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JP4881209B2 - Target detection device - Google Patents
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Description

本発明は、例えばレーダ装置に適用され、受信信号から目標を検出する目標検出装置に関し、特に時間−周波数軸上で目標を検出する技術に関する。   The present invention relates to a target detection apparatus that is applied to, for example, a radar apparatus and detects a target from a received signal, and more particularly to a technique for detecting a target on a time-frequency axis.

従来、例えば目標を検出して追尾するレーダ装置に適用され、送信したパルス信号が目標で反射された反射波を受信し、受信した反射波を電気信号に変換して受信信号を生成し、受信信号に信号処理を施すことにより目標を検出する目標検出装置が知られている。このような目標検出装置では、複数の反射波(ヒット)を受信することにより得られた受信信号を積分することによりSN比(信号対熱雑音電力比)を向上させることが行われている。   Conventionally, it is applied to radar equipment that detects and tracks a target, for example, receives a reflected wave reflected by a target pulse signal, generates a received signal by converting the received reflected wave into an electrical signal, and receives it. 2. Description of the Related Art A target detection device that detects a target by performing signal processing on a signal is known. In such a target detection apparatus, an S / N ratio (signal to thermal noise power ratio) is improved by integrating reception signals obtained by receiving a plurality of reflected waves (hits).

しかしながら、高速で動く目標(以下、「高速目標」という)や、距離分解能に対して速度が早い目標(換言すれば、高レンジ分解能の目標検出装置)に対しては、複数ヒットを送受信することにより得られた信号は、目標のレンジ方向のずれを含み、積分できるヒット数に上限がある。すなわち、レンジウォークによる積分損失が発生する。従って、積分によるSN比の向上にも限界があり、目標の検出性能が劣るという問題があった。   However, multiple hits should be sent to and received from a target that moves at high speed (hereinafter referred to as “high-speed target”) or a target that is faster than distance resolution (in other words, a target detection device with high range resolution). The signal obtained by (1) includes a deviation in the target range direction and has an upper limit on the number of hits that can be integrated. That is, integration loss due to range walk occurs. Therefore, there is a limit in improving the SN ratio by integration, and there is a problem that the target detection performance is inferior.

このような問題に対処するために、目標のレンジ方向のずれが発生した場合のような短時間しか出現しない目標を、短時間フーリエ変換(以下、「STFT:Short Time Fourier Transform」という)を用いて検出する目標検出装置が開発されている。   In order to deal with such a problem, a short-time Fourier transform (hereinafter referred to as “STFT: Short Time Fourier Transform”) is used for a target that appears only for a short time, such as when a shift in the target range direction occurs. Target detection devices have been developed for detection.

図9は、このような従来の目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、STFT部1、一定誤警報率(以下、「CFAR:Constant False Alarm Rate」という)部4、検出部5および距離演算部6から構成されている。   FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of such a conventional target detection apparatus. The target detection apparatus includes an STFT unit 1, a constant false alarm rate (hereinafter referred to as “CFAR: Constant False Alarm Rate”) unit 4, a detection unit 5, and a distance calculation unit 6.

この目標検出装置は、以下のように動作する。すなわち、反射波をアンテナ(図示しない)で受信することにより得られた受信信号は、STFT部1に送られる。STFT部1は、受信信号を短時間フーリエ変換により時間−周波数軸上の信号に変換する。短時間フーリエ変換については、例えば非特許文献1に説明されている。このSTFT部1における短時間フーリエ変換によって得られた時間−周波数軸上の信号は、CFAR部4に送られる。   This target detection apparatus operates as follows. That is, a reception signal obtained by receiving a reflected wave with an antenna (not shown) is sent to the STFT unit 1. The STFT unit 1 converts the received signal into a signal on the time-frequency axis by short-time Fourier transform. The short-time Fourier transform is described in Non-Patent Document 1, for example. A signal on the time-frequency axis obtained by the short-time Fourier transform in the STFT unit 1 is sent to the CFAR unit 4.

CFAR部4は、STFT部1から送られてくる時間−周波数軸上の信号の中の注目信号の周辺の信号レベルからスレッショルドレベルを算出し、算出したスレッショルドレベルと注目信号とを比較して目標の有無を判断し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成する。CFAR処理については、例えば非特許文献2に詳細に説明されているが、以下において、簡単に説明する。   The CFAR unit 4 calculates a threshold level from the signal level around the signal of interest in the signal on the time-frequency axis sent from the STFT unit 1, and compares the calculated threshold level with the signal of interest to calculate the target level. The signal with the false alarm probability being suppressed to a certain low level is generated. The CFAR process is described in detail, for example, in Non-Patent Document 2, but will be briefly described below.

