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JP6906428B2 - Radar device and its radar signal processing method - Google Patents
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Description

本実施形態は、レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法に関する。 The present embodiment relates to a radar device and a radar signal processing method thereof.

従来のレーダ装置では、一般にパルス圧縮(非特許文献1)やFFT(高速フーリエ変換)をした後、CFAR(Constant False Alarm Rate、非特許文献2)処理を用いることが多い。しかしながら、CFAR処理では、RCS(Radar Cross Section)が小さく、受信SNが低い小目標を検出する際に、受信振幅がCFARのスレショルドを超えず、非検出になる場合があった。 In a conventional radar device, in general, after pulse compression (Non-Patent Document 1) or FFT (Fast Fourier Transform), CFAR (Constant False Alarm Rate, Non-Patent Document 2) processing is often used. However, in the CFAR process, when detecting a small target having a small RCS (Radar Cross Section) and a low reception SN, the reception amplitude does not exceed the threshold of the CFAR, and there is a case where the detection is not performed.

この対策として、レンジ−ドップラ軸のブロック単位の振幅ヒストグラムから目標を検出する手法(特許文献1)もあるが、振幅ヒストグラム形状からさらにヒストグラム形状等を表す特徴量を抽出するため、想定する特徴量の抽出手法がデータに適合しない場合には、非検出になる可能性があった。 As a countermeasure for this, there is also a method of detecting a target from an amplitude histogram of a block unit of the range-Doppler axis (Patent Document 1), but since a feature amount representing the histogram shape etc. is further extracted from the amplitude histogram shape, an assumed feature amount is used. If the extraction method of was not suitable for the data, it could be undetected.

特開2015-176665号公報JP-A-2015-176665

大内、“リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎”、東京電機大学出版局、pp.131-149(2003)Ouchi, "Basics of Synthetic Aperture Radar for Remote Sensing", Tokyo Denki University Press, pp.131-149 (2003) CFAR(Constant False Alarm Rate)処理、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.87-89(1996)CFAR (Constant False Alarm Rate) processing, Yoshida,'Revised Radar Technology', Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp.87-89 (1996) DBSCAN(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise)、Sebastian Raschka、Python、‘機械学習プログラミング’、インプレス、pp.319-323(2016)DBSCAN (Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise), Sebastian Raschka, Python,'Machine Learning Programming', Impress, pp.319-323 (2016) ニューラルネットワーク、岡谷、‘深層学習’、講談社、pp.7-26(2014)Neural network, Okaya,'Deep learning', Kodansha, pp.7-26 (2014) 活性化関数、岡谷、‘深層学習’、講談社、pp.10-12(2014)Activation function, Okaya,'Deep learning', Kodansha, pp.10-12 (2014) 損失関数、岡谷、‘深層学習’、講談社、pp.14-16(2014)Loss function, Okaya,'Deep learning', Kodansha, pp.14-16 (2014) 畳み込みNN、岡谷、‘深層学習’、講談社、pp.79-91(2014)Convolution NN, Okaya,'Deep Learning', Kodansha, pp.79-91 (2014) 畳み込みNN(アップサンプリング)、藤田、‘実装ディープラーニング’、オーム社、pp.40-45(2016)Convolution NN (Upsampling), Fujita,'Implementation Deep Learning', Ohmsha, pp.40-45 (2016)

以上述べたように、パルス圧縮やFFT処理を行った後にCFAR処理を行う従来のレーダ装置では、RCS(Radar Cross Section)が小さく、受信SNが低い小目標を検出する際に、受信振幅がCFARのスレショルドを超えず、非検出になる課題があった。 As described above, in the conventional radar device that performs CFAR processing after performing pulse compression or FFT processing, the reception amplitude is CFAR when detecting a small target with a small RCS (Radar Cross Section) and a low reception SN. There was a problem that it was not detected without exceeding the threshold of.

本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、RCSが小さく、受信SNが低い小目標の検出能力を高めることのできるレーダ装置及びそのレーダ信号処理方法を提供することを目的とする。 The present embodiment has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a radar device capable of enhancing the detection capability of a small target having a small RCS and a low receiving SN, and a radar signal processing method thereof.

上記の課題を解決するために、本実施形態によれば、N(N≧1)ヒットのパルスを送信するコヒーレント方式のレーダ装置において、PRI軸に対してFFT処理を施し、必要に応じてパルス圧縮したレンジ−ドップラデータ(RDデータ)を用いてレンジ−ドップラ軸で(Nh,Mh)(Nh≧1,Mh≧1)にブロック分割し、振幅強度のヒストグラムを作成し、ヒストグラムの一次元ベクトルをブロック検出用の多層NNに入力して、目標検出候補のブロックを抽出し、そのブロック範囲のRDデータを1次元ベクトルにしてセル特定用の多層NNに入力して、レンジ−ドップラ軸の検出セルを特定する。 In order to solve the above problems, according to the present embodiment, in a coherent radar device that transmits N (N ≧ 1) hit pulses, the PRI axis is subjected to FFT processing, and if necessary, pulses are applied. Using the compressed range-doppler data (RD data), the range-doppler axis is divided into blocks (Nh, Mh) (Nh ≥ 1, Mh ≥ 1) to create an amplitude intensity histogram, and a one-dimensional vector of the histogram. Is input to the multi-layer NN for block detection, the block of the target detection candidate is extracted, the RD data of the block range is converted into a one-dimensional vector and input to the multi-layer NN for cell identification, and the range-Doppler axis is detected. Identify the cell.

すなわち、本実施形態に係るレーダ装置では、ドップラ−レンジ軸の送受信信号を用いて、ブロック分割した信号から振幅ヒストグラム等の特徴量を抽出して多層NNにより、目標有無のブロックを抽出し、さらに、抽出したブロックのデータに対して、多層NNによりブロック内のレンジ−ドップラ軸のセルを特定し、距離及び速度を出力することができる。 That is, in the radar device according to the present embodiment, the transmission / reception signal of the Doppler range axis is used to extract a feature amount such as an amplitude histogram from the block-divided signal, and a block with or without a target is extracted by a multi-layer NN. For the data of the extracted block, the cell of the range-Doppler axis in the block can be specified by the multi-layer NN, and the distance and the speed can be output.

