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JP7770931B2 - Radar system and radar signal processing method - Google Patents
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JP7770931B2 - Radar system and radar signal processing method - Google Patents

Radar system and radar signal processing method

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Description

本実施形態は、レーダシステム及びレーダ信号処理方法に関する。 This embodiment relates to a radar system and a radar signal processing method.

従来のレーダシステムでは、積分ヒット数が多い場合や、PRI(Pulse Repetition Interval:パルス繰り返し周期)が長く、CPI(Coherent Pulse Interval:コヒーレントパルス周期)が長い長時間積分を行う場合に、1回のFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)のポイント数が増えすぎてしまい、FFTを実装できないことがあった。また、長時間観測の場合は、レンジウォークやドップラウォークにより、積分ロスが生じる課題があった。 In conventional radar systems, when there are a large number of integration hits or when performing long-term integration with a long PRI (Pulse Repetition Interval) and CPI (Coherent Pulse Interval), the number of points in a single FFT (Fast Fourier Transform) becomes too large, making it impossible to implement the FFT. Furthermore, with long-term observations, there is the issue of integration loss due to range walk and Doppler walk.

一方、長時間積分処理として、積分系列最大化(速度・加速度補正)の手法がある(特許文献1参照)。この手法は、速度及び加速度の探索法により、積分系列を最大化する手法であるが、長時間積分の場合は、長時間のFFTを探索範囲にわたって処理する必要があり、全体の処理規模が増えることになる。 On the other hand, one long-term integration process is the integral series maximization (speed/acceleration correction) method (see Patent Document 1). This method maximizes the integral series using a speed and acceleration search method, but in the case of long-term integration, it is necessary to process a long-term FFT over the entire search range, which increases the overall processing scale.

特許第5025403号公報Patent No. 5025403

レンジ圧縮、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)Range Compression, Ouchi, 'Fundamentals of Synthetic Aperture Radar for Remote Sensing', Tokyo Denki University Press, pp.131-149(2003) CFAR(Constant False Alarm Rate)、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), Yoshida, 'Revised Radar Technology', Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp.87-89(1996) FFT、日野、‘スペクトル解析’、朝倉書店、pp.193-198(1977)FFT, Hino, 'Spectral Analysis', Asakura Publishing, pp.193-198 (1977) DBF(Digital Beam Forming)、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.289-291(1996)DBF (Digital Beam Forming), Yoshida, 'Revised Radar Technology', Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp.289-291 (1996) MIMO(Multi-Input Multi-Output),JIAN LI, PETER STOICA, ‘MIMO RADAR SIGNAL PROCESSING’, WILEY, pp.1-5(2009)MIMO (Multi-Input Multi-Output), JIAN LI, PETER STOICA, ‘MIMO RADAR SIGNAL PROCESSING’, WILEY, pp.1-5(2009)

以上述べたように、従来のレーダシステムには、速度及び加速度の探索法により、積分系列を最大化する手法があるが、長時間積分の場合は、長時間のFFTを探索範囲にわたって処理する必要があり、全体の処理規模が増大してしまう課題がある。 As mentioned above, conventional radar systems have a method for maximizing integral sequences by searching for velocity and acceleration, but in the case of long-term integration, a long-term FFT must be processed across the entire search range, which poses a problem of increasing the overall processing scale.

本実施形態の課題は、長時間積分時にも、少ない処理規模で実現でき、またレンジウォーク及びドップラウォークによる積分ロスを低減することのできるレーダシステム及びレーダ信号処理方法を提供することにある。 The objective of this embodiment is to provide a radar system and radar signal processing method that can achieve long-term integration with a small processing scale and reduce integration loss due to range walk and Doppler walk.

上記の課題を解決するために、実施形態に係るレーダシステムは、送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧1)ヒットのパルス信号の反射波を受信し、その受信信号から目標信号を抽出するもので、第1FFT処理手段と、第2FFT処理手段と、検出手段とを備える。第1FFT処理手段は、slow-time軸にNs(Ns≧2)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を用いて、前記受信信号の前記slow-time軸をLs(Ls≧1)セル毎にMs(Ms≧2)分割して、各々の分割単位でslow-time軸でMs回第1FFT処理を行ってドップラセル(ls=1~Ls)を取得する。第2FFT処理手段は、前記分割単位でドップラセル毎にMsポイントの第2FFT処理を行う。検出手段は、前記第2FFT処理手段の処理結果を元のドップラセル(ls=1~Ls)毎に配列した信号を長時間積分して目標を検出する。 To solve the above problems, a radar system according to an embodiment receives a reflected wave of a single pulse or modulated pulse signal with N (N≧1) hits transmitted from a transmission system and extracts a target signal from the received signal. It comprises a first FFT processing means, a second FFT processing means, and a detection means. The first FFT processing means uses a signal with Ns (N≧2) cells on the slow-time axis and Nf (N≧1) cells on the fast-time axis, divides the slow-time axis of the received signal into Ms (M≧2) Ls (L≧1) cells, and performs a first FFT process Ms times on the slow-time axis for each division unit to obtain Doppler cells (ls = 1 to Ls). The second FFT processing means performs a second FFT process of Ms points for each Doppler cell in the division unit. The detection means detects the target by long-term integration of the signal processed by the second FFT processing means, which has been arranged for each original Doppler cell (ls = 1 to Ls).

すなわち、2段FFTによる少ないポイント数(データ長)のFFT処理により、長時間FFTを実現することができる。 In other words, long-term FFT can be achieved by performing FFT processing with a small number of points (data length) using a two-stage FFT.

また、実施形態に係るレーダシステムは、送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧1)ヒットのパルス信号の反射波を受信し、その受信信号から目標信号を抽出するもので、第1FFT処理手段と、第2FFT処理手段と、検出手段とを備える。第1FFT処理手段は、slow-time軸にLs(Ls≧1)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を、分割単位として順次入力して、各々の単位でslow-time軸で第1FFT処理を行ってドップラセル(ls=1~Ls)を得る。第2FFT処理手段は、既に処理したMs(Ms≧2)個の分割単位を用いて、前記ドップラセル毎にMsポイントの第2FFT処理を行う。検出手段は、前記第2FFT処理手段の処理結果を元のドップラセル(ls=1~Ls)毎に配列した信号を長時間積分して目標を検出する。 The radar system according to the embodiment receives reflected waves of a single pulse or modulated pulse signal with N (N≧1) hits transmitted from a transmission system and extracts a target signal from the received signal. It comprises a first FFT processing means, a second FFT processing means, and a detection means. The first FFT processing means sequentially inputs a signal with Ls (Ls≧1) cells on the slow-time axis and Nf (Nf≧1) cells on the fast-time axis as division units, and performs first FFT processing on each unit on the slow-time axis to obtain Doppler cells (ls = 1 to Ls). The second FFT processing means performs second FFT processing of Ms points for each Doppler cell using Ms (Ms≧2) division units that have already been processed. The detection means detects targets by long-term integration of the signals processed by the second FFT processing means, which are arranged for each original Doppler cell (ls = 1 to Ls).

すなわち、順次入力する分割単位の第1FFT処理と既に処理済みの複数の分割単位を用いて第2FFT処理を行うことにより、処理規模を低減して、長時間のFFT処理を実現できる。 In other words, by performing a first FFT process on sequentially input division units and a second FFT process using multiple division units that have already been processed, the processing scale can be reduced and long-term FFT processing can be achieved.

また、実施形態に係るレーダシステムは、送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧1)ヒットのパルス信号の反射波を受信し、その受信信号から目標信号を抽出するもので、まず、slow-time軸にNs(Ns≧1)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を用いて、fast-time軸でFFTしてレンジ周波数軸にした後、レンジ周波数をMf(Mf≧1)分割し、slow-time軸をMs(Ms≧1)分割し、Mf×Ms分割した信号をそれ以外のNf×Ns領域のうち、fast-time軸は0埋めし、slow-timeは0埋めしない信号を用いて、fast-time軸はレンジ圧縮し、slow-time軸はFFT処理したMf×Msの信号を振幅積分して、仮検出してPt(Pt≧1)個のレンジセルRt、ドップラセルFtを抽出する。次に、レンジ周波数の全帯域の信号を用いてレンジ圧縮し、slow-time軸は、Ms分割した後、各々の分割単位でMs回第1FFTし、各分割単位のドップラセル(ls=1~Ls)毎に、Msポイントのslow-time軸のデータに対して、仮検出したPt個のセルを中心に、所定の探索範囲の速度(sv通り)及び加速度(sa通り)とレンジセルのバイアス分(sb通り)を用いて、slow-time軸に沿った積分系列(sv×sa×sb)を設定し、各積分系列をレンジ軸でRtセルになるように、レンジシフト量を、レンジ周波数軸の位相勾配で設定するにより、レンジウォーク補正して、slow-time軸で並べ替えた後にslow-time軸で第2FFT(Msポイント)したsv×sa×sb通りの結果の最大値が最大となるMsポイントの積分系列(slow-time軸FFT前)を選定し、Msポイントのslow-time軸で第2FFTした結果を、ドップラセル(ls=1~Ls)に置き換える。続いて、前記ドップラセル(ls=1~Ls)を仮検出Pt毎に繰り返したレンジ-ドップラデータを用いて検出する。
Furthermore, the radar system according to the embodiment receives a reflected wave of a single pulse or a modulated pulse signal of N (N≧1) hits transmitted from a transmission system, and extracts a target signal from the received signal. First, a signal having N (N≧1) cells on the slow-time axis and N (N≧1) cells on the fast-time axis is used, and an FFT is performed on the fast-time axis to generate a range frequency axis. After that, the range frequency is divided into M (M≧1) parts, and the slow-time axis is divided into M (M≧1) parts. Of the N×N regions remaining, the M×M divided signals are zero-padded on the fast-time axis and not zero-padded on the slow-time axis. The fast-time axis is range-compressed, and the FFT-processed M×M signal on the slow-time axis is amplitude-integrated, and provisional detection is performed to extract P (P≧1) range cells R and Doppler cells F. Next, range compression is performed using signals from the entire range frequency band, and the slow-time axis is divided into Ms divisions, after which a first FFT is performed Ms times on each division unit. For each Doppler cell (ls = 1 to Ls) in each division unit, an integral series (sv x sa x sb) is set along the slow-time axis for the Ms points of slow-time axis data, centered on the provisionally detected Pt cells, using the velocity (sv ways) and acceleration (sa ways) in a predetermined search range and the range cell bias (sb ways). The range shift amount is set by the phase gradient of the range frequency axis so that each integral series becomes the Rt cell on the range axis, and range walk correction is performed by rearranging the results on the slow-time axis, and then a second FFT (Ms points) is performed on the slow-time axis.The Ms-point integral series (before the slow-time axis FFT) with the largest value of the sv × sa × sb results is selected, and the results of the second FFT on the slow-time axis at Ms points are replaced with Doppler cells (ls = 1 to Ls).The Doppler cells (ls = 1 to Ls) are then detected using range-Doppler data repeated for each provisional detection Pt.

