JP4070076B2 - Radar equipment - Google Patents

Description

【００２８】
各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・に対する追尾（Ｔｒａｃｋ）および捜索（Ｓｅａｒｃｈ）の処理シーケンスは、図１７のように実行される。すなわち、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・に対する照射タイミング（追尾処理タイミング）毎に、ＦＦＴ演算が実行される。
【００２９】
これにより、周波数ｆと振幅ｐとの特性曲線として、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・のドップラープロフィールが取得される。
ここで、ドップラープロフィールの分解能Δｆは、以下の（２）式により与えられる。
【００３０】
【数２】

【００３１】
また、折返しを生じないドップラー周波数幅Ｆｗは、以下の（３）式により与えられる。
【００３２】
【数３】

【００３３】
上記（２）式および（３）式から得られたドップラープロフィールの分解能Δｆおよびドップラー周波数幅Ｆｗは、表示手段５０８により表示される。
【００３４】
しかしながら、上記の従来装置では、以下のような問題点がある。
すなわち、複数の目標を追尾する場合に、各目標毎に高いドップラー分解能のドップラープロフィールを得ることができない。
【００３５】
また、目標が加速度運動を行う場合には、ドップラープロフィールのドップラー分解能が劣化する。
また、目標のクロスレンジ長に対する反射強度分布が得られない。
【００３６】
また、各目標の運動が異なることから、所要のクロスレンジ分解能および所要の折返しを生じないクロスレンジ幅に対して、或る目標ではクロスレンジ分解能が許容値を満足せず、逆に、或る目標では必要以上に高いクロスレンジ分解能が得られてしまう。
【００３７】
同様に、各目標の運動が異なることから、或る目標では折返しを生じないクロスレンジ幅が所要値を満足せず、或る目標では折返しを生じないクロスレンジ幅が必要以上に広くなり、最適な資源配分を行うことができない。
さらに、各捜索領域のドップラー分解能が低くなる。
【００３８】
【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、複数の目標を追尾する場合に、最適な高分解能のドップラー周波数分布を得ることができないという問題点があった。
【００３９】
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、目標とレーダ装置との相対位置関係の変化に基づく反射信号の変化と、送信周波数の変化に基づく反射信号の変化とを利用することにより、高分解能のドップラー周波数分布を得ることのできるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００４０】
【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、観測領域および移動する目標に対して、捜索用パルス、捜索用パルスおよび追尾用パルスを含む電波のパルスをアンテナから照射するとともに、観測領域および目標からの反射波をアンテナから受信して観測領域および目標のドップラー周波数分布を得るためのレーダ装置であって、観測領域に対する捜索領域を複数の小領域に分割し、小領域のうちのいくつかに対して交互に捜索用パルスを照射するように、捜索用パルスの第１の照射タイミングを設定する多領域同時捜索用パルス設定手段と、第１の照射タイミングにしたがって、小領域に向けて捜索用パルスのビームが照射されるように、アンテナを制御する第１のパルス毎ビーム制御手段と、第１の照射タイミングにしたがって、複数の小領域からの反射波毎の受信信号を抽出する捜索領域毎信号抽出手段と、複数の小領域毎に抽出された受信信号をフーリエ変換して第１のドップラー周波数分布を得る第１のＦＦＴ手段と、目標に対する捜索モードと追尾モードとを切換えるモード切換手段と、追尾モードにおいて複数の目標に対して交互に追尾用パルスを照射するように、追尾用パルスの第２の照射タイミングを設定する同時追尾用パルス設定手段と、目標からの反射波に基づいて目標の追尾を行う追尾手段と、追尾手段による追尾結果に基づいて、目標の位置を含む追尾情報を蓄積する目標位置蓄積手段と、蓄積された追尾情報に関連する複数の目標のうちから、第２の照射タイミング毎に観測目標を設定する観測目標設定手段と、第２の照射タイミングにしたがって、観測目標に向けて捜索用パルスおよび追尾用パルスが照射されるように、アンテナを制御する第２のパルス毎ビーム制御手段と、第２の照射タイミングにしたがって、複数の目標からの反射波毎の受信信号を抽出する目標毎信号抽出手段と、複数の目標毎に抽出された受信信号を、Ｎ点の受信信号が得られた時点で、まとめてフーリエ変換して第２のドップラー周波数分布を得る第２のＦＦＴ手段と、捜索モードにおいて目標の捜索を行う捜索手段と、追尾モードと捜索モードとの切換結果にしたがって、受信信号を目標毎信号抽出手段または捜索手段に切換えて出力する切換スイッチとを備えたものである。
【００４２】
また、この発明に係るレーダ装置は、各目標毎の受信信号の位相時間に対する２次以上の変動成分を推定する位相変動推定手段と、位相変動推定手段の出力に基づいて各目標毎の２次以上の位相変動を補償する位相変動補償手段とを備え、位相変動推定手段および位相変動補償手段は、目標毎信号抽出手段とＦＦＴ手段との間に挿入されたものである。
【００４３】
また、この発明に係るレーダ装置は、各目標毎の受信信号の位相時間に対する２次以上の変動成分を追尾手段の出力に基づいて推定する追尾情報考慮型位相変動推定手段と、追尾情報考慮型位相変動推定手段の出力に基づいて、各目標毎の２次以上の位相変動を補償する位相変動補償手段とを備え、追尾情報考慮型位相変動推定手段および位相変動補償手段は、目標毎信号抽出手段とＦＦＴ手段との間に挿入されたものである。
【００４４】
また、この発明に係るレーダ装置は、追尾手段により定まる各目標の位置および運動情報に基づいて、目標のドップラー周波数分布のドップラー周波数とクロスレンジ方向の長さとの間の変換比を算出する周波数−長さ変換比算出手段と、変換比に基づいてドップラー周波数分布のドップラー軸をクロスレンジ長の軸に変換するクロスレンジ分布算出手段とを備え、周波数−長さ変換比算出手段およびクロスレンジ分布算出手段は、ＦＦＴ手段の後段に挿入されたものである。
【００４８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明に関連した参考例１について詳細に説明する。
図１はこの発明の参考例１を示すブロック構成図であり、前述（図１５参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【００４９】
図１において、１１はパルス毎ビーム制御手段（前述のビーム制御手段５０３に対応する）、１２は同時追尾用パルス設定手段（前述のパルス設定手段５１１に対応する）である。
【００５０】
１３は目標毎パルス設定手段であり、切換スイッチ５０６とＦＦＴ手段５０７との間に挿入されており、同時追尾用パルス設定手段１２と関連している。
上記手段１１〜１３以外の構成は、前述（図１５）と同様である。
【００５１】
パルス毎ビーム制御手段１１は、設定された観測目標に向けてパルス（捜索用パルスおよび追尾用パルス）のビームが照射されるように、アンテナ５０４を制御する。
【００５２】
同時追尾用パルス設定手段１２は、追尾モードにおいて、複数の目標に対して交互に追尾用パルスを照射するように、追尾用パルスの照射タイミングを設定する。
【００５３】
目標毎信号抽出手段１３は、同時追尾用パルス設定手段１２により設定された照射タイミングにしたがって、各目標からの反射波毎の受信信号を抽出する。
切換スイッチ５０６は、追尾モードと捜索モードとの切換結果にしたがって、受信信号を目標毎信号抽出手段１３または捜索手段５１０に切換えて出力する。
【００５４】
次に、図２および図１６を参照しながら、図１に示した参考例１による処理動作について説明する。
図２は参考例１による処理内容（パルスの照射タイミングおよびＦＦＴ演算処理タイミング）を示す説明図であり、前述の図１７に対応している。
【００５５】
参考例１においては、図１７のように各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎に連続的に追尾用パルスを照射するのではなく、図２に示すように、１パルス毎に追尾用パルスの照射対象となる目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・を切換える。
【００５６】
同時追尾用パルス設定手段１２は、ＰＲＦ値（パルス繰り返し周波数）Ｆｐと、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎のパルス数Ｎと、観測目標設定手段５１４で得られた目標数Ｍとに応じて、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・・に対する追尾用パルスの照射順序（照射タイミング）を決定する。
【００５７】
パルス毎ビーム制御手段１１は、前述のパルス照射順序および各観測目標に基づいて、パルス毎にビーム方向を制御する。
目標毎信号抽出手段１３は、同時追尾用パルス設定手段１２により設定される照射タイミングに基づいて、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・・毎に受信信号列をまとめる（図２参照）。
【００５８】
ＦＦＴ手段５０７は、各目標毎にまとめられた受信信号列に対して、フーリエ変換を行う。
ここで、追尾対象である目標数Ｍと、総ての追尾用パルス数Ｎとを前述（従来例）と同一に設定し、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・に対して順に１パルス毎に送信する場合（図２参照）を想定すれば、ドップラー分解能Δｆは、以下の（４）式で与えられる。
【００５９】
【数４】

【００６０】
（４）式から明らかなように、ドップラー分解能Δｆは、（２）式の場合の１／Ｍとなり、前述（従来装置）の場合よりも、Ｍ（目標数）倍だけ分解能が向上する。
【００６１】
ただし、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎の実質のＰＲＦ値Ｆｐは低下するので、折返しを生じないドップラー周波数幅Ｆｗ２は、以下の（５）式のように、従来装置の場合の１／Ｍになる。
【００６２】
【数５】

