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JP2012112874A - Radar device - Google Patents

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JP2012112874A
JP2012112874A JP2010263605A JP2010263605A JP2012112874A JP 2012112874 A JP2012112874 A JP 2012112874A JP 2010263605 A JP2010263605 A JP 2010263605A JP 2010263605 A JP2010263605 A JP 2010263605A JP 2012112874 A JP2012112874 A JP 2012112874A
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JP
Japan
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relative speed
target
processor
signal
transmission waveform
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010263605A
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Japanese (ja)
Inventor
Kentaro Isoda
健太郎 磯田
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
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

【課題】昇順および降順周波数シーケンスを用いて送受信された信号同士の複素乗算結果から2次元フーリエ変換を用いて目標相対速度を計測可能なレーダ装置を得る。
【解決手段】目標相対速度情報取得手段11と、送信波形諸元を生成する送信波形制御器1と、任意周波数発振器2と、90度ハイブリッド器7と、送信機3と、送信機3からの信号を目標に照射して反射された信号を受信するアンテナ4と、分配器5と、位相検波器6a、6bと、低域通過フィルタ8a、8bと、A/D変換器9a、9bと、ビデオ信号記憶手段10と、目標相対速度Vdを用いて信号を補正する相対速度補正処理器12と、合成帯域処理器13と、目標距離Rを計測する目標検出処理器14とを備える。
【選択図】図1
A radar apparatus capable of measuring a target relative velocity using a two-dimensional Fourier transform from a complex multiplication result of signals transmitted and received using ascending and descending frequency sequences.
SOLUTION: A target relative speed information acquisition means 11, a transmission waveform controller 1 for generating transmission waveform specifications, an arbitrary frequency oscillator 2, a 90 degree hybrid device 7, a transmitter 3, and a transmitter 3 An antenna 4 for irradiating a signal to a target and receiving a reflected signal; a distributor 5; phase detectors 6a and 6b; low-pass filters 8a and 8b; and A / D converters 9a and 9b. A video signal storage means 10, a relative speed correction processor 12 that corrects a signal using the target relative speed Vd, a synthesis band processor 13, and a target detection processor 14 that measures a target distance R are provided.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、受信信号(目標からの反射信号)に基づき目標の相対速度(以下、「目標相対速度」という)を計測し、受信信号に合成帯域処理を施すことによって高距離高分解能化を行い、目標までの距離(以下、「目標距離」という)を計測し、且つ受信信号からクラッタと呼ばれる目標以外の不要反射波を抑圧するレーダ装置に関するものである。   This invention measures a target relative speed (hereinafter referred to as “target relative speed”) based on a received signal (a reflected signal from a target), and performs synthetic band processing on the received signal to achieve high distance and high resolution. The present invention relates to a radar apparatus that measures a distance to a target (hereinafter referred to as “target distance”) and suppresses unnecessary reflected waves other than the target called clutter from a received signal.

一般に、距離分解能は、レーダ装置の主諸元の1つであり、従来から、距離高分解能化法の1つとして合成帯域処理が知られている。
合成帯域処理においては、パルスごとに送信周波数をステップ状に変化させて送信し、パルス繰返し周期(PRI:Pulse Repetition Interval)内の受信信号に対して、送信信号と同じ周波数でダウンコンバートを行うことにより、ビデオ信号を取得し、ビデオ信号を逆フーリエ変換して距離高分解能化を実現する。
In general, distance resolution is one of the main specifications of a radar apparatus, and conventionally, synthetic band processing is known as one of methods for increasing distance resolution.
In the synthesis band processing, transmission is performed by changing the transmission frequency step by step for each pulse, and down-conversion is performed on the received signal within the pulse repetition period (PRI) at the same frequency as the transmission signal. Thus, the video signal is acquired, and the video signal is subjected to inverse Fourier transform to achieve high resolution.

しかしながら、合成帯域処理においては、目標相対速度の影響により距離計測結果に誤差が生じるので、目標相対速度を計測して相対速度補正を行う必要がある。
そこで、この種の合成帯域レーダを用いた相対速度計測法が提案されている(たとえば、非特許文献1参照)。
However, in the synthesis band process, an error occurs in the distance measurement result due to the influence of the target relative speed, so it is necessary to measure the target relative speed and correct the relative speed.
Therefore, a relative velocity measurement method using this type of synthetic band radar has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).

図9は非特許文献1に記載の従来の相対速度計測法を示す説明図である。
図9において、横軸は時刻、縦軸は送信周波数を示し、横軸の1マスがPRI(=TPRI)、縦軸の1マスがステップ周波数Δfを示し、fは送信最小周波数を示している。
また、図9中の黒丸および白丸は各PRIでの送信周波数を示しており、黒丸は昇順シーケンス、白丸は降順シーケンスを示している。
FIG. 9 is an explanatory view showing a conventional relative velocity measuring method described in Non-Patent Document 1.
In FIG. 9, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents transmission frequency, one square on the horizontal axis represents PRI (= T PRI ), one square on the vertical axis represents step frequency Δf, and f 0 represents the minimum transmission frequency. ing.
Further, black circles and white circles in FIG. 9 indicate transmission frequencies in each PRI, black circles indicate an ascending sequence, and white circles indicate a descending sequence.

図9に示す従来技術においては、昇順シーケンスと降順シーケンスとにより交互に送受信を行い、昇順シーケンスおよび降順シーケンスで送受信された信号を複素乗算し、フーリエ変換することによって目標相対速度Vdを計測する。   In the prior art shown in FIG. 9, transmission / reception is alternately performed in an ascending sequence and a descending sequence, the signals transmitted and received in the ascending sequence and the descending sequence are complex-multiplied, and the target relative velocity Vd is measured by Fourier transform.

しかしながら、上記非特許文献1には、単純な昇順シーケンスおよび降順シーケンスを用いた合成帯域レーダに対する相対速度計測法が開示されているのみであり、たとえば、昇順シーケンスと降順シーケンスとの送信間隔を変えたシーケンスに対する相対速度計測法については、言及されていない。   However, the non-patent document 1 only discloses a relative speed measurement method for a synthetic band radar using a simple ascending sequence and descending sequence. For example, the transmission interval between an ascending sequence and a descending sequence is changed. There is no mention of relative velocity measurement methods for different sequences.

すなわち、合成帯域処理を行うレーダ装置において、単純な昇順周波数シーケンスおよび降順周波数シーケンスを用いることなく目標相対速度Vdを計測する技術は、まだ提案されていない。   That is, a technique for measuring the target relative velocity Vd without using a simple ascending frequency sequence and descending frequency sequence in a radar apparatus that performs synthetic band processing has not yet been proposed.

「合成帯域レーダのための高精度相対速度計測法」磯田健太郎、原照幸、電子情報通信学会、技術研究報告、SANE2009−134、第7項〜第12項"Highly accurate relative velocity measurement method for synthetic band radar" Kentaro Hamada, Teruyuki Hara, IEICE Technical Report, SANE 2009-134, paragraphs 7-12

従来のレーダ装置は、非特許文献1に記載のように、単純な昇順シーケンスおよび降順シーケンスを用いた合成帯域レーダに対する目標相対速度の計測技術が提案されているものの、昇順シーケンスと降順シーケンスとの送信間隔を変えたシーケンスに対する目標相対速度の計測技術は提案されていないという課題があった。   As described in Non-Patent Document 1, a conventional radar apparatus has proposed a target relative velocity measurement technique for a synthetic band radar using a simple ascending sequence and descending sequence. There has been a problem that a technique for measuring a target relative speed for a sequence with a different transmission interval has not been proposed.