すなわち、レンジ周波数軸狭帯域及びslow-time軸制限により、レンジ分解能及びドップラ分解能を制限し、レンジウォーク及びドップラウォークの影響を軽減した上で、CFARにより仮検出し、広帯域のレンジ高分解能データと、2段FFTによる高分解能ドップラデータを用いて、仮検出によるサーチ範囲を限定して処理規模を低減した上で、レンジウォーク(速度によるレンジセルずれ)とドップラウォーク(加速度によるドップラセルずれ)を補正して、レンジ高分解能及びドップラ高分解能に目標を検出できる。 In other words, by narrowing the range frequency axis and limiting the slow-time axis, range resolution and Doppler resolution are limited, reducing the effects of range walk and Doppler walk, and then tentative detection is performed using CFAR. Using wideband high-resolution range data and high-resolution Doppler data from a two-stage FFT, the search range for tentative detection is limited to reduce the processing scale, and range walk (range cell shift due to velocity) and Doppler walk (Doppler cell shift due to acceleration) are corrected, allowing targets to be detected with high range resolution and high Doppler resolution.

上記方式を用いると、長時間積分時にも、少ない処理規模で実現でき、またレンジウォーク及びドップラウォークによるロスを低減することができる。 Using the above method, even long-term integration can be achieved with a small processing scale, and losses due to range walk and Doppler walk can be reduced.

図1は、第1の実施形態に係るレーダシステムの送信系統及び受信系統の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a transmission system and a reception system of a radar system according to a first embodiment. 図2は、第1の実施形態の受信系統の処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the flow of processing in the reception system of the first embodiment. 図3は、第1の実施形態のslow-time軸における分割単位2段FFT処理について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the division unit two-stage FFT processing on the slow-time axis according to the first embodiment. 図4は、第1の実施形態の2段FFT処理結果を第1FFTのバンク毎に配列する様子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing how the results of the two-stage FFT processing of the first embodiment are arranged for each bank of the first FFT. 図5は、第1の実施形態において、slow-time軸全体の第1FFT処理結果と第2FFT処理結果を比較して示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparison between the first FFT processing result and the second FFT processing result for the entire slow-time axis in the first embodiment. 図6は、第2の実施形態の受信系統受信系統の処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing in the reception system of the second embodiment. 図7は、第2の実施形態において、送信ファンビーム、受信DBFによるマルチビームの場合の様子を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the state in the case of a transmission fan beam and multiple beams by reception DBF in the second embodiment. 図8は、第2の実施形態において、FFT範囲を観測フレーム単位でスライディングさせて長時間積分する様子を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing how the FFT range is slid in units of observation frames to perform long-term integration in the second embodiment. 図9は、第3の実施形態に係るレーダシステムの送信系統及び受信系統の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a transmission system and a reception system of a radar system according to the third embodiment. 図10Aは、第3の実施形態の受信系統の処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 10A is a flowchart showing the flow of processing in the reception system of the third embodiment. 図10Bは、第3の実施形態の受信系統の処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 10B is a flowchart showing the flow of processing in the reception system of the third embodiment. 図11は、第3の実施形態の受信系統の処理の様子を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the processing state of the reception system of the third embodiment. 図12は、第3の実施形態で用いられる狭帯域レンジ圧縮処理の様子を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the narrowband range compression process used in the third embodiment. 図13は、第3の実施形態で用いられる時分割FFT処理の様子を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the state of the time-division FFT processing used in the third embodiment. 図14は、第3の実施形態で用いられる広帯域レンジ圧縮処理の様子を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the wideband range compression process used in the third embodiment. 図15Aは、第3の実施形態で用いられるレンジウォーク及びドップラウォーク補正処理の様子を示す図である。FIG. 15A is a diagram showing the range walk and Doppler walk correction processing used in the third embodiment. 図15Bは、第3の実施形態で用いられるレンジウォーク及びドップラウォーク補正処理の様子を示す図である。FIG. 15B is a diagram showing the range walk and Doppler walk correction processing used in the third embodiment. 図16は、第3の実施形態において、誤検出発生対策処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing the flow of the countermeasure process for the occurrence of erroneous detection in the third embodiment. 図17は、図16に示す誤検出発生対策処理の様子を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing the process of preventing the occurrence of erroneous detection shown in FIG.

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。 The following describes the embodiments with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1乃至図5を参照して、第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.

図1は第1の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図で、(a)が送信系統の構成を示すブロック図、(b)が受信系統の構成を示すブロック図である。 Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a radar system according to the first embodiment, where (a) is a block diagram showing the configuration of the transmission system, and (b) is a block diagram showing the configuration of the reception system.

図1(a)に示す送信系統では、信号生成器11で送信種信号を生成し、変調器12で送信種信号に伝送情報を変調多重し、周波数変換器13で変調信号を高周波信号に変換し、パルス変調器14で高周波信号をパルス変調して送信パルス列を生成し、送信アンテナ15でN(N≧2)ヒットのパルスを送信する。 In the transmission system shown in Figure 1(a), a signal generator 11 generates a transmission seed signal, a modulator 12 modulates and multiplexes transmission information onto the transmission seed signal, a frequency converter 13 converts the modulated signal into a high-frequency signal, a pulse modulator 14 pulse-modulates the high-frequency signal to generate a transmission pulse train, and a transmission antenna 15 transmits N (N ≥ 2) hit pulses.

図1(b)に示す受信系統では、送信アンテナ15から送信されたパルス信号の反射波を受信アンテナ21で受信し、その受信信号を周波数変換器22でベースバンドに周波数変換し、AD変換器23でディジタル信号に変換して受信信号を得る。次に、受信信号に対して、レンジ圧縮器24によるレンジ圧縮、slow-time軸分割器25によるslow-time軸のCPI分割、slow-time軸第1FFT処理器26によるslow-time軸の第1FFT処理、slow-time軸第2FFT処理器27によるslow-time軸の第2FFT処理を行い、CFAR(Constant False Alarm Rate:定誤警報率、非特許文献2参照)検出器28により観測値を検出して目標を判定し、測距、測速、測角を行って目標情報として出力する。 In the receiving system shown in Figure 1(b), the reflected wave of the pulse signal transmitted from the transmitting antenna 15 is received by the receiving antenna 21, the received signal is frequency converted to baseband by the frequency converter 22, and converted to a digital signal by the AD converter 23 to obtain a received signal. The received signal then undergoes range compression by the range compressor 24, CPI division of the slow-time axis by the slow-time axis divider 25, first FFT processing on the slow-time axis by the first slow-time axis FFT processor 26, and second FFT processing on the slow-time axis by the second slow-time axis FFT processor 27. The CFAR (Constant False Alarm Rate, see Non-Patent Document 2) detector 28 detects the observed value to identify the target, and distance, speed, and angle measurements are performed, which are then output as target information.

なお、上記レーダシステムにおいて、送信系統と受信系統は、一体であってもよいし、互いに離れた場所に設置されていてもよい。 In the above radar system, the transmission system and reception system may be integrated, or may be installed in separate locations.

上記構成によるレーダシステムにおいて、図2乃至図5を参照して受信系統の受信データ取得後の処理動作を説明する。ここで、図2は第1の実施形態の受信系統の処理の流れを示すフローチャート、図3は第1の実施形態のslow-time軸における分割単位2段FFT処理について説明するための図、図4は第1の実施形態の2段FFT処理結果を第1FFTのバンク毎に配列する様子を示す図、図5は第1の実施形態においてslow-time軸全体の第1FFT処理結果と第2FFT処理結果を比較して示す図である。 In a radar system configured as described above, the processing operations performed after the reception system acquires received data will be explained with reference to Figures 2 to 5. Here, Figure 2 is a flowchart showing the processing flow of the reception system in the first embodiment, Figure 3 is a diagram explaining the division unit two-stage FFT processing on the slow-time axis in the first embodiment, Figure 4 is a diagram showing how the two-stage FFT processing results in the first embodiment are arranged for each bank of the first FFT, and Figure 5 is a diagram comparing the first FFT processing results and second FFT processing results for the entire slow-time axis in the first embodiment.