【００６３】
以上の処理により、観測目標のドップラー分解能Δｆを、従来装置よりもＭ（目標数）倍だけ向上させることができる。
【００６４】
なお、上記参考例１では、観測目標設定手段５１４のみに応答する同時追尾用パルス設定手段１２を用いてパルス毎ビーム制御手段１１を駆動したが、追尾・捜索並行型モード切換手段（モード切換手段５０９に代わる）からのモード切換信号に応答する捜索・追尾並行型同時追尾用パルス設定手段を用いて、パルス毎ビーム制御手段１１を駆動してもよい。
【００６５】
以下、図面を参照しながら、捜索・追尾並行型同時追尾用パルス設定手段を用いた参考例２について詳細に説明する。
図３はこの発明の参考例２を示すブロック構成図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【００６６】
図３において、２１は追尾・捜索並行型モード切換手段（前述のモード切換手段５０９に対応する）であり、モード切換信号を、パルス毎ビーム制御手段１１、切換スイッチ５０６および追尾・捜索並行型同時追尾用パルス設定手段（後述する）に入力する。
【００６７】
２２は追尾・捜索並行型同時追尾用パルス設定手段（前述の同時追尾用パルス設定手段１２に対応する）であり、追尾・捜索並行型モード切換手段２１および観測目標設定手段５１４に応答して、パルス毎ビーム制御手段１１および目標毎信号抽出手段１３を駆動する。
上記手段２１および２２以外の構成は、前述（図１）と同様である。
【００６８】
捜索・追尾並行型同時追尾用パルス設定手段２２は、複数の観測目標に対して追尾用パルスを照射した後に、捜索用パルスを照射する処理を１パルス毎に繰り返すための照射タイミングを設定する。
【００６９】
追尾・捜索並行型モード切換手段２１は、照射タイミングの設定結果にしたがって、目標に対する追尾モードと捜索モードとを切換える。
【００７０】
次に、図４および図１６を参照しながら、図３に示した参考例２による処理動作について説明する。
図４は参考例２による処理内容（パルスの照射タイミングおよびＦＦＴ演算処理タイミング）を示す説明図であり、前述の図２に対応している。
【００７１】
図４に示すように、参考例２においては、追尾と捜索との大きなサイクル（図２参照）が廃止されており、追尾対象である各目標に１パルスずつパルスを送信した後に、時間間隔を短くした捜索モード（Ｓ）が挿入されている。
【００７２】
まず、追尾・捜索並行型モード切換手段２１は、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・（図１６参照）に対して、１パルスずつ照射した後に時間τの捜索（Ｓ）を行うという処理を繰り返す（図４参照）。
【００７３】
これにより、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・へのパルス照射時間の周期性が保たれるので、追尾に割り当てられた時間の制約を越えて、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・に対するパルスの周期的な照射を持続することができる。
【００７４】
一方、追尾・捜索並行型同時追尾用パルス設定手段２２は、追尾・捜索並行型モード切換手段２１により設定されたモードと、ＰＲＦ値Ｆｐと、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎のパルス数（後述する照射回数Ｊに対応）と、観測目標設定手段５１４で得られた目標数Ｍとに応じて、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・に対してパルスの照射順序を決定する。
【００７５】
パルス毎ビーム制御手段１１は、前述のパルス照射順序および各観測目標に基づいて、各パルス毎にビームの方向を制御する。
目標毎信号抽出手段１３は、目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎に信号の抽出を行い、ＦＦＴ手段５０７は、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎のエコーのフーリエ変換を行い、演算結果を表示手段５０８に表示させる。
【００７６】
ここで、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・に対する追尾用パルスの照射回数をＪとすると、ドップラー分解能Δｆは、以下の（６）式で与えられる。
【００７７】
【数６】

【００７８】
ただし、上記（６）式において、τは１パルス照射後に実行される捜索（Ｓ）の処理時間である。
また、折返しを生じないドップラー周波数幅Ｆｗ３は、以下の（７）式で与えられる。
【００７９】
【数７】

【００８０】
ここで、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・に対する追尾用パルスの照射回数Ｊが以下の（８）式を満足する場合には、前述の参考例１に比べて、さらに分解能が向上する。
【数８】

ただし、この場合、折返しを生じないドップラー周波数幅Ｆｗ３は、（７）式から明らかなうように、Ｍ／（Ｍ＋τＦｐ）倍になる。
【００８１】
なお、上記参考例１、２では、受信信号の位相時間に対する２次以上の変動成分について考慮しなかったが、目標毎信号抽出手段１３とＦＦＴ手段５０７との間に、位相変動推定手段および位相変動補償手段を挿入してもよい。
【００８２】
以下、図面を参照しながら、位相変動推定手段および位相変動補償手段を挿入したこの発明の参考例３について詳細に説明する。
【００８３】
図５はこの発明の参考例３を示すブロック構成図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
ここでは、代表的に前述の参考例１に対して参考例３を適用した場合を示している。
【００８４】
図５において、３１は位相変動推定手段、３２は位相変動補償手段であり、これらは、目標毎信号抽出手段１３とＦＦＴ手段５０７との間に挿入されている。すなわち、位相変動推定手段３１は、目標毎信号抽出手段１３の出力側に接続されている。
【００８５】
また、位相変動補償手段３２は、目標毎信号抽出手段１３および位相変動推定手段３１の出力側に接続され、位相変動補償手段３２の出力信号は、ＦＦＴ手段５０７に入力されている。
【００８６】
位相変動推定手段３１は、各目標毎の受信信号の位相時間に対する２次以上の変動成分を推定する。
位相変動補償手段３２は、位相変動推定手段３１の出力信号に基づいて、各目標毎の２次以上の位相変動を補償する。
【００８７】
次に、図５に示した参考例３による処理動作について説明する。
この場合、位相変動推定手段３１および位相変動補償手段３２は、目標とレーダ間の距離変化の時間に対する２次以上の成分を推定して、これを補償する。
【００８８】
まず、位相変動推定手段３１は、目標毎信号抽出手段１３で得られた各目標の受信信号列ｓ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｎ−１）のうちの、２次以上の位相の変動成分φ（ｎ）を推定する。
【００８９】
位相変動補償手段３２は、以下の（９）式により、不要な２次以上の位相の変動成分φ（ｎ）を補償する。
【００９０】
【数９】

【００９１】
すなわち、受信信号列ｓ（ｎ）に対して、ｅｘｐ｛−ｊφ（ｎ）｝を乗算し、補償後の受信信号列ｓ′（ｎ）とする。
これにより、点像応答劣化の原因となる時間に対する２次以上の変動成分φ（ｎ）が補償される。
【００９２】
したがって、ＦＦＴ手段５０７においては、補償後の受信信号列ｓ′（ｎ）を用いてフーリエ変換を実行することができ、加速度目標の点像応答劣化の問題を解決することができる。
【００９３】
なお、上記参考例３では、単なる位相変動推定手段３１を用いたが、実際の追尾情報を考慮した追尾情報考慮型位相変動推定手段を用いてもよい。
以下、図面を参照しながら、追尾情報考慮型位相変動推定手段を用いた参考例４について詳細に説明する。
【００９４】
図６は参考例４を示すブロック構成図であり、前述（図５参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
ここでは、代表的に前述の参考例１に対して参考例４を適用した場合を示している。
【００９５】
図６において、４１は追尾情報考慮型位相変動推定手段（前述の位相変動推定手段３１に対応する）であり、追尾手段５１２の出力側にも接続されている。
追尾情報考慮型位相変動推定手段４１は、各目標毎の受信信号の位相時間に対する２次以上の変動成分を追尾手段５１２の出力信号に基づいて推定する。
位相変動補償手段３２は、追尾情報考慮型位相変動推定手段４１の出力信号に基づいて、前述と同様に各目標毎の２次以上の位相変動を補償する。
【００９６】
次に、図６に示した参考例４による処理動作について説明する。
この場合、追尾情報考慮型位相変動推定手段４１および位相変動補償手段３２は、追尾情報を考慮して位相変動量を推定し補償する。
【００９７】
まず、追尾情報考慮型位相変動推定手段４１は、追尾手段５１２の追尾結果に基づいて位相変動量を推定する。
たとえば、追尾結果に基づいて目標とレーダの距離変化Ｘ（ｎ）が推定された場合、距離変化Ｘ（ｎ）の２次以上の成分を抽出し、これを位相変動量に変換する。
【００９８】
以下、前述（参考例３）と同様に、位相変動補償手段３２は位相変動を補償し、ＦＦＴ手段５０７は、補償後の受信信号列を用いてフーリエ変換を実行する。
【００９９】
このように、追尾情報を用いて運動補償を行うことにより、補償の安定性が向上し、ドップラープロフィールの品質劣化を抑制することができる。
【０１００】
なお、上記参考例１〜４では、クロスレンジ分布について考慮しなかったが、クロスレンジ分布を考慮して、ＦＦＴ手段５０７の後段側に周波数−長さ変換比算出手段およびクロスレンジ分布算出手段を挿入してもよい。
【０１０１】
以下、図面を参照しながら、クロスレンジ分布を考慮した参考例５について詳細に説明する。
図７は参考例５を示すブロック構成図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
ここでは、代表的に前述の参考例１に対して参考例５を適用した場合を示している。
【０１０２】
図７において、５１は周波数−長さ変換比算出手段、５２はクロスレンジ分布算出手段であり、これらは、ＦＦＴ手段５０７の出力側に挿入されている。
すなわち、クロスレンジ分布算出手段５２は、ＦＦＴ手段５０７の後段（出力側）に接続されている。
【０１０３】
また、周波数−長さ変換比算出手段５１は、追尾手段５１２の出力側に接続されており、周波数−長さ変換比算出手段５１の出力信号は、クロスレンジ分布算出手段５２に入力されている。
【０１０４】
周波数−長さ変換比算出手段５１は、追尾手段５１２により定まる各目標の位置および運動情報に基づいて、目標のドップラー周波数分布のドップラー周波数とクロスレンジ方向の長さとの間の変換比を算出する。
【０１０５】
クロスレンジ分布算出手段５２は、周波数−長さ変換比算出手段５１で算出された変換比に基づいて、ドップラー周波数分布のドップラー軸をクロスレンジ長の軸に変換する。
【０１０６】
次に、図８を参照しながら、図７に示した参考例５による処理動作について説明する。
図８は参考例５による観測目標のジオメトリを示す説明図であり、観測目標の位置および速度をｘｙｚ軸の３次元ベクトル線で示している。
【０１０７】
図８において、矢印ＲＲは目標の位置ベクトル、矢印ＶＶは目標が進行する速度ベクトルＶＶである。
ここでは、位置ベクトルＲＲをｘ軸方向とし、位置ベクトルＲＲと速度ベクトルＶＶとの両方に直交する方向をｚ軸方向とし、ｚ軸とｘ軸との両者に直交する方向をｙ軸方向としている。
【０１０８】
また、位置ベクトルＲＲの大きさをＲとし、速度ベクトルＶＶの大きさをＶとしている。
θは位置ベクトルＲＲと速度ベクトルＶＶとのなす角、Ｌは座標値［０、−Ｌ／２、０］、［０、Ｌ／２、０］の二点を端点とする軸の長さである。
【０１０９】
この場合、周波数−長さ変換比算出手段５１およびクロスレンジ分布算出手段５２は、目標の追尾情報を用いて得られたドップラープロフィールの周波数と長さとの関係を算出し、ドップラープロフィールをクロスレンジ方向の長さに関する反射強度分布（以下、「クロスレンジ分布」という）に変換する。
【０１１０】
図８のように、位置ベクトルＲＲの位置を速度ベクトルＶＶで目標が進行する場合を考えると、長さＬの軸のドップラー周波数広がりＤＦは、位置ベクトルの大きさＲ、速度ベクトルの大きさＶおよび各ベクトルのなす角θを用いて、近似的に以下の（１０）式で与えられる。
【０１１１】
【数１０】