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、合成帯域処理により目標相対速度を計測し、高距離分解能の目標距離を測定可能な優れた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-described problems, and an object thereof is to obtain an excellent radar apparatus capable of measuring a target relative speed by synthetic band processing and measuring a target distance with high distance resolution. And

この発明に係るレーダ装置は、所定の周波数列と、所定の周波数列とは異なる周波数列とを、所定の間隔で交互に並び替えた送信周波数列を生成して、送信波形諸元を生成する送信波形制御器と、送信波形制御器により指示された送信波形諸元を発振する任意周波数発振器と、任意周波数発振器で発振された発振信号の位相を90度回転させる90度ハイブリッド器と、発振信号をパルス化する送信機と、送信機によりパルス化された信号を目標に照射して、目標から反射された信号を受信するアンテナと、アンテナで受信された信号を分配する分配器と、分配器で分配された受信信号に対して、発振信号および90度ハイブリッド器で90度回転させた信号を用いて周波数変換を行う位相検波器と、位相検波器で周波数変換された信号のうち、所望の周波数帯以外の周波数成分を遮断する低域通過フィルタと、低域通過フィルタの出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するA/D変換器と、A/D変換器でディジタル化されたビデオ信号を記憶するビデオ信号記憶手段と、ビデオ信号記憶手段内のビデオ信号の複素乗算結果から、2次元フーリエ変換を用いて目標相対速度を計測する目標相対速度計測処理器と、目標相対速度計測処理器で得た目標相対速度を用いて、ビデオ信号記憶手段内のビデオ信号に対し、相対速度補正を行う相対速度補正処理器と、相対速度補正処理器で相対速度補正された信号に対して距離高分解能化処理を行う合成帯域処理器と、合成帯域処理器で距離高分解能化された信号から目標信号を検出して、目標距離を計測する目標検出処理器と、を備えたものである。   The radar apparatus according to the present invention generates a transmission waveform specification by generating a transmission frequency sequence in which a predetermined frequency sequence and a frequency sequence different from the predetermined frequency sequence are alternately rearranged at a predetermined interval. A transmission waveform controller, an arbitrary frequency oscillator that oscillates transmission waveform specifications instructed by the transmission waveform controller, a 90-degree hybrid that rotates the phase of the oscillation signal oscillated by the arbitrary frequency oscillator by 90 degrees, and an oscillation signal A transmitter for pulsing the signal, an antenna for irradiating the signal pulsed by the transmitter to receive the signal reflected from the target, a distributor for distributing the signal received by the antenna, and a distributor A phase detector that performs frequency conversion using the oscillation signal and a signal rotated 90 degrees by a 90-degree hybrid device, and a signal that has been frequency-converted by the phase detector. A low-pass filter that cuts off frequency components other than the desired frequency band, an A / D converter that converts the output signal of the low-pass filter from an analog signal to a digital signal, and digitized by the A / D converter A video signal storage means for storing the received video signal, a target relative speed measurement processor for measuring a target relative speed using a two-dimensional Fourier transform from a complex multiplication result of the video signal in the video signal storage means, and a target relative speed Using the target relative speed obtained by the measurement processor, the relative speed correction processor that performs relative speed correction on the video signal in the video signal storage means, and the signal that is corrected by the relative speed correction processor. Synthetic band processor that performs distance high resolution processing and target detection processor that measures the target distance by detecting the target signal from the signal with high distance resolution by the synthetic band processor , It is those with a.

この発明によれば、昇順周波数シーケンスおよび降順周波数シーケンスを用いて送受信された信号同士の複素乗算結果を、2次元フーリエ変換を用いた合成帯域処理で目標相対速度を計測することにより、高距離分解能の目標距離を測定することができる。   According to the present invention, the complex relative result of signals transmitted and received using an ascending frequency sequence and a descending frequency sequence is measured for a target relative velocity by a synthesis band process using a two-dimensional Fourier transform, thereby obtaining a high distance resolution. The target distance can be measured.

この発明の実施の形態1に係るレーダ装置を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による昇順シーケンスと降順シーケンスとの送信間隔を変えた場合の送信周波数列を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the transmission frequency sequence at the time of changing the transmission interval of the ascending order sequence and descending order sequence by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係るレーダ装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the radar apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2による送信周波数列F、Gを交互に用いた場合の一例を示す説明図である。Transmission frequency sequence F m of the second embodiment of the present invention, is an explanatory diagram showing an example of a case of using alternating G m. この発明の実施の形態2によるMTIフィルタ特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the MTI filter characteristic by Embodiment 2 of this invention. 図5のフィルタ特性の0[m/s]付近を拡大して示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an enlargement of the vicinity of 0 [m / s] of the filter characteristics of FIG. 5. この発明の実施の形態2による目標相対速度計測処理器の処理概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process outline | summary of the target relative speed measurement processor by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係るレーダ装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the radar apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 従来のレーダ装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional radar apparatus.

実施の形態1.
以下、図1および図2を参照しながら、この発明の実施の形態1について説明する。
図1はこの発明の実施の形態1に係るレーダ装置を示す構成図である。
図1において、レーダ装置は、送信波形制御器1と、任意周波数発振器2と、送信機3と、アンテナ4と、分配器5と、位相検波器6a、6bと、90度ハイブリッド器7と、低域通過フィルタ8a、8bと、A/D変換器9a、9bと、ビデオ信号記憶手段10と、目標相対速度計測処理器11と、相対速度補正処理器12と、合成帯域処理器13と、目標検出処理器14と、を備えている。
Embodiment 1 FIG.
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
1 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, a radar apparatus includes a transmission waveform controller 1, an arbitrary frequency oscillator 2, a transmitter 3, an antenna 4, a distributor 5, phase detectors 6a and 6b, a 90-degree hybrid unit 7, Low-pass filters 8a, 8b, A / D converters 9a, 9b, video signal storage means 10, target relative speed measurement processor 11, relative speed correction processor 12, synthesis band processor 13, And a target detection processor 14.

送信波形制御器1は、パルス繰返し周期TPRIを設定するとともに、送信周波数列Fを生成し、送信波形諸元を任意周波数発振器2に入力する。
送信波形制御器1は、たとえば、以下の式(1)で表される送信周波数列Fを生成する。
The transmission waveform controller 1 sets a pulse repetition period T PRI , generates a transmission frequency sequence F m , and inputs transmission waveform specifications to the arbitrary frequency oscillator 2.
The transmission waveform controller 1 generates, for example, a transmission frequency sequence F m represented by the following expression (1).

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ただし、式(1)において、NSBRは合成帯域数であり、各変数m、Mは、m=0、1、・・・、NSBR−1、の値をとる整数であり、M=1、2、・・・、NSBR/2−1、の値をとる整数である。
また、昇順周波数列fおよび降順周波数列gは、f=f+nΔf、g=f+Δf(NSBR−1)−nΔf(ただし、n=0、1、・・・、NSBR/2−1)とする。
In Equation (1), N SBR is the number of combined bands, and each variable m and M is an integer that takes the values of m = 0, 1,..., N SBR −1, and M = 1. ,..., N SBR / 2-1.
Further, the ascending frequency sequence f n and the descending frequency sequence g n include f n = f 0 + nΔf, g n = f 0 + Δf (N SBR −1) −nΔf (where n = 0, 1,..., N SBR / 2-1).

図2は昇順シーケンス(黒丸参照)と降順シーケンス(白丸参照)との送信間隔を変えた場合の送信周波数列を示す説明図であり、M=2の場合に相当する送信周波数列を示している。
図2においては、前述(図9)と同様に、横軸は時刻、縦軸は送信周波数であり、横軸の1マスがPRI(=TPRI)、縦軸の1マスがステップ周波数Δfを示し、fは送信最小周波数を示している。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a transmission frequency sequence when the transmission interval between the ascending sequence (see black circle) and the descending sequence (see white circle) is changed, and shows a transmission frequency sequence corresponding to the case of M = 2. .
In FIG. 2, similarly to the above (FIG. 9), the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the transmission frequency, one square on the horizontal axis represents PRI (= T PRI ), and one square on the vertical axis represents the step frequency Δf. F 0 indicates the minimum transmission frequency.

図1に戻り、任意周波数発振器2は、送信波形制御器1で指示された送信波形諸元に基づき信号を発振し、発振された発振信号を、送信機3、位相検波器6aおよび90度ハイブリッド器7に入力する。   Returning to FIG. 1, the arbitrary frequency oscillator 2 oscillates a signal based on the transmission waveform specifications designated by the transmission waveform controller 1, and the oscillated oscillation signal is transmitted to the transmitter 3, the phase detector 6 a and the 90-degree hybrid. Input to the device 7.

