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JP4377772B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description

本発明は、マルチパス環境下で目標を観測するレーダ装置に関し、特にマルチパスによる受信信号のレベル低下を排除する技術に関する。   The present invention relates to a radar apparatus that observes a target in a multipath environment, and more particularly to a technique for eliminating a decrease in the level of a received signal due to multipath.

従来、受信信号をフーリエ変換し、ドプラ周波数のフィルタバンクを用いて目標を検出するレーダ装置が知られている。このようなレーダ装置では、マルチパス環境下においては、目標から反射されて直接に到達する直接波と途中で海面や地表などで反射されて到達するマルチパス波とが合成されてアンテナに入力されるため、目標までの距離によっては受信電力が急激に低下する(非特許文献1、p.49−55参照)。その結果、目標の検出や追随維持ができないという問題を生じていた。この問題は、アンテナの角度特性であるビームパターンの場合でも同様である。   2. Description of the Related Art Conventionally, a radar apparatus that detects a target by performing Fourier transform on a received signal and using a filter bank having a Doppler frequency is known. In such a radar apparatus, in a multipath environment, a direct wave reflected directly from a target and a multipath wave reflected and reached from the sea surface or the ground in the middle are combined and input to an antenna. Therefore, depending on the distance to the target, the received power decreases rapidly (see Non-Patent Document 1, pages 49-55). As a result, there has been a problem that the target cannot be detected and kept up. This problem is the same even in the case of a beam pattern that is an angular characteristic of an antenna.

このような問題の対策として、複数の周波数を使用して、受信電力の急激なレベル低下点をずらすことにより得られる受信信号の最大値を使用する周波数ダイバーシティ法が知られている(例えば、非特許文献1、p.269−272参照)。
吉田孝監修、「改訂 レーダ技術」、初版、社団法人電子情報通信学会、平成15年2月15日
As a countermeasure against such a problem, there is known a frequency diversity method using a maximum value of a received signal obtained by shifting a point where the level of abrupt reduction in received power is shifted using a plurality of frequencies (for example, non-frequency (Refer patent document 1, p.269-272).
Supervised by Takashi Yoshida, “Revised Radar Technology”, first edition, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, February 15, 2003

しかしながら、上述した従来のレーダ装置では、周波数ダイバーシティ法を利用する場合に、周波数を変えると、ドプラ周波数軸のフィルタバンク上で同じフィルタに直接波とマルチパス波が混在する場合についても周波数ダイバーシティ効果は期待できるが、周波数の可変幅に制約があり、周波数選択範囲が狭い場合には、大きな効果は期待できないという問題がある。   However, in the conventional radar apparatus described above, when the frequency diversity method is used, if the frequency is changed, the frequency diversity effect can be obtained even when a direct wave and a multipath wave are mixed in the same filter on the filter bank of the Doppler frequency axis. However, if the frequency selection range is narrow, there is a problem that a large effect cannot be expected.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、周波数選定範囲が狭い場合であっても、目標検出性能および追尾能力を向上させることができるレーダ装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a radar apparatus capable of improving target detection performance and tracking ability even when the frequency selection range is narrow. There is.

第1の発明に係るレーダ装置は、上記課題を解決するために、送受信したパルス繰り返し周期(PRI:Pulse Repetition Interval)間の信号をフーリエ変換して得られたドプラ周波数軸上において目標の検出処理および追尾処理を含むレーダ信号処理を行うレーダ装置において、所定のPRIを基準時間とし、該基準時間に互いに異なるオフセット量が加えられた所定の位相勾配を有する複数の複素ウェイトを算出し、前記複数の複素ウェイトに対応して前記ドプラ周波数と位相との関係を示す位相パターンを複数個有し各位相パターンの位相が前記ドプラ周波数に対して変化するとともに各位相パターンが互いに異なる傾きを有し前記各位相パターンの傾きが前記オフセット量に応じて変化するウェイト演算部と、ウェイト演算部で算出された複数の複素ウェイトが順次設定されることにより形成されたフーリエ変換によるフィルタバンクによってフィルタデータを得るフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理部で得られた複数のフィルタデータから、フィルタバンクを構成するフィルタ毎に、複数の複素ウェイト間の最大値を検出する最大値選定処理部と、最大値選定処理部における検出結果に基づいて目標を検出する目標検出処理部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a radar apparatus according to a first aspect of the invention performs target detection processing on a Doppler frequency axis obtained by Fourier-transforming a signal between transmitted and received pulse repetition intervals (PRI: Pulse Repetition Interval). And a radar apparatus that performs radar signal processing including tracking processing, calculating a plurality of complex weights having a predetermined phase gradient in which a predetermined PRI is used as a reference time and different offset amounts are added to the reference time. A plurality of phase patterns indicating the relationship between the Doppler frequency and the phase corresponding to the complex weight of the phase, the phase of each phase pattern changes with respect to the Doppler frequency, and the phase patterns have different slopes from each other. A weight calculation unit in which the slope of each phase pattern changes according to the offset amount, and a complex calculation calculated by the weight calculation unit. A Fourier transform processing unit that obtains filter data by a filter bank by Fourier transform formed by sequentially setting a number of complex weights, and a filter that constitutes the filter bank from a plurality of filter data obtained by the Fourier transform processing unit Each includes a maximum value selection processing unit that detects a maximum value among a plurality of complex weights, and a target detection processing unit that detects a target based on a detection result in the maximum value selection processing unit.