【０１１２】
ただし、（１０）式において、Ｆｃは搬送波周波数、Ｃは光速である。
（１０）式のようにドップラープロフィールが得られた場合、ドップラー軸をα（＝ＣＲ／（２ＶＦｃ｜ｓｉｎθ｜））倍することにより、ドップラー周波数広がりＤＦを長さ軸に変換することができる。
【０１１３】
したがって、周波数−長さ変換比算出手段５１は、追尾手段５１２の追尾結果に基づいて上記定数αを推定し、クロスレンジ分布算出手段５２は、ＦＦＴ手段５０７で得られたドップラーヒストリのドップラー軸をα倍することにより、クロスレンジプロフィールを得る。
【０１１４】
上記クロスレンジプロフィールの算出処理により、前述の参考例１〜４に比べて、高分解能なクロスレンジプロフィールを得ることができる。
【０１１５】
なお、上記参考例５では、単なるモード切換手段５０９および同時追尾用パルス設定手段１２を用いたが、ＰＲＦ値（パルス繰り返し周波数）Ｆｃを考慮して、ＰＲＦ可変型モード切換手段およびＰＲＦ可変型同時追尾用パルス設定手段を用いてもよい。
【０１１６】
以下、図面を参照しながら、ＰＲＦ可変型モード切換手段およびＰＲＦ可変型同時追尾用パルス設定手段を用いた参考例６について詳細に説明する。
【０１１７】
図９は参考例６を示すブロック構成図であり、前述（図７参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１１８】
図９において、６１は周波数−長さ変換比算出手段５１の出力側に接続された目標毎所要ＰＲＦパルス数算出手段、６２はＰＲＦ可変型同時追尾用パルス設定手段（前述の同時追尾用パルス設定手段１２に対応する）、６３はＰＲＦ可変型モード切換手段（前述のモード切換手段５０９に対応する）である。
【０１１９】
目標毎所要ＰＲＦパルス数算出手段６１は、周波数−長さ変換比算出手段５１により算出された変換比に基づいて、所定のクロスレンジ分解能と所定の折返しが生じないクロスレンジ幅とを満足するための、各目標毎の追尾用パルスの繰り返し周波数およびパルス数を設定する。
【０１２０】
ＰＲＦ可変型同時追尾用パルス設定手段６２は、目標毎所要ＰＲＦパルス数算出手段６１の出力信号に応じて、全ての観測目標に対する追尾用パルスの照射タイミングを設定する。
【０１２１】
ＰＲＦ可変型モード切換手段６３は、設定された照射タイミングにしたがって、目標に追尾用パルスを照射する場合には追尾モードを実行し、他の場合には捜索モードを実行するようにモードを切換える。
【０１２２】
次に、図１０を参照しながら、図９に示した参考例６による処理動作について説明する。
図１０は参考例６による処理内容（パルスの照射タイミング）を示す説明図である。
【０１２３】
この場合、目標毎所要ＰＲＦパルス数算出手段６１、ＰＲＦ可変型同時追尾用パルス設定手段６２およびＰＲＦ可変型モード切換手段６３は、目標の追尾結果として得られる位置情報および運動情報に基づいて、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎のＰＲＦ値Ｆｐｃおよびパルス数Ｎｃを制御して、最適なパルス送信を行うとともに、パルス送信の合間に捜索（Ｓ）を実行する（図１０参照）。
【０１２４】
ここで、折返しを生じない最小クロスレンジ長をＬｗとすると、観測目標のＰＲＦ値Ｆｐｃに課せられる条件は、以下の（１１）式で与えられる。
【０１２５】
【数１１】