図10は、CFAR部4の一例として、相加平均で規格化を行うリニアCFAR部の構成を示すブロック図である。このCFAR部4は、遅延回路41、加算部42、平均化処理部43および除算部44から構成されている。   FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a linear CFAR unit that performs normalization by arithmetic mean as an example of the CFAR unit 4. The CFAR unit 4 includes a delay circuit 41, an adding unit 42, an averaging processing unit 43, and a dividing unit 44.

遅延回路41は、入力された信号xiを遅延させた後、加算部42および除算部44に送る。加算部42は、一定期間に遅延回路41から送られてくるN個のデータを加算し、平均化処理部43に送る。平均化処理部43は、加算部42から送られてくるN個のデータの平均値を算出し、除算部44に送る。除算部44は、遅延回路41から送られてくるデータを平均値で除算して出力する。この除算部44の出力が、CFAR部4の出力として検出部5に送られる。なお、CFAR部4は、相乗平均で規格化を行う対数CFAR部によって実現される場合もある。   The delay circuit 41 delays the input signal xi and then sends it to the adder 42 and the divider 44. The adding unit 42 adds N pieces of data sent from the delay circuit 41 during a certain period and sends the data to the averaging processing unit 43. The averaging processing unit 43 calculates an average value of the N pieces of data sent from the adding unit 42 and sends it to the dividing unit 44. The division unit 44 divides the data sent from the delay circuit 41 by the average value and outputs the result. The output of the division unit 44 is sent to the detection unit 5 as the output of the CFAR unit 4. The CFAR unit 4 may be realized by a logarithmic CFAR unit that performs normalization with a geometric mean.

検出部5は、CFAR部4から送られてくる信号に基づいて目標を検出する。この検出部5において検出された目標を表す信号は、距離演算部6に送られる。距離演算部6は、検出部5から送られてくる目標を表す信号に基づき目標までの距離を算出する。この距離演算部6において算出された目標までの距離を表す信号が、目標検出装置の出力として、外部に出力される。
榊原、“ウェーブレットビギナーズガイド”、東京電機大学出版局、pp.23−24(1995) 関根、“レーダ信号処理技術”、電子情報通信学会、pp.96−106(1991)
The detection unit 5 detects the target based on the signal sent from the CFAR unit 4. A signal representing the target detected by the detection unit 5 is sent to the distance calculation unit 6. The distance calculation unit 6 calculates the distance to the target based on the signal representing the target sent from the detection unit 5. A signal representing the distance to the target calculated by the distance calculation unit 6 is output to the outside as the output of the target detection device.
Sugawara, “Wavelet Beginners Guide”, Tokyo Denki University Press, pp. 23-24 (1995) Sekine, "Radar signal processing technology", IEICE, pp. 96-106 (1991)

しかしながら、上述した従来の短時間フーリエ変換を用いた目標検出装置では、高速目標が小目標である場合は、SN比が小さくて、目標を検出できない場合があるという問題がある。   However, the above-described conventional target detection device using short-time Fourier transform has a problem that when the high-speed target is a small target, the SN ratio is small and the target may not be detected.

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、高速目標が小目標であっても、その小目標を確実に検出し、目標検出性能を向上させることができる目標検出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. Even if a high-speed target is a small target, a target detection device that can reliably detect the small target and improve target detection performance. It is to provide.