また、第2の発明に係るレーダ装置は、送受信したパルス繰り返し周期(PRI:Pulse Repetition Interval)間の信号をフーリエ変換して得られたドプラ周波数軸上において目標の検出処理および追尾処理を含むレーダ信号処理を行うレーダ装置において、ドプラ周波数と位相との関係を示す位相パターンを複数個有し各位相パターンの位相がドプラ周波数に対して変化するとともに各位相パターンが互いに異なる傾きを有する所望のフィルタバンクが形成されるようにフーリエ変換の複数の複素ウェイトを算出するウェイト演算部と、ウェイト演算部で算出された複数の複素ウェイトが順次設定されることにより形成されたフーリエ変換によるフィルタバンクによってフィルタデータを得るフーリエ変換処理部と、フーリエ変換処理部で得られた複数のフィルタデータから、フィルタバンクを構成するフィルタ毎に、複数の複素ウェイト間の最大値を検出する最大値選定処理部と、最大値選定処理部における検出結果に基づいて目標を検出する目標検出処理部とを備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a radar apparatus including a target detection process and a tracking process on a Doppler frequency axis obtained by Fourier-transforming a signal between transmitted and received pulse repetition intervals (PRI: Pulse Repetition Interval). In a radar apparatus that performs signal processing, a desired filter having a plurality of phase patterns indicating a relationship between a Doppler frequency and a phase, the phase of each phase pattern changing with respect to the Doppler frequency, and each phase pattern having a different slope Filter by a weight calculation unit that calculates a plurality of complex weights of Fourier transform so that a bank is formed, and a filter bank by Fourier transform formed by sequentially setting a plurality of complex weights calculated by the weight calculation unit Obtained by Fourier transform processing unit to obtain data and Fourier transform processing unit A maximum value selection processing unit that detects a maximum value among a plurality of complex weights for each filter constituting a filter bank, and a target detection that detects a target based on a detection result in the maximum value selection processing unit from a plurality of filter data. And a processing unit.

第1の発明に係るレーダ装置によれば、所定のPRIを基準時間とし、基準時間に互いに異なるオフセット量が加えられた所定の位相勾配を有する複数の複素ウェイトを算出し、複数の複素ウェイトに対応してドプラ周波数と位相との関係を示す位相パターンを複数個有し各位相パターンの位相がドプラ周波数に対して変化するとともに各位相パターンが互いに異なる傾きを有し各位相パターンの傾きがオフセット量に応じて変化する。即ち、フィルタバンク出力の位相パターンの傾きを変えることにより、直接波とマルチパス波の位相関係をずらせて、距離に対するドプラ周波数のレベル低下点を変化させ、複数の複素ウェイトによるフィルタバンクにおいて、同一のバンク間の最大値をとって受信信号とするので、マルチパスに起因するレベル低下の少ない受信信号を用いて目標の検出処理や追随処理を実施できる。その結果、検出確率や追尾維持率を向上させることができる。 According to the radar apparatus of the first invention, a plurality of complex weights having a predetermined phase gradient in which a predetermined PRI is used as a reference time and different offset amounts are added to the reference time are calculated, and the plurality of complex weights are calculated. Correspondingly, there are multiple phase patterns indicating the relationship between Doppler frequency and phase, and the phase of each phase pattern changes with respect to the Doppler frequency, and each phase pattern has a different slope and the slope of each phase pattern is offset. Varies with quantity. That is, by changing the slope of the phase pattern of the filter bank output, the phase relationship between the direct wave and the multipath wave is shifted, and the level drop point of the Doppler frequency with respect to the distance is changed. Since the maximum value between the banks is taken as the received signal, the target detection process and the follow-up process can be performed using the received signal with a small level drop due to multipath. As a result, the detection probability and tracking maintenance rate can be improved.

