JP4553387B2 - Weight calculation method, weight calculation device, adaptive array antenna, and radar device - Google Patents
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Description
本発明は、ウェイト制御により、不要波を抑圧して目標からの反射信号を検出するのに好適なウェイト算出方法、そのウェイト方法を用いたウェイト算出装置、そのウェイト算出装置を採用したアダプティブアレーアンテナ、及びそのアダプティブアレーアンテナを組み込んだレーダ装置に関する。 The present invention relates to a weight calculation method suitable for detecting a reflected signal from a target by suppressing unnecessary waves by weight control, a weight calculation device using the weight method, and an adaptive array antenna employing the weight calculation device And a radar apparatus incorporating the adaptive array antenna.
近年、パルスレーダ装置では、より目標検出精度を向上させるために、アダプティブアレーアンテナを組み込んで、いわゆるアダプティブヌルステアリングを行うようになってきている。このアダプティブヌルステアリングは、アダプティブアレーアンテナにおいて受信信号の位相及び振幅にウェイト制御を施すことで、妨害波等の不要波が到来する方向の指向性が零(ヌル)になるように受信合成ビームを形成する処理である。このような用途に用いられるアダプティブアレーアンテナには、多数の遅延信号が到来する環境下やクラッタ及び妨害波等の不要波が存在する環境下においても、上記の受信合成ビームの形成が適正に行われるようにウェイト制御を行うように求められている。 In recent years, in order to further improve the target detection accuracy, pulse radar apparatuses have incorporated an adaptive array antenna to perform so-called adaptive null steering. This adaptive null steering performs weight control on the phase and amplitude of the received signal in the adaptive array antenna, and the received combined beam is set so that the directivity in the direction in which an unwanted wave such as an interference wave arrives becomes zero (null). It is a process to form. The adaptive array antenna used for such applications properly forms the received combined beam even in an environment where a large number of delayed signals arrive or an environment where unnecessary waves such as clutter and jamming waves exist. It is required to perform weight control as shown.
そこで、アダプティブアレーアンテナにおいて、時空間適応信号処理(STAP:Space Time Adaptive Processing)方式を採用したウェイト制御方法が注目されている。この時空間適応信号処理(STAP)方式は、SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)をより改善し、不要波の到来方向での指向性が零(ヌル)に近い良好なビーム形成を行い得るという特徴を有する。 Therefore, a weight control method that employs a space-time adaptive signal processing (STAP) method is attracting attention in an adaptive array antenna. This space-time adaptive signal processing (STAP) system can improve SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio), and can form a good beam with a directivity in the arrival direction of unwanted waves close to zero. Has characteristics.
時空間適応信号処理(STAP)方式では、以下のような処理が行われる。まず、複数(M)本、アレー状に配列されたアンテナ(素子アンテナ、すなわちチャンネル)により目標反射信号を受信し、その受信信号を、受信パルス幅に対応した幅のレンジ(距離)セル(range cell)が時間軸上に所定長さ連なり形成された全処理レンジセルの対応セル位置に記憶する。そして、その記憶されたデータから、目標信号を含むと想定されるレンジセル(処理適用レンジセルという)を除いたレンジセル、すなわち不要波のみから形成されると想定されるセルのデータから共分散行列を演算する。最終的に、ビーム合成回路において、その共分散行列に基づき算出された適応ウェイトによりアンテナ受信信号にウェイト制御を施す。 In the space-time adaptive signal processing (STAP) system, the following processing is performed. First, a target reflected signal is received by a plurality (M) of antennas (element antennas, that is, channels) arranged in an array, and the received signal is converted into a range (distance) cell (range) corresponding to the received pulse width. cell) is stored in the corresponding cell positions of all the processing range cells formed in a predetermined length on the time axis. Then, from the stored data, the covariance matrix is calculated from the data of the range cell excluding the range cell that is assumed to contain the target signal (referred to as the processing applied range cell), that is, the cell that is assumed to be formed only from unnecessary waves. To do. Finally, the beam combining circuit performs weight control on the antenna reception signal with the adaptive weight calculated based on the covariance matrix.
この時空間適応信号処理方式におけるウェイト制御では、適応ウェイトを算出するために、レンジセル毎のウェイト演算がウェイト算出回路において行われる。このウェイト演算には、その一手法としてMWF(Multistage Wiener Filter)方式が知られている(非特許文献1参照)。 In weight control in this space-time adaptive signal processing method, weight calculation for each range cell is performed in a weight calculation circuit in order to calculate adaptive weight. For this weight calculation, an MWF (Multistage Wiener Filter) method is known as one method (see Non-Patent Document 1).
