JP2978628B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は目標の移動及び姿勢角
の変化により生じるドップラー効果を利用してクロスレ
ンジ分解能を向上させるレーダ装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radar apparatus for improving cross-range resolution by utilizing a Doppler effect caused by movement of a target and a change in a posture angle.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の装置として図12に示す
ようなものがあった。この図は特開昭63−05077
6号公報に示されたものである。図において、1は送受
信アンテナ、2は送受切り替え器、3は送信機、4は受
信機、5はレンジ圧縮手段、6は3次元記憶手段(以下
3D記憶手段と呼ぶ)、7は動き補償手段、8はエレベ
ーション圧縮手段、10はアジマス圧縮手段、11は3
次元表示バッファ(以下3D表示バッファと呼ぶ)、1
2はモニタTVである。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been an apparatus of this type as shown in FIG. This figure is disclosed in JP-A-63-05077.
No. 6 discloses this. In the figure, 1 is a transmission / reception antenna, 2 is a transmission / reception switch, 3 is a transmitter, 4 is a receiver, 5 is a range compression unit, 6 is a three-dimensional storage unit (hereinafter referred to as 3D storage unit), and 7 is a motion compensation unit. , 8 are elevation compression means, 10 is azimuth compression means, 11 is 3
Dimensional display buffer (hereinafter referred to as 3D display buffer), 1
2 is a monitor TV.
【0003】図13はレーダ装置のジオメトリを示す図
である。図において1は送受信アンテナ、30はローリ
ング運動を伴って直進する目標の中心点である。FIG. 13 is a diagram showing the geometry of a radar device. In the figure, 1 is a transmitting / receiving antenna, and 30 is a center point of a target which goes straight along with a rolling motion.
【0004】図14はレーダ装置のデータ・サンプリン
グ動作を説明するための図で、51はエレベーション圧
縮のサンプリングチャート、52はアジマス圧縮のサン
プリングチャートである。FIG. 14 is a diagram for explaining the data sampling operation of the radar apparatus. Reference numeral 51 is a sampling chart for elevation compression, and 52 is a sampling chart for azimuth compression.
【0005】図15、図16はそれぞれ目標の動きを説
明するための図である。図15において、40は目標の
中心点30からエレベーション方向にre 隔たった点で
ある。図16において、41は目標の中心点30からア
ジマス方向にra 隔たった点である。FIGS. 15 and 16 are views for explaining the movement of the target. In FIG. 15, reference numeral 40 denotes a point separated by re from the target center point 30 in the elevation direction. In FIG. 16, reference numeral 41 denotes a point separated from the center point 30 of the target by ra in the azimuth direction.
【0006】次に、上記レーダ装置の動作について説明
する。ここで、目標はアジマス軸方向に速度VT で移動
しており、さらに図15に示すように最大ロール角±θ
0 ,周期T0 でローリング運動しているとする。Next, the operation of the radar device will be described. Here, the target is moving at a speed V T in the azimuth direction, the maximum roll angle ± theta] As further shown in FIG. 15
0 , it is assumed that a rolling motion is performed at a period T 0 .
【0007】まず、送信機3で発生した高周波パルス信
号は、送受切り替え器2を介して送受信アンテナ1より
目標へ向けて照射される。目標で反射されたレーダエコ
ーは、受信信号として再び送受信アンテナ1で受信さ
れ、送受切り替え器2を経て受信機4へ入力される。受
信機4で増幅・位相検波された信号はレンジ圧縮手段5
へ入力され、ここでレンジ分解能を向上させる処理、す
なわちパルス圧縮が行われる。レンジ圧縮後の受信信号
は、レンジビン番号kとパルスヒット番号nの2次元の
データとしていったん3D記憶手段6に記録される。First, a high-frequency pulse signal generated by the transmitter 3 is emitted from the transmission / reception antenna 1 to the target via the transmission / reception switch 2. The radar echo reflected by the target is received again by the transmission / reception antenna 1 as a reception signal, and is input to the receiver 4 via the transmission / reception switch 2. The signal amplified and phase-detected by the receiver 4 is input to a range compression unit 5.
, Where processing for improving the range resolution, that is, pulse compression is performed. The received signal after range compression is once recorded in the 3D storage means 6 as two-dimensional data of the range bin number k and the pulse hit number n.
【0008】次に、動き補償手段7は受信信号を再び読
み出し、目標の動きからランダム成分を除去するため
に、目標の中心点30のドップラー周波数がゼロとなる
ように位相補償、およびレンジビンの並べ変えを行う。
さらに、図14に示すように受信信号を目標のローリン
グ周期に合わせて切り分けて、レンジビン番号k,アジ
マス圧縮のサンプリング番号l,エレベーション圧縮の
サンプリング番号mの3次元のデータとして、3D記憶
手段6に記録する。このような位相補償・並べ変え後の
受信信号はエレベーション圧縮手段8、アジマス圧縮手
段10に入力され、ドップラー周波数の差を利用して、
それぞれエレベーション分解能、アジマス分解能の向上
が図られる。Next, the motion compensating means 7 reads the received signal again, and in order to remove random components from the motion of the target, perform phase compensation so that the Doppler frequency at the target center point 30 becomes zero, and arrange the range bins. Make a change.
Further, as shown in FIG. 14, the received signal is divided in accordance with the target rolling cycle, and is converted into three-dimensional data of a range bin number k, a sampling number 1 for azimuth compression, and a sampling number m for elevation compression. To record. The received signals after such phase compensation and rearrangement are input to the elevation compression means 8 and the azimuth compression means 10, and use the difference in Doppler frequency to
Elevation resolution and azimuth resolution are each improved.
【0009】次に、目標の姿勢角、ここではロール角の
変化によるドップラー効果と、目標のアジマス方向の移
動によるドップラー効果について説明する。Next, a description will be given of the Doppler effect caused by a change in the target attitude angle, here the roll angle, and the Doppler effect caused by the movement of the target in the azimuth direction.
【0010】目標は図15に示すように周期T0 ,最大
ロール角±θ0 のローリングをしているものとする。こ
の時、時刻tにおけるロール角θR(t)は、 θR(t)=θ0 SIN( 2πt/T0 ) (1) で与えられるから、目標の中心点30から半径re 離れ
た点40の回転によるドップラー周波数fθR(t)は、送
信波長λを用いて、 fθR(t)=2/λ・ d/dt ・[re sinθR(t)] =2/λ・re cos(θR(t))・2πθ0 /T0・cos(2πt/T0 ) (2) で与えられる。この種のレーダ装置では、θR(t) << 1
,t << T0 であるから、 fθR(t)は、 fθR(t)= 2ry /λ・ 2πθ0 /T0 (3) で近似できる。式(3)において,ry は ry =re
cos θR(t)で、エレベーション方向の長さを表す。すな
わち、ドップラー周波数fθR(t)を計測することによっ
てエレベーション軸上の位置ry をもとめることができ
る。エレベーション圧縮手段8のFFT(First Fourier
Transform)の周波数分解能をΔfとするとき、エレベ
ーション分解能Δre は、 Δre =λ/2・Δf/( 2πθ0 /T0 ) (4) を達成できる。The target is assumed to be rolling with a period T 0 and a maximum roll angle ± θ 0 as shown in FIG. At this time, since the roll angle θ R (t) at time t is given by θ R (t) = θ 0 SIN (2πt / T 0 ) (1), the point 40 which is separated from the target center point 30 by a radius re is Doppler frequency fθ R (t) due to the rotation of is calculated by using the transmission wavelength λ, fθ R (t) = 2 / λ · d / dt · [resin θ R (t) ] = 2 / λ · re cos (θ R (t) ) · 2πθ 0 / T 0 · cos (2πt / T 0 ) (2) In this type of radar device, θ R (t) << 1
, Because it is t << T 0, fθ R ( t) can be approximated by fθ R (t) = 2ry / λ · 2πθ 0 / T 0 (3). In equation (3), ry is given by ry = re
cos θ R (t) represents the length in the elevation direction. That is, the position ry on the elevation axis can be obtained by measuring the Doppler frequency fθ R (t) . FFT (First Fourier) of the elevation compression means 8
Assuming that the frequency resolution of the transform is Δf, the elevation resolution Δre can achieve Δre = λ / 2 · Δf / (2πθ 0 / T 0 ) (4).
