CN114859334A - 雷达信号处理装置、方法和雷达装置以及存储介质 - Google Patents

雷达信号处理装置、方法和雷达装置以及存储介质 Download PDF

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Abstract

提供一种可基于差拍信号来更准确地探测目标的雷达信号处理装置、方法和雷达装置以及存储介质。雷达信号处理装置包括：滤波器部，基于从发送信号与接收信号获得的差拍信号来生成处理信号，并通过在时间区域中使用平滑化滤波器来对所述处理信号进行滤波，来生成平滑信号；以及检测部，基于所述处理信号以及所述平滑信号来检测所述差拍信号中所含的干涉信号。

Description

雷达信号处理装置、方法和雷达装置以及存储介质
技术领域
本发明涉及一种雷达信号处理装置、雷达装置、雷达信号处理方法以及雷达信号处理程序。
背景技术
以往，已知有一种将混入雷达接收信号中的干涉波予以去除的技术。例如，专利文献1(日本专利特开2018-21784号公报)中公开了如下所述的雷达干涉波去除装置。即，雷达干涉波去除装置包括：微分绝对值计算部，算出关于(1)雷达接收信号的振幅的实数数据或者复数数据的时间微分的绝对值或(2)所述雷达接收信号的振幅的实数数据或者复数数据的时间微分的绝对值的、在规定时宽内的代表值或者移动平均值；以及干涉波去除部，在关于(1)所述雷达接收信号的振幅的时间微分的绝对值或(2)所述雷达接收信号的振幅的时间微分的绝对值的、在规定时宽内的代表值或者移动平均值大于规定阈值的时间区域内，将混入所述雷达接收信号中的干涉波予以去除。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2018-21784号公报
[专利文献2]美国专利第9952312号说明书
发明内容
[发明所要解决的问题]
期望一种超过此种专利文献1所记载的技术而可基于差拍信号来更准确地探测目标的技术。
本发明是为了解决所述问题而完成，其目的在于提供一种可基于差拍信号来更准确地探测目标的雷达信号处理装置、雷达装置、雷达信号处理方法以及雷达信号处理程序。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，本发明的一方面的雷达信号处理装置包括：滤波器部，基于从发送信号与接收信号获得的差拍信号来生成处理信号，并通过在时间区域中使用平滑化滤波器来对所述处理信号进行滤波，来生成平滑信号；以及检测部，基于所述处理信号以及所述平滑信号来检测所述差拍信号中所含的干涉信号。
这样，基于通过在时间区域中使用平滑化滤波器对处理信号进行滤波而生成的平滑信号与处理信号来检测干涉信号，借由此结构，能够利用简易的处理来对包含多种频率的干涉波的干涉信号进行检测。而且，差拍信号中，方位方向的信号电平变动相对较大，因此在将以往的脉冲雷达中普遍使用的方位方向的干涉去除处理适用于差拍信号的情况下，有时会对干涉信号造成误判定。与此相对，借助所述结构，能够抑制因差拍信号的方位方向的信号电平变动引起的误判定，从而能够更准确地检测干涉信号，因此能够抑制例如基于差拍信号而生成的功率谱的信噪(Signal-Noise，SN)比的下降。因此，能够基于差拍信号来更准确地探测目标。
[发明的效果]
根据本发明，能够基于差拍信号来更准确地探测目标。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的雷达装置的结构的图。
图2是表示本发明的实施方式的雷达装置中的信号处理部的结构的图。
图3是表示本发明的实施方式的信号处理部中的干涉去除部的结构的图。
图4是表示本发明的实施方式的信号处理部中的干涉去除部所接收的差拍信号的一例的图。
图5是表示本发明的实施方式的信号处理部的干涉去除部中的滤波器部所接收的对数检波值以及由滤波器部所生成的滤波器信号的一例的图。
图6是表示由本发明的实施方式的信号处理部的干涉去除部中的检测部所生成的干涉判定标记的一例的图。
图7是表示由本发明的实施方式的信号处理部中的快速傅里叶变换(FastFourier Transform，FFT)处理部所生成的功率谱的一例的图。
图8是表示在本发明的实施方式的雷达装置中所生成的对数检波值的一例的图。
图9是表示在本发明的实施方式的雷达装置中所生成的对数检波值的一例的图。
图10是表示本公开的实施方式的变形例的干涉去除部的结构的图。
图11是表示本发明的实施方式的变形例的信号处理部中的干涉去除部所接收的差拍信号的一例的图。
图12是表示由本发明的实施方式的变形例的信号处理部的干涉去除部中的检测部所生成的干涉判定标记的一例的图。
图13是表示由本发明的实施方式的变形例的信号处理部的干涉去除部中的窗函数生成部所生成的窗函数的一例的图。