第2の発明に係るレーダ装置によれば、各位相パターンの位相がドプラ周波数に対して変化するとともに各位相パターンが互いに異なる傾きを有する所望のフィルタバンクを逆フーリエ変換により求めてフィルタバンク出力の位相パターンの傾きを変えることにより、直接波とマルチパス波の位相関係をずらせて、距離に対するドプラ周波数のレベル低下点を変化させ、複数の複素ウェイトによるフィルタバンクにおいて、同一バンク間の最大値をとって受信信号とする。これにより、マルチパスに起因するレベル低下の少ない受信信号を用いて目標の検出処理や追随処理を実施できるので、検出確率や追尾維持率を向上させることができる。 According to the radar apparatus of the second invention, the phase of each phase pattern changes with respect to the Doppler frequency and each phase pattern has a different slope from each other, and a desired filter bank is obtained by inverse Fourier transform to obtain the filter bank output. By changing the slope of the phase pattern, the phase relationship between the direct wave and the multipath wave is shifted, and the level drop point of the Doppler frequency with respect to the distance is changed. It is taken as a received signal. As a result, the target detection process and the tracking process can be performed using a received signal with a small level drop due to multipath, and thus the detection probability and the tracking maintenance ratio can be improved.

以下、本発明の実施例に係るレーダ装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a radar apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ1、送信器2、受信器3および信号処理器4から構成されている。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The radar apparatus includes an antenna 1, a transmitter 2, a receiver 3, and a signal processor 4.

アンテナ1は、複数のアンテナ素子を備えており、フェーズドアレイ構成をとっている。このアンテナ1は、送信器2から送られてくる送信信号を空中に向けて送信するとともに、空中からの信号、つまり目標からの直接波およびマルチパス波を受信し、受信器3に送る。   The antenna 1 includes a plurality of antenna elements and has a phased array configuration. The antenna 1 transmits a transmission signal transmitted from the transmitter 2 toward the air, and also receives a signal from the air, that is, a direct wave and a multipath wave from a target, and transmits the signals to the receiver 3.

送信器2は、送信信号を生成してアンテナ1に送る。受信器3は、アンテナ1から送られてくる受信信号の周波数を変換し、さらにデジタル信号に変換する。この受信器3で得られたデジタル信号は、受信デジタル信号として信号処理器4に送られる。   The transmitter 2 generates a transmission signal and sends it to the antenna 1. The receiver 3 converts the frequency of the received signal transmitted from the antenna 1 and further converts it into a digital signal. The digital signal obtained by the receiver 3 is sent to the signal processor 4 as a received digital signal.

信号処理器4は、MTI(Moving Target Indicator;移動目標検出)処理部41、DFT(Discrete Fourier Transformation;離散フーリエ変換)処理部42、最大値選定処理部43、目標検出処理部44およびレーダ制御部45から構成されている。   The signal processor 4 includes an MTI (Moving Target Indicator) processing unit 41, a DFT (Discrete Fourier Transformation) processing unit 42, a maximum value selection processing unit 43, a target detection processing unit 44, and a radar control unit. 45.

MTI処理部41は、受信器3から送られてくる受信デジタル信号に対し、レーダの種類に応じて、クラッタを抑圧するMTI処理等を行う。このMTI処理部41においてMTI処理がなされた信号は、DFT処理部42に送られる。   The MTI processing unit 41 performs, for example, MTI processing for suppressing clutter on the received digital signal transmitted from the receiver 3 in accordance with the type of radar. The signal subjected to MTI processing in the MTI processing unit 41 is sent to the DFT processing unit 42.

DFT処理部42は、本発明のフーリエ変換処理部に対応し、ドプラ周波数の異なる目標を分離検出するために、MTI処理部41から送られてくる信号に対し、レーダ制御部45から送られてくる複素ウェイトを適用して、パルス繰り返し周期(PRI:Pulse Repetition Interval)単位のフィルタバンク処理である離散フーリエ変換処理を行う。このDFT処理部42における離散フーリエ変換処理の結果は、最大値選定処理部43に送られる。なお、DFT処理部42では、DFT処理の代わりに、FFT(Fast Fourier Transform;高速フーリエ変換)処理を行うように構成することもできる。   The DFT processing unit 42 corresponds to the Fourier transform processing unit of the present invention, and sends signals sent from the MTI processing unit 41 to the radar control unit 45 in order to separate and detect targets having different Doppler frequencies. By applying the complex weight, discrete Fourier transform processing that is filter bank processing in units of a pulse repetition period (PRI) is performed. The result of the discrete Fourier transform process in the DFT processing unit 42 is sent to the maximum value selection processing unit 43. The DFT processing unit 42 may be configured to perform FFT (Fast Fourier Transform) processing instead of DFT processing.

最大値選定処理部43は、フィルタバンクを構成する各フィルタについて、複数のオフセット(詳細後述)間、換言すれば、複数の複素ウェイト間の最大値を検出する。この最大値選定処理部43で得られた最大値は、目標検出処理部44に送られる。   The maximum value selection processing unit 43 detects the maximum value between a plurality of offsets (described later in detail), in other words, between a plurality of complex weights, for each filter constituting the filter bank. The maximum value obtained by the maximum value selection processing unit 43 is sent to the target detection processing unit 44.

