JP3660179B2

JP3660179B2 - Radar apparatus and image reproduction method

Info

Publication number: JP3660179B2
Application number: JP33303299A
Authority: JP
Inventors: 秀樹長谷川; 雅史岩本; 哲郎桐本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: JP2001153949A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機や衛星に搭載され、例えば、地表や海面を広域に亘って観測してレーダ画像を再生するレーダ装置及び画像再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は例えば「ＳｐｏｔｌｉｇｈｔＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒ」，ＡｒｔｅｃｈＨｏｕｓｅ，１９９５年発行の第９７頁に示された従来のレーダ装置を示す構成図であり、図において、１はレーダプラットホームに搭載され、広帯域送受信部３から出力される高周波パルス信号を空間に放射するとともに、その高周波パルス信号の反射信号を受信する送受信アンテナ、２は送受信アンテナ１の送受信モードを切り換える送受信切換器、３は高周波パルス信号を送受信アンテナ１に出力する一方、送受信アンテナ１により受信された反射信号を増幅・復調してフーリエ変換し、２次元の周波数空間上の信号を受信信号として出力する広帯域送受信部である。
【０００３】
４はレーダの観測領域の中心とレーダプラットホーム間の距離変化に応じて受信信号の位相を補償する位相補償部、５はＰｏｌｙｐｈａｓｅＦｉｌｔｅｒ（上記文献の第１７１頁〜第１７４頁を参照）と呼ばれる補間法を用いて、位相補償部４が出力する受信信号の補間処理を実行する補間演算部、６は補間演算部５が出力する受信信号を高速フーリエ逆変換して、レーダ画像を再生する２次元ＦＦＴ部、７は２次元ＦＦＴ部６により再生されたレーダ画像を表示する画像表示部である。
なお、図８は従来のレーダ装置が適用する画像再生方法を示すフローチャートである。
【０００４】
次に動作について説明する。
まず、広帯域送受信部３が高周波パルス信号を出力すると、送受信アンテナ１が高周波パルス信号を空間に放射する。
また、送受信アンテナ１は、地表や海面で反射された高周波パルス信号の反射信号を受信し、広帯域送受信部３は、その反射信号を増幅・復調してフーリエ変換し、２次元の周波数空間上の信号を受信信号として出力する（ステップＳＴ１）。
【０００５】
位相補償部４は、広帯域送受信部３が周波数空間上の受信信号を出力すると、レーダの観測領域の中心とレーダプラットホーム間の距離変化に応じて、その受信信号の位相を補償する（ステップＳＴ２）。
補間演算部５は、位相補償部４が受信信号の位相を補償すると、その受信信号の補間処理を実行することにより、位相補償部４が出力する極座標上の受信信号を直角座標の格子点上に配置する。
【０００６】
即ち、補間演算部５は、ＰｏｌｙｐｈａｓｅＦｉｌｔｅｒと呼ばれる補間法を用いて、その受信信号の補間処理を実行する（ステップＳＴ３）。
上記補間法は、下記の式（１）に、受信信号における周波数ｆのスペクトルｘやフィルタパラメータであるε，ＦＬを代入して、積和演算を実施することにより、受信信号における周波数ＦのスペクトルＸを補間する。
【０００７】
【数１】

【０００８】
ただし、補間するスペクトルＸの周波数Ｆを各スペクトルの周波数間隔で除算した除算結果が△．×であるとすると、式（１）において、ｄはその除算結果の整数部分、即ち、△の値を有する変数であり、ｋはその除算結果の小数部分、即ち、×の値を有する変数である。
また、フィルタパラメータであるＦＬはフィルタの段数、εは通過帯域比の逆数であり、具体的には、入力信号列Ｂ_ｗｓｉｇ（Ｂ_ｗｓｉｇは受信信号の信号列のサンプル間隔から決定される帯域）と、フィルタの通過帯域幅Ｂ_ＷＰＦの比であり、下記の式（２）から決定される。
【０００９】
【数２】

【００１０】
さらに、ａ，ｂは、下記の式（３），（４）から決定される定数であり、ａは式（３）の演算結果の切り上げ値、ｂは式（４）の演算結果の切り捨て値である。
【００１１】
【数３】

