JP2013029402A - Radar device and reception data processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、送信パルスが反射、散乱又は回折されたパルス信号を受信することで目標を捜索するレーダ装置と、このレーダ装置で用いられる受信データ処理方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a radar apparatus that searches for a target by receiving a pulse signal in which a transmission pulse is reflected, scattered, or diffracted, and a received data processing method used in the radar apparatus.
レーダ装置は、一定のPRI(Pulse Repetition Interval)で送信された複数の送信パルスが反射、散乱又は回折されたパルス信号を受信する。レーダ装置は、受信したパルス信号に対してコヒーレント積分を行う。ここで、コヒーレント積分とは、複数のパルス信号に対して同一レンジでコヒーレントに積分する処理である。このように、レーダ装置が受信したパルス信号に対してコヒーレント積分を行う期間を一般的にCPI(Coherent Processing Interval)と呼ぶ。そして、レーダ装置は、コヒーレント積分により取得したデータを、過去のスキャン結果に基づいて推定したデータとインコヒーレント積分し、その強度を測定する。レーダ装置は、測定した強度が所定のスレッショルド値を超えた場合、このレンジビンに目標が存在すると検知する。 The radar apparatus receives a pulse signal in which a plurality of transmission pulses transmitted at a constant PRI (Pulse Repetition Interval) are reflected, scattered or diffracted. The radar apparatus performs coherent integration on the received pulse signal. Here, coherent integration is a process of coherently integrating a plurality of pulse signals in the same range. As described above, a period during which coherent integration is performed on the pulse signal received by the radar apparatus is generally referred to as CPI (Coherent Processing Interval). Then, the radar apparatus incoherently integrates data acquired by coherent integration with data estimated based on past scan results, and measures the intensity thereof. When the measured intensity exceeds a predetermined threshold value, the radar apparatus detects that a target exists in this range bin.
しかしながら、この種のレーダ装置では、過去のスキャン結果に基づいてスキャン間の目標の移動量を推定する際、目標の移動量の推定値に誤差が生じるため、正確にインコヒーレント積分ができない場合がある。 However, in this type of radar apparatus, when estimating the amount of movement of the target between scans based on the past scan results, an error occurs in the estimated value of the amount of movement of the target, so that incoherent integration may not be performed accurately. is there.
以上のように、上記のレーダ装置では、スキャン間に移動する目標のレンジ推定情報に誤差が生じるため、取得したデータを正確に積分できない場合がある。 As described above, in the above radar apparatus, an error occurs in the target range estimation information that moves between scans, and thus acquired data may not be accurately integrated.
そこで、目的は、現スキャンで得られたデータに、過去のスキャン結果に基づいて推定したデータを正確に積分することが可能なレーダ装置及びこのレーダ装置で用いられる受信データ処理方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a radar device capable of accurately integrating data estimated based on past scan results with data obtained in the current scan, and a received data processing method used in the radar device. It is in.
実施形態によれば、レーダ装置は、無線部、パルス圧縮部、ドップラフィルタ処理部、信号処理部、予測部、加算部及び抽出部を具備する。無線部は、パルス信号を受信する。パルス圧縮部は、前記パルス信号に対してパルス圧縮処理を施し、パルス信号毎のレンジセルデータを生成する。ドップラフィルタ処理部は、前記パルス圧縮部からのレンジセルデータに対してドップラフィルタ処理を施すことで、周波数ビン毎のレンジセルデータを生成する。信号処理部は、前記ドップラフィルタ処理部で1スキャン毎に取得されるレンジセルデータを、目標の位置及び速度を含むパラメータで特定する固有データに変換する。予測部は、前回のスキャン結果により得られる目標の位置及び速度に基づいて予測される位置から予め設定される範囲で目標が位置すると予測した予測データを作成する。加算部は、前記予測データと、次スキャン時に取得される固有データとを、同一の位置同士で足し合わせる。抽出部は、前記同一の位置同士で足し合わされたデータのうち、強度が最大の位置のデータを抽出し、抽出したデータをスキャン結果として前記予測部及び後段へ出力する。 According to the embodiment, the radar apparatus includes a radio unit, a pulse compression unit, a Doppler filter processing unit, a signal processing unit, a prediction unit, an addition unit, and an extraction unit. The radio unit receives a pulse signal. The pulse compression unit performs pulse compression processing on the pulse signal to generate range cell data for each pulse signal. The Doppler filter processing unit performs Doppler filter processing on the range cell data from the pulse compression unit, thereby generating range cell data for each frequency bin. The signal processing unit converts the range cell data acquired for each scan by the Doppler filter processing unit into specific data specified by parameters including a target position and velocity. The prediction unit creates prediction data in which the target is predicted to be located within a preset range from the position predicted based on the target position and speed obtained from the previous scan result. The adding unit adds the prediction data and the unique data acquired at the next scan at the same position. The extraction unit extracts data at the position having the maximum intensity from the data added at the same position, and outputs the extracted data to the prediction unit and the subsequent stage as a scan result.