ところが、上記非特許文献1の付録A(2956頁APPENDIX A : A LOW COMPLEXITY BLOCKING MATRIX)には、不要波方向を零にするためのヌル行列Bn の算出に際し、固有値分解による方法の算出時間を短縮する方法が記載されているものの、その方法を適用した場合の性能(SINR特性)に関しては記述がない。そこで、通常の固有値分解により各ステージのヌル行列Bnを算出する方法と、非特許文献1の付録Aに記載されている算出時間を短縮する方法を用いて、各処理ステージのヌル行列Bnを算出する方式について、それぞれの算出時間及びSINR特性を比較した。その結果、算出時間を短縮する方法を用いた場合は、通常の固有値分解によりヌル行列Bnを算出する方法に比して計算時間が短縮されるものの、性能が劣化することが確認された。
以上述べたように、従来のレーダ装置に用いられるアダプティブアレーアンテナのウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、不要波方向を零にするためのウェイト算出に際し、比較的に時間を要するヌル行列の算出を、SINR特性の性能劣化を抑制しつつ短縮する有効な手段がなかった。 As described above, in the spatio-temporal adaptive signal processing method based on the weight control of the adaptive array antenna used in the conventional radar apparatus, when calculating the weight for making the unnecessary wave direction zero, it takes a relatively long time for the null matrix. There was no effective means for shortening the calculation while suppressing the performance deterioration of the SINR characteristic.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、ウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、不要波方向を零にするためのウェイト算出に際し、比較的に時間を要するヌル行列の算出を、SINR特性の性能劣化を抑制しつつ短縮することのできるウェイト算出方法、ウェイト算出装置、アダプティブアレーアンテナ、レーダ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the space-time adaptive signal processing system based on weight control, when calculating a weight for making the unnecessary wave direction zero, calculation of a null matrix that requires a relatively long time is performed. It is an object of the present invention to provide a weight calculation method, a weight calculation device, an adaptive array antenna, and a radar device that can be shortened while suppressing performance degradation of SINR characteristics.
上記問題を解決するために、本発明に係るウェイト演算方法は、アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶し、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを算出するウェイト算出方法であって、前記目標反射信号の到来方向に対する方向行列に対し、前記不要波の到来方向を零になるようにするためのウェイトのヌル行列の算出方式を処理ステージ毎に、または処理ステージ内で段階的に変更することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the weight calculation method according to the present invention provides a target reflected signal of a radar pulse received via an antenna for a plurality of processing range cells having a length corresponding to a predetermined distance on the time axis. The received combined beam is stored in the corresponding cell position according to the reception timing, and the arrival direction of the unwanted wave is zero with respect to the arrival direction of the target reflected signal using the values stored in the plurality of processing range cells. Is a weight calculation method for calculating a weight for the phase and amplitude of the received signal to form the signal, and makes the arrival direction of the unnecessary wave zero with respect to the direction matrix with respect to the arrival direction of the target reflected signal. The method of calculating a weight null matrix for each of the processing stages or in stages within the processing stage is characterized.
また、本発明に係るウェイト演算装置は、アンテナを介して受信されるレーダパルスの目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶する記憶手段と、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを算出する算出手段と、前記目標反射信号の到来方向に対する方向行列に対し、前記不要波の到来方向を零になるようにするためのウェイトのヌル行列の算出方式を処理ステージ毎に、または処理ステージ内で段階的に変更する変更手段とを具備することを特徴とする。 In addition, the weight calculation device according to the present invention provides a target reflected signal of a radar pulse received via an antenna in accordance with a reception timing with respect to a plurality of processing range cells having a length corresponding to a predetermined distance on the time axis. Using the storage means stored in the corresponding cell position and the values stored in the plurality of processing range cells, a reception combined beam is formed so that the arrival direction of the unnecessary wave is zero with respect to the arrival direction of the target reflected signal. Calculating means for calculating a weight for the phase and amplitude of the received signal, and a weight null matrix for making the arrival direction of the unnecessary wave zero with respect to the direction matrix for the arrival direction of the target reflected signal And changing means for changing the calculation method for each processing stage or stepwise within the processing stage.
