionally the operation | movement of the target detection process part in FIG. 図1内の探索範囲設定処理部による探索範囲を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the search range by the search range setting process part in FIG. 図1内の移動平均処理部による探索範囲内のウィンドウを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the window in the search range by the moving average process part in FIG. この発明における実施の形態2に係るレーダ装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on Embodiment 2 in this invention. 図7内の多偏波観測信号取得部の具体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the multi-polarization observation signal acquisition part in FIG. この発明の実施の形態2による目標信号切出範囲の決定処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the determination process of the target signal extraction range by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2による目標信号切出範囲の決定処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the determination process of the target signal extraction range by Embodiment 2 of this invention. この発明における実施の形態3に係るレーダ装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus based on Embodiment 3 in this invention. 図11内の複数レーダ信号取得部の具体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the multiple radar signal acquisition part in FIG. この発明の実施の形態3におけるレーダ装置と目標との関係を図式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the relationship between the radar apparatus and target in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における反射信号のビームパターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the beam pattern of the reflected signal in Embodiment 3 of this invention. 従来のレーダ装置と目標との関係を図式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the conventional radar apparatus and a target typically. 従来のレーダ装置による目標信号抽出手順を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the target signal extraction procedure by the conventional radar apparatus.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の概略構成を示す機能ブロック図である。なお、この発明の実施の形態1においても、レーダ装置100と目標Tとの関係は、図15に示した通りである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the first embodiment of the present invention. In the first embodiment of the present invention, the relationship between the radar apparatus 100 and the target T is as shown in FIG.

図1において、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置は、レーダ信号取得部10と、目標検出処理部20と、探索範囲設定処理部30と、移動平均処理部40と、目標信号切出し処理部50と、出力格納部60とを備えている。   In FIG. 1, a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention includes a radar signal acquisition unit 10, a target detection processing unit 20, a search range setting processing unit 30, a moving average processing unit 40, and a target signal extraction process. Unit 50 and an output storage unit 60.

レーダ信号取得部10は、航空機に搭載したレーダによる観測を行い、レンジプロフィール(観測信号)を取得する。
目標検出処理部20は、レーダ信号取得部10内の受信信号記憶部15(図2とともに後述する)に格納されているレンジプロフィールにおいて目標Tを検出する。
The radar signal acquisition unit 10 performs observation using a radar mounted on an aircraft and acquires a range profile (observation signal).
The target detection processing unit 20 detects the target T in the range profile stored in the reception signal storage unit 15 (described later together with FIG. 2) in the radar signal acquisition unit 10.

探索範囲設定処理部30は、目標検出処理部20の検出結果を用いて、レンジプロフィールにおける目標抽出の探索範囲(図5とともに後述する)を設定する。
移動平均処理部40は、ウィンドウ決定処理部を含み、抽出対象となる目標サイズなどの情報をもとに、目標信号の抽出のためのウィンドウサイズを決定する。
The search range setting processing unit 30 uses the detection result of the target detection processing unit 20 to set a search range for target extraction in the range profile (described later with reference to FIG. 5).
The moving average processing unit 40 includes a window determination processing unit, and determines a window size for extracting a target signal based on information such as a target size to be extracted.

移動平均処理部40は、探索範囲設定処理部30で設定した探索範囲において、ウィンドウ決定処理部で設定したウィンドウによる移動平均処理を行う。   The moving average processing unit 40 performs a moving average process using the window set by the window determination processing unit in the search range set by the search range setting processing unit 30.

目標信号切出し処理部50は、移動平均処理部40で算出した各位置における観測信号の平均値を指標として、観測信号(パワーレンジプロフィール)において目標が含まれる領域を抽出する。
出力格納部60は、目標信号切出し処理部50の出力結果を格納する。
The target signal cutout processing unit 50 extracts an area including the target in the observation signal (power range profile) using the average value of the observation signal at each position calculated by the moving average processing unit 40 as an index.
The output storage unit 60 stores the output result of the target signal extraction processing unit 50.

図2は図1内のレーダ信号取得部10の構成を示すブロック図である。
図2において、レーダ信号取得部10は、パルス信号を生成する送信機11と、送信機11からのパルス信号の送受方向を切換える送受切換器12と、送受信アンテナ13と、受信機14と、受信機14からのデジタル受信信号(観測信号)を記憶する受信信号記憶部15を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the radar signal acquisition unit 10 in FIG.
In FIG. 2, a radar signal acquisition unit 10 includes a transmitter 11 that generates a pulse signal, a transmission / reception switch 12 that switches a transmission / reception direction of the pulse signal from the transmitter 11, a transmission / reception antenna 13, a receiver 14, and a reception. The reception signal storage unit 15 stores the digital reception signal (observation signal) from the machine 14.

送受信アンテナ13は、送信機11から送受切換器12を介して入力されるパルス信号を、空間に放射するとともに、観測対象によって散乱された反射信号を受信する。   The transmission / reception antenna 13 radiates a pulse signal input from the transmitter 11 via the transmission / reception switch 12 to the space and receives a reflected signal scattered by the observation target.

受信機14は、送受信アンテナ13から送受切換器12を介して受信された散乱波(反射信号)を、デジタル受信信号として受信信号記憶部15に格納する。
受信信号記憶部15は、受信機14で受信処理されたデジタル受信信号(観測信号)を一時的に保存する。
The receiver 14 stores the scattered wave (reflected signal) received from the transmission / reception antenna 13 via the transmission / reception switch 12 in the reception signal storage unit 15 as a digital reception signal.
The reception signal storage unit 15 temporarily stores the digital reception signal (observation signal) subjected to reception processing by the receiver 14.

次に、図2および図15とともに、図3〜図6を参照しながら、図1に示したこの発明の実施の形態1による処理動作について説明する。
まず、図2に示したレーダ信号取得部10の動作について説明する。
図2において、送信機11で生成されたパルス信号は、送受切換器12を介して、送受信アンテナ13に送出される。送受信アンテナ13は、送信機11で生成したパルス信号を空間に放射させる。
Next, the processing operation according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 6 together with FIGS.
First, the operation of the radar signal acquisition unit 10 shown in FIG. 2 will be described.
In FIG. 2, the pulse signal generated by the transmitter 11 is sent to the transmission / reception antenna 13 via the transmission / reception switch 12. The transmission / reception antenna 13 radiates the pulse signal generated by the transmitter 11 to space.

空間に放射されたパルス信号は、観測対象(目標T、クラッタC)によって散乱され、観測対象で散乱された反射信号(Wt、Wc)は、送受信アンテナ13によって受信される。また、送受信アンテナ13で受信された観測対象からの散乱波(受信信号)は、送受切換器12を介して、受信機14に入力される。   The pulse signal radiated to the space is scattered by the observation target (target T, clutter C), and the reflected signals (Wt, Wc) scattered by the observation target are received by the transmission / reception antenna 13. Further, the scattered wave (reception signal) from the observation target received by the transmission / reception antenna 13 is input to the receiver 14 via the transmission / reception switch 12.

受信機14は、受信信号に対して、位相検波処理およびA/D変換処理を行い、各受信信号の振幅および位相を示すデジタル受信信号を生成し、観測信号として受信信号記憶部15に一時保存させる。   The receiver 14 performs a phase detection process and an A / D conversion process on the received signal, generates a digital received signal indicating the amplitude and phase of each received signal, and temporarily stores it in the received signal storage unit 15 as an observation signal Let

受信信号記憶部15に記憶される受信信号(観測信号)は、レンジビンnに対応したS(n)で表すことができる。ここで、n(=1、2、・・・、N)は、レンジ方向の観測ビン番号であり、Nはレンジビン数である。
受信信号S(n)には、各レンジビンnにおける振幅および位相が格納されている。
The reception signal (observation signal) stored in the reception signal storage unit 15 can be represented by S (n) corresponding to the range bin n. Here, n (= 1, 2,..., N) is an observation bin number in the range direction, and N is the number of range bins.
The received signal S (n) stores the amplitude and phase in each range bin n.

次に、図1に示すように、レーダ信号取得部10によって取得された観測信号(観測対象からの受信信号)は、目標検出処理部20に送出される。
目標検出処理部20は、受信信号S(n)(レンジプロフィール)を用いて、各レンジビンnにおける受信電力を計算し、受信電力のレンジ方向の分布(パワーレンジプロフィール)を求める。なお、ここでは、電力値を用いたが、振幅を用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 1, the observation signal (received signal from the observation target) acquired by the radar signal acquisition unit 10 is sent to the target detection processing unit 20.
The target detection processing unit 20 calculates the received power in each range bin n using the received signal S (n) (range profile), and obtains the distribution (power range profile) of the received power in the range direction. Although the power value is used here, the amplitude may be used.