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図1に示すレーダ装置は、無線部10、空間処理部20、パルス圧縮部30、ドップラフィルタ処理部40、信号処理部50、積分部60、予測部70及び記録部80を具備する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of the radar apparatus according to the first embodiment. The radar apparatus shown in FIG. 1 includes a
無線部10は、アンテナ素子11、受信モジュール12、周波数変換部13及びアナログ−デジタル変換部14を備える。
The
アンテナ素子11は、一定のPRI(Pulse Repetition Interval)で送信された複数の送信パルスが反射、散乱又は回折されたパルス信号を受信する。このとき、1CPI(Coherent Processing Interval)でM個の送信パルスが送信され、アンテナ素子11は、M個のパルス信号を受信するとする。アンテナ素子11は、受信したパルス信号を受信モジュール12へ出力する。受信モジュール12は、アンテナ素子11からのパルス信号の電力を増幅する。周波数変換部13は、受信モジュール12で増幅されたパルス信号をベースバンド帯に変換する。アナログ−デジタル変換部14は、周波数変換部13からのパルス信号をデジタル変換し、空間処理部20へ出力する。
The
空間処理部20は、無線部10でデジタル化された信号に対して所定のビームウェイトを重畳することで、受信ビームを形成する。
The
パルス圧縮部30は、空間処理部20からの信号に対してパルス圧縮処理を行い、パルス信号毎にレンジセルデータを生成する。図2は、パルス圧縮部30によるパルス圧縮処理を模式的に示す図である。
The
ドップラフィルタ処理部40は、パルス圧縮部30からのM個毎のレンジセルデータに対してコヒーレント積分を行う。すなわち、ドップラフィルタ処理部40は、パルス圧縮部30からのレンジセルデータに対して1CPI単位でFFT処理を行うことで、M個の周波数ビンそれぞれについてのレンジセルデータを生成する。図3は、ドップラフィルタ処理部40によるコヒーレント積分を模式的に示す図である。
The Doppler
信号処理部50は、ドップラフィルタ処理部40からのレンジセルデータの強度が、レンジr、方位θ、仰角φ及び相対速度vmにより特定されるようにする。つまり、信号処理部50は、所定の捜索領域における全方向への1回のスキャンで得られる全てのレンジセルデータの強度がレンジr、方位θ、仰角φ及び相対速度vmにより特定されるように変換した4次元データを作成する。あるスキャンiで取得された4次元データは、D(i)(r,θ,φ,vm)と表される。信号処理部50は、4次元データを積分部60へ出力する。図4は、目標に対するレンジr、方位θ、仰角φ及び相対速度vmの関係を示す模式図である。
なお、1CPIで送信されるM個のパルス信号に基づいて求められる、n番目(nは1〜Mの自然数)の周波数ビンにおける目標の相対速度vm(n)は、以下のように求められる。図3で示す各周波数ビンの周波数帯域幅Δfは、Δf=fPRF/Mである。ここで、周波数ビンの値は目標の移動によるドップラ周波数に起因してのみ生じると仮定する。なお、fPRF=1/fPRIである。このとき、n番目の周波数ビンにおける相対速度vm(n)は、vm(n)=n・Δf・c/fcで表される。ただし、cは光速、fcはキャリア周波数を示す。 The target relative velocity v m (n) in the nth (n is a natural number from 1 to M) frequency bin obtained based on M pulse signals transmitted at 1 CPI is obtained as follows. . The frequency bandwidth Δf of each frequency bin shown in FIG. 3 is Δf = f PRF / M. Here, it is assumed that the frequency bin value occurs only due to the Doppler frequency due to target movement. Note that f PRF = 1 / f PRI . At this time, the relative velocity v m (n) in the nth frequency bin is represented by v m (n) = n · Δf · c / fc. However, c represents the speed of light and fc represents the carrier frequency.
予測部70は、積分部60から後述する積分4次元データを受け取り、積分4次元データにより特定されるレンジビンの全てに目標が存在すると仮定する。そして、予測部70は、積分4次元データの相対速度に基づいて、次のスキャン時に目標が存在するであろうレンジビンを予測する。このときの予測部70での処理を以下に説明する。
The
レーダ装置は、所定の捜索領域における全方位に順次照射される送信パルスの反射波を受信する。このため、同一方向からのパルス信号を受信するのは離散的(1スキャン間隔)になる。1スキャン当りの周期をTSCAN秒とすると、図3に示す周波数バンク信号は周期TSCAN毎に得られることになる。 The radar apparatus receives reflected waves of transmission pulses that are sequentially irradiated in all directions in a predetermined search area. For this reason, receiving pulse signals from the same direction is discrete (one scan interval). If the period per scan is TSCAN seconds, the frequency bank signal shown in FIG. 3 is obtained every period TSCAN .
目標の運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、TSCAN秒後の次スキャン時には目標はRm=vm・TSCANだけ移動していると予測できる。移動量Rmに基づき、目標の移動レンジビンRmmは、Rmm=round(Rm)で求められる。ここで、隣接するレンジビンの間隔をxとおくと、Rmmは、(vm・TSCAN/x)以下の最大の整数と求められる。 Assuming that the target motion model is a constant velocity linear motion, it can be predicted that the target has moved by R m = v m · T SCAN at the next scan after T SCAN seconds. Based on the moving amount R m, moving range bin R mm of the target is calculated by R mm = round (R m) . Here, the spaced adjacent range bins and x, R mm is obtained and (v m · T SCAN / x ) the largest integer less than or equal to.