また、本発明に係るアダプティブアレーアンテナは、複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信するアダプティブアレーアンテナであって、前記目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶し、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを算出する際に、前記目標反射信号の到来方向に対する方向行列に対し、前記不要波の到来方向を零になるようにするためのウェイトのヌル行列の算出方式を処理ステージ毎に、または処理ステージ内で段階的に変更して得られる適応ウェイトを取り込み、前記適応ウェイトにより前記目標反射信号に対するウェイト制御を行い受信合成ビームを形成することを特徴とする。 An adaptive array antenna according to the present invention is an adaptive array antenna in which a plurality of element antennas are arranged in an array, and the target reflected signal of a radar pulse is received by being directed in an arbitrary direction. At a corresponding cell position along the reception timing for a plurality of processing range cells having a length corresponding to a predetermined distance on the time axis, and using the values stored in the plurality of processing range cells, the target reflected signal A direction matrix for the direction of arrival of the target reflected signal when calculating the weight for the phase and amplitude of the received signal to form a received combined beam so that the direction of arrival of unwanted waves is zero with respect to the direction of arrival of On the other hand, a calculation method of a weight null matrix for making the arrival direction of the unnecessary wave zero becomes processing stage or processing Stage uptake adaptive weights obtained by stepwise change, and forming a received composite beam performs wait control for said target reflected signal by said adaptive weights.
また、本発明に係るレーダ装置は、複数の素子アンテナをアレー状に配列し、任意の方向に指向制御されてレーダパルスの目標反射信号を受信し、与えられた適応ウェイトにより前記目標反射信号に対するウェイト制御を行い受信合成ビームを形成するアダプティブアレーアンテナと、前記目標反射信号を、時間軸上で所定距離相当の長さからなる複数の処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶し、前記複数の処理レンジセルに記憶された値を用いて前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対する適応ウェイトを算出する際に、前記目標反射信号の到来方向に対する方向行列に対し、前記不要波の到来方向を零になるようにするためのウェイトのヌル行列の算出方式を処理ステージ毎に、または処理ステージ内で段階的に変更して前記適応ウェイトを生成するウェイト算出装置と、前記アダプティブアレーアンテナでウェイト制御が施された目標反射信号から目標を検出する信号処理装置とを具備することを特徴とする。 The radar apparatus according to the present invention includes a plurality of element antennas arranged in an array, receives a target reflection signal of a radar pulse by being directed in an arbitrary direction, and applies the given adaptive weight to the target reflection signal. An adaptive array antenna that performs weight control to form a received combined beam and the target reflected signal are stored in corresponding cell positions according to reception timing for a plurality of processing range cells having a length corresponding to a predetermined distance on the time axis. And using the values stored in the plurality of processing range cells, the phase of the received signal for forming a received combined beam so that the arrival direction of the unwanted wave becomes zero with respect to the arrival direction of the target reflected signal, and When calculating the adaptive weight for the amplitude, the arrival direction of the unnecessary wave is set to zero with respect to the direction matrix for the arrival direction of the target reflected signal. Weight calculation apparatus for generating the adaptive weight by changing the calculation method of the weight null matrix for each processing stage or stepwise in the processing stage, and weight control is performed by the adaptive array antenna And a signal processing device for detecting a target from the target reflection signal.
すなわち、本発明に係るウェイト算出方法では、目標反射信号の到来方向に対する方向行列に対し、前記不要波の到来方向を零になるようにするためのウェイトのヌル行列の算出方式を、処理ステージ毎に、または処理ステージ内で段階的に変更することで、演算時間の高速化を図り、かつSINRの劣化を抑えることができる。 That is, in the weight calculation method according to the present invention, a weight null matrix calculation method for setting the arrival direction of the unnecessary wave to zero with respect to the direction matrix with respect to the arrival direction of the target reflected signal is set for each processing stage. In addition, by changing in stages within the processing stage, it is possible to increase the calculation time and to suppress the degradation of SINR.
本発明のウェイト算出装置は、上記のように、その処理量を短縮可能な上記本発明に係るウェイト算出方法を使用するので、ウェイト算出の時間短縮が可能である。 As described above, the weight calculation apparatus according to the present invention uses the weight calculation method according to the present invention that can reduce the processing amount, so that the time for weight calculation can be shortened.