图14是表示本发明的实施方式的干涉去除部中的修正部所进行的FFT前处理后的差拍信号的一例的图。
图15是表示本发明的实施方式的干涉去除部中的修正部所进行的FFT前处理后的差拍信号的一例的图。
图16是表示本发明的实施方式的变形例的干涉去除部中的修正部所进行的FFT前处理后的差拍信号的一例的图。
图17是表示本发明的实施方式的变形例的干涉去除部中的修正部所进行的FFT前处理后的差拍信号的一例的图。
图18是表示由本发明的实施方式的信号处理部中的FFT处理部所生成的功率谱的一例的图。
图19是对本发明的实施方式的雷达装置进行FFT前处理时的动作流程的一例进行规定的流程图。
[符号的说明]
20、20A：干涉去除部
21：绝对值计算部
22：对数检波部
23：初始值计算部
24：滤波器部
25：检测部
26、26A：修正部
27：窗函数生成部
30：窗函数处理部
40：FFT处理部
50：绝对值/对数转换部
100：信号处理部
110：信号产生部
120：发送部
130：发送天线
140：接收天线
150：接收部
160：混频器部
170：A/D转换部
201：雷达部
202：显示处理部
300：雷达装置
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的实施方式。另外，对于图中相同或相当的部分标注相同的符号并不再重复其说明。而且，也可将以下记载的实施方式的至少一部分任意组合。
[结构以及基本动作]
＜雷达装置＞
图1是表示本发明的实施方式的雷达装置的结构的图。
参照图1，雷达装置300包括雷达部201以及显示处理部202。雷达部201包括信号产生部110、发送部120、发送天线130、接收天线140、接收部150、混频器部160、模拟/数字(Analog to Digital，A/D)转换部170以及信号处理部100。信号处理部100是雷达信号处理装置的一例。例如，雷达装置300是调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FM-CW)方式的雷达装置，被搭载于船舶。雷达装置300进行下述处理，即，将船舶所监测的区域即探测对象区域中的目标的有无以及与目标之间的距离的回波(echo)图像显示于未图示的显示装置。
雷达部201将回波数据输出至显示处理部202，所述回波数据表示将探测对象区域分割为多个的区域即分割对象区域中的目标的探测结果。发送天线130以及接收天线140进行旋转，以使得发送天线130对电波的辐射方向的方位角每隔规定的扫掠(sweep)期间T而变化规定角度。雷达部201将每个扫掠期间T的多个分割对象区域中的回波数据分别输出至显示处理部202。
显示处理部202进行下述处理，即，基于从雷达部201接收的多个回波数据，将探测对象区域中的回波图像显示于显示装置。
＜雷达部＞
信号产生部110反复生成规定图形的模拟信号并输出至发送部120。更详细而言，信号产生部110在扫掠期间T，将例如使用FM-CW方式的调制方式而生成的、频率在每单位时间增加规定量的模拟信号输出至发送部120。具体而言，例如，信号产生部110包含电压产生部与压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator，VCO)。电压产生部在扫掠期间T生成大小以固定的比例而增加的FM调制电压并输出至VCO。VCO生成具有与从电压产生部接收的FM调制电压的大小相应的频率的模拟信号并输出至发送部120。
发送部120对发送信号进行发送。更详细而言，发送部120在扫掠期间T，基于从信号产生部110收到的模拟信号来生成射频(Radio Frequency，RF)波段的发送信号，并将所生成的RF波段的发送信号经由伴随雷达部201的旋转而旋转的发送天线130输出至分割对象区域。而且，发送部120将所生成的RF波段的发送信号输出至混频器部160。具体而言，例如，发送部120包含混频器与功率放大器(power amplifier)。所述混频器基于从信号产生部110接收的模拟信号来生成RF波段的发送信号，并将所生成的发送信号输出至功率放大器以及混频器部160。发送部120中，功率放大器对从混频器收到的发送信号进行放大，并将放大后的发送信号经由发送天线130而输出至分割对象区域。
接收部150接收发送信号被目标反射的信号即反射信号。更详细而言，接收部150经由伴随雷达部201的旋转而旋转的接收天线140，来接收从发送天线130发送的发送信号被分割对象区域中的目标反射的信号即RF波段的反射信号。而且，接收部150也有时会经由接收天线140来接收干涉物体所发送的干涉波。干涉物体例如是位于分割对象区域内或分割对象区域外的脉冲雷达装置等。接收部150将经由接收天线140而接收的信号输出至混频器部160。具体而言，例如，接收部150包含低噪声放大器(low noise amplifier)。低噪声放大器对经由接收天线140而接收的RF波段的接收信号进行放大，并将放大后的接收信号输出至混频器部160。