まず、図1(a)に示した送信系統から送信されるN(N≧2)ヒットの送信パルスが目標等で反射した信号は、受信アンテナ21で受信され、周波数変換器2でベースバンドに周波数変換されて、AD変換器23によりディジタル信号に変換され、これによって受信データが取得される。このように、N(N≧2)ヒットの送信パルスを受信して得られた受信データをPRI(Pulse Repetition Interval:パルス繰り返し周期)データによるCPI(Coherent Pulse Interval:コヒーレントパルス周期)データと呼ぶ。このCPIデータは、レンジセル毎のfast-time軸とPRI間のslow-time軸の2次元データである。 First, the signal reflected by a target or the like from N (N≧2) hits of transmitted pulses transmitted from the transmission system shown in Figure 1(a) is received by the receiving antenna 21, frequency converted to baseband by the frequency converter 2, and converted to a digital signal by the AD converter 23, thereby obtaining the received data. In this way, the received data obtained by receiving N (N≧2) hits of transmitted pulses is called CPI (Coherent Pulse Interval) data based on PRI (Pulse Repetition Interval) data. This CPI data is two-dimensional data with a fast-time axis for each range cell and a slow-time axis between PRIs.

図2において、まず、受信データを入力して、slow-time軸の分割を行って分割CPIを形成し、分割単位でCPIを順次パルス圧縮した後、slow-time軸のFFT処理(第1FFT)を実行して、分割CPIのFFT処理結果を保存する(24~26、ステップS11~S16)。ステップS15で全分割CPIの第1FFT処理が完了した場合には、ドップラセルについて順次slow-time軸FFT処理(第2FFT)を実行し(27、ステップS17~S20)、さらにレンジセルについても同様に、順次slow-time軸FFT処理(第2FFT)を実行し(27、ステップS21~S22)、CFAR検出により観測値を検出して目標を判定し、測距、測速、測角を行って目標情報として出力する(28、ステップS23)。 In FIG. 2, first, received data is input and divided along the slow-time axis to form divided CPIs. The CPIs are sequentially pulse-compressed in division units, and then FFT processing (first FFT) is performed on the slow-time axis. The FFT results for the divided CPIs are saved (24-26, steps S11-S16). When the first FFT processing for all divided CPIs is completed in step S15, slow-time axis FFT processing (second FFT) is sequentially performed on the Doppler cells (27, steps S17-S20). Similarly, slow-time axis FFT processing (second FFT) is sequentially performed on the range cells (27, steps S21-S22). Observation values are detected using CFAR detection to identify the target, and distance, velocity, and angle measurements are performed and output as target information (28, step S23).

上記構成において、本実施形態のレーダシステムに採用される2段FFT(第1FFTと第2FFT)について説明する。 In the above configuration, we will explain the two-stage FFT (first FFT and second FFT) used in the radar system of this embodiment.

まず、slow-time軸FFT処理する場合、長時間FFTを行うと、FFTポイント数(データ長)が増えるため、処理規模が増え(非特許文献3参照)、実装できなくなる場合がある。この対策として、図2のフローチャートに示すように、slow-time軸を分割することを考える。 First, when performing slow-time axis FFT processing, if the FFT is performed for a long time, the number of FFT points (data length) increases, which increases the processing scale (see Non-Patent Document 3), and may make it impossible to implement. As a countermeasure to this, we consider dividing the slow-time axis, as shown in the flowchart in Figure 2.

図3を参照して、2段FFT処理について説明する。図3において、(a)はCPI分割の様子を示し、(b)は第1FFTによる1段ドップラ軸の様子を示し、(c)は1段ドップラ軸におけるCPI分割単位での並べ替えの様子を示し、(d)は第2FFTによる2段ドップラ軸の様子を示している。 The two-stage FFT process will be explained with reference to Figure 3. In Figure 3, (a) shows the CPI division, (b) shows the first-stage Doppler axis by the first FFT, (c) shows the rearrangement by CPI division unit on the first-stage Doppler axis, and (d) shows the second-stage Doppler axis by the second FFT.

上記2段FFTについて定式化すると、以下のように表される。 The above two-stage FFT can be formulated as follows:

次に、図3(d)に示すように、slow-time軸で分割単位の第2FFTを実施する。 Next, as shown in Figure 3(d), a second FFT is performed on the slow-time axis for each division.

このFFT処理結果を図4(a)に示す第1FFTのバンク毎に配列すると、第2FFTでは、図4(b)に示すように、slow-time軸全体のFFTと同一の結果が得られる。この様子を図5に示す。図5において、(a)は、Ms個の分割CPIから得られるドップラ(Lsバンク)軸-レンジNfセル軸の第1FFT#1~#Ms(データ長Ls)の処理結果でそれぞれ仮検出セル1が得られる様子を示し、(b)は、ドップラ(Ns=1Ls×Msバンク)軸-レンジNfセル軸でMsポイントの第2FFTの処理結果で仮検出セル1が得られる様子を示している。 When the results of this FFT are arranged by bank for the first FFT shown in Figure 4(a), the second FFT produces results identical to those of the FFT for the entire slow-time axis, as shown in Figure 4(b). This is shown in Figure 5. In Figure 5, (a) shows how tentatively detected cell 1 is obtained from the processing results of first FFTs #1 to #Ms (data length Ls) on the Doppler (Ls bank) axis - range Nf cell axis obtained from Ms divided CPIs, and (b) shows how tentatively detected cell 1 is obtained from the processing results of the second FFT for Ms points on the Doppler (Ns = 1Ls x Ms bank) axis - range Nf cell axis.

以上のように、本実施形態に係るレーダシステムでは、送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧2)パルス信号の反射波を受信し、その受信信号について、slow-time軸にNs(Ns≧2)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を用いて、slow-time軸をLs(Ls≧1)セル毎にMs(Ms≧2)分割して、各々の分割単位でslow-time軸でMs回第1FFT処理を行い、次に、分割単位でドップラセル毎にMsポイントの第2FFT処理を行い、その結果を元のドップラセル(ls=1~Ls)毎に配列した信号を用いて目標を検出する。このように、2段FFTによる少ないポイント数(データ長)のFFT処理により、長時間FFTを実現することができる。 As described above, the radar system according to this embodiment receives reflected waves of a single pulse or modulated N (N ≥ 2) pulse signal transmitted from the transmission system. Using this received signal with Ns (N ≥ 2) cells on the slow-time axis and Nf (N ≥ 1) cells on the fast-time axis, the system divides the slow-time axis into Ms (Ms ≥ 2) Ls (Ls ≥ 1) cells each, performing a first FFT process Ms times on the slow-time axis for each division. Next, a second FFT process of Ms points is performed for each Doppler cell in each division, and the results are then arranged for each original Doppler cell (Ls = 1 to Ls) to detect targets. In this way, long-term FFT processing can be achieved by performing FFT processing with a small number of points (data length) using a two-stage FFT.

(第2の実施形態)
続いて、図6乃至図8を参照して、第2の実施形態について説明する。図6は、第2の実施形態の受信系統受信系統の処理の流れを示すフローチャート、図7は、第2の実施形態において、送信ファンビーム、受信DBFによるマルチビームの場合の様子を示す図、図8は、第2の実施形態において、FFT範囲を観測フレーム単位でスライディングさせて長時間積分する様子を示す図である。第1の実施形態では、2段FFT処理について述べた。本実施形態では、この2段FFT処理を用いて運用した具体的な処理について提案する。なお、送信系統、受信系統のシステム構成については、図1と同様であるので、その説明を割愛する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to Figures 6 to 8. Figure 6 is a flowchart showing the processing flow of the receiving system of the second embodiment, Figure 7 is a diagram showing the case of a transmit fan beam and a multi-beam by receive DBF in the second embodiment, and Figure 8 is a diagram showing the case of long-term integration by sliding the FFT range in observation frame units in the second embodiment. In the first embodiment, two-stage FFT processing was described. In this embodiment, specific processing using this two-stage FFT processing is proposed. Note that the system configuration of the transmitting system and receiving system is the same as that in Figure 1, so a description thereof will be omitted.

図6において、図2に示すフローチャートと異なる点は、ステップS15、S16のCPI分割変更ループを外し、代わって、ステップS23のCFARによる検出処理後、観測終了か判断し(ステップS24)、観測終了までCPI分割入力を継続する(ステップS25)ようにしたことにある。 Figure 6 differs from the flowchart shown in Figure 2 in that the CPI division change loop in steps S15 and S16 has been removed. Instead, after the CFAR detection process in step S23, it is determined whether observation has ended (step S24), and CPI division input continues until observation has ended (step S25).

以上のように、本実施形態に係るレーダシステムでは、分割CPI信号を順次入力する毎に、分割CPIの信号をパルス圧縮し、slow-time軸で第1FFT処理し、その結果を分割CPI毎に保存しておく(ステップS11~S14)。次に、保存していたCPI結果を用いて、slow-time軸で第2FFT処理を実行する(ステップS17)。第1FFTドップラセルを第2FFT処理のドップラセルに置き換える(ステップS18)。第1FFT処理の結果は、レンジセル数×ドップラセル数分あるので、各々のセル毎に処理する(ステップS19~S22)。これにより、高分解能のドップラセルによる信号が得られるので、CFAR等により目標を検出する(ステップS23)。この処理を、順次入力する分割CPI毎に行えば(ステップS24,S25)、分割CPI単位の高データレートで観測値を出力することができる。 As described above, in the radar system according to this embodiment, each time a divided CPI signal is sequentially input, the divided CPI signal is pulse compressed, a first FFT process is performed on the slow-time axis, and the results are saved for each divided CPI (steps S11 to S14). Next, using the saved CPI results, a second FFT process is performed on the slow-time axis (step S17). The first FFT Doppler cell is replaced with a Doppler cell for the second FFT process (step S18). Since the results of the first FFT process are the number of range cells multiplied by the number of Doppler cells, each cell is processed separately (steps S19 to S22). This allows for high-resolution Doppler cell signals to be obtained, allowing targets to be detected using CFAR or similar techniques (step S23). By performing this process for each sequentially input divided CPI (steps S24 and S25), observation values can be output at a high data rate for each divided CPI.