図3はパワーレンジプロフィールを示す説明図であり、図3において、横軸はレンジ、縦軸は電力(パワー)Pを示している。
各レンジビンnにおける電力P(n)は、以下の式(1)のように表される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a power range profile. In FIG. 3, the horizontal axis indicates a range, and the vertical axis indicates power (power) P.
The power P (n) in each range bin n is expressed as the following equation (1).

Figure 2011220824
Figure 2011220824

次に、目標検出処理部20は、式(1)のように算出した電力P(n)から、電力最大値Pmaxを示すレンジビンntgt maxを、以下の式(2)のように探索する。 Next, the target detection processing unit 20 searches for a range bin n tgt max indicating the power maximum value P max from the power P (n) calculated as in Expression (1) as in Expression (2) below. .

Figure 2011220824
Figure 2011220824

式(1)において、

Figure 2011220824
は、ある関数f(n)を最大にする「n」を求める演算子である。
図4は目標検出処理部20の動作を概念的に示す説明図であり、電力最大値Pmaxを示すレンジビンntgt maxを示している。 In equation (1),
Figure 2011220824
Is an operator for obtaining “n” that maximizes a certain function f (n).
FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing the operation of the target detection processing unit 20, and shows the range bin n tgt max indicating the power maximum value P max .

ここでは、レンジプロフィールで観測された目標は、単一の目標とし、「目標の受信信号の最大値は、観測されたレンジプロフィールにおいても最大である」という仮定に基づき、パワーレンジプロフィールにおける最大値を探索し、これを目標からの信号として説明する。   Here, the target observed in the range profile is a single target, and the maximum value in the power range profile is based on the assumption that the maximum value of the target received signal is also the maximum in the observed range profile. This is explained as a signal from the target.

なお、ここでの詳細説明は割愛するが、パワーレンジプロフィール内に複数の目標が存在するような場合には、想定される目標の個数の点を抽出したうえで、以下の目標信号の抽出手順を繰り返し実行すればよい。   Although detailed explanation here is omitted, in the case where there are multiple targets in the power range profile, the following target signal extraction procedure is performed after extracting the number of points of the assumed target. May be repeatedly executed.

図1に戻り、続いて、探索範囲設定処理部30は、受信信号S(n)から目標信号の抽出するための概略的な探索範囲Zを、あらかじめ切出す。
図5は探索範囲Zを示す説明図であり、前述(図3、図4参照)と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
Returning to FIG. 1, subsequently, the search range setting processing unit 30 cuts out a schematic search range Z for extracting a target signal from the received signal S (n) in advance.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the search range Z. The same reference numerals as those described above are assigned to the same components as those described above (see FIGS. 3 and 4).

図5において、探索範囲設定処理部30により切出される探索範囲Zは、検出した目標の最大輝点(レンジビンntgt max)を中心とした領域である。
探索範囲Zは、観測対象となる目標の大きさRtgtに応じて、以下の式(3)のように抽出される。
In FIG. 5, the search range Z cut out by the search range setting processing unit 30 is an area centered on the detected target maximum bright spot (range bin n tgt max ).
The search range Z is extracted as in the following expression (3) according to the target size R tgt to be observed.

Figure 2011220824
Figure 2011220824

なお、レーダ装置がメモリや演算機能を十分に有している場合には、取得したパワーレンジプロフィールに対して、直ちに、以下の移動平均処理部40および目標信号切出し処理部50の目標信号抽出処理を適用することが可能なので、上記の目標検出処理部20および探索範囲設定処理部30の処理は、必ずしも必要ではなく、省略することもできる。
しかし、航空機などに搭載されたレーダ装置100(図15)の環境下では、メモリや演算装置の容量に制約があることが予想されるので、上記処理を行うことにより、メモリや演算装置の容量を節減可能にしている。
When the radar apparatus has sufficient memory and calculation functions, the following target signal extraction processing of the following moving average processing unit 40 and target signal extraction processing unit 50 is immediately performed on the acquired power range profile. Therefore, the processing of the target detection processing unit 20 and the search range setting processing unit 30 is not necessarily required and can be omitted.
However, under the environment of the radar device 100 (FIG. 15) mounted on an aircraft or the like, it is expected that there is a limitation on the capacity of the memory or the arithmetic device. Can be saved.

図1に戻り、次に、移動平均処理部40は、探索範囲設定処理部30で切出された探索範囲Z内のパワーレンジプロフィールに対して、あらかじめ設定した任意の大きさのウィンドウを用いて、各レンジビンnにおいてウィンドウに含まれるパワーレンジプロフィールの平均値を算出する。   Returning to FIG. 1, next, the moving average processing unit 40 uses a window of an arbitrary size set in advance for the power range profile in the search range Z extracted by the search range setting processing unit 30. The average value of the power range profiles included in the window in each range bin n is calculated.

このとき設定されるウィンドウの大きさは、どのような大きさのものを用いても構わないが、ここでは、観測対象となる目標の大きさRtgtとする。
なお、観測対象となる目標が複数種類存在する場合には、各目標における最大の大きさのウィンドウや、各目標の大きさのウィンドウをそれぞれ用意し、移動平均処理を行うことなどが可能である。複数のウィンドウを用いた場合についても、各ウィンドウの大きさについて以下の処理を実行すればよく、拡張は容易である。
移動平均処理部40における平均化処理は、以下の式(4)のように表される。
The size of the window set at this time may be any size, but here it is assumed to be the target size R tgt to be observed.
If there are multiple types of targets to be observed, it is possible to prepare a window with the maximum size for each target and a window with the size of each target, and perform moving average processing, etc. . Even when a plurality of windows are used, the following processing is executed for the size of each window, and expansion is easy.
The averaging process in the moving average processing unit 40 is expressed as the following expression (4).

Figure 2011220824
Figure 2011220824

ここで、図6を参照しながら、移動平均処理部40で算出される平均値について説明する。
図6は探索範囲Z内のウィンドウを示す説明図であり、各ウィンドウに対応した第1平均算出位置Z1、第2平均算出位置Z2および第3平均算出位置Z3を示している。
図6において、第1〜第3平均算出位置Z1〜Z3は、互いに異なる位置におけるパワーレンジプロフィールの平均値を算出する領域である。
Here, the average value calculated by the moving average processing unit 40 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the windows in the search range Z, and shows the first average calculation position Z1, the second average calculation position Z2, and the third average calculation position Z3 corresponding to each window.
In FIG. 6, first to third average calculation positions Z1 to Z3 are areas for calculating the average value of the power range profile at different positions.

また、目標信号Zoは、パワーレンジプロフィールにおいて観測対象となる目標信号が位置している領域である。
したがって、図6内の第2平均算出位置Z2における平均値は、目標信号Zoの平均値を算出した結果となる。
The target signal Zo is an area where the target signal to be observed is located in the power range profile.
Therefore, the average value at the second average calculation position Z2 in FIG. 6 is the result of calculating the average value of the target signal Zo.

各平均算出位置Z1〜Z3で算出された平均値のうち、第1平均算出位置Z1の信号がクラッタ信号であることから、第1平均算出位置Z1で算出される平均値は、クラッタの平均値であることが期待される。
同様に、第3平均算出位置Z3で算出される平均値も、クラッタの平均値であることが期待される。
Of the average values calculated at each of the average calculation positions Z1 to Z3, since the signal at the first average calculation position Z1 is a clutter signal, the average value calculated at the first average calculation position Z1 is the average value of the clutter. It is expected that
Similarly, the average value calculated at the third average calculation position Z3 is also expected to be an average value of clutter.

一方、第2平均算出位置Z2で算出される平均値は、目標信号の平均値であることが期待される。
つまり、「目標からの信号電力が、クラッタからの信号電力よりも、わずかでも高い値を示しているのであれば」、各位置Z1〜Z3における平均値を比較した場合に、第2平均算出位置Z2で算出される平均値が最も高い値を示すことになる。
On the other hand, the average value calculated at the second average calculation position Z2 is expected to be the average value of the target signal.
That is, if “the signal power from the target shows a slightly higher value than the signal power from the clutter”, the second average calculation position is obtained when the average values at the positions Z1 to Z3 are compared. The average value calculated by Z2 indicates the highest value.

図1に戻り、次に、目標信号切出し処理部50は、移動平均処理部40で算出した各位置Z1〜Z3の平均値を指標として、観測対象となる目標の信号の位置する範囲を特定し、その領域に含まれる目標信号を抽出する。
各ウィンドウに対応した位置Z1〜Z3(たとえば、幅7m)は、レンジビン(たとえば、幅1m)よりも大きく、それぞれ複数のレンジビンを含む。また、ウィンドウ数は3個に限らず、任意数に設定され得る。
Returning to FIG. 1, next, the target signal cutout processing unit 50 specifies the range in which the target signal to be observed is located, using the average value of each position Z1 to Z3 calculated by the moving average processing unit 40 as an index. Then, a target signal included in the area is extracted.
Positions Z1 to Z3 (for example, width 7 m) corresponding to each window are larger than the range bin (for example, width 1 m) and each include a plurality of range bins. Further, the number of windows is not limited to three and can be set to an arbitrary number.