【0011】次に、目標はアジマス方向に速度VT で移
動しているので、目標の中心点30からアジマス方向に
ra 離れた点のドップラー周波数fVT(t) は、送受信ア
ンテナ1と目標の中心点30との距離R0 を用いて、 fVT(t) = 2VT ra / λR0 (5) で与えられる。よって、ドップラー周波数fVT(t) を計
測することにより、アジマス軸上での位置ra を求める
ことができる。アジマス圧縮手段10のFFTの周波数
分解能をΔfとするとき、アジマス分解能Δra は、 Δra =λ/2・Δf/(VT /R0 ) (6) を達成できる。Next, since the target is moving at a speed VT in the azimuth direction, the Doppler frequency f VT (t) at a point separated by ra in the azimuth direction from the target center point 30 is determined by the transmission / reception antenna 1 and the center Using the distance R 0 to the point 30, f VT (t) = 2V T ra / λR 0 (5) Therefore, the position ra on the azimuth axis can be obtained by measuring the Doppler frequency fVT (t) . Assuming that the frequency resolution of the FFT of the azimuth compressing means 10 is Δf, the azimuth resolution Δra can achieve the following: Δra = λ / 2 · Δf / (V T / R 0 ) (6)
【0012】一般的に、この種のレーダ装置の応用で
は、エレベーション圧縮の観測時間ΔTe はアジマス圧
縮のサンプリング間隔Δta よりも十分小さいと考えら
れるので、エレベーション圧縮とアジマス圧縮の2つの
クロスレンジ圧縮処理を同時に実行することが可能であ
る。In general, in the application of this type of radar apparatus, since the observation time ΔTe of elevation compression is considered to be sufficiently smaller than the sampling interval Δta of azimuth compression, two cross ranges of elevation compression and azimuth compression are used. Compression processing can be performed simultaneously.
【0013】以上のようにして、レンジ方向、エレベー
ション方向、アジマス方向の3方向で高分解能化された
信号は、3D表示バッファ11に格納され、そのパワー
が輝度に比例するような複合映像信号に変換され、3次
元レーダ映像としてモニタテレビ12上に表示される。As described above, the signal whose resolution has been increased in the three directions of the range direction, the elevation direction, and the azimuth direction is stored in the 3D display buffer 11, and the composite video signal whose power is proportional to the luminance. And displayed on the monitor TV 12 as a three-dimensional radar image.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ装置は以
上のように構成されているので目標のローリング周期を
推定して、アジマス圧縮に用いるデータの組とエレベー
ション圧縮に用いるデータの組とを区分してメモリに格
納するから、目標のローリング周期の推定値に誤差を生
じるとアジマス圧縮の性能が低下するという問題点があ
った。Since the conventional radar apparatus is configured as described above, a target rolling cycle is estimated, and a data set used for azimuth compression and a data set used for elevation compression are determined. Since the data is divided and stored in the memory, if an error occurs in the estimated value of the target rolling cycle, there is a problem that the performance of the azimuth compression is reduced.
【0015】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、目標のローリング周期の推定値
に誤差を生じても性能を低下させることなくアジマス圧
縮を実行できるレーダ装置を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a radar apparatus capable of executing azimuth compression without deteriorating performance even if an error occurs in a target rolling cycle estimation value. The purpose is to:
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】第1の発明に係るレーダ
装置は、目標のローリング周期の推定誤差に基づいてデ
ータを補正する周期推定誤差補償手段を付加したもので
ある。A radar apparatus according to a first aspect of the present invention further includes a cycle estimation error compensating means for correcting data based on a target rolling cycle estimation error.
【0017】また、第2の発明に係るレーダ装置は、目
標のローリング周期の推定誤差に基づいてデータを補正
する周期推定誤差補償手段と、この周期推定誤差補償手
段による複数回の補償演算を制御するための補償制御手
段とを付加したものである。A radar apparatus according to a second aspect of the present invention controls a cycle estimation error compensator for correcting data based on a target rolling cycle estimation error, and controls a plurality of compensation calculations by the cycle estimation error compensator. And a compensation control means for performing the operation.
【0018】[0018]
【作用】第1の発明においては、周期推定誤差補償手段
が目標のローリング周期推定誤差により生じる位相誤差
を補償するから、目標のローリング周期の推定値に誤差
を生じても性能を低下させることなくアジマス圧縮を実
行できる。In the first aspect, the cycle estimation error compensating means compensates for the phase error caused by the target rolling cycle estimation error. Therefore, even if an error occurs in the target rolling cycle estimation value, the performance is not degraded. Azimuth compression can be performed.
【0019】また、第2の発明においては、周期推定誤
差補償手段が目標のローリング周期推定誤差により生じ
る位相誤差を補償し、補償制御手段が周期推定誤差補償
手段を制御して位相誤差の補償を繰り返し実行させるか
ら、目標のローリング周期の推定値に誤差を生じても性
能を低下させることなくアジマス圧縮を実行できる。In the second invention, the cycle estimation error compensating means compensates for a phase error caused by the target rolling cycle estimation error, and the compensation control means controls the cycle estimation error compensating means to compensate for the phase error. Since the repetition is performed, even if an error occurs in the estimated value of the target rolling cycle, the azimuth compression can be performed without deteriorating the performance.
【0020】[0020]
実施例1.図1はこの発明の一実施例を示すブロック構
成図であり、1〜8と10〜12は図12に示した従来
装置と同一のものである。図1において、9は目標のロ
ーリング周期推定値の誤差により生じる受信信号の位相
誤差を補償するための動揺周期推定誤差補償手段、13
は動揺周期推定誤差補償手段9を制御する補償制御手段
である。Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, wherein 1 to 8 and 10 to 12 are the same as those of the conventional apparatus shown in FIG. In FIG. 1, reference numeral 9 denotes a fluctuation period estimation error compensating unit 9 for compensating a phase error of a received signal caused by an error in a target rolling period estimation value.
Is a compensation control means for controlling the oscillation period estimation error compensation means 9.
【0021】また、図2は動揺周期推定誤差補償手段9
と補償制御手段13を拡大した機能構成図であり、6、
9、13は図1に示した装置と同一のものである。ただ
し、6は図1の3D記憶手段6をある特定のレンジビン
で切断した2次元の断面を示しており、時間軸方向に2
次元のシフトレジスタの機能を備えているものとする。
14は信号の振幅を正規化して位相情報のみを取り出す
ための振幅正規化手段、19はシフトレジスタ、20は
3D記憶手段6から任意のエレベーションビンを選択す
る切り替えスイッチ、21はエレベーション方向の位相
補償量を求める演算手段、22は移相器、24は3D記
憶手段6から任意のレンジビンを選択してエレベーショ
ン−時間平面を得るための平面選択手段である。FIG. 2 shows a fluctuation period estimation error compensating means 9.
And FIG. 6 is a functional configuration diagram in which compensation control means 13 is enlarged.
Reference numerals 9 and 13 are the same as those shown in FIG. Here, reference numeral 6 denotes a two-dimensional cross section obtained by cutting the 3D storage means 6 of FIG. 1 at a certain specific range bin.
It is assumed that it has a function of a dimension shift register.
14 is an amplitude normalizing means for normalizing the amplitude of the signal and extracting only the phase information, 19 is a shift register, 20 is a changeover switch for selecting an arbitrary elevation bin from the 3D storage means 6, and 21 is an elevation direction. Computing means for obtaining the amount of phase compensation, 22 is a phase shifter, and 24 is plane selecting means for selecting an arbitrary range bin from the 3D storage means 6 and obtaining an elevation-time plane.