予測部70は、積分部60から積分4次元データが供給される場合、この積分4次元データの相対速度に基づいて、次スキャンまでの間に目標が移動するであろう移動レンジビン群を予測する。ここで、移動レンジビン群は、R=[Rmm,Rmm+1,Rmm−1]と表される。受信した積分4次元データのレンジビンがrである場合、予測部70は、レンジビンr+Rmm,r+Rmm+1,r+Rmm−1に目標が存在すると予測する。予測部70は、レンジビンr+Rmm,r+Rmm+1,r+Rmm−1に目標が存在すると予測した予測4次元データを作成し、作成した予測4次元データを記録部80へ出力する。
When the integrated four-dimensional data is supplied from the integrating
記録部80は、予測部70からの予測4次元データを記録する。記録部80は、信号処理部50で新たなスキャンの4次元データが作成されると、記録している予測4次元データを積分部60へ出力する。なお、記録部80は、予測4次元データが記録されていない場合、積分部60へ予測4次元データを出力することはない。
The
積分部60は、加算部61及び抽出部62を備える。
The
記録部80から積分部60へ予測4次元データが供給される場合、加算部61は、信号処理部50からの4次元データと、記録部80からの予測4次元データとを受信する。加算部61は、4次元データと予測4次元データとを足し合わせ、足し合わせたデータを抽出部62へ出力する。
When the predicted four-dimensional data is supplied from the
抽出部62は、4次元データと予測4次元データとが足し合わされたデータを加算部61から受け取り、レンジビンr+Rmm,r+Rmm+1,r+Rmm−1のうち、最も強度の大きいレンジビンを抽出する。抽出部62は、抽出したレンジビンについてのデータを積分4次元データとして予測部70及び後段へ出力する。
また、記録部80から積分部60へ予測4次元データが供給されない場合、加算部61は、信号処理部50からの4次元データを、抽出部62へ出力する。抽出部62は、加算部61からの4次元データを積分4次元データとして予測部70及び後段へ出力する。
When the predicted four-dimensional data is not supplied from the
また、図1では記載されていないが、レーダ装置は、積分部60の後段に目標検出部をさらに具備していても構わない。目標検出部は、積分部60からの積分4次元データの強度が閾値を超えるか否かを判断する。なお、閾値の値は、積分部60でのインコヒーレント積分の回数に基づいて変動する。目標検出部は、積分4次元データの強度が閾値を超える場合、目標を検出したと判断する。
Although not shown in FIG. 1, the radar apparatus may further include a target detection unit at the subsequent stage of the
次に、上記構成のレーダ装置による積分部60及び予測部70が積分4次元データを作成する際の動作を詳細に説明する。図5は、第1の実施形態に係る積分部60及び予測部70が積分4次元データを作成する際のシーケンス図である。また、図6は、図5に示す積分処理により作成される積分4次元データを模式的に示す図である。
Next, the operation when the integrating
まず、加算部61は、信号処理部50からi番目のスキャンで得られた4次元データD1 (i)(r,θ,φ,vm)を受け取り(シーケンスS51)、受け取った4次元データを抽出部62へ出力する(シーケンスS52)。
First, the adding
抽出部62は、加算部61からの4次元データを積分4次元データD1 (i)(r,θ,φ,vm)として、予測部70及び後段へ出力する(シーケンスS53)。
The
予測部70は、抽出部62からの積分4次元データを受け取り、この積分4次元データの相対速度vmに基づいて、移動レンジビン群R=[Rmm,Rmm+1,Rmm−1]を予測する。予測部70は、移動レンジビン群Rに基づいて、予測4次元データD1 (i+1)(r+Rmm,θ,φ,vm)、D1 (i+1)(r+Rmm+1,θ,φ,vm)、D1 (i+1)(r+Rmm−1,θ,φ,vm)を作成する(シーケンスS54)。予測部70は、作成した予測4次元データを記録部80へ出力する(シーケンスS55)。記録部80は、予測部70からの予測4次元データを記録する(シーケンスS56)。
The predicting
次に、加算部61は、信号処理部50からi+1番目のスキャンで得られた4次元データD2 (i+1)(r+Rmm,θ,φ,vm)、D2 (i+1)(r+Rmm+1,θ,φ,vm)、D2 (i+1)(r+Rmm−1,θ,φ,vm)と、記録部80に記録される予測4次元データD1 (i+1)(r+Rmm,θ,φ,vm)、D1 (i+1)(r+Rmm+1,θ,φ,vm)、D1 (i+1)(r+Rmm−1,θ,φ,vm)とを受け取り(シーケンスS57)、これらを足し合わせる(シーケンスS58)。図6においては、目標はRmmだけ実際に移動するため、
のうち、D2,1 (i+1)(r+Rmm,θ,φ,vm)が最大の値をとる。抽出部62は、4次元データと予測4次元データとを足し合わせたデータのうち、最大の値をとるD2,1 (i+1)(r+Rmm,θ,φ,vm)を抽出し(シーケンスS510)、積分4次元データとして予測部70及び後段へ出力する(シーケンスS511)。
Among them, D 2,1 (i + 1) (r + R mm , θ, φ, v m ) takes the maximum value. The
予測部70は、抽出部62からの積分4次元データD2,1 (i+1)(r+Rmm,θ,φ,vm)を受け取り、この積分4次元データに基づいて、予測4次元データD2,1 (i+2)(r+2Rmm,θ,φ,vm)、D2,1 (i+2)(r+2Rmm+1,θ,φ,vm)、D2,1 (i+2)(r+2Rmm−1,θ,φ,vm)を作成する(シーケンスS512)。予測部70は、作成した予測4次元データを記録部80へ出力する(シーケンスS13)。記録部80は、予測部70からの予測4次元データを記録する(シーケンスS514)。
The
この後、積分部60及び予測部70は、シーケンスS57〜S514を繰り返して積分4次元データを作成し、作成した積分4次元データを後段へ出力する。
Thereafter, the