【００１２】
なお、補間演算部５における補間精度は、フィルタ段数ＦＬを長くすると向上するが、積和演算の数が増加するため演算時間が長くなる。また、フィルタパラメータであるεを大きくすると、同様に補間精度が向上するが演算時間が長くなる。
【００１３】
２次元ＦＦＴ部６は、上記のようにして、補間演算部５が補間処理を実行すると、補間演算部５が出力する受信信号に対して、２次元の高速フーリエ逆変換を実行してレーダ画像を再生する（ステップＳＴ４）。
そして、画像表示部７は、２次元ＦＦＴ部６により再生されたレーダ画像をディスプレイ等に表示する（ステップＳＴ５）。
【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、補間演算部５が受信信号の補間処理を実行するが、システムの許容誤差と補間演算時間の対応関係を考慮することなく、フィルタパラメータε，ＦＬを決定するため、システムの誤差が許容誤差の範囲内に抑えられても、レーダ画像の再生に長時間を要するなどの課題があった。
【００１５】
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、システムの誤差を許容誤差の範囲内に抑えながら、速やかにレーダ画像を再生することができるレーダ装置及び画像再生方法を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーダ装置は、送受信手段が高周波信号の反射信号を受信すると、その反射信号の位相を補償する位相補償手段と、その送受信手段が高周波信号の反射信号を受信すると、システムにおける許容誤差の範囲内で補間演算時間を最短にするフィルタパラメータを設定する設定手段とを設け、そのフィルタパラメータを用いて、位相補償後の反射信号の補間処理を実行するようにしたものである。
【００１７】
この発明に係るレーダ装置は、設定手段がレーダプラットホームの動揺を監視し、その動揺を補償することに伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータを設定するようにしたものである。
【００１８】
この発明に係るレーダ装置は、送受信手段により受信された反射信号が圧縮されて伝送され、その伝送された反射信号が復調されて位相補償手段に入力される場合、設定手段がその反射信号の圧縮及び復調に伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータを設定するようにしたものである。
【００１９】
この発明に係る画像再生方法は、高周波信号を空間に放射して、その高周波信号の反射信号を受信すると、その反射信号の位相を補償するとともに、システムにおける許容誤差の範囲内で補間演算時間を最短にするフィルタパラメータを設定し、そのフィルタパラメータを用いて、位相補償後の反射信号の補間処理を実行するようにしたものである。
【００２０】
この発明に係る画像再生方法は、レーダプラットホームの動揺を監視し、その動揺を補償することに伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータを設定するようにしたものである。
【００２１】
この発明に係る画像再生方法は、受信した反射信号が圧縮されて伝送され、その伝送された反射信号が復調される場合、その反射信号の圧縮及び復調に伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータを設定するようにしたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、１１はレーダプラットホームに搭載され、広帯域送受信部１３から出力される高周波パルス信号を空間に放射するとともに、その高周波パルス信号の反射信号を受信する送受信アンテナ、１２は送受信アンテナ１１の送受信モードを切り換える送受信切換器、１３は高周波パルス信号を送受信アンテナ１１に出力する一方、送受信アンテナ１１により受信された反射信号を増幅・復調してフーリエ変換し、２次元の周波数空間上の信号を受信信号として出力する広帯域送受信部である。
なお、送受信アンテナ１１、送受信切換器１２及び広帯域送受信部１３から送受信手段が構成されている。
【００２３】
１４はレーダの観測領域の中心とレーダプラットホーム間の距離変化に応じて受信信号の位相を補償する位相補償部（位相補償手段）、１５はシステムにおける許容誤差の範囲内で補間演算時間を最短にするフィルタパラメータε，ＦＬを設定するパラメータ算出部（設定手段）、１６はパラメータ算出部１５により設定されたフィルタパラメータε，ＦＬを用いて、位相補償部１４が出力する受信信号の補間処理を実行する補間演算部（補間演算手段）、１７は補間演算部１６が出力する受信信号を高速フーリエ逆変換して、レーダ画像を再生する２次元ＦＦＴ部（画像再生手段）、１８は２次元ＦＦＴ部１７により再生されたレーダ画像を表示する画像表示部である。
なお、図２はこの発明の実施の形態１による画像再生方法を示すフローチャートである。
【００２４】
次に動作について説明する。
まず、広帯域送受信部１３が高周波パルス信号を出力すると、送受信アンテナ１１が高周波パルス信号を空間に放射する。
また、送受信アンテナ１１は、地表や海面で反射された高周波パルス信号の反射信号を受信し、広帯域送受信部１３は、その反射信号を増幅・復調してフーリエ変換し、２次元の周波数空間上の信号を受信信号として出力する（ステップＳＴ１１）。
【００２５】
位相補償部１４は、広帯域送受信部１３が周波数空間上の受信信号を出力すると、レーダの観測領域の中心とレーダプラットホーム間の距離変化に応じて、その受信信号の位相を補償する（ステップＳＴ１２）。
【００２６】
一方、パラメータ算出部１５は、システムにおける許容誤差の範囲内で、補間演算部１６における補間演算時間の最短化を図るため、適切なフィルタパラメータε，ＦＬを設定する（ステップＳＴ１３）。
具体的には、システムの許容誤差から補間処理に伴う誤差以外の誤差の許容誤差を減算して、補間処理に伴う誤差の許容誤差を算出する。ただし、システムの許容誤差と補間処理に伴う誤差以外の誤差の許容誤差は予め設定されているものとする。
そして、補間処理に伴う誤差がその許容範囲内に収まる条件の下で、補間演算時間が最も短くなるフィルタパラメータε，ＦＬを算出する。
【００２７】
即ち、例えば、補間処理に伴う誤差を許容範囲内に収めることが可能なフィルタ段数ＦＬが４，６，…，３０段（１４通りの値）であり、εが１．０〜１．３の範囲で０．０５刻みの値（７通りの値）であるとする。この場合、フィルタパラメータε，ＦＬの組み合わせは全部で９８通り（＝１４×７）となるが、それらの組み合わせ値をそれぞれ式（３），（４）に代入することにより、定数ａ，ｂの差が最も小さくなる組み合わせ値を探索し、その組み合わせ値をフィルタパラメータε，ＦＬとして設定する。
【００２８】
補間演算部１６は、位相補償部１４が受信信号の位相を補償し、パラメータ算出部１５がフィルタパラメータε，ＦＬを設定すると、その受信信号の補間処理を実行することにより、位相補償部１４が出力する極座標上の受信信号を直角座標の格子点上に配置する。
【００２９】
即ち、補間演算部１６は、そのフィルタパラメータε，ＦＬを用いて、従来のものと同様に、ＰｏｌｙｐｈａｓｅＦｉｌｔｅｒと呼ばれる補間法を実施することにより、その受信信号の補間処理を実行する（ステップＳＴ１４）。
上記補間法は、上述した式（１）に、受信信号における周波数ｆのスペクトルｘやフィルタパラメータであるε，ＦＬを代入して、積和演算を実施することにより、受信信号における周波数ＦのスペクトルＸを補間する。
【００３０】
２次元ＦＦＴ部１７は、補間演算部１６が補間処理を実行すると、補間演算部１６が出力する受信信号に対して、２次元の高速フーリエ逆変換を実行してレーダ画像を再生する（ステップＳＴ１５）。
そして、画像表示部１８は、２次元ＦＦＴ部１７により再生されたレーダ画像をディスプレイ等に表示する（ステップＳＴ１６）。
【００３１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、システムにおける許容誤差の範囲内で補間演算時間を最短にするフィルタパラメータε，ＦＬを設定し、そのフィルタパラメータε，ＦＬを用いて、受信信号の補間処理を実行するように構成したので、システムの誤差を許容誤差の範囲内に抑えながら、速やかにレーダ画像を再生することができる効果を奏する。
【００３２】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１９はレーダプラットホームの動揺を測定する動揺センサ、２０はレーダの観測領域の中心とレーダプラットホーム間の距離変化に応じて受信信号の位相を補償するとともに、動揺センサ１９の測定結果に基づいてレーダプラットホームの動揺を補償する位相・動揺補償部、２１は動揺センサ１９の測定結果を監視し、位相・動揺補償部２０が動揺を補償することに伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータε，ＦＬを設定するパラメータ算出部である。
なお、動揺センサ１９及びパラメータ算出部２１から設定手段が構成されている。