請求項1記載の発明は、上述した課題を達成するために、入力された受信信号を短時間フーリエ変換により時間−周波数軸上の信号に変換する短時間フーリエ変換部と、短時間フーリエ変換部により変換された時間−周波数軸上の信号の極大値を抽出する極大値抽出部と、極大値抽出部で抽出された極大値に対し、該極大値の時間軸方向の所定範囲に存在するセルの信号を加算することにより該極大値を強調する積分部と、積分部において強調された極大値の時間軸方向および周波数軸方向の所定範囲に存在するセルの信号に基づいて算出されたスレッショルドまたは予め決定された固定のスレッショルドを超えたかどうかを判断する判断手段と、判断手段による判断結果に基づき目標を検出する検出部を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above-described problem, the invention according to claim 1 is a short-time Fourier transform unit that converts an input received signal into a signal on a time-frequency axis by a short-time Fourier transform, and a short-time Fourier transform unit. A local maximum value extracting unit for extracting the local maximum value of the signal on the time-frequency axis converted by the above, and a cell existing in a predetermined range in the time axis direction of the local maximum value extracted by the local maximum value extracting unit An integration unit that emphasizes the local maximum value by adding the signals of, and a threshold calculated based on a signal of a cell that exists in a predetermined range in the time axis direction and the frequency axis direction of the local maximum value emphasized in the integration unit, or A determination unit that determines whether or not a predetermined fixed threshold is exceeded, and a detection unit that detects a target based on a determination result by the determination unit are provided.

また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、短時間フーリエ変換部により変換された時間−周波数軸上の信号を積分することにより強調された時間−周波数軸上の信号を生成する強調部を備え、極大値抽出部は、強調部において強調された時間−周波数軸上の信号の極大値を抽出することを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the signal on the time-frequency axis emphasized by integrating the signal on the time-frequency axis converted by the short-time Fourier transform unit is obtained. An emphasis unit to be generated is provided, and the maximum value extraction unit extracts a maximum value of the signal on the time-frequency axis emphasized by the enhancement unit.

また、請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、検出部で検出された目標に対して、極大値抽出部で抽出された極大値の時間軸方向の所定範囲に存在するセルの信号、または、極大値抽出部で抽出された極大値の時間軸方向の所定範囲に存在するセルの信号のうちの所定のスレッショルドを超えている信号を用いて重心距離演算を実施することにより目標までの距離を算出する距離算出部を備えたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the cell existing in a predetermined range in the time axis direction of the maximum value extracted by the maximum value extraction unit with respect to the target detected by the detection unit Or centroid distance calculation using a signal exceeding a predetermined threshold among signals of cells existing in a predetermined range in the time axis direction of the maximum value extracted by the maximum value extraction unit A distance calculation unit that calculates the distance to the target is provided.

請求項1記載の発明によれば、短時間フーリエ変換により得られる信号の極大値の時間軸方向の所定範囲に存在するセルの信号が、周波数軸上でほぼ同じ周波数になって時間軸上に並ぶため、時間軸上の信号を積分して強調することにより、レンジウォークによる積分損失を低減し、高速目標が小目標であっても、その小目標を確実に検出し、目標検出性能を向上させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the signals of the cells existing in the predetermined range in the time axis direction of the maximum value of the signal obtained by the short-time Fourier transform become substantially the same frequency on the frequency axis and are on the time axis. Since the signals on the time axis are integrated and emphasized, integration loss due to range walk is reduced, and even if the high-speed target is a small target, the small target is reliably detected and target detection performance is improved. Can be made.

また、請求項2記載の発明によれば、短時間フーリエ変換部における変換によって得られた時間−周波数軸上の信号を積分することにより強調された時間−周波数軸上の信号を生成して極大値抽出部に与えるので、請求項1記載の発明よりさらに目標検出性能を向上させることができる。 According to the second aspect of the present invention, the signal on the time-frequency axis emphasized by integrating the signal on the time-frequency axis obtained by the conversion in the short-time Fourier transform unit is generated and maximized. Since it is given to the value extraction unit, the target detection performance can be further improved as compared with the first aspect of the invention.

また、請求項3記載の発明によれば、極大値抽出部で抽出された極大値の時間軸方向の所定範囲に存在するセルの信号、または、極大値抽出部で抽出された極大値の時間軸方向の所定範囲に存在するセルの信号のうちの所定のスレッショルドを超えている信号を用いて重心距離演算を実施するので、目標の距離精度を上げることができ、レンジ分解能より高い精度で、目標までの距離を算出できる。   According to the third aspect of the present invention, the signal of the cell existing in the predetermined range in the time axis direction of the maximum value extracted by the maximum value extraction unit or the time of the maximum value extracted by the maximum value extraction unit Since the gravity center distance calculation is performed using the signal exceeding the predetermined threshold among the signals of the cells existing in the predetermined range in the axial direction, the target distance accuracy can be increased, with higher accuracy than the range resolution, The distance to the target can be calculated.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、背景技術の欄で説明した従来の目標検出装置の構成要素と同じ構成要素には、従来の目標検出装置の構成要素に付した符号と同一の符号を付して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same constituent elements as those of the conventional target detection apparatus described in the background art will be described with the same reference numerals as those of the conventional target detection apparatus.