上記処理系統において、本実施形態に係るレーダシステムでは、観測空間に送信ファンビームを形成して、受信はDBF(Digital Beam Forming:デジタルビーム形成)(非特許文献4参照)によるマルチビームを形成するか、MIMO(Multiple Input Multiple Output:マルチ入力マルチ出力)(非特許文献5参照)による送受信マルチビームを形成する場合は、観測空間に常時送受信ビームを形成できるため、長時間積分が可能である。図7(a)の上面図、(b)の側面図に、送信ファンビーム形成と受信DBFによるマルチビーム形成の様子を示す。 In the above processing system, the radar system according to this embodiment forms a transmit fan beam in the observation space, and forms multiple beams for reception using DBF (Digital Beam Forming) (see Non-Patent Document 4), or forms transmit and receive multiple beams using MIMO (Multiple Input Multiple Output) (see Non-Patent Document 5). In this case, transmit and receive beams can be formed continuously in the observation space, enabling long-term integration. Figure 7(a) shows a top view, and (b) shows a side view, showing the formation of a transmit fan beam and receive multiple beams using DBF.

ところで、観測空間を時分割ではなく、常時観測すると、受信ビーム幅が広くて測角精度が低い場合でも、観測回数を増やすことによる平均化効果により、測角精度を向上することができる。このためには、捜索フレームタイムを短縮化する(捜索レートを向上する)ことが有効である。 By the way, if the observation space is observed continuously rather than time-shared, even if the receiving beam width is wide and angle measurement accuracy is low, the angle measurement accuracy can be improved due to the averaging effect of increasing the number of observations. To achieve this, it is effective to shorten the search frame time (improve the search rate).

常時観測で、高いSN(信号対雑音電力)を確保しつつ、観測空間全体の捜索フレ-ムタイムを短くするためには、図8に示すように、FFT処理範囲を観測フレーム単位でスライディングさせて長時間積分する必要がある。これを実施する際には、同じ時間のデータを重複して何度も積分することになるため、処理規模が増大してしまう。 In order to shorten the search frame time for the entire observation space while maintaining a high signal-to-noise ratio during continuous observation, it is necessary to integrate over a long period of time by sliding the FFT processing range in observation frame units, as shown in Figure 8. When doing this, data from the same time period is integrated multiple times, resulting in an increase in the processing scale.

そこで、処理規模の増大対策として、前述の2段FFT、すなわち、全フレームタイムを分割し、各々の分割単位で第1FFT処理した結果をスライディングさせて第2FFT処理を実施する。具体的には、図8に示すように、ds(ds=1~Ds)番目の観測フレームにおいては、分割単位ds番目のLsポイントの第1FFT処理と、分割数Ms(Ms≧1)ポイントの第2FFT処理を行えばよい。 To address this issue, the aforementioned two-stage FFT is used as a countermeasure to the increased processing scale. In other words, the entire frame time is divided, and the results of the first FFT processing are slid for each division unit to perform the second FFT processing. Specifically, as shown in Figure 8, for the dsth (ds = 1 to Ds) observation frame, the first FFT processing is performed for Ls points in the dsth division unit, and the second FFT processing is performed for Ms (Ms ≥ 1) points.

この2段FFT方式と通常の全ポイントのFFT方式について、1観測フレーム当たりの演算量の比較をしてみると次の通りである。ここでは、NポイントのデータのFFTの演算量は、Nlog2Nに比例することを用いている(非特許文献3参照)。 The following is a comparison of the amount of calculation per observation frame between this two-stage FFT method and the standard all-point FFT method. Here, we use the fact that the amount of calculation for an FFT of N-point data is proportional to Nlog2N (see Non-Patent Document 3).

わかりやすいように、md=16、mdiv=1024、rngcell=1000の場合で定量化すると、全ポイントのFFT処理の場合は、
16・1024・log2(16・1024)・1000=229376000
となるのに対して、2段FFT処理方式の場合は、
1024・log2(1024)+16・log2(16)・1024・1000=65546240
と算出することができる。このときの比率は65546240/229376000=0.29となるので、2段FFT方式により、演算量を大幅に削減可能となる。この結果、2段FFTを用いて、長時間積分でSN(信号対雑音比)を向上させ、かつ高データレート(フレ-ムタイムが短い)の処理を実現することができる。
For ease of understanding, if we quantify the case where md=16, mdiv=1024, and rngcell=1000, in the case of FFT processing of all points,
16・1024・log2(16・1024)・1000=229376000
On the other hand, in the case of the two-stage FFT processing method,
1024・log2(1024)+16・log2(16)・1024・1000=65546240
The ratio in this case is 65546240/229376000 = 0.29, so the amount of calculation can be significantly reduced by using the two-stage FFT method. As a result, using the two-stage FFT improves the SN (signal-to-noise ratio) through long integration times, and enables high data rate (short frame time) processing.

以上のように、本実施形態に係るレーダシステムでは、受信信号の信号処理として、slow-time軸にLs(Ls≧1)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を、分割単位として順次入力して、各々の単位でslow-time軸で第1FFT処理を行い、次に、既に処理したMs(Ms≧2)個の分割単位を用いて、ドップラセル毎にMsポイントの第2FFT処理した結果を、元のドップラセル(ls=1~Ls)毎に配列した結果を用いて目標を検出する。すなわち、順次入力する分割単位の第1FFT処理と、既に処理済みの複数の分割単位を用いて第2FFT処理を行うことにより、処理規模を低減して、長時間のFFT処理を実現することができる。 As described above, the radar system according to this embodiment processes received signals by sequentially inputting signals with Ls (Ls ≥ 1) cells on the slow-time axis and Nf (Nf ≥ 1) cells on the fast-time axis as division units, performing a first FFT process on each unit on the slow-time axis, and then using Ms (Ms ≥ 2) division units that have already been processed, performing a second FFT process on Ms points for each Doppler cell. Targets are then detected using the results arranged for each original Doppler cell (ls = 1 to Ls). In other words, by performing the first FFT process on the division units that are input sequentially and the second FFT process using multiple division units that have already been processed, the processing scale can be reduced, enabling long-term FFT processing.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。ここで、第1の実施形態及び第2の実施形態では、2段FFTによる長時間積分処理について述べた。本実施形態では、2段FFTを用いて、レンジウォーク及びドップラウォークを補正して、高効率に積分処理する手法について、図9~図17を参照して説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In the first and second embodiments, long-term integration processing using a two-stage FFT was described. In this embodiment, a method for performing highly efficient integration processing by correcting range walk and Doppler walk using a two-stage FFT will be described with reference to FIGS. 9 to 17.

図9は、第3の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図で、(a)が送信系統の構成を示すブロック図、(b)が受信系統の構成を示すブロック図である。図9(a)に示す送信系統については、図1(a)に示した第1の実施形態、第2の実施形態の送信系統と同じである。図9(b)に示す受信系統について、図1(b)に示す第1の実施形態、第2の実施形態の受信系統の構成と異なる点は、AD変換器23より後段の長時間積分方式を用いた信号処理構成にある。すなわち、第3の実施形態では、AD変換器23で得られた受信データを狭帯域レンジ圧縮器29、slow-time軸分割器30、slow-time軸FFT処理器31、仮検出器32による目標仮検出処理系統と、広帯域レンジ圧縮器33、レンジウォーク・ドップラウォーク補正器34、slow-time2段FFT処理器35、CFAR検出器36の目標決定系統とを備えることにある。 Figure 9 is a block diagram showing the configuration of a radar system according to the third embodiment, where (a) is a block diagram showing the configuration of the transmission system and (b) is a block diagram showing the configuration of the reception system. The transmission system shown in Figure 9(a) is the same as the transmission system of the first and second embodiments shown in Figure 1(a). The reception system shown in Figure 9(b) differs from the reception system of the first and second embodiments shown in Figure 1(b) in that it uses a signal processing configuration using a long-time integration method after the AD converter 23. That is, the third embodiment includes a target tentative detection processing system that processes received data obtained by the AD converter 23 using a narrowband range compressor 29, slow-time axis divider 30, slow-time axis FFT processor 31, and tentative detector 32, and a target determination system that uses a wideband range compressor 33, range walk/Doppler walk corrector 34, slow-time two-stage FFT processor 35, and CFAR detector 36.

本実施形態で用いる長時間積分方式について述べる。PRI(Pulse Repetition Interval)間隔で送信したパルス毎に、PRI内のレンジセル単位でデータを取得する。この取得データを用いて長時間積分処理を実施する。長時間積分の場合には、目標の速度及び加速度により、slow-time軸に対して、レンジセル及びドップラセルが動くため、高分解能なレンジ圧縮及びslow-time軸FFTすると、目標SN(信号対雑音比)が低下する。この対策として、レンジ分解能とドップラ分解能を低下させて、仮検出することを考える。 The long-term integration method used in this embodiment will be described. For each pulse transmitted at a PRI (Pulse Repetition Interval), data is acquired in range cell units within the PRI. This acquired data is used to perform long-term integration processing. With long-term integration, the range cells and Doppler cells move relative to the slow-time axis due to the target's speed and acceleration, so high-resolution range compression and slow-time axis FFT will reduce the target SN (signal-to-noise ratio). As a countermeasure, we consider reducing the range resolution and Doppler resolution and performing provisional detection.

本実施形態に係るレーダシステムでは、送信系統において、信号生成器11で送信種信号を生成し、変調器12で変調信号を生成し、周波数変換器13で高周波信号に変換して、パルス変調器14でパルス変調し、送信アンテナ15から、N(N≧2)ヒットのパルスを送信する。 In the radar system according to this embodiment, in the transmission system, a transmission seed signal is generated by a signal generator 11, a modulated signal is generated by a modulator 12, this is converted to a high-frequency signal by a frequency converter 13, pulse-modulated by a pulse modulator 14, and N (N≧2) hit pulses are transmitted from a transmission antenna 15.