第1の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the schematic structure of the radar apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態において、レンジ−ドップラデータをブロック分割、振幅ヒストグラム列のベクトル作成、多層ニューラルネットワークの活用を説明するための図。The figure for demonstrating block division of range-doppler data, vector creation of an amplitude histogram sequence, and utilization of a multi-layer neural network in the first embodiment. 第1の実施形態において、多層ニューラルネットワークの各層において、各ユニットが重み付けとバイアス係数を用いて結合される構成を示す図。FIG. 5 shows a configuration in which each unit is connected using weighting and a bias coefficient in each layer of a multi-layer neural network in the first embodiment. 第1の実施形態において、検出した目標ブロック内で、レンジ−ドップラ軸の検出セルを特定する手法について説明するための図。The figure for demonstrating the technique of specifying the detection cell of the range-doppler axis in the detected target block in 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the schematic structure of the radar apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態において、レンジ−ドップラ軸で擬似高分解能化されたレンジ−ドップラデータが得られる様子を示す図。In the second embodiment, it is a figure which shows how the range-doppler data with pseudo-high resolution can be obtained by the range-doppler axis. 第3の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the schematic structure of the radar apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態において、畳み込みニューラルネットワークの処理の流れを示すブロック図。In the third embodiment, the block diagram which shows the processing flow of the convolutional neural network. 第3の実施形態において、畳み込みニューラルネットワークによって目標の距離と速度を取得する様子を示す図。The figure which shows the mode of acquiring the target distance and velocity by the convolutional neural network in the third embodiment. 第4の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the schematic structure of the radar apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に適用されるDBSCAN方式の処理を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the processing of the DBSCAN method applied to 4th Embodiment. 第4の実施形態において、クラスタ分析により目標と誤検出の弁別を行う様子を示す概念図。In the fourth embodiment, a conceptual diagram showing how to discriminate between a target and a false positive by cluster analysis.

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各実施形態の説明において、同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the description of each embodiment, the same parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

(第1の実施形態)
図1乃至図4を参照して、第1の実施形態に係るレーダ装置を説明する。
(First Embodiment)
The radar device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

図1は、第1の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、送信系統、受信系統、信号処理系統に大別される。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a radar device according to the first embodiment. This radar device is roughly classified into a transmission system, a reception system, and a signal processing system.

送信系統では、送信信号生成部1で生成されるチャープ信号等の送信信号を周波数変換部2で高周波数信号に変換し、パルス変調部3でパルス変調して、サーキュレータ等の送受分離部4を経由してアンテナ部5からレーダ波として送信する。 In the transmission system, a transmission signal such as a chirp signal generated by the transmission signal generation unit 1 is converted into a high frequency signal by the frequency conversion unit 2, pulse-modulated by the pulse modulation unit 3, and a transmission / reception separation unit 4 such as a circulator is used. It is transmitted as a radar wave from the antenna unit 5 via the antenna unit 5.

受信系統では、アンテナ部5で受信されるレーダ波の反射信号を送受分離部4を経由して周波数変換部11で中間周波数に変換し、AD変換部12でデジタル信号に変換する。 In the receiving system, the reflected signal of the radar wave received by the antenna unit 5 is converted into an intermediate frequency by the frequency conversion unit 11 via the transmission / reception separation unit 4, and is converted into a digital signal by the AD conversion unit 12.

信号処理系統では、デジタル信号に変換された受信信号をパルス圧縮部13で必要に応じてパルス圧縮(非特許文献1)を施し、FFT(Fast Fourier Transform)処理部14でPRI(Pulse Repetition Interval)間におけるドップラ軸(slow-time軸)のFFT処理を施して、レンジ−ドップラ(RD)データを得る。そして、このRDデータをブロック分割部16で所定のブロックに分割し、ヒストグラム生成部17で分割単位毎に振幅ヒストグラム(具体的には振幅ヒストグラム列のベクトル)を生成し、多層NN(Neural Network、非特許文献4)ブロック抽出部18で多層NNにより分割ブロック毎に目標の有無を識別して目標検出候補のブロックを抽出する。続いて、抽出された目標検出候補のブロック範囲のRDデータをブロックベクトル化処理部19で1次元ベクトルに変換し、多層NNセル特定部20で1次元ベクトルからレンジ−ドップラ軸の検出セルを多層NNにより特定し、レンジ・速度検出部22で検出セルからレンジ及び速度を検出する。 In the signal processing system, the received signal converted into a digital signal is subjected to pulse compression (Non-Patent Document 1) as necessary by the pulse compression unit 13, and the FFT (Fast Fourier Transform) processing unit 14 performs PRI (Pulse Repetition Interval). FFT processing of the Doppler axis (slow-time axis) between them is performed to obtain range-Doppler (RD) data. Then, the RD data is divided into predetermined blocks by the block division unit 16, and an amplitude histogram (specifically, a vector of the amplitude histogram sequence) is generated for each division unit by the histogram generation unit 17, and the multilayer NN (Neural Network, Non-Patent Document 4) The block extraction unit 18 identifies the presence or absence of a target for each divided block by a multilayer NN and extracts a block of a target detection candidate. Subsequently, the RD data of the block range of the extracted target detection candidate is converted into a one-dimensional vector by the block vectorization processing unit 19, and the multi-layer NN cell identification unit 20 multi-layers the detection cells of the range-Doppler axis from the one-dimensional vector. It is specified by NN, and the range / speed detection unit 22 detects the range and speed from the detection cell.

上記構成において、図2乃至図4を参照して本実施形態のレーダ信号処理について説明する。図2はRDデータをブロック分割、ヒストグラム作成、多層NNの活用を説明するための図、図3は多層NNの各層において、各ユニットが重み付けとバイアス係数を用いて結合される構成を示す図、図4は多層NNにより検出した目標ブロック内でレンジ−ドップラ軸の検出セルを特定する手法について説明するための図である。 In the above configuration, the radar signal processing of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 is a diagram for explaining block division of RD data, histogram creation, and utilization of a multilayer NN, and FIG. 3 is a diagram showing a configuration in which each unit is combined using weighting and a bias coefficient in each layer of the multilayer NN. FIG. 4 is a diagram for explaining a method of specifying a detection cell of the range-Doppler axis in the target block detected by the multilayer NN.

上記受信系統で得られたデジタル受信信号が、パルス圧縮部13で必要に応じてパルス圧縮が施され、FFT14でPRI間におけるslow-time軸のFFT処理が施されてRDデータが取得されると、このRDデータはRDデータブロック分割部16に入力される。 When the digital reception signal obtained by the reception system is pulse-compressed by the pulse compression unit 13 as necessary, and the FFT 14 is subjected to FFT processing of the slow-time axis between PRIs to acquire RD data. , This RD data is input to the RD data block dividing unit 16.

上記RDデータブロック分割部16は、図2(a)に示すように、RDデータRD(r,fd)(r:レンジ、fd:ドップラ周波数)を領域(1〜Nh,1〜Mh)(Nh≧1,Mh≧1の整数)のブロックに分割する。なお、図2(a)では、ブロック間が重複しない場合を示しているが、ブロック間の境目付近に目標がある場合の対策のために、ブロック間をスライディングして重複させるようにしてもよい。分割された各ブロックのRDデータはヒストグラム生成部17に入力される。このヒストグラム生成部17は、図2(b)に示すように、分割されたブロック単位での振幅ヒストグラムを生成する。ここで作成された振幅ヒストグラムは、図2(c)に示すように多層に配列された多層NNブロック抽出部18に入力される。 As shown in FIG. 2A, the RD data block partitioning unit 16 covers the RD data RD (r, fd) (r: range, fd: Doppler frequency) as a region (1 to Nh, 1 to Mh) (Nh). ≧ 1, Mh ≧ 1 integer) Divide into blocks. Although FIG. 2A shows a case where the blocks do not overlap, the blocks may be slid and overlapped as a countermeasure when there is a target near the boundary between the blocks. .. The RD data of each divided block is input to the histogram generation unit 17. As shown in FIG. 2B, the histogram generation unit 17 generates an amplitude histogram in divided block units. The amplitude histogram created here is input to the multilayer NN block extraction unit 18 arranged in multiple layers as shown in FIG. 2 (c).