【０１２６】
また、所要クロスレンジ分解能をΔｃとすると、観測目標のパルス数Ｎｃに課せられる条件は、以下の（１２）式で与えられる。
【０１２７】
【数１２】

【０１２８】
したがって、目標毎所要ＰＲＦパルス数算出手段６１は、周波数−長さ変換比算出手段５１で得られた定数αに基づいて、各目標毎に必要なＰＲＦ値Ｆｐｃおよびパルス数Ｎｃを設定する。
【０１２９】
ＰＲＦ可変型同時追尾用パルス設定手段６２は、目標毎所要ＰＲＦパルス数算出手段６１で得られた各目標毎のＰＲＦ値Ｆｐｃおよびパルス数Ｎｃにしたがって、各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎のパルスの照射タイミングを決定する。
【０１３０】
ＰＲＦ可変型モード切換手段６３は、ＰＲＦ可変型同時追尾用パルス設定手段６２で得られた各目標毎のパルスの照射タイミングにしたがって、捜索モード（Ｓ）と追尾モードとを切換える（図１０参照）。
【０１３１】
以下、前述と同様に、目標毎信号抽出手段１３は各目標Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎のパルスを抽出し、ＦＦＴ手段５０７はフーリエ変換を行い、クロスレンジ分布算出手段５２は、クロスレンジ分布を算出して表示手段５０８に表示させる。
【０１３２】
上記処理を行うことにより、前述の参考例５に比べて、ドップラーの広がりの大きな目標に対しては、高いＰＲＦ値Ｆｐｃで且つ少ないパルス数Ｎｃで観測を行い、ドップラーの広がりの小さい目標に対しては、低いＰＲＦ値Ｆｐｃで且つ多くのパルス数Ｎｃで観測を行うことができる。
【０１３３】
したがって、所要のクロスレンジ分解能Δｃおよびクロスレンジに関する折返しの最小幅が与えられた場合に、これらに対する必要最小限の動作パラメータが設定されるので、パルス送信および反射波受信後の処理の無駄を減らすことができる。
【０１３４】
なお、上記参考例１〜６では、移動する目標を追尾および捜索する場合について説明したが、移動することのない観測領域を捜索する場合に適用してもよい。
【０１３５】
以下、図面を参照しながら、観測領域を捜索対象とした参考例７について詳細に説明する。
図１１は参考例７を示すブロック構成図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１３６】
図１１において、７１は受信機５０５の出力側に接続された捜索領域毎信号抽出手段であり、前述の目標毎信号抽出手段１３に対応している。
７２はパルス毎ビーム制御手段１１および捜索領域毎信号抽出手段７１を駆動制御する多領域同時捜索用パルス設定手段、７３は捜索領域毎信号抽出手段７１およびＦＦＴ手段５０７を含む多領域同時捜索手段である。
【０１３７】
この場合、捜索目標となる観測領域が移動しないので、前述の切換スイッチ５０６、モード切換手段５０９、捜索手段５１０、追尾手段５１２、目標位置蓄積手段５１３および観測目標瀬設定手段５１４などは不要となる。
【０１３８】
また、アンテナ５０４は、観測領域に対して捜索用パルスを含む電波のパルスを照射するとともに観測領域からの反射波を受信し、ＦＦＴ手段５０７は、観測領域のドップラー周波数分布を得るようになっている。
【０１３９】
多領域同時捜索用パルス設定手段７２は、観測領域に対する捜索領域を複数の小領域に分割し、小領域のうちのいくつかに対して交互に捜索用パルスを照射するように、捜索用パルスの照射タイミングを設定する。
【０１４０】
多領域同時捜索手段７３内の捜索領域毎信号抽出手段７１は、設定された照射タイミングにしたがって、各小領域からの反射波毎の受信信号を抽出し、ＦＦＴ手段５０７は、各小領域毎に抽出された受信信号をフーリエ変換してドップラー周波数分布を得る。
【０１４１】
また、パルス毎ビーム制御手段１１は、設定された照射タイミングにしたがって、小領域に向けて捜索用パルスのビームが照射されるように、アンテナ５０４を制御する。
【０１４２】
次に、図１２および図１３を参照しながら、図１１に示した参考例７による処理動作について説明する。
図１２は捜索領域Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・の方位（アジマス・エレベーション平面）を示す説明図であり、横軸はアジマス角、縦軸はエレベーション角である。
【０１４３】
図１３は参考例７による処理内容（パルスの照射タイミングおよびＦＦＴ演算処理タイミング）を示す説明図であり、前述の図２および図４などに対応している。
【０１４４】
まず、多領域同時捜索用パルス設定手段７２は、捜索処理における各観測領域でのドップラー分解能を向上させることを目的として、たとえばアジマス・エレベーション平面のＡ領域、Ｂ領域、Ｃ領域（図１２参照）を捜索する場合に、図２および図４と同様に、各領域Ａ〜Ｃに対して交互にパルスを照射する（図１３参照）。
【０１４５】
多領域同時捜索手段７３内の捜索領域毎信号抽出手段７１は、多領域同時捜索用パルス設定手段７２で設定された照射タイミングにしたがって、各捜索領域毎の信号を抽出し、ＦＦＴ手段５０７は、抽出された信号をフーリエ変換して、演算結果（ドップラー周波数分布）を表示手段５０８に表示させる。
【０１４６】
このように、各捜索領域Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・に対して交互にパルスを照射することにより、各捜索領域Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・毎に連続してパルスを照射する場合に比べて、ドップラー分解能を向上させることができる。
【０１４７】
なお、上記参考例７では、観測領域のみを捜索対象としたが、前述の移動する目標も含めて捜索対象としてもよい。
【０１４８】
以下、図面を参照しながら、観測領域および移動する目標を捜索対象としたこの発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１４はこの発明の実施の形態１を示すブロック構成図であり、前述（図１、図３、図５〜図７、図９、図１１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【０１４９】
図１４において、８１はパルス毎ビーム制御手段（前述のパルス毎ビーム制御手段１１に対応）であり、観測領域を捜索するための第１のパルス毎ビーム制御手段と、観測目標を追尾・捜索するための第２のパルス毎ビーム制御手段とを含む。
【０１５０】
８２は同時追尾用パルス設定手段１２（図７参照）に対応した追尾・捜索同時処理用パルス設定手段であり、観測目標を追尾・捜索するための同時追尾用パルス設定手段１２の機能のみならず、観測領域を捜索するための多領域同時捜索用パルス設定手段７２の機能を含む。
【０１５１】
８３は多領域同時捜索手段７３（図１１参照）に対応した多領域同時捜索手段であり、観測領域を捜索するための多領域同時捜索手段７３の機能のみならず、観測目標を捜索するための捜索手段５１０（図７参照）の機能を含む。
【０１５２】
多領域同時捜索手段８３は、第１の照射タイミングにしたがって、複数の小領域からの反射波毎の受信信号を抽出する捜索領域毎信号抽出手段７１（図１１参照）と、複数の小領域毎に抽出された受信信号をフーリエ変換して第１のドップラー周波数分布を得る第１のＦＦＴ手段（図１１参照）の機能を含む。
【０１５３】
この場合、アンテナ５０４は、観測領域および移動する目標に対して、捜索用パルス、捜索用パルスおよび追尾用パルスを含む電波のパルスを照射するとともに、観測領域および目標からの反射波を受信する。
また、ＦＦＴ手段５０７は、観測領域および目標のドップラー周波数分布を得るようになっている。
【０１５４】
追尾・捜索同時処理用パルス設定手段８２内の多領域同時捜索用パルス設定手段は、観測領域に対する捜索領域を複数の小領域に分割し、小領域のうちのいくつかに対して交互に捜索用パルスを照射するように、捜索用パルスの第１の照射タイミングを設定する。
【０１５５】
また、追尾・捜索同時処理用パルス設定手段８２内の同時追尾用パルス設定手段は、追尾モードにおいて複数の目標に対して交互に追尾用パルスを照射するように、追尾用パルスの第２の照射タイミングを設定する。
【０１５６】
パルス毎ビーム制御手段８１内の第１のパルス毎ビーム制御手段は、第１の照射タイミングにしたがって、小領域に向けて捜索用パルスのビームが照射されるように、アンテナ５０４を制御する。
【０１５７】
また、パルス毎ビーム制御手段８１内の第２のパルス毎ビーム制御手段は、第２の照射タイミングにしたがって、観測目標に向けて捜索用パルスおよび追尾用パルスが照射されるように、アンテナ５０４を制御する。
【０１５８】
目標毎信号抽出手段１３は、第２の照射タイミングにしたがって、各目標からの反射波毎の受信信号を抽出する。
【０１５９】
目標毎信号抽出手段１３の出力側に接続されたＦＦＴ手段５０７は、第２のＦＦＴ手段として機能し、各目標毎に抽出された受信信号を、Ｎ点の受信信号が得られた時点で、まとめてフーリエ変換して第２のドップラー周波数分布を得る。
【０１６０】
観測目標設定手段５１４は、目標位置蓄積手段５１３に蓄積された追尾情報に関連する各目標のうちから、第２の照射タイミング毎に観測目標を設定する。
【０１６１】
次に、図１４に示したこの発明の実施の形態１による処理動作について説明する。
この場合、第１および第２の照射タイミングにしたがう処理を併用することにより、目標追尾におけるドップラー分解能の向上と、観測領域の捜索におけるドップラー分解能の向上とを同時に達成する。
【０１６２】
まず、追尾・捜索同時処理用パルス設定手段８２は、前述の捜索モードにおける複数の捜索小領域の同時捜索と、前述の追尾モードにおける複数目標の同時追尾とを実行するための第１および第２のパルス照射タイミングを決定する。
【０１６３】
切換スイッチ５０６は、各モード毎に、目標毎信号抽出手段１３または多領域同時捜索手段８３に受信信号列を送る。
以下、前述と同様の処理を実行することにより、参考例１と同様の効果を奏することができる。
【０１６４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、観測領域および移動する目標に対して、捜索用パルス、捜索用パルスおよび追尾用パルスを含む電波のパルスをアンテナから照射するとともに、観測領域および目標からの反射波をアンテナから受信して観測領域および目標のドップラー周波数分布を得るためのレーダ装置であって、観測領域に対する捜索領域を複数の小領域に分割し、小領域のうちのいくつかに対して交互に捜索用パルスを照射するように、捜索用パルスの第１の照射タイミングを設定する多領域同時捜索用パルス設定手段と、第１の照射タイミングにしたがって、小領域に向けて捜索用パルスのビームが照射されるように、アンテナを制御する第１のパルス毎ビーム制御手段と、第１の照射タイミングにしたがって、複数の小領域からの反射波毎の受信信号を抽出する捜索領域毎信号抽出手段と、複数の小領域毎に抽出された受信信号をフーリエ変換して第１のドップラー周波数分布を得る第１のＦＦＴ手段と、目標に対する捜索モードと追尾モードとを切換えるモード切換手段と、追尾モードにおいて複数の目標に対して交互に追尾用パルスを照射するように、追尾用パルスの第２の照射タイミングを設定する同時追尾用パルス設定手段と、目標からの反射波に基づいて目標の追尾を行う追尾手段と、追尾手段による追尾結果に基づいて、目標の位置を含む追尾情報を蓄積する目標位置蓄積手段と、蓄積された追尾情報に関連する複数の目標のうちから、第２の照射タイミング毎に観測目標を設定する観測目標設定手段と、第２の照射タイミングにしたがって、観測目標に向けて捜索用パルスおよび追尾用パルスが照射されるように、アンテナを制御する第２のパルス毎ビーム制御手段と、第２の照射タイミングにしたがって、複数の目標からの反射波毎の受信信号を抽出する目標毎信号抽出手段と、複数の目標毎に抽出された受信信号を、Ｎ点の受信信号が得られた時点で、まとめてフーリエ変換して第２のドップラー周波数分布を得る第２のＦＦＴ手段と、捜索モードにおいて目標の捜索を行う捜索手段と、追尾モードと捜索モードとの切換結果にしたがって、受信信号を目標毎信号抽出手段または捜索手段に切換えて出力する切換スイッチとを備えたので、観測領域および移動する目標に対してドップラー分解能を向上させたレーダ装置が得られる効果がある。
【０１６６】
また、この発明によれば、各目標毎の受信信号の位相時間に対する２次以上の変動成分を推定する位相変動推定手段と、位相変動推定手段の出力に基づいて各目標毎の２次以上の位相変動を補償する位相変動補償手段とを備え、位相変動推定手段および位相変動補償手段は、目標毎信号抽出手段とＦＦＴ手段との間に挿入されたので、加速度目標の点像応答劣化の問題を解決したレーダ装置が得られる効果がある。
【０１６７】
また、この発明によれば、各目標毎の受信信号の位相時間に対する２次以上の変動成分を追尾手段の出力に基づいて推定する追尾情報考慮型位相変動推定手段と、追尾情報考慮型位相変動推定手段の出力に基づいて、各目標毎の２次以上の位相変動を補償する位相変動補償手段とを備え、追尾情報考慮型位相変動推定手段および位相変動補償手段は、目標毎信号抽出手段とＦＦＴ手段との間に挿入され、追尾情報を用いて運動補償を実行するようにしたので、補償の安定性が向上し、ドップラープロフィールの品質劣化を抑制したレーダ装置が得られる効果がある。
【０１６８】
また、この発明によれば、追尾手段により定まる各目標の位置および運動情報に基づいて、目標のドップラー周波数分布のドップラー周波数とクロスレンジ方向の長さとの間の変換比を算出する周波数−長さ変換比算出手段と、変換比に基づいてドップラー周波数分布のドップラー軸をクロスレンジ長の軸に変換するクロスレンジ分布算出手段とを備え、周波数−長さ変換比算出手段およびクロスレンジ分布算出手段は、ＦＦＴ手段の後段に挿入されたので、さらに高分解能なクロスレンジプロフィールを取得可能なレーダ装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の参考例１を示すブロック構成図である。
【図２】 この発明の参考例１による処理動作を示す説明図である。
【図３】 この発明の参考例２を示すブロック構成図である。
【図４】 この発明の参考例２による処理動作を示す説明図である。
【図５】 この発明の参考例３を示すブロック構成図である。
【図６】 この発明の参考例４を示すブロック構成図である。
【図７】 この発明の参考例５を示すブロック構成図である。
【図８】 この発明の参考例５による処理動作を示す説明図である。
【図９】 この発明の参考例６を示すブロック構成図である。
【図１０】 この発明の参考例６による処理動作を示す説明図である。
【図１１】 この発明に関連した参考例７を示すブロック構成図である。
【図１２】 参考例７による処理動作を示す説明図である。
【図１３】 参考例７による処理動作を示す説明図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１を示すブロック構成図である。
【図１５】 従来のレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図１６】 従来のレーダ装置によるジオメトリを示す説明図である。
【図１７】 従来のレーダ装置による処理動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ パルス毎ビーム制御手段、１２ 同時追尾用パルス設定手段、１３ 目標毎信号抽出手段、２１ 追尾・捜索並行型モード切換手段、２２ 捜索・追尾並行型同時追尾用パルス設定手段、３１ 位相変動推定手段、３２ 位相変動補償手段、４１ 追尾情報考慮型位相変動推定手段、５１ 周波数−長さ変換比算出手段、５２ クロスレンジ分布算出手段、６１ 目標毎所要ＰＲＦパルス数算出手段、６２ ＰＲＦ可変型同時追尾用パルス設定手段、６３ ＰＲＦ可変型モード切換手段、７１ 捜索領域毎信号抽出手段、７２ 多領域同時捜索用パルス設定手段、８１ パルス毎ビーム制御手段（第１および第２のパルス毎ビーム制御手段）、８２ 追尾・捜索同時処理用パルス設定手段（多領域同時捜索用パルス設定手段および同時追尾用パルス設定手段）、８３ 多領域同時捜索手段（捜索領域毎信号抽出手段および捜索手段）、５０４ アンテナ、５０６ 切換スイッチ、５０９ モード切換手段、５１２ 追尾手段、５１３ 目標位置蓄積手段、５１４ 観測目標設定手段、５０７ ＦＦＴ手段、５１０ 捜索手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar apparatus for irradiating a moving target with a radio wave pulse from an antenna and receiving a reflected wave from the target from the antenna to obtain a target Doppler frequency distribution, and in particular, the target and the radar apparatus. The present invention relates to a radar apparatus that can obtain a high-resolution Doppler frequency distribution by using a change in a reflected signal based on a change in relative positional relationship with the signal and a change in a reflected signal based on a change in transmission frequency.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of radar apparatus, for example, there is one described in a publicly known document “Introduction to air-borne-radar”.
[0003]
FIG. 15 is a block diagram showing a conventional radar apparatus similar to that described in FIG. 18 on page 25 of the above document.
In FIG. 15, 501 is a transmitter, 502 is a transmission / reception switch, 503 is a beam control means, 504 is a transmission / reception antenna (hereinafter simply referred to as “antenna”), and 505 is a receiver.
[0004]
The duplexer 502 selectively connects one of the transmitter 501 and the receiver 505 to the antenna 504.
The beam control unit 503 performs the irradiation direction and output control of the pulse irradiated from the antenna 504 and the reception control of the reflected wave signal received from the antenna 504.
[0005]
Reference numeral 506 denotes a change-over switch inserted on the output side of the receiver 505, 507 denotes FFT means for performing a fast Fourier transform on a received signal input via the change-over switch 506, and 508 denotes display means for displaying an FFT calculation result. is there.
[0006]
Reference numeral 509 denotes mode switching means for inputting a mode switching signal for switching between the tracking mode and the search mode for the target to the beam control means 503 and the changeover switch 506.
[0007]
Reference numeral 510 denotes search means. When the search mode is selected by the mode switching means 509, a received signal is input via the changeover switch 506, and the target search is executed.
[0008]
The changeover switch 506 switches the received signal to the FFT means 507 or the search means 510 according to the result of switching between the tracking mode and the search mode by the mode switch means 509 and outputs it.
The FFT unit 507 obtains a Doppler frequency distribution by performing a Fourier transform on the received signal extracted for each target in the tracking mode.
[0009]
Reference numeral 511 denotes pulse setting means for generating operation timing pulses (pulses for determining pulse irradiation timing) for the beam control means 503 and the FFT means 507.
Reference numeral 512 denotes tracking means for tracking the target based on the reflected wave from the target. When the tracking mode is selected by the mode switching means 509, a received signal is input via the changeover switch 506 to track the target. Execute.
[0010]
Reference numeral 513 denotes target position storage means connected to the search means 510 and the tracking means 512, and stores tracking information including the target position based on the search result by the search means 510 and the tracking result by the tracking means 512.
[0011]
Reference numeral 514 denotes observation target setting means connected to the target position accumulating means 513, which sets an observation target for each irradiation timing from among the targets related to the accumulated tracking information.
Output signals of the mode switching unit 509, the pulse setting unit 511, and the observation target setting unit 514 are input to the beam control unit 503.
[0012]
Next, specific operations of the conventional radar apparatus shown in FIG. 15 will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing the observation geometry, and FIG. 17 is an explanatory diagram showing the pulse irradiation timing and the FFT calculation processing timing (corresponding to the irradiation timing).
[0013]
In FIG. 16, A, B, C,... Are targets to which pulses from the radar apparatus are irradiated, and here, three targets A to C are shown as representatives. The arrow directions of the targets A to C indicate the respective moving directions.
[0014]
In FIG. 17, the Doppler frequency distribution of each target A, B, C,... Obtained by the FFT calculation is shown, the horizontal axis f represents the frequency, and the vertical axis p represents the power (amplitude).
[0015]
First, in FIG. 15, the high-frequency pulse generated by the transmitter 501 becomes a transmission pulse via the transmission / reception switch 502 and is irradiated from the antenna 504 in the observation direction (target).
[0016]
The pulse irradiated from the antenna 504 is reflected by the observation target (target).
Of the echo components of the reflected wave scattered by the target, the component directed toward the radar device is received by the receiver 505 via the antenna 504 and the transmission / reception switch 502.
[0017]
Note that the direction of pulse beam irradiation from the antenna 504 is controlled by the beam control means 503.
In the conventional radar apparatus, when searching and tracking a target, the tracking process and the search process are repeatedly executed at certain time intervals.
[0018]
The mode switching means 509 switches between the tracking mode and the search mode, and inputs this switching information to the beam control means 503 and the changeover switch 506.
Thereby, the changeover switch 506 inputs the received signal to the tracking means 512 in the tracking mode, and inputs the received signal to the searching means 510 in the search mode.
[0019]
Search means 510 performs search processing of the designated area, and when a target is detected, the target detection position is stored in target position storage means 513 as tracking information.
The tracking means 512 performs a tracking process for the designated target, and similarly accumulates information related to the target position in the target position accumulation means 513 as tracking information.
[0020]
The observation target setting unit 514 determines a tracking target from the targets stored in the target position storage unit 513, and inputs this tracking target to the beam control unit 503. The target number at this time is, for example, “M”.
[0021]
On the other hand, in tracking, a plurality of targets are observed in order.
For example, as shown in FIG. 16, when there are a plurality of (for example, three) targets A, B, and C in different directions, the targets A, B, and C are observed in order.
[0022]
Further, as shown in FIG. 17, in the observation of the target A, four tracking pulses are continuously applied to the target A, and subsequently, in the observation of the target B, the target B is continuously applied. In the same manner, in the observation of the target C, four tracking pulses are continuously irradiated to the target C.
[0023]
The pulse setting unit 511 sets a pulse repetition frequency (hereinafter referred to as “PRF”) Fp and the number N of irradiation pulses for one target as irradiation timings, and inputs these pulse parameters to the beam control unit 503.
[0024]
The beam control means 503 applies pulse radio waves to each target A, B, C,... According to the position, target number M, PRF value Fp, and irradiation pulse number N of each target A, B, C,. The beam direction of the antenna 504 is switched at a timing at which irradiation can be performed.
[0025]
Here, in order to obtain a reflection intensity distribution (hereinafter referred to as “Doppler profile”) with respect to a target Doppler frequency, it is necessary to perform a Fourier transform on N points of received signal sequences for each target.
[0026]
The FFT unit 507 receives the received signal s (n) for each target A, B, C,... According to the number of irradiation pulses N and the PRF value Fp set by the pulse setting unit 511 (n = 0, 1, .., N-1) are collected, and for each target A, B, C,..., Discrete Fourier transform is performed according to the following equation (1), and Doppler profile S (i) (i = 0) , ..., N-1).
[0027]
[Expression 1]