混频器部160生成从雷达装置300发送的发送信号与由雷达装置300所接收的接收信号的差拍信号。此处，差拍信号是具有由发送部120所发送的发送信号的频率成分与由接收部150所接收的接收信号的频率成分之差的频率成分的信号。更详细而言，混频器部160例如包含两个混频器。未图示的分支部对从发送部120输出的发送信号进行分支，并且对经分支的发送信号赋予90°的相位差而输出至混频器部160中的各混频器。而且，未图示的分支部对从接收部150输出的接收信号进行分支并输出至混频器部160中的各混频器。混频器部160中的两个混频器对发送信号与接收信号分别进行乘法运算，由此，生成包含I信号Si及Q信号Sq的组的模拟的差拍信号SA并输出至A/D转换部170。
A/D转换部170将从混频器部160收到的模拟的差拍信号SA，转换为包含I信号Si及Q信号Sq的组的数字信号即差拍信号SD。更详细而言，A/D转换部170在每个扫掠期间T，以规定的采样频率进行采样，由此，生成包含N个I信号Si及N个Q信号Sq的组的N个差拍信号SD并输出至信号处理部100。N为2以上的整数，例如为1024。
信号处理部100在各扫掠期间T，对从A/D转换部170收到的N个差拍信号SD进行处理，由此来生成表示每个扫掠期间T的分割对象区域中的目标的探测结果的回波数据。信号处理部100将所生成的回波数据输出至显示处理部202。以下，将信号处理部100在扫掠期间T从A/D转换部170收到的、采样编号为第n的差拍信号SD也称作差拍信号SD(n)。n为1以上且N以下的整数，对应于从扫掠期间T的开始计起的经过时间。差拍信号SD(n)是包含采样编号为第n的I信号Si(n)以及采样编号为第n的Q信号Sq(n)的组的信号。
另外，雷达装置300也可为取代发送天线130以及接收天线140，而包括作为发送天线130以及接收天线140发挥功能的一个天线的结构。此时，例如，发送部120将发送信号经由循环器(circulator)而发送至发送天线130。而且，例如，接收部150经由循环器而从接收天线140接收接收信号。
＜显示处理部＞
显示处理部202进行下述处理，即：基于从信号处理部100收到的每个分割对象区域的回波数据，生成探测对象区域中的回波数据即综合数据，并基于所生成的综合数据，将探测对象区域中的回波图像显示于未图示的显示装置。
＜信号处理部＞
图2是表示本发明的实施方式的雷达装置中的信号处理部的结构的图。参照图2，信号处理部100包括干涉去除部20、窗函数处理部30、FFT处理部40以及绝对值/对数转换部50。
干涉去除部20进行如下所述的FFT前处理，即，在每个扫掠期间T，从A/D转换部170接收N个差拍信号SD，从所收到的差拍信号SD的成分中去除基于干涉波的成分即干涉成分。干涉去除部20将通过FFT前处理而去除了干涉成分的差拍信号SD输出至窗函数处理部30。关于干涉去除部20所进行的FFT前处理的详细将后述。
窗函数处理部30在每个扫掠期间T，进行将从干涉去除部20接收的、FFT处理后的N个差拍信号SD乘以规定的窗函数的窗函数处理。窗函数处理部30将窗函数处理后的差拍信号SD输出至FFT处理部40。
FFT处理部40在每个扫掠期间T，对从窗函数处理部30接收的N个差拍信号SD进行FFT处理，由此来生成功率谱P，并将所生成的功率谱P输出至绝对值/对数转换部50。例如，由FFT处理部40所生成的功率谱P中的频率对应于雷达装置300与目标之间的距离。
绝对值/对数转换部50对表示从FFT处理部40接收的功率谱P的绝对值的功率谱PA进行对数转换，由此来生成回波数据，并将所生成的回波数据输出至显示处理部202。
＜干涉去除部＞
图3是表示本发明的实施方式的信号处理部中的干涉去除部的结构的图。参照图3，干涉去除部20包括绝对值计算部21、对数检波部22、初始值计算部23、滤波器部24、检测部25以及修正部26。如上所述，干涉去除部20进行从自A/D转换部170接收的差拍信号SD的成分中去除干涉成分的FFT前处理。绝对值计算部21以及修正部26从A/D转换部170接收包含I信号Si(n)及Q信号Sq(n)的组的差拍信号SD(n)。
绝对值计算部21从A/D转换部170接收差拍信号SD，算出所接收的差拍信号SD的绝对值a。更详细而言，绝对值计算部21算出I信号Si(n)的值的平方与Q信号Sq(n)的值的平方之和以作为绝对值a(n)，并将所算出的绝对值a(n)输出至对数检波部22。
对数检波部22进行从绝对值计算部21接收的绝对值a的对数检波，由此来算出对数检波值B。更详细而言，对数检波部22从绝对值计算部21接收绝对值a(n)，算出10×log{a(n)}来作为对数检波值B(n)，并将所算出的对数检波值B(n)输出至初始值计算部23、滤波器部24以及检测部25。此处，Log{A}表示A的常用对数。