上記多層NNブロック抽出部18において、各層は、図3に示すように、各ユニットが重み付けとバイアス係数を用いて結合されている。数式で表現すると、次式となる。 In the multilayer NN block extraction unit 18, each layer is connected by using weighting and a bias coefficient as shown in FIG. Expressed in a mathematical formula, it becomes the following formula.

Figure 0006906428
Figure 0006906428

この出力Zm(m=1〜M)に対して、非線形関数である活性化関数(非特許文献5)を適用して、出力ym(m=1〜M)を得る。 An activation function (Non-Patent Document 5), which is a non-linear function, is applied to this output Zm (m = 1 to M) to obtain an output ym (m = 1 to M).

上記のように、RDデータRD(r,fd)を領域(1〜Nh,1〜Mh)のブロックに分割し、ブロック毎に生成した振幅ヒストグラムは、横軸の振幅強度を所定の固定値により規格化した場合に、ブロック内に他のブロックに比べて強度の大きな異なる振幅の信号が存在すると、その形状が変化する。そこで、多層NNブロック抽出部18において、その振幅ヒストグラム形状の変化を利用して、多層NNにより目標の有無を識別する。多層NNでは、振幅ヒストグラム形状から、さらに目標の有無を判定しやすい特徴量を抽出する機能があるため、振幅ヒストグラムから、固定した特徴量を抽出する方式(特許文献1)よりも、目標の有無を弁別する能力が向上することが期待できる。 As described above, the RD data RD (r, fd) is divided into blocks of regions (1 to Nh, 1 to Mh), and the amplitude histogram generated for each block shows the amplitude intensity on the horizontal axis with a predetermined fixed value. When standardized, if a signal having a different amplitude with a larger intensity than that of other blocks exists in the block, its shape changes. Therefore, in the multi-layer NN block extraction unit 18, the presence or absence of the target is identified by the multi-layer NN by utilizing the change in the amplitude histogram shape. Since the multi-layer NN has a function of extracting a feature amount that makes it easier to determine the presence or absence of a target from the amplitude histogram shape, the presence or absence of a target is compared to the method of extracting a fixed feature amount from the amplitude histogram (Patent Document 1). It can be expected that the ability to discriminate between the two will improve.

このときの最適なパラメータ(重みとバイアス)を取得するために、目標有りと無しの場合のRDデータを用いて、目標の有無を教師信号として学習する。すなわち、学習用のRDデータから生成される振幅ヒストグラムを列ベクトルとし、最終出力と目標無しと目標有りの識別出力との差による損失関数(非特許文献6)が最小になるように、各層のパラメータを決定する。そして、このパラメータを用いて、未知の入力データに対して、ブロック毎に推論処理(学習済みのパラメータによる多層NNによる推論処理)を実行して、目標が有るブロックを抽出する。これにより、目標が存在するRDデータの範囲を限定できるため、以降に示すセル特定の確度が向上するようになる。 In order to acquire the optimum parameters (weight and bias) at this time, the presence or absence of the target is learned as a teacher signal using the RD data with and without the target. That is, the amplitude histogram generated from the RD data for training is used as a column vector, and the loss function (Non-Patent Document 6) due to the difference between the final output and the identification output without the target and the identification output with the target is minimized. Determine the parameters. Then, using this parameter, inference processing (inference processing by multi-layer NN with learned parameters) is executed for each block on unknown input data, and a block having a target is extracted. As a result, the range of the RD data in which the target exists can be limited, so that the accuracy of cell identification described later is improved.

図4を参照して、検出した目標ブロック内で、レンジ−ドップラ軸の検出セルを特定する手法について説明する。 A method of identifying the detection cell of the range-Doppler axis within the detected target block will be described with reference to FIG.

まず、ブロックベクトル化処理部19では、多層NNブロック抽出部18で抽出された目標検出ブロックの振幅データを列ベクトルに変換する。列ベクトルの次元数は、全ドップラセル×全レンジセルとなる。また、出力も、全セルのうち、セルを特定するため、入力ユニット数(全セル数)と同一のユニット数の出力が必要である。この場合のパラメータ(重みとバイアス)を学習するために、目標有りと無しの場合のRDデータを用いて、目標が存在するセルを1、存在しないセルを0とした教師信号を作成し、この教師信号に基づいて学習する。そこで、多層NNセル特定部20では、学習用のRDデータの全セルを一次元の列ベクトルとして入力し、全セルの目標有無の最終出力と学習出力との差による損失関数(非特許文献6)が最小となるように、各層のパラメータを決定する。このパラメータを用いて、目標が存在するブロックのRDデータに対して、推論処理(学習済みのパラメータによる多層NNによる推論処理)を実行して、目標のセルを特定する。レンジ・速度検出部22では、特定されたセルのレンジ(距離)及びドップラ周波数により、目標のレンジと速度を算出し出力する。なお、速度はドップラ周波数より次式で算出できる。 First, the block vectorization processing unit 19 converts the amplitude data of the target detection block extracted by the multi-layer NN block extraction unit 18 into a column vector. The number of dimensions of the column vector is all Dopplas cells × all range cells. Further, as for the output, in order to specify the cell among all the cells, it is necessary to output the same number of units as the number of input units (total number of cells). In order to learn the parameters (weight and bias) in this case, a teacher signal is created by using the RD data with and without the target, with the cell where the target exists as 1 and the cell where the target does not exist as 0. Learn based on teacher signals. Therefore, in the multi-layer NN cell identification unit 20, all cells of the RD data for learning are input as a one-dimensional column vector, and a loss function due to the difference between the final output with or without the target of all cells and the learning output (Non-Patent Document 6). ) Is minimized, and the parameters of each layer are determined. Using this parameter, inference processing (inference processing by multi-layer NN with learned parameters) is executed on the RD data of the block in which the target exists, and the target cell is specified. The range / speed detection unit 22 calculates and outputs a target range and speed based on the range (distance) and Doppler frequency of the specified cell. The speed can be calculated from the Doppler frequency by the following formula.