目標検出処理部44は、最大値選定処理部43から距離毎に順次送られてくるフィルタバンクを構成するフィルタ毎の最大値に基づき目標検出処理または追随処理といったレーダ信号処理を実行する。この目標検出処理部44における検出結果は、目標情報として外部に送出される。   The target detection processing unit 44 executes radar signal processing such as target detection processing or tracking processing based on the maximum value for each filter constituting the filter bank that is sequentially sent from the maximum value selection processing unit 43 for each distance. The detection result in the target detection processing unit 44 is sent to the outside as target information.

レーダ制御部45は、本発明のウェイト演算部に対応し、複数のオフセットに対するウェイト演算を行う。このレーダ制御部44におけるウェイト演算によって得られた複素ウェイトは、DFT処理部42に送られる。   The radar control unit 45 corresponds to the weight calculation unit of the present invention, and performs weight calculation for a plurality of offsets. The complex weight obtained by the weight calculation in the radar control unit 44 is sent to the DFT processing unit 42.

次に、上記のように構成される本発明の実施例1に係るレーダ装置の動作を説明する。まず、レーダ装置の動作の概略を、図2乃至図5を参照しながら説明する。   Next, the operation of the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above will be described. First, an outline of the operation of the radar apparatus will be described with reference to FIGS.

図2は、フィルタバンクを構成する1つのフィルタにおける、距離に対する受信信号の振幅レベルの変化を説明するための図である。従来のレーダ装置では、例えばDFT処理部42に対しオフセットしない複素ウェイト(例えばオフセット1の複素ウェイト)が与えられる。この場合、直接波とマルチパス波との干渉に起因して、距離によっては振幅レベルの落ち込みが大きい部分Aが発生する。   FIG. 2 is a diagram for explaining a change in the amplitude level of the received signal with respect to the distance in one filter constituting the filter bank. In the conventional radar apparatus, for example, a complex weight that is not offset (for example, a complex weight with an offset of 1) is given to the DFT processing unit 42. In this case, due to the interference between the direct wave and the multipath wave, a portion A having a large drop in amplitude level occurs depending on the distance.

これに対し、本発明の実施例1に係るレーダ装置では、複数のオフセット(図2に示す例ではオフセット1とオフセット2)を有する複素ウェイトをDFT処理部42に与えることによって、落ち込みが発生する距離が異なる(オフセット2の場合は、部分Bで振幅レベルの落ち込みが大きくなる)複数の受信信号を取得し、これら複数の受信信号の各距離における最大値(太線で示す)を検出して受信信号とする。従って、落ち込みが少ない、略フラットな振幅レベルを有する受信信号を得ることができる。   On the other hand, in the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, a drop occurs when a complex weight having a plurality of offsets (offset 1 and offset 2 in the example shown in FIG. 2) is given to the DFT processing unit 42. A plurality of received signals with different distances (in the case of offset 2, the drop in amplitude level becomes large at portion B) are acquired, and the maximum value (indicated by a bold line) at each distance of these received signals is detected and received. Signal. Therefore, it is possible to obtain a reception signal having a substantially flat amplitude level with little drop.

ここで、オフセットについて説明する。図3(a)は、所定のPRIを基準時間とし、太線で示すような位相勾配を有する複素ウェイトを各アンテナ素子から得られる受信信号に与える状態を示している。図3(b)は、基準時間にオフセットLを加えた状態を示している。この場合、位相勾配は同じであるが、各アンテナ素子からの受信信号に与えられる複素ウェイトの位相は太線で示すように変化する。従って、図3(a)に示す場合に較べて、大きい位相が各アンテナ素子からの受信信号に与えられる。   Here, the offset will be described. FIG. 3A shows a state in which a complex weight having a phase gradient as shown by a thick line is given to a reception signal obtained from each antenna element with a predetermined PRI as a reference time. FIG. 3B shows a state in which an offset L is added to the reference time. In this case, the phase gradient is the same, but the phase of the complex weight given to the received signal from each antenna element changes as indicated by the bold line. Therefore, a larger phase is given to the received signal from each antenna element as compared with the case shown in FIG.

図4は、図3(a)に示すような、オフセットされていない複素ウェイトがアンテナ1からの受信信号に与えられたときの振幅特性および位相特性を示す。この場合、位相パターンはドプラ周波数に対して一定であるので、直接波とマルチパス波との位相特性は同じになり、直接波の位相とマルチパス波の位相が相違することに起因して、図2のオフセット1に示すように、所定の距離で受信信号の振幅レベルが落ち込む部分Aが発生する。   FIG. 4 shows amplitude characteristics and phase characteristics when a non-offset complex weight is given to the received signal from the antenna 1 as shown in FIG. In this case, since the phase pattern is constant with respect to the Doppler frequency, the phase characteristics of the direct wave and the multipath wave are the same, and due to the difference between the phase of the direct wave and the phase of the multipath wave, As shown by offset 1 in FIG. 2, a portion A in which the amplitude level of the received signal drops at a predetermined distance occurs.