本発明のアダプティブアレイアンテナは、上記のように、ウェイト算出の時間短縮が可能な上記本発明のウェイト算出回路を採用するので、良好な合成ビームを短時間に形成することができる。 As described above, the adaptive array antenna according to the present invention employs the weight calculation circuit according to the present invention capable of shortening the time for weight calculation, so that a good combined beam can be formed in a short time.
本発明のレーダ装置は、上記のように、合成ビームを短時間に形成することが可能な本発明のアダプティブアレイアンテナを組み込むので、目標を迅速に捕捉することができる。 Since the radar apparatus of the present invention incorporates the adaptive array antenna of the present invention capable of forming a combined beam in a short time as described above, the target can be quickly captured.
以上のように、本発明によれば、ウェイト制御による時空間適応信号処理方式において、不要波方向を零にするためのウェイト算出に際し、比較的に時間を要するヌル行列の算出を、SINR特性の性能劣化を抑制しつつ短縮することのできるウェイト算出方法、ウェイト算出装置、アダプティブアレーアンテナ、レーダ装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, in the space-time adaptive signal processing method based on weight control, when calculating the weight for making the unnecessary wave direction zero, the calculation of the null matrix that requires a relatively long time can be performed. It is possible to provide a weight calculation method, a weight calculation device, an adaptive array antenna, and a radar device that can be shortened while suppressing performance deterioration.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、前述の非特許文献1に記載されたウェイト演算の一手法としてのMWF(Multistage Wiener Filter)方式について説明する。
First, an MWF (Multistage Wiener Filter) method as one method of weight calculation described in
MWF方式では、受信信号Xの到来方向の方向行列をA、また複素振幅ベクトルをS、平均0,分散σ2で与えられる熱雑音をnとしたとき、受信信号Xは次の(1)式で表される。 In the MWF system, when the direction matrix in the arrival direction of the received signal X is A, the complex amplitude vector is S, and the thermal noise given by the mean 0 and variance σ 2 is n, the received signal X is expressed by the following equation (1). It is represented by
X=A・S+n …(1)
また、間隔dxをなしてアレー状に配列されたM個の素子アンテナ#m(m:1〜M)により目標信号を受信したとき、受信周波数信号の波長をλ(Λ)、D個の到来目標信号d(d:1〜D)の到来方向を決めるステアリングベクトルa(θd)は、次の(2)式で表される。
When a target signal is received by M element antennas #m (m: 1 to M) arranged in an array with an interval dx, the wavelength of the received frequency signal is λ (Λ), and D arrivals A steering vector a (θd) that determines the arrival direction of the target signal d (d: 1 to D) is expressed by the following equation (2).
また、空間系列に対する方向行列Aθは下記(3)式となる。
そこで、目標信号dの到来方向を決めるステアリングベクトルa(fd)は次の(4)式で示される。
このことから、時系列に対する方向行列Afは下記(5)式で表される。
よって、方向行列A(θ,f)は、次の(6)式
ここで、MWFにおけるウェイト演算は、非特許文献1に記載されているように、各ステージでヌル行列Bnを算出しなければならない。通常、このヌル行列Bnは各ステージへの入力ベクトルhnの固有値分解を行い固有ベクトルの直交を利用することで算出されるが、一般的には多くの算出時間を要する。図1に非特許文献1に記載されているMWFにおけるウェイト算出方法の処理の流れを示す。
Here, in the weight calculation in the MWF, as described in
図1に示す処理は、Forward Recursion(前方回帰)、Backward Recursion(後方回帰)の演算処理を複数の処理ステージで実行している。ここで、Bi=null(hi)はブロッキングマトリクス(Bとhをかけると全てが零になるヌル行列)を示している。ヌル行列Bnの算出方法として、非特許文献1では特異値分解及びQR分解を用いればよいこと、さらには付録Aとして計算量を削減し効率的に算出する方法が記載されており、これらの方式を用いることで、通常の固有値分解を行う方法に比して大幅な算出時間の短縮を図ることができる。しかしながら、前述のように、算出時間を短縮する方法を用いた場合は、通常の固有値分解によりヌル行列Bnを算出する方法に比して計算時間が短縮されるものの、性能が劣化する。