Figure 0006906428
Figure 0006906428

以上のように、第1の実施形態に係るレーダ装置では、N(N≧1)ヒットのパルスを送信するコヒーレント方式において、PRI軸に対してFFT処理を施し、必要に応じてパルス圧縮したRDデータを用いてレンジ−ドップラ軸で(Nh,Mh)(Nh≧1,Mh≧1)にブロック分割し、振幅強度のヒストグラムを生成し、振幅ヒストグラムの一次元ベクトルをブロック検出用の多層NNに入力して目標検出候補のブロックを抽出し、そのブロック範囲のRDデータを1次元ベクトルにしてセル特定用の多層NNに入力し、レンジ−ドップラ軸の検出セルを特定する。すなわち、上記レーダ装置では、レンジ−ドップラ軸の送受信信号を用いて、ブロック分割した信号から振幅ヒストグラムの特徴量を抽出し、多層NNによって目標有無のブロックを抽出する。さらに、抽出したブロックのRDデータに対して、多層NNによりブロック内のレンジ−ドップラ軸のセルを特定することで、距離及び速度を算出し出力する。 As described above, in the radar device according to the first embodiment, in the coherent method of transmitting N (N ≧ 1) hit pulses, the PRI axis is subjected to FFT processing and pulse-compressed RD as necessary. Using the data, divide the blocks into (Nh, Mh) (Nh ≥ 1, Mh ≥ 1) on the range-Doppler axis, generate an amplitude intensity histogram, and convert the one-dimensional vector of the amplitude histogram into a multi-layer NN for block detection. The block of the target detection candidate is extracted by inputting, the RD data of the block range is converted into a one-dimensional vector and input to the multi-layer NN for cell identification, and the detection cell of the range-Doppler axis is specified. That is, in the radar device, the feature amount of the amplitude histogram is extracted from the block-divided signal by using the transmission / reception signal of the range-Doppler axis, and the block with or without the target is extracted by the multilayer NN. Further, with respect to the RD data of the extracted block, the distance and the velocity are calculated and output by specifying the cell of the range-Doppler axis in the block by the multi-layer NN.

ここで、従来のパルス圧縮やドップラフィルタによりCFARを用いて目標を検出するレーダ装置の場合には、目標の振幅強度を用いて、CFARのスレショルドを超える場合に検出をあげる手法が一般的であった。この場合には、各目標に対して複数点の反射点がある場合でも、振幅強度が最大の点とスレショルドを比較して検出する手法であるため、最大点の振幅強度が低い場合に検出できないという課題があった。これに対して、本実施形態では、各目標の反射点が複数あることを利用しているので、最大点の振幅強度が低い場合の検出確率を向上させることができる。 Here, in the case of a radar device that detects a target using CFAR by conventional pulse compression or a Doppler filter, it is common to use the amplitude intensity of the target to increase the detection when the CFAR threshold is exceeded. rice field. In this case, even if there are multiple reflection points for each target, it cannot be detected when the amplitude intensity of the maximum point is low because it is a method of comparing and detecting the point with the maximum amplitude intensity and the threshold. There was a problem. On the other hand, in the present embodiment, since there are a plurality of reflection points for each target, it is possible to improve the detection probability when the amplitude intensity of the maximum point is low.

(第2の実施形態)
第1の実施形態は、RDデータをそのまま使った手法である。この場合、ブロッックを細分化すると、セル数が少なくなり、振幅ヒストグラムの特徴が正しく抽出できない場合が想定される。そこで、本実施形態では、この対策手法について述べる。
(Second embodiment)
The first embodiment is a method using the RD data as it is. In this case, if the block is subdivided, the number of cells is reduced, and it is assumed that the characteristics of the amplitude histogram cannot be extracted correctly. Therefore, in this embodiment, this countermeasure method will be described.

図5は第2の実施形態に係るレーダ装置を構成を示すブロック図である。本実施形態のレーダ装置は、第1の実施形態とほぼ同様の構成であるが、パルス圧縮(13)、FFT(14)等の信号処理を施したRDデータを擬似高分解能化処理部15に入力し、レンジ軸(fast-time軸)とドップラ軸(slow-time軸)のいずれか少なくとも一方について擬似高分解能化を行う。このために、擬似高分解能化処理部15では、RDデータについて次式に示す逆フーリエ変換(IFFT)を施す。 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the radar device according to the second embodiment. The radar device of the present embodiment has almost the same configuration as that of the first embodiment, but the RD data subjected to signal processing such as pulse compression (13) and FFT (14) is sent to the pseudo high resolution processing unit 15. Input and perform pseudo-high resolution for at least one of the range axis (fast-time axis) and the Doppler axis (slow-time axis). For this purpose, the pseudo high resolution processing unit 15 performs the inverse Fourier transform (IFFT) shown in the following equation on the RD data.

Figure 0006906428
Figure 0006906428

ここでは、レンジ軸とドップラ軸のいずれも擬似高分解能化する方式として述べるが、いずれか一方の軸の擬似高分解能化の場合は、その軸のみの処理でよい。 Here, both the range axis and the Doppler axis are described as a method for increasing the pseudo high resolution, but in the case of increasing the pseudo high resolution of either axis, processing of only that axis may be sufficient.

上記のように2次元逆変換されたRDデータRDfに対して、レンジ軸とドップラ軸にゼロ埋めを行い、次元数をNz×Mz(Nz>N,Mz>M)にしたものをRDfzとする。このRDデータRDfzに対して、2次元FFTを行う。 For the RD data RDf that has been two-dimensionally transformed as described above, the range axis and Doppler axis are zero-padded, and the number of dimensions is Nz × Mz (Nz> N, Mz> M), which is defined as RDfz. .. Two-dimensional FFT is performed on this RD data RDfz.

Figure 0006906428
Figure 0006906428

これにより、図6(a)に示すように誤検出が含まれるRDデータは、レンジ−ドップラ軸で擬似高分解能化されることで、目標付近では目標による振幅の山の裾野の反射点も観測しやすくなり、図6(b)に示すように反射点が増えることが期待できる。このRDデータを用いて第1の実施形態と同様の処理によって目標を検出することで、振幅ヒストグラムの特徴量が検出しやすくなり、目標が存在するブロック内のセル特定においても、目標セルを特定しやすくなることが期待できる。 As a result, as shown in FIG. 6A, the RD data including false positives is pseudo-high resolution on the range-Doppler axis, and the reflection point at the foot of the mountain of amplitude due to the target is also observed near the target. It can be expected that the number of reflection points will increase as shown in FIG. 6 (b). By detecting the target by the same processing as in the first embodiment using this RD data, it becomes easier to detect the feature amount of the amplitude histogram, and the target cell is also specified in the cell identification in the block in which the target exists. It can be expected that it will be easier to do.

以上のように第2の実施形態に係るレーダ装置では、RDデータに対してレンジ軸(fast-time軸)及びドップラ軸(slow-time軸)の少なくともいずれか一方をIFFT処理し、各々の軸にゼロ埋めをした後、FFT処理して擬似高分解能化したRDデータに対して第1の実施形態の処理を適用することで、RDデータを擬似高分解能してセル数を増加させ、振幅ヒストグラム等の特徴量を抽出しやすくしているので、目標候補のブロックを抽出することができ、目標セルを特定できることができる。 As described above, in the radar device according to the second embodiment, at least one of the range axis (fast-time axis) and the Doppler axis (slow-time axis) is subjected to Fourier transform processing on the RD data, and each axis is processed. By applying the processing of the first embodiment to the RD data which has been subjected to FFT processing to increase the pseudo-high resolution after filling with zeros, the RD data is pseudo-high resolution and the number of cells is increased, and the amplitude histogram is used. Since it is easy to extract the feature amount such as, the block of the target candidate can be extracted, and the target cell can be specified.