このときの目標信号の抽出は、各ウィンドウ(各位置Z1〜Z3)で算出された平均値を比較して、平均値が最大となるウィンドウ位置に含まれる信号を抽出することにより行われる。
したがって、目標信号Stgt(n)は、以下の式(5)のように抽出される。
The extraction of the target signal at this time is performed by comparing the average value calculated in each window (each position Z1 to Z3) and extracting the signal included in the window position where the average value is maximum.
Therefore, the target signal S tgt (n) is extracted as in the following equation (5).

Figure 2011220824
Figure 2011220824

式(5)内のntgtは、平均値が最大を示すレンジビンを表し、以下の式(6)で与えられる。 N tgt in equation (5) represents a range bin whose average value is maximum, and is given by equation (6) below.

Figure 2011220824
Figure 2011220824

最後に、出力格納部60は、目標信号切出し処理部50が抽出した目標信号Stgt(n)を格納する。 Finally, the output storage unit 60 stores the target signal S tgt (n) extracted by the target signal cutout processing unit 50.

以上の通り、この発明の実施の形態1(図1、図2)に係るレーダ装置は、電波を送受信して観測信号(レンジプロフィール)を取得するレーダ信号取得部10と、観測信号に基づき、抽出対象となる目標の大きさのウィンドウを用いた移動平均処理により各レンジビンにおける平均値を算出する移動平均処理部40と、移動平均処理部40で算出した各レンジビンの平均値を比較し、目標信号が位置する領域を抽出する目標信号切出し処理部50と、目標信号切出し処理部50からの出力結果を格納する出力格納部60とを備えている。   As described above, the radar apparatus according to Embodiment 1 (FIGS. 1 and 2) of the present invention is based on the radar signal acquisition unit 10 that transmits and receives radio waves to acquire an observation signal (range profile), and the observation signal. The moving average processing unit 40 that calculates the average value in each range bin by the moving average process using the target size window to be extracted is compared with the average value of each range bin calculated by the moving average processing unit 40, and the target A target signal extraction processing unit 50 that extracts a region where a signal is located, and an output storage unit 60 that stores an output result from the target signal extraction processing unit 50 are provided.

また、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置は、レーダ信号取得部10からの観測信号に基づき目標信号を検出する目標検出処理部20と、目標検出処理部20により検出された目標信号から目標位置の周辺を切出し、目標信号の探索範囲Zを設定する探索範囲設定処理部30とを備えている。
移動平均処理部40は、探索範囲設定処理部30からの探索範囲Zに基づき、各レンジビンにおける平均値を算出する。
In addition, the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention includes a target detection processing unit 20 that detects a target signal based on an observation signal from the radar signal acquisition unit 10 and a target signal detected by the target detection processing unit 20. A search range setting processing unit 30 that cuts out the periphery of the target position and sets the search range Z of the target signal is provided.
The moving average processing unit 40 calculates an average value in each range bin based on the search range Z from the search range setting processing unit 30.

これにより、観測信号(パワーレンジプロフィール)を用いて目標を検出した後に、観測対象となる目標の情報(大きさ)に基づき、あらかじめ設定したウィンドウを用いて、パワーレンジプロフィールを移動平均処理し、算出された各位置における平均値を比較して、最大となる平均値を示す位置におけるウィンドウに含まれる信号を目標信号として抽出することが可能となる。
したがって、目標信号の受信電力のすべてがクラッタよりも高い値を示していない場合でも、目標信号を高精度に抽出することが可能となる。
Thereby, after detecting a target using an observation signal (power range profile), based on information (size) of a target to be observed, a power range profile is subjected to a moving average process using a preset window, By comparing the calculated average values at the respective positions, it is possible to extract a signal included in the window at the position indicating the maximum average value as a target signal.
Therefore, even when all of the received power of the target signal does not indicate a value higher than that of the clutter, it is possible to extract the target signal with high accuracy.

実施の形態2.
なお、上記実施の形態1(図1〜図6)では、単一の送受信アンテナ13を用いて単偏波のパルス信号を送受信したが、図7、図8に示すように、第1および第2偏波送受信アンテナ13a、13bを用いて、複数の偏波チャネルごとにパルス信号を送受信してもよい。なお、この発明の実施の形態2においても、レーダ装置100と目標Tとの関係は、図15に示した通りである。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment (FIGS. 1 to 6), a single-polarized pulse signal is transmitted / received using a single transmitting / receiving antenna 13. However, as shown in FIGS. A pulse signal may be transmitted and received for each of a plurality of polarization channels using the dual polarization transmission / reception antennas 13a and 13b. In the second embodiment of the present invention, the relationship between the radar apparatus 100 and the target T is as shown in FIG.

図7はこの発明における実施の形態2の概略構成を示す機能ブロック図であり、前述(図1)と同様の部分については、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
また、図8は図7内の多偏波観測信号取得部10Aの具体的構成を示すブロック図であり、前述(図2)と同様の部分については、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
FIG. 7 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the second embodiment of the present invention. The same parts as those described above (FIG. 1) are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
FIG. 8 is a block diagram showing a specific configuration of the multi-polarization observation signal acquisition unit 10A in FIG. 7, and the same parts as those in FIG. Is omitted.

図7において、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置は、前述(図1)の各処理部20〜50および出力格納部60に加えて、多偏波観測信号取得部10Aと、偏波信号処理部20Aと、パワーレンジプロフィール選択部50Aとを備えている。   7, the radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention includes a multi-polarization observation signal acquisition unit 10 </ b> A in addition to the processing units 20 to 50 and the output storage unit 60 described above (FIG. 1), A signal processing unit 20A and a power range profile selection unit 50A are provided.

多偏波観測信号取得部10Aは、複数の偏波チャネルで送受信を行い、得られた偏波チャネルごとのレンジプロフィールを格納する。
また、偏波信号処理部20Aは、多偏波観測により得られた複数の偏波チャネルにおけるレンジプロフィールに対して偏波信号処理を適用する。
さらに、パワーレンジプロフィール選択部50Aは、複数のパワーレンジプロフィールの結果から、目標信号を抽出するために用いるパワーレンジプロフィールを選択する。
The multi-polarization observation signal acquisition unit 10A performs transmission / reception with a plurality of polarization channels, and stores the obtained range profile for each polarization channel.
Further, the polarization signal processing unit 20A applies polarization signal processing to range profiles in a plurality of polarization channels obtained by multi-polarization observation.
Further, the power range profile selection unit 50A selects a power range profile used for extracting the target signal from the results of the plurality of power range profiles.

図8において、多偏波観測信号取得部10Aは、前述(図2)の送信機11、送受切換器12および受信機14に加えて、第1偏波送受信アンテナ13aと、第2偏波送受信アンテナ13bと、受信偏波信号記憶部15Aと、偏波切換器16とを備えている。   In FIG. 8, the multi-polarization observation signal acquisition unit 10A includes a first polarization transmission / reception antenna 13a and a second polarization transmission / reception in addition to the transmitter 11, the transmission / reception switch 12 and the receiver 14 described above (FIG. 2). An antenna 13b, a received polarization signal storage unit 15A, and a polarization switch 16 are provided.

以下、図8とともに、図9および図10を参照しながら、図7に示したこの発明の実施の形態2による処理動作について説明する。
まず、図8に示した多偏波観測信号取得部10Aの動作について説明する。
The processing operation according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7 will be described below with reference to FIGS. 9 and 10 together with FIG.
First, the operation of the multi-polarization observation signal acquisition unit 10A shown in FIG. 8 will be described.

図8において、偏波切換器16は、送信機11から送受切換器12を介してパルス信号が入力された際に、第1偏波送受信アンテナ13aのみを駆動させて、第1偏波のパルス信号を第1偏波送受信アンテナ13aより空間に放射する。
また、偏波切換器16は、第1および第2偏波送受信アンテナ13a、13bの双方を駆動して、観測対象からの散乱波を、第1および第2偏波送受信アンテナ13a、13bでそれぞれ受信する。
In FIG. 8, when a pulse signal is input from the transmitter 11 via the transmission / reception switch 12, the polarization switch 16 drives only the first polarization transmitting / receiving antenna 13 a so that the first polarization pulse is transmitted. A signal is radiated into the space from the first polarization transmitting / receiving antenna 13a.
Further, the polarization switch 16 drives both the first and second polarization transmitting / receiving antennas 13a and 13b, and the scattered waves from the observation target are respectively transmitted to the first and second polarization transmitting / receiving antennas 13a and 13b. Receive.