In the processing shown in FIG. 1, forward recursion (backward regression) and backward recursion (backward regression) are performed in a plurality of processing stages. Here, B i = null (h i ) indicates a blocking matrix (a null matrix that is all zero when B and h are multiplied). As a method for calculating the null matrix B n , Non-Patent
一例として、固有値分解により各ステージのヌル行列Bnを算出する方式と、非特許文献1の付録Aに記載されている算出時間を短縮する方法を用いて各ステージのヌル行列Bnを算出する方式とで、算出時間及びSINR特性を確認した結果を図2及び図3に示す。図から分かるように、算出時間を短縮する方法を用いた場合は、固有値分解によりヌル行列Bnを算出する方法に比して計算時間が短縮されるものの、性能が劣化する。
As an example, calculates a method for calculating a null matrix B n of each stage by eigenvalue decomposition, a null matrix B n of each stage using the method of shortening the calculation time listed in Appendix A of the
そこで、本発明に係るウェイト演算方法は、ヌル行列の算出方法を、処理ステージ毎に、または処理ステージに対して段階的に、固有値分解による方法、非特許文献1の付録Aに記載されている方法、特異値分解による方法、QR分解による方法、実効逆共分散による方法(ECI:Effective Covariance Inverse,例えばI−hn・hn^H,ここで、Iは単位行列、Hは複素共役転置)といった各種方法に変更してウェイトを得る。
Therefore, the weight calculation method according to the present invention is described in Appendix A of
このように、本発明のウェイト算出方法は、ヌル行列Bnの算出方式を処理ステージ毎に、またはヌル行列Bnの算出方式を処理ステージに対して段階的に変更することで、演算時間の高速化を図り、かつSINRの劣化を抑えることが可能である。 As described above, the weight calculation method of the present invention changes the calculation method of the null matrix B n for each processing stage, or changes the calculation method of the null matrix B n step by step with respect to the processing stage. It is possible to increase the speed and suppress degradation of SINR.
本発明のウェイト算出装置は、上記のように、その処理量を短縮可能な上記本発明に係るウェイト算出方法を使用するので、ウェイト算出の時間短縮が可能である。 As described above, the weight calculation apparatus according to the present invention uses the weight calculation method according to the present invention that can reduce the processing amount, so that the time for weight calculation can be shortened.
本発明のアダプティブアレイアンテナは、上記のように、ウェイト算出の時間短縮が可能な上記本発明のウェイト算出回路を採用するので、良好な合成ビームを短時間に形成することができる。 As described above, the adaptive array antenna according to the present invention employs the weight calculation circuit according to the present invention capable of shortening the time for weight calculation, so that a good combined beam can be formed in a short time.
本発明のレーダ装置は、上記のように、合成ビームを短時間に形成することが可能な本発明のアダプティブアレイアンテナを組み込むので、目標を迅速に捕捉することができる。特に、開口合成レーダ装置に適用した場合には、上記のように、合成ビームを短時間に形成することがアダプティブアレイアンテナを組み込むので、目標の形状を迅速に把握することができる。 Since the radar apparatus of the present invention incorporates the adaptive array antenna of the present invention capable of forming a combined beam in a short time as described above, the target can be quickly captured. In particular, when applied to an aperture synthesis radar apparatus, as described above, an adaptive array antenna is incorporated to form a composite beam in a short time, so that the target shape can be quickly grasped.