(第3の実施形態)
第2の実施形態では、擬似高分解能化により、RDデータの高分解能化を図り、多層NNに入力して、ブロック抽出とセル特定を行う方法について述べた。この場合、セル特定の際に、入力信号を列ベクトル化しているため、レンジ−ドップラ軸のセル位置の情報が失われ、レンジ−ドップラ軸における位置の特徴が含まれないことになる。本実施形態では、レンジ−ドップラ軸の位置情報まで用いて、セルを特定する手法について述べる。
(Third Embodiment)
In the second embodiment, a method of increasing the resolution of RD data by increasing the pseudo-high resolution and inputting the data into the multi-layer NN to perform block extraction and cell identification has been described. In this case, since the input signal is column-vectorized when the cell is specified, the information on the cell position on the range-Doppler axis is lost, and the feature of the position on the range-Doppler axis is not included. In this embodiment, a method of identifying a cell will be described by using the position information of the range-Doppler axis.

図7は第3の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態のレーダ装置は、図1に示したブロックベクトル化処理部19及び多層NNセル特定部20に代わってCNN(Convolutional Neural Network、非特許文献7、8)セル特定部21を備える。すなわち、多層NNによって目標有りのブロックを抽出するまでは、第2の実施形態と同様の処理を行うが、ブロックを抽出した後は、CNNセル特定部20において、セル特定の際に畳み込みNNを用いる。 FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a radar device according to a third embodiment. The radar device of the present embodiment includes a CNN (Convolutional Neural Network, Non-Patent Documents 7 and 8) cell identification unit 21 in place of the block vectorization processing unit 19 and the multilayer NN cell identification unit 20 shown in FIG. That is, the same processing as in the second embodiment is performed until the block with the target is extracted by the multi-layer NN, but after the block is extracted, the CNN cell identification unit 20 performs the convolution NN at the time of cell identification. Use.

CNNは、図8に示すように、入力層31、畳み込み層32、プーリング層33、畳み込み層34、プーリング層35、複数段のアップサンプリング層36、全結合層37を備え、畳み込み層32で、位置情報を保持するようなフィルタをかけ、プーリング層33で畳み込みフィルタ後の所定の範囲のセルの最大値や平均値を出力する。これより、入力データの若干の位置ずれ等の誤差を吸収できる。これを必要に応じて繰り返し、特徴量を抽出しやすくする。CNNにより、入力の2次元データのセル数が小さくなるため、出力としては、擬似高分解能化する前のセル数以上の出力するように、畳み込み数及びプーリング層の後にアップサンプリング層36(非特許文献8)等を追加した多層NNを構成する。学習手法は、第2の実施形態と同様である。 As shown in FIG. 8, the CNN includes an input layer 31, a convolutional layer 32, a pooling layer 33, a convolutional layer 34, a pooling layer 35, a multi-stage upsampling layer 36, and a fully connected layer 37. A filter that retains the position information is applied, and the pooling layer 33 outputs the maximum value and the average value of cells in a predetermined range after the convolutional filter. As a result, it is possible to absorb errors such as slight misalignment of the input data. This is repeated as necessary to make it easier to extract the features. Since the number of cells of the input two-dimensional data is reduced by CNN, the output is the upsampling layer 36 (non-patented) after the number of convolutions and the pooling layer so that the number of cells is greater than the number of cells before the pseudo-high resolution is achieved. A multi-layer NN to which Document 8) and the like are added is constructed. The learning method is the same as that of the second embodiment.

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置では、図9に示すように、CNNにより、レンジ−ドップラ軸上で個々の目標の複数反射点の位置関係まで含めた特徴量を用いて目標セルを特定できるため、第1の実施形態におけるRDデータの列ベクトル化による多層NNへの入力する場合に比べて、効率的に目標を抽出することができる。これにより、第2の実施形態と同様に目標のレンジと速度を出力することができる。また、RDデータに対して、レンジ軸(fast-time軸)及びドップラ軸(slow-time軸)をIFFT処理し、各々の軸にゼロ埋めをした後、FFT処理して擬似高分解能化したRDデータに対して、レンジ−ドップラ軸で(Nh,Mh)(Nh≧1,Mh≧1)にブロック分割し、振幅強度のヒストグラムを生成し、ヒストグラムの一次元ベクトルをブロック検出用の多層NNに入力して、目標検出候補のブロックを抽出し、そのブロック範囲のRDデータをCNNに入力して、レンジ−ドップラ軸の検出セルを特定する。すなわち、RDデータを擬似高分解能化してセル数を増加させることにより、振幅ヒストグラム等の特徴量を抽出しやすくなり、これによって目標候補のブロックを容易に抽出できる。さらに、畳み込みNN(CNN)によってレンジ−ドップラ軸の反射点配置まで考慮した特徴量を用いることができ、精度よく目標セルを特定することができる。 As described above, in the radar device according to the present embodiment, as shown in FIG. 9, the target cell is used by the CNN using the feature amount including the positional relationship of the multiple reflection points of the individual targets on the range-Doppler axis. Therefore, the target can be extracted more efficiently than in the case of inputting the RD data to the multi-layer NN by column vectorization in the first embodiment. Thereby, the target range and speed can be output as in the second embodiment. Further, for the RD data, the range axis (fast-time axis) and the Doppler axis (slow-time axis) are IFFT-processed, each axis is filled with zeros, and then FFT processing is performed to increase the pseudo-high resolution of the RD. The data is divided into blocks (Nh, Mh) (Nh ≧ 1, Mh ≧ 1) on the range-Doppler axis, a histogram of amplitude intensity is generated, and the one-dimensional vector of the histogram is converted into a multi-layer NN for block detection. Input, extract the block of the target detection candidate, input the RD data of the block range to CNN, and specify the detection cell of the range-Doppler axis. That is, by increasing the number of cells by increasing the pseudo-high resolution of the RD data, it becomes easy to extract the feature amount such as the amplitude histogram, and thereby the block of the target candidate can be easily extracted. Further, the convolutional NN (CNN) can be used to use the feature amount considering the arrangement of the reflection points on the range-Doppler axis, and the target cell can be specified accurately.

(第4の実施形態)
第1乃至第3の実施形態では、多層NNによりブロック抽出した後、抽出したブロック内の目標検出セルを特定する手法について述べた。この場合、多層NNの学習の度合いによっては誤検出が生じる場合もある。本実施形態では、その対策例について述べる。
(Fourth Embodiment)
In the first to third embodiments, a method of identifying a target detection cell in the extracted block after extracting the block by the multi-layer NN has been described. In this case, erroneous detection may occur depending on the degree of learning of the multilayer NN. In this embodiment, an example of the countermeasure will be described.