90度ハイブリッド器7は、任意周波数発振器2からの発振信号の位相を90度回転させて、90度回転させた信号を位相検波器6bに入力する。
送信機3は、任意周波数発振器2からの発振信号をパルス化してアンテナ4に入力し、アンテナ4は、パルス化された発振信号を目標に照射し、目標からの反射信号を受信して分配器5に入力する。
The 90-degree hybrid unit 7 rotates the phase of the oscillation signal from the arbitrary frequency oscillator 2 by 90 degrees, and inputs the signal rotated by 90 degrees to the phase detector 6b.
The transmitter 3 pulsates the oscillation signal from the arbitrary frequency oscillator 2 and inputs it to the antenna 4. The antenna 4 irradiates the pulsed oscillation signal to the target, receives the reflected signal from the target, and distributes the signal. Enter 5.

分配器5は、アンテナ4からの受信信号を、位相検波器6a、6bに分配入力する。
位相検波器6aは、分配器5からの入力信号と任意周波数発振器2からの入力信号とを用いて周波数変換を行い、周波数変換された信号を低域通過フィルタ8aに入力する。
位相検波器6bは、分配器5からの入力信号と90度ハイブリッド器7からの入力信号とを用いて周波数変換を行い、周波数変換された信号を低域通過フィルタ8bに入力する。
The distributor 5 distributes and inputs the received signal from the antenna 4 to the phase detectors 6a and 6b.
The phase detector 6a performs frequency conversion using the input signal from the distributor 5 and the input signal from the arbitrary frequency oscillator 2, and inputs the frequency-converted signal to the low-pass filter 8a.
The phase detector 6b performs frequency conversion using the input signal from the distributor 5 and the input signal from the 90-degree hybrid unit 7, and inputs the frequency-converted signal to the low-pass filter 8b.

低域通過フィルタ8a、8bは、位相検波器6a、6bからの各入力信号の低周波成分のみをA/D変換器9a、9bに入力する。
なお、低域通過フィルタ8a、8bとしては、たとえば信号対雑音比を最大にする整合フィルタが用いられる。
The low-pass filters 8a and 8b input only the low frequency components of the input signals from the phase detectors 6a and 6b to the A / D converters 9a and 9b.
As the low-pass filters 8a and 8b, for example, matched filters that maximize the signal-to-noise ratio are used.

A/D変換器9a、9bは、低域通過フィルタ8a、8bからの各アナログ信号をディジタル信号に変換して、ビデオ信号記憶手段10に入力する。
ビデオ信号記憶手段10は、A/D変換器9a、9bでディジタル信号に変換されたビデオ信号を記憶し、目標相対速度計測処理器11および相対速度補正処理器12に入力する。
The A / D converters 9a and 9b convert the analog signals from the low-pass filters 8a and 8b into digital signals and input them to the video signal storage means 10.
The video signal storage means 10 stores the video signal converted into a digital signal by the A / D converters 9 a and 9 b and inputs the video signal to the target relative speed measurement processor 11 and the relative speed correction processor 12.

目標相対速度計測処理器11は、ビデオ信号記憶手段10に保存されているビデオ信号(昇順周波数列fを用いて送受信されたビデオ信号、および降順周波数列gを用いて送受信されたビデオ信号)の複素乗算結果から、2次元フーリエ変換を用いて、目標相対速度Vdを計測する。2次元フーリエ変換の方法としては、たとえばFFT(Fast Fourier Transform)などが適用され得る。 Target relative speed measurement processor 11, a video signal storage means receiving video signals using video signal (ascending frequency sequence f n stored in 10, and descending frequency column g n transmitted and received video signal using a ) To measure the target relative speed Vd using a two-dimensional Fourier transform. As a two-dimensional Fourier transform method, for example, FFT (Fast Fourier Transform) can be applied.

以下、数式を参照しながら、目標相対速度計測処理器11の処理について詳細に説明する。
昇順周波数列fおよび降順周波数列gを用いて送受信されたビデオ信号、すなわちビデオ信号記憶手段10に記憶されたビデオ信号は、光速c、目標距離Rおよび目標相対速度Vdを用いると、以下の式(2)、式(3)で表される。
Hereinafter, the processing of the target relative speed measurement processor 11 will be described in detail with reference to mathematical expressions.
A video signal transmitted / received using the ascending frequency sequence f n and the descending frequency sequence g n , that is, a video signal stored in the video signal storage means 10 is expressed as follows using the light velocity c, the target distance R, and the target relative velocity Vd. (2) and (3).

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ただし、ここでは、説明を簡略化するため、ビデオ信号の振幅は「1」としている。
また、式(2)、式(3)において、各変数k、lは、k=0、1、・・・、M−1、の値をとり、l=0、1、・・・、NSBR/2M−1、の値をとる。
式(2)、式(3)を要素ごとに複素乗算を行うと、以下の式(4)となる。
However, here, in order to simplify the description, the amplitude of the video signal is “1”.
In the equations (2) and (3), the variables k and l take values of k = 0, 1,..., M−1, and l = 0, 1,. The value of SBR / 2M−1 is taken.
When complex multiplication is performed on the elements (2) and (3) for each element, the following expression (4) is obtained.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ただし、式(4)において、Pは周波数列fk+lM、gk+lMの和(fk+lM+gk+lM)を示しており、実際には、P=fk+lM+gk+lM=2f+Δf(NSBR−1)で表される。
式(4)を各変数k、lについてまとめると、以下の式(5)となる。
However, in the equation (4), P indicates the sum (f k + lM + g k + lM ) of the frequency sequences f k + lM and g k + lM , and actually P = f k + lM + g k + lM = 2f 0 + Δf (N SBR −1) It is represented by
When the equation (4) is summarized for each of the variables k and l, the following equation (5) is obtained.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ただし、式(5)において、変数k、lに無関係の位相はθにまとめている。
式(5)を変数k、l方向に2次元フーリエ変換を行い、そのピーク値から目標相対速度Vdを計測することが可能である。
変数k方向にFFT処理を施した場合の速度分解能ΔVdおよび最大観測速度ΔVd1,maxは、それぞれ、以下の式(6)、式(7)で表される。
However, in Equation (5), the phases unrelated to the variables k and l are summarized as θ.
It is possible to measure the target relative speed Vd from the peak value by performing the two-dimensional Fourier transform of the equation (5) in the direction of the variable k and l.
The velocity resolution ΔVd 1 and the maximum observation velocity ΔVd 1, max when the FFT process is performed in the variable k direction are expressed by the following equations (6) and (7), respectively.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

また、変数l方向にFFTを施した場合の速度分解能ΔVdおよび最大観測速度ΔVd2,maxは、それぞれ、以下の式(8)、式(9)で表される。 Also, the velocity resolution ΔVd 2 and the maximum observation velocity ΔVd 2, max when FFT is performed in the variable l direction are expressed by the following equations (8) and (9), respectively.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

以上のように、目標相対速度計測処理器11は、目標相対速度Vdを計測し、計測結果を相対速度補正処理器12に入力する。   As described above, the target relative speed measurement processor 11 measures the target relative speed Vd and inputs the measurement result to the relative speed correction processor 12.

以下、相対速度補正処理器12は、目標相対速度計測処理器11から得た目標相対速度Vdを用いて、ビデオ信号記憶手段10内に保存されているビデオ信号に対して相対速度補正を行い、相対速度補正後の信号を合成帯域処理器13に入力する。   Hereinafter, the relative speed correction processor 12 performs relative speed correction on the video signal stored in the video signal storage means 10 using the target relative speed Vd obtained from the target relative speed measurement processor 11, The signal after the relative speed correction is input to the synthesis band processor 13.

合成帯域処理器13は、相対速度補正後の信号に対して合成帯域処理を行い、合成帯域処理結果を目標検出処理器14に入力する。
目標検出処理器14は、合成帯域処理結果から目標を検出し、目標距離Rを取得する。なお、目標検出方法としては、たとえばCFAR(Constant False Alarm Rate)に基づく検出法が適用され得る。
The synthetic band processor 13 performs synthetic band processing on the signal after the relative speed correction, and inputs the synthetic band processing result to the target detection processor 14.
The target detection processor 14 detects the target from the combined band processing result and acquires the target distance R. As a target detection method, for example, a detection method based on CFAR (Constant False Alarm Rate) can be applied.