初始值计算部23算出各扫掠期间T中的与初始的规定时间对应的对数检波值B的平均值AvB。更详细而言，初始值计算部23算出扫掠期间T中的第一个对数检波值B(1)至第k个对数检波值B(k)为止的平均值AvB。此处，k为2以上且小于N的整数，例如为8。初始值计算部23将所算出的平均值AvB输出至滤波器部24。
滤波器部24对于基于第n个差拍信号SD(n)的信号即第n个对数检波值B(n)，在时间区域中使用平滑化滤波器来进行滤波，由此来生成第n个滤波器信号A(n)。在本发明中，滤波器信号亦称为平滑信号。滤波器部24将所生成的滤波器信号A(n)输出至检测部25。对数检波值B(n)为处理信号的一例。例如，所述平滑化滤波器是作为数字滤波器之一的无限冲激响应(Infinite Impulse Response，IIR)滤波器。
例如，滤波器部24基于滤波器信号A(n-1)、与向平滑化滤波器输入的对数检波值B(n)的比较结果，来变更平滑化滤波器的设定。具体而言，滤波器部24变更滤波的数式，以作为平滑化滤波器的设定。
更详细而言，滤波器部24在滤波器信号A(n-1)以及对数检波值B(n)满足以下的数式(1)的情况下，按照以下的数式(3)来生成滤波器信号A(n)。另一方面，滤波器部24在滤波器信号A(n-1)以及对数检波值B(n)满足以下的数式(2)的情况下，按照以下的数式(4)来生成滤波器信号A(n)。数式(1)以及数式(2)中的规定阈值ThA是为了避免由滤波器部24所生成的滤波器信号A(n)追随于接收部150所接收的干涉波引起的对数检波值B(n)的增大而预先设定的值。而且，数式(3)中的C是取零以上且1以下的值的规定系数。
B(n)-A(n-1)≦ThA…(1)
B(n)-A(n-1)＞ThA…(2)
A(n)＝B(n)×C+A(n-1)×(1-C)…(3)
A(n)＝A(n-1)…(4)
此处，例如，滤波器部24将多个对数检波值B(n)的平均值AvB决定为滤波器信号A(n)的初始值。更详细而言，滤波器部24在各扫掠期间T，与数式(1)～数式(4)无关地，将从初始值计算部23接收的平均值AvB作为滤波器信号A(n)的初始值而输出至检测部25。
例如，滤波器部24在向平滑化滤波器输入的对数检波值B(n)的变化满足规定条件的情况下，将平滑化滤波器变更为进一步抑制滤波器信号A(n)的时间变化的设定。更详细而言，滤波器部24在因向平滑化滤波器输入的对数检波值B(n)的变化大而满足数式(2)的情况下，将第n个滤波器信号A(n)设为与第(n-1)个滤波器信号A(n-1)相同的值，由此来抑制滤波器信号A(n)的时间变化。
图4是表示本发明的实施方式的信号处理部中的干涉去除部所接收的差拍信号的一例的图。图4中，横轴为差拍信号SD(n)的采样编号n的值，纵轴为振幅。图4中的实线表示差拍信号SD(n)中的I信号Si(n)。图4中的虚线表示差拍信号SD(n)中的Q信号Sq(n)。
图5是表示本发明的实施方式的信号处理部的干涉去除部中的滤波器部所接收的对数检波值以及由滤波器部所生成的滤波器信号的一例的图。
图5中，横轴为差拍信号SD(n)的采样编号n的值，纵轴为振幅[dB]。图5中的实线表示由滤波器部24所生成的滤波器信号A(n)。图5中的虚线表示滤波器部24所接收的对数检波值B(n)。
参照图4以及图5，由于干涉波的影响，采样编号n为约500时的I信号Si(n)及Q信号Sq(n)的振幅急遽增大，由此，约第500个对数检波值B(n)的电平突发性地成为大的值。由滤波器部24所生成的滤波器信号A(n)追随于对数检波值B(n)的电平的平缓的变化，另一方面，不追随于对数检波值B(n)的电平的突发性的变化。
检测部25基于对数检波值B(n)以及滤波器信号A(n)，来检测差拍信号SD(n)中所含的干涉信号。
例如，检测部25基于对数检波值B(n)与滤波器信号A(n)的比较结果来检测干涉信号。更详细而言，检测部25基于对数检波值B(n)与滤波器信号A(n)的差值或比来检测干涉信号。
具体而言，检测部25在从对数检波部22接受的对数检波值B(n)与从滤波器部24接收的滤波器信号A(n)满足以下的数式(5)的情况下，判断为差拍信号SD(n)包含干涉信号。数式(5)中的ThB为规定的阈值。
B(n)-A(n)≧ThB…(5)
图6是表示由本发明的实施方式的信号处理部的干涉去除部中的检测部所生成的干涉判定标记的一例的图。图6中，横轴为差拍信号SD的采样编号n的值，纵轴为标记值。
参照图6，检测部25生成干涉判定标记，所述干涉判定标记中，与判断为包含干涉信号的差拍信号SD(n)的采样编号n对应的标记值为1，与未判断为包含干涉信号的差拍信号SD(n)的采样编号n对应的标记值为零。具体而言，检测部25生成采样编号n为约500时的标记值为1的干涉判定标记。检测部25将所生成的干涉判定标记输出至修正部26。