【0022】はじめに図2をもちいて、動揺周期推定誤
差補償手段9と補償制御手段13の動作を説明する。図
3に送受信アンテナと目標の位置関係を示す。1は送受
信アンテナで、図1に示したものと同一である。30は
目標の中心点、31は目標の中心点30と同一のアジマ
ス軸上にあり、目標上で特に強く電波を反射する点であ
り、動揺周期推定誤差補償基準点として機能する。ま
た、図において、T1、T2、T3、T4、・・・はサ
ンプリング周期Δtaをもつ各サンプリング時刻であ
り、また、E1、E2、E3、E4、・・・はエレベー
ションビンであり、R1、R2、R3、・・・はレンジ
ビンを示している。なお、点30、31は同一の目標上
に存在しており、ローリング運動を伴いながら速度Vで
アジマス軸に沿って正の向きに直線運動している。目標
のローリング周期の推定値に誤差があると、アジマス圧
縮のサンプリングのタイミングは望ましい時刻に行われ
ないため、図4に示すように各サンプリング時刻におけ
る目標のローリング角度は一定にならない。First, the operation of the oscillation period estimation error compensating means 9 and the compensation controlling means 13 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the positional relationship between the transmitting / receiving antenna and the target. Reference numeral 1 denotes a transmitting / receiving antenna, which is the same as that shown in FIG. 30 is the center point of the target, 31 is the same Azima as the center point 30 of the target
It is on the scan axis, a point which reflects radio waves particularly strongly on the target, which functions as an upset period estimation error compensation reference point. Also, in the figure, T1, T2, T3, T4,... Are each sampling time having a sampling period Δta, E1, E2, E3, E4,. R2, R3,... Indicate range bins. The points 30 and 31 are on the same target, and are linearly moving in the positive direction along the azimuth axis at a speed V with rolling motion. If there is an error in the estimated value of the target rolling period, the azimuth compression sampling timing is not performed at a desired time, and thus the target rolling angle at each sampling time is not constant as shown in FIG.
【0023】そこで図2の補償制御手段13は、目標上
で特に強く電波を反射する点31のデータが存在するレ
ンジビン及びエレベーションビンを推定して平面選択手
段24及び切り替えスイッチ20をそれぞれ操作する。
この時切り替えスイッチ20の出力は点31、34で反
射された信号が得られる。この例では、時刻T1におい
て点31はレンジビン=R2、エレベーション=E3に
おり、時刻T2において点34もレンジビン=R2、エ
レベーション=E3にあるものとする。Therefore, the compensation control means 13 shown in FIG. 2 estimates the range bin and the elevation bin in which the data of the point 31 which reflects the radio wave particularly strongly on the target and operates the plane selecting means 24 and the changeover switch 20 respectively. .
At this time, as the output of the changeover switch 20, signals reflected at points 31 and 34 are obtained. In this example, at time T1, point 31 is at range bin = R2 and elevation = E3, and at time T2, point 34 is also at range bin = R2 and elevation = E3.
【0024】動き補償手段7は、目標の中心点30、3
3から反射した受信信号の位相が等しくなるように補償
するので、周期推定値に誤差を生じない場合には点31
と点34による反射信号の位相は等しくなる。一方、周
期推定値に誤差のある場合には、点31と点34の反射
信号の位相の差は次のようになる。時刻ti における位
相のサンプリング値を Φi とすると、Φi とΦi+1 の
差ΔΦi は、周期推定値の誤差の有無による、図3の点
34の送受信アンテナからの距離R1 、R2 の差に対応
している。 ΔΦi = Φi − Φi+1 = 4π(R1 −R2 )/λ (7) ここにλは送信波長である。The motion compensating means 7 includes the center points 30 and 3 of the target.
3 is compensated so that the phases of the received signals reflected from the point 3 become equal.
And the phase of the signal reflected by the point 34 becomes equal. On the other hand, when there is an error in the period estimation value, the phase difference between the reflection signals at points 31 and 34 is as follows. Assuming that the sampling value of the phase at time t i is Φ i , the difference ΔΦ i between Φ i and Φ i + 1 is the distance R 1 from the transmitting and receiving antenna at point 34 in FIG. This corresponds to the difference in R 2 . ΔΦ i = Φ i −Φ i + 1 = 4π (R 1 −R 2 ) / λ (7) where λ is the transmission wavelength.
【0025】従って、時刻ti の受信信号の位相からΔ
Φi だけ差し引くことにより、各サンプリング時刻にお
ける目標のローリング角度を等価的に揃えることができ
る。ただし、位相は2πのアンビギュイティをもつの
で、この原理を用いて誤差補償するためには、周期推定
値により生じた位相誤差ΔΦi が±πの範囲に入ってい
る必要がある。Therefore, from the phase of the received signal at time t i , Δ
By subtracting Φ i, the target rolling angle at each sampling time can be equivalently equalized. However, the phase because with ambiguity 2 [pi, to error compensation using this principle, it is necessary to phase error .DELTA..PHI i caused by the periodic estimate is within the range of ± [pi.
【0026】この原理に基いて、図2の動作を説明す
る。 [手順1]補償制御手段13は切り替えスイッチ20と
平面選択手段24を、図3の点31、34からの受信信
号の記録されたエレベーションビンおよびレンジビンに
接続する。次に、接続された位置の1次元のメモリから
時間軸方向のデータのコピーがスイッチ20を介して出
力される。切り替えスイッチ20の出力信号は振幅正規
化手段14に入力され、その振幅が1になるように正規
化される。図2において、この時間軸方向のデータはΦ
i の形式で示されているが、図5に示すように、本来の
データはI、Qの複素信号からなり、振幅ACをもつデ
ータは、振幅BCをもつようになる。この際、位相Φi
は何も変更されない。振幅正規化手段14で正規化され
た時間軸方向のデータはシフトレジスタ19に記憶され
る。ここでΦ0 を基準とする位相とすると、このΦ0 が
シフトされて位相補償量演算手段21に入力され、その
値をバッファに記録する。そして、この基準となる位相
Φ0 とシフトレジスタから順に送られてくるΦ1 、Φ
2 、Φ3、・・・との位相差、すなわち、位相補償量Δ
Φi を式(7)を用いて演算する。The operation of FIG. 2 will be described based on this principle. [Procedure 1] The compensation control means 13 connects the changeover switch 20 and the plane selection means 24 to the elevation bin and the range bin where the signals received from the points 31 and 34 in FIG. 3 are recorded. Next, a copy of data in the time axis direction is output from the one-dimensional memory at the connected position via the switch 20. The output signal of the changeover switch 20 is input to the amplitude normalizing means 14 and is normalized so that its amplitude becomes 1. In FIG. 2, the data in the time axis direction is Φ
As shown in FIG. 5, the original data is composed of I and Q complex signals, and the data having the amplitude AC has the amplitude BC, as shown in FIG. At this time, the phase Φ i
Does not change anything. The data in the time axis direction normalized by the amplitude normalizing means 14 is stored in the shift register 19. Here, when the phase of the reference [Phi 0, the [Phi 0 is input is shifted to the phase compensation amount calculating means 21, and records the value in the buffer. Then, the reference phase Φ 0 and Φ 1 , Φ sequentially sent from the shift register
2 , Φ 3 ,..., That is, the phase compensation amount Δ
Φ i is calculated using equation (7).
【0027】[手順2]求められた位相補償量ΔΦi を
用いて3D記憶手段6に記録された受信信号を補償す
る。まず、シフトレジスタ19は3D記憶手段6と同期
して時間方向に1段ずつシフトする。位相補償量演算手
段21の出力データΔΦi は、エレベーション方向の位
相補償量演算手段21に入力され、次の演算が実行され
る。 ΔΩj =j・ΔΦi / EL0 (8) ここにEL0 は位相補償基準点31、34のエレベーシ
ョンビン番号、jは着目するエレベーションビンの番号
(J=0,1,2,...,ELmax 、ELmax はエレベーションビン
の数)である。[0027] [Step 2] to compensate the received signal recorded in the 3D memory means 6 by using the phase compensation amount .DELTA..PHI i obtained. First, the shift register 19 shifts one stage at a time in the time direction in synchronization with the 3D storage unit 6. The output data ΔΦ i of the phase compensation amount calculation means 21 is input to the phase compensation amount calculation means 21 in the elevation direction, and the following calculation is executed. ΔΩ j = j · ΔΦ i / EL 0 (8) where EL 0 is the elevation bin number of the phase compensation reference points 31 and 34, and j is the number of the elevation bin of interest (J = 0, 1, 2,. .., ELmax, ELmax is the number of elevation bins).