また、図6において、i+2番目まで、スキャン間でRmmだけ移動していた目標が、i+3番目のスキャンでRmm+1だけ移動した場合を説明する。加算部61は、i+3番目のスキャンで得られた4次元データD4 (i+3)(r+3Rmm,θ,φ,vm)、D4 (i+3)(r+3Rmm+1,θ,φ,vm)、D4 (i+3)(r+3Rmm−1,θ,φ,vm)と、記録部80に記録される予測4次元データD3 (i+3)(r+3Rmm,θ,φ,vm)、D3 (i+3)(r+3Rmm+1,θ,φ,vm)、D3 (i+3)(r+3Rmm−1,θ,φ,vm)とをそれぞれ足し合わせる。ここで、目標はRmm+1だけ実際に移動するため、
のうち、D4,2 (i+3)(r+3Rmm+1,θ,φ,vm)が最大の値をとる。抽出部62は、4次元データと予測4次元データとを足し合わせたデータのうち、最大の値をとるD4,2 (i+3)(r+3Rmm+1,θ,φ,vm)を抽出し、積分4次元データとして予測部70及び後段へ出力する。
Of these, D 4,2 (i + 3) (r + 3R mm +1, θ, φ, v m ) takes the maximum value. The
次に、上記構成のレーダ装置による探知確率推移についてのシミュレーション結果を示す。図7は、第1の実施形態に係るレーダ装置についてのシミュレーション諸元を示す。図7(a)は送信諸元を示し、図7(b)は受信諸元を示し、図7(c)は目標諸元を示す。図8は、図7のシミュレーション諸元を用いた探知確率推移のシミュレーション結果を示す図である。図8(a)は、受信したレンジビンにRmmを足し合わせて予測される移動レンジビンに基づいて信号合成を行う、従来のレーダ装置についてのシミュレーション結果を示す。また、図8(b)は、受信したレンジビンにRmm,Rmm+1,Rmm−1を足し合わせて予測される移動レンジビンに基づいて信号合成を行う、本実施形態についてのシミュレーション結果を示す。当シミュレーションでは、1スキャン目における目標・受信機間距離を目標諸元内の目標・受信機間距離に示す全11パターンに変化させ、各距離パターンにおいて10スキャンまでに受信された信号の合成を行った場合の探知確率評価を行っている。なお、4スキャン目及び9スキャン目に、移動するレンジセル数が他のスキャンと異なる状況を想定する。 Next, a simulation result of detection probability transition by the radar apparatus having the above configuration will be shown. FIG. 7 shows simulation specifications for the radar apparatus according to the first embodiment. 7A shows the transmission specifications, FIG. 7B shows the reception specifications, and FIG. 7C shows the target specifications. FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result of detection probability transition using the simulation specifications of FIG. FIG. 8A shows a simulation result of a conventional radar apparatus that performs signal synthesis based on a moving range bin predicted by adding R mm to a received range bin. FIG. 8B shows a simulation result of this embodiment in which signal synthesis is performed based on a moving range bin predicted by adding R mm , R mm +1, and R mm −1 to the received range bin. . In this simulation, the distance between the target and the receiver in the first scan is changed to all 11 patterns indicating the distance between the target and the receiver in the target specifications, and the signals received up to 10 scans in each distance pattern are combined. The detection probability evaluation is performed. It is assumed that the number of range cells to be moved is different from the other scans in the fourth and ninth scans.
図8(a),(b)では、本実施形態に係るレーダ装置と、従来のレーダ装置との性能差が分かりにくい。そこで、図8(a),(b)において探知確率0.5を満たす目標・送受信機間距離を比較する。図9は、本実施形態に係るレーダ装置と、従来のレーダ装置との最大探知距離を示すシミュレーション結果を示す。なお、最大探知距離とは、探知確率0.5を満たす目標・送受信機間距離を示す。 8A and 8B, it is difficult to understand the performance difference between the radar apparatus according to this embodiment and the conventional radar apparatus. Therefore, in FIG. 8A and FIG. 8B, the target / transmitter-receiver distance satisfying the detection probability 0.5 is compared. FIG. 9 shows a simulation result indicating the maximum detection distance between the radar apparatus according to the present embodiment and the conventional radar apparatus. The maximum detection distance indicates a target / transmitter-receiver distance that satisfies the detection probability 0.5.