[0028]
The tracking (Search) and search (Search) processing sequence for each target A, B, C,... Is executed as shown in FIG. That is, the FFT calculation is executed for each irradiation timing (tracking processing timing) for each target A, B, C,.
[0029]
Thereby, the Doppler profile of each target A, B, C, ... is acquired as a characteristic curve of the frequency f and the amplitude p.
Here, the resolution Δf of the Doppler profile is given by the following equation (2).
[0030]
[Expression 2]

[0031]
Further, the Doppler frequency width Fw that does not cause aliasing is given by the following equation (3).
[0032]
[Equation 3]

[0033]
The display unit 508 displays the Doppler profile resolution Δf and the Doppler frequency width Fw obtained from the equations (2) and (3).
[0034]
However, the above conventional apparatus has the following problems.
That is, when tracking a plurality of targets, a Doppler profile with high Doppler resolution cannot be obtained for each target.
[0035]
In addition, when the target performs acceleration motion, the Doppler resolution of the Doppler profile deteriorates.
Further, the reflection intensity distribution with respect to the target cross range length cannot be obtained.
[0036]
In addition, since the motion of each target is different, the cross range resolution does not satisfy the allowable value for a certain target with respect to the required cross range resolution and the cross range width that does not cause the required aliasing. The target will give a higher cross range resolution than necessary.
[0037]
Similarly, since the movement of each target is different, the cross range width that does not cause aliasing does not satisfy the required value for a certain target, and the cross range width that does not cause aliasing for a certain target becomes unnecessarily wide. Resource allocation is not possible.
Furthermore, the Doppler resolution of each search area is lowered.
[0038]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional radar apparatus has a problem in that it cannot obtain an optimal high-resolution Doppler frequency distribution when tracking a plurality of targets.
[0039]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a change in the reflected signal based on a change in the relative positional relationship between the target and the radar apparatus, and a change in the reflected signal based on a change in the transmission frequency. It is an object of the present invention to obtain a radar apparatus that can obtain a high-resolution Doppler frequency distribution by using it.
[0040]
[Means for Solving the Problems]
The radar apparatus according to the present invention is The observation area and moving target are irradiated with radio pulses including a search pulse, a search pulse and a tracking pulse from the antenna, and reflected waves from the observation area and the target are received from the antenna. A radar apparatus for obtaining a target Doppler frequency distribution, wherein a search area for an observation area is divided into a plurality of small areas, and a search pulse is alternately irradiated to some of the small areas. The multi-region simultaneous search pulse setting means for setting the first irradiation timing of the search pulse and the antenna is controlled so that the beam of the search pulse is irradiated toward the small region according to the first irradiation timing. The first pulse-by-pulse beam control means and a search for extracting received signals for each reflected wave from a plurality of small areas according to the first irradiation timing. Mode switching for switching between a search mode and a tracking mode for a target, a signal extraction unit for each region, a first FFT unit that obtains a first Doppler frequency distribution by Fourier-transforming a received signal extracted for each of a plurality of small regions Based on the reflected wave from the target, the simultaneous tracking pulse setting means for setting the second irradiation timing of the tracking pulse so that the tracking pulse is alternately irradiated to the plurality of targets in the tracking mode Tracking means for tracking the target, target position storage means for storing tracking information including the position of the target based on the tracking result by the tracking means, and a plurality of targets related to the stored tracking information, Observation target setting means for setting an observation target at each second irradiation timing, and a search pulse and a tracking pulse toward the observation target according to the second irradiation timing. Second pulse-by-pulse beam control means for controlling the antenna so as to emit light, and target-by-target signal extraction means for extracting received signals for each reflected wave from a plurality of targets according to the second irradiation timing, A second FFT means for obtaining a second Doppler frequency distribution by collectively Fourier-transforming the received signals extracted for each of the plurality of targets when N received signals are obtained; and a target in the search mode A search means for searching for, and a changeover switch for switching the received signal to the signal extraction means for each target or the search means in accordance with the switching result between the tracking mode and the search mode; It is equipped with.
[0042]
The radar apparatus according to the present invention includes a phase fluctuation estimation unit that estimates a second-order or higher fluctuation component with respect to the phase time of the received signal for each target, and a secondary for each target based on the output of the phase fluctuation estimation unit. Phase fluctuation compensation means for compensating for the above phase fluctuation, and the phase fluctuation estimation means and the phase fluctuation compensation means are inserted between the signal extraction means for each target and the FFT means.
[0043]
Further, the radar apparatus according to the present invention includes a tracking information consideration type phase fluctuation estimation means for estimating a second or higher order fluctuation component with respect to the phase time of the received signal for each target based on the output of the tracking means, and a tracking information consideration type. A phase fluctuation compensating means for compensating for a second or higher order phase fluctuation for each target based on the output of the phase fluctuation estimating means, and the tracking information-considering type phase fluctuation estimating means and the phase fluctuation compensating means are used for signal extraction per target. Between the means and the FFT means.
[0044]
The radar apparatus according to the present invention calculates a conversion ratio between the Doppler frequency of the target Doppler frequency distribution and the length in the cross-range direction based on the position and motion information of each target determined by the tracking means. A length conversion ratio calculating means; and a cross range distribution calculating means for converting the Doppler axis of the Doppler frequency distribution into a cross range length axis based on the conversion ratio, and the frequency-length conversion ratio calculating means and the cross range distribution calculating. The means is inserted after the FFT means.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Less than, The present invention with reference to the drawings Reference example 1 related to Will be described in detail.
FIG. 1 illustrates the present invention. Reference example 1 The same components as those described above (see FIG. 15) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0049]
In FIG. 1, 11 is a pulse-by-pulse beam control means (corresponding to the above-mentioned beam control means 503), and 12 is a simultaneous tracking pulse setting means (corresponding to the above-mentioned pulse setting means 511).
[0050]
Reference numeral 13 denotes target pulse setting means, which is inserted between the changeover switch 506 and the FFT means 507 and is related to the simultaneous tracking pulse setting means 12.
The configuration other than the above means 11 to 13 is the same as that described above (FIG. 15).
[0051]
The pulse-by-pulse beam control unit 11 controls the antenna 504 so that a beam of pulses (search pulse and tracking pulse) is emitted toward the set observation target.
[0052]
The simultaneous tracking pulse setting means 12 sets the irradiation timing of the tracking pulses so that the tracking pulses are alternately irradiated to a plurality of targets in the tracking mode.
[0053]
The signal extraction unit 13 for each target extracts a reception signal for each reflected wave from each target in accordance with the irradiation timing set by the pulse setting unit 12 for simultaneous tracking.
The changeover switch 506 switches the received signal to the target signal extraction means 13 or the search means 510 according to the switching result between the tracking mode and the search mode, and outputs it.
[0054]
Next, referring to FIG. 2 and FIG. Reference example 1 The processing operation by will be described.
Figure 2 Reference example 1 FIG. 18 is an explanatory diagram showing the processing contents (pulse irradiation timing and FFT calculation processing timing) according to FIG. 17 and corresponds to FIG. 17 described above.
[0055]
Reference example 1 In FIG. 17, the tracking pulse is not irradiated continuously for each target A, B, C,... As shown in FIG. 17, but the tracking pulse is irradiated for each pulse as shown in FIG. The target A, B, C,.
[0056]
The simultaneous tracking pulse setting means 12 includes a PRF value (pulse repetition frequency) Fp, a pulse number N for each target A, B, C,..., And a target number M obtained by the observation target setting means 514. In accordance with, the order of irradiation of the tracking pulses (irradiation timing) for each target A, B, C,... Is determined.
[0057]
The pulse-by-pulse beam control unit 11 controls the beam direction for each pulse based on the above-described pulse irradiation order and each observation target.
The target signal extraction means 13 collects the received signal sequence for each target A, B, C,... Based on the irradiation timing set by the simultaneous tracking pulse setting means 12 (see FIG. 2).
[0058]
The FFT means 507 performs a Fourier transform on the received signal sequence collected for each target.
Here, the target number M to be tracked and all tracking pulse numbers N are set in the same manner as described above (conventional example), and one pulse is sequentially applied to each target A, B, C,. Assuming the case of transmission every time (see FIG. 2), the Doppler resolution Δf is given by the following equation (4).
[0059]
[Expression 4]