ここで、第1および第2偏波送受信アンテナ13a、13bの各偏波特性は、互いに直交する関係を有する。
なお、第1および第2偏波送受信アンテナ13a、13bにおける各偏波特性が互いに直交する組み合わせとしては、垂直偏波と水平偏波との組み合わせや、右旋円偏波と左旋円偏波との組み合わせなどが考えられる。
Here, the polarization characteristics of the first and second polarization transmitting / receiving antennas 13a and 13b are orthogonal to each other.
Note that combinations of the polarization characteristics of the first and second polarization transmitting / receiving antennas 13a and 13b orthogonal to each other include combinations of vertical polarization and horizontal polarization, right-handed circular polarization and left-handed circular polarization. A combination with can be considered.

続いて、偏波切換器16は、送信機11から送受切換器12を介して再び入力されたパルス信号を、第2偏波送受信アンテナ13bから観測対象に照射し、観測対象により散乱された散乱波を、第1および第2偏波送受信アンテナ13a、13bの双方で受信する。   Subsequently, the polarization switch 16 irradiates the observation target from the second polarization transmission / reception antenna 13b with the pulse signal input again from the transmitter 11 via the transmission / reception switch 12, and is scattered by the observation target. A wave is received by both the first and second polarization transmitting / receiving antennas 13a and 13b.

なお、第1偏波チャネルの受信信号は、第1偏波送受信アンテナ13aで送信して、第1偏波送受信アンテナ13aで受信した信号として定義する。
また、第2偏波チャネルの受信信号は、第1偏波送受信アンテナ13aで送信して、第2偏波送受信アンテナ13bで受信した信号とし、第3偏波チャネルの受信信号は、第2偏波送受信アンテナ13bで送信して、第2偏波送受信アンテナ13bで受信した信号として定義する。
さらに、第4偏波チャネルの受信信号は、第2偏波送受信アンテナ13bで送信して、第1偏波送受信アンテナ13aで受信した信号として定義する。
The received signal of the first polarization channel is defined as a signal transmitted by the first polarization transmitting / receiving antenna 13a and received by the first polarization transmitting / receiving antenna 13a.
Further, the received signal of the second polarization channel is a signal transmitted by the first polarization transmitting / receiving antenna 13a and received by the second polarization transmitting / receiving antenna 13b, and the received signal of the third polarization channel is the second polarized signal. It is defined as a signal transmitted by the wave transmitting / receiving antenna 13b and received by the second polarization transmitting / receiving antenna 13b.
Further, the received signal of the fourth polarization channel is defined as a signal transmitted by the second polarization transmitting / receiving antenna 13b and received by the first polarization transmitting / receiving antenna 13a.

ここで、レーダ装置がモノスタティック構成であって、各偏波送受信アンテナ13a、13bの位置が等しい場合には、第2偏波チャネルおよび第4偏波チャネルの各信号は等しい。
このことは、公知文献(たとえば、山口著「レーダポーラリメトリの基礎と応用−偏波を用いたリモートセンシング−」社団法人 電子情報通信学会、2007)に示されており、周知である。
Here, when the radar apparatus has a monostatic configuration and the positions of the polarization transmitting / receiving antennas 13a and 13b are equal, the signals of the second polarization channel and the fourth polarization channel are equal.
This is well-known in public literature (for example, Yamaguchi's "Radar Polarimetry Fundamentals and Applications-Remote Sensing Using Polarized Waves", The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 2007).

したがって、以下の説明では、第4偏波チャネルの信号は用いず、第1〜第3偏波チャネルの受信信号を用いることとする。なお、偏波チャネルの数が3つ以上の場合の拡張は容易である。
以上のように取得された3つの偏波チャネルの受信信号は、送受切換器12および受信機14を介して、受信偏波信号記憶部15Aに一時保存される。
Therefore, in the following description, the signal of the first polarization channel is used instead of the signal of the fourth polarization channel. Note that expansion is easy when the number of polarization channels is three or more.
The reception signals of the three polarization channels acquired as described above are temporarily stored in the reception polarization signal storage unit 15A via the transmission / reception switch 12 and the receiver 14.

受信偏波信号記憶部15Aには、各レンジビンnにおける散乱ベクトルk(n)が記憶され、散乱ベクトルk(n)は、以下の式(7)により表される。   The received polarization signal storage unit 15A stores the scattering vector k (n) in each range bin n, and the scattering vector k (n) is expressed by the following equation (7).

Figure 2011220824
Figure 2011220824

式(7)において、S(p=1、2、3)は、第p偏波チャネルの信号を表す複素数である。
式(7)のように、各レンジビンnにおける信号は、3次元の複素ベクトル量で表現される。この複素ベクトルは、各レンジビンnにおける散乱の偏波特性を表現しており、その向きが偏波特性、長さが散乱強度を表す量である。
In Expression (7), S p (p = 1, 2, 3) is a complex number representing the signal of the p-th polarization channel.
As in equation (7), the signal in each range bin n is represented by a three-dimensional complex vector quantity. This complex vector expresses the polarization characteristics of the scattering in each range bin n, the direction of which is the polarization characteristics and the length represents the scattering intensity.

次に、図7において、偏波信号処理部20Aは、多偏波観測信号取得部10Aによって取得された各偏波チャネルのレンジプロフィールに対して、偏波信号処理を適用する。
なお、偏波信号処理としては、全偏波の電力の総和である全電力の算出処理、または、クラッタ抑圧処理などが考えられる。
クラッタ抑圧処理については、公知文献(たとえば、諏訪、山本、野中、今村、桐本、他「ポラリメトリックノッチフィルタを用いた目標検出方式」信学(B)Vol.J87−B、no.1、pp60−69、Jan.2004)に記載されている。
Next, in FIG. 7, the polarization signal processing unit 20A applies polarization signal processing to the range profile of each polarization channel acquired by the multi-polarization observation signal acquisition unit 10A.
As the polarization signal processing, calculation processing of total power that is the sum of all polarization power, clutter suppression processing, or the like can be considered.
Regarding clutter suppression processing, publicly known documents (for example, Suwa, Yamamoto, Nonaka, Imamura, Kirimoto, et al. “Target detection method using polarimetric notch filter”, IEICE (B) Vol. J87-B, no. 1 Pp 60-69, Jan. 2004).

上記偏波信号処理技術は、いずれも周知であり、これらの処理のうち、どれか1つ以上の偏波信号処理技術を、偏波信号処理部20Aとして適用すればよく、その種類や適用数はここでは問わない。
たとえば、前者の全電力Pall(n)の算出処理は、以下の式(8)で表される。
Any of the above-described polarization signal processing techniques is well known, and any one or more of the polarization signal processing techniques may be applied as the polarization signal processing unit 20A. Does not matter here.
For example, the former calculation processing of the total power P all (n) is expressed by the following equation (8).

Figure 2011220824
Figure 2011220824

式(8)に示す通り、全電力Pall(n)は、散乱ベクトルk(n)の長さの2乗で定義される値であり、散乱強度を表す指標として利用される値である。
式(8)で得られたPall(n)は、レンジビンnごとに全電力の値をもつパワーレンジプロフィールである。
As shown in Expression (8), the total power P all (n) is a value defined by the square of the length of the scattering vector k (n), and is a value used as an index representing the scattering intensity.
P all (n) obtained by Expression (8) is a power range profile having a value of total power for each range bin n.

以下、パワーレンジプロフィール選択部50Aは、多偏波観測信号取得部10Aで得られた各偏波チャネルにおけるパワーレンジプロフィールや、偏波信号処理部20Aで算出された偏波信号処理後のパワーレンジプロフィールなどの、複数個のパワーレンジプロフィールに基づき、目標信号切出し処理部50によって得られる各目標位置抽出結果から、最終的に出力するものを選択する。   Hereinafter, the power range profile selection unit 50A includes the power range profile in each polarization channel obtained by the multi-polarization observation signal acquisition unit 10A and the power range after the polarization signal processing calculated by the polarization signal processing unit 20A. Based on a plurality of power range profiles such as a profile, the final output is selected from each target position extraction result obtained by the target signal cutout processing unit 50.

図9は目標信号切出範囲Zo1の最終的な決定方法を示す説明図であり、探索範囲Zの設定処理後における第1偏波チャネルのパワーレンジプロフィールを示している。
図10は目標信号切出範囲Zo2の最終的な決定方法を示す説明図であり、探索範囲Zの設定処理後における第2偏波チャネルのパワーレンジプロフィールを示している。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a final determination method of the target signal extraction range Zo1, and shows a power range profile of the first polarization channel after the search range Z is set.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the final determination method of the target signal extraction range Zo2, and shows the power range profile of the second polarization channel after the search range Z setting processing.

ここでは、第1偏波チャネルの受信信号と第2偏波チャネルの受信信号との2種類のパワーレンジプロフィールの結果の比較から、最終的な結果を選択する方法について説明する。なお、2つ以上のパワーレンジプロフィールの結果が入力された場合でも、その拡張は容易である。   Here, a method of selecting a final result from a comparison of the results of two types of power range profiles of the reception signal of the first polarization channel and the reception signal of the second polarization channel will be described. Even when two or more power range profile results are input, the expansion is easy.