図４はこの発明の実施の形態２による画像再生方法を示すフローチャートである。
【００３３】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、位相補償部１４が受信信号の位相のみを補償するものについて示したが、レーダプラットホームの動揺を測定し、レーダプラットホームの動揺を補償するようにしてもよい。
【００３４】
即ち、位相・動揺補償部２０は、動揺センサ１９の測定結果を参照して、例えば、レーダが現在観測している地点と、理想的な観測地点のずれを認識することにより、広帯域送受信部１３が出力する受信信号に対して、そのずれを解消するような補償を実行する（ステップＳＴ２１，ＳＴ２２）。
【００３５】
ただし、パラメータ算出部２１は、位相・動揺補償部２０が位相補償の他に、動揺補償を実行すると、動揺の補償に伴う誤差が発生するので、フィルタパラメータε，ＦＬを設定する際、動揺を補償することに伴う誤差を考慮して設定する（ステップＳＴ２３）。
【００３６】
即ち、上記実施の形態１では、システムの許容誤差から補間処理に伴う誤差以外の誤差の許容誤差を減算して、補間処理に伴う誤差の許容誤差を算出するようにしていたが、予め設定されるシステムの許容誤差を動揺センサ１９の測定結果に基づいて変更してから、補間処理に伴う誤差の許容誤差を算出する。
【００３７】
例えば、動揺の補償に伴う誤差が動揺センサ１９の測定結果の２乗値に比例するような場合には、システムの許容誤差に対して、動揺センサ１９の測定結果の２乗値に比例する値を加算することにより、その許容誤差を変更する。
そして、変更後のシステムの許容誤差から補間処理に伴う誤差以外の誤差の許容誤差を減算することにより、補間処理に伴う誤差の許容誤差を算出する。
以下、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００３８】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、レーダプラットホームの動揺を監視し、その動揺を補償することに伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータε，ＦＬを設定するように構成したので、レーダプラットホームに動揺が発生しても、レーダ画像を精度よく再生することができる効果を奏する。
【００３９】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１及び図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
２２は広帯域送受信部１３が出力する受信信号をレーダプラットホームに搭載されている記録装置に一時的に記録する一方、その記録装置の容量がオーバーフローする前に、地上局と呼ばれる施設に当該受信信号を伝送するため、当該受信信号を圧縮する信号圧縮部、２３は信号圧縮部２２により圧縮された受信信号を地上局に伝送する信号伝送部、２４は信号伝送部２３から伝送された受信信号を受信する地上局の伝送信号受信部、２５は伝送信号受信部２４により受信された受信信号を復調する信号復調部、２６は受信信号の圧縮及び復調に伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータε，ＦＬを設定するパラメータ算出部（設定手段）である。
図６はこの発明の実施の形態３による画像再生方法を示すフローチャートである。
【００４０】
次に動作について説明する。
上記実施の形態２では、フィルタパラメータε，ＦＬを設定する際、動揺を補償することに伴う誤差を考慮して設定するものについて示したが、受信信号の圧縮及び復調に伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータε，ＦＬを設定するようにしてもよい。
【００４１】
即ち、レーダプラットホームから広帯域送受信部１３が出力する受信信号を圧縮して、地上局に伝送する場合、その受信信号の圧縮と復調に伴って誤差が発生する。
そこで、パラメータ算出部２６は、受信信号の圧縮及び復調に伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータε，ＦＬを設定するようにする。
【００４２】
具体的には、受信信号の圧縮率にほぼ比例して、圧縮誤差と復調誤差が発生するので、パラメータ算出部２６は、信号復調部２５から受信信号の圧縮率に関する情報を受信すると、その受信信号の圧縮率に応じて、システムの許容誤差を変更する。
【００４３】
ここで、圧縮率は、レーダ画像の分解能と、観測領域の大きさから決定される受信信号の受信レートに応じて決定される。また、圧縮アルゴリズムとしては、例えばＢＦＰＱ（ＢｌｏｃｋＦｌｏａｔｉｎｇＰｏｉｎｔＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）が採用され、８ビットを３ビット、４ビット又は５ビットに圧縮する場合を想定する（３ビットに圧縮すると、データ量が大きく減少するが圧縮誤差が増大する）。
【００４４】
例えば、上記の圧縮アルゴリズムで８ビットを４ビットに圧縮する場合を標準とし、８ビットを４ビットに圧縮する場合には、システムの許容誤差を変更しないものとする。
しかし、上記の圧縮アルゴリズムで８ビットを３ビットに圧縮する場合には、圧縮誤差及び復調誤差が標準より増大するので、システムの許容誤差から所定値を減算することにより、補間処理に伴う誤差の許容誤差を所定値だけ小さくするようにする。
一方、上記の圧縮アルゴリズムで８ビットを５ビットに圧縮する場合には、圧縮誤差及び復調誤差が標準より減少するので、システムの許容誤差に所定値を加算することにより、補間処理に伴う誤差の許容誤差を所定値だけ大きくするようにする。
以下、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００４５】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、受信信号の圧縮及び復調に伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータε，ＦＬを設定するように構成したので、受信信号を圧縮して伝送する場合でも、レーダ画像を精度よく再生することができる効果を奏する。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、送受信手段が高周波信号の反射信号を受信すると、その反射信号の位相を補償する位相補償手段と、その送受信手段が高周波信号の反射信号を受信すると、システムにおける許容誤差の範囲内で補間演算時間を最短にするフィルタパラメータを設定する設定手段とを設け、そのフィルタパラメータを用いて、位相補償後の反射信号の補間処理を実行するように構成したので、システムの誤差を許容誤差の範囲内に抑えながら、速やかにレーダ画像を再生することができる効果がある。
【００４７】
この発明によれば、設定手段がレーダプラットホームの動揺を監視し、その動揺を補償することに伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータを設定するように構成したので、レーダプラットホームに動揺が発生しても、レーダ画像を精度よく再生することができる効果がある。
【００４８】
この発明によれば、送受信手段により受信された反射信号が圧縮されて伝送され、その伝送された反射信号が復調されて位相補償手段に入力される場合、設定手段がその反射信号の圧縮及び復調に伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータを設定するように構成したので、受信信号を圧縮して伝送する場合でも、レーダ画像を精度よく再生することができる効果がある。
【００４９】
この発明によれば、高周波信号を空間に放射して、その高周波信号の反射信号を受信すると、その反射信号の位相を補償するとともに、システムにおける許容誤差の範囲内で補間演算時間を最短にするフィルタパラメータを設定し、そのフィルタパラメータを用いて、位相補償後の反射信号の補間処理を実行するように構成したので、システムの誤差を許容誤差の範囲内に抑えながら、速やかにレーダ画像を再生することができる効果がある。
【００５０】
この発明によれば、レーダプラットホームの動揺を監視し、その動揺を補償することに伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータを設定するように構成したので、レーダプラットホームに動揺が発生しても、レーダ画像を精度よく再生することができる効果がある。
【００５１】
この発明によれば、受信した反射信号が圧縮されて伝送され、その伝送された反射信号が復調される場合、その反射信号の圧縮及び復調に伴う誤差を考慮して、フィルタパラメータを設定するように構成したので、受信信号を圧縮して伝送する場合でも、レーダ画像を精度よく再生することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による画像再生方法を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による画像再生方法を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３による画像再生方法を示すフローチャートである。