以上のように、この発明の実施の形態1(図1、図2)に係るレーダ装置は、所定の周波数列f(昇順周波数列)と、所定の周波数列fとは異なる周波数列g(降順周波数列)とを、所定の間隔MTPRIで交互に並び替えた送信周波数列Fを生成して、送信波形諸元を生成する送信波形制御器1と、送信波形制御器1により指示された送信波形諸元を発振する任意周波数発振器2と、任意周波数発振器2で発振された発振信号の位相を90度回転させる90度ハイブリッド器7と、発振信号をパルス化する送信機3と、送信機3によりパルス化された信号を目標に照射して、目標から反射された信号を受信するアンテナ4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 has the predetermined frequency sequence f n (ascending frequency sequence) and the frequency sequence g different from the predetermined frequency sequence f n. A transmission waveform controller 1 that generates a transmission waveform specification by generating a transmission frequency sequence F m in which n (descending order frequency sequence) is alternately rearranged at a predetermined interval MT PRI , and a transmission waveform controller 1 An arbitrary frequency oscillator 2 that oscillates the instructed transmission waveform specifications, a 90 degree hybrid unit 7 that rotates the phase of the oscillation signal oscillated by the arbitrary frequency oscillator 2 by 90 degrees, and a transmitter 3 that pulses the oscillation signal, And an antenna 4 that irradiates the target with a signal pulsed by the transmitter 3 and receives a signal reflected from the target.

また、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置は、アンテナ4で受信された信号を分配する分配器5と、分配器5で分配された受信信号に対して、発振信号および90度ハイブリッド器で90度回転させた信号を用いて周波数変換を行う位相検波器6a、6bと、位相検波器6a、6bで周波数変換された信号のうち、所望の周波数帯以外の周波数成分を遮断する低域通過フィルタ8a、8bと、低域通過フィルタ8a、8bの出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するA/D変換器9a、9bと、A/D変換器9a、9bでディジタル化されたビデオ信号を記憶するビデオ信号記憶手段10と、を備えている。   Further, the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention distributes a signal received by an antenna 4 to a distributor 5, and an oscillation signal and a 90-degree hybrid for the received signal distributed by the distributor 5. The phase detectors 6a and 6b that perform frequency conversion using the signal rotated by 90 degrees and the low frequency band that blocks the frequency components other than the desired frequency band among the signals frequency-converted by the phase detectors 6a and 6b. Pass filters 8a and 8b, A / D converters 9a and 9b for converting the output signals of the low-pass filters 8a and 8b from analog signals to digital signals, and video digitized by the A / D converters 9a and 9b Video signal storage means 10 for storing signals.

さらに、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置は、ビデオ信号記憶手段10内のビデオ信号の複素乗算結果から、2次元フーリエ変換を用いて目標相対速度Vdを計測する目標相対速度計測処理器11と、目標相対速度計測処理器11で得た目標相対速度Vdを用いて、ビデオ信号記憶手段10内のビデオ信号に対し、相対速度補正を行う相対速度補正処理器12と、相対速度補正処理器12で相対速度補正された信号に対して距離高分解能化処理を行う合成帯域処理器13と、合成帯域処理器13で距離高分解能化された信号から目標信号を検出して、目標距離Rを計測する目標検出処理器14と、を備えている。   Furthermore, the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is a target relative speed measurement processor that measures the target relative speed Vd using the two-dimensional Fourier transform from the complex multiplication result of the video signal in the video signal storage means 10. 11 and a relative speed correction processor 12 that performs relative speed correction on the video signal in the video signal storage means 10 using the target relative speed Vd obtained by the target relative speed measurement processor 11 and a relative speed correction process. A combined band processor 13 that performs a distance high resolution process on the signal that has been subjected to relative speed correction by the detector 12; and a target signal is detected from the signal that has been subjected to the distance high resolution by the combined band processor 13; And a target detection processor 14 for measuring.

これにより、単純な昇順シーケンスおよび降順シーケンスを用いることなく、目標相対速度Vdを計測し、距離高分解能化を行い、目標距離Rを計測することが可能となる。   Thereby, it is possible to measure the target relative speed Vd, increase the resolution of the distance, and measure the target distance R without using a simple ascending sequence and descending sequence.

実施の形態2.
なお、上記実施の形態1(図1)では、ビデオ信号記憶手段10内のビデオ信号を相対速度補正処理器12に直接入力し、目標相対速度計測処理器11からの目標相対速度Vd(計測結果)を相対速度補正処理器12のみに入力したが、図3のように、MTI処理器15を追加し、MTI処理器15を介したビデオ信号を相対速度補正処理器12に入力するとともに、目標相対速度Vdを相対速度補正処理器12および送信波形制御器1Aに入力してもよい。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment (FIG. 1), the video signal in the video signal storage means 10 is directly input to the relative speed correction processor 12, and the target relative speed Vd (measurement result from the target relative speed measurement processor 11) is measured. ) Is input only to the relative speed correction processor 12, but as shown in FIG. 3, an MTI processor 15 is added and a video signal via the MTI processor 15 is input to the relative speed correction processor 12, and the target The relative speed Vd may be input to the relative speed correction processor 12 and the transmission waveform controller 1A.

図3はこの発明の実施の形態2に係るレーダ装置を示すブロック図であり、前述(図1参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「A」を付して詳述を省略する。
図3において、ビデオ信号記憶手段10と相対速度補正処理器12との間には、MTI処理器15が追加挿入されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. Components similar to those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals as those described above, or “A” after the reference numerals. The detailed description is omitted.
In FIG. 3, an MTI processor 15 is additionally inserted between the video signal storage means 10 and the relative speed correction processor 12.

この場合、送信波形制御器1Aおよび目標相対速度計測処理器11Aの一部処理が前述とは異なる。
以下、図4〜図7を参照しながら、図3この発明の実施の形態2における前述と異なる処理およびMTI処理器15の機能について説明する。
In this case, the partial processing of the transmission waveform controller 1A and the target relative speed measurement processor 11A is different from that described above.
Hereinafter, with reference to FIGS. 4 to 7, FIG. 3 will be described with respect to the processing different from the above in the second embodiment of the present invention and the function of the MTI processor 15.

まず、送信波形制御器1Aの処理について説明する。
なお、ここでは、説明を簡略化するために、2個のパルスを用いたMTI処理(単一消去器)を前提に説明する。
単一消去器の場合、合成帯域数NSBRに対し、HIT数NHITは、NHIT=2NSBRとなる。
First, the processing of the transmission waveform controller 1A will be described.
Here, in order to simplify the description, description will be made on the premise of MTI processing (single eraser) using two pulses.
In the case of a single eraser, the HIT number N HIT is N HIT = 2N SBR with respect to the combined band number N SBR .

ここで、送信最小周波数fとし、ステップ周波数Δfを用いて、周波数列f、gを、f=f+nΔf、g=f+Δf(NSBR−1)−nΔf(ただし、n=0、1、・・・、NSBR/2−1)とすれば、送信周波数列F、Gは、以下の式(10)、式(11)で定義される。 Here, the transmission minimum frequency f 0 is used, and the step frequency Δf is used to change the frequency trains f n and g n to f n = f 0 + nΔf, g n = f 0 + Δf (N SBR −1) −nΔf (where, If n = 0, 1,..., N SBR / 2-1), the transmission frequency sequences F m and G m are defined by the following equations (10) and (11).

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ただし、式(10)、式(11)において、変数mは、m=0、1、・・・、NHIT/2−1、の値をとり、変数Mは、M=1、2、・・・、NSBR/2の値をとる。
送信波形制御器1Aは、PRIごとに、式(10)、式(11)の送信周波数列F、Gを交互に用いて、パルス信号を送信する。
However, in the equations (10) and (11), the variable m takes a value of m = 0, 1,..., N HIT / 2-1, and the variable M is M = 1, 2,. .., takes a value of N SBR / 2.
The transmission waveform controller 1A transmits a pulse signal by alternately using the transmission frequency sequences F m and G m of Expression (10) and Expression (11) for each PRI.