これに対して、図5は、図3(b)に示す基準時間にオフセットLが加えられた複素ウェイトがアンテナ1からの受信信号に与えられたときの振幅特性および位相特性を示す。この場合、振幅特性はオフセットされていない場合と同じであるが、位相パターンはドプラ周波数に対して傾きを有する。この位相パターンの傾きは、オフセットLが大きくなるに連れて大きくなる。従って、直接波とマルチパス波との位相特性はオフセット量に応じて異なることになる。その結果、図2のオフセット2に示すように、フィルタバンクを構成する1つのフィルタにおける受信信号の振幅レベルは、オフセットされていない場合と異なる距離の部分Bで落ち込む。そこで、各距離について、複数のオフセットに対して得られる複数のフィルタ毎の受信信号の最大値を最終的な受信信号として選択すれば、図2の太線で示すように、落ち込みが少ない、略フラットな振幅レベルを有するドプラ周波数毎の受信信号を得ることができる。   On the other hand, FIG. 5 shows amplitude characteristics and phase characteristics when a complex weight obtained by adding an offset L to the reference time shown in FIG. In this case, the amplitude characteristic is the same as that when not offset, but the phase pattern has a slope with respect to the Doppler frequency. The inclination of this phase pattern increases as the offset L increases. Therefore, the phase characteristics of the direct wave and the multipath wave differ depending on the offset amount. As a result, as indicated by offset 2 in FIG. 2, the amplitude level of the received signal in one filter constituting the filter bank drops at a portion B at a different distance from that when the filter is not offset. Therefore, if the maximum value of the received signals for each of the plurality of filters obtained for a plurality of offsets is selected as the final received signal for each distance, as shown by the thick line in FIG. It is possible to obtain a received signal for each Doppler frequency having a large amplitude level.

次に、本発明の実施例1に係るレーダ装置の詳細な動作を、図6に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the detailed operation of the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、所定の距離に対して、所定のオフセットによるウェイト演算が実行される(ステップS10)。即ち、レーダ制御部45は、受信ビームの複素ウェイトを算出する。次に、フィルタバンクの形成が行われる(ステップS11)。即ち、ステップS10で算出された複素ウェイトが、DFT処理部42に設定される。   First, weight calculation with a predetermined offset is executed for a predetermined distance (step S10). That is, the radar control unit 45 calculates the complex weight of the received beam. Next, a filter bank is formed (step S11). That is, the complex weight calculated in step S10 is set in the DFT processing unit 42.

次に、フィルタデータ取得が行われる(ステップS12)。即ち、DFT処理部42は、下記式(1)に従って、DFT処理、つまり離散フーリエ変換処理を行う。

Figure 0004377772
Next, filter data acquisition is performed (step S12). That is, the DFT processing unit 42 performs DFT processing, that is, discrete Fourier transform processing, according to the following formula (1).
Figure 0004377772

ここで、X(n)はMTI処理部41から入力される受信信号(n=1〜N)、nはPRI番号(n=1〜N)、NはPRI数、npはセット番号pのオフセット量(図2参照)、Wdft(n)はDFTの窓関数、b(p,m)はDFT後の信号(m=1〜M、p=1〜P)、Pはセット数、mはフィルタバンクを構成するフィルタの番号(m=1〜M)、jは虚数単位である
このステップS12で取得された離散フーリエ変換の結果は、最大値選定処理部43に送られる。次に、全フィルタセット取得が完了したかどうか、つまり全てのオフセットに対するフィルタデータの取得が完了したかどうかが調べられる(ステップS13)。ここで、全てのオフセットに対するフィルタデータの取得が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップS10に戻り、上述した処理が繰り返される。
Here, X (n) is a received signal (n = 1 to N) input from the MTI processing unit 41, n is a PRI number (n = 1 to N), N is the number of PRIs, and np is an offset of the set number p. 2 (see FIG. 2), Wdft (n) is the DFT window function, b (p, m) is the signal after DFT (m = 1 to M, p = 1 to P), P is the number of sets, and m is the filter The number of the filter constituting the bank (m = 1 to M), j is an imaginary unit. The result of the discrete Fourier transform acquired in step S12 is sent to the maximum value selection processing unit 43. Next, it is checked whether or not acquisition of all filter sets has been completed, that is, whether or not acquisition of filter data for all offsets has been completed (step S13). Here, if it is determined that the acquisition of filter data for all offsets has not been completed, the sequence returns to step S10, and the above-described processing is repeated.