【図７】従来のレーダ装置を示す構成図である。
【図８】従来のレーダ装置が適用する画像再生方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１送受信アンテナ（送受信手段）、１２送受信切換器（送受信手段）、１３広帯域送受信部（送受信手段）、１４位相補償部（位相補償手段）、１５パラメータ算出部（設定手段）、１６補間演算部（補間演算手段）、１７２次元ＦＦＴ部（画像再生手段）、１８画像表示部、１９動揺センサ（設定手段）、２０位相・動揺補償部、２１パラメータ算出部（設定手段）、２２信号圧縮部、２３信号伝送部、２４伝送信号受信部、２５信号復調部、２６パラメータ算出部（設定手段）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar apparatus and an image reproduction method that are mounted on an aircraft or a satellite and reproduce a radar image by observing, for example, the ground surface and the sea surface over a wide area.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a block diagram showing a conventional radar apparatus shown on page 97, for example, “Spotlight Synthetic Aperture Radar”, Arttech House, 1995. In FIG. A transmission / reception antenna that radiates a high-frequency pulse signal output from the space and receives a reflected signal of the high-frequency pulse signal, 2 is a transmission / reception switcher that switches a transmission / reception mode of the transmission / reception antenna 1, and 3 is a transmission / reception antenna that transmits a high-frequency pulse signal. A broadband transmission / reception unit that amplifies / demodulates a reflected signal received by the transmission / reception antenna 1 and performs Fourier transform, and outputs a signal in a two-dimensional frequency space as a reception signal.
[0003]
4 is a phase compensator for compensating the phase of the received signal in accordance with a change in the distance between the center of the radar observation area and the radar platform, and 5 is an interpolation called a Polyphase Filter (see pages 171 to 174 of the above document). An interpolation calculation unit that performs interpolation processing of the reception signal output from the phase compensation unit 4 using a method, and 6 is a two-dimensional reproduction of a radar image by performing inverse fast Fourier transform on the reception signal output from the interpolation calculation unit 5 An FFT unit 7 is an image display unit that displays a radar image reproduced by the two-dimensional FFT unit 6.
FIG. 8 is a flowchart showing an image reproduction method applied by a conventional radar apparatus.
[0004]
Next, the operation will be described.
First, when the broadband transmission / reception unit 3 outputs a high-frequency pulse signal, the transmission / reception antenna 1 radiates the high-frequency pulse signal to space.
The transmission / reception antenna 1 receives a reflection signal of a high-frequency pulse signal reflected from the ground surface or the sea surface, and the broadband transmission / reception unit 3 amplifies and demodulates the reflection signal to perform Fourier transform, thereby performing a two-dimensional frequency space. The signal is output as a received signal (step ST1).
[0005]
When the broadband transmitter / receiver 3 outputs a received signal in the frequency space, the phase compensator 4 compensates the phase of the received signal according to a change in the distance between the center of the radar observation area and the radar platform (step ST2). .
When the phase compensation unit 4 compensates the phase of the received signal, the interpolation calculation unit 5 performs interpolation processing on the received signal, thereby converting the received signal on the polar coordinates output by the phase compensation unit 4 onto the rectangular coordinate grid point. To place.
[0006]
That is, the interpolation calculation unit 5 performs an interpolation process on the received signal using an interpolation method called a Polyphase Filter (step ST3).
The above interpolation method substitutes the spectrum x of the frequency f in the received signal and the filter parameters ε and FL into the following equation (1), and performs the product-sum operation to thereby obtain the spectrum of the frequency F in the received signal. Interpolate X.
[0007]
[Expression 1]