図1は、本発明の実施例1に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、STFT部1、極大値抽出部2、積分部3、CFAR部4および検出部5から構成されている。   FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the target detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. The target detection apparatus includes an STFT unit 1, a maximum value extraction unit 2, an integration unit 3, a CFAR unit 4, and a detection unit 5.

STFT部1は、外部から送られてくる受信信号(時間領域の信号)を、短時間フーリエ変換によって時間−周波数軸上の信号に変換する。このSTFT部1における短時間フーリエ変換によって得られた時間−周波数軸上の信号は、極大値抽出部2に送られる。   The STFT unit 1 converts a reception signal (time domain signal) sent from the outside into a signal on the time-frequency axis by short-time Fourier transform. A signal on the time-frequency axis obtained by the short-time Fourier transform in the STFT unit 1 is sent to the maximum value extracting unit 2.

極大値抽出部2は、STFT部1から送られてくる時間−周波数軸上の信号から、最大値からP番目(Pは正の整数)までのP個の極大値を抽出する。この極大値抽出部2で抽出されたP個の極大値は、積分部3に送られる。   The local maximum extracting unit 2 extracts P local maximum values from the maximum value to the Pth (P is a positive integer) from the signal on the time-frequency axis sent from the STFT unit 1. The P maximum values extracted by the maximum value extraction unit 2 are sent to the integration unit 3.

積分部3は、極大値抽出部2から送られてくる時間−周波数軸上のP個の極大値の各々について、極大値の時間軸方向の前方に存在するM個(Mは正の整数)および後方に存在するM個のセルの信号を極大値に加算して積分を行うことにより強調された極大値を生成する。この積分部3で生成された強調された極大値は、CFAR部4に送られる。   For each of the P local maximum values on the time-frequency axis sent from the local maximum value extracting unit 2, the integrating unit 3 is M (M is a positive integer) existing in front of the local maximum time axis direction. Then, the emphasized local maximum value is generated by adding the signals of M cells existing in the rear to the local maximum value and performing integration. The emphasized maximum value generated by the integration unit 3 is sent to the CFAR unit 4.

CFAR部4は、本発明の判断手段に対応する。このCFAR部4は、背景技術の欄で詳細を説明したように、積分部3から送られてくる時間−周波数軸上の信号の中の注目信号の周辺の信号レベルからスレッショルドレベルを算出し、算出したスレッショルドレベルと注目信号とを比較して目標の有無を判断し、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成する。CFAR部4で生成された信号は、検出部5に送られる。   The CFAR unit 4 corresponds to the determination unit of the present invention. As described in detail in the background art section, the CFAR unit 4 calculates the threshold level from the signal level around the signal of interest in the signal on the time-frequency axis sent from the integration unit 3, The calculated threshold level and the signal of interest are compared to determine the presence or absence of a target, and a signal with a false alarm probability suppressed to a certain low level is generated. The signal generated by the CFAR unit 4 is sent to the detection unit 5.

検出部5は、CFAR部4から送られてくる信号に基づいて目標を検出する。この検出部5において検出された目標を表す信号は、目標検出装置で検出された目標信号として、外部に出力される。   The detection unit 5 detects the target based on the signal sent from the CFAR unit 4. A signal representing the target detected by the detection unit 5 is output to the outside as a target signal detected by the target detection device.

次に、上記のように構成される本発明の実施例1に係る目標検出装置の動作を説明する。STFT部1へ入力される受信信号は、図2(a)に示すような、レンジセルデータから構成されている。距離分解能に比べて高速で移動する目標の場合には、各レンジセルのデータを積分しようとすると、図2(a)に示すように、レンジセルから少しずつずれるため、PRI(Pulse Repetition Interval;パルス繰り返し周期)毎に得られるPRIデータは、図2(b)に示すように、短時間しか出現しないことになる。   Next, the operation of the target detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above will be described. The reception signal input to the STFT unit 1 is composed of range cell data as shown in FIG. In the case of a target that moves at a higher speed than the distance resolution, when attempting to integrate the data of each range cell, as shown in FIG. 2 (a), it gradually deviates from the range cell, so PRI (Pulse Repetition Interval; pulse repetition) As shown in FIG. 2B, the PRI data obtained for each (cycle) appears only for a short time.