一方、ステップS13において、全フィルタセット取得が完了したことが判断されると、最大値検出が行われる(ステップS14)。即ち、最大値選定処理部43は、フィルタバンクを構成するフィルタ毎に、npの異なる複数のフィルタ間で、次式により最大値bmaxを得る。この最大値選定処理部43で得られたフィルタ毎の最大値は、目標検出処理部44に送られる。

Figure 0004377772
On the other hand, when it is determined in step S13 that all filter sets have been acquired, maximum value detection is performed (step S14). That is, the maximum value selection processing unit 43 obtains the maximum value bmax by the following equation between a plurality of filters having different np for each filter constituting the filter bank. The maximum value for each filter obtained by the maximum value selection processing unit 43 is sent to the target detection processing unit 44.
Figure 0004377772

ここで、max[ ]は最大値を表す。   Here, max [] represents the maximum value.

次に、全ての距離に対するデータ取得が終了したかどうかが調べられる(ステップS15)。ここで、全ての距離に対するデータ取得が終了していないことが判断されると、次の距離が選択され(ステップS16)、その後、シーケンスはステップS10に戻って上述した動作が繰り返される。   Next, it is checked whether or not the data acquisition for all distances has been completed (step S15). Here, if it is determined that data acquisition for all distances has not been completed, the next distance is selected (step S16), and then the sequence returns to step S10 to repeat the above-described operation.

そして、ステップS15において、データ取得が終了したことが判断されると、受信信号を取得する処理は終了する。その後、図示は省略するが、目標検出処理部44において、目標検出処理が行われる。   Then, when it is determined in step S15 that the data acquisition has been completed, the process for acquiring the reception signal ends. Thereafter, although not shown, the target detection processing unit 44 performs target detection processing.

以上説明したように、本発明の実施例1に係るレーダ装置によれば、PRIの基準時間をオフセットさせてフィルタバンク出力の位相パターンの傾きを変えることにより、直接波とマルチパス波の位相関係をずらせて、距離に対するドプラ周波数のレベル低下点を変化させ、複数の複素ウェイトによるフィルタバンクにおいて、同一のバンク間の最大値をとって受信信号とする。これにより、マルチパスに起因するレベル低下の少ない受信信号を用いて目標の検出処理や追随処理を実施できるので、検出確率や追尾維持率を向上させることができる。   As described above, according to the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, the phase relationship between the direct wave and the multipath wave is obtained by changing the slope of the phase pattern of the filter bank output by offsetting the reference time of PRI. By shifting the level drop point of the Doppler frequency with respect to the distance, the maximum value between the same banks is taken as the received signal in the filter bank using a plurality of complex weights. As a result, the target detection process and the tracking process can be performed using a received signal with a small level drop due to multipath, and thus the detection probability and the tracking maintenance ratio can be improved.

本発明の実施例2に係るレーダ装置は、フィルタバンクを形成する際に、位相パターンに所望の傾きを持たせた所望のフィルタバンクを合成するようにしたものである。   The radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention is configured to synthesize a desired filter bank having a desired inclination in a phase pattern when forming the filter bank.

本発明の実施例2に係るレーダ装置の構成は、信号処理器4のレーダ制御部45で実行される処理内容が異なる点を除けば、図1に示した実施例1に係るレーダ装置の構成と同じである。以下では、相違する部分についてのみ説明する。   The configuration of the radar apparatus according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the radar apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1 except that the processing contents executed by the radar control unit 45 of the signal processor 4 are different. Is the same. Hereinafter, only different parts will be described.

レーダ制御部45は、例えば図5に示すような振幅特性および傾きを持たせた位相特性(位相パターン)を有する所望フィルタバンクをあらかじめ用意しておき、この用意された所望フィルタバンクを逆フーリエ変換して複素ウェイトを算出する。   The radar control unit 45 prepares a desired filter bank having a phase characteristic (phase pattern) having an amplitude characteristic and an inclination as shown in FIG. 5 in advance, for example, and inverse Fourier transforms the prepared desired filter bank. To calculate complex weights.

次に、本発明の実施例2に係るレーダ装置の詳細な動作を、図7に示すフローチャートを参照しながら説明する。図7に示すフローチャートは、図6に示した実施例1に係るフローチャートにおけるステップS10のオフセットによるウェイト演算処理を、所望フィルタバンクの逆フーリエ変換によるウェイト演算処理に変更してステップS20としたものである。   Next, the detailed operation of the radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 7 is obtained by changing the weight calculation process by the offset in step S10 in the flowchart according to the first embodiment shown in FIG. 6 to the weight calculation process by the inverse Fourier transform of the desired filter bank to be step S20. is there.