[0008]
However, the division result obtained by dividing the frequency F of the spectrum X to be interpolated by the frequency interval of each spectrum is Δ. Assuming x, in Equation (1), d is an integer part of the division result, that is, a variable having a value of Δ, and k is a decimal part of the division result, that is, a variable having a value of x. is there.
The filter parameter FL is the number of stages of the filter, and ε is the reciprocal of the passband ratio. Specifically, the input signal sequence B _wsig (B _wsig is a band determined from the sample interval of the signal sequence of the received signal). And the ratio of the passband width B _WPF of the filter, which is determined from the following equation (2).
[0009]
[Expression 2]

[0010]
Further, a and b are constants determined from the following formulas (3) and (4), a is a rounded-up value of the calculation result of formula (3), and b is a round-down value of the calculation result of formula (4). It is.
[0011]
[Equation 3]

[0012]
The interpolation accuracy in the interpolation calculation unit 5 is improved when the filter stage number FL is increased, but the calculation time is increased because the number of product-sum operations is increased. In addition, when the filter parameter ε is increased, the interpolation accuracy is improved, but the calculation time is increased.
[0013]
As described above, when the interpolation calculation unit 5 performs the interpolation process, the two-dimensional FFT unit 6 performs a two-dimensional inverse fast Fourier transform on the received signal output from the interpolation calculation unit 5 to obtain a radar image. Is reproduced (step ST4).
Then, the image display unit 7 displays the radar image reproduced by the two-dimensional FFT unit 6 on a display or the like (step ST5).
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional radar apparatus is configured as described above, the interpolation calculation unit 5 executes the interpolation processing of the received signal. However, the filter parameter ε is not considered without considering the correspondence between the system tolerance and the interpolation calculation time. , FL are determined, there is a problem that it takes a long time to reproduce the radar image even if the system error is suppressed within the allowable error range.
[0015]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a radar apparatus and an image reproduction method capable of promptly reproducing a radar image while suppressing a system error within an allowable error range. With the goal.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to the radar apparatus of the present invention, when the transmission / reception means receives a high-frequency signal reflection signal, the phase compensation means compensates the phase of the reflection signal, and when the transmission / reception means receives the high-frequency signal reflection signal, and setting means for interpolation time in the range of setting the filter parameters to the shortest provided, using the filter parameter, in which so as to perform the interpolation processing of the reflected signal after phase compensation.
[0017]
The radar apparatus according to the present invention, setting means monitors the upset of the radar platform, taking into account the degree of error associated to compensate for the upset, in which so as to set the filter parameters.
[0018]
In the radar apparatus according to the present invention, when the reflected signal received by the transmitting / receiving means is compressed and transmitted, and the transmitted reflected signal is demodulated and input to the phase compensating means , the setting means compresses the reflected signal. and in consideration of an error due to the demodulation, in which so as to set the filter parameters.
[0019]
In the image reproducing method according to the present invention, when a high-frequency signal is radiated into space and a reflected signal of the high-frequency signal is received, the phase of the reflected signal is compensated and the interpolation calculation time is within the allowable error range in the system. The filter parameter to be minimized is set, and the interpolation processing of the reflected signal after phase compensation is executed using the filter parameter .
[0020]
In the image reproduction method according to the present invention, the fluctuation of the radar platform is monitored, and the filter parameter is set in consideration of an error associated with the compensation of the fluctuation.
[0021]
In the image reproducing method according to the present invention, when the received reflected signal is compressed and transmitted, and the transmitted reflected signal is demodulated, the filter parameter is set in consideration of an error accompanying compression and demodulation of the reflected signal. It is something that is set.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 is mounted on a radar platform, radiates a high-frequency pulse signal output from a broadband transmitting / receiving unit 13 into space, and A transmission / reception antenna that receives a reflection signal of a high-frequency pulse signal, 12 is a transmission / reception switch that switches the transmission / reception mode of the transmission /