図10は第4の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態では、多層NNによるブロック検出と多層NN(第1及び第2の実施形態)やCNN(第3の実施形態)によるセル特定までは、第1乃至第3の実施形態と同様であるが、多層NNセル特定部20でセルを特定した後、クラスタ分析部23により、レンジ−ドップラ軸における目標と誤検出の密度差を用いて弁別する点を特徴とする。 FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a radar device according to a fourth embodiment. In the present embodiment, block detection by the multilayer NN and cell identification by the multilayer NN (first and second embodiments) and CNN (third embodiment) are the same as those of the first to third embodiments. However, after the cell is identified by the multi-layer NN cell identification unit 20, the cluster analysis unit 23 discriminates the cell by using the density difference between the target and the false detection on the range-Doppler axis.

上記クラスタ分析の例として、図11に示すDBSCAN(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise、非特許文献3)方式がある。これは、ゲート半径(コア点からゲート外周までの距離)εとゲート内のボーダー点観測値の点数を指定して、その条件にあてはまるクラスタを形成するものである。目標が存在するレンジ−ドップラ付近では、目標強度により複数点数の反射点があるが、ランダムに出現する誤検出では点数が少ない。このことを利用して、多層NNによりセル特定した後のレンジ−ドップラ軸のデータに対して、図12に示すように、クラスタを分析することにより、目標と誤検出の弁別を行うことができる。 As an example of the cluster analysis, there is a DBSCAN (Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise, Non-Patent Document 3) method shown in FIG. In this method, the gate radius (distance from the core point to the outer circumference of the gate) ε and the number of border point observation values in the gate are specified to form a cluster that meets the conditions. In the vicinity of the range-doppler where the target exists, there are multiple reflection points depending on the target intensity, but the number of points is small in the false detection that appears randomly. Utilizing this fact, as shown in FIG. 12, it is possible to discriminate between the target and the false positive by analyzing the cluster with respect to the data of the range-Doppler axis after the cell is identified by the multi-layer NN. ..

このクラスタ分析の入力としては、多層NNにより検出があがったセルを1とし、それ以外を0としたレンジ−ドップラの2次元の全セルデータを入力とする。なお、クラスタ分析として、DBSAN方式以外の手法でもよい。また、本実施形態では、パルス圧縮を行うレーダの場合で述べたが、パルス圧縮を行わない場合にも適用することができる。 As the input of this cluster analysis, the cells detected by the multi-layer NN are set to 1, and the other cells are set to 0, and all the two-dimensional range-doppler cell data are input. As the cluster analysis, a method other than the DBSAN method may be used. Further, in the present embodiment, the case of the radar that performs pulse compression has been described, but it can also be applied to the case of not performing pulse compression.

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、検出したセルデータ(観測値座標)を用いて、2次元座標(レンジ−ドップラ軸)にプロットし、2次元のプロット座標を入力として、クラスタ分析を行うことにより、密度差により目標検出を確定することができる。すなわち、目標候補のブロックを抽出した後、候補ブロック内のセル特定の際に、クラスタ分析をしてセルを抽出することで、誤検出がある場合でも密度差により、目標と誤検出の弁別を行い、目標セルを特定することができる。 As described above, the radar device according to the present embodiment plots on two-dimensional coordinates (range-Doppler axis) using the detected cell data (observed value coordinates), and uses the two-dimensional plot coordinates as input to form a cluster. By performing the analysis, the target detection can be confirmed by the density difference. That is, after extracting the target candidate block, when the cells in the candidate block are identified, cluster analysis is performed to extract the cells, so that even if there is a false detection, the target and the false detection can be discriminated by the density difference. And the target cell can be identified.

なお、本発明は上記実施形態を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。 The present invention is not limited to the above embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by an appropriate combination of the plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. In addition, components across different embodiments may be combined as appropriate.

1…送信信号生成部、2…周波数変換部、3…パルス変調部、4…送受分離部、5…アンテナ部、11…周波数変換部、12…AD変換部、13…パルス圧縮部、14…FFT(Fast Fourier Transform)処理部、15…擬似高分解能化処理部、16…RDデータブロック分割部、17…ヒストグラム生成部、18…多層NNブロック抽出部、19…ブロックベクトル化処理部、20…多層NNセル特定部、21…CNNセル特定部、22…レンジ・速度検出部、23…クラスタ分析部、31…入力層、32…畳み込み層、33…プーリング層、34…畳み込み層、35…プーリング層、36…アップサンプリング層、37…全結合層。 1 ... Transmission signal generation unit, 2 ... Frequency conversion unit, 3 ... Pulse modulation unit, 4 ... Transmission / reception separation unit, 5 ... Antenna unit, 11 ... Frequency conversion unit, 12 ... AD conversion unit, 13 ... Pulse compression unit, 14 ... FFT (Fast Fourier Transform) processing unit, 15 ... pseudo high resolution processing unit, 16 ... RD data block division unit, 17 ... histogram generation unit, 18 ... multi-layer NN block extraction unit, 19 ... block vectorization processing unit, 20 ... Multi-layer NN cell identification unit, 21 ... CNN cell identification unit, 22 ... Range / speed detection unit, 23 ... Cluster analysis unit, 31 ... Input layer, 32 ... Convolution layer, 33 ... Pooling layer, 34 ... Convolution layer, 35 ... Pooling Layers, 36 ... upsampling layers, 37 ... fully connected layers.

Claims (7)