図9によれば、従来のレーダ装置では、4スキャン及び9スキャンにおいて、最大探知距離が減少する。つまり、移動するレンジセル数が他のスキャンと異なる場合、探知確率が低下することとなる。これに対し、本実施形態に係るレーダ装置では、スキャン毎に最大探知距離が増大する。つまり、移動するレンジセル数が他のスキャンと異なる場合であっても、スキャン毎に探知確率が増大することとなる。 According to FIG. 9, in the conventional radar apparatus, the maximum detection distance decreases in 4 scans and 9 scans. That is, if the number of range cells to be moved is different from other scans, the detection probability is reduced. On the other hand, in the radar apparatus according to the present embodiment, the maximum detection distance increases for each scan. That is, even if the number of range cells to move is different from other scans, the detection probability increases for each scan.
以上のように、第1の実施形態では、予測部70は、スキャン間での移動レンジビン群を予測し、予測した移動レンジビン群に基づいて予測4次元データを作成する。加算部61は、作成した予測4次元データに次スキャンで実際に取得した4次元データを足し合わせる。そして、抽出部62は、予測4次元データと4次元データとを足し合わせたデータのうち、最も強度の大きい強度が示されるレンジビンについてのデータを積分4次元データとして抽出し、後段及び予測部70へ出力するようにしている。
As described above, in the first embodiment, the
目標運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、相対速度に基づいて予測部70で予測される移動レンジビンは、通常は一定量、かつ、整数値である。一方、実際の目標は、等速直線運動をした場合でも、レーダ装置側もしくは目標側の何らかの非定常な要因によりスキャン毎に一定の移動レンジビンで移動するとは限らない。また、目標の移動量には端数が含まれる。これら原因により、スキャン間での移動レンジビンは、複数スキャンに亘って±1レンジ程度の変動を生じる可能性が高い。そのため、レーダ側で予測する移動レンジビンと、実際の目標の移動量との間には誤差が生じる可能性が高い。
Assuming that the target motion model is a constant velocity linear motion, the moving range bin predicted by the
これに対し、本実施形態に係るレーダ装置では、相対速度から算出される移動レンジビンRmmの±1の範囲まで予測するようにしている。これにより、予測した移動レンジビンと実際の移動量との間に誤差が発生しても、Rmm+1又はRmm−1と実際の移動量とは一致するようになるため、4次元データと予測4次元データとの積分が達成されることとなる。 On the other hand, in the radar apparatus according to the present embodiment, prediction is made up to a range of ± 1 of the moving range bin R mm calculated from the relative speed. Thus, even if an error occurs between the predicted movement range bin and the actual movement amount, R mm +1 or R mm −1 and the actual movement amount coincide with each other, so that the four-dimensional data and the prediction are performed. Integration with 4D data will be achieved.
したがって、第1の実施形態に係るレーダ装置によれば、現スキャンで得られたデータに、過去のスキャン結果に基づいて推定したデータを正確に積分することができる。 Therefore, according to the radar apparatus according to the first embodiment, the data estimated based on the past scan result can be accurately integrated into the data obtained in the current scan.
(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態に係るレーダ装置が含まれるMIMOレーダシステムの構成を示すブロック図である。各レーダ装置は、送信装置TX1〜TXRからそれぞれ送信された送信パルスが目標で反射等されたパルス信号を受信する。なお、送信装置TX1〜TXRからそれぞれ送信される送信パルスは、互いに無相関となるように変調されている。また、複数のレーダ装置において、座標の原点及び直交軸は共有されている。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a MIMO radar system including the radar apparatus according to the second embodiment. Each radar apparatus receives a pulse signal in which transmission pulses transmitted from the transmission apparatuses TX1 to TXR are reflected by a target. Note that the transmission pulses transmitted from the transmission devices TX1 to TXR are modulated so as to be uncorrelated with each other. Further, the origin of coordinates and the orthogonal axis are shared in a plurality of radar apparatuses.