[0060]
As apparent from the equation (4), the Doppler resolution Δf is 1 / M in the case of the equation (2), and the resolution is improved by M (target number) times as compared with the case of the above (conventional device).
[0061]
However, since the actual PRF value Fp for each target A, B, C,... Decreases, the Doppler frequency width Fw2 that does not cause aliasing is the same as that in the case of the conventional apparatus as shown in the following equation (5). 1 / M.
[0062]
[Equation 5]

[0063]
With the above processing, the Doppler resolution Δf of the observation target can be improved by M (target number) times as compared with the conventional apparatus.
[0064]
Reference Example 1 above Then, the pulse-by-pulse beam control unit 11 is driven by using the simultaneous tracking pulse setting unit 12 that responds only to the observation target setting unit 514, but from the tracking / search parallel mode switching unit (instead of the mode switching unit 509). The beam-by-pulse beam control unit 11 may be driven by using a search / tracking parallel type simultaneous tracking pulse setting unit that responds to the mode switching signal.
[0065]
Hereinafter, with reference to the drawings, the search / tracking parallel type simultaneous tracking pulse setting means was used. Reference example 2 Will be described in detail.
FIG. 3 shows the present invention. Reference example 2 The same components as those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0066]
In FIG. 3, reference numeral 21 denotes tracking / search parallel mode switching means (corresponding to the above-described mode switching means 509), and the mode switching signal is sent to the pulse-by-pulse beam control means 11, the changeover switch 506 and the tracking / search parallel type simultaneous switching. This is input to tracking pulse setting means (described later).
[0067]
22 is a tracking / search parallel type simultaneous tracking pulse setting means (corresponding to the above-mentioned simultaneous tracking pulse setting means 12), in response to the tracking / search parallel type mode switching means 21 and the observation target setting means 514; The pulse-by-pulse beam control means 11 and the target-by-target signal extraction means 13 are driven.
The configuration other than the means 21 and 22 is the same as that described above (FIG. 1).
[0068]
The search / tracking parallel type simultaneous tracking pulse setting means 22 sets the irradiation timing for repeating the process of irradiating the search pulse for each pulse after irradiating the tracking pulse to a plurality of observation targets.
[0069]
The tracking / search parallel mode switching means 21 switches between the tracking mode and the search mode for the target according to the setting result of the irradiation timing.
[0070]
Next, referring to FIG. 4 and FIG. Reference example 2 The processing operation by will be described.
Figure 4 Reference example 2 Is an explanatory diagram showing the processing content (pulse irradiation timing and FFT calculation processing timing), and corresponds to FIG. 2 described above.
[0071]
As shown in FIG. Reference example 2 , The large cycle of tracking and searching (see Fig. 2) has been abolished, and a search mode (S) with a short time interval is inserted after sending a pulse to each target to be tracked. ing.
[0072]
First, the tracking / search parallel mode switching means 21 performs a search (S) of time τ after irradiating each target A, B, C,... (See FIG. 16) one pulse at a time. Is repeated (see FIG. 4).
[0073]
As a result, the periodicity of the pulse irradiation time to each target A, B, C,... Is maintained, so that each target A, B, C,. • Periodic irradiation of pulses to can be sustained.
[0074]
On the other hand, the tracking / search parallel type simultaneous tracking pulse setting means 22 includes the mode set by the tracking / search parallel type mode switching means 21, the PRF value Fp, and each target A, B, C,. The pulse irradiation order is determined for each target A, B, C,... According to the number of pulses (corresponding to the number of irradiations J described later) and the target number M obtained by the observation target setting means 514. To do.
[0075]
The pulse-by-pulse beam control means 11 controls the beam direction for each pulse based on the above-described pulse irradiation order and each observation target.
The target signal extraction means 13 performs signal extraction for each target A, B, C,..., And the FFT means 507 performs Fourier transform of echoes for each target A, B, C,. The calculation result is displayed on the display means 508.
[0076]
Here, if the number of times of irradiation of the tracking pulse for each target A, B, C,... Is J, the Doppler resolution Δf is given by the following equation (6).
[0077]
[Formula 6]

[0078]
However, in the above equation (6), τ is the processing time of search (S) executed after one pulse irradiation.
Further, the Doppler frequency width Fw3 that does not cause aliasing is given by the following equation (7).
[0079]
[Expression 7]

[0080]
Here, when the number J of irradiation of the tracking pulse for each target A, B, C,... Satisfies the following expression (8), Reference example 1 Compared to the above, the resolution is further improved.
[Equation 8]

However, in this case, the Doppler frequency width Fw3 that does not cause aliasing is M / (M + τFp) times as is apparent from the equation (7).
[0081]
In addition, the above reference examples 1 and 2 Then, although the second-order or higher-order fluctuation component with respect to the phase time of the received signal is not considered, even if the phase fluctuation estimation means and the phase fluctuation compensation means are inserted between the target signal extraction means 13 and the FFT means 507. Good.
[0082]
Hereinafter, with reference to the drawings, a phase fluctuation estimation unit and a phase fluctuation compensation unit are inserted. Reference example 3 Will be described in detail.
[0083]
FIG. 5 shows the present invention. Reference example 3 The same components as those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
Here, typically Reference example 1 Against Reference example 3 The case where is applied is shown.
[0084]
In FIG. 5, 31 is a phase fluctuation estimating means, 32 is a phase fluctuation compensating means, and these are inserted between the target signal extracting means 13 and the FFT means 507. That is, the phase fluctuation estimation means 31 is connected to the output side of the target signal extraction means 13.
[0085]
The phase fluctuation compensation means 32 is connected to the output side of the target signal extraction means 13 and the phase fluctuation estimation means 31, and the output signal of the phase fluctuation compensation means 32 is input to the FFT means 507.
[0086]
The phase fluctuation estimating means 31 estimates second-order or higher fluctuation components with respect to the phase time of the received signal for each target.
Based on the output signal of the phase fluctuation estimating means 31, the phase fluctuation compensating means 32 compensates for the second or higher order phase fluctuation for each target.
[0087]
Next, as shown in FIG. Reference example 3 The processing operation by will be described.
In this case, the phase fluctuation estimation means 31 and the phase fluctuation compensation means 32 estimate a second-order or higher-order component with respect to the time of the distance change between the target and the radar, and compensate for this.
[0088]
First, the phase fluctuation estimating means 31 is the secondary of the received signal sequence s (n) (n = 0, 1,..., N−1) of each target obtained by the signal extracting means 13 for each target. The above phase fluctuation component φ (n) is estimated.
[0089]
The phase fluctuation compensation unit 32 compensates for an unnecessary second-order or higher-order phase fluctuation component φ (n) by the following equation (9).
[0090]
[Equation 9]

[0091]
That is, the received signal sequence s (n) is multiplied by exp {−jφ (n)} to obtain a compensated received signal sequence s ′ (n).
As a result, the second or higher order fluctuation component φ (n) with respect to the time causing the point image response degradation is compensated.
[0092]
Therefore, the FFT unit 507 can execute Fourier transform using the compensated received signal sequence s ′ (n), and can solve the problem of deterioration of the point image response of the acceleration target.
[0093]
Reference Example 3 above Then, the simple phase fluctuation estimation means 31 is used, but tracking information-considering type phase fluctuation estimation means considering actual tracking information may be used.
Hereinafter, tracking information-considering type phase fluctuation estimation means was used with reference to the drawings. Reference example 4 Will be described in detail.
[0094]
FIG. Reference example 4 The same components as those described above (see FIG. 5) are denoted by the same reference numerals and will not be described in detail.
Here, typically Reference example 1 Against Reference example 4 The case where is applied is shown.
[0095]
In FIG. 6, reference numeral 41 denotes tracking information-considering phase fluctuation estimation means (corresponding to the above-described phase fluctuation estimation means 31), which is also connected to the output side of the tracking means 512.
The tracking information consideration type phase fluctuation estimation means 41 estimates a second-order or higher fluctuation component with respect to the phase time of the received signal for each target based on the output signal of the tracking means 512.
Based on the output signal of the tracking information consideration type phase fluctuation estimating means 41, the phase fluctuation compensating means 32 compensates for the second or higher phase fluctuation for each target as described above.
[0096]
Next, as shown in FIG. Reference example 4 The processing operation by will be described.
In this case, the tracking information consideration type phase fluctuation estimation means 41 and the phase fluctuation compensation means 32 estimate and compensate the phase fluctuation amount in consideration of the tracking information.
[0097]
First, the tracking information considering type phase fluctuation estimating means 41 estimates the amount of phase fluctuation based on the tracking result of the tracking means 512.
For example, when the distance change X (n) between the target and the radar is estimated based on the tracking result, a second-order or higher component of the distance change X (n) is extracted and converted into a phase fluctuation amount.
[0098]
The above ( Reference example 3 Similarly, the phase fluctuation compensating means 32 compensates for the phase fluctuation, and the FFT means 507 executes Fourier transform using the compensated received signal sequence.
[0099]
Thus, by performing motion compensation using tracking information, the stability of compensation is improved, and quality degradation of the Doppler profile can be suppressed.
[0100]
In addition, the above reference examples 1 to 4 Then, although the cross range distribution is not taken into consideration, the frequency-length conversion ratio calculating means and the cross range distribution calculating means may be inserted on the subsequent stage side of the FFT means 507 in consideration of the cross range distribution.
[0101]
Hereinafter, the cross-range distribution was considered with reference to the drawings. Reference Example 5 Will be described in detail.
FIG. Reference Example 5 The same components as those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
Here, typically Reference example 1 Against Reference Example 5 The case where is applied is shown.
[0102]
In FIG. 7, 51 is a frequency-length conversion ratio calculating means, 52 is a cross range distribution calculating means, and these are inserted on the output side of the FFT means 507.
That is, the cross range distribution calculating unit 52 is connected to the subsequent stage (output side) of the FFT unit 507.
[0103]
The frequency-length conversion ratio calculation means 51 is connected to the output side of the tracking means 512, and the output signal of the frequency-length conversion ratio calculation means 51 is input to the cross range distribution calculation means 52. .
[0104]
The frequency-length conversion ratio calculation means 51 calculates the conversion ratio between the Doppler frequency of the target Doppler frequency distribution and the length in the cross range direction based on the position and motion information of each target determined by the tracking means 512. .
[0105]
The cross range distribution calculation unit 52 converts the Doppler axis of the Doppler frequency distribution into a cross range length axis based on the conversion ratio calculated by the frequency-length conversion ratio calculation unit 51.
[0106]
Next, referring to FIG. Reference Example 5 The processing operation by will be described.
Figure 8 Reference Example 5 Is an explanatory diagram showing the geometry of the observation target, and the position and speed of the observation target are indicated by a three-dimensional vector line on the xyz axis.
[0107]
In FIG. 8, an arrow RR is a target position vector, and an arrow VV is a velocity vector VV at which the target travels.
Here, the position vector RR is the x-axis direction, the direction orthogonal to both the position vector RR and the velocity vector VV is the z-axis direction, and the direction orthogonal to both the z-axis and the x-axis is the y-axis direction. .
[0108]
The magnitude of the position vector RR is R, and the magnitude of the velocity vector VV is V.
θ is an angle formed by the position vector RR and the velocity vector VV, and L is a length of an axis having two end points of coordinate values [0, −L / 2, 0] and [0, L / 2, 0]. is there.
[0109]
In this case, the frequency-length conversion ratio calculating unit 51 and the cross range distribution calculating unit 52 calculate the relationship between the frequency and length of the Doppler profile obtained using the target tracking information, and convert the Doppler profile into the cross range direction. To a reflection intensity distribution (hereinafter referred to as “cross range distribution”).
[0110]
As shown in FIG. 8, when considering the case where the target progresses at the position of the position vector RR with the velocity vector VV, the Doppler frequency spread DF of the axis of length L has the size R of the position vector and the size V of the velocity vector. And the angle θ formed by each vector is approximately given by the following equation (10).
[0111]
[Expression 10]