reception antenna

11, and 13 outputs a high-frequency pulse signal to the transmission / reception antenna 11, while the reflected signal received by the transmission / reception antenna 11 is received. This is a broadband transmission / reception unit that amplifies / demodulates and Fourier transforms and outputs a signal in a two-dimensional frequency space as a received signal.
The transmission / reception means is composed of the transmission / reception antenna 11, the transmission / reception switch 12, and the broadband transmission / reception unit 13.
[0023]
14 is a phase compensation unit (phase compensation means) for compensating the phase of the received signal in accordance with a change in the distance between the center of the radar observation area and the radar platform, and 15 is the shortest interpolation calculation time within the allowable error range in the system. A parameter calculation unit (setting means) for setting filter parameters ε and FL to be performed, and 16 performs interpolation processing of the received signal output by the phase compensation unit 14 using the filter parameters ε and FL set by the parameter calculation unit 15 An interpolation calculation unit (interpolation calculation means) 17 performs a fast Fourier inverse transform on the received signal output from the interpolation calculation unit 16 to reproduce a radar image, and 18 represents a two-dimensional FFT unit. 17 is an image display unit that displays the radar image reproduced by the unit 17;
FIG. 2 is a flowchart showing the image reproducing method according to the first embodiment of the present invention.
[0024]
Next, the operation will be described.
First, when the broadband transmission / reception unit 13 outputs a high frequency pulse signal, the transmission / reception antenna 11 radiates the high frequency pulse signal to space.
The transmission / reception antenna 11 receives a reflection signal of a high-frequency pulse signal reflected from the ground surface or the sea surface, and the broadband transmission / reception unit 13 amplifies and demodulates the reflection signal to perform Fourier transform, thereby performing a two-dimensional frequency space. The signal is output as a received signal (step ST11).
[0025]
When the broadband transmitter / receiver 13 outputs the received signal in the frequency space, the phase compensator 14 compensates the phase of the received signal according to the change in the distance between the center of the radar observation area and the radar platform (step ST12). .
[0026]
On the other hand, the parameter calculation unit 15 sets appropriate filter parameters ε and FL in order to minimize the interpolation calculation time in the interpolation calculation unit 16 within the allowable error range in the system (step ST13).
Specifically, the allowable error of the error accompanying the interpolation process is calculated by subtracting the allowable error of the error other than the error accompanying the interpolation process from the allowable error of the system. However, it is assumed that the allowable error of the system and the allowable error other than the error accompanying the interpolation process are set in advance.
Then, filter parameters ε and FL that minimize the interpolation calculation time are calculated under the condition that the error due to the interpolation processing is within the allowable range.
[0027]
That is, for example, the number of filter stages FL capable of keeping an error associated with the interpolation processing within an allowable range is 4, 6,..., 30 stages (14 values), and ε is 1.0 to 1.3. It is assumed that the value is 0.05 increments (seven values) in the range. In this case, there are 98 combinations of filter parameters ε and FL in total (= 14 × 7). By substituting these combination values into equations (3) and (4), constants a and b A combination value having the smallest difference is searched, and the combination value is set as the filter parameters ε, FL.
[0028]
When the phase compensation unit 14 compensates the phase of the reception signal and the parameter calculation unit 15 sets the filter parameters ε and FL, the interpolation calculation unit 16 executes the interpolation process of the reception signal, so that the phase compensation unit 14 The output reception signals on the polar coordinates are arranged on the grid points of the rectangular coordinates.
[0029]
That is, the interpolation calculation unit 16 uses the filter parameters ε and FL to perform an interpolation process called a polyphase filter, as in the prior art, to execute an interpolation process on the received signal (step ST14). .
The above interpolation method substitutes the spectrum x of the frequency f in the received signal and the filter parameters ε and FL into the above-described equation (1), and performs the product-sum operation to thereby obtain the spectrum of the frequency F in the received signal. Interpolate X.
[0030]
When the interpolation calculation unit 16 executes the interpolation process, the two-dimensional FFT unit 17 performs a two-dimensional inverse fast Fourier transform on the reception signal output from the interpolation calculation unit 16 to reproduce a radar image (step ST15). ).
Then, the image display unit 18 displays the radar image reproduced by the two-dimensional FFT unit 17 on a display or the like (step ST16).
[0031]
As apparent from the above, according to the first embodiment, the filter parameters ε and FL that minimize the interpolation calculation time within the range of the allowable error in the system are set, and the filter parameters ε and FL are used. Since the received signal interpolation process is executed, the radar image can be reproduced promptly while the system error is kept within the allowable error range.
[0032]
Embodiment 2. FIG.
3 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
Reference numeral 19 denotes a motion sensor for measuring the motion of the radar platform. Reference numeral 20 denotes a radar platform based on the measurement result of the motion sensor 19 while compensating the phase of the received signal in accordance with the change in the distance between the center of the radar observation area and the radar platform. The phase / sway compensation unit 21 compensates for the motion fluctuation, and 21 monitors the measurement result of the motion sensor 19, and sets the filter parameters ε and FL in consideration of errors caused by the phase / sway compensation unit 20 compensating the motion. A parameter calculation unit.
Note that the setting means is constituted by the fluctuation sensor 19 and the parameter calculation unit 21.
FIG. 4 is a flowchart showing an image reproduction method according to Embodiment 2 of the present invention.
[0033]
Next, the operation will be described.
In the first embodiment, the phase compensator 14 compensates only the phase of the received signal, but the radar platform may be measured to compensate for the radar platform.
[0034]
That is, the phase / sway compensation unit 20 refers to the measurement result of the motion sensor 19, for example, by recognizing a deviation between a point currently observed by the radar and an ideal observation point, thereby transmitting and receiving the wideband transceiver 13. Compensation for eliminating the deviation is executed on the received signal output from the terminal (steps ST21 and ST22).
[0035]
However, if the phase / sway compensation unit 20 performs motion compensation in addition to phase compensation, the parameter calculation unit 21 generates an error associated with motion compensation. Therefore, when setting the filter parameters ε and FL, the parameter calculation unit 21 performs motion compensation. This is set in consideration of the error accompanying compensation (step ST23).
[0036]
That is, in the first embodiment, the allowable error of the error accompanying the interpolation process is calculated by subtracting the allowable error of the error other than the error accompanying the interpolation process from the allowable error of the system. After changing the allowable error of the system based on the measurement result of the vibration sensor 19, the allowable error of the interpolation process is calculated.
[0037]
For example, in the case where the error due to the compensation of the motion is proportional to the square value of the measurement result of the motion sensor 19, a value proportional to the square value of the measurement result of the motion sensor 19 with respect to the allowable error of the system. The tolerance is changed by adding.
Then, the allowable error of the error accompanying the interpolation process is calculated by subtracting the allowable error of the error other than the error accompanying the interpolation process from the allowable error of the system after the change.