この受信信号に基づく目標の動きをPRI−レンジ軸上で表現すると、図3(a)に示すような斜めのデータTになる。このデータTの傾きは、目標速度やPRIにより決まる。STFT部1は、このような受信信号に対してレンジセル毎に短時間フーリエ変換を施す。これにより、入力された受信信号が、図3(b)〜図3(d)に示すように、時間−周波数軸上の信号に変換され、極大値抽出部2に送られる。   If the movement of the target based on this received signal is expressed on the PRI-range axis, the oblique data T shown in FIG. The inclination of this data T is determined by the target speed and PRI. The STFT unit 1 performs a short-time Fourier transform on such a received signal for each range cell. As a result, the input received signal is converted into a signal on the time-frequency axis as shown in FIGS. 3B to 3D and sent to the local maximum value extraction unit 2.

受信信号に目標が含まれる場合は、数レンジセルにわたってその目標を表す信号が検出される。この場合、目標の速度がほぼ一定とすると、図3(b)〜図3(d)に示すように、周波数(速度)軸上の値は同じになり、時間軸(PRI軸)の異なる位置に目標を表す信号が出現する。   If the received signal includes a target, a signal representing the target is detected across several range cells. In this case, assuming that the target speed is substantially constant, the values on the frequency (speed) axis are the same as shown in FIGS. 3B to 3D, and different positions on the time axis (PRI axis). A signal representing the target appears.

受信信号に複数の目標が含まれる場合は、その目標を表す信号が複数出現するので、極大値抽出部2は、STFT部1から送られてくる時間−周波数軸上の信号から極大値を抽出し、積分部3に送る。   When a plurality of targets are included in the received signal, a plurality of signals representing the targets appear. Therefore, the maximum value extraction unit 2 extracts the maximum value from the signal on the time-frequency axis sent from the STFT unit 1. To the integration unit 3.

積分部3は、最大値からP番目までの極大値の各々について、時間−周波数軸上の極大値の周りの時間軸方向の所定範囲のセルの信号、具体的には極大値の前方のM個のセルの信号および後方のM個のセルの信号を極大値に加算して積分し、図3(e)に示すように、極大値の信号を強調する。この積分部3で実行される処理の様子を図4に示す。積分部3で算出された、時間−周波数軸上の強調された信号は、CFAR部4に送られる。   For each of the maximum values from the maximum value to the P-th maximum value, the integration unit 3 outputs a cell signal in a predetermined range in the time axis direction around the maximum value on the time-frequency axis, specifically, M ahead of the maximum value. The signal of the number of cells and the signal of the rearward M cells are added to the maximum value and integrated, and the signal of the maximum value is emphasized as shown in FIG. FIG. 4 shows the state of processing executed by the integration unit 3. The emphasized signal on the time-frequency axis calculated by the integration unit 3 is sent to the CFAR unit 4.

CFAR部4は、積分部3から送られてくる強調された時間−周波数軸上の信号に対して、図5に示すように、強調された極大値の周りのNt×Nfセル(本発明の「時間軸方向および周波数軸方向の所定範囲に存在するセル」に対応する)で、CFAR処理を実行し、このCFAR処理によってスレッショルドを越えた場合に、その強調された極大値を検出部5に送る。   As shown in FIG. 5, the CFAR unit 4 receives Nt × Nf cells (in the present invention) around the emphasized maximum value for the emphasized signal on the time-frequency axis sent from the integrating unit 3. (Corresponding to “cells existing in a predetermined range in the time axis direction and the frequency axis direction”), the CFAR process is executed, and when the threshold is exceeded by this CFAR process, the emphasized maximum value is sent to the detection unit 5. send.

検出部5は、CFAR部4から送られてきた強調された極大値を目標として検出する。そして、以上の処理をP個の極大値について実施することにより、単数または複数の目標を検出し、目標信号として出力する。   The detection unit 5 detects the emphasized maximum value sent from the CFAR unit 4 as a target. Then, by executing the above processing for P local maximum values, one or more targets are detected and output as target signals.

なお、極大値の周りの時間軸方向の所定範囲のセルの信号を該極大値に加算して積分する場合、検波した後に積分する手法が基本となるが、位相を含めたコヒーレント積分であるために、フーリエ変換を用いて、周波数バンクの最大値を用いるように構成することができる。   In addition, when integrating the signal of a cell in a predetermined range in the time axis direction around the maximum value to the maximum value and integrating, the technique of integrating after detection is fundamental, but it is a coherent integration including the phase. In addition, the maximum value of the frequency bank can be used by using Fourier transform.