図4は送信周波数列F(黒丸参照)、G(白丸参照)を交互に用いた場合の一例を示す説明図である。
図4において、前述(図2)と同様に、横軸は時刻、縦軸は送信周波数を示し、横軸の1マスがPRI、縦軸の1マスがステップ周波数Δfを示している。
また、図4(a)はM=1の場合、図4(b)はM=2の場合を示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example in which transmission frequency sequences F m (see black circles) and G m (see white circles) are alternately used.
In FIG. 4, as in the above (FIG. 2), the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates transmission frequency, one square on the horizontal axis indicates PRI, and one square on the vertical axis indicates step frequency Δf.
FIG. 4A shows the case where M = 1, and FIG. 4B shows the case where M = 2.

MTI処理は、同一周波数の信号の差を取ることに相当するので、PRIをTPRIとすると、式(10)、式(11)で示した送信周波数列F、Gの交互使用において、同一周波数の信号間隔は、2MTPRIで表される。
したがって、MTIフィルタ特性FMTI(Vd)は、目標相対速度Vdおよび光速cを用いて、以下の式(12)で表される。
Since the MTI processing corresponds to taking a difference between signals of the same frequency, if PRI is T PRI , in the alternating use of the transmission frequency sequences F m and G m expressed by the equations (10) and (11), The signal interval of the same frequency is represented by 2MT PRI .
Therefore, the MTI filter characteristic F MTI (Vd) is expressed by the following expression (12) using the target relative speed Vd and the light speed c.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ただし、式(12)において、fMMは送信周波数のうちの中間周波数である。
図5はこの発明の実施の形態2によるMTIフィルタ特性を示す説明図であり、横軸は目標相対速度Vd[m/s]、縦軸MTIフィルタ応答[dB]である。
図5において、パラメータは、PRI=150μs、fMM=1GHzであり、実線はM=1の場合のMTIフィルタ特性を示し、破線はM=2の場合のMTIフィルタ特性を示している。
図5から明らかなように、変数Mを変化させることにより、MTI処理を行うパルス間隔を変化させることが可能となり、MTIフィルタ特性が変化する。
However, in Formula (12), fMM is an intermediate frequency of transmission frequencies.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the MTI filter characteristics according to the second embodiment of the present invention. The horizontal axis represents the target relative speed Vd [m / s] and the vertical axis MTI filter response [dB].
In FIG. 5, the parameters are PRI = 150 μs and f MM = 1 GHz, the solid line indicates the MTI filter characteristic when M = 1, and the broken line indicates the MTI filter characteristic when M = 2.
As is apparent from FIG. 5, by changing the variable M, the pulse interval for performing the MTI process can be changed, and the MTI filter characteristics change.

送信波形制御器1Aは、目標相対速度情報取得手段11Aから得た目標相対速度Vdにおいて、式(12)で表されるMTIフィルタ特性FMTI(Vd)が最大になるように変数Mを決定することにより、任意周波数発振器2で発振される送信波形諸元を制御する。
たとえば、図5のように、目標相対速度Vd=125[m/s]の場合、M=2(破線)でMTIフィルタ特性が最大となるので、任意周波数発振器2に対して、図4(b)で示した送信波形諸元を送信するように命令する。
The transmission waveform controller 1A determines the variable M so that the MTI filter characteristic F MTI (Vd) represented by Expression (12) becomes maximum at the target relative speed Vd obtained from the target relative speed information acquisition unit 11A. Thus, the transmission waveform specifications oscillated by the arbitrary frequency oscillator 2 are controlled.
For example, as shown in FIG. 5, when the target relative speed Vd = 125 [m / s], the MTI filter characteristic becomes maximum when M = 2 (broken line). ) Command to transmit the transmission waveform specifications shown in ().

ただし、変数Mを大きく設定すると、クラッタ抑圧性能が劣化するので、以下のようにMTIフィルタ特性FMTI(Vd)が最大となるMを求める。
図6は図5のフィルタ特性の0[m/s]付近を拡大して示す説明図である。
図6内の両方向矢印で参照されるように、M=2(破線)は、M=1(実線)と比較して、相対速度4[m/s]において、クラッタ抑圧性能が6[dB]程度劣化する。
However, if the variable M is set large, the clutter suppression performance deteriorates. Therefore, M that maximizes the MTI filter characteristic F MTI (Vd) is obtained as follows.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an enlargement of the vicinity of 0 [m / s] of the filter characteristics of FIG.
6, M = 2 (broken line) has a clutter suppression performance of 6 [dB] at a relative speed of 4 [m / s] compared to M = 1 (solid line). Degraded to some extent.

したがって、送信波形制御器1Aは、所望のクラッタ抑圧性能を満たしながら、目標相対速度Vdに対するMTIフィルタ特性FMTI(Vd)が最大になる変数Mを求め、任意周波数発振器2で発振される送信波形諸元を制御してもよい。 Therefore, the transmission waveform controller 1A obtains the variable M that maximizes the MTI filter characteristic F MTI (Vd) with respect to the target relative speed Vd while satisfying the desired clutter suppression performance, and the transmission waveform oscillated by the arbitrary frequency oscillator 2 Specifications may be controlled.

たとえば、所望のクラッタ抑圧能力を、所定の目標相対速度σにおいて、X(>0)[dB]抑圧すると定義すると、クラッタ抑圧の力を満たすためには、以下の式(13)を満たす必要がある。 For example, if the desired clutter suppression capability is defined as X (> 0) [dB] suppression at a predetermined target relative speed σ C , the following expression (13) needs to be satisfied in order to satisfy the clutter suppression force. There is.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ただし、MTIフィルタ特性は、目標相対速度σ=0[m/s]で対称になるので、式(13)においては、正の目標相対速度σのみを考慮している。
式(13)を満たし、目標相対速度Vdに対するMTIフィルタ特性FMTI(Vd)が最大となるMを求め、任意周波数発振器2で発振される送信波形諸元を制御することにより、所望のクラッタ抑圧性能も満たすことができる。
However, since the MTI filter characteristic is symmetric at the target relative speed σ C = 0 [m / s], only the positive target relative speed σ C is considered in the equation (13).
By satisfying the equation (13), M that maximizes the MTI filter characteristic F MTI (Vd) with respect to the target relative speed Vd is obtained, and by controlling the transmission waveform specifications oscillated by the arbitrary frequency oscillator 2, desired clutter suppression is achieved. The performance can also be satisfied.

上記説明では、PRIを一定としていたが、目標距離計測結果の出力レートTCPIなどが許容できる範囲内でPRIを変えることができる場合には、送信波形諸元制御の自由度が増え、さらに最適な送信波形諸元制御が可能となる。
ここで、レーダの最大観測距離Rmaxを用いれば、PRIは、以下の式(14)を満たす必要がある。
In the above description, the PRI is constant. However, if the PRI can be changed within the allowable range of the output rate TCPI of the target distance measurement result, the degree of freedom of the transmission waveform specification control is increased, and more optimal. Transmission waveform specification control becomes possible.
Here, if a maximum observation distance R max of the radar, PRI must satisfy the following equation (14).

Figure 2012112874
Figure 2012112874

また、許容可能な目標距離計測結果の出力レートTCPIを用いれば、PRIは、以下の式(15)を満たす必要がある。 If the output rate TCPI of the allowable target distance measurement result is used, the PRI needs to satisfy the following formula (15).

Figure 2012112874
Figure 2012112874

式(13)、式(14)、式(15)を満たし、目標相対速度Vdに対するMTIフィルタ特性FMTI(Vd)(式(12))が最大になるMおよびPRI(=TPRI)を求め、任意周波数発振器2で発振される送信波形諸元を制御することにより、所望のクラッタ抑圧性能も満たすことができる。
以上のように、送信波形制御器1Aによる処理が行われる。
M and PRI (= T PRI ) that satisfy Expression (13), Expression (14), and Expression (15) and maximize the MTI filter characteristic F MTI (Vd) (Expression (12)) with respect to the target relative speed Vd are obtained. By controlling the transmission waveform specifications oscillated by the arbitrary frequency oscillator 2, the desired clutter suppression performance can also be satisfied.
As described above, the processing by the transmission waveform controller 1A is performed.