N(N≧1)ヒットの送信パルスにおけるパルス繰り返し期間における受信信号をドップラ軸の周波数領域に変換してレンジ−ドップラデータを生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された前記レンジ−ドップラデータをレンジ−ドップラ軸で複数のブロックに分割する分割手段と、
前記分割手段で分割された複数のブロックそれぞれについて振幅強度のヒストグラムを生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された複数のブロックそれぞれのヒストグラムから多層ニューラルネットワークにより分割ブロックごとに目標の有無を識別し、その識別結果から目標検出候補のブロックを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された前記目標検出候補のブロックのブロック範囲のレンジ−ドップラデータを1次元ベクトルに変換するベクトル化手段と、
前記ベクトル化手段で得られた1次元ベクトルから多層ニューラルネットワークによってレンジ−ドップラ軸の目標検出セルを特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された目標検出セルからレンジ、速度の少なくともいずれかを算出する算出手段と
を具備するレーダ装置。
A generation means for generating range-Doppler data by converting the received signal in the pulse repetition period of the N (N ≧ 1) hit transmission pulse into the frequency domain of the Doppler axis.
A partitioning means for dividing the range-doppler data generated by the generation means into a plurality of blocks along the range-doppler axis, and
A generation means for generating a histogram of amplitude intensity for each of a plurality of blocks divided by the division means, and a generation means.
An extraction means that identifies the presence or absence of a target for each divided block by a multi-layer neural network from the histogram of each of the plurality of blocks generated by the generation means, and extracts the target detection candidate block from the identification result.
A vectorizing means for converting the range-Doppler data of the block range of the target detection candidate block extracted by the extraction means into a one-dimensional vector, and
A specific means for identifying the target detection cell of the range-Doppler axis by a multi-layer neural network from the one-dimensional vector obtained by the vectorization means, and
A radar device including a calculation means for calculating at least one of a range and a speed from a target detection cell specified by the specific means.
N(N≧1)ヒットの送信パルスにおけるパルス繰り返し期間における受信信号をドップラ軸の周波数領域に変換してレンジ−ドップラデータを生成する生成手段と、
前記生成手段で生成されたレンジ−ドップラデータに対して、レンジ軸及びドップラ軸を逆フーリエ変換し、各々の軸にゼロ埋めをした後、フーリエ変換して擬似高分解能化する擬似高分解能化手段と、
前記擬似高分解能化手段で擬似高分解能化されたレンジ−ドップラデータをレンジ−ドップラ軸で複数のブロックに分割する分割手段と、
前記分割手段で分割された複数のブロックそれぞれについて振幅強度のヒストグラムを生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された複数のブロックそれぞれのヒストグラムから多層ニューラルネットワークにより分割ブロックごとに目標の有無を識別し、その識別結果から目標検出候補のブロックを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された前記目標検出候補のブロックのブロック範囲のレンジ−ドップラデータを1次元ベクトルに変換するベクトル化手段と、
前記ベクトル化手段で得られた1次元ベクトルから多層ニューラルネットワークによってレンジ−ドップラ軸の目標検出セルを特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された目標検出セルからレンジ、速度の少なくともいずれかを算出する算出手段と
を具備するレーダ装置。
A generation means for generating range-Doppler data by converting the received signal in the pulse repetition period of the N (N ≧ 1) hit transmission pulse into the frequency domain of the Doppler axis.
Pseudo-high resolution means for inverse Fourier transforming the range axis and Doppler axis on the range-Doppler data generated by the generation means, filling each axis with zeros, and then performing Fourier transform to increase the pseudo-high resolution. When,
A partitioning means for dividing the range-doppler data whose pseudo-high resolution has been increased by the pseudo-high resolution means into a plurality of blocks along the range-doppler axis.
A generation means for generating a histogram of amplitude intensity for each of a plurality of blocks divided by the division means, and a generation means.
An extraction means that identifies the presence or absence of a target for each divided block by a multi-layer neural network from the histogram of each of the plurality of blocks generated by the generation means, and extracts the target detection candidate block from the identification result.
A vectorizing means for converting the range-Doppler data of the block range of the target detection candidate block extracted by the extraction means into a one-dimensional vector, and
A specific means for identifying the target detection cell of the range-Doppler axis by a multi-layer neural network from the one-dimensional vector obtained by the vectorization means, and
A radar device including a calculation means for calculating at least one of a range and a speed from a target detection cell specified by the specific means.
N(N≧1)ヒットの送信パルスにおけるパルス繰り返し期間における受信信号をドップラ軸の周波数領域に変換してレンジ−ドップラデータを生成する生成手段と、
前記生成手段で生成されたレンジ−ドップラデータに対して、レンジ軸及びドップラ軸を逆フーリエ変換し、各々の軸にゼロ埋めをした後、フーリエ変換して擬似高分解能化する擬似高分解能化手段と、
前記擬似高分解能化手段で擬似高分解能化されたレンジ−ドップラデータをレンジ−ドップラ軸で複数のブロックに分割する分割手段と、
前記分割手段で分割された複数のブロックそれぞれについて振幅強度のヒストグラムを生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された複数のブロックそれぞれのヒストグラムから多層ニューラルネットワークにより分割ブロックごとに目標の有無を識別し、その識別結果から目標検出候補のブロックを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された前記目標検出候補のブロックのブロック範囲のレンジ−ドップラデータを畳み込みニューラルネットワークによりレンジ−ドップラ軸の目標検出セルを特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された目標検出セルからレンジ、速度の少なくともいずれかを算出する算出手段と
を具備するレーダ装置。
A generation means for generating range-Doppler data by converting the received signal in the pulse repetition period of the N (N ≧ 1) hit transmission pulse into the frequency domain of the Doppler axis.
Pseudo-high resolution means for inverse Fourier transforming the range axis and Doppler axis on the range-Doppler data generated by the generation means, filling each axis with zeros, and then performing Fourier transform to increase the pseudo-high resolution. When,
A partitioning means for dividing the range-doppler data whose pseudo-high resolution has been increased by the pseudo-high resolution means into a plurality of blocks along the range-doppler axis.
A generation means for generating a histogram of amplitude intensity for each of a plurality of blocks divided by the division means, and a generation means.
An extraction means that identifies the presence or absence of a target for each divided block by a multi-layer neural network from the histogram of each of the plurality of blocks generated by the generation means, and extracts the target detection candidate block from the identification result.
A specific means for identifying the target detection cell of the range-Doppler axis by convolving the range-Doppler data of the block range of the target detection candidate block extracted by the extraction means and using a neural network.
A radar device including a calculation means for calculating at least one of a range and a speed from a target detection cell specified by the specific means.
さらに、前記特定手段で特定された目標検出セルの観測値を前記レンジ−ドップラ軸の2次元座標にプロットし、その2次元座標にプロットした観測値の座標をクラスタ分析してプロット点の密度差を求め、その密度差に基づいて目標検出を確定し、前記算出手段に出力するクラスタ分析手段を備える請求項1乃至3いずれか記載のレーダ装置。 Further, the observed value of the target detection cell specified by the specific means is plotted on the two-dimensional coordinates of the range-Doppler axis, and the coordinates of the observed value plotted on the two-dimensional coordinates are cluster-analyzed to analyze the density difference of the plot points. The radar device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a cluster analysis means for determining the target detection based on the density difference and outputting the target detection to the calculation means. N(N≧1)ヒットの送信パルスにおけるパルス繰り返し期間における受信信号をドップラ軸の周波数領域に変換してレンジ−ドップラデータを生成し、
前記レンジ−ドップラデータをレンジ−ドップラ軸で複数のブロックに分割し、
前記複数のブロックそれぞれについて振幅強度のヒストグラムを生成し、