また、本発明の判断手段としてCFAR部4を用い、目標を検出するために、CFAR処理によって決定されるスレッショルドを用いたが、スレッショルドを決める際は、CFAR処理の代わりに、Nt×Nfセルの熱雑音の平均値や固定のスレッショルド等を用いるように構成することもできる。   Further, the CFAR unit 4 is used as the determination means of the present invention, and the threshold determined by the CFAR process is used to detect the target. However, when determining the threshold, instead of the CFAR process, Nt × Nf cell An average value of thermal noise, a fixed threshold, or the like can be used.

さらに、実施例1に係る目標検出装置は、図6に示すように、STFT部1と極大値抽出部2との間に強調部8を追加するように変形することもできる。強調部8は、上述した積分部3と同様に、STFT部1から送られてくる時間−周波数軸上の信号を積分によって合成することにより強調された時間−周波数軸上の信号を生成し、極大値抽出部2に送る。この構成によれば、さらに目標検出性能を向上させることができる。   Furthermore, the target detection apparatus according to the first embodiment can be modified so as to add an emphasis unit 8 between the STFT unit 1 and the local maximum extraction unit 2 as shown in FIG. Similarly to the integration unit 3 described above, the enhancement unit 8 generates a signal on the time-frequency axis that is enhanced by combining the signals on the time-frequency axis sent from the STFT unit 1 by integration, It is sent to the local maximum extraction unit 2. According to this configuration, the target detection performance can be further improved.

本発明の実施例2に係る目標検出装置は、実施例1に係る目標検出装置で検出された目標信号に対して、目標までの距離を高い精度で算出するようにしたものである。   The target detection apparatus according to the second embodiment of the present invention is configured to calculate the distance to the target with high accuracy with respect to the target signal detected by the target detection apparatus according to the first embodiment.

図7は、本発明の実施例2に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、実施例1に係る目標検出装置に、重心距離演算部7が追加されて構成されている。   FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the target detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. This target detection device is configured by adding a centroid distance calculation unit 7 to the target detection device according to the first embodiment.

重心距離演算部7は、極大値毎に複数レンジで出現した信号、つまり時間−周波数軸上の極大値の周りの時間軸方向の所定範囲のセルの信号(極大値の前方のM個のセルの信号および後方のM個のセルの信号)について、下記(1)式により、距離を算出する。この重心距離演算により、レンジセル単位に求められる距離以上に、距離精度を高めることができる。この重心距離演算の様子を図8に示す。

Figure 0004881209
The center-of-gravity distance calculation unit 7 is a signal that appears in a plurality of ranges for each maximum value, that is, a signal of a cell in a predetermined range in the time axis direction around the maximum value on the time-frequency axis (M cells ahead of the maximum value). The distance is calculated by the following equation (1). This center-of-gravity distance calculation can increase the distance accuracy beyond the distance required for each range cell. The state of the center of gravity distance calculation is shown in FIG.
Figure 0004881209

ここで、
Rm; mセルの距離(m=1〜M)
Am; mセルの振幅(m=1〜M)
なお、重心距離演算部7においては、極大値の周りの時間軸方向の2M+1個の信号すべてを用いなくても、例えば、2M+1個のうち、所定のスレッショルドを越えた信号のみを用いて、重心距離演算を行うように構成することもできる。この構成によれば、ノイズなどを排除して距離を計算できるので、より正確な距離を求めることができる。
here,
Rm; distance of m cells (m = 1 to M)
Am; amplitude of m cell (m = 1 to M)
Note that the center-of-gravity distance calculation unit 7 does not use all 2M + 1 signals in the time axis direction around the maximum value, but uses only the signals that exceed a predetermined threshold out of 2M + 1 signals, for example. It can also be configured to perform a distance calculation. According to this configuration, the distance can be calculated while eliminating noise and the like, and thus a more accurate distance can be obtained.

また、本発明に係る目標検出装置は、実施例1または実施例2に係る目標検出装置に、MTI(移動目標検出;Moving Target Indicator)やパルス圧縮等の技術を組み合わせて構成することもできる。   The target detection apparatus according to the present invention can be configured by combining the target detection apparatus according to the first or second embodiment with techniques such as MTI (Moving Target Indicator) and pulse compression.