【0028】たとえば、1回目の位相補償量はΔΦ0 =
Φ0 −Φ0 =0となり、位相補償量演算手段21からの
出力は0が出力される。位相器22は3D記憶手段6か
ら時刻T1におけるデータを入力するとともに、ΔΦ0
を入力して上記式(8)に基づいて、時刻T1における
データの位相を補償する。補償されたデータは再び3D
記憶手段6のもとの位置に記憶される。2回目の位相補
償量は、ΔΦ1 =Φ0 −Φ1 となり、位相補償量演算手
段21からの出力はΔΦ 1 が出力される。移相器22は
3D記憶手段6から時刻T2におけるデータを入力する
とともに、ΔΦ1 を入力して上記式(8)に基づいて、
時刻T2におけるデータの位相を補償する。補償された
データは再び3D記憶手段6のもとの位置に記憶され
る。以下、同様にして、各時刻TiのデータをΔΦi に
より補償する。式(8)は目標のエレベーションビン位
置に応じて必要な位相補償量を求める演算であり、目標
の中心点30のエレベーション位置で補償量ゼロ、それ
から離れるに従って大きな補償量を与えている。3D記
憶手段6からシフトレジスタ機能によって出力されたデ
ータは位相器22によって各エレベーション位置jに対
応した補償量ΔΩj だけ位相補償されて、再び3D記憶
手段6に記録される。For example, the first phase compensation amount is ΔΦ 0 =
Φ 0 −Φ 0 = 0, and 0 is output from the phase compensation amount calculating means 21. The phase shifter 22 inputs the data at the time T1 from the 3D storage means 6 and generates ΔΦ 0
To compensate for the data phase at time T1 based on the above equation (8). The compensated data is again 3D
It is stored in the original position of the storage means 6. The second phase compensation amount is ΔΦ 1 = Φ 0 −Φ 1 , and the output from the phase compensation amount calculating means 21 is ΔΦ 1 Is output. Phase shifter 22 inputs the data at time T2 from the 3D memory means 6, based on the above equation to input ΔΦ 1 (8),
The data phase at time T2 is compensated. The compensated data is stored again in the original position of the 3D storage means 6. In the same manner, the data at each time Ti compensated by .DELTA..PHI i. Equation (8) is an operation for obtaining a necessary phase compensation amount according to the target elevation bin position. The compensation amount is zero at the elevation position of the target center point 30, and a larger compensation amount is provided as the distance from the target center point 30 increases. The data output from the 3D storage means 6 by the shift register function is phase-compensated by the phase shifter 22 by the compensation amount ΔΩj corresponding to each elevation position j, and is recorded in the 3D storage means 6 again.
【0029】[手順3]手順2をi=1〜N(Nはアジ
マス圧縮のサンプリング数)だけ繰り返し実行する。こ
の操作により3D記憶手段の中の時間軸方向の1次元デ
ータの誤差を補償することができる。[Procedure 3] Procedure 2 is repeatedly executed for i = 1 to N (N is the number of azimuth compression samplings). By this operation, an error of one-dimensional data in the time axis direction in the 3D storage unit can be compensated.
【0030】[手順4]補償制御手段(13)は、切り替え
スイッチ20を切り替えて、全てのエレベーションビン
について手順3を繰り返す。この操作により3D記憶手
段6の1エレベーション−時間平面について、データの
誤差を補償することができる。[Procedure 4] The compensation control means (13) switches the changeover switch 20 and repeats the procedure 3 for all elevation bins. With this operation, data errors can be compensated for one elevation-time plane of the 3D storage means 6.
【0031】[手順5]補償制御手段13は、平面選択
手段24を切り替えて、全てのレンジビンについて手順
3〜4を繰り返す。ここまでの操作により3D記憶手段
6の全てのデータの誤差を補償することができる。[Procedure 5] The compensation control means 13 switches the plane selection means 24 and repeats steps 3 and 4 for all range bins. By the operation up to this point, errors of all data in the 3D storage means 6 can be compensated.
【0032】[手順終り]以上が図2の動作説明であ
り、図1の動揺周期推定誤差補償手段9と補償制御手段
13の動作説明である。[End of Procedure] The above is the description of the operation of FIG. 2 and the operation of the oscillation period estimation error compensating means 9 and the compensation controlling means 13 of FIG.
【0033】次に図1の動作を説明する。送信機3で発
生した高周波パルス信号は送受切り替え器2を介して送
受信アンテナ1から目標にむけて照射される。目標で反
射された信号は再び送受信アンテナ1で受信され、送受
切り替え器2を経て受信機4に入力される。受信機4で
増幅および位相倹波された信号はレンジ圧縮手段5へ入
力され、ここでレンジ分解能を向上させる処理、すなわ
ちパルス圧縮が行われる。レンジ圧縮後の受信信号は、
レンジ番号k、パルスヒット番号nに応じて、いったん
2次元のデータとして3D記憶手段6に格納される。Next, the operation of FIG. 1 will be described. The high-frequency pulse signal generated by the transmitter 3 is emitted from the transmission / reception antenna 1 to the target via the transmission / reception switch 2. The signal reflected by the target is received by the transmission / reception antenna 1 again, and is input to the receiver 4 via the transmission / reception switch 2. The signal amplified and phase-reduced by the receiver 4 is input to the range compression means 5, where a process for improving the range resolution, that is, pulse compression is performed. The received signal after range compression is
According to the range number k and the pulse hit number n, they are temporarily stored in the 3D storage means 6 as two-dimensional data.
【0034】次に、動き補償手段7は、目標の動きから
ランダム成分を除去するために、受信信号を読み出して
目標の中心点30のドップラー周波数がゼロになるよう
に位相補償およびレンジビンの並べ変えをおこなう。さ
らに、目標のロールの周期を推定して、各レンジビンに
ついて受信信号を図14のように切り分けて3次元化
し、3D記憶手段6に格納する。Next, the motion compensating means 7 reads the received signal and removes the phase compensation and rearranges the range bins so that the Doppler frequency of the target center point 30 becomes zero in order to remove random components from the target motion. Perform Further, the target roll cycle is estimated, and the received signal is divided into three dimensions as shown in FIG. 14 for each range bin and stored in the 3D storage means 6.
【0035】エレベーション圧縮手段8は、3D記憶手
段6からデータを読み出して、目標のロールによって生
じたドップラー周波数をFFTによって切り分け、目標
のエレベーション方向の形状を得ている。The elevation compression means 8 reads the data from the 3D storage means 6 and separates the Doppler frequency generated by the target roll by FFT to obtain a target elevation direction shape.
【0036】動揺周期推定誤差補償手段9は、目標のロ
ールの周期推定誤差を補償する機能をもつ。補償制御手
段13動揺周期推定誤差補償手段9の動作を制御する機
能をもつ。これらの動作は先に説明した。The fluctuation period estimation error compensating means 9 has a function of compensating for the period estimation error of the target roll. The compensation control means 13 has a function of controlling the operation of the oscillation period estimation error compensation means 9. These operations have been described above.
【0037】アジマス圧縮手段10、直線運動により生
じるドップラー周波数を利用してアジマス圧縮を実行
し、目標の前後方向の形状を得る。得られた目標の3次
元形状は、3D表示バッファ11に格納され、モニタテ
レビ12により表示される。従って、目標のロールの周
期を正確に推定できない場合でも、性能を劣化させるこ
となくアジマス圧縮を実行することができる。The azimuth compression means 10 performs azimuth compression using the Doppler frequency generated by the linear motion to obtain a target shape in the front-rear direction. The obtained three-dimensional shape of the target is stored in the 3D display buffer 11 and displayed on the monitor television 12. Therefore, even when the cycle of the target roll cannot be accurately estimated, the azimuth compression can be executed without deteriorating the performance.
【0038】実施例2. 上記実施例1では、電波を反射する点31が1個の場合
を示したが、図6に示すように、電波を反射する点31
が、31aと32bに示すように、2点(あるいは、そ
れ以上)ある場合でもかまわない。ただし、前述したよ
うに、誤差補償をするためには周期推定値により生じた
位相誤差ΔΦi が±πの範囲に入っている必要があり、
たとえば、送信波長λ=3cmの場合には、図6に示す
ようにΔrが1.5cm以下である必要がある。位相補
償は目標の中心30からエレベーションがなるべくはな
れた点で行なった方が正確になるが、この送信波長の制
限(±πの制限)があるため、目標の中心30から近い
順に位相補償を行なっていく。たとえば、点31aでま
ず位相補償を行ない、次に点31bで位相補償を行な
い、順に離れていく点を用いて位相補償を行なうように
する。 Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the case where the number of the points 31 for reflecting the radio wave is one is shown. However, as shown in FIG.