[0112]
However, in Formula (10), Fc is a carrier frequency and C is the speed of light.
When a Doppler profile is obtained as in equation (10), the Doppler frequency spread DF can be converted into a length axis by multiplying the Doppler axis by α (= CR / (2VFc | sin θ |)).
[0113]
Therefore, the frequency-length conversion ratio calculating unit 51 estimates the constant α based on the tracking result of the tracking unit 512, and the cross range distribution calculating unit 52 uses the Doppler axis of the Doppler history obtained by the FFT unit 507. A cross range profile is obtained by multiplying by α.
[0114]
By the above cross range profile calculation process, Reference Examples 1-4 Compared to, a high-resolution cross-range profile can be obtained.
[0115]
Reference Example 5 above The simple mode switching means 509 and the simultaneous tracking pulse setting means 12 are used. However, considering the PRF value (pulse repetition frequency) Fc, the PRF variable type mode switching means and the PRF variable type simultaneous tracking pulse setting means are used. It may be used.
[0116]
Hereinafter, the PRF variable type mode switching means and the PRF variable type simultaneous tracking pulse setting means were used with reference to the drawings. Reference Example 6 Will be described in detail.
[0117]
Figure 9 Reference Example 6 The same components as those described above (see FIG. 7) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0118]
In FIG. 9, reference numeral 61 denotes a target-necessary PRF pulse number calculating means connected to the output side of the frequency-length conversion ratio calculating means 51, and 62 denotes a PRF variable type simultaneous tracking pulse setting means (the above-mentioned simultaneous tracking pulse setting). 63 corresponds to the PRF variable mode switching means (corresponding to the above-described mode switching means 509).
[0119]
Based on the conversion ratio calculated by the frequency-length conversion ratio calculating means 51, the target required PRF pulse number calculating means 61 satisfies a predetermined cross range resolution and a cross range width that does not cause a predetermined aliasing. The repetition frequency and the number of pulses of the tracking pulse for each target are set.
[0120]
The PRF variable type simultaneous tracking pulse setting means 62 sets the irradiation timing of the tracking pulse for all the observation targets in accordance with the output signal of the required PRF pulse number calculation means 61 for each target.
[0121]
According to the set irradiation timing, the PRF variable mode switching means 63 executes the tracking mode when the target is irradiated with the tracking pulse, and switches the mode so as to execute the search mode in other cases.
[0122]
Next, referring to FIG. Reference Example 6 The processing operation by will be described.
FIG. Reference Example 6 It is explanatory drawing which shows the processing content (irradiation timing of a pulse) by.
[0123]
In this case, the required number of required PRF pulses calculating means 61, the PRF variable simultaneous tracking pulse setting means 62, and the PRF variable mode switching means 63 are based on position information and motion information obtained as a result of target tracking. The PRF value Fpc and the pulse number Nc for each of the targets A, B, C,... Are controlled to perform optimal pulse transmission, and search (S) is performed between pulse transmissions (see FIG. 10).
[0124]
Here, when the minimum cross range length that does not cause aliasing is Lw, the condition imposed on the PRF value Fpc of the observation target is given by the following equation (11).
[0125]
## EQU11 ##

[0126]
When the required cross range resolution is Δc, the condition imposed on the observation target pulse number Nc is given by the following equation (12).
[0127]
[Expression 12]