図9において、目標信号切出範囲Zo1は、第1偏波チャネルで観測したパワーレンジプロフィールから推定した目標信号が位置する領域であり、背景信号範囲Zc1は、クラッタであると推定された領域である。   In FIG. 9, the target signal cutout range Zo1 is a region where the target signal estimated from the power range profile observed in the first polarization channel is located, and the background signal range Zc1 is a region estimated to be clutter. is there.

図10において、目標信号切出範囲Zo2は、第2偏波チャネルで観測したパワーレンジプロフィールから推定した目標信号が位置する領域であり、背景信号範囲Zc2は、クラッタであると推定された領域である。   In FIG. 10, the target signal extraction range Zo2 is a region where the target signal estimated from the power range profile observed in the second polarization channel is located, and the background signal range Zc2 is a region estimated to be clutter. is there.

この場合、図9に示すように、第1偏波チャネルで観測したパワーレンジプロフィールの信号クラッタ比SCR(Signal to Clutter Ratio)は高く、また、図10に示すように、第2偏波チャネルで観測したパワーレンジプロフィールの信号クラッタ比SCRは低いものとしている。   In this case, as shown in FIG. 9, the signal clutter ratio SCR (Signal to Clutter Ratio) of the power range profile observed in the first polarization channel is high, and as shown in FIG. 10, in the second polarization channel. The signal clutter ratio SCR of the observed power range profile is assumed to be low.

目標信号の抽出精度は、信号クラッタ比SCRに依存するので、信号クラッタ比SCRが低いパワーレンジプロフィールから推定された結果は、その精度が低いことが予想される。
そこで、パワーレンジプロフィール選択部50Aは、信号クラッタ比SCRを指標として、図9、図10に示した2つのパワーレンジプロフィールの結果から、最終的に出力する結果を選択する。
Since the target signal extraction accuracy depends on the signal clutter ratio SCR, it is expected that the result estimated from the power range profile having a low signal clutter ratio SCR has low accuracy.
Therefore, the power range profile selection unit 50A selects a result to be finally output from the results of the two power range profiles shown in FIGS. 9 and 10 using the signal clutter ratio SCR as an index.

評価の指標として用いられる各パワーレンジプロフィールの信号クラッタ比SCRは、各パワーレンジプロフィールにおいて、目標信号が位置すると判定された領域(目標信号切出範囲Zo1、Zo2)と、クラッタを判定された領域(背景信号範囲Zc1、Zc2)との平均値の比から算出される。   The signal clutter ratio SCR of each power range profile used as an evaluation index is an area where the target signal is determined to be located (target signal extraction range Zo1, Zo2) and an area where the clutter is determined in each power range profile. It is calculated from the ratio of the average value to (background signal range Zc1, Zc2).

したがって、パワーレンジプロフィールの信号クラッタ比SCRpは、以下の式(9)のように表される。   Therefore, the signal clutter ratio SCRp of the power range profile is expressed as the following equation (9).

Figure 2011220824
Figure 2011220824

式(9)において、

Figure 2011220824
は、各パワーレンジプロフィールにおける目標領域の平均値である。
また、式(9)の分母
Figure 2011220824
は、クラッタと判定された領域の平均値を表す。 In equation (9),
Figure 2011220824
Is the average value of the target area in each power range profile.
Also, the denominator of equation (9)
Figure 2011220824
Represents an average value of regions determined to be clutter.

パワーレンジプロフィール選択部50Aは、式(9)で算出された各パワーレンジプロフィールの信号クラッタ比SCRpを比較し、最大となるパワーレンジプロフィールの結果を出力格納部60に格納させる。   The power range profile selection unit 50A compares the signal clutter ratio SCRp of each power range profile calculated by Expression (9), and stores the maximum power range profile result in the output storage unit 60.

以上のように、この発明の実施の形態2(図7、図8)に係るレーダ装置は、複数の偏波チャネルごとに送受信を行い、多偏波レンジプロフィールを生成する多偏波観測信号取得部10Aと、多偏波観測信号取得部10Aで観測した多偏波レンジプロフィールを偏波信号処理する偏波信号処理部20Aと、偏波信号処理部20Aからの処理結果に基づき、抽出対象となる目標の大きさのウィンドウを用いた移動平均処理により各レンジビンにおける平均値を算出する移動平均処理部40と、移動平均処理部40で算出した各レンジビンの平均値を比較し、目標信号が位置する領域を抽出する目標信号切出し処理部50と、目標信号切出し処理部50からの複数のパワーレンジプロフィールの出力結果から最終的な出力結果を選択するパワーレンジプロフィール選択部50Aとを備えている。   As described above, the radar apparatus according to Embodiment 2 (FIGS. 7 and 8) of the present invention acquires a multipolarization observation signal that transmits and receives for each of a plurality of polarization channels and generates a multipolarization range profile. 10A, a polarization signal processing unit 20A that performs polarization signal processing on the multi-polarization range profile observed by the multi-polarization observation signal acquisition unit 10A, and a processing result from the polarization signal processing unit 20A. The moving average processing unit 40 that calculates an average value in each range bin by moving average processing using a window having a target size is compared with the average value of each range bin calculated by the moving average processing unit 40, and the target signal is positioned. A target signal extraction processing unit 50 for extracting a region to be processed, and a power level for selecting a final output result from the output results of a plurality of power range profiles from the target signal extraction processing unit 50 And a di-profile selection unit 50A.

また、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置は、偏波信号処理部20Aからの処理結果に基づき目標信号を検出する目標検出処理部20と、目標検出処理部20により検出された目標信号から目標位置の周辺を切出し、目標信号の探索範囲を設定する探索範囲設定処理部30とを備えている。
移動平均処理部40は、探索範囲設定処理部30からの探索範囲に基づき、各レンジビンにおける平均値を算出する
The radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention includes a target detection processing unit 20 that detects a target signal based on a processing result from the polarization signal processing unit 20A, and a target signal detected by the target detection processing unit 20. A search range setting processing unit 30 for cutting out the periphery of the target position and setting the search range of the target signal.
The moving average processing unit 40 calculates an average value in each range bin based on the search range from the search range setting processing unit 30.

このように、多偏波方式のレーダ装置によって観測した散乱ベクトルk(n)を用いることにより、前述の単偏波による散乱強度のみの比較と比べて、目標とクラッタとの偏波特性の相違などを用いることが可能となり、前述の実施の形態1(単偏波)による目標検出では抽出できない環境においても、目標信号を高精度に抽出することが可能となる。   In this way, by using the scattering vector k (n) observed by the multi-polarization radar device, the polarization characteristics of the target and the clutter can be compared with the comparison of only the scattering intensity by the single polarization described above. Differences and the like can be used, and the target signal can be extracted with high accuracy even in an environment that cannot be extracted by target detection according to the first embodiment (single polarization).

実施の形態3.
なお、上記実施の形態1(図1〜図6)では、レーダ信号取得部10内の受信信号記憶部15において、1回の送受信で得られた受信信号を記憶したが、図11、図12に示すように、複数レーダ信号取得部10B内の複数受信信号記憶部15Bにおいて、複数回の送受信で得られた受信信号を記憶してもよい。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment (FIGS. 1 to 6), the reception signal obtained by one transmission / reception is stored in the reception signal storage unit 15 in the radar signal acquisition unit 10, but FIG. 11 and FIG. As shown in FIG. 4, the reception signals obtained by a plurality of transmissions / receptions may be stored in the plurality of reception signal storage units 15B in the plurality of radar signal acquisition units 10B.

図11はこの発明における実施の形態3の概略構成を示す機能ブロック図であり、前述(図1)と同様の部分については、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
また、図12は図11内の複数レーダ信号取得部10Bの具体的構成を示すブロック図であり、前述(図2)と同様の部分については、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
FIG. 11 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the third embodiment according to the present invention. The same parts as those in FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a specific configuration of the multiple radar signal acquisition unit 10B in FIG. 11. The same parts as those described above (FIG. 2) are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. To do.

図11において、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置は、前述(図1)の各処理部20〜50および出力格納部60に加えて、複数レーダ信号取得部10Bと、複数データ処理部20Bと、パワーレンジプロフィール選択部50Bとを備えている。
複数レーダ信号取得部10Bは、複数回の送受信信号を観測し、複数データ処理部20Bは、複数の観測により得られた観測信号を処理する。
11, a radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention includes a plurality of radar signal acquisition units 10B, a plurality of data processing units, in addition to the processing units 20 to 50 and the output storage unit 60 described above (FIG. 1). 20B and a power range profile selection unit 50B.
The multiple radar signal acquisition unit 10B observes a plurality of transmission / reception signals, and the multiple data processing unit 20B processes observation signals obtained by multiple observations.