MTI処理器15は、送信波形制御器1Aから入力された送信波形諸元から、ビデオ信号記憶手段10に記憶されている同一周波数同士のビデオ信号に対してMTI処理を行い、MTI処理後の信号を相対速度補正処理器12および目標相対速度計測処理器11Aに入力する。   The MTI processor 15 performs MTI processing on the video signals of the same frequency stored in the video signal storage means 10 from the transmission waveform specifications input from the transmission waveform controller 1A, and signals after the MTI processing Is input to the relative speed correction processor 12 and the target relative speed measurement processor 11A.

相対速度補正処理器12は、目標相対速度計測処理器11Aから得た目標相対速度Vdを用いて、MTI処理器15からの信号に対して相対速度補正を行い、相対速度補正後の信号を合成帯域処理器13に入力する。   The relative speed correction processor 12 performs relative speed correction on the signal from the MTI processor 15 using the target relative speed Vd obtained from the target relative speed measurement processor 11A, and synthesizes the signal after the relative speed correction. Input to the bandwidth processor 13.

次に、目標相対速度計測処理器11Aの処理について説明する。
図7は目標相対速度計測処理器11Aの処理概要を示す説明図であり、M=2、NSBR=12の場合の計測処理を示している。
目標相対速度計測処理器11Aは、MTI処理器15によりMTI処理された信号を複素乗算し、2次元フーリエ変換を用いて目標相対速度Vdを計測する。
Next, processing of the target relative speed measurement processor 11A will be described.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an outline of the processing of the target relative speed measurement processor 11A, and shows the measurement processing when M = 2 and N SBR = 12.
The target relative velocity measurement processor 11A performs complex multiplication on the signal subjected to MTI processing by the MTI processor 15, and measures the target relative velocity Vd using two-dimensional Fourier transform.

以下、目標相対速度Vdの計測処理について、数式を用いて詳細に説明する。
MTI処理器15により、同一周波数同士のビデオ信号に対してMTI処理が行われた信号は、以下の式(16)、式(17)で表される。
Hereinafter, the measurement process of the target relative speed Vd will be described in detail using mathematical expressions.
A signal obtained by performing MTI processing on video signals having the same frequency by the MTI processor 15 is expressed by the following equations (16) and (17).

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ここで、式(16)は送信周波数列Fを用いた場合を示し、式(17)は送信周波数列Gを用いた場合を示している。
また、式(9)、式(10)において、変数kは、k=0、1、・・・、M−1、の値をとり、変数lは、l=0、1、・・・、NSBR/2M−1、の値をとる。
式(16)、式(17)を要素ごとに複素乗算を行うと、以下の式(18)となる。
Here, Expression (16) shows a case where the transmission frequency string F m is used, and Expression (17) shows a case where the transmission frequency string G m is used.
Further, in the equations (9) and (10), the variable k takes the values of k = 0, 1,..., M−1, and the variable l is l = 0, 1,. The value of N SBR / 2M−1 is taken.
When complex multiplication is performed for each element of Expression (16) and Expression (17), the following Expression (18) is obtained.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ただし、式(18)において、Pは周波数列fk+lM、gk+lMの和(fk+lM+gk+lM)を示しており、実際には、P=fk+lM+gk+lM=2f+Δf(NSBR−1)で表される。
なお、式(18)の正弦関数(sin)の周期は、指数関数と比較して短いので無視することができる。
式(18)の指数関数を変数k、lについてまとめると、以下の式(19)となる。
However, in the equation (18), P indicates the sum (f k + lM + g k + lM ) of the frequency sequences f k + lM and g k + lM , and actually P = f k + lM + g k + lM = 2f 0 + Δf (N SBR −1) It is represented by
Note that the period of the sine function (sin) in equation (18) is shorter than the exponential function and can be ignored.
Summarizing the exponential function of equation (18) for variables k and l, the following equation (19) is obtained.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

ただし、式(19)において、変数k、lとは無関係の位相はθにまとめている。
以下、前述の実施の形態1と同様に、式(19)をk、l方向に2次元フーリエ変換を行い、そのピーク値から目標相対速度Vdを計測することが可能である。
フーリエ変換手段としては、たとえばFFT(Fast Fourier Transform)などが適用され得る。
変数k方向にFFT処理を施した場合の速度分解能ΔVdおよび最大観測速度ΔVd1,maxは、それぞれ、以下の式(20)、式(21)で表される。
However, in the equation (19), the phases unrelated to the variables k and l are summarized as θ.
In the same manner as in the first embodiment described above, the target relative speed Vd can be measured from the peak value by performing the two-dimensional Fourier transform of Equation (19) in the k and l directions.
As the Fourier transform means, for example, FFT (Fast Fourier Transform) can be applied.
The velocity resolution ΔVd 1 and the maximum observation velocity ΔVd 1, max when the FFT process is performed in the variable k direction are expressed by the following equations (20) and (21), respectively.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

また、変数l方向にFFT処理を施した場合の速度分解能ΔVdおよび最大観測速度ΔVd2,maxは、それぞれ、以下の式(22)、式(23)で表される。 Further, the velocity resolution ΔVd 2 and the maximum observation velocity ΔVd 2, max when the FFT process is performed in the variable l direction are expressed by the following equations (22) and (23), respectively.

Figure 2012112874
Figure 2012112874

通常は、変数Mと合成帯域数NSBRとの大小関係は、M<<NSBRであることから、変数Mを用いた式(20)の速度分解能ΔVdよりも、変数NSBRを用いた式(22)の速度分解能ΔVdの方が高分解能である。
一方、変数Mを用いた式(23)の最大観測速度Vd2、maxよりも、変数Mを用いない式(21)の最大観測速度Vd1、maxの方が速く、且つ曖昧性を含むことなく測速度可能な範囲が広いことになる。
Usually, since the magnitude relationship between the variable M and the number of combined bands N SBR is M << N SBR , the variable N SBR is used rather than the speed resolution ΔVd 1 of the equation (20) using the variable M. The speed resolution ΔVd 2 in the equation (22) is higher.
On the other hand, the maximum observation speeds Vd 1 and max of Expression (21) not using the variable M are faster and include ambiguity than the maximum observation speeds Vd 2 and max of Expression (23) using the variable M. Therefore, the range that can be measured is wide.

したがって、変数k方向にFFT処理を施した結果である式(21)から曖昧性を解き、変数l方向にFFT処理を施した結果である式(22)から高精度な相対速度計測を行うことができる。
ただし、ΔVd/Vd2、max=2の関係があるので、変数k方向のFFT処理の際に、FFT点数を、「0」詰めして「2M」とする必要がある。
Accordingly, the ambiguity is solved from the expression (21) that is the result of performing the FFT process in the variable k direction, and the relative speed measurement is performed with high accuracy from the expression (22) that is the result of performing the FFT process in the variable l direction. Can do.
However, since there is a relationship of ΔVd 1 / Vd 2 and max = 2, it is necessary to reduce the number of FFT points by “0” to “2M” when performing FFT processing in the variable k direction.

以上のように、この発明の実施の形態2(図3〜図7)に係るレーダ装置は、ビデオ信号記憶手段10の出力側に挿入されたMTI処理器15を備えている。
MTI処理器15は、送信波形制御器1Aで生成された送信波形諸元に基づき、ビデオ信号記憶手段10内の同一周波数で送受信された信号に対してクラッタ抑圧処理を行う。
As described above, the radar apparatus according to Embodiment 2 (FIGS. 3 to 7) of the present invention includes the MTI processor 15 inserted on the output side of the video signal storage means 10.
The MTI processor 15 performs clutter suppression processing on the signals transmitted and received at the same frequency in the video signal storage means 10 based on the transmission waveform specifications generated by the transmission waveform controller 1A.

送信波形制御器1Aは、所定の周波数列fk+lMと、所定の周波数列とは異なる周波数列gk+lMとを、所定の間隔で交互に並び替えた送信周波数列F、Gを生成し、PRI(パルス繰返し周期)を変えることなく、目標相対速度Vdに対するクラッタ抑圧処理損失を低減する送信波形諸元を生成する。
目標相対速度計測処理器11Aは、MTI処理器15でクラッタ抑圧処理された信号の複素乗算結果から、2次元フーリエ変換を用いて目標相対速度Vdを計測し、計測結果となる目標相対速度Vdを送信波形制御器1Aおよび相対速度補正処理器12に入力する。
The transmission waveform controller 1A generates transmission frequency sequences F m and G m in which a predetermined frequency sequence f k + 1M and a frequency sequence g k + 1M different from the predetermined frequency sequence are alternately rearranged at a predetermined interval, Transmission waveform specifications for reducing the clutter suppression processing loss with respect to the target relative speed Vd are generated without changing the PRI (pulse repetition period).
The target relative velocity measurement processor 11A measures the target relative velocity Vd using a two-dimensional Fourier transform from the complex multiplication result of the signal subjected to the clutter suppression processing by the MTI processor 15, and calculates the target relative velocity Vd as the measurement result. Input to the transmission waveform controller 1 </ b> A and the relative speed correction processor 12.