修正部26进行使干涉信号的振幅衰减的信号处理即FFT前处理。更详细而言，修正部26进行FFT前处理，即，从A/D转换部170接收差拍信号SD(n)，并使所接收的差拍信号SD(n)中的、从检测部25收到的干涉判定标记中的标记值为1时的采样编号n的差拍信号SD(n)的振幅衰减。以下，将干涉判定标记中的标记值为1时的采样编号n设为nx。
例如，修正部26将所收到的差拍信号SD(n)中的I信号Si(n)及Q信号Sq(n)中的、采样编号nx的I信号Si(nx)以及Q信号Sq(nx)的振幅置换为零，以作为FFT前处理。修正部26将FFT前处理后的差拍信号SD(n)输出至窗函数处理部30。
再次参照图2，如上所述，窗函数处理部30对从干涉去除部20收到的FFT处理后的差拍信号SD(n)进行窗函数处理，并将窗函数处理后的差拍信号SD(n)输出至FFT处理部40。并且，FFT处理部40对从窗函数处理部30收到的差拍信号SD进行FFT处理，由此来生成功率谱。
图7是表示由本发明的实施方式的信号处理部中的FFT处理部所生成的功率谱的一例的图。图7中，横轴为频率，纵轴为振幅[dB]。图7中的虚线表示在通过干涉去除部20进行了FFT前处理的情况下由FFT处理部40所生成的功率谱P1的一例。图7中的实线表示在未进行FFT前处理的情况下由FFT处理部40所生成的功率谱P2的一例。
参照图7，在未进行FFT前处理的情况下由FFT处理部40所生成的功率谱P2因干涉波的影响而SN比低。与此相对，在通过干涉去除部20进行了FFT前处理的情况下由FFT处理部40所生成的功率谱P1与功率谱P2相比，SN比高，能够更准确地检测波峰。由此，能够正确地对探测对象区域中的目标进行探测。
此外，例如以往的脉冲雷达中，一般采用基于接收信号的方位方向的信号电平的比较结果来检测干涉信号的检测方式。具体而言，以往的脉冲雷达中，例如对彼此邻接的分割对象区域中的接收信号的信号电平进行比较，且判断为在具有比邻接的分割对象区域中的接收信号突出的振幅的接收信号中包含干涉信号。
但是，若将脉冲雷达中所用的所述检测方式适用于例如FM-CW方式的雷达装置，则功率谱的SN比有时会下降。以下进行具体说明。
图8以及图9是表示在本发明的实施方式的雷达装置中所生成的对数检波值的一例的图。图9是图8中的区域R1的放大图。图8以及图9中，横轴为差拍信号SD(n)的采样编号n的值，纵轴为振幅[dB]。图8以及图9中的实线表示基于与分割对象区域Ar1对应的差拍信号SD1(n)的对数检波值B1(n)。图8以及图9中的虚线表示基于与跟分割对象区域Ar1邻接的分割对象区域Ar2对应的差拍信号SD2(n)的对数检波值B2(n)。图8以及图9中的一点链线表示基于与跟分割对象区域Ar2邻接的分割对象区域Ar3对应的差拍信号SD3(n)的对数检波值B3(n)。
图8中，对数检波值B1(n)、对数检波值B2(n)、对数检波值B3(n)中，例如超过50dB的振幅的突出是由干涉波的影响所引起。
参照图9，对数检波值B1(n)、对数检波值B2(n)、对数检波值B3(n)在振幅为50dB以下的、无干涉波影响的状态下，仍存在振幅互不相同的情况。因此，在FM-CW方式的雷达装置中，若想要像脉冲雷达中的所述检测方式那样，基于对数检波值B的方位方向的信号电平的比较结果来检测干涉信号，则会误判定为在无干涉波影响的状态下的对数检波值B中包含干涉信号。并且，若去除了误判定的干涉信号，则所生成的功率谱的SN比有时会下降。
与此相对，本发明的实施方式的信号处理部100中，基于通过在时间区域中使用平滑化滤波器对于对数检波值B进行滤波而生成的滤波器信号、与对数检波值B来检测干涉信号，借由此结构，与基于对数检波值B的方位方向的信号电平的比较结果来检测干涉信号的结构相比，能够抑制干涉信号的误判定，从而更准确地检测干涉信号，因此能够抑制基于差拍信号SD而生成的功率谱P的SN比的下降。
[变形例]
图10是表示本公开的实施方式的变形例的干涉去除部的结构的图。参照图10，干涉去除部20A与干涉去除部20相比，取代修正部26而包括修正部26A，且还包括窗函数生成部27。信号处理部100也可为取代干涉去除部20而包括干涉去除部20A的结构。
图11是表示本发明的实施方式的变形例的信号处理部中的干涉去除部所接收的差拍信号的一例的图。图11中，横轴为差拍信号SD(n)的采样编号n的值，纵轴为振幅。图11中的实线表示差拍信号SD(n)中的I信号Si(n)。图11中的虚线表示差拍信号SD(n)中的Q信号Sq(n)。
参照图11，由于干涉波的影响，采样编号n为约100时的I信号Si(n)及Q信号Sq(n)、以及采样编号n为约480时的I信号Si(n)及Q信号Sq(n)的振幅急遽增大。