図12において、複数レーダ信号取得部10Bは、前述(図2)の送信機11、送受切換器12、送受信アンテナ13および受信機14に加えて、複数受信信号記憶部15Bを備えている。
複数受信信号記憶部15Bは、受信機14から入力される複数回の送受信信号を一時的に記憶する。
In FIG. 12, the multiple radar signal acquisition unit 10B includes a multiple reception signal storage unit 15B in addition to the transmitter 11, the transmission / reception switch 12, the transmission / reception antenna 13, and the receiver 14 described above (FIG. 2).
The multiple reception signal storage unit 15B temporarily stores multiple transmission / reception signals input from the receiver 14.

ここでは、前述の実施の形態1(図1、図2)の構成に適用して、単偏波のレーダ装置により観測した複数個の信号を用いた場合について説明するが、前述の実施の形態2(図7、図8)の構成に適用して、多偏波観測により得られる散乱行列をさらに複数回観測した結果を用いてもよい。この場合、前述(図8)の多偏波観測信号取得部10A内の受信偏波信号記憶部15Aを、複数受信偏波信号記憶部(図示せず)に変更すればよい。   Here, a case will be described in which a plurality of signals observed by a single-polarization radar apparatus are applied to the configuration of the first embodiment (FIGS. 1 and 2). The result of further observing the scattering matrix obtained by multi-polarization observation a plurality of times may be used by applying to the configuration of No. 2 (FIGS. 7 and 8). In this case, the received polarization signal storage unit 15A in the multi-polarization observation signal acquisition unit 10A described above (FIG. 8) may be changed to a multiple received polarization signal storage unit (not shown).

以下、図12とともに、図13および図14を参照しながら、図11に示したこの発明の実施の形態3による処理動作について説明する。
まず、図12に示した複数レーダ信号取得部10Bの動作について説明する。
図12において、複数レーダ信号取得部10Bは、複数回のパルス信号の送受信による観測を行い、各観測により得られた受信信号を、複数受信信号記憶部15Bに一時的に記憶させる。
The processing operation according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 11 will be described below with reference to FIGS. 13 and 14 together with FIG.
First, the operation of the multiple radar signal acquisition unit 10B shown in FIG. 12 will be described.
In FIG. 12, a plurality of radar signal acquisition units 10B perform observation by transmitting and receiving a plurality of pulse signals, and temporarily store the reception signals obtained by each observation in the plurality of reception signal storage units 15B.

図11において、複数データ処理部20Bは、複数レーダ信号取得部10Bにおいて得られた複数個の受信信号を処理し、処理結果を目標検出処理部20に入力する。
ここで、目標信号抽出の具体例として、移動するプラットフォームに搭載したレーダ装置100Bによる地上静止目標を観測した場合を用いて説明する。
In FIG. 11, the multiple data processing unit 20 </ b> B processes a plurality of reception signals obtained by the multiple radar signal acquisition unit 10 </ b> B and inputs the processing result to the target detection processing unit 20.
Here, a specific example of target signal extraction will be described using a case where a ground stationary target is observed by a radar apparatus 100B mounted on a moving platform.

図13はこの発明の実施の形態3におけるレーダ装置100Bと目標Tとの関係を図式的に示す説明図であり、前述(図15参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図13において、分解能セル100aは、レーダ装置100Bのアジマス分解能に関連する。
FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the radar apparatus 100B and the target T according to the third embodiment of the present invention. Components similar to those described above (see FIG. 15) are denoted by the same reference numerals. Detailed description is omitted.
In FIG. 13, the resolution cell 100a is related to the azimuth resolution of the radar apparatus 100B.

図13に示すように、レーダ装置100Bにより遠方の目標Tを観測する際には、送受信アンテナ13のサイズ制限などの影響によって、地表面上での分解能セル100aの幅が実質的に広がり、アジマス分解能が小さくなる。   As shown in FIG. 13, when observing a far target T with the radar apparatus 100B, the width of the resolution cell 100a on the ground surface is substantially widened due to the influence of the size limitation of the transmission / reception antenna 13, and the azimuth. The resolution becomes smaller.

また、クラッタC(地面など)の分布ターゲットからの反射信号の強度は、ビームの照射面積によって決定するので、たとえパルス圧縮処理などを適用してレンジ方向の分解能を向上させたとしても、アジマス方向の分解能が十分でない場合には、クラッタCからの反射強度は大きい値を示すことになる。   In addition, since the intensity of the reflected signal from the distribution target of the clutter C (such as the ground) is determined by the irradiation area of the beam, even if the resolution in the range direction is improved by applying pulse compression processing or the like, the azimuth direction When the resolution of is not sufficient, the reflection intensity from the clutter C shows a large value.

一方、図13のような分布ターゲットからの反射信号は、分解能セル100a内に含まれる散乱点からの各散乱波の重ね合わせとして観測されるので、観測位置が変化した場合には、これらの重ね合わせの様子(スペックルパターン:Speckle Pattern)が変化する。   On the other hand, the reflection signal from the distributed target as shown in FIG. 13 is observed as a superposition of the scattered waves from the scattering points included in the resolution cell 100a. The state of matching (speckle pattern: Speckle Pattern) changes.

異なる観測位置で分布ターゲットを観測した場合の各観測位置間の信号の相関ρsp、ρrotは、以下の式(10)、式(11)で表されることが知られている。 It is known that the correlations ρ sp and ρ rot of signals between observation positions when the distribution target is observed at different observation positions are expressed by the following expressions (10) and (11).

Figure 2011220824
Figure 2011220824

上記式は、公知文献(たとえば、Howard A.Zebker,and John Villasenor,「Decorrelation in Interferometric Radar Echos」IEEE TRANSACTION ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING,Vol.30,No.5,SEP.1992)に記載されており、周知である。   The above formula is described in public literature (for example, Howard A. Zebker, and John Villasenor, “Decoration in Interferometric Radar Echos”, IEEE TRANSACTION ON GEOSCIENCE AND NO. 92. REMOTE SENSE. Is well known.

式(10)および式(11)において、θはレーダの入射角、Rはレンジビン分解能、Rはアジマス分解能、λは観測波長である。また、|dθ|は、2回の観測における入射角の変化量であり、|dφ|はアジマス角の変化量である。 In equations (10) and (11), θ is the radar incident angle, R y is the range bin resolution, R x is the azimuth resolution, and λ is the observation wavelength. Further, | dθ | is a change amount of the incident angle in two observations, and | dφ | is a change amount of the azimuth angle.

式(10)は、2回の観測位置における入射角が異なる場合の相関ρspを表しており、式(11)は、アジマス角が異なる場合の相関ρrotを表している。
式(10)によれば、入射角が異なることによる相関ρspの低下は、レンジビン分解能Rに依存する。
一方、式(11)によれば、アジマス角が異なることによる相関ρrotの低下は、アジマス分解能Rに依存する。
Expression (10) represents the correlation ρ sp when the incident angles at the two observation positions are different, and Expression (11) represents the correlation ρ rot when the azimuth angles are different.
According to equation (10), the decrease in correlation ρ sp due to different incident angles depends on the range bin resolution R y .
On the other hand, according to the equation (11), the decrease in the correlation ρ rot due to the different azimuth angles depends on the azimuth resolution R x .

図13において、移動するプラットフォームに搭載されたレーダ装置100Bは、十分なレンジビン分解能Rを有するものの、アジマス分解能Rが低いものとし、アジマス方向(分解能セル100aの幅方向)に移動しながら複数回の観測を行い、受信信号を得るものとする。 In FIG. 13, the radar apparatus 100B mounted on the moving platform has a sufficient range bin resolution Ry , but has a low azimuth resolution Rx , and a plurality of radar apparatuses 100B moving in the azimuth direction (the width direction of the resolution cell 100a). It is assumed that the received signal is obtained by performing observations once.

地表面などの分布ターゲットは、レーダ装置100Bのアジマス分解能Rが低い場合に、観測するアジマス角がわずかに変化することにより、大きく観測信号間の相関ρrotが低下することが予想される。 In the case of a distribution target such as the ground surface, when the azimuth resolution Rx of the radar apparatus 100B is low, it is expected that the correlation ρ rot between the observation signals is greatly reduced due to a slight change in the observed azimuth angle.

一方、目標Tに関しては、クラッタCと比較して、異なるアジマス角で観測した場合の相関ρspの低下量が小さいことが予想される。
このことは、図14に示した反射信号Wt、Wcのように、目標TとクラッタCとについて、レーダ装置100Bから放射された電波が、目標TおよびクラッタCで再放射される場合のビームパターンとして考えれば分かりやすい。
On the other hand, regarding the target T, compared with the clutter C, it is expected that the amount of decrease in the correlation ρ sp when observed at a different azimuth angle is small.
This is because, for the target T and the clutter C, as in the reflected signals Wt and Wc shown in FIG. 14, the beam pattern when the radio wave radiated from the radar device 100B is re-radiated from the target T and the clutter C. It ’s easy to understand.