However, as shown in 31a and 32b, there may be two points (or more). However, as described above, in order to perform error compensation, the phase error ΔΦ i caused by the cycle estimation value needs to be within the range of ± π,
For example, when the transmission wavelength λ is 3 cm, Δr needs to be 1.5 cm or less as shown in FIG. It is more accurate to perform the phase compensation at a point where the elevation is as far away from the target center 30 as possible. However, due to the limitation of the transmission wavelength (restriction of ± π), the phase compensation is performed in order from the center 30 of the target. It will be performed. For example, performs a first phase compensation at point 31a, then performs a phase compensation at point 31b, it <br/> to perform phase compensation using a point moving away in order.
【0039】実施例3. 上記実施例1、2においては、目標の中心点30と電波
を反射する点31が同一のアジマス軸上にある場合を説
明したが、この実施例3では、目標の中心点30と電波
を反射する点31が異なるのアジマス軸上にある場合を
説明する。Embodiment 3 FIG. In the first and second embodiments, the case where the target center point 30 and the point 31 for reflecting the radio wave are on the same azimuth axis has been described. The case where the point 31 is on a different azimuth axis will be described.
【0040】図7はこの発明の一実施例を示すブロック
構成図であり、1〜8と10〜12は図12に示した従
来装置と同一のものである。図7において、9は目標の
ローリング周期推定値の誤差により生じる受信信号の位
相誤差を補償するための動揺周期推定誤差補償手段、1
3は動揺周期推定誤差補償手段9の繰り返しを制御する
補償制御手段である。また、図8は動揺周期推定誤差補
償手段9と補償制御手段13を拡大した機能構成図であ
り、6、9、13は図7に示した装置と同一のものであ
る。ただし、6は図7の3D記憶手段6をある特定のレ
ンジビンで切断した2次元の断面を示しており、時間軸
方向に2次元のシフトレジスタの機能を備えているもの
とする。14は信号の振幅を正規化して位相情報のみを
取り出すための振幅正規化手段、15は1次元のデータ
列を記憶するために用いる1次元記憶手段、16と22
は移相器、17は時間軸方向の位相補償量を求める演算
手段、18は位相変化率演算手段、19はシフトレジス
タ、20は3D記憶手段6から任意のエレベーションビ
ンを選択する切り替えスイッチ、21はエレベーション
方向の位相補償量を求める演算手段、24は3D記憶手
段6から任意のレンジビンを選択してエレベーション−
時間平面を得るための平面選択手段である。はじめに図
8をもちいて、動揺周期推定誤差補償手段9と補償制御
手段13の動作を説明する。図9に送受信アンテナと目
標の位置関係を示す。1は送受信アンテナで、図7に示
したものと同一である。30は目標の中心点、31、3
2は目標の中心点30とはそれぞれ異なるアジマス軸上
にあり、目標上で特に強く電波を反射する点であり、動
揺周期推定誤差補償基準点として機能する。なお、点3
0、31、32は全て同一の目標上に存在しており、点
31は点32に比べてエレベーションが低い(小さい)
ものとし、ローリング運動を伴いながら速度Vでアジマ
ス軸に沿って正の向きに直線運動している。目標のロー
リング周期の推定値に誤差があると、アジマス圧縮のサ
ンプリングのタイミングは望ましい時刻に行われないた
め、図9の34、35に示すように各サンプリング時刻
における目標のローリング角度は一定にならない。そこ
で図8の補償制御手段13は、エレベーションの小さい
方の目標上で特に強く電波を反射する点31、34のデ
ータが存在するレンジビン及びエレベーションビンを推
定して平面選択手段24及び切り替えスイッチ20をそ
れぞれ操作する。この時切り替えスイッチ20の出力は
点31、34で反射された信号が得られる。FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, wherein 1 to 8 and 10 to 12 are the same as the conventional apparatus shown in FIG. In FIG. 7, reference numeral 9 denotes a fluctuation period estimation error compensating means for compensating a phase error of a received signal caused by an error of a target rolling period estimation value;
Numeral 3 denotes compensation control means for controlling the repetition of the oscillation period estimation error compensation means 9. FIG. 8 is an enlarged functional block diagram of the oscillation period estimation error compensating means 9 and the compensation control means 13, and 6, 9 and 13 are the same as those shown in FIG. Here, reference numeral 6 denotes a two-dimensional cross section obtained by cutting the 3D storage means 6 of FIG. 7 at a specific range bin, and has a function of a two-dimensional shift register in the time axis direction. 14 is an amplitude normalizing means for normalizing the amplitude of the signal to extract only phase information, 15 is a one-dimensional storage means used for storing a one-dimensional data sequence, and 16 and 22
Is a phase shifter, 17 is a calculating means for obtaining a phase compensation amount in the time axis direction, 18 is a phase change rate calculating means, 19 is a shift register, 20 is a changeover switch for selecting an arbitrary elevation bin from the 3D storage means 6, 21 is a calculating means for calculating the amount of phase compensation in the elevation direction, and 24 is a means for selecting an arbitrary range bin from the 3D storage means 6 and raising the elevation bin.
This is plane selection means for obtaining a time plane. First, the operation of the oscillation period estimation error compensating means 9 and the compensation control means 13 will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows the positional relationship between the transmitting / receiving antenna and the target. Reference numeral 1 denotes a transmitting / receiving antenna, which is the same as that shown in FIG. 30 is the center point of the target, 31, 3
Numeral 2 is a point on the azimuth axis different from the center point 30 of the target, and reflects a radio wave particularly strongly on the target, and functions as a reference point for compensating for a fluctuation period estimation error. Note that point 3
0, 31, and 32 are all on the same target, and point 31 has a lower (smaller) elevation than point 32
Suppose that it is linearly moving in the positive direction along the azimuth axis at a speed V with rolling motion. If there is an error in the estimated value of the target rolling period, the azimuth compression sampling timing is not performed at the desired time, and therefore the target rolling angle at each sampling time is not constant as shown in FIGS. . Therefore, the compensation control unit 13 in FIG. 8 estimates the range bin and the elevation bin in which the data of the points 31 and 34 where the radio wave is reflected particularly strongly on the target having the smaller elevation, and estimates the range bin and the elevation bin. 20 are operated respectively. At this time, as the output of the changeover switch 20, signals reflected at points 31 and 34 are obtained.
【0041】図10は、点30、31、32及び点3
3、34、35の関係を示す図であり、図10(a)の
ように、各点と送受信アンテナ1との距離をそれぞれR
a〜Rfとし、距離RbとReが等しい場合を考える
と、点31と点34までの距離RaとRdはRa>Rd
という関係になる。同様に点32と点35までの距離R
cとRfはRc<Rfという関係になる。FIG. 10 shows points 30, 31, 32 and 3
It is a figure which shows the relationship of 3, 34, 35, and as shown in FIG.
Considering the case where the distances Rb and Re are equal to a to Rf, the distances Ra and Rd between the points 31 and 34 are Ra> Rd.
It becomes the relationship. Similarly, the distance R between the point 32 and the point 35
c and Rf have a relationship of Rc < Rf.
【0042】これを図10(b)のように、アジアス方
向への移動をなくして考えると、点31は点34へ、及
び、点32は点35へ、それぞれヨー運動しているもの
とみなすことができる。したがって、図10(c)に示
すように、点31、32はアジアス軸(AZ)を中心と
してのローリング運動Xと、目標の中心点30を中心と
するヨー運動Yをともなっていることになる。Assuming that the movement in the Asias direction is eliminated as shown in FIG. 10B, it is considered that the point 31 moves to the point 34 and the point 32 moves to the point 35, respectively, as yaw movements. be able to. Therefore, as shown in FIG. 10C, the points 31 and 32 have a rolling motion X centered on the Asians axis (AZ) and a yaw motion Y centered on the target center point 30. .