まず、ステップS20のウェイト演算処理では、例えば図5に示すような、あらかじめ作成された位相パターンに傾きを持たせた所望フィルタバンクbdを逆フーリエ変換により求めて複数の複素ウェイトW(p、n)が算出される。即ち、レーダ制御部45は、受信ビームの複素ウェイトW(p、n)を、下記式(3)に従って、所望フィルタバンクbdの逆フーリエ変換により算出する。この算出された複素ウェイトW(p、n)は、DFT処理部42に送られる。   First, in the weight calculation process of step S20, for example, as shown in FIG. 5, a desired filter bank bd in which a phase pattern created in advance has a slope is obtained by inverse Fourier transform, and a plurality of complex weights W (p, n ) Is calculated. That is, the radar control unit 45 calculates the complex weight W (p, n) of the received beam by inverse Fourier transform of the desired filter bank bd according to the following equation (3). The calculated complex weight W (p, n) is sent to the DFT processing unit 42.

次に、フィルタバンクの形成が行われる(ステップS11)。即ち、ステップS10で算出された複素ウェイトが、DFT処理部42に設定される。次に、フィルタデータ取得が行われる(ステップS12)。即ち、DFT処理部42は、下記式(4)に従って、DFT処理、つまり離散フーリエ変換処理を行う。以下の処理は、図6のフローチャートを参照して説明した実施例1に係るレーダ装置における処理と同じである。

Figure 0004377772
Figure 0004377772
Next, a filter bank is formed (step S11). That is, the complex weight calculated in step S10 is set in the DFT processing unit 42. Next, filter data acquisition is performed (step S12). That is, the DFT processing unit 42 performs DFT processing, that is, discrete Fourier transform processing, according to the following equation (4). The following process is the same as the process in the radar apparatus according to the first embodiment described with reference to the flowchart of FIG.
Figure 0004377772
Figure 0004377772

ここで、W(p,n)はセット番号pのn番目の素子の複素ウェイト(n=1〜N、p=1〜P)、Pはセット数、bd(p,m)は位相パターンの異なる所望フィルタバンク(m=1〜M)、mは位相パターンを規定する周波数番号(m=1〜M)、b(p,m)は形成フィルタバンク(m=1〜M)である。 Here, W (p, n) is the complex weight (n = 1 to N, p = 1 to P) of the nth element of the set number p, P is the number of sets, and bd (p, m) is the phase pattern Different desired filter banks (m = 1 to M), m is a frequency number (m = 1 to M) defining a phase pattern, and b (p, m) is a forming filter bank (m = 1 to M).

以上説明したように、本発明の実施例2に係るレーダ装置によれば、位相パターンに傾きを持たせた所望のフィルタバンクを逆フーリエ変換により求めてフィルタバンク出力の位相パターンの傾きを変えることにより、直接波とマルチパス波の位相関係をずらせて、距離に対するドプラ周波数のレベル低下点を変化させ、複数の複素ウェイトによるフィルタバンクにおいて、同一バンク間の最大値をとって受信信号とする。これにより、マルチパスに起因するレベル低下の少ない受信信号を用いて目標の検出処理や追随処理を実施できるので、検出確率や追尾維持率を向上させることができる。   As described above, according to the radar apparatus of the second embodiment of the present invention, a desired filter bank having a gradient in the phase pattern is obtained by inverse Fourier transform to change the gradient of the phase pattern of the filter bank output. Thus, the phase relationship between the direct wave and the multipath wave is shifted to change the level drop point of the Doppler frequency with respect to the distance, and the maximum value between the same banks is taken as the received signal in the filter bank using a plurality of complex weights. As a result, the target detection process and the tracking process can be performed using a received signal with a small level drop due to multipath, and thus the detection probability and the tracking maintenance ratio can be improved.

なお、上述した実施例1および実施例2に係るレーダ装置では、位相パターンが異なる傾きをもつ複数のフィルタを用いて、直接波とマルチパス波の位相関係を変えて、マルチパスによるレベル低下を防ぐことが目的であるため、他のフィルタバンク形成方法を用いることもできる。また、大きい効果が得られる位相パターンのみではなく、振幅パターンの差違も含めて、レベル低下を防ぐように構成することもできる。   In the radar apparatus according to the first embodiment and the second embodiment described above, a plurality of filters having different slopes of the phase pattern are used to change the phase relationship between the direct wave and the multipath wave, thereby reducing the level due to the multipath. Since the purpose is to prevent, other filter bank forming methods can be used. Further, not only a phase pattern that can provide a great effect but also a difference in amplitude pattern can be configured to prevent a level drop.