また、受信系統において、受信アンテナ21で受信した信号は、周波数変換器22で周波数変換され、AD変換器23でディジタル信号に変換され、受信信号として出力される。次に、受信信号がレンジ圧縮(非特許文献1参照)信号の場合は、帯域制限した狭帯域でレンジ圧縮し(29)、slow-time軸(NヒットのPRI軸)を分割し(30)、分割したslow-time軸でFFT処理して(31)、CFAR等により反射点を仮検出する(32)。狭帯域信号にするのは、レンジ分解能を低下してレンジウォークの影響を抑圧するためであり、slow-time軸を分割するのは、ドップラ分解能を低下して、ドップラウォークの影響を抑圧するためである。なお、レンジ周波数帯域の分割や、slow-time軸の分割により、SNが低下するため、分割単位毎の処理結果を振幅積分することにより、SN低下を防いで、仮検出する。 In the receiving system, the signal received by the receiving antenna 21 is frequency-converted by the frequency converter 22, converted to a digital signal by the AD converter 23, and output as a received signal. Next, if the received signal is a range-compressed signal (see Non-Patent Document 1), the range is compressed using a band-limited narrow band (29), the slow-time axis (the N-hit PRI axis) is divided (30), FFT processing is performed on the divided slow-time axis (31), and reflection points are tentatively detected using CFAR or similar (32). The narrow band signal is used to reduce range resolution and suppress the effects of range walk, and the slow-time axis is divided to reduce Doppler resolution and suppress the effects of Doppler walk. Note that dividing the range frequency band and dividing the slow-time axis reduces the signal-to-noise ratio, so the amplitude integration of the processing results for each division unit prevents this reduction in signal-to-noise ratio and allows tentative detection.

一方、AD変換器23からのディジタル信号は、送信したチャープ帯域で広帯域レンジ圧縮し(33)、仮検出した反射点を元に、レンジウォーク・ドップラウォーク補正して仮検出点を通るslow-time軸信号を置き換えた後(34)、slow-time軸2段FFT処理を行い(35)、CFAR等により目標を検出して目標情報を得る(36)。 Meanwhile, the digital signal from the AD converter 23 undergoes wideband range compression using the transmitted chirp band (33), and then range walk and Doppler walk correction is performed based on the provisionally detected reflection point to replace the slow-time axis signal passing through the provisionally detected point (34). Then, slow-time axis two-stage FFT processing is performed (35), and the target is detected using CFAR or similar to obtain target information (36).

上記構成において、図10A及び図10B、図11を参照して、本実施形態の受信系統の処理について説明する。図10A及び図10Bは、第3の実施形態の受信系統の処理の流れを示すフローチャートである。また、図11は、第3の実施形態の受信系統の処理の様子を示す図である。 In the above configuration, the processing of the reception system of this embodiment will be described with reference to Figures 10A, 10B, and 11. Figures 10A and 10B are flowcharts showing the processing flow of the reception system of the third embodiment. Also, Figure 11 is a diagram showing the processing state of the reception system of the third embodiment.

本実施形態のレーダシステムでは、図10Aに示すように、広帯域のパルス信号を送受信して(ステップS31)、AD変換器23からのCPI(Coherent Pulse Interval)信号(fast-time及びslow-time信号、図11(a))を用いて、fast-time軸でFFTして、レンジ周波数軸に変換する(ステップS32、図11(b))。この信号を用いて、レンジ周波数軸及びslow-time軸の信号をそれぞれ、Mf及びMs分割し、Mf×Ms通りの信号を得る(ステップS33,S34、図11(c))。レンジ周波数軸では分割信号以外は、0埋めとする。一方、slow-time軸では、FFTポイント数を減らすために、0埋めしない。このMf×Ms通りの信号の各々で、fast-time軸でパルス圧縮(ステップS35)、slow-time軸でFFTして(ステップS36)、レンジ軸及びドップラ軸で低分解能の信号を得て、更にMf×Ms通りの信号を振幅積分し(ステップS37~S41)、CFAR等により仮検出点を求める(ステップS42、図11(d))。 As shown in Figure 10A, the radar system of this embodiment transmits and receives wideband pulse signals (step S31), and then performs an FFT on the fast-time axis using the CPI (Coherent Pulse Interval) signals (fast-time and slow-time signals, Figure 11(a)) from the AD converter 23 to convert them to the range-frequency axis (step S32, Figure 11(b)). Using these signals, the signals on the range-frequency axis and slow-time axis are divided into Mf and Ms, respectively, to obtain Mf x Ms signals (steps S33 and S34, Figure 11(c)). On the range-frequency axis, signals other than the divided signals are zero-padded. On the slow-time axis, on the other hand, zero-padding is not performed to reduce the number of FFT points. For each of these Mf x Ms signals, pulse compression is performed on the fast-time axis (step S35) and FFT is performed on the slow-time axis (step S36), resulting in low-resolution signals on the range and Doppler axes. Furthermore, the Mf x Ms signals are amplitude integrated (steps S37-S41), and tentative detection points are determined using CFAR or similar methods (step S42, Figure 11(d)).

この部分を定式化する。わかりやすくするために、レンジ圧縮とslow-time軸FFTについて、各々説明する。実際には、レンジ圧縮後、slow-time軸FFTまたは、その逆の順で処理を行う。 Let's formulate this part. For ease of understanding, we will explain range compression and slow-time axis FFT separately. In practice, processing is performed in the order of range compression followed by slow-time axis FFT, or vice versa.

まず、図12を参照して、狭帯域レンジ圧縮について述べる(非特許文献1参照)。図12は、第3の実施形態で用いられる狭帯域レンジ圧縮処理の様子を示す図である。レンジ圧縮は、入力信号とレンジ圧縮用信号の相関処理であり、これを周波数領域で行う場合について定式化すると次の通りである。 First, narrowband range compression will be described with reference to Figure 12 (see Non-Patent Document 1). Figure 12 shows the narrowband range compression process used in the third embodiment. Range compression is a correlation process between the input signal and the range compression signal, and can be formulated as follows when performed in the frequency domain:

まず、入力信号(図12(a1))と参照信号(図12(a2))をfast-time軸でFFTすると次式(図12(b1)、(図12(b2))となる。 First, when the input signal (Fig. 12(a1)) and reference signal (Fig. 12(a2)) are subjected to FFT on the fast-time axis, the following equations are obtained (Fig. 12(b1) and (Fig. 12(b2)).


これを帯域制限すると次式(図12(c1)、(図12(c2))となる。

If this is band-limited, the following equations are obtained (FIG. 12(c1) and (FIG. 12(c2)).


帯域制限した信号と参照信号を共役乗算すると、次式(図12(d1)、(図12(d2))となる。

Conjugate multiplication of the band-limited signal and the reference signal results in the following equations (FIG. 12(d1) and (FIG. 12(d2)).


時間軸上にするには、このsを次式のように逆フーリエ変換(図12(e1)、(図12(e2))すればよい。

To place it on the time axis, this s can be inverse Fourier transformed as shown in the following equation (FIG. 12(e1) and (FIG. 12(e2)).


上記の結果を振幅積分することで、仮検出セルが抽出される(図12(f))。

The above results are amplitude integrated to extract tentatively detected cells (FIG. 12(f)).

以上により、狭帯域レンジ圧縮と広帯域レンジ圧縮のレンジセルの分解能を同じにでき、狭帯域レンジ圧縮で仮検出したセルをそのまま広帯域レンジ圧縮に対応させることができる。 This allows the range cell resolution of narrowband range compression and wideband range compression to be the same, and cells provisionally detected using narrowband range compression can be directly used with wideband range compression.

次に、図13を参照して、時分割FFT処理について定式化する。図13は、第3の実施形態で用いられる時分割FFT処理の様子を示す図である。 Next, we will formulate the time-division FFT processing with reference to Figure 13. Figure 13 is a diagram showing the time-division FFT processing used in the third embodiment.

まず、入力信号(図13(a))は次式となる。 First, the input signal (Figure 13(a)) is expressed as follows:


ここで、帯域制限を行ってslow-time軸を分割し(図13(b))、slow-time軸でFFT処理すると次式となる(図13(c))。

Here, when the slow-time axis is divided by band limiting (FIG. 13(b)) and FFT processing is performed on the slow-time axis, the following equation is obtained (FIG. 13(c)).

(13)式のfastd×slowdのレンジ-ドップラ信号を用いて、振幅積分してSNを向上した後(図13(d))、CFAR等により仮検出し、レンジセルを抽出して、レンジセルRt(t=1~Pt:Ptは仮検出数)を得る。 Using the range-Doppler signal (fastd x slowd) in equation (13), amplitude integration is performed to improve the signal-to-noise ratio (Figure 13(d)), and then provisional detection is performed using CFAR or similar, and range cells are extracted to obtain range cell Rt (t = 1 to Pt: Pt is the provisional detection number).