【0043】図11は切り替えスイッチ20の出力信号
の位相を時間軸に対して表示したものである。38は目
標の中心点30、33のエコーの位相変化である。36
は点31、34でヨー運動Yのローリング周期の推定値
に誤差が無い場合の位相変化である。37は目標がXの
ローリング運動とYのヨー運動をしており、その周期の
推定値に誤差を生じた場合の、各サンプリング時刻にお
ける位相である。誤差のない場合の位相の時間変化36
の傾きをαとおくと、時刻ti における位相Φ(ti)は次
式により与えられる。 Φ(ti)= αti (9) また誤差のある場合には、時刻ti における位相のサン
プリング値をΦi とすると、Φi とΦ(ti)の差ΔΦi は
図9の点34の送受信アンテナからの距離R1、R2 の
差に対応している。 ΔΦi = Φi − Φ(ti) = Φi − αti = 4π(R1 −R2 )/λ (10) ここにλは送信波長である。従って、時刻ti の受信信
号の位相からΔΦi だけ差し引くことにより、各サンプ
リング時刻における目標のローリング角度を等価的に揃
えることができる。ただし、位相は±πのアンビギュイ
ティをもつため、周期推定誤差により生じる位相誤差は
この範囲にはいっていなければならない。しかし、その
ためには、図11の直線36の傾きαを推定する必要が
ある。図11からわかるようにローリング周期推定誤差
がある程度小さければ誤差を含んだ位相のサンプリング
値Φi から1次関数の近似等の演算により傾きαを求め
ることができる。例えば、ローリング運動周期推定誤差
により生じる受信信号の位相誤差が次の条件を満たす場
合には、FFTを用いて確率βでαを推定することがで
きる。FIG. 11 shows the phase of the output signal of the changeover switch 20 with respect to the time axis. 38 is an eye
This is the phase change of the echo at the center points 30 and 33 of the target . 36
Represents a phase change when there is no error in the estimated value of the rolling period of the yaw motion Y at the points 31 and 34 . Reference numeral 37 denotes a phase at each sampling time when the target performs the X rolling motion and the Y yaw motion, and an error occurs in the estimated value of the period. Time change 36 of phase when there is no error
Is assumed to be α, the phase Φ (ti) at time ti is given by the following equation. Φ (ti) = αt i (9) If there is an error, assuming that the sampling value of the phase at time t i is Φ i , the difference ΔΦ i between Φ i and Φ (ti) is This corresponds to the difference between the distances R 1 and R 2 from the transmitting and receiving antennas. ΔΦ i = Φ i −Φ (ti) = Φ i −αt i = 4π (R 1 −R 2 ) / λ (10) where λ is the transmission wavelength. Therefore, by subtracting ΔΦ i from the phase of the received signal at time t i , the target rolling angle at each sampling time can be equivalently equalized. However, since the phase has an ambiguity of ± π, the phase error caused by the cycle estimation error must be within this range. However, for that purpose, it is necessary to estimate the inclination α of the straight line 36 in FIG. As can be seen from FIG. 11, if the rolling cycle estimation error is small to some extent, the slope α can be obtained by an operation such as approximation of a linear function from the phase sampling value Φ i including the error. For example, rolling motion cycle estimation error
If the phase error of the received signal caused by the above satisfies the following condition, α can be estimated with probability β using FFT.
【0044】(1)位相誤差がガウス分布に従う場合 PS=10log[-ln(1-β1/n ) -2/ln(1-β1/n ) +1] +ΔS <−3 [dB] (11) ΔS=10log[{exp(σs 2)-1}/N] (12) ただし N :アジマス圧縮のサンプリングポイント数 σs :周期推定誤差補償基準点における位相誤差の標準
偏差 [rad] また σs = 4πLpeω0 σt /λ (13) ここで σt :ローリング周期推定誤差の標準偏差 [sec] Lpe:周期推定誤差補償基準点Pのエレベーション座標
[m] ω0 :目標のローリング角速度 [rad/sec] λ :レーダの送信波長 [m] また n=vΔta/λ (14) v :目標の直進速度 [m/sec] Δta:アジマスサンプリングの間隔 [sec](1) When the phase error follows a Gaussian distribution: PS = 10log [−ln (1-β1 / n ) −2 / ln (1-β1 / n ) +1] + ΔS <−3 [dB] (11) ΔS = 10log [{exp (σ s 2 ) -1} / N] (12) where N: number of sampling points for azimuth compression σ s : standard deviation of phase error at period estimation error compensation reference point [rad] Σ s = 4πL pe ω 0 σ t / λ (13) where σ t : standard deviation of rolling period estimation error [sec] L pe : elevation coordinate of period estimation error compensation reference point P
[m] ω 0 : target rolling angular velocity [rad / sec] λ: radar transmission wavelength [m] and n = vΔta / λ (14) v: target straight traveling velocity [m / sec] Δta: azimuth sampling interval [sec]
【0045】(2)位相誤差が一様分布に従う場合 PS=10log[-ln(1-β1/n ) -2/ln(1-β1/n )+1] +ΔS <−3 [dB] (15) ΔS= -10log[N{(12/Δφ2 )-1}] (16) ただし Δφ:周期推定誤差補償基準点Pにおける位相誤差の最
大値 [rad] また Δφ= 4πLpeω0 dτ/λ (17) ここで dτ:ローリング周期推定誤差の最大値 [sec](2) When the phase error follows a uniform distribution: PS = 10 log [−ln (1-β 1 / n ) −2 / ln (1−β 1 / n ) +1] + ΔS <−3 [dB] (15) ΔS = −10log [N {(12 / Δφ 2 ) −1}] (16) where Δφ is the maximum value of the phase error at the period estimation error compensation reference point P [rad] and Δφ = 4πL pe ω 0 dτ / λ (17) where dτ: maximum value of the rolling cycle estimation error [sec]
【0046】この条件が満たされる場合、FFTの出力
においてαに相当する周波数のパワーが他のサイドロー
ブのピークよりも3dB以上高いレベルとなるため、αを
正しく推定することができる。When this condition is satisfied, the power of the frequency corresponding to α in the output of the FFT is at a level higher than the peak of the other side lobe by 3 dB or more, so that α can be correctly estimated.
【0047】この原理をもちいて図8の動作を説明す
る。 [手順1]補償制御手段13は切り替えスイッチ20と
平面選択手段24を、図9の点31、34からの受信信
号の記録されたエレベーションビンおよびレンジビンに
接続する。次に、接続された位置の1次元のメモリから
時間軸方向のデータのコピーがスイッチ20を介して出
力される。切り替えスイッチ20の出力信号は2つに分
けられる。一方は位相情報のみを取り出すために振幅正
規化手段14を介して一次元記憶手段15に記憶され
る。もう一方は位相変化率演算手段18によって位相変
化直線36の傾きαが求められ、時間軸方向の位相補償
量演算手段17に入力される。ここ位相補償量演算手段
17では、式(10)を用いて、各サンプリング時刻t
i における位相補償量ΔΦi を演算して出力する。一次
元記憶手段15のデータは、その時刻ti に応じた補償
量ΔΦi だけ移相器16により位相を補償され、シフト
レジスタ19に記録される。以上の動作により、ローリ
ング周期の推定誤差によって生じた位相補償基準点34
の位相誤差を補償するための位相量が求められ、シフト
レジスタ19に記録される。The operation of FIG. 8 will be described using this principle. [Procedure 1] The compensation control means 13 connects the changeover switch 20 and the plane selecting means 24 to the elevation bin and the range bin where the signals received from the points 31 and 34 in FIG. 9 are recorded. Next, a copy of data in the time axis direction is output from the one-dimensional memory at the connected position via the switch 20. The output signal of the changeover switch 20 is divided into two. One is stored in the one-dimensional storage means 15 via the amplitude normalization means 14 in order to extract only the phase information. On the other hand, the inclination α of the phase change straight line 36 is obtained by the phase change rate calculating means 18 and is input to the phase compensation amount calculating means 17 in the time axis direction. Here, the phase compensation amount calculation means 17 calculates each sampling time t using equation (10).
and calculates a phase compensation quantity .DELTA..PHI i outputs in i. The phase of the data in the one-dimensional storage means 15 is compensated by the phase shifter 16 by the compensation amount ΔΦ i corresponding to the time t i , and is recorded in the shift register 19. By the above operation, the phase compensation reference point 34 caused by the error in estimating the rolling period
Are obtained for compensating for the phase error of the above, and are recorded in the shift register 19.