また、送信波形制御器1Aは、所定の周波数列fk+lMと、所定の周波数列とは異なる周波数列gk+lMとを、所定の間隔で交互に並び替えた送信周波数列F、Gを生成し、パルス繰返し周期を変えることなく、目標相対速度Vdに対するクラッタ抑圧処理損失を低減し、且つ所望のクラッタ抑圧性能を満足するための送信波形諸元を生成する。 Further, the transmission waveform controller 1A generates transmission frequency sequences F m and G m in which a predetermined frequency sequence f k + 1M and a frequency sequence g k + 1M different from the predetermined frequency sequence are alternately rearranged at a predetermined interval. Without changing the pulse repetition period, the transmission waveform specifications for reducing the clutter suppression processing loss with respect to the target relative speed Vd and satisfying the desired clutter suppression performance are generated.

また、送信波形制御器1Aは、所定の周波数列fk+lMと、所定の周波数列とは異なる周波数列gk+lMとを、所定の間隔で交互に並び替えた送信周波数列F、Gを生成し、目標相対速度Vdに対するクラッタ抑圧処理損失を低減し、且つ所望の距離計測結果の出力レートTCPIと、最大観測距離Rmaxで決定されるパルス繰返し周期と、所望のクラッタ抑圧性能とを満足するための送信波形諸元を生成する。 Further, the transmission waveform controller 1A generates transmission frequency sequences F m and G m in which a predetermined frequency sequence f k + 1M and a frequency sequence g k + 1M different from the predetermined frequency sequence are alternately rearranged at a predetermined interval. The loss of clutter suppression processing with respect to the target relative speed Vd is reduced, and the desired distance measurement result output rate T CPI , the pulse repetition period determined by the maximum observation distance R max , and the desired clutter suppression performance are satisfied. To generate a transmission waveform specification.

これにより、単純な昇順シーケンスおよび降順シーケンスを用いることなく、目標相対速度Vdを計測し、距離高分解能化を行い、目標距離Rを計測することが可能となる。
また、クラッタ抑圧処理を行うMTI処理器との併用も可能となり、不要反射波を抑圧することが可能となる。
Thereby, it is possible to measure the target relative speed Vd, increase the resolution of the distance, and measure the target distance R without using a simple ascending sequence and descending sequence.
In addition, it can be used in combination with an MTI processor for performing clutter suppression processing, and unnecessary reflected waves can be suppressed.

実施の形態3.
なお、上記実施の形態2(図3)では、目標相対速度計測処理器11Aからの目標相対速度Vdを送信波形制御器1Aおよび相対速度補正処理器12に直接入力したが、図8のように、追尾フィルタ処理器16を介した推定目標相対速度Vd’を送信波形制御器1Aおよび相対速度補正処理器12に入力してもよい。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment (FIG. 3), the target relative speed Vd from the target relative speed measurement processor 11A is directly input to the transmission waveform controller 1A and the relative speed correction processor 12, but as shown in FIG. The estimated target relative speed Vd ′ via the tracking filter processor 16 may be input to the transmission waveform controller 1A and the relative speed correction processor 12.

以下、図8を参照しながら、この発明の実施の形態3について説明する。
図8はこの発明の実施の形態3に係るレーダ装置を示す構成図であり、前述(図3参照)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8において、レーダ装置は、目標相対速度計測処理器11Aの出力側に挿入された追尾フィルタ処理器16を備えている。
Hereinafter, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. Components similar to those described above (see FIG. 3) are denoted by the same reference numerals as those described above, and detailed description thereof is omitted.
In FIG. 8, the radar apparatus includes a tracking filter processor 16 inserted on the output side of the target relative velocity measurement processor 11A.

追尾フィルタ処理器16は、目標検出処理器14で観測された目標距離Rと、目標相対速度計測処理器11Aで計測された目標相対速度Vdとを入力情報として、追尾フィルタ処理を行い、推定目標相対速度Vd’を生成する。なお、追尾フィルタとしては、たとえばカルマンフィルタなどが適用され得る。
追尾フィルタ処理器16で推定された推定目標相対速度Vd’は、送信波形制御器1Aおよび相対速度補正処理器12に入力される。
The tracking filter processor 16 performs a tracking filter process using the target distance R observed by the target detection processor 14 and the target relative speed Vd measured by the target relative speed measurement processor 11A as input information, and estimates the target. A relative velocity Vd ′ is generated. As the tracking filter, for example, a Kalman filter or the like can be applied.
The estimated target relative speed Vd ′ estimated by the tracking filter processor 16 is input to the transmission waveform controller 1A and the relative speed correction processor 12.

以下、送信波形制御器1Aは、追尾フィルタ処理器16から入力される推定目標相対速度Vd’に基づいて送信波形制御を行う。
また、相対速度補正処理器12は、追尾フィルタ処理器16からの推定目標相対速度Vd’を用いて、MTI処理器15からの信号に対して相対速度補正を行い、相対速度補正後の信号を合成帯域処理器13に入力する。
Hereinafter, the transmission waveform controller 1 </ b> A performs transmission waveform control based on the estimated target relative speed Vd ′ input from the tracking filter processor 16.
Further, the relative speed correction processor 12 performs relative speed correction on the signal from the MTI processor 15 using the estimated target relative speed Vd ′ from the tracking filter processor 16, and outputs the signal after the relative speed correction. This is input to the synthesis band processor 13.

以上のように、この発明の実施の形態3(図8)に係るレーダ装置は、目標相対速度計測処理器11Aで計測された目標相対速度Vdと、目標検出処理器14で計測された目標距離Rとを入力情報として、追尾フィルタ処理を行う追尾フィルタ処理器16を備えており、追尾フィルタ処理器16は、目標相対速度Vdおよび目標距離Rから推定された推定目標相対速度Vd’を、送信波形制御器1Aおよび相対速度補正処理器12に入力する。   As described above, the radar apparatus according to Embodiment 3 (FIG. 8) of the present invention has the target relative speed Vd measured by the target relative speed measurement processor 11A and the target distance measured by the target detection processor 14. A tracking filter processor 16 that performs tracking filter processing using R as input information is provided, and the tracking filter processor 16 transmits an estimated target relative speed Vd ′ estimated from the target relative speed Vd and the target distance R. Input to the waveform controller 1 </ b> A and the relative speed correction processor 12.

これにより、単純な昇順シーケンスおよび降順シーケンスを用いることなく、目標相対速度Vdを計測し、距離高分解能化を行い、目標距離を計測することが可能となる。
また、クラッタ抑圧処理を行うMTI処理器15との併用も可能となり、不要反射波を抑圧することが可能となる。
さらに、追尾処理により正確に推定された目標の諸元に基づいて送信波形制御を行うことが可能となる。
As a result, it is possible to measure the target relative speed Vd, increase the resolution of the distance, and measure the target distance without using a simple ascending sequence and descending sequence.
In addition, it can be used in combination with the MTI processor 15 that performs clutter suppression processing, and unnecessary reflected waves can be suppressed.
Furthermore, transmission waveform control can be performed based on the target specifications accurately estimated by the tracking process.

この発明のレーダ装置は、たとえば、目標とする航空機を追尾する装置や航空管制レーダ等に利用可能である。   The radar device according to the present invention can be used for, for example, a device for tracking a target aircraft, an air traffic control radar, or the like.