仮検出後の処理について、図10B及び図14を参照して説明する。
図10Bにおいて、仮検出後は、fast-time軸の広帯域でのレンジ圧縮を行い(ステップS43)、slow-time軸を分割して第1FFT処理を行い(ステップS44)、積分系列探索法によりレンジ及びドップラの積分系列を補正し(ステップS45)、slow-time軸第2FFT処理を行って(ステップS46)、その結果を保存する(ステップS47)。この時点で速度数を判断し(ステップS48)、所定の速度数に達していない場合には、速度を変更して(ステップS49)ステップS45~S48の処理を繰り返す。所定の速度数を超えた場合には、所定の加速度に達したか判断し(ステップS50)、達していなければ加速度を変更して(ステップS51)、ステップS45~S50の処理を繰り返す。所定の加速度に達した場合には、レンジバイアスの調整が終了したか判断し(ステップS52)、調整が終了していなければ、レンジバイアスを変更して(ステップS53)、ステップS45~S52の処理を繰り返す。レンジバイアスの調整が終了している場合には、第2FFT処理結果から最大系列を抽出し(ステップS54)、最大系列の置き換えを行って(ステップS55)、仮検出数が最大値に到達したか判断し(ステップS56)、達していなければ、仮検出数を変更してステップS45~S56の処理を繰り返し実行する。仮検出数が最大値に達した場合には、slow-time軸のFFT処理を行い(ステップS458)、CFAR等により目標となるセルを検出する(ステップS59)。
The processing after the provisional detection will be described with reference to FIG. 10B and FIG.
In FIG. 10B, after the provisional detection, the fast-time axis is subjected to wideband range compression (step S43), the slow-time axis is divided and a first FFT process is performed (step S44), the range and Doppler integral sequences are corrected using the integral sequence search method (step S45), a second FFT process is performed on the slow-time axis (step S46), and the results are saved (step S47). At this point, the velocity number is determined (step S48). If the predetermined velocity number is not reached, the velocity is changed (step S49), and steps S45 to S48 are repeated. If the predetermined velocity number is exceeded, a determination is made as to whether a predetermined acceleration has been reached (step S50). If not, the acceleration is changed (step S51), and steps S45 to S50 are repeated. If the predetermined acceleration has been reached, a determination is made as to whether the range bias adjustment has been completed (step S52). If the adjustment has not been completed, the range bias is changed (step S53), and steps S45 to S52 are repeated. If range bias adjustment is complete, the maximum sequence is extracted from the second FFT processing result (step S54), the maximum sequence is replaced (step S55), and it is determined whether the number of provisional detections has reached the maximum value (step S56). If not, the number of provisional detections is changed and the processing of steps S45 to S56 is repeated. If the number of provisional detections has reached the maximum value, FFT processing on the slow-time axis is performed (step S458), and the target cell is detected using CFAR or the like (step S59).

図14は、第3の実施形態で用いられる広帯域レンジ圧縮処理の様子を示す図である。すなわち、仮検出後は、元の入力信号(図14(a1))と参照信号(図14(a2))を用いて、fast-time軸の広帯域レンジ圧縮を行って、fast-time軸でFFTを行い(図14(b1)、(図14(b2)))、両者の複素共役乗算を行う(図14(c))。この時の処理は次式となる。 Figure 14 shows the wideband range compression process used in the third embodiment. That is, after tentative detection, wideband range compression is performed on the fast-time axis using the original input signal ( Figure 14 (a1)) and the reference signal ( Figure 14 (a2)), an FFT is performed on the fast-time axis ( Figure 14 (b1) ( Figure 14 (b2))), and complex conjugate multiplication of both is performed ( Figure 14 (c)). The process at this time is as follows:


時間軸上にするには、このsを次式のように逆フーリエ変換すればよい(図14(d))。

To plot it on the time axis, s can be inverse Fourier transformed as shown in the following equation (FIG. 14(d)).

次に、図15A及び図15Bを用いて、レンジウォーク及びドップラウォーク補正について説明する。図15A及び図15Bは、第3の実施形態で用いられるレンジウォーク及びドップラウォーク補正処理の様子を示す図である。 Next, range walk and Doppler walk correction will be explained using Figures 15A and 15B. Figures 15A and 15B are diagrams showing the range walk and Doppler walk correction processes used in the third embodiment.

まず、補正する単位として、slow-time軸で分割した信号を生成し、分割した信号毎にslow-time軸で第1FFT処理を行う(図15A(a))。 First, a signal divided along the slow-time axis is generated as a unit of correction, and the first FFT processing is performed along the slow-time axis for each divided signal (Figure 15A (a)).


次に、仮検出したRtセルを中心に、所定のサーチ(探索)範囲の速度(sv通り)及び加速度(sa通り)とレンジセルのバイアス分(sb通り)を用いて、分割したslow-time軸のslowdに沿った積分系列(sv×sa×sb)を設定する(図15A(b))。

Next, using the velocity (sv) and acceleration (sa) of a predetermined search range and the range cell bias (sb), centered on the provisionally detected Rt cell, an integral series (sv × sa × sb) is set along the divided slow-time axis slowd (Figure 15A (b)).

各積分系列を、レンジ軸でRtセルになるようにレンジウォーク補正して、slow-time軸slowdで並べ替える。このレンジウォーク補正では、レンジ周波数軸でシフトする手法(図15A(c))があり、後述する。この系列を全slow-time軸でFFTしたsv×sa×sb通りの結果の最大値が最大となるMsポイントの積分系列(slow-time軸第2FFT処理前)を選定し(図15B(d))、Msポイントのslow-time軸FFT処理をした結果を、ドップラセル(ls=1~Ls)に置き換える(図15B(e))。これを仮検出Pt毎に繰り返したレンジ-ドップラデータを用いて、CFAR等により検出する(図15B(f))。 Each integral series is range-walk corrected to form an Rt cell on the range axis, and then rearranged on the slow-time axis, slowd. This range-walk correction involves shifting on the range-frequency axis (Figure 15A(c)), which will be described later. This series is subjected to an FFT on all slow-time axes, and the Ms-point integral series (before the second FFT on the slow-time axis) with the largest value of the sv × sa × sb results is selected (Figure 15B(d)). The results of the slow-time axis FFT processing on the Ms points are replaced with Doppler cells (ls = 1 to Ls) (Figure 15B(e)). This process is repeated for each provisional detection Pt, and the range-Doppler data is used for detection using CFAR, etc. (Figure 15B(f)).

以上の処理により、仮検出によりサーチ範囲を限定して処理規模を低減した上で、レンジウォーク補正及びドップラウォーク補正をして、高いSNで処理できるため、誤検出は抑圧しつつ、目標を検出できる。 The above processing limits the search range through tentative detection, reducing the processing scale, and then performs range walk and Doppler walk corrections, allowing processing with a high S/N ratio, enabling targets to be detected while suppressing false detections.

以上、レンジウォーク及びドップラウォーク補正の手法について述べた。ここで、レンジウォーク補正をレンジ周波数軸で実施する手法について述べる。各目標Ptの積分系列の候補(sv×sa×sb通り)の各々について、レンジウォーク及びドップラウォーク補正するには、図15A(c)に示すように、slow-time軸のセル毎に、レンジ軸のシフトを補正する必要がある。この際、レンジセル単位でシフト量を決めると、シフト量に量子化誤差が発生し、slow-time軸でFFT処理する際のドップラ軸サイドローブが劣化し、SN(信号対雑音比)も低下し、誤検出が発生する。本実施形態では、この対策について述べる。 The methods for range walk and Doppler walk correction have been described above. Here, we will describe a method for performing range walk correction on the range frequency axis. To perform range walk and Doppler walk correction for each candidate integral series (sv x sa x sb ways) for each target Pt, it is necessary to correct the range axis shift for each cell on the slow-time axis, as shown in Figure 15A (c). In this case, if the shift amount is determined on a range cell basis, quantization errors will occur in the shift amount, degrading the Doppler axis side lobes when performing FFT processing on the slow-time axis and reducing the SN (signal-to-noise ratio), resulting in false detections. This embodiment describes a solution to this problem.

図16は、第3の実施形態において、誤検出発生対策処理の流れを示す波形図、図17は、図16に示す誤検出発生対策処理の様子を示す図である。 Figure 16 is a waveform diagram showing the flow of the false detection countermeasure processing in the third embodiment, and Figure 17 is a diagram showing the false detection countermeasure processing shown in Figure 16.

図16において、レンジ圧縮後のslow-time軸データを入力して(ステップS61)、fast-time軸でFFT処理して、レンジ周波数-slow-time軸に変換する(ステップS62)。次に、積分系列(sv×sa×sb通り)毎に、slow-time軸のセル毎にレンジシフト量を算出する(ステップS63、図17(a))。さらに、slow-time軸のセル毎に、レンジシフト量に応じた位相勾配を次式により算出する(ステップS64、図17(b))。 In Figure 16, the range-compressed slow-time axis data is input (step S61), and FFT processing is performed on the fast-time axis to convert it to the range frequency-slow-time axis (step S62). Next, the range shift amount is calculated for each integration series (sv x sa x sb combinations) and for each cell on the slow-time axis (step S63, Figure 17(a)). Furthermore, the phase gradient corresponding to the range shift amount is calculated for each cell on the slow-time axis using the following equation (step S64, Figure 17(b)).


繰り返したレンジ-ドップラデータを用いて、CFAR等によりセルを検出する。

Using repeated range-Doppler data, cells are detected by CFAR or the like.

slow-time軸のセル毎に位相勾配によりレンジ周波数軸を補正し(ステップS65)、そのレンジ周波数軸を逆FFTして、レンジ圧縮-slow-time軸の信号を得る(ステップS66)。 The range frequency axis is corrected using the phase gradient for each cell on the slow-time axis (step S65), and the range frequency axis is subjected to an inverse FFT to obtain a range-compressed slow-time axis signal (step S66).


この結果を積分系列毎(sv×sa×sb通り)に繰り返して、slow-time軸第2FFT処理の結果が最大となる積分系列を抽出すれば、レンジウォーク及びドップラウォーク補正結果(図17(c))を得ることができる。

This result is repeated for each integral series (sv × sa × sb ways) and the integral series that maximizes the result of the second FFT processing on the slow-time axis is extracted, thereby obtaining the range walk and Doppler walk correction results (Figure 17(c)).

なお、実施形態では、レーダ波を送受信するシステムについて述べたが、他のシステム(通信等を含む)の送信源を利用するパッシブレーダの場合にも適用できる。 Note that while the embodiments have been described as systems that transmit and receive radar waves, the present invention can also be applied to passive radars that use transmission sources from other systems (including communications, etc.).