【0048】[手順2] 求められた位相補償量ΔΦi を用いて3D記憶手段6に
記録された受信信号を補償する。まず、シフトレジスタ
19は3D記憶手段6と同期して時間方向に1段ずつシ
フトする。シフトレジスタ19の出力データΔΦi は、
エレベーション方向の位相補償量演算手段21に入力さ
れ、次の演算が実行される。 Ωij =j・ΔΦi / EL0 (18) ここにEL0 は位相補償基準点31、34のエレベーシ
ョンビン番号、jは着目するエレベーションビンの番号
(J=0,1,2,...,ELmax,ELmax はエレベーションビンの
数)である。式(18)は目標のエレベーションビン位
置に応じて必要な位相補償量を求める演算であり、目標
の中心点30のエレベーション位置で補償量ゼロ、それ
から離れるに従って大きな補償量を与えている。3D記
憶手段6からシフトレジスタ機能によって出力されたデ
ータは移相器22によって各エレベーション位置jに対
応した補償量ΔΩijだけ位相補償されて、再び3D記憶
手段6に記録される。[0048] [Step 2] to compensate the received signal recorded in the 3D memory means 6 by using the phase compensation amount .DELTA..PHI i obtained. First, the shift register 19 shifts one stage at a time in the time direction in synchronization with the 3D storage unit 6. The output data ΔΦ i of the shift register 19 is
It is input to the elevation direction phase compensation amount calculation means 21 and the following calculation is performed. Ωij = j · ΔΦ i / EL 0 (18) where EL 0 is the elevation bin number of the phase compensation reference points 31 and 34, and j is the number of the elevation bin of interest (J = 0, 1, 2,...). ., ELmax, ELmax is the number of elevation bins). Equation (18) is an operation for obtaining a necessary phase compensation amount according to the target elevation bin position. The compensation amount is zero at the elevation position of the target center point 30, and a larger compensation amount is provided as the distance from the target center bin 30 increases. The data output from the 3D storage means 6 by the shift register function is phase- compensated by the phase shifter 22 by the compensation amount ΔΩij corresponding to each elevation position j, and is recorded in the 3D storage means 6 again.
【0049】[手順3]手順2を i=1〜N(Nはア
ジマス圧縮のサンプリング数)だけ繰り返し実行する。
この操作により3D記憶手段の中の時間軸方向の1次元
データの誤差を補償することができる。[Procedure 3] Procedure 2 is repeatedly executed for i = 1 to N (N is the number of azimuth compression samplings).
By this operation, an error of one-dimensional data in the time axis direction in the 3D storage unit can be compensated.
【0050】[手順4]補償制御手段13は、切り替え
スイッチ20を切り替えて、全てのエレベーションビン
について手順3を繰り返す。この操作により3D記憶手
段6の1エレベーション−時間平面について、データの
誤差を補償することができる。[Procedure 4] The compensation control means 13 switches the changeover switch 20 and repeats the procedure 3 for all elevation bins. With this operation, data errors can be compensated for one elevation-time plane of the 3D storage means 6.
【0051】[手順5]補償制御手段13は、平面選択
手段24を切り替えて、全てのレンジビンについて手順
3〜4を繰り返す。ここまでの操作により3D記憶手段
6の全てのデータの誤差を、ひととおり補償することが
できる。[Procedure 5] The compensation control means 13 switches the plane selection means 24 and repeats the procedures 3 and 4 for all range bins. By the operations up to this point, errors of all data in the 3D storage means 6 can be compensated for once.
【0052】[手順6]続いて、さらに高い精度で誤差
の補償を行う。補償制御手段13は、切り替えスイッチ
20を、点31、34よりもエレベーション位置の高い
ところにある位相補償基準点32、35の存在するエレ
ベーションビンに切り替えて、手順1〜5の動作を繰り
返す。位相補償基準点として、最初にエレベーション位
置の低い点を、次にエレベーション位置の高い点を選ぶ
ことにより、1点の位相補償基準点を使用する場合に比
べて、より大きな誤差を、より高い精度で補償すること
ができるようになる。[Procedure 6] Subsequently, error compensation is performed with higher accuracy. The compensation control means 13 switches the changeover switch 20 to the elevation bin in which the phase compensation reference points 32 and 35 at the elevation positions higher than the points 31 and 34 and repeats the operations of the procedures 1 to 5. . As a phase compensation reference point, a point having a lower elevation position is selected first, and then a point having a higher elevation position is selected, so that a larger error can be obtained as compared with the case where one phase compensation reference point is used. Compensation can be performed with high accuracy.
【0053】[手順7]目標上で位相補償基準点として
使用できる全ての点について、手順6を繰り返す。[Step 7] Step 6 is repeated for all points that can be used as phase compensation reference points on the target.
【0054】[手順終り]以上が図8の動作説明であ
り、図7の動揺周期推定誤差補償手段9と補償制御手段
13の動作説明である。[End of Procedure] The above is the description of the operation of FIG. 8, and the operation of the oscillation period estimation error compensating means 9 and the compensation controlling means 13 of FIG.
【0055】次に図7の動作を説明する。送信機3で発
生した高周波パルス信号は送受切り替え器2を介して送
受信アンテナ1から目標にむけて照射される。目標で反
射された信号は再び送受信アンテナ1で受信され、送受
切り替え器2を経て受信機4に入力される。受信機4で
増幅および位相倹波された信号はレンジ圧縮手段5へ入
力され、ここでレンジ分解能を向上させる処理、すなわ
ちパルス圧縮が行われる。レンジ圧縮後の受信信号は、
レンジ番号k、パルスヒット番号nに応じて、いったん
2次元のデータとして3D記憶手段6に格納される。次
に、動き補償手段7は、目標の動きからランダム成分を
除去するために、受信信号を読み出して目標の中心点3
0のドップラー周波数がゼロになるように位相補償およ
びレンジビンの並べ変えをおこなう。さらに、目標のロ
ールの周期を推定して、各レンジビンについて受信信号
を図14のように切り分けて3次元化し、3D記憶手段
6に格納する。エレベーション圧縮手段8は、3D記憶
手段6からデータを読み出して、目標のロールによって
生じたドップラー周波数をFFTによって切り分け、目
標のエレベーション方向の形状を得ている。動揺周期推
定誤差補償手段9は、目標のロールの周期推定誤差を補
償する機能をもつ。補償制御手段13は動揺周期推定誤
差補償手段9の動作を制御する機能をもつ。これらの動
作は先に説明した。アジマス圧縮手段10は、直線運動
により生じるドップラー周波数を利用してアジマス圧縮
を実行し、目標の前後方向の形状を得る。得られた目標
の3次元形状は、3D表示バッファ11に格納され、モ
ニタテレビ12により表示される。従って、目標のロー
ルの周期を正確に推定できない場合でも、性能を劣化さ
せることなくアジマス圧縮を実行することができる。Next, the operation of FIG. 7 will be described. The high-frequency pulse signal generated by the transmitter 3 is emitted from the transmission / reception antenna 1 to the target via the transmission / reception switch 2. The signal reflected by the target is received by the transmission / reception antenna 1 again, and is input to the receiver 4 via the transmission / reception switch 2. The signal amplified and phase-reduced by the receiver 4 is input to the range compression means 5, where a process for improving the range resolution, that is, pulse compression is performed. The received signal after range compression is
According to the range number k and the pulse hit number n, they are temporarily stored in the 3D storage means 6 as two-dimensional data. Next, the motion compensating means 7 reads the received signal and removes the target center point 3 in order to remove random components from the target motion.
Phase compensation and rearrangement of range bins are performed so that the Doppler frequency of 0 becomes zero. Further, the target roll cycle is estimated, and the received signal is divided into three dimensions as shown in FIG. 14 for each range bin and stored in the 3D storage means 6. The elevation compression means 8 reads the data from the 3D storage means 6, separates the Doppler frequency generated by the target roll by FFT, and obtains the target elevation direction shape. The oscillation period estimation error compensating means 9 has a function of compensating for the period estimation error of the target roll. The compensation control means 13 has a function of controlling the operation of the oscillation period estimation error compensation means 9. These operations have been described above. The azimuth compression means 10 performs azimuth compression using the Doppler frequency generated by the linear motion, and obtains a target shape in the front-rear direction. The obtained three-dimensional shape of the target is stored in the 3D display buffer 11 and displayed on the monitor television 12. Therefore, even when the cycle of the target roll cannot be accurately estimated, the azimuth compression can be executed without deteriorating the performance.
【0056】実施例4.上記実施例では、電波を反射す
る点を2点(31、32)用いる場合を示したが、1点
のみの場合でもよい。この場合は手順6と手順7の繰り
返しが省かれる。また、2点以上行なってもよく、この
場合は手順6と手順7により複数回の手順1〜5の動作
の繰り返しが発生する。Embodiment 4 FIG. In the above embodiment, the case where two points (31, 32) for reflecting the radio wave are used is described, but the case where only one point is used may be used. In this case, the repetition of steps 6 and 7 is omitted. Also, two or more points may be performed, and in this case, the operations of steps 1 to 5 are repeated a plurality of times by steps 6 and 7.