[0128]
Therefore, the required PRF pulse number calculation means 61 for each target sets the necessary PRF value Fpc and the pulse number Nc for each target based on the constant α obtained by the frequency-length conversion ratio calculation means 51.
[0129]
The PRF variable type simultaneous tracking pulse setting means 62 is configured to set each target A, B, C,... According to the PRF value Fpc and the pulse number Nc for each target obtained by the target required PRF pulse number calculation means 61. The irradiation timing of each pulse is determined.
[0130]
The PRF variable type mode switching means 63 switches between the search mode (S) and the tracking mode in accordance with the pulse irradiation timing for each target obtained by the PRF variable type simultaneous tracking pulse setting means 62 (see FIG. 10). .
[0131]
Hereinafter, as described above, the target signal extraction means 13 extracts pulses for each target A, B, C,..., The FFT means 507 performs Fourier transform, and the cross range distribution calculation means 52 The range distribution is calculated and displayed on the display means 508.
[0132]
By performing the above process, Reference Example 5 In contrast, for a target with a large Doppler spread, observation is performed with a high PRF value Fpc and a small number of pulses Nc, and for a target with a small Doppler spread, a low PRF value Fpc and many pulses are observed. Observation can be performed with several Nc.
[0133]
Therefore, when the required cross range resolution Δc and the minimum width of the aliasing related to the cross range are given, the minimum necessary operation parameters are set for these, so that the processing waste after pulse transmission and reflected wave reception is reduced. be able to.
[0134]
The above Reference Examples 1-6 Then, although the case where the target which moves is tracked and searched was demonstrated, you may apply when searching the observation area | region which does not move.
[0135]
In the following, the observation area was set as the search target with reference to the drawings. Reference Example 7 Will be described in detail.
FIG. Reference Example 7 The same components as those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0136]
In FIG. 11, reference numeral 71 denotes a search area signal extracting unit connected to the output side of the receiver 505, and corresponds to the target signal extracting unit 13 described above.
72 is a multi-area simultaneous search pulse setting means for driving and controlling the pulse-by-pulse beam control means 11 and the search area signal extracting means 71, and 73 is a multi-area simultaneous search means including the search area signal extracting means 71 and the FFT means 507. is there.
[0137]
in this case, search Since the target observation area does not move, the above-mentioned changeover switch 506, mode changeover means 509, search The means 510, the tracking means 512, the target position accumulating means 513, the observation target set setting means 514, etc. are not necessary.
[0138]
The antenna 504 is connected to the observation area. search The FFT means 507 obtains a Doppler frequency distribution in the observation region by irradiating a pulse of a radio wave including a pulse for use and receiving a reflected wave from the observation region.
[0139]
Multi-region simultaneous search The pulse setting means 72 divides the search area for the observation area into a plurality of small areas, and alternately for some of the small areas. search Like irradiating a pulse for search Set the pulse irradiation timing.
[0140]
The signal extraction means 71 for each search area in the multi-area simultaneous search means 73 extracts the received signal for each reflected wave from each small area according to the set irradiation timing, and the FFT means 507 for each small area. The extracted received signal is Fourier transformed to obtain a Doppler frequency distribution.
[0141]
Further, the pulse-by-pulse beam control means 11 is directed toward a small region according to the set irradiation timing. search The antenna 504 is controlled so that a beam of pulses for use is irradiated.
[0142]
Next, referring to FIG. 12 and FIG. Reference Example 7 The processing operation by will be described.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the orientation (azimuth elevation plane) of the search areas A, B, C,..., The horizontal axis is the azimuth angle, and the vertical axis is the elevation angle.
[0143]
FIG. Reference Example 7 FIG. 6 is an explanatory view showing the processing contents (pulse irradiation timing and FFT calculation processing timing) according to FIG. 2 and corresponds to FIG. 2 and FIG. 4 described above.
[0144]
First, the multi-region simultaneous search pulse setting means 72 is used for the purpose of improving the Doppler resolution in each observation region in the search process, for example, the A region, the B region, and the C region of the azimuth elevation plane (see FIG. 12). ), The pulses are alternately applied to the regions A to C as in FIGS. 2 and 4 (see FIG. 13).
[0145]
The signal extraction means 71 for each search area in the multi-area simultaneous search means 73 extracts a signal for each search area according to the irradiation timing set by the multi-area simultaneous search pulse setting means 72, and the FFT means 507 The extracted signal is subjected to Fourier transform, and the calculation result (Doppler frequency distribution) is displayed on the display means 508.
[0146]
In this way, by sequentially irradiating a pulse to each search area A, B, C,..., A pulse is continuously emitted for each search area A, B, C,. Compared to the above, the Doppler resolution can be improved.
[0147]
Reference Example 7 above Then, although only the observation area is set as the search target, it may be set as the search target including the moving target described above.
[0148]
Hereinafter, with reference to the drawings, the observation area and the moving target are searched. Embodiment 1 Will be described in detail.
FIG. 14 shows the present invention. Embodiment 1 The same components as those described above (see FIG. 1, FIG. 3, FIG. 5 to FIG. 7, FIG. 9 and FIG. 11) are denoted by the same reference numerals and will not be described in detail.
[0149]
In FIG. 14, 81 is a pulse-by-pulse beam control means (corresponding to the aforementioned pulse-by-pulse beam control means 11), and the observation area is search A first pulse-by-pulse beam control unit for tracking and a second beam-by-pulse beam control unit for tracking and searching the observation target.
[0150]
82 is a tracking / search simultaneous processing pulse setting means corresponding to the simultaneous tracking pulse setting means 12 (see FIG. 7), and not only the function of the simultaneous tracking pulse setting means 12 for tracking and searching the observation target. , The observation area search Multi-region simultaneous to search The function of the pulse setting means 72 for use is included.
[0151]
83 is a multi-region simultaneous search means corresponding to the multi-region simultaneous search means 73 (see FIG. 11). search In addition to the function of the multi-region simultaneous search means 73 for performing the search, the function of the search means 510 (see FIG. 7) for searching the observation target is included.
[0152]
The multi-region simultaneous search means 83 is in accordance with the first irradiation timing. plural A search area signal extracting means 71 (see FIG. 11) for extracting a received signal for each reflected wave from a small area; plural The function of the 1st FFT means (refer FIG. 11) which obtains the 1st Doppler frequency distribution by Fourier-transforming the received signal extracted for every small area | region is included.
[0153]
In this case, the antenna 504 is relative to the observation area and the moving target. search A pulse of radio waves including a pulse for search, a pulse for search and a pulse for tracking is irradiated, and a reflected wave from the observation region and the target is received.
The FFT means 507 obtains the observation region and the target Doppler frequency distribution.
[0154]
Simultaneous multi-region in the pulse setting means 82 for simultaneous tracking and search processing search The pulse setting means for use divides the search area for the observation area into a plurality of small areas, and alternately turns on some of the small areas. search Like irradiating a pulse for search The first irradiation timing of the pulse for use is set.
[0155]
Further, the simultaneous tracking pulse setting means in the tracking / search simultaneous processing pulse setting means 82 performs the second irradiation of the tracking pulse so as to alternately emit the tracking pulses to a plurality of targets in the tracking mode. Set the timing.
[0156]
The first pulse-by-pulse beam control means in the pulse-by-pulse beam control means 81 is directed toward a small area according to the first irradiation timing. search The antenna 504 is controlled so that a beam of pulses for use is irradiated.
[0157]
The second pulse-by-pulse beam control unit in the pulse-by-pulse beam control unit 81 sets the antenna 504 so that the search pulse and the tracking pulse are emitted toward the observation target according to the second irradiation timing. Control.
[0158]
The signal extraction unit 13 for each target extracts a reception signal for each reflected wave from each target in accordance with the second irradiation timing.
[0159]
The FFT unit 507 connected to the output side of the signal extraction unit 13 for each target functions as a second FFT unit, and the received signal extracted for each target. When N received signals are obtained, Fourier transform is performed to obtain a second Doppler frequency distribution.
[0160]
The observation target setting unit 514 sets an observation target for each second irradiation timing from among the targets related to the tracking information stored in the target position storage unit 513.
[0161]
Next, the present invention shown in FIG. Embodiment 1 The processing operation by will be described.
In this case, by combining the processing according to the first and second irradiation timings, the Doppler resolution in the target tracking and the Doppler resolution in the observation area search are simultaneously achieved.
[0162]
First, the tracking / search simultaneous processing pulse setting means 82 uses a plurality of search modes in the search mode described above. search First and second pulse irradiation timings for performing simultaneous search of a small region and simultaneous tracking of a plurality of targets in the tracking mode described above are determined.
[0163]
The changeover switch 506 sends a received signal string to the target signal extraction means 13 or the multi-region simultaneous search means 83 for each mode.
Hereinafter, by executing the same processing as described above, Reference example 1 The same effect can be achieved.
[0164]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, The observation area and moving target are irradiated with radio pulses including a search pulse, a search pulse and a tracking pulse from the antenna, and reflected waves from the observation area and the target are received from the antenna. A radar apparatus for obtaining a target Doppler frequency distribution, wherein a search area for an observation area is divided into a plurality of small areas, and a search pulse is alternately irradiated to some of the small areas. The multi-region simultaneous search pulse setting means for setting the first irradiation timing of the search pulse and the antenna is controlled so that the beam of the search pulse is irradiated toward the small region according to the first irradiation timing. The first pulse-by-pulse beam control means and a search for extracting received signals for each reflected wave from a plurality of small areas according to the first irradiation timing. Mode switching for switching between a search mode and a tracking mode for a target, a signal extraction unit for each region, a first FFT unit that obtains a first Doppler frequency distribution by Fourier-transforming a received signal extracted for each of a plurality of small regions Based on the reflected wave from the target, the simultaneous tracking pulse setting means for setting the second irradiation timing of the tracking pulse so that the tracking pulse is alternately irradiated to the plurality of targets in the tracking mode Tracking means for tracking the target, target position storage means for storing tracking information including the position of the target based on the tracking result by the tracking means, and a plurality of targets related to the stored tracking information, Observation target setting means for setting an observation target at each second irradiation timing, and a search pulse and a tracking pulse toward the observation target according to the second irradiation timing. Second pulse-by-pulse beam control means for controlling the antenna so as to emit light, and target-by-target signal extraction means for extracting received signals for each reflected wave from a plurality of targets according to the second irradiation timing, A second FFT means for obtaining a second Doppler frequency distribution by collectively Fourier-transforming the received signals extracted for each of the plurality of targets when N received signals are obtained; and a target in the search mode And a selector switch for switching the received signal to the target signal extraction means or the search means according to the result of switching between the tracking mode and the search mode. Therefore, there is an effect that a radar apparatus with improved Doppler resolution can be obtained for the observation region and the moving target.
[0166]
Further, according to the present invention, the phase fluctuation estimation means for estimating the second or higher order fluctuation component with respect to the phase time of the received signal for each target, and the second or higher order for each target based on the output of the phase fluctuation estimation means. A phase fluctuation compensating means for compensating for the phase fluctuation, and the phase fluctuation estimating means and the phase fluctuation compensating means are inserted between the target signal extracting means and the FFT means. It is possible to obtain a radar apparatus that solves the above.
[0167]
In addition, according to the present invention, the tracking information-considering phase variation estimating means for estimating a second-order or higher-order variation component with respect to the phase time of the received signal for each target based on the output of the tracking means, and the tracking information-considering phase variation A phase fluctuation compensating means for compensating for a second or higher order phase fluctuation for each target based on the output of the estimating means, and the tracking information-considering phase fluctuation estimating means and the phase fluctuation compensating means include a signal extracting means for each target, Since it is inserted between the FFT means and the motion compensation is performed using the tracking information, the stability of the compensation is improved, and there is an effect that a radar apparatus in which the quality degradation of the Doppler profile is suppressed can be obtained.
[0168]
Further, according to the present invention, the frequency-length for calculating the conversion ratio between the Doppler frequency of the target Doppler frequency distribution and the length in the cross range direction based on the position and motion information of each target determined by the tracking means. A conversion ratio calculating means; and a cross range distribution calculating means for converting a Doppler axis of the Doppler frequency distribution into a cross range length axis based on the conversion ratio, the frequency-length conversion ratio calculating means and the cross range distribution calculating means are: Since it is inserted in the subsequent stage of the FFT means, it is possible to obtain a radar apparatus that can acquire a cross-range profile with higher resolution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present invention Reference example 1 It is a block block diagram which shows.
FIG. 2 of the present invention Reference example 1 It is explanatory drawing which shows the processing operation by.
FIG. 3 of the present invention Reference example 2 It is a block block diagram which shows.
FIG. 4 of the present invention Reference example 2 It is explanatory drawing which shows the processing operation by.
FIG. 5 of the present invention Reference example 3 It is a block block diagram which shows.
FIG. 6 of the present invention Reference example 4 It is a block block diagram which shows.
FIG. 7 of the present invention Reference Example 5 It is a block block diagram which shows.
FIG. 8 of the present invention Reference Example 5 It is explanatory drawing which shows the processing operation by.
FIG. 9 shows the present invention. Reference Example 6 It is a block block diagram which shows.
FIG. 10 shows the present invention. Reference Example 6 It is explanatory drawing which shows the processing operation by.
FIG. 11 relates to the present invention. Reference Example 7 It is a block block diagram which shows.
FIG. Reference Example 7 It is explanatory drawing which shows the processing operation by.
FIG. 13 Reference Example 7 It is explanatory drawing which shows the processing operation by.
FIG. 14 shows the present invention. Embodiment 1 It is a block block diagram which shows.
FIG. 15 is a block diagram showing a conventional radar apparatus.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a geometry by a conventional radar apparatus.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a processing operation by a conventional radar apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Beam control means for every pulse, 12 Pulse setting means for simultaneous tracking, 13 Signal extraction means for every target, 21 Tracking and search parallel type mode switching means, 22 Search and tracking parallel type simultaneous tracking pulse setting means, 31 Phase fluctuation estimation means 32 phase fluctuation compensation means, 41 tracking information consideration type phase fluctuation estimation means, 51 frequency-length conversion ratio calculation means, 52 cross-range distribution calculation means, 61 target PRF pulse number calculation means for each target, 62 PRF variable type simultaneous tracking Pulse setting means, 63 PRF variable mode switching means, 71 signal extraction means for each search area, 72 multi-area simultaneous search pulse setting means, 81 pulse-by-pulse beam control means (first and second pulse-by-pulse control means) , 82 Tracking / search simultaneous processing pulse setting means (multi-region simultaneous search pulse setting means and simultaneous tracking pulse setting means) 83 Multi-region simultaneous search means (search area signal extraction means and search means), 504 antenna, 506 changeover switch, 509 mode switching means, 512 tracking means, 513 target position storage means, 514 observation target setting means, 507 FFT means, 510 Search means.

Claims (1)

Irradiate the observation area and the moving target with radio pulses including a search pulse, a search pulse and a tracking pulse from the antenna, and receive a reflected wave from the observation area and the target from the antenna. A radar device for obtaining the Doppler frequency distribution of the observation region and the target,
A search area for the observation area is divided into a plurality of small areas, and the first irradiation timing of the search pulses is set so that some of the small areas are alternately irradiated with the search pulses. Multi-region simultaneous search pulse setting means,
First pulse-by-pulse beam control means for controlling the antenna so that the beam of the search pulse is irradiated toward the small region according to the first irradiation timing;
In accordance with the first irradiation timing, a signal extraction means for each search area that extracts a reception signal for each reflected wave from the plurality of small areas,
First FFT means for obtaining a first Doppler frequency distribution by performing Fourier transform on the received signal extracted for each of the plurality of small regions;
Mode switching means for switching between a search mode and a tracking mode for the target;
Simultaneous tracking pulse setting means for setting a second irradiation timing of the tracking pulse so as to alternately irradiate the tracking pulse to a plurality of targets in the tracking mode;
Tracking means for tracking the target based on a reflected wave from the target;
Based on the tracking result by the tracking means, target position storage means for storing tracking information including the target position;
An observation target setting means for setting an observation target for each second irradiation timing among the plurality of targets related to the accumulated tracking information;
A second pulse-by-pulse beam control means for controlling the antenna so that the search pulse and the tracking pulse are irradiated toward the observation target according to the second irradiation timing;
Signal extraction means for each target for extracting a reception signal for each reflected wave from the plurality of targets according to the second irradiation timing;
Second FFT means for collectively obtaining a second Doppler frequency distribution by performing a Fourier transform on the received signals extracted for each of the plurality of targets when N-point received signals are obtained;
Search means for searching for the target in the search mode;
A radar apparatus comprising: a selector switch that switches the received signal to the target signal extraction means or the search means according to a result of switching between the tracking mode and the search mode.

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