図14において、反射信号Wcは、クラッタCから再放射される際の仮想的なビームパターンを示し、反射信号Wtは、目標Tから再放射される際の仮想的なビームパターンを示している。   In FIG. 14, the reflected signal Wc indicates a virtual beam pattern when re-radiated from the clutter C, and the reflected signal Wt indicates a virtual beam pattern when re-radiated from the target T.

レーダ装置100Bにおけるビームパターンは、電波が放射される開口面が大きいほど先鋭化することが知られている。
クラッタCには、アジマス方向に広がった電波がそのまま照射されるので、クラッタCから再放射される電波(反射信号Wc)の仮想的な開口面は、アジマス分解能と等価である。
It is known that the beam pattern in the radar apparatus 100B becomes sharper as the aperture surface from which radio waves are emitted is larger.
Since the clutter C is directly irradiated with radio waves spread in the azimuth direction, the virtual aperture plane of the radio waves (reflected signal Wc) re-radiated from the clutter C is equivalent to the azimuth resolution.

一方、目標Tの照射面は、目標Tの大きさによって決定する。一般的に、目標サイズは、アジマス分解能(分解能セル100aの幅方向)に比べて十分小さいので、目標Tの仮想的な開口面は、クラッタCの開口面に比べて小さくなる。
したがって、図14に示すように、クラッタCで再放射される電波(反射信号Wc)と目標Tで再照射される電波(反射信号Wt)との各ビームパターンを比べれば、目標Tの反射信号WtよりもクラッタCの反射信号Wcの方が先鋭化されている。
On the other hand, the irradiation surface of the target T is determined by the size of the target T. In general, the target size is sufficiently smaller than the azimuth resolution (the width direction of the resolution cell 100a), so the virtual opening surface of the target T is smaller than the opening surface of the clutter C.
Therefore, as shown in FIG. 14, if each beam pattern of the radio wave (reflected signal Wc) re-radiated by the clutter C and the radio wave re-irradiated by the target T (reflected signal Wt) is compared, the reflected signal of the target T The reflected signal Wc of the clutter C is sharpened more than Wt.

反射信号Wcのように先鋭化されたビームパターンは、アジマス角が変化すると、観測される信号が大きく変化する。
一方、反射信号Wtのようにビームパターンが先鋭化されていない場合には、わずかなアジマス角の変化による信号の変化は小さい。
In the sharpened beam pattern like the reflected signal Wc, when the azimuth angle changes, the observed signal changes greatly.
On the other hand, when the beam pattern is not sharpened like the reflected signal Wt, the signal change due to a slight azimuth angle change is small.

このように、異なるアジマス角で観測した信号間では、目標Tの反射信号Wtに比べてクラッタCの反射信号Wcの相関が低い性質を利用し、異なるアジマス角で観測した複数の観測信号を処理することにより、クラッタCの反射信号Wcを抑圧することが可能である。   In this way, a plurality of observation signals observed at different azimuth angles are processed using the property that the correlation of the reflection signal Wc of the clutter C is lower than the reflection signal Wt of the target T between signals observed at different azimuth angles. By doing so, it is possible to suppress the reflected signal Wc of the clutter C.

クラッタCの抑圧処理は、たとえば、異なる角度で観測した信号をインコヒーレントに平均化する処理や、各レンジビンnについて相関演算を行い、相関のプロフィールを算出する方式などが考えられる。
たとえば、インコヒーレントに平均化する処理は、以下の式(12)で表される。
The clutter C suppression process includes, for example, a process of incoherently averaging signals observed at different angles, a method of calculating a correlation profile for each range bin n, and the like.
For example, the process of averaging incoherently is represented by the following formula (12).

Figure 2011220824
Figure 2011220824

式(12)において、S(n)は、各アジマス角で観測したレンジプロフィールであり、kは観測番号、Kは観測回数である。
上記処理を行うことにより、クラッタCの受信強度を低下させることが期待でき、クラッタCを抑圧することが可能である。
In Expression (12), S k (n) is a range profile observed at each azimuth angle, k is an observation number, and K is the number of observations.
By performing the above processing, it can be expected that the reception intensity of the clutter C is reduced, and the clutter C can be suppressed.

また、レーダ装置100Bのメモリ容量や演算性能が高い場合や、さらに、GPSなどにより各観測における観測位置を高精度に取得することが可能であるならば、異なるアジマス角での観測を十分に行うことができる。   In addition, if the radar apparatus 100B has a high memory capacity and high calculation performance, or if it is possible to acquire the observation position in each observation with high accuracy by GPS or the like, the observation at different azimuth angles is sufficiently performed. be able to.

たとえば、合成開口処理やDBS(Doppler Beam Sharpening)の適用により、レーダ移動によるドプラ周波数をフィルタで細分化して、実ビームよりも狭いビームに分割して高分解能を得ることができ、アジマス方向にも高い分解能を有するデータ生成が可能となる。
なお、合成開口処理については、公知文献(たとえば、大内和夫著「リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎」など)に記載されており、周知である。
For example, by applying synthetic aperture processing and DBS (Doppler Beam Sharpening), the Doppler frequency due to radar movement can be subdivided with a filter and divided into narrower beams than the actual beam to obtain high resolution, and also in the azimuth direction Data generation with high resolution becomes possible.
Synthetic aperture processing is described in publicly known literature (for example, “Kashio Ouchi“ Basics of Synthetic Aperture Radar for Remote Sensing ”) and is well known.

以上のように、この発明の実施の形態3(図11、図12)に係るレーダ装置は、複数回の電波の送受信を行い、複数個の観測信号を受信する複数レーダ信号取得部10Bと、複数の観測信号を組み合わせる複数データ処理部20Bと、複数データ処理部20Bからの処理結果に基づき、抽出対象となる目標の大きさのウィンドウを用いた移動平均処理により各レンジビンにおける平均値を算出する移動平均処理部40と、移動平均処理部40で算出した各レンジビンの平均値を比較し、目標信号が位置する領域を抽出する目標信号切出し処理部50と、目標信号切出し処理部50からの複数のパワーレンジプロフィールの出力結果から最終的な出力結果を選択するパワーレンジプロフィール選択部50Bとを備えている。   As described above, the radar apparatus according to Embodiment 3 (FIGS. 11 and 12) of the present invention performs a plurality of times of radio wave transmission / reception and receives a plurality of observation signals, and a plurality of radar signal acquisition units 10B. Based on the processing results from the multiple data processing unit 20B that combines a plurality of observation signals and the multiple data processing unit 20B, an average value in each range bin is calculated by moving average processing using a window of a target size to be extracted. The moving average processing unit 40, the average value of each range bin calculated by the moving average processing unit 40 are compared, and a target signal extraction processing unit 50 that extracts a region where the target signal is located, and a plurality of targets from the target signal extraction processing unit 50 And a power range profile selection unit 50B for selecting a final output result from the output results of the power range profile.

複数レーダ信号取得部10Bは、異なる角度で行う複数回の観測における各観測位置を高精度に計測する観測位置取得部を有し、複数データ処理部20Bは、複数回の観測信号と観測位置取得部の計測結果とから複数個の観測信号の分解能を向上させる高分解能処理部を有する。   The multiple radar signal acquisition unit 10B includes an observation position acquisition unit that accurately measures each observation position in multiple observations performed at different angles, and the multiple data processing unit 20B acquires multiple observation signals and observation positions. A high-resolution processing unit that improves the resolution of a plurality of observation signals based on the measurement results of the unit.

さらに、この発明の実施の形態3に係るレーダ装置は、複数データ処理部20Bからの処理結果に基づき目標信号を検出する目標検出処理部20と、目標検出処理部20により検出された目標信号から目標位置の周辺を切出し、目標信号の探索範囲を設定する探索範囲設定処理部30とを備えており、移動平均処理部40は、探索範囲設定処理部30からの探索範囲に基づき、各レンジビンにおける平均値を算出する。   Furthermore, the radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention includes a target detection processing unit 20 that detects a target signal based on a processing result from the multiple data processing unit 20B, and a target signal detected by the target detection processing unit 20. A search range setting processing unit 30 that cuts out the periphery of the target position and sets a search range of the target signal, and the moving average processing unit 40 is based on the search range from the search range setting processing unit 30 in each range bin. The average value is calculated.

このように、複数の観測信号を用いた目標信号の抽出を行うことにより、特に、分解能が低いような場合においては、観測位置の違いによる目標TとクラッタCとの相関の低下量の違いを利用したクラッタの抑圧が可能となるので、前述の実施の形態1と比べて、目標信号の抽出精度を向上させることができる。   As described above, by extracting the target signal using a plurality of observation signals, particularly in the case where the resolution is low, the difference in the amount of decrease in the correlation between the target T and the clutter C due to the difference in the observation position is obtained. Since the used clutter can be suppressed, the accuracy of target signal extraction can be improved as compared with the first embodiment.