【0057】[0057]
【発明の効果】以上のように第1の発明によれば、目標
のローリング周期の推定誤差を補正するための周期推定
誤差補償手段を付加したので、目標上に電波を特に強く
反射する部位が存在すれば、目標のローリング運動周期
を正確に推定できない場合でも性能を劣化させることな
くアジマス圧縮を実行できるという効果がある。As described above, according to the first aspect of the present invention, a period estimation error compensating means for correcting the estimation error of the target rolling period is added. If present, there is an effect that azimuth compression can be executed without deteriorating performance even when the target rolling motion cycle cannot be accurately estimated.
【0058】また、第2の発明によれば、目標のローリ
ング周期の推定誤差を補正するための周期推定誤差補償
手段と複数回の補償演算を制御するための補償制御手段
とを付加したので、異なるアジマス軸上でも目標上に電
波を特に強く反射する部位が2か所以上存在すれば、目
標のローリング運動周期を正確に推定できない場合でも
性能を劣化させることなくアジマス圧縮を実行できると
いう効果がある。According to the second aspect of the present invention, a cycle estimation error compensating means for correcting a target rolling cycle estimation error and a compensation control means for controlling a plurality of compensation calculations are added . If there are two or more parts on the target that reflect the electric wave particularly strongly even on different azimuth axes, the azimuth compression can be performed without deteriorating the performance even when the rolling motion cycle of the target cannot be accurately estimated. The effect is that it can be executed.
【図1】この発明の一実施例を示すブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の周期推定誤差補償手段の動作を詳細
に説明する機能構成図。FIG. 2 is a functional configuration diagram for explaining in detail the operation of a period estimation error compensating means according to the present invention;
【図3】この発明における目標と送受信アンテナの位置
関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a target and a transmitting / receiving antenna in the present invention.
【図4】この発明における目標と送受信アンテナの位置
関係を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a target and a transmitting / receiving antenna in the present invention.
【図5】この発明の振幅正規化手段の動作を説明する
図。FIG. 5 is a view for explaining the operation of the amplitude normalizing means of the present invention.
【図6】この発明の補償制御手段の動作を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the compensation control means of the present invention.
【図7】この発明の一実施例を示すブロック構成図。FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図8】この発明の周期推定誤差補償手段の動作を詳細
に説明する機能構成図。FIG. 8 is a functional configuration diagram for explaining in detail the operation of the period estimation error compensating means of the present invention.
【図9】この発明における目標と送受信アンテナの位置
関係を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a target and a transmitting / receiving antenna in the present invention.
【図10】ヨー運動を説明するための図。FIG. 10 is a view for explaining a yaw movement .
【図11】受信信号の位相の時間変化を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a time change of a phase of a received signal.
【図12】従来のレーダ装置を示すブロック構成図。FIG. 12 is a block diagram showing a conventional radar apparatus.
【図13】目標と送受信アンテナの位置関係を示す説明
図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a target and a transmitting / receiving antenna.
【図14】レーダ受信機におけるアジマス圧縮とエレベ
ーション圧縮のサンプリングレートを示す説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram showing sampling rates of azimuth compression and elevation compression in the radar receiver.
【図15】目標のローリング運動を示す説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a rolling motion of a target.
【図16】目標の直線運動を示す説明図。FIG. 16 is an explanatory diagram showing a linear motion of a target.
1 送受信アンテナ 2 送受切り替え器 3 送信機 4 受信機 5 レンジ圧縮手段 6 3次元記憶手段 7 動き補償手段 8 エレベーション圧縮手段 9 動揺周期推定誤差補償手段 10 アジマス圧縮手段 11 3次元表示バッファ 12 モニタテレビ 13 補償制御手段 14 振幅正規化手段 15 1次元記憶手段 16 移相器 17 時間軸方向の位相補償量演算手段 18 位相変化率演算手段 19 シフトレジスタ 20 3D記憶手段6から任意のエレベーションビンを
選択するための切り替えスイッチ 21 エレベーション方向の位相補償量演算手段手段 22 移相器 24 3D記憶手段6から任意のレンジビンについての
エレベーション−時間平面を選択するための平面選択手
段 30、33 目標の中心点 31、32、34、35 目標上で電波を強く反射する
点、すなわち動揺周期推定誤差補償基準点 36 目標のローリング周期に推定誤差を生じない場合
のエレベーション圧縮手段8の出力における目標上の点
31、34からの受信信号の位相変化 37 目標のローリング周期に推定誤差を生じた場合の
エレベーション圧縮手段8の出力における目標上の点3
1、34からの受信信号の位相のサンプリング値 40 目標上で中心点30とエレベーション方向に隔た
って存在する点 41 目標上で中心点30とアジマス方向に隔たって存
在する点 51 エレベーション圧縮のサンプリングチャート 52 アジマス圧縮のサンプリングチャートDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission / reception antenna 2 Transmission / reception switch 3 Transmitter 4 Receiver 5 Range compression means 6 3D storage means 7 Motion compensation means 8 Elevation compression means 9 Fluctuation cycle estimation error compensation means 10 Azimuth compression means 11 3D display buffer 12 Monitor television 13 Compensation control means 14 Amplitude normalization means 15 One-dimensional storage means 16 Phase shifter 17 Phase compensation amount calculation means in time axis direction 18 Phase change rate calculation means 19 Shift register 20 Select an arbitrary elevation bin from 3D storage means 6 Switch 21 for performing the operation 21 means for calculating the amount of phase compensation in the elevation direction 22 phase shifter 24 plane selecting means for selecting an elevation-time plane for an arbitrary range bin from the 3D storage means 6 30, 33 target center Points 31, 32, 34, 35 Stronger radio waves on the target The point of reflection, that is, the fluctuation period estimation error compensation reference point 36 The phase change of the received signal from the points 31 and 34 on the target in the output of the elevation compression means 8 when no estimation error occurs in the target rolling period 37 Point 3 on the target in the output of elevation compression means 8 when an estimation error occurs in the rolling cycle
Sampling value of the phase of the received signal from 1, 34 40 A point existing on the target at a distance from the center point 30 in the elevation direction 41 A point existing on the target at a distance from the center point 30 in the azimuth direction 51 Elevation compression Sampling chart 52 Sampling chart of azimuth compression
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩本 雅史 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (72)発明者 藤坂 貴彦 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (72)発明者 大橋 由昌 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−231188(JP,A) 特公 平4−5155(JP,B2) 特公 平4−5156(JP,B2) 特公 平4−5157(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 13/89 - 13/90 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masafumi Iwamoto 5-1-1, Ofuna, Kamakura City Mitsubishi Electric Corporation Inside Electronic Systems Laboratory (72) Inventor Takahiko Fujisaka 5-1-1, Ofuna, Kamakura City Mitsubishi Electric Inside the Electronic Systems Laboratory, Inc. (72) Inventor Yoshimasa Ohashi 5-1-1, Ofuna, Kamakura-shi Inside the Electronic Systems Laboratory, Mitsubishi Electric Corporation (56) References JP-A-62-231188 (JP, A) JP 4-5155 (JP, B2) JP 4-5156 (JP, B2) JP 4-5157 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01S 13 / 89-13/90
Claims (2)
るドップラー効果を利用するレーダ装置において、目標
の所定の点から得られたデータを記憶するデータ記憶手
段と、受信信号の位相の時間変化から推定した目標の姿
勢角変化の周期推定誤差に基づいて、データ記憶手段に
記憶されたデータを補正する周期推定誤差補償手段を備
えたことを特徴とするレーダ装置。1. A radar apparatus utilizing the Doppler effect caused by a movement of a target and a change in a posture angle, wherein a data storage means for storing data obtained from a predetermined point of the target, and a time change of a phase of a received signal. A radar apparatus comprising: a period estimation error compensating unit that corrects data stored in a data storage unit based on an estimated period estimation error of a change in attitude angle of a target.
から得られたデータに基づいて、上記周期推定誤差補償
手段による補正を特に定められた順序で複数回行なわせ
る補償制御手段を備えたことを特徴とする請求項1記載
のレーダ装置。2. The radar apparatus according to claim 1, further comprising: a compensation control unit that performs the correction by the period estimation error compensating unit a plurality of times in a predetermined order based on data obtained from a plurality of target points. The radar device according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4096402A JP2978628B2 (en) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | Radar equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP4096402A JP2978628B2 (en) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | Radar equipment |
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1992
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