1、1A 送信波形制御器、2 任意周波数発振器、3 送信機、4 アンテナ、5 分配器、6a、6b 位相検波器、7 90度ハイブリッド器、8a、8b 低域通過フィルタ、9a、9b A/D変換器、10 ビデオ信号記憶手段、11、11A 目標相対速度計測処理器、12 相対速度補正処理器、13 合成帯域処理器、14 目標検出処理器、15 MTI処理器、16 追尾フィルタ処理器、R 目標距離、Vd 目標相対速度、Vd’ 推定目標相対速度。   1, 1A Transmission waveform controller, 2 Arbitrary frequency oscillator, 3 Transmitter, 4 Antenna, 5 Divider, 6a, 6b Phase detector, 790 degree hybrid, 8a, 8b Low-pass filter, 9a, 9b A / D converter, 10 video signal storage means, 11, 11A target relative speed measurement processor, 12 relative speed correction processor, 13 synthesis band processor, 14 target detection processor, 15 MTI processor, 16 tracking filter processor, R target distance, Vd target relative speed, Vd ′ estimated target relative speed.

Claims (5)

所定の周波数列と、前記所定の周波数列とは異なる周波数列とを、所定の間隔で交互に並び替えた送信周波数列を生成して、送信波形諸元を生成する送信波形制御器と、
前記送信波形制御器により指示された送信波形諸元を発振する任意周波数発振器と、
前記任意周波数発振器で発振された発振信号の位相を90度回転させる90度ハイブリッド器と、
前記発振信号をパルス化する送信機と、
前記送信機によりパルス化された信号を目標に照射して、目標から反射された信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信された信号を分配する分配器と、
前記分配器で分配された受信信号に対して、前記発振信号および前記90度ハイブリッド器で90度回転させた信号を用いて周波数変換を行う位相検波器と、
前記位相検波器で周波数変換された信号のうち、所望の周波数帯以外の周波数成分を遮断する低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタの出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するA/D変換器と、
前記A/D変換器でディジタル化されたビデオ信号を記憶するビデオ信号記憶手段と、
前記ビデオ信号記憶手段内のビデオ信号の複素乗算結果から、2次元フーリエ変換を用いて目標相対速度を計測する目標相対速度計測処理器と、
前記目標相対速度計測処理器で得た目標相対速度を用いて、前記ビデオ信号記憶手段内のビデオ信号に対し、相対速度補正を行う相対速度補正処理器と、
前記相対速度補正処理器で相対速度補正された信号に対して距離高分解能化処理を行う合成帯域処理器と、
前記合成帯域処理器で距離高分解能化された信号から目標信号を検出して、目標距離を計測する目標検出処理器と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
A transmission waveform controller that generates a transmission waveform specification by generating a transmission frequency sequence in which a predetermined frequency sequence and a frequency sequence different from the predetermined frequency sequence are alternately rearranged at a predetermined interval;
An arbitrary frequency oscillator that oscillates the transmission waveform parameters instructed by the transmission waveform controller;
A 90 degree hybrid that rotates the phase of the oscillation signal oscillated by the arbitrary frequency oscillator by 90 degrees;
A transmitter for pulsing the oscillation signal;
An antenna for irradiating a target with a signal pulsed by the transmitter and receiving a signal reflected from the target;
A distributor for distributing a signal received by the antenna;
A phase detector that performs frequency conversion on the received signal distributed by the distributor using the oscillation signal and a signal rotated 90 degrees by the 90-degree hybrid unit;
Of the signal frequency-converted by the phase detector, a low-pass filter that cuts off frequency components other than the desired frequency band;
An A / D converter that converts an output signal of the low-pass filter from an analog signal to a digital signal;
Video signal storage means for storing the video signal digitized by the A / D converter;
A target relative speed measurement processor for measuring a target relative speed using a two-dimensional Fourier transform from a complex multiplication result of the video signal in the video signal storage means;
A relative speed correction processor for performing relative speed correction on the video signal in the video signal storage means using the target relative speed obtained by the target relative speed measurement processor;
A synthetic band processor for performing a distance high resolution process on the signal subjected to the relative speed correction by the relative speed correction processor;
A target detection processor for measuring a target distance by detecting a target signal from a signal whose distance has been increased in resolution by the synthetic band processor;
A radar apparatus comprising:
前記ビデオ信号記憶手段の出力側に挿入されたMTI処理器を備え、
前記MTI処理器は、前記送信波形制御器で生成された送信波形諸元に基づき、前記ビデオ信号記憶手段内の同一周波数で送受信された信号に対してクラッタ抑圧処理を行い、
前記送信波形制御器は、
前記所定の周波数列と、前記所定の周波数列とは異なる周波数列とを、前記所定の間隔で交互に並び替えた送信周波数列を生成し、
パルス繰返し周期を変えることなく、前記目標相対速度に対するクラッタ抑圧処理損失を低減する送信波形諸元を生成し、
前記目標相対速度計測処理器は、前記MTI処理器でクラッタ抑圧処理された信号の複素乗算結果から、2次元フーリエ変換を用いて前記目標相対速度を計測し、計測結果となる前記目標相対速度を前記送信波形制御器および前記相対速度補正処理器に入力する、
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
An MTI processor inserted on the output side of the video signal storage means;
The MTI processor performs clutter suppression processing on signals transmitted and received at the same frequency in the video signal storage means based on the transmission waveform specifications generated by the transmission waveform controller,
The transmission waveform controller is
Generating a transmission frequency sequence in which the predetermined frequency sequence and a frequency sequence different from the predetermined frequency sequence are alternately rearranged at the predetermined interval;
Without changing the pulse repetition period, generate transmission waveform specifications that reduce the clutter suppression processing loss for the target relative speed,
The target relative speed measurement processor measures the target relative speed using a two-dimensional Fourier transform from a complex multiplication result of the signal subjected to clutter suppression processing by the MTI processor, and calculates the target relative speed as a measurement result. Input to the transmission waveform controller and the relative speed correction processor,
The radar apparatus according to claim 1.
前記送信波形制御器は、
前記所定の周波数列と、前記所定の周波数列とは異なる周波数列とを、前記所定の間隔で交互に並び替えた送信周波数列を生成し、
前記パルス繰返し周期を変えることなく、前記目標相対速度に対するクラッタ抑圧処理損失を低減し、且つ所望のクラッタ抑圧性能を満足するための送信波形諸元を生成する、
ことを特徴とする請求項2に記載のレーダ装置。
The transmission waveform controller is
Generating a transmission frequency sequence in which the predetermined frequency sequence and a frequency sequence different from the predetermined frequency sequence are alternately rearranged at the predetermined interval;
Without changing the pulse repetition period, to reduce the loss of clutter suppression processing relative to the target relative speed, and to generate a transmission waveform specification to satisfy the desired clutter suppression performance,
The radar apparatus according to claim 2.
前記送信波形制御器は、
前記所定の周波数列と、前記所定の周波数列とは異なる周波数列とを、前記所定の間隔で交互に並び替えた送信周波数列を生成し、
前記目標相対速度に対するクラッタ抑圧処理損失を低減し、且つ所望の距離計測結果の出力レートと、最大観測距離で決定されるパルス繰返し周期と、所望のクラッタ抑圧性能とを満足するための送信波形諸元を生成する、
ことを特徴とする請求項2に記載のレーダ装置。
The transmission waveform controller is
Generating a transmission frequency sequence in which the predetermined frequency sequence and a frequency sequence different from the predetermined frequency sequence are alternately rearranged at the predetermined interval;
Transmission waveform parameters for reducing the clutter suppression processing loss with respect to the target relative speed, and satisfying the output rate of the desired distance measurement result, the pulse repetition period determined by the maximum observation distance, and the desired clutter suppression performance. Generate the original,
The radar apparatus according to claim 2.
前記目標相対速度計測処理器で計測された目標相対速度と、前記目標検出処理器で計測された目標距離とを入力情報として、追尾フィルタ処理を行う追尾フィルタ処理器を備え、
前記追尾フィルタ処理器は、前記目標相対速度および前記目標距離から推定された推定目標相対速度を、前記送信波形制御器および前記相対速度補正処理器に入力する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のレーダ装置。
A tracking filter processor for performing a tracking filter process with the target relative speed measured by the target relative speed measurement processor and the target distance measured by the target detection processor as input information,
The tracking filter processor inputs an estimated target relative velocity estimated from the target relative velocity and the target distance to the transmission waveform controller and the relative velocity correction processor.
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the radar apparatus is characterized in that:
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