以上のように、本実施形態では、受信信号の信号処理として、slow-time軸にNs(Ns≧1)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を用いて、まず、fast-time軸でFFTを行ってレンジ周波数軸に変換した後、レンジ周波数をMf(Mf≧1)分割し、またslow-time軸をMs(Ms≧1)分割し、Mf×Ms分割した信号をそれ以外のNf×Ns領域のうち、fast-time軸は0埋めし、slow-timeは0埋めしない信号を用いて、fast-time軸はレンジ圧縮し、slow-time軸はFFT処理したMf×Msの信号を振幅積分して、CFARにより仮検出してPt(Pt≧1)個のレンジセルRt、ドップラセルFtを抽出する。次に、レンジ周波数の全帯域の信号を用いてレンジ圧縮し、slow-time軸は、Ms分割した後、各々の分割単位でMs回第2FFT処理を行い、各分割単位のドップラセル(ls=1~Ls)毎に、Msポイントのslow-time軸のデータに対して、仮検出したPt個のセルを中心に、所定の探索範囲の速度(sv通り)及び加速度(sa通り)とレンジセルのバイアス分(sb通り)を用いて、slow-time軸に沿った積分系列(sv×sa×sb)を設定し、各積分系列をレンジ軸でRtセルになるように、レンジシフト量を、レンジ周波数軸の位相勾配で設定する等により、レンジウォーク補正して、slow-time軸で並べ替えた後にslow-time軸で第2FFT処理(Msポイント)したsv×sa×sb通りの結果の最大値が最大となるMsポイントの積分系列(slow-time軸FFT処理前)を選定し、Msポイントのslow-time軸で第2FFT処理を行った結果を、ドップラセル(ls=1~Ls)に置き換える。これを仮検出されたPt毎に繰り返したレンジ-ドップラデータを用いて、CFAR等により目標を検出する。 As described above, in this embodiment, the signal processing of the received signal uses a signal with Ns (Ns ≧ 1) cells on the slow-time axis and Nf (Nf ≧ 1) cells on the fast-time axis. First, an FFT is performed on the fast-time axis to convert it to the range frequency axis, and then the range frequency is divided into Mf (Mf ≧ 1) parts and the slow-time axis is divided into Ms (Ms ≧ 1) parts. The Mf × Ms divided signals are then used from the remaining Nf × Ns regions, with the fast-time axis being zero-filled and the slow-time not being zero-filled. The fast-time axis is range compressed, and the FFT-processed Mf × Ms signal on the slow-time axis is amplitude integrated, and provisional detection is performed using CFAR to extract Pt (Pt ≧ 1) range cells Rt and Doppler cells Ft. Next, the range is compressed using signals of the entire range frequency band, and the slow-time axis is divided into Ms divisions, and then a second FFT process is performed Ms times on each division unit. For each Doppler cell (ls = 1 to Ls) of each division unit, an integral series (sv x sa x sb) is set along the slow-time axis using the velocity (sv ways) and acceleration (sa ways) of a predetermined search range and the bias of the range cell (sb ways) for each provisionally detected Pt cells as the center for the slow-time axis data of Ms points. Range walk correction is performed by setting the range shift amount using the phase gradient of the range frequency axis so that the integrated series becomes the Rt cell on the range axis, and then the series is rearranged on the slow-time axis. After that, a second FFT process (Ms point) is performed on the slow-time axis. The Ms point integrated series (before slow-time axis FFT processing) with the largest value of the sv x sa x sb results is selected, and the result of the second FFT process on the slow-time axis at the Ms point is replaced with a Doppler cell (ls = 1 to Ls). This process is repeated for each provisionally detected Pt, and the range-Doppler data is used to detect targets using CFAR, etc.

すなわち、レンジ周波数軸狭帯域及びslow-time軸制限により、レンジ分解能及びドップラ分解能を制限し、レンジウォーク及びドップラウォークの影響を軽減した上で、CFARにより仮検出し、広帯域のレンジ高分解能データと、2段FFTによる高分解能ドップラデータを用いて、仮検出によるサーチ範囲を限定して処理規模を低減した上で、レンジウォーク(速度によるレンジセルずれ)とドップラウォーク(加速度によるドップラセルずれ)を補正する。これにより、レンジ高分解能及びドップラ高分解能に目標を検出できる。 In other words, range resolution and Doppler resolution are limited by narrowing the range frequency axis and limiting the slow-time axis, reducing the effects of range walk and Doppler walk, and then tentative detection is performed using CFAR. Using wideband high-resolution range data and high-resolution Doppler data from a two-stage FFT, the search range for tentative detection is limited to reduce the processing scale, and range walk (range cell shift due to velocity) and Doppler walk (Doppler cell shift due to acceleration) are corrected. This allows targets to be detected with high range resolution and high Doppler resolution.

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。更に、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-described embodiments, and the components can be modified and embodied in practice without departing from the spirit of the invention. Furthermore, various inventions can be created by appropriately combining multiple components disclosed in the above-described embodiments. For example, some components may be omitted from all of the components shown in the embodiments. Furthermore, components from different embodiments may be appropriately combined.

11…信号生成器、12…変調器、13…周波数変換器、14…パルス変調器、15…送信アンテナ、
21…受信アンテナ、22…周波数変換器、23…AD変換器、24…レンジ圧縮器、25…slow-time軸分割器、26…slow-time軸第1FFT処理器、27…slow-time軸第2FFT処理器、28…CFAR検出器、
29…狭帯域レンジ圧縮器、30…slow-time軸分割器、31…slow-time軸FFT処理器、32…仮検出器、33…広帯域レンジ圧縮器、34…レンジウォーク・ドップラウォーク補正器、35…slow-time2段FFT処理器、36…CFAR検出器。
11... signal generator, 12... modulator, 13... frequency converter, 14... pulse modulator, 15... transmitting antenna
21... receiving antenna, 22... frequency converter, 23... AD converter, 24... range compressor, 25... slow-time axis divider, 26... slow-time axis first FFT processor, 27... slow-time axis second FFT processor, 28... CFAR detector,
29...narrowband range compressor, 30...slow-time axis divider, 31...slow-time axis FFT processor, 32...temporary detector, 33...wideband range compressor, 34...range walk/Doppler walk corrector, 35...slow-time two-stage FFT processor, 36...CFAR detector.

Claims (6)