10 レーダ信号取得部、10A 多偏波観測信号取得部、10B 複数レーダ信号取得部、11 送信機、12 送受切換器、13 送受信アンテナ、13a 第1偏波送受信アンテナ、13b 第2偏波送受信アンテナ、14 受信機、15 受信信号記憶部、15A 受信偏波信号記憶部、15B 複数受信信号記憶部、16 偏波切換器、20 目標検出処理部、20A 偏波信号処理部、20B 複数データ処理部、30 探索範囲設定処理部、40 移動平均処理部、50 目標信号切出し処理部、50A、50B パワーレンジプロフィール選択部、60 出力格納部、100、100B レーダ装置、100a 分解能セル、C クラッタ、T 目標、Wc クラッタからの反射信号、Wt 目標からの反射信号、Z 探索範囲、Z1 第1平均算出位置、Z2 第2平均算出位置、Z3 第3平均算出位置、Zc1、Zc2 背景信号範囲、Zo 目標信号、Zo1、Zo2 目標信号切出範囲。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Radar signal acquisition part, 10A Multi-polarization observation signal acquisition part, 10B Multiple radar signal acquisition part, 11 Transmitter, 12 Transmission / reception switch, 13 Transmission / reception antenna, 13a First polarization transmission / reception antenna, 13b Second polarization transmission / reception antenna , 14 Receiver, 15 Received signal storage unit, 15A Received polarization signal storage unit, 15B Multiple received signal storage unit, 16 Polarization switch, 20 Target detection processing unit, 20A Polarized signal processing unit, 20B Multiple data processing unit , 30 Search range setting processing unit, 40 Moving average processing unit, 50 Target signal extraction processing unit, 50A, 50B Power range profile selection unit, 60 Output storage unit, 100, 100B Radar device, 100a Resolution cell, C clutter, T target , Wc reflected signal from clutter, Wt reflected signal from target, Z search range, Z1 first average Calculation position, Z2 second average calculation position, Z3 third average calculation position, Zc1, Zc2 background signal range, Zo target signal, Zo1, Zo2 target signal extraction range.

Claims (7)

電波を送受信して観測信号を取得するレーダ信号取得部と、
前記観測信号に基づき、抽出対象となる目標の大きさのウィンドウを用いた移動平均処理により各レンジビンにおける平均値を算出する移動平均処理部と、
前記移動平均処理部で算出した各レンジビンの平均値を比較し、目標信号が位置する領域を抽出する目標信号切出し処理部と、
前記目標信号切出し処理部からの出力結果を格納する出力格納部と
を備えたレーダ装置。
A radar signal acquisition unit that transmits and receives radio waves to acquire observation signals;
Based on the observation signal, a moving average processing unit that calculates an average value in each range bin by a moving average process using a target size window to be extracted;
A target signal extraction processing unit that compares the average value of each range bin calculated by the moving average processing unit and extracts a region where the target signal is located;
A radar apparatus comprising: an output storage unit that stores an output result from the target signal extraction processing unit.
前記レーダ信号取得部からの観測信号に基づき目標信号を検出する目標検出処理部と、
前記目標検出処理部により検出された目標信号から目標位置の周辺を切出し、前記目標信号の探索範囲を設定する探索範囲設定処理部とを備え、
前記移動平均処理部は、前記探索範囲設定処理部からの探索範囲に基づき、前記各レンジビンにおける平均値を算出することを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
A target detection processing unit for detecting a target signal based on the observation signal from the radar signal acquisition unit;
A search range setting processing unit for cutting out the periphery of the target position from the target signal detected by the target detection processing unit and setting a search range of the target signal;
The radar apparatus according to claim 1, wherein the moving average processing unit calculates an average value in each range bin based on a search range from the search range setting processing unit.
複数の偏波チャネルごとに送受信を行い、多偏波レンジプロフィールを生成する多偏波観測信号取得部と、
前記多偏波観測信号取得部において観測した多偏波レンジプロフィールを偏波信号処理する偏波信号処理部と、
前記偏波信号処理部からの処理結果に基づき、抽出対象となる目標の大きさのウィンドウを用いた移動平均処理により各レンジビンにおける平均値を算出する移動平均処理部と、
前記移動平均処理部で算出した各レンジビンの平均値を比較し、目標信号が位置する領域を抽出する目標信号切出し処理部と、
前記目標信号切出し処理部からの複数のパワーレンジプロフィールの出力結果から最終的な出力結果を選択するパワーレンジプロフィール選択部と
を備えたレーダ装置。
A multi-polarization observation signal acquisition unit that performs transmission and reception for each of multiple polarization channels and generates a multi-polarization range profile;
A polarization signal processing unit that performs polarization signal processing on the multi-polarization range profile observed in the multi-polarization observation signal acquisition unit;
Based on the processing result from the polarization signal processing unit, a moving average processing unit that calculates an average value in each range bin by a moving average process using a target size window to be extracted;
A target signal extraction processing unit that compares the average value of each range bin calculated by the moving average processing unit and extracts a region where the target signal is located;
A radar apparatus comprising: a power range profile selection unit that selects a final output result from output results of a plurality of power range profiles from the target signal cutout processing unit.
前記偏波信号処理部からの処理結果に基づき目標信号を検出する目標検出処理部と、
前記目標検出処理部により検出された目標信号から目標位置の周辺を切出し、前記目標信号の探索範囲を設定する探索範囲設定処理部とを備え、
前記移動平均処理部は、前記探索範囲設定処理部からの探索範囲に基づき、前記各レンジビンにおける平均値を算出することを特徴とする請求項3に記載のレーダ装置。
A target detection processing unit for detecting a target signal based on a processing result from the polarization signal processing unit;
A search range setting processing unit for cutting out the periphery of the target position from the target signal detected by the target detection processing unit and setting a search range of the target signal;
The radar apparatus according to claim 3, wherein the moving average processing unit calculates an average value in each range bin based on a search range from the search range setting processing unit.
複数回の電波の送受信を行い、複数個の観測信号を受信する複数レーダ信号取得部と、
前記複数の観測信号を組み合わせる複数データ処理部と、
前記複数データ処理部からの処理結果に基づき、抽出対象となる目標の大きさのウィンドウを用いた移動平均処理により各レンジビンにおける平均値を算出する移動平均処理部と、
前記移動平均処理部で算出した各レンジビンの平均値を比較し、目標信号が位置する領域を抽出する目標信号切出し処理部と、
前記目標信号切出し処理部からの複数のパワーレンジプロフィールの出力結果から最終的な出力結果を選択するパワーレンジプロフィール選択部と
を備えたレーダ装置。
A plurality of radar signal acquisition units that perform transmission and reception of a plurality of radio waves and receive a plurality of observation signals;
A plurality of data processing units for combining the plurality of observation signals;
Based on the processing results from the plurality of data processing units, a moving average processing unit that calculates an average value in each range bin by moving average processing using a target size window to be extracted;
A target signal extraction processing unit that compares the average value of each range bin calculated by the moving average processing unit and extracts a region where the target signal is located;
A radar apparatus comprising: a power range profile selection unit that selects a final output result from output results of a plurality of power range profiles from the target signal cutout processing unit.
前記複数レーダ信号取得部は、異なる角度で行う複数回の観測における各観測位置を高精度に計測する観測位置取得部を含み、
前記複数データ処理部は、複数回の観測信号と前記観測位置取得部の計測結果とから前記複数個の観測信号の分解能を向上させる高分解能処理部を含むことを特徴とする請求項5に記載のレーダ装置。
The multiple radar signal acquisition unit includes an observation position acquisition unit that accurately measures each observation position in multiple observations performed at different angles,
The said multiple data processing part contains the high-resolution process part which improves the resolution | decomposability of these several observation signal from the observation signal of several times and the measurement result of the said observation position acquisition part. Radar equipment.
前記複数データ処理部からの処理結果に基づき目標信号を検出する目標検出処理部と、
前記目標検出処理部により検出された目標信号から目標位置の周辺を切出し、前記目標信号の探索範囲を設定する探索範囲設定処理部とを備え、
前記移動平均処理部は、前記探索範囲設定処理部からの探索範囲に基づき、前記各レンジビンにおける平均値を算出することを特徴とする請求項5または請求項6に記載のレーダ装置。
A target detection processing unit for detecting a target signal based on processing results from the plurality of data processing units;
A search range setting processing unit for cutting out the periphery of the target position from the target signal detected by the target detection processing unit and setting a search range of the target signal;
The radar apparatus according to claim 5, wherein the moving average processing unit calculates an average value in each range bin based on a search range from the search range setting processing unit.
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