Hereinafter, since it is the same as that of the said Embodiment 1, description is abbreviate | omitted.
[0038]
As is apparent from the above, according to the second embodiment, the filter parameters ε and FL are set by monitoring the fluctuation of the radar platform and taking into account the error associated with compensating the fluctuation. Therefore, even if the radar platform is shaken, the radar image can be reproduced with high accuracy.
[0039]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS.
22 temporarily records the received signal output from the broadband transmitting / receiving unit 13 in a recording device mounted on the radar platform, and before the capacity of the recording device overflows, the received signal is sent to a facility called a ground station. In order to transmit, a signal compression unit that compresses the received signal, 23 is a signal transmission unit that transmits the reception signal compressed by the signal compression unit 22 to the ground station, and 24 receives the reception signal transmitted from the signal transmission unit 23 The transmission signal receiving unit of the ground station, 25 is a signal demodulating unit that demodulates the received signal received by the transmission signal receiving unit 24, and 26 is a filter parameter ε, FL in consideration of errors due to compression and demodulation of the received signal. Is a parameter calculation unit (setting means) for setting.
FIG. 6 is a flowchart showing an image reproduction method according to Embodiment 3 of the present invention.
[0040]
Next, the operation will be described.
In the second embodiment, the filter parameters ε and FL are set in consideration of the error associated with compensating the fluctuation, but the error associated with the compression and demodulation of the received signal is taken into consideration. The filter parameters ε and FL may be set.
[0041]
That is, when the received signal output from the broadband transmission / reception unit 13 from the radar platform is compressed and transmitted to the ground station, an error occurs with the compression and demodulation of the received signal.
Therefore, the parameter calculation unit 26 sets the filter parameters ε and FL in consideration of errors due to the compression and demodulation of the received signal.
[0042]
Specifically, since a compression error and a demodulation error are generated in proportion to the compression rate of the received signal, the parameter calculation unit 26 receives the information related to the compression rate of the received signal from the signal demodulation unit 25, and receives the received information. The system tolerance is changed according to the compression rate of the signal.
[0043]
Here, the compression rate is determined in accordance with the reception rate of the received signal determined from the resolution of the radar image and the size of the observation area. As a compression algorithm, for example, BFPQ (Block Floating Point Quantization) is adopted, and it is assumed that 8 bits are compressed to 3 bits, 4 bits, or 5 bits. Will increase the compression error).
[0044]
For example, it is assumed that 8 bits are compressed to 4 bits by the above compression algorithm, and when 8 bits are compressed to 4 bits, the allowable error of the system is not changed.
However, when compressing 8 bits to 3 bits with the above compression algorithm, the compression error and the demodulation error increase from the standard. Therefore, by subtracting a predetermined value from the system allowable error, the error due to the interpolation process can be reduced. The tolerance is reduced by a predetermined value.
On the other hand, when 8 bits are compressed to 5 bits by the above compression algorithm, the compression error and the demodulation error are reduced from the standard. Therefore, by adding a predetermined value to the allowable error of the system, the error caused by the interpolation process can be reduced. The tolerance is increased by a predetermined value.
Hereinafter, since it is the same as that of the said Embodiment 1, description is abbreviate | omitted.
[0045]
As is apparent from the above, according to the third embodiment, the filter parameters ε and FL are set in consideration of errors associated with the compression and demodulation of the reception signal. Even in the case of transmission, the radar image can be reproduced with high accuracy.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the transmission / reception means receives the reflection signal of the high-frequency signal, the phase compensation means compensates the phase of the reflection signal, and when the transmission / reception means receives the reflection signal of the high-frequency signal, the system and setting means for interpolation time within the range of allowable error setting the filter parameters to the shortest provided in, using the filter parameter, since it is configured to perform the interpolation processing of the reflected signal after phase compensation, There is an effect that the radar image can be reproduced promptly while suppressing the system error within the allowable error range.
[0047]
According to the present invention, since the setting means monitors the fluctuation of the radar platform and sets the filter parameter in consideration of the error associated with compensating the fluctuation, the fluctuation occurs in the radar platform. In addition, the radar image can be reproduced with high accuracy.
[0048]
According to the present invention, when the reflected signal received by the transmitting / receiving means is compressed and transmitted, and the transmitted reflected signal is demodulated and input to the phase compensating means , the setting means compresses and demodulates the reflected signal. Since the filter parameters are set in consideration of the errors accompanying the above, there is an effect that the radar image can be accurately reproduced even when the received signal is compressed and transmitted.
[0049]
According to the present invention, when a high-frequency signal is radiated into space and a reflected signal of the high-frequency signal is received, the phase of the reflected signal is compensated and the interpolation calculation time is minimized within the allowable error range in the system. Since the filter parameters are set and the filter parameters are used to perform the interpolation processing of the reflected signal after phase compensation , the radar image can be quickly reproduced while keeping the system error within the allowable error range. There is an effect that can be done.
[0050]
According to the present invention, the vibration of the radar platform is monitored, and the filter parameter is set in consideration of the error associated with the compensation of the vibration. There is an effect that an image can be accurately reproduced.
[0051]
According to the present invention, when the received reflected signal is compressed and transmitted, and the transmitted reflected signal is demodulated, the filter parameter is set in consideration of an error accompanying compression and demodulation of the reflected signal. Thus, even when the received signal is compressed and transmitted, the radar image can be accurately reproduced.
[Brief description of the drawings]
1 is a configuration diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 2 is a flowchart showing an image reproduction method according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an image reproduction method according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an image reproduction method according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a conventional radar apparatus.
FIG. 8 is a flowchart showing an image reproduction method applied by a conventional radar apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Transmission / reception antenna (transmission / reception means), 12 Transmission / reception switching device (transmission / reception means), 13 Broadband transmission / reception part (transmission / reception means), 14 Phase compensation part (phase compensation means) , 15 Parameter calculation part (setting means), 16 Interpolation operation part ( Interpolation calculation means), 17 two-dimensional FFT section (image reproduction means), 18 image display section, 19 motion sensor (setting means), 20 phase / motion compensation section, 21 parameter calculation section (setting means), 22 signal compression section, 23 signal transmission unit, 24 transmission signal reception unit, 25 signal demodulation unit, 26 parameter calculation unit (setting means).