送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧1)ヒットのパルス信号の反射波を受信し、その受信信号から目標信号を抽出するレーダシステムであって、
slow-time軸にNs(Ns≧2)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を用いて、前記受信信号の前記slow-time軸をLs(Ls≧1)セル毎にMs(Ms≧2)分割して、各々の分割単位でslow-time軸でMs回第1FFT処理を行ってドップラセル(ls=1~Ls)を得る第1FFT処理手段と、
前記分割単位でドップラセル毎にMsポイントの第2FFT処理を行う第2FFT処理手段と、
前記第2FFT処理手段の処理結果を元のドップラセル(ls=1~Ls)毎に配列した信号を長時間積分して目標を検出する検出手段と
を具備するレーダシステム。
A radar system that receives a reflected wave of a single pulse or a modulated pulse signal of N (N≧1) hits transmitted from a transmission system and extracts a target signal from the received signal,
a first FFT processing means for dividing the slow-time axis of the received signal into M (M ≧ 2) segments of L (L ≧ 1) cells each, and performing a first FFT process M times on the slow-time axis for each segment to obtain Doppler cells (L = 1 to L);
a second FFT processing means for performing a second FFT process of Ms points for each Doppler cell in the division unit;
a detection means for detecting a target by long-term integration of signals obtained by arranging the processing results of said second FFT processing means for each original Doppler cell (ls = 1 to Ls).
送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧1)ヒットのパルス信号の反射波を受信し、その受信信号から目標信号を抽出するレーダシステムであって、
slow-time軸にLs(Ls≧1)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を、分割単位として順次入力して、各々の単位でslow-time軸で第1FFT処理を行ってドップラセル(ls=1~Ls)を得る第1FFT処理手段と、
既に処理したMs(Ms≧2)個の分割単位を用いて、前記ドップラセル毎にMsポイントの第2FFT処理を行う第2FFT処理手段と、
前記第2FFT処理手段の処理結果を元のドップラセル(ls=1~Ls)毎に配列した信号を長時間積分して目標を検出する検出手段と
を具備するレーダシステム。
A radar system that receives a reflected wave of a single pulse or a modulated pulse signal of N (N≧1) hits transmitted from a transmission system and extracts a target signal from the received signal,
a first FFT processing means for sequentially inputting a signal having Ls (Ls≧1) cells on the slow-time axis and Nf (Nf≧1) cells on the fast-time axis as division units, and performing a first FFT process on each unit on the slow-time axis to obtain Doppler cells (ls=1 to Ls);
a second FFT processing means for performing a second FFT process of M points for each Doppler cell using M division units (M≧2) that have already been processed;
a detection means for detecting a target by long-term integration of signals obtained by arranging the processing results of said second FFT processing means for each original Doppler cell (ls = 1 to Ls).
送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧1)ヒットのパルス信号の反射波を受信し、その受信信号から目標信号を抽出するレーダシステムであって、
slow-time軸にNs(Ns≧1)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を用いて、fast-time軸でFFTしてレンジ周波数軸にした後、レンジ周波数をMf(Mf≧1)分割し、slow-time軸をMs(Ms≧1)分割し、Mf×Ms分割した信号をそれ以外のNf×Ns領域のうち、fast-time軸は0埋めし、slow-timeは0埋めしない信号を用いて、fast-time軸はレンジ圧縮し、slow-time軸はFFT処理したMf×Msの信号を振幅積分して、仮検出してPt(Pt≧1)個のレンジセルRt、ドップラセルFtを抽出する手段と、
レンジ周波数の全帯域の信号を用いてレンジ圧縮し、slow-time軸は、Ms分割した後、各々の分割単位でMs回第1FFTし、各分割単位のドップラセル(ls=1~Ls)毎に、Msポイントのslow-time軸のデータに対して、仮検出したPt個のセルを中心に、所定の探索範囲の速度(sv通り)及び加速度(sa通り)とレンジセルのバイアス分(sb通り)を用いて、slow-time軸に沿った積分系列(sv×sa×sb)を設定し、各積分系列をレンジ軸でRtセルになるように、レンジシフト量を、レンジ周波数軸の位相勾配で設定するにより、レンジウォーク補正して、slow-time軸で並べ替えた後にslow-time軸で第2FFT(Msポイント)したsv×sa×sb通りの結果の最大値が最大となるMsポイントの積分系列(slow-time軸FFT前)を選定し、Msポイントのslow-time軸で第2FFTした結果を、ドップラセル(ls=1~Ls)に置き換える手段と、
前記ドップラセル(ls=1~Ls)を仮検出Pt毎に繰り返したレンジ-ドップラデータを用いて検出する手段とを具備するレーダシステム。
A radar system that receives a reflected wave of a single pulse or a modulated pulse signal of N (N≧1) hits transmitted from a transmission system and extracts a target signal from the received signal,
a means for using a signal having Ns (Ns≧1) cells on the slow-time axis and Nf (Nf≧1) cells on the fast-time axis to perform FFT on the fast-time axis to create a range frequency axis, then dividing the range frequency into Mf (Mf≧1) and dividing the slow-time axis into Ms (Ms≧1), and using the Mf×Ms divided signals in the remaining Nf×Ns regions with zero padding on the fast-time axis and not zero padding on the slow-time axis, range compressing the fast-time axis and amplitude integrating the FFT processed Mf×Ms signal on the slow-time axis, and provisionally detecting and extracting Pt (Pt≧1) range cells Rt and Doppler cells Ft;
Range compression is performed using signals from the entire range frequency band, and the slow-time axis is divided into Ms divisions, and then a first FFT is performed Ms times on each division unit. For each Doppler cell (ls = 1 to Ls) in each division unit, an integral series (sv x sa x sb) is set along the slow-time axis using the velocity (sv patterns) and acceleration (sa patterns) of a predetermined search range and the bias of the range cell (sb patterns) for each provisionally detected Pt cells as the center, and each integral a means for performing range walk correction by setting the range shift amount by the phase gradient of the range frequency axis so that the series becomes an Rt cell on the range axis, rearranging the results on the slow-time axis, and then performing a second FFT (Ms points) on the slow-time axis to select an integrated series at Ms points (before the slow-time axis FFT) that has the largest maximum value of sv x sa x sb results, and replacing the results of the second FFT on the slow-time axis at Ms points with a Doppler cell (ls = 1 to Ls);
and means for detecting said Doppler cells (ls = 1 to Ls) using range-Doppler data repeated for each provisional detection Pt.
送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧1)ヒットのパルス信号の反射波を受信し、その受信信号から目標信号を抽出するレーダ信号処理方法であって、
slow-time軸にNs(Ns≧2)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を用いて、前記受信信号の前記slow-time軸をLs(Ls≧1)セル毎にMs(Ms≧2)分割して、各々の分割単位でslow-time軸でMs回第1FFT処理を行ってドップラセル(ls=1~Ls)を取得し、
前記分割単位でドップラセル毎にMsポイントの第2FFT処理を行い、
前記第2FFT処理の処理結果を元のドップラセル(ls=1~Ls)毎に配列した信号を長時間積分して目標を検出する
レーダ信号処理方法。
A radar signal processing method for receiving a reflected wave of a single pulse or a modulated pulse signal of N (N≧1) hits transmitted from a transmission system, and extracting a target signal from the received signal, comprising:
Using a signal having Ns (Ns≧2) cells on the slow-time axis and Nf (Nf≧1) cells on the fast-time axis, the slow-time axis of the received signal is divided into Ms (Ms≧2) cells, each of which is Ls (Ls≧1), and a first FFT process is performed Ms times on the slow-time axis for each division unit to obtain Doppler cells (ls=1 to Ls);
performing a second FFT process of M points for each Doppler cell in the division unit;
A radar signal processing method for detecting a target by integrating the signals obtained by arranging the results of the second FFT processing for each original Doppler cell (ls = 1 to Ls) for a long period of time.
送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧1)ヒットのパルス信号の反射波を受信し、その受信信号から目標信号を抽出するレーダ信号処理方法であって、
slow-time軸にLs(Ls≧1)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を、分割単位として順次入力して、各々の単位でslow-time軸で第1FFT処理を行ってドップラセル(ls=1~Ls)を取得し、
既に処理したMs(Ms≧2)個の分割単位を用いて、前記ドップラセル毎にMsポイントの第2FFT処理を行い、
前記第2FFT処理の処理結果を元のドップラセル(ls=1~Ls)毎に配列した信号を長時間積分して目標を検出する
レーダ信号処理方法。
A radar signal processing method for receiving a reflected wave of a single pulse or a modulated pulse signal of N (N≧1) hits transmitted from a transmission system, and extracting a target signal from the received signal, comprising:
A signal having Ls (Ls ≥ 1) cells on the slow-time axis and Nf (Nf ≥ 1) cells on the fast-time axis is input sequentially as a division unit, and a first FFT process is performed on the slow-time axis for each unit to obtain Doppler cells (ls = 1 to Ls);
performing a second FFT process of M points for each Doppler cell using M division units (M≧2) that have already been processed;
A radar signal processing method for detecting a target by integrating the signals obtained by arranging the results of the second FFT processing for each original Doppler cell (ls = 1 to Ls) for a long period of time.
送信系統から送信される単パルスまたは変調したN(N≧1)ヒットのパルス信号の反射波を受信し、その受信信号から目標信号を抽出するレーダ信号処理方法であって、
slow-time軸にNs(Ns≧1)セル、fast-time軸にNf(Nf≧1)セルある信号を用いて、fast-time軸でFFTしてレンジ周波数軸にした後、レンジ周波数をMf(Mf≧1)分割し、slow-time軸をMs(Ms≧1)分割し、Mf×Ms分割した信号をそれ以外のNf×Ns領域のうち、fast-time軸は0埋めし、slow-timeは0埋めしない信号を用いて、fast-time軸はレンジ圧縮し、slow-time軸はFFT処理したMf×Msの信号を振幅積分して、仮検出してPt(Pt≧1)個のレンジセルRt、ドップラセルFtを抽出し、
レンジ周波数の全帯域の信号を用いてレンジ圧縮し、slow-time軸は、Ms分割した後、各々の分割単位でMs回第1FFTし、各分割単位のドップラセル(ls=1~Ls)毎に、Msポイントのslow-time軸のデータに対して、仮検出したPt個のセルを中心に、所定の探索範囲の速度(sv通り)及び加速度(sa通り)とレンジセルのバイアス分(sb通り)を用いて、slow-time軸に沿った積分系列(sv×sa×sb)を設定し、各積分系列をレンジ軸でRtセルになるように、レンジシフト量を、レンジ周波数軸の位相勾配で設定するにより、レンジウォーク補正して、slow-time軸で並べ替えた後にslow-time軸で第2FFT(Msポイント)したsv×sa×sb通りの結果の最大値が最大となるMsポイントの積分系列(slow-time軸FFT前)を選定し、Msポイントのslow-time軸で第2FFTした結果を、ドップラセル(ls=1~Ls)に置き換え、
前記ドップラセル(ls=1~Ls)を仮検出Pt毎に繰り返したレンジ-ドップラデータを用いて検出するレーダ信号処理方法。
A radar signal processing method for receiving a reflected wave of a single pulse or a modulated pulse signal of N (N≧1) hits transmitted from a transmission system, and extracting a target signal from the received signal, comprising:
Using a signal with Ns (Ns ≥ 1) cells on the slow-time axis and Nf (Nf ≥ 1) cells on the fast-time axis, FFT is performed on the fast-time axis to create a range frequency axis, then the range frequency is divided into Mf (Mf ≥ 1) and the slow-time axis is divided into Ms (Ms ≥ 1). Of the Mf x Ms divided signals, zero-padded signals are used for the fast-time axis and non-zero-padded signals for the slow-time in the remaining Nf x Ns regions. The fast-time axis is range compressed, and the FFT-processed Mf x Ms signal is amplitude integrated for the slow-time axis, and provisional detection is performed to extract Pt (Pt ≥ 1) range cells Rt and Doppler cells Ft.
Range compression is performed using signals from the entire range frequency band, and the slow-time axis is divided into Ms divisions, after which a first FFT is performed Ms times on each division unit. For each Doppler cell (ls = 1 to Ls) in each division unit, an integral series (sv x sa x sb) is set along the slow-time axis using the velocity (sv patterns) and acceleration (sa patterns) of a predetermined search range and the range cell bias (sb patterns) for each of the Pt provisionally detected cells in the slow-time axis data at Ms points. The range shift amount is set by the phase gradient of the range frequency axis so that the integral series becomes the Rt cell on the range axis, and range walk correction is performed by rearranging on the slow-time axis, and then the second FFT (Ms points) is performed on the slow-time axis. The Ms point integral series (before the slow-time axis FFT) with the largest value of the sv × sa × sb results is selected, and the result of the second FFT on the slow-time axis at the Ms point is replaced with a Doppler cell (ls = 1 to Ls).
A radar signal processing method for detecting the Doppler cells (ls = 1 to Ls) using range-Doppler data obtained by repeating the Doppler cells for each provisional detection Pt.
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