図11は、第2の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図11に示すレーダ装置は、無線部10、空間処理部20、パルス圧縮部30、ドップラフィルタ処理部40、信号処理部90、積分部100、予測部110及び記録部80を備える。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a functional configuration of a radar apparatus according to the second embodiment. The radar apparatus shown in FIG. 11 includes a
信号処理部90は、各レーダ装置間で共有されている座標の原点及び直交軸を予め記録している。また、信号処理部90は、自装置の位置座標を把握している。信号処理部90は、ドップラフィルタ処理部40からのレンジセルデータの強度が、目標の位置のx座標、y座標、z座標、目標の速度のx座標、y座標、z座標の値により特定されるようにする。つまり、信号処理部90は、レンジセルデータの強度が目標の位置のx座標、y座標、z座標、目標の速度のx座標、y座標、z座標の値で特定される6次元セルデータF(x,y,z,vx,vy,vz)を作成する。信号処理部90は、6次元セルデータを積分部100へ出力する。
The
予測部110は、積分部100から後述する積分6次元セルデータが供給される場合、この積分6次元セルデータの速度に基づいて、次スキャンまでの間に目標が移動するであろう移動レンジビン群を予測する。目標の運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、6次元セルデータF(x,y,z,vx,vy,vz)により特定される目標は、TSCAN秒後の次スキャン時にはF(x+Rmx,y+Rmy,z+Rmz,vx,vy,vz)により特定されると予測できる。ここで、Rmx=x+vxTSCAN、Rmy=y+vyTSCAN、Rmz=z+vzTSCANである。移動量(Rmx,Rmy,Rmz)に基づいて、目標の移動レンジビン(Rmmx,Rmmy,Rmmz)は、Rmmx=round(Rmx),Rmmy=round(Rmy),Rmmz=round(Rmz)で求められる。隣接するレンジビンの間隔をdとおくと、目標の移動レンジビン(Rmmx,Rmmy,Rmmz)は、(vx・TSCAN/d,vy・TSCAN/d,vz・TSCAN/d)以下の最大の整数で求められる。
When the
予測部110は、積分部100から供給される積分6次元セルデータに基づいて、移動レンジビン群を予測する。移動レンジビン群には、移動レンジビン(Rmmx,Rmmy,Rmmz)、及び、移動レンジビン(Rmmx,Rmmy,Rmmz)の周囲の±1の範囲のうち少なくとも一方の移動レンジビンが含まれる。予測部110は、移動レンジビン群に基づいて予測6次元セルデータを作成し、作成した予測6次元セルデータを記憶部120へ出力する。
The
記録部120は、予測部110からの予測6次元セルデータを記録する。記録部120は、信号処理部90で新たなスキャンの6次元セルデータが作成されると、記録している予測6次元セルデータを積分部100へ出力する。なお、記録部120は、予測6次元セルデータが記録されていない場合、積分部100へ予測6次元セルデータを出力することはない。
The
積分部100は、加算部101、抽出部102及びMISO(Multi Input Single Output)積分部103を備える。
The
MISO積分部103は、信号処理部90からの6次元セルデータに対してMISO積分を行う。MISO積分とは、複数の送信パルスに基づくパルス信号についての6次元セルデータを積分する処理である。このとき、パルス信号は、送信パルスが同一の目標で反射、散乱又は回折されたものである。以下では、6次元セルデータのMISO積分について説明する。
The MISO integration unit 103 performs MISO integration on the 6-dimensional cell data from the
送信装置TX1〜TXRは、それぞれ異なる時刻に送信ビームを目標へ向ける。そのため、送信装置TX1〜TXRからの送信パルスに対するパルス信号は、異なる時刻にレーダ装置で受信される。また、送信装置TX1〜TXRが目標に対して送信ビームを向ける時刻が異なるため、その間に目標が移動してしまうこともある。そのため、同一の目標からのパルス信号に基づいて得られる6次元セルデータは、送信源毎に異なる。 The transmission apparatuses TX1 to TXR direct the transmission beam toward the target at different times. Therefore, the pulse signals for the transmission pulses from the transmission devices TX1 to TXR are received by the radar device at different times. In addition, since the transmission devices TX1 to TXR have different times for directing the transmission beam toward the target, the target may move during that time. Therefore, the 6-dimensional cell data obtained based on the pulse signal from the same target is different for each transmission source.
MISO積分部103は、送信ビームを向ける間に移動してしまった目標の移動量を予測するために、目標の運動モデルを規定する。例えば、目標の運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、ある時刻における6次元セルデータF(x,y,z,vx,vy,vz)は、時刻Δt秒後においてはF(x+vxΔt,y+vyΔt,z+vzΔt,vx,vy,vz)となる。 The MISO integration unit 103 defines a target motion model in order to predict the amount of movement of the target that has moved while directing the transmission beam. For example, assuming that the target motion model is constant velocity linear motion, the 6-dimensional cell data F (x, y, z, v x , v y , v z ) at a certain time is F ( x + v x Δt, y + v y Δt, z + v z Δt, v x , v y , v z ).
MISO積分部103は、想定した運動モデルに基づいて、移動前の6次元セルデータと移動後の6次元セルデータとを結び付ける。そして、MISO積分部103は、結び付けた6次元セルデータを積分する。このように、運動モデルに基づいて移動後の6次元セルデータを予測することで、送信装置TX1〜TXRからの送信パルスが同一の目標に反射されるパルス信号の受信時刻はそれぞれ異なるが、これらのパルス信号に基づく6次元セルデータを積分することが可能となる。 The MISO integration unit 103 connects the 6-dimensional cell data before movement and the 6-dimensional cell data after movement based on the assumed motion model. Then, the MISO integration unit 103 integrates the combined 6-dimensional cell data. Thus, by predicting the 6-dimensional cell data after movement based on the motion model, the reception times of the pulse signals from which the transmission pulses from the transmission devices TX1 to TXR are reflected to the same target are different. It is possible to integrate 6-dimensional cell data based on the pulse signal.