本発明に係る目標検出装置は、目標を検出および/または追尾するレーダ装置や受信装置に利用可能である。   The target detection apparatus according to the present invention can be used for a radar apparatus or a reception apparatus that detects and / or tracks a target.

本発明の実施例1に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the target detection apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る目標検出装置に入力される受信信号を示す図である。It is a figure which shows the received signal input into the target detection apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る目標検出装置で実行されるSTFT処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the STFT process performed with the target detection apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る目標検出装置で実行される積分処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the integration process performed with the target detection apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る目標検出装置で実行される極大値抽出処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the local maximum extraction process performed with the target detection apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る目標検出装置の変形例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the modification of the target detection apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the target detection apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る目標検出装置で行われる重心距離演算処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the gravity center distance calculation process performed with the target detection apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 従来の目標検出装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the conventional target detection apparatus. 図9に示すCFAR部の詳細な構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a CFAR unit illustrated in FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

1 STFT部
2 極大値抽出部
3 積分部
4 CFAR部
5 検出部
7 重心距離演算部
8 強調部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 STFT part 2 Maximum value extraction part 3 Integration part 4 CFAR part 5 Detection part 7 Center of gravity distance calculation part 8 Enhancement part

Claims (3)

入力された受信信号を短時間フーリエ変換により時間−周波数軸上の信号に変換する短時間フーリエ変換部と、
前記短時間フーリエ変換部により変換された時間−周波数軸上の信号の極大値を抽出する極大値抽出部と、
前記極大値抽出部で抽出された極大値に対し、該極大値の時間軸方向の所定範囲に存在するセルの信号を加算することにより該極大値を強調する積分部と、
前記積分部において強調された極大値の時間軸方向および周波数軸方向の所定範囲に存在するセルの信号に基づいて算出されたスレッショルドまたは予め決定された固定のスレッショルドを超えたかどうかを判断する判断手段と、
前記判断手段による判断結果に基づき目標を検出する検出部と、
を備えたことを特徴とする目標検出装置。
A short-time Fourier transform unit that transforms an input received signal into a signal on a time-frequency axis by a short-time Fourier transform;
A maximum value extraction unit that extracts the maximum value of the signal on the time-frequency axis transformed by the short-time Fourier transform unit;
An integration unit that emphasizes the maximum value by adding a signal of a cell existing in a predetermined range in the time axis direction of the maximum value to the maximum value extracted by the maximum value extraction unit;
Judgment means for judging whether a threshold calculated based on a signal of a cell existing in a predetermined range in the time axis direction and the frequency axis direction of the maximum value emphasized in the integration unit or a predetermined fixed threshold is exceeded. When,
A detection unit for detecting a target based on a determination result by the determination unit;
A target detection apparatus comprising:
前記短時間フーリエ変換部により変換された時間−周波数軸上の信号を積分することにより強調された時間−周波数軸上の信号を生成する強調部を備え、
前記極大値抽出部は、前記強調部において強調された時間−周波数軸上の信号の極大値を抽出することを特徴とする請求項1記載の目標検出装置。
An enhancement unit that generates a signal on the time-frequency axis that is enhanced by integrating the signal on the time-frequency axis converted by the short-time Fourier transform unit;
The target detection apparatus according to claim 1, wherein the maximum value extraction unit extracts a maximum value of a signal on the time-frequency axis emphasized by the enhancement unit.
前記検出部で検出された目標に対して、前記極大値抽出部で抽出された極大値の時間軸方向の所定範囲に存在するセルの信号、または、前記極大値抽出部で抽出された極大値の時間軸方向の所定範囲に存在するセルの信号のうちの所定のスレッショルドを超えている信号を用いて重心距離演算を実施することにより目標までの距離を算出する距離算出部
を備えたことを特徴とする請求項1記載の目標検出装置。
With respect to the target detected by the detection unit, the signal of the cell existing in a predetermined range in the time axis direction of the maximum value extracted by the maximum value extraction unit, or the maximum value extracted by the maximum value extraction unit A distance calculation unit that calculates a distance to a target by performing a centroid distance calculation using a signal that exceeds a predetermined threshold among signals of cells existing in a predetermined range in the time axis direction of The target detection apparatus according to claim 1, wherein:
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