ここで、ヌル行列Bnの算出方式を処理ステージに対して段階的に変更した場合(M=8、N=8、サンプルデータ数64とし、nステージまではヌル行列算出を固有値分解による方法を用い、(n−1)ステージ以降のヌル行列算出を非特許文献1の付録Aに記載されている方法とした場合)におけるSINR特性例を図4に示す。図4から明らかなように、本発明を適用することで、SINR特性の劣化が抑えることが可能となる。
Here, when the calculation method of the null matrix B n is changed in stages with respect to the processing stage (M = 8, N = 8, the number of sample data is 64, and the null matrix calculation is performed by eigenvalue decomposition up to n stages. FIG. 4 shows an example of SINR characteristics in the case of using the (n−1) stage and subsequent null matrix calculation as the method described in Appendix A of
図5は本発明を適用した時空間適応信号処理におけるウェイト算出装置の概略ブロック構成図である。図5において、11はM個のアンテナ素子でレーダパルスの目標反射信号を受信するアダプティブアレーアンテナであり、このアンテナ11の各素子出力は受信部12で受信検波されて、データ蓄積部13に用意される所定距離相当の長さの処理レンジセルに対して受信タイミングに沿った対応セル位置に記憶される。
FIG. 5 is a schematic block diagram of a weight calculation apparatus in space-time adaptive signal processing to which the present invention is applied. In FIG. 5,
ここで、一部のアンテナ素子出力はリファレンス信号推定部14に送られ、受信信号の振幅・位相の基準として用いられる。励振部16は、リファレンス信号推定部14及びリファレンス信号生成部15を定期的に励振させて、所定距離相当のレンジセルそれぞれのウェイト算出のためのリファレンス信号を推定し生成する。
Here, part of the antenna element output is sent to the reference
また、上記データ蓄積部13の蓄積データは、時空間適応信号処理部17に送られる。この時空間適応信号処理部17は、ウェイト算出回路171において、目標信号を含むと想定されるレンジセルを除いたレンジセル、すなわち不要波のみから形成されると想定されるセルのデータから共分散行列を演算する。最終的に、ビーム合成回路172において、その共分散行列に基づき算出された適応ウェイトによりアンテナ受信信号にウェイト制御を施して出力データとする。
The accumulated data in the
上記構成の時空間適応信号処理方式におけるウェイト制御では、適応ウェイトを算出するために、レンジセル毎のウェイト演算がウェイト算出回路171において行われる。このウェイト算出回路171に先に述べたウェイト算出方法、すなわちヌル行列Bnの算出方式を処理ステージ毎に、またはヌル行列Bnの算出方式を処理ステージに対して段階的に変更する方法を採用する。これにより、演算時間の高速化を図り、かつSINRの劣化を抑えることが可能となる。
In the weight control in the space-time adaptive signal processing system having the above-described configuration, the
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
11…アダプティブアレーアンテナ、12…受信部、13…データ蓄積部、14…リファレンス信号推定部、15…リファレンス信号生成部、16…励振部、17…時空間適応信号処理部、171…ウェイト算出回路、172…ビーム合成回路。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数のレンジセルに記憶された値を用いて、目標信号を含むと想定されるレンジセルを除いた、不要波のみから形成されると想定されるレンジセルのデータから共分散行列を演算し、前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを表すヌル行列を、前記共分散行列を用いて複数の処理ステージに分けて算出するウェイト算出方法であって、
前記ヌル行列の算出方式として算出時間の異なる複数の方式を用意し、前記処理ステージ毎に、または前記複数の処理ステージ内で段階的に前記ヌル行列の算出方式を変更することを特徴とするウェイト算出方法。 The target reflected signal of the radar pulse received via the antenna is divided in accordance with the reception timing in a plurality of range cells in the memory space, divided in length corresponding to the reception pulse width along the time axis,
Using said plurality of record values stored Njiseru, except range cell that is assumed to contain a target signal, calculates a covariance matrix from range cell data that is assumed to be formed of only the unnecessary wave, the Using the covariance matrix, a null matrix that represents a weight for the phase and amplitude of the received signal for forming a received combined beam so that the arrival direction of the unwanted wave becomes zero with respect to the arrival direction of the target reflected signal A weight calculation method for calculating by dividing into a plurality of processing stages ,
A plurality of methods having different calculation times are prepared as the null matrix calculation method, and the weight calculation method changes the null matrix calculation method for each processing stage or stepwise within the plurality of processing stages. Calculation method.
前記複数のレンジセルに記憶された値を用いて、目標信号を含むと想定されるレンジセルを除いた、不要波のみから形成されると想定されるレンジセルのデータから共分散行列を演算し、前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを表すヌル行列を、前記共分散行列を用いて複数の処理ステージに分けて算出する算出手段と、
前記ヌル行列の算出方式として算出時間の異なる複数の方式を用意し、前記処理ステージ毎に、または前記複数の処理ステージ内で段階的に前記ヌル行列の算出方式を変更する変更手段と
を具備することを特徴とするウェイト算出装置。 Storage means for sequentially storing the target reflected signal of the radar pulse received via the antenna along the reception timing in a plurality of range cells in the memory space, which is divided by a length corresponding to the reception pulse width along the time axis;
Using said plurality of record values stored Njiseru, except range cell that is assumed to contain a target signal, calculates a covariance matrix from range cell data that is assumed to be formed of only the unnecessary wave, the Using the covariance matrix, a null matrix that represents a weight for the phase and amplitude of the received signal for forming a received combined beam so that the arrival direction of the unwanted wave becomes zero with respect to the arrival direction of the target reflected signal A calculation means for dividing the calculation into a plurality of processing stages ;
A plurality of methods having different calculation times are prepared as the null matrix calculation method, and changing means for changing the null matrix calculation method step by step within each of the processing stages or within the plurality of processing stages. The weight calculation apparatus characterized by the above-mentioned.