記録部120から積分部100へ予測6次元セルデータが供給される場合、加算部101は、MISO積分後の6次元セルデータと、記録部120からの予測6次元セルデータとを受信する。加算部101は、6次元セルデータと予測6次元セルデータとを足し合わせ、足し合わせたデータを抽出部102へ出力する。
When the predicted 6-dimensional cell data is supplied from the
抽出部102は、6次元セルデータと予測6次元セルデータとが足し合わされたデータを加算部101から受け取り、レンジビン(r+Rmmx,r+Rmmy,r+Rmmz)、及び、レンジビン(r+Rmmx,r+Rmmy,r+Rmmz)の周囲の±1の範囲のレンジビンのうち、最も強度の大きいレンジビンを抽出する。抽出部102は、抽出したレンジビンについてのデータを積分6次元セルデータとして予測部110及び後段へ出力する。
また、記録部120から積分部100へ予測6次元セルデータが供給されない場合、加算部101は、MISO積分後の6次元セルデータを抽出部102へ出力する。抽出部102は、加算部101からの6次元セルデータを積分6次元セルデータとして予測部110及び後段へ出力する。
When the predicted 6-dimensional cell data is not supplied from the
積分部100からの積分6次元セルデータは、処理サーバ130へ出力される。処理サーバ130は、接続される複数のレーダ装置でそれぞれ取得された積分6次元セルデータに対してSIMO(Single Input Multi Output)積分を行う。そして、処理サーバ130は、SIMO積分の結果のレベルが、積分6次元セルデータの積分数に従って設定されるスレッショルド値を超える場合、目標を検知したと判断する。
The integrated 6-dimensional cell data from the
以上のように、第2の実施形態では、予測部110は、スキャン間での移動レンジビン群を予測し、予測した移動レンジビン群に基づいて予測6次元セルデータを作成する。加算部101は、作成した予測6次元セルデータに次スキャンで実際に取得した6次元セルデータを足し合わせる。そして、抽出部102は、予測6次元セルデータと6次元セルデータとを足し合わせたデータのうち、最も強度の大きいデータを積分6次元セルデータとして抽出し、後段及び予測部110へ出力するようにしている。これにより、予測した移動レンジビンと実際の移動量との間に誤差が発生した場合においても、(Rmmx,Rmmy,Rmmz)を基準にした±1の範囲に含まれる移動レンジビンのいずれかと、実際の移動量とは一致するようになるため、6次元セルデータと予測6次元セルデータとの積分が達成されることとなる。
As described above, in the second embodiment, the
したがって、第2の実施形態に係るレーダ装置によれば、現スキャンで得られたデータに、過去のスキャン結果に基づいて推定したデータを正確に積分することができる。 Therefore, according to the radar apparatus according to the second embodiment, the data estimated based on the past scan result can be accurately integrated into the data obtained in the current scan.
なお、第2の実施形態では、予測部110のみで移動レンジセル群を算出する場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、MISO積分部103でも、移動レンジセル群を算出するようにしても構わない。
In the second embodiment, the case where the moving range cell group is calculated only by the
MISO積分部103は、送信ビームを向ける間に移動してしまった目標の移動量を予測するために、目標の運動モデルを規定する。例えば、目標の運動モデルを等速直線運動と仮定した場合、ある時刻における6次元セルデータF(x,y,z,vx,vy,vz)は、時刻Δt秒後においてはF(x+vxΔt,y+vyΔt,z+vzΔt,vx,vy,vz)となる。 The MISO integration unit 103 defines a target motion model in order to predict the amount of movement of the target that has moved while directing the transmission beam. For example, assuming that the target motion model is constant velocity linear motion, the 6-dimensional cell data F (x, y, z, v x , v y , v z ) at a certain time is F ( x + v x Δt, y + v y Δt, z + v z Δt, v x , v y , v z ).
MISO積分部103は、想定した運動モデルに基づいて、相対速度から算出される移動レンジビンRmm,Rmm+1,Rmm−1の±1の範囲まで予測し、予測6次元データの中で最大の値をとるものを移動後の6次元セルデータとし、移動前の6次元セルデータと移動後の6次元セルデータとを結び付ける。そして、MISO積分部103は、結び付けた6次元セルデータを積分する。 Based on the assumed motion model, the MISO integration unit 103 predicts up to ± 1 range of the moving range bins R mm , R mm +1, and R mm −1 calculated from the relative speed, and is the largest among the predicted 6-dimensional data. The 6-dimensional cell data after the movement is taken as the one having the value of 6 and the 6-dimensional cell data before the movement and the 6-dimensional cell data after the movement are linked. Then, the MISO integration unit 103 integrates the combined 6-dimensional cell data.
なお、上記各実施形態では、移動レンジビンRmm,Rmmx,Rmmy,Rmmzにそれぞれ±1の幅をつけて移動レンジビン群を形成する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えば、±2の幅をつけて移動レンジビン群を形成するようにしても構わない。 In the above embodiments were described moving range bin R mm, R mmx, R mmy , the case of forming a moving range bins groups with a width of each of ± 1 to R MMZ example. However, the present invention is not limited to this. For example, the moving range bin group may be formed with a width of ± 2.