图12是表示由本发明的实施方式的变形例的信号处理部的干涉去除部中的检测部所生成的干涉判定标记的一例的图。图12中，横轴为差拍信号SD的采样编号n的值，纵轴为标记值。
参照图12，检测部25生成采样编号n为约100时的标记值以及采样编号n为约480时的标记值为1的干涉判定标记。检测部25将所生成的干涉判定标记输出至窗函数生成部27。
窗函数生成部27从检测部25接收干涉判定标记，并基于所接收的干涉判定标记来生成窗函数Wf。
图13是表示由本发明的实施方式的变形例的信号处理部的干涉去除部中的窗函数生成部所生成的窗函数的一例的图。图13中，横轴为差拍信号SD的采样编号n的值，纵轴为窗函数的系数Wc。
参照图13，窗函数生成部27生成窗函数Wf，所述窗函数Wf中，干涉判定标记中的标记值为1时的采样编号nx的系数Wc为零，且随着采样编号n从nx增加或减少，系数Wc直线增大而接近1。窗函数生成部27将所生成的窗函数Wf输出至修正部26A。另外，窗函数生成部27也可为生成下述窗函数Wf的结构，即，随着采样编号n从nx增加或减少，系数Wc例如像正弦曲线(sine curve)那样曲线地增大。
修正部26A进行通过将差拍信号SD(n)乘以窗函数Wf而使包含干涉信号的区域中的差拍信号SD(n)的振幅衰减的信号处理即FFT前处理。更详细而言，修正部26A进行如下所述的窗函数处理，即，从A/D转换部170接收差拍信号SD(n)，并将所接收的差拍信号SD(n)乘以从窗函数生成部27接收的窗函数Wf。修正部26A将窗函数处理后的差拍信号SD(n)输出至窗函数处理部30。
图14以及图15是表示本发明的实施方式的干涉去除部中的修正部所进行的FFT前处理后的差拍信号的一例的图。图15是图14中的区域R2的放大图。图14以及图15中，横轴为差拍信号SD(n)的采样编号n的值，纵轴为振幅。图14以及图15中的实线表示修正部26所进行的FFT前处理后的差拍信号SD(n)中的I信号Si(n)。图14以及图15中的虚线表示修正部26所进行的FFT前处理后的差拍信号SD(n)中的Q信号Sq(n)。
图16以及图17是表示本发明的实施方式的变形例的干涉去除部中的修正部所进行的FFT前处理后的差拍信号的一例的图。图17是图16中的区域R3的放大图。图16以及图17中，横轴为差拍信号SD(n)的采样编号n的值，纵轴为振幅。图16以及图17中的实线表示修正部26A所进行的FFT前处理后的差拍信号SD(n)中的I信号Si(n)。图16以及图17中的虚线表示修正部26A所进行的FFT前处理后的差拍信号SD(n)中的Q信号Sq(n)。
参照图15以及图17，修正部26所进行的FFT前处理后的差拍信号SD(n)中，干涉判定标记中的标记值为1时的采样编号nx的I信号Si(nx)以及Q信号Sq(nx)的振幅被置换为零，由此，nx前后的采样编号n的I信号Si(n)及Q信号Sq(n)急遽变化，即，成为不连续点。与此相对，修正部26A所进行的FFT前处理后的差拍信号SD(n)中，将差拍信号SD(n)乘以窗函数Wf，由此，nx前后的采样编号n的I信号Si(n)及Q信号Sq(n)的振幅不会急遽增减，而是平缓地变化，因此不会产生不连续点。
图18是表示由本发明的实施方式的信号处理部中的FFT处理部所生成的功率谱的一例的图。图18中，横轴为频率，纵轴为振幅[dB]。图18中的实线表示在通过干涉去除部20进行了FFT前处理的情况下由FFT处理部40所生成的功率谱P3。图18中的虚线表示在通过变形例的干涉去除部20A进行了FFT前处理的情况下由FFT处理部40所生成的功率谱P4。
参照图18，功率谱P4是基于不具有不连续点的差拍信号SD(n)而生成的功率谱，因此与功率谱P3相比，距离旁瓣小。
[动作的流程]
本发明的实施方式的雷达装置包括含有存储器的计算机，所述计算机中的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等运算处理部从所述存储器中读出以下的流程图以及序列的各步骤的一部分或全部并予以执行。所述程序可从外部进行安装。所述程序是以保存在记录介质中的状态而流通。
图19是对本发明的实施方式的雷达装置进行FFT前处理时的动作流程的一例进行规定的流程图。
参照图19，首先，雷达装置300算出差拍信号SD(n)的绝对值a(n)(步骤S102)。
接下来，雷达装置300进行绝对值a(n)的对数检波，由此来算出对数检波值B(n)(步骤S104)。
接下来，雷达装置300对于对数检波值B(n)，在时间区域中使用平滑化滤波器来进行滤波，由此来生成滤波器信号A(n)(步骤S106)。
接下来，雷达装置300基于对数检波值B(n)以及滤波器信号A(n)来检测差拍信号SD(n)中所含的干涉信号(步骤S108)。
接下来，雷达装置300进行使干涉信号的振幅衰减的FFT前处理(步骤S110)。