前記目標反射信号を、時間軸に沿って受信パルス幅相当の長さで区分した、メモリ空間における複数のレンジセルに受信タイミングに沿って順次記憶し、前記複数のレンジセルに記憶された値を用いて、目標信号を含むと想定されるレンジセルを除いた、不要波のみから形成されると想定されるレンジセルのデータから共分散行列を演算し、前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対するウェイトを表すヌル行列を、前記共分散行列を用いて複数の処理ステージに分けて算出する際に、前記ヌル行列の算出方式として算出時間の異なる複数の方式を用意し、前記処理ステージ毎に、または前記複数の処理ステージ内で段階的に前記ヌル行列の算出方式を変更して得られる適応ウェイトを取り込み、前記適応ウェイトにより前記目標反射信号に対するウェイト制御を行い受信合成ビームを形成することを特徴とするアダプティブアレーアンテナ。 An adaptive array antenna in which a plurality of element antennas are arranged in an array, the direction of which is controlled in an arbitrary direction and a target reflected signal of a radar pulse is received,
The target return signal, being divided by the length of the received pulse width corresponds along the time axis, are memorized along the reception timing to a plurality of range cells in the memory space, using the values stored in said plurality of Les Njiseru Then, a covariance matrix is calculated from range cell data that is assumed to be formed only from unwanted waves, excluding the range cell that is assumed to contain the target signal, and the unwanted wave is calculated with respect to the arrival direction of the target reflected signal. When calculating a null matrix representing a weight with respect to the phase and amplitude of the received signal for forming a received combined beam so that the arrival direction becomes zero by dividing into a plurality of processing stages using the covariance matrix, calculation of the prepared plurality of different schemes of calculating time as calculation method of the null matrix, for each of the processing stages, or stepwise the null matrix within said plurality of processing stages Captures the adaptive weights obtained by changing the method, adaptive array antenna and forming the received combined beam performs wait control for said target reflected signal by said adaptive weights.
前記目標反射信号を、時間軸に沿って受信パルス幅相当の長さで区分した、メモリ空間における複数のレンジセルに受信タイミングに沿って順次記憶し、前記複数のレンジセルに記憶された値を用いて、目標信号を含むと想定されるレンジセルを除いた、不要波のみから形成されると想定されるレンジセルのデータから共分散行列を演算し、前記目標反射信号の到来方向に対して不要波の到来方向が零になるように受信合成ビームを形成するための前記受信信号の位相及び振幅に対する適応ウェイトを表すヌル行列を、前記共分散行列を用いて複数の処理ステージに分けて算出する際に、前記ヌル行列の算出方式として算出時間の異なる複数の方式を用意し、前記処理ステージ毎に、または前記複数の処理ステージ内で段階的に前記ヌル行列の算出方式を変更して前記適応ウェイトを生成するウェイト算出装置と、
前記アダプティブアレーアンテナでウェイト制御が施された目標反射信号から目標を検出する信号処理装置と
を具備することを特徴とするレーダ装置。 A plurality of element antennas are arranged in an array, and a target reflected signal of a radar pulse is received by being controlled in an arbitrary direction, and a weighted control is performed on the target reflected signal by a given adaptive weight to form a received combined beam. An adaptive array antenna,
The target return signal, being divided by the length of the received pulse width corresponds along the time axis, are memorized along the reception timing to a plurality of range cells in the memory space, using the values stored in said plurality of Les Njiseru Then, a covariance matrix is calculated from range cell data that is assumed to be formed only from unwanted waves, excluding the range cell that is assumed to contain the target signal, and the unwanted wave is calculated with respect to the arrival direction of the target reflected signal. When calculating a null matrix representing an adaptive weight for the phase and amplitude of the received signal to form a received combined beam so that the arrival direction becomes zero using the covariance matrix divided into a plurality of processing stages. , by preparing a plurality of systems having different computation time as a calculation method of the null matrix, for each of the processing stages, or stepwise the null matrix within said plurality of processing stages A weight calculating unit for generating said adaptive weights to change the calculation method,
A radar apparatus, comprising: a signal processing device that detects a target from a target reflection signal that has been subjected to weight control by the adaptive array antenna.
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