前記複数のブロックそれぞれのヒストグラムから多層ニューラルネットワークにより分割ブロックごとに目標の有無を識別してその識別結果から目標検出候補のブロックを抽出し、
前記目標検出候補のブロックのブロック範囲のレンジ−ドップラデータを1次元ベクトルに変換し、
前記1次元ベクトルから多層ニューラルネットワークによってレンジ−ドップラ軸の目標検出セルを特定し、
前記目標検出セルからレンジ、速度の少なくともいずれかを算出するレーダ装置のレーダ信号処理方法。
The range-Doppler data is generated by converting the received signal in the pulse repetition period of the N (N ≧ 1) hit transmission pulse into the frequency domain of the Doppler axis.
The range-doppler data is divided into a plurality of blocks along the range-doppler axis, and the data is divided into a plurality of blocks.
An amplitude intensity histogram was generated for each of the plurality of blocks.
From the histogram of each of the plurality of blocks, the presence or absence of a target is identified for each divided block by a multi-layer neural network, and the target detection candidate block is extracted from the identification result.
The range-Doppler data of the block range of the target detection candidate block is converted into a one-dimensional vector.
From the one-dimensional vector, the target detection cell of the range-Doppler axis is identified by the multi-layer neural network, and the target detection cell is identified.
A radar signal processing method for a radar device that calculates at least one of a range and a speed from the target detection cell.
N(N≧1)ヒットの送信パルスにおけるパルス繰り返し期間における受信信号をドップラ軸の周波数領域に変換してレンジ−ドップラデータを生成し、
前記レンジ−ドップラデータに対して、レンジ軸及びドップラ軸を逆フーリエ変換し、各々の軸にゼロ埋めをした後、フーリエ変換して擬似高分解能化し、
前記擬似高分解能化されたレンジ−ドップラデータをレンジ−ドップラ軸で複数のブロックに分割し、
前記複数のブロックそれぞれについて振幅強度のヒストグラムを生成する生成手段と、
前記複数のブロックそれぞれのヒストグラムから多層ニューラルネットワークにより分割ブロックごとに目標の有無を識別しその識別結果から目標検出候補のブロックを抽出し、
前記目標検出候補のブロックのブロック範囲のレンジ−ドップラデータを1次元ベクトルに変換し、
前記1次元ベクトルから多層ニューラルネットワークによってレンジ−ドップラ軸の目標検出セルを特定し、
前記目標検出セルからレンジ、速度の少なくともいずれかを算出するレーダ装置のレーダ信号処理方法。
The range-Doppler data is generated by converting the received signal in the pulse repetition period of the N (N ≧ 1) hit transmission pulse into the frequency domain of the Doppler axis.
For the range-Doppler data, the range axis and the Doppler axis are inverse-Fourier-transformed, each axis is filled with zeros, and then Fourier-transformed to increase the pseudo-high resolution.
The pseudo-high resolution range-doppler data is divided into a plurality of blocks along the range-doppler axis.
A generation means for generating an amplitude intensity histogram for each of the plurality of blocks,
From the histogram of each of the plurality of blocks, the presence or absence of a target is identified for each divided block by a multi-layer neural network, and the target detection candidate block is extracted from the identification result.
The range-Doppler data of the block range of the target detection candidate block is converted into a one-dimensional vector.
From the one-dimensional vector, the target detection cell of the range-Doppler axis is identified by the multi-layer neural network, and the target detection cell is identified.
A radar signal processing method for a radar device that calculates at least one of a range and a speed from the target detection cell.
N(N≧1)ヒットの送信パルスにおけるパルス繰り返し期間における受信信号をドップラ軸の周波数領域に変換してレンジ−ドップラデータを生成し、
前記レンジ−ドップラデータに対して、レンジ軸及びドップラ軸を逆フーリエ変換し、各々の軸にゼロ埋めをした後、フーリエ変換して擬似高分解能化し、
前記擬似高分解能化されたレンジ−ドップラデータをレンジ−ドップラ軸で複数のブロックに分割し、
前記複数のブロックそれぞれについて振幅強度のヒストグラムを生成し、
前記複数のブロックそれぞれのヒストグラムから多層ニューラルネットワークにより分割ブロックごとに目標の有無を識別しその識別結果から目標検出候補のブロックを抽出し、
前記目標検出候補のブロックのブロック範囲のレンジ−ドップラデータを畳み込みニューラルネットワークによりレンジ−ドップラ軸の目標検出セルを特定し、
前記目標検出セルからレンジ、速度の少なくともいずれかを算出するレーダ装置のレーダ信号処理方法。
The range-Doppler data is generated by converting the received signal in the pulse repetition period of the N (N ≧ 1) hit transmission pulse into the frequency domain of the Doppler axis.
For the range-Doppler data, the range axis and the Doppler axis are inverse-Fourier-transformed, each axis is filled with zeros, and then Fourier-transformed to increase the pseudo-high resolution.
The pseudo-high resolution range-doppler data is divided into a plurality of blocks along the range-doppler axis.
An amplitude intensity histogram was generated for each of the plurality of blocks.
From the histogram of each of the plurality of blocks, the presence or absence of a target is identified for each divided block by a multi-layer neural network, and the target detection candidate block is extracted from the identification result.
The target detection cell of the range-Doppler axis is identified by convolving the range-Doppler data of the block range of the target detection candidate block by a neural network.
A radar signal processing method for a radar device that calculates at least one of a range and a speed from the target detection cell.
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KR102268677B1 (en) * 2019-08-06 2021-06-23 이화여자대학교 산학협력단 Radar Signal Processing Method and Apparatus for Detecting a human inside a room
CN111160523B (en) * 2019-12-16 2023-11-03 上海交通大学 Dynamic quantification method, system and medium based on eigenvalue area
CN110988856B (en) * 2019-12-19 2021-08-03 电子科技大学 A Density Clustering-Based Target Detection Point Trace Agglomeration Algorithm
JP7130169B2 (en) * 2020-04-27 2022-09-02 三菱電機株式会社 Unwanted Wave Learning Apparatus, Unwanted Wave Learning Method, Unwanted Wave Detecting Apparatus, and Unwanted Wave Detecting Method
JP7479968B2 (en) * 2020-07-03 2024-05-09 株式会社東芝 Radar device and radar signal processing method
JP2022049312A (en) 2020-09-16 2022-03-29 キオクシア株式会社 Calculation system
CN112183534B (en) * 2020-10-07 2023-05-23 西安电子科技大学 Moving target intelligent joint detection method based on video synthetic aperture radar
JP7551476B2 (en) * 2020-12-01 2024-09-17 株式会社東芝 Radar device and radar signal processing method
CN113126052A (en) * 2021-03-08 2021-07-16 西安电子科技大学 High-resolution range profile target identification online library building method based on stage-by-stage segmentation training
KR102302744B1 (en) * 2021-03-31 2021-09-15 국방과학연구소 Track generating method and device thereof
CN113281715B (en) * 2021-05-09 2022-06-21 复旦大学 Radar target characteristic data characterization method based on neural network
JP7577613B2 (en) * 2021-06-21 2024-11-05 株式会社東芝 Radar system and radar signal processing method
CN113267759B (en) * 2021-07-16 2021-09-24 中国人民解放军空军预警学院 FDA-MIMO radar moving target detection method and system
CN114019505B (en) * 2021-11-09 2025-05-02 中国人民解放军海军航空大学 A radar signal sorting method and system based on PRI interval information
CN119363150A (en) * 2023-07-24 2025-01-24 加特兰微电子科技(上海)有限公司 Method, circuit, sensor and device for inhibiting frequency spectrum leakage

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3580947B2 (en) * 1996-05-14 2004-10-27 大日本スクリーン製造株式会社 Image noise amount determination apparatus and noise amount determination method
DE19706576A1 (en) * 1997-02-20 1998-08-27 Alsthom Cge Alcatel Device and method for the environment-adaptive classification of objects
US20080169975A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Young Paul Yee Process for generating spatially continuous wind profiles from wind profiler measurements
US10481696B2 (en) * 2015-03-03 2019-11-19 Nvidia Corporation Radar based user interface
JP6470152B2 (en) * 2015-09-08 2019-02-13 株式会社東芝 Radar apparatus and radar signal processing method

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