另外，本发明的实施方式的信号处理部100采用了包括修正部26的结构，但并不限定于此。信号处理部100也可为不包括修正部26的结构。此时，例如，信号处理部100包括将检测部25对干涉信号的检测结果通知给信号处理部100的外部的通知部。
而且，本发明的实施方式的信号处理部100中，滤波器部24采用了将多个对数检波值B(n)的平均值AvB决定为滤波器信号A(n)的初始值的结构，但并不限定于此。滤波器部24也可为将预先设定的值决定为滤波器信号A(n)的初始值的结构。
此外，期望一种可基于差拍信号来更准确地探测目标的技术。
例如，专利文献1所记载的技术是基于雷达接收信号的振幅的时间微分的绝对值，来判断是否有干涉波混入至雷达接收信号中。此种专利文献1所记载的技术中，例如难以对低频的干涉波以及具有固定频率的干涉波进行检测。而且，专利文献2所记载的技术中，为了检测干涉波而必须进行傅里叶转换等的处理，从而会导致电路规模变大。
与此相对，本发明的实施方式的信号处理部100中，滤波器部24对于基于发送信号与接收信号的差拍信号SD(n)的对数检波值B(n)，在时间区域中使用平滑化滤波器来进行滤波，由此来生成滤波器信号A(n)。检测部25基于对数检波值B(n)以及滤波器信号A(n)来检测差拍信号SD(n)中所含的干涉信号。
这样，基于通过在时间区域中使用平滑化滤波器对于对数检波值B(n)进行滤波而生成的滤波器信号A(n)与对数检波值B(n)来检测干涉信号，借由此结构，能够利用简易的处理来对包含多种频率的干涉波的干涉信号进行检测。而且，差拍信号SD(n)中，方位方向的信号电平变动相对较大，因此在将以往的脉冲雷达中普遍使用的方位方向的干涉去除处理适用于差拍信号SD(n)的情况下，有时会对干涉信号造成误判定。与此相对，借助所述结构，能够抑制因差拍信号的方位方向的信号电平变动引起的误判定，从而能够更准确地检测干涉信号，因此能够抑制基于差拍信号SD(n)而生成的功率谱P的SN比的下降。因此，能够基于差拍信号SD(n)来更准确地探测目标。
而且，本发明的实施方式的信号处理部100中，滤波器部24基于滤波器信号A(n-1)与对数检波值B(n)的比较结果来变更平滑化滤波器的设定。
借由此种结构，能够根据滤波器信号A(n-1)与对数检波值B(n)的比较结果，而生成可更切实地检测干涉信号的滤波器信号A(n)。
而且，本发明的实施方式的信号处理部100中，滤波器部24在向平滑化滤波器输入的对数检波值B(n)的变化满足规定条件的情况下，将平滑化滤波器变更为进一步抑制滤波器信号A(n)的时间变化的设定。
借由此种结构，能够抑制因滤波器信号A(n)追随于对数检波值B(n)的变化而引起的干涉信号的检测遗漏，且能够生成可更切实地检测干涉信号的滤波器信号A(n)。
而且，本发明的实施方式的信号处理部100中，检测部25基于对数检波值B(n)与滤波器信号A(n)的比较结果来检测干涉信号。
借由此种结构，能够利用使用所生成的滤波器信号A(n)与对数检波值B(n)的简易处理来检测干涉信号。
而且，本发明的实施方式的信号处理部100中，检测部25基于对数检波值B(n)与滤波器信号A(n)的差值或比来检测干涉信号。
借由此种结构，能够使用跟滤波器信号A(n)与对数检波值B(n)的差值或比相关的预先设定的阈值，而以简易的处理来更准确地检测干涉信号。
而且，本发明的实施方式的信号处理部100中，修正部26进行使干涉信号的振幅衰减的信号处理。
借由此种结构，能够使差拍信号SD(n)中所含的干涉波的成分衰减，因此能够使用修正处理后的差拍信号SD(n)来更准确地探测目标。
而且，本发明的实施方式的信号处理部100中，修正部26A进行通过将差拍信号SD(n)乘以窗函数Wf而使包含干涉信号的区域中的差拍信号SD(n)的振幅衰减的信号处理。
借由此种结构，能够抑制修正处理后的差拍信号SD(n)中的振幅的急遽的增减，因此能够抑制通过对差拍信号SD(n)进行FFT处理而生成的功率谱P中的距离旁瓣的增大。
而且，本发明的实施方式的信号处理部100中，滤波器部24将规定时间内的对数检波值B(n)的平均值AvB决定为滤波器信号A(n)的初始值。
借由此种结构，能够使用所决定的初始值以及递归函数来生成滤波器信号A(n)。
而且，本发明的实施方式的信号处理部100中，在滤波器部24中所用的平滑化滤波器为IIR滤波器。
借由此种结构，与使用FIR滤波器来生成滤波器信号A(n)的结构相比，能够生成相对于对数检波值B(n)的急遽的增减而不追随的滤波器信号A(n)，因此能够抑制干涉信号的误检测。
而且，本发明的实施方式的雷达装置300包括信号处理部100、发送部120以及接收部150。发送部120对发送信号进行发送。接收部150接收所发送的发送信号被目标反射的信号即反射信号。
借由此种结构，能够实现一种基于差拍信号SD(n)以及对数检波值B(n)来更准确地探测目标的雷达装置300。