本発明の実施例1に係るレーダ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the radar apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るレーダ装置の距離に対する振幅レベルの変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the amplitude level with respect to the distance of the radar apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るレーダ装置で使用されるオフセットを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the offset used with the radar apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るレーダ装置のオフセットがない場合の振幅特性および位相特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the amplitude characteristic and phase characteristic when there is no offset of the radar apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るレーダ装置のオフセットがある場合の振幅特性および位相特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the amplitude characteristic and phase characteristic when there exists an offset of the radar apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るレーダ装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the radar apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係るレーダ装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the radar apparatus which concerns on Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 アンテナ
2 送信器
3 受信器
4 信号処理器
41 MTI処理部
42 DFT処理部
43 最大値選定処理部
44 目標検出処理部
45 レーダ制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna 2 Transmitter 3 Receiver 4 Signal processor 41 MTI processing part 42 DFT processing part 43 Maximum value selection processing part 44 Target detection processing part 45 Radar control part

Claims (2)

送受信したパルス繰り返し周期(PRI:Pulse Repetition Interval)の信号をフーリエ変換して得られたドプラ周波数軸上において目標の検出処理および追尾処理を含むレーダ信号処理を行うレーダ装置において、
所定のPRIを基準時間とし、該基準時間に互いに異なるオフセット量が加えられた所定の位相勾配を有する複数の複素ウェイトを算出し、前記複数の複素ウェイトに対応して前記ドプラ周波数と位相との関係を示す位相パターンを複数個有し各位相パターンの位相が前記ドプラ周波数に対して変化するとともに各位相パターンが互いに異なる傾きを有し前記各位相パターンの傾きが前記オフセット量に応じて変化するウェイト演算部と、
前記ウェイト演算部で算出された複数の複素ウェイトが順次設定されることにより形成されたフーリエ変換によるフィルタバンクによってフィルタデータを得るフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理部で得られた複数のフィルタデータから、フィルタバンクを構成するフィルタ毎に、複数の複素ウェイト間の最大値を検出する最大値選定処理部と、
前記最大値選定処理部における検出結果に基づいて目標を検出する目標検出処理部と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
In a radar apparatus that performs radar signal processing including target detection processing and tracking processing on a Doppler frequency axis obtained by Fourier-transforming a signal of a transmitted and received pulse repetition period (PRI: Pulse Repetition Interval ) ,
A plurality of complex weights having a predetermined phase gradient in which a predetermined PRI is set as a reference time and different offset amounts are added to the reference time are calculated, and the Doppler frequency and the phase corresponding to the plurality of complex weights are calculated. There are a plurality of phase patterns indicating the relationship, the phase of each phase pattern changes with respect to the Doppler frequency, and each phase pattern has a different slope, and the slope of each phase pattern changes according to the offset amount. A weight calculation unit;
A Fourier transform processing unit for obtaining filter data by a filter bank by Fourier transform formed by sequentially setting a plurality of complex weights calculated by the weight calculation unit;
A maximum value selection processing unit for detecting a maximum value between a plurality of complex weights for each filter constituting a filter bank, from a plurality of filter data obtained by the Fourier transform processing unit;
A target detection processing unit for detecting a target based on a detection result in the maximum value selection processing unit;
A radar apparatus comprising:
送受信したパルス繰り返し周期(PRI:Pulse Repetition Interval)の信号をフーリエ変換して得られたドプラ周波数軸上において目標の検出処理および追尾処理を含むレーダ信号処理を行うレーダ装置において、
前記ドプラ周波数と位相との関係を示す位相パターンを複数個有し各位相パターンの位相が前記ドプラ周波数に対して変化するとともに各位相パターンが互いに異なる傾きを有する所望のフィルタバンクが形成されるようにフーリエ変換の複数の複素ウェイトを算出するウェイト演算部と、
前記ウェイト演算部で算出された複数の複素ウェイトが順次設定されることにより形成されたフーリエ変換によるフィルタバンクによってフィルタデータを得るフーリエ変換処理部と、
前記フーリエ変換処理部で得られた複数のフィルタデータから、フィルタバンクを構成するフィルタ毎に、複数の複素ウェイト間の最大値を検出する最大値選定処理部と、
前記最大値選定処理部における検出結果に基づいて目標を検出する目標検出処理部と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
In a radar apparatus that performs radar signal processing including target detection processing and tracking processing on a Doppler frequency axis obtained by Fourier-transforming a signal of a transmitted and received pulse repetition period (PRI: Pulse Repetition Interval ) ,
A desired filter bank having a plurality of phase patterns indicating the relationship between the Doppler frequency and the phase, the phase of each phase pattern changing with respect to the Doppler frequency, and the phase patterns having different slopes is formed. A weight calculation unit for calculating a plurality of complex weights of Fourier transform,
A Fourier transform processing unit for obtaining filter data by a filter bank by Fourier transform formed by sequentially setting a plurality of complex weights calculated by the weight calculation unit;
A maximum value selection processing unit for detecting a maximum value between a plurality of complex weights for each filter constituting a filter bank, from a plurality of filter data obtained by the Fourier transform processing unit;
A target detection processing unit for detecting a target based on a detection result in the maximum value selection processing unit;
A radar apparatus comprising:
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