Claims

It mounted to the radar platform, a high-frequency signal and radiated into space, and receiving means for receiving a reflected signal of the high-frequency signal, when said reception means receives a reflected signal of the high-frequency signal, a phase for compensating the phase of the reflected signal Compensation means, setting means for setting a filter parameter that minimizes the interpolation calculation time within the allowable error range in the system when the transmission / reception means receives the reflected signal of the high frequency signal, and the filter parameter set by the setting means And an interpolation calculation means for executing the interpolation processing of the reflection signal whose phase is compensated by the phase compensation means, and an image reproduction means for reproducing a radar image from the reflection signal after the interpolation by the interpolation calculation means. Radar device.

2. The radar apparatus according to claim 1, wherein the setting means monitors the fluctuation of the radar platform and sets a filter parameter in consideration of an error associated with compensating the fluctuation.

When the reflected signal received by the transmitting / receiving means is compressed and transmitted, and the reflected signal is demodulated and input to the phase compensating means , the setting means takes into account errors associated with compression and demodulation of the reflected signal. The radar apparatus according to claim 1, wherein a filter parameter is set.

When a high-frequency signal is radiated into space and a reflected signal of the high-frequency signal is received, the phase of the reflected signal is compensated, and a filter parameter that minimizes the interpolation operation time within the allowable error range in the system is set. An image reproduction method for executing interpolation processing of a reflected signal after phase compensation using the filter parameter and reproducing a radar image from the reflected signal after interpolation.

5. The image reproducing method according to claim 4, wherein the filter parameter is set in consideration of an error associated with compensating the fluctuation of the radar platform.

The filter parameter is set in consideration of an error associated with compression and demodulation of the reflected signal when the received reflected signal is compressed and transmitted, and the transmitted reflected signal is demodulated. The image reproduction method according to claim 4 or 5.