また、上記各実施形態では、積分4次元データ又は積分6次元セルデータに基づいて次のスキャンでの予測4次元データ又は予測6次元セルデータを作成し、これらを記録部80,120へ記録する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えば、積分4次元データ又は積分6次元セルデータを記録部へ記録し、新たな4次元データ又は6次元セルデータが作成された際に、記録部から読み出した積分4次元データ又は積分6次元セルデータに基づいて予測4次元データ又は予測6次元セルデータを作成するようにしても構わない。
In each of the above embodiments, predicted 4D data or predicted 6D cell data in the next scan is created based on the integrated 4D data or the integrated 6D cell data, and these are recorded in the
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…無線部、11…アンテナ素子、12…受信モジュール、13…周波数変換部、14…A/D、20…空間処理部、30…パルス圧縮部、40…ドップラフィルタ処理部、50,90…信号処理部、60,100…積分部、61,101…加算部、62,102…抽出部、70,110…予測部、80,120…記録部、103…MISO積分部、130…処理サーバ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記パルス信号に対してパルス圧縮処理を施し、パルス信号毎のレンジセルデータを生成するパルス圧縮部と、
前記パルス圧縮部からのレンジセルデータに対してドップラフィルタ処理を施すことで、周波数ビン毎のレンジセルデータを生成するドップラフィルタ処理部と、
前記ドップラフィルタ処理部で1スキャン毎に取得されるレンジセルデータを、目標の位置及び速度を含むパラメータで特定する固有データに変換する信号処理部と、
前回のスキャン結果により得られる目標の位置及び速度に基づいて予測される位置から予め設定される範囲で目標が位置すると予測した予測データを作成する予測部と、
前記予測データと、次スキャン時に取得される固有データとを、同一の位置同士で足し合わせる加算部と、
前記同一の位置同士で足し合わされたデータのうち、強度が最大の位置のデータを抽出し、抽出したデータをスキャン結果として前記予測部及び後段へ出力する抽出部と
を具備することを特徴とするレーダ装置。 A radio unit for receiving a pulse signal;
A pulse compression unit that performs pulse compression processing on the pulse signal and generates range cell data for each pulse signal;
Doppler filter processing unit that generates range cell data for each frequency bin by performing Doppler filter processing on the range cell data from the pulse compression unit;
A signal processing unit that converts range cell data acquired for each scan by the Doppler filter processing unit into specific data that is specified by parameters including a target position and velocity;
A prediction unit that creates prediction data in which the target is predicted to be located within a preset range from the position predicted based on the position and speed of the target obtained from the previous scan result;
An addition unit that adds the prediction data and the unique data acquired at the time of the next scan at the same position;
The data of the position where intensity | strength is the maximum is extracted among the data added together in the said same position, The extraction part which comprises the extracted data as a scanning result to the said prediction part and a back | latter stage is provided, It is characterized by the above-mentioned. Radar device.
前記信号処理部は、前記1スキャン毎に取得されるレンジセルデータを、予め設定される原点及び直交軸を利用したデカルト座標系及び速度により特定する固有データへ変換し、
互いに異なる送信パルスに由来する固有データを、前記複数のパルス信号の受信時刻の差に基づく変化を考慮して積分し、前記加算部へ出力するMISO積分部をさらに具備することを特徴とする請求項1又は2に記載のレーダ装置。 The pulse signal is obtained by reflecting, scattering, or diffracting a plurality of transmission pulses modulated so as to be uncorrelated with each other.
The signal processing unit converts the range cell data acquired for each scan into specific data specified by a Cartesian coordinate system and speed using a preset origin and orthogonal axes,
5. A MISO integration unit that integrates unique data derived from different transmission pulses in consideration of a change based on a difference in reception time of the plurality of pulse signals, and outputs the integrated data to the addition unit. Item 3. The radar device according to item 1 or 2.
前記パルス信号に対してパルス圧縮処理を施してパルス信号毎のレンジセルデータを生成し、
前記パルス圧縮後のレンジセルデータに対してドップラフィルタ処理を施すことで、周波数ビン毎のレンジセルデータを生成し、
1スキャン毎に取得される前記ドップラフィルタ処理後のレンジセルデータを、目標の位置及び速度を含むパラメータで特定する固有データに変換し、
前記固有データと、前回のスキャン結果により得られる目標の位置及び速度に基づいて予測される位置から予め設定される範囲で目標が位置すると予測する予測データとを、同一の位置同士で足し合わせ、
前記同一の位置同士で足し合わせたデータのうち、強度が最大の位置のデータを抽出して後段へ出力し、
前記抽出したデータに基づいて、次スキャン時の目標の存在位置を複数予測する予測データを作成することを特徴とする受信データ処理方法。 Receive the pulse signal,
Apply pulse compression processing to the pulse signal to generate range cell data for each pulse signal,
By performing Doppler filter processing on the range cell data after pulse compression, range cell data for each frequency bin is generated,
The range cell data after the Doppler filter processing acquired for each scan is converted into specific data specified by parameters including a target position and velocity,
The unique data and the prediction data for predicting that the target is positioned within a preset range from the position predicted based on the target position and speed obtained from the previous scan result are added together at the same position,
Of the data added together at the same position, extract the data of the position where the intensity is maximum and output to the subsequent stage,
A received data processing method, wherein prediction data for predicting a plurality of target positions at the time of the next scan is created based on the extracted data.
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