而且，本发明的实施方式的雷达装置300中，发送部120经由旋转的发送天线130来发送发送信号。接收部150经由旋转的接收天线140来接收反射信号。
借由此种结构，能够向各个方向发送发送信号并接收反射信号，因此能够在更广的范围内探测目标。
而且，本发明的实施方式的雷达信号处理方法是被用于雷达装置300的信号处理部100中的雷达信号处理方法。所述雷达信号处理方法中，首先，对于基于发送信号与接收信号的差拍信号SD(n)的对数检波值B(n)，在时间区域中使用平滑化滤波器来进行滤波，由此来生成滤波器信号A(n)。接下来，信号处理部100基于对数检波值B(n)以及滤波器信号A(n)来检测差拍信号SD(n)中所含的干涉信号。
这样，基于通过在时间区域中使用平滑化滤波器对于对数检波值B(n)进行滤波而生成的滤波器信号A(n)与对数检波值B(n)来检测干涉信号，借由此方法，能够利用简易的处理来对包含多种频率的干涉波的干涉信号进行检测。而且，差拍信号SD(n)中，方位方向的信号电平变动相对较大，因此在将以往的脉冲雷达中普遍使用的方位方向的干涉去除处理适用于差拍信号的情况下，有时会对干涉信号造成误判定。与此相对，借助所述方法，能够抑制因差拍信号SD(n)的方位方向的信号电平变动引起的误判定，从而能够更准确地检测干涉信号，因此能够抑制基于差拍信号SD(n)而生成的功率谱P的SN比的下降。因此，能够基于差拍信号SD(n)来更准确地探测目标。
应认为，所述实施方式在所有方面是例示而非限制性者。本发明的范围是由权利要求书而非所述说明所示，且意图包含与权利要求书均等的含义以及范围内的所有变更。

Claims (13)

1.一种雷达信号处理装置，包括：
滤波器部，其经配置以基于从发送信号与接收信号获得的差拍信号来生成处理信号，并通过在时间区域中使用平滑化滤波器来对所述处理信号进行滤波来生成平滑信号；以及
检测部，其经配置以基于所述处理信号以及所述平滑信号来检测所述差拍信号中所含的干涉信号。
2.根据权利要求1所述的雷达信号处理装置，其中
所述滤波器部经配置以基于所述平滑信号与所述处理信号的比较来变更所述平滑化滤波器的设定。
3.根据权利要求2所述的雷达信号处理装置，其中
所述滤波器部经配置以在所述处理信号的变化满足规定条件时，将所述平滑化滤波器的所述设定变更为进一步抑制所述平滑信号的时间变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的雷达信号处理装置，其中
所述检测部经配置以基于所述处理信号与所述平滑信号的比较来检测所述干涉信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达信号处理装置，其中
所述检测部经配置以基于所述处理信号与所述平滑信号的差值或比来检测所述干涉信号。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的雷达信号处理装置，其中
所述雷达信号处理装置还包括：
修正部，其经配置以使所述干涉信号的振幅衰减。
7.根据权利要求6所述的雷达信号处理装置，其中
所述修正部经配置以通过将窗函数适用于所述差拍信号来使在包含所述干涉信号的时间的所述差拍信号的振幅衰减。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的雷达信号处理装置，其中
所述滤波器部经配置以将规定时间内的所述处理信号的平均值决定为所述平滑信号的初始值。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的雷达信号处理装置，其中
所述平滑化滤波器为无限冲激响应滤波器。
10.一种雷达装置，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的雷达信号处理装置；
发送部，其经配置以发送所述发送信号；以及
接收部，其经配置以接收被目标反射的反射信号。
11.根据权利要求10所述的雷达装置，其中
所述发送部经配置以经由旋转的天线来发送所述发送信号，
所述接收部经配置以经由旋转的天线来接收所述反射信号。
12.一种雷达信号处理方法，包括：
基于从发送信号与接收信号获得的差拍信号来生成处理信号；
通过在时间区域中使用平滑化滤波器来对所述处理信号进行滤波，来生成平滑信号；以及
基于所述处理信号以及所述平滑信号来检测所述差拍信号中所含的干涉信号。
13.一种存储介质，存储有雷达信号处理程序，所述雷达信号处理程序经配置以执行下述处理：
基于从发送信号与接收信号获得的差拍信号来生成处理信号；
通过在时间区域中使用平滑化滤波器来对所述处理信号进行滤波，来生成平滑信号；以及
基于所述处理信号以及所述平滑信号来检测所述差拍信号中所含的干涉信号。
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