JP2001051045A - レーダ装置 - Google Patents

レーダ装置

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JP2001051045A
JP2001051045A JP11227545A JP22754599A JP2001051045A JP 2001051045 A JP2001051045 A JP 2001051045A JP 11227545 A JP11227545 A JP 11227545A JP 22754599 A JP22754599 A JP 22754599A JP 2001051045 A JP2001051045 A JP 2001051045A
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JP
Japan
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radar
clutter
frequency
echoes
moving target
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JP11227545A
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Satoshi Nakamura
智 中村
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い距離分解能を得られるとともに、クラッタ
を除去して鮮明な移動目標像を得ることが可能なレーダ
装置を提供する。 【解決手段】高周波発振器1で生成された高周波信号を
もとに送信機2でレーダパルスを生成し、送受切換器3
を介して空中線4からレーダパルスを送出する。その
際、周波数制御部9により、連続する8つのレーダパル
ス毎に、その送信周波数を32段階に切り替える。この
ようにして送出されたレーダパルスの受信エコーのう
ち、同じ周波数にて送出されたレーダパルスに基づく8
つのエコーごとに、クラッタ除去手段6でMTI処理ま
たはドプラフィルタリング処理を施し、クラッタを除去
した移動目標信号を生成する。そして、送信周波数が3
2段階に切り替わるごとに得られる32個の移動目標信
号をもとに、高分解能処理部7で相対速度補正処理とF
FT処理とを施して目標情報を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば対空飛翔体
を検出するためのレーダ装置に関し、特に高い距離分解
能を得るための信号処理機能を備えるレーダ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】レーダ装置の距離分解能を高めるための
手法として、従来からステップド・フリクェンシー処理
が知られている。これは、(1)送信時には、図2(a)
に示すように一定の周波数間隔で割り当てられた複数の
レーダ送信周波数f0〜fn(図2ではn=32)をパ
ルス繰返し周期ごとに切り替えつつ送信し、(2)受信
時には、これらの送信周波数と同一の基準周波数にて順
次受信される信号からレーダビデオ信号S0〜Sn(図
2ではn=32)を再生し、このレーダビデオ信号をも
とに高分解能処理を施す。
【0003】ステップド・フリクェンシー処理とは、上
記(1),(2)の手順を繰り返して所望のレーダ像を
取得する処理方式であり、目標への高い距離分解能を得
ることを可能とするものである。受信時に実施する高分
解能処理としては、いわゆるFFT(高速フーリエ変
換)によることが多い。
【0004】ところで、移動目標から反射されるエコー
と、クラッタから反射されるエコーとでは、ドプラ効果
のためその周波数が異なり、レーダビデオ信号の位相回
転速度が異なる。このことを利用して、複数のエコーを
もとにその位相回転量に注目してクラッタ成分を除去す
るMTI処理が実用化されている。このような処理を行
うためには、複数の、しかも送信周波数の等しいレーダ
パルスに基づくエコー同志の比較を行う必要がある。
【0005】しかしながら従来のステップド・フレクェ
ンシー処理では、送信周波数をパルス繰返し周期毎に段
階的に切り替えることにより距離分解能の向上を図るよ
うにしているため、この種のレーダ装置では、上記のM
TI処理などのクラッタ除去処理を行うことができなか
った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
のレーダ装置におけるステップド・フリクェンシー処理
では、パルス繰返し周期毎に周波数を切り替えるように
しているためMTI処理などによるクラッタ除去を行う
ことができず、高い距離分解能を得たとしても肝心の移
動目標がクラッタに埋もれてしまう虞があった。
【0007】本発明は上記事情によりなされたもので、
その目的は、高い距離分解能を得られるとともに、クラ
ッタを除去して鮮明な移動目標像を得ることが可能なレ
ーダ装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、レーダパルスを所定の時間間隔で繰り返し
送出する送信手段と、この送信手段により送出されるレ
ーダパルスの送信周波数を、連続するm個(mは2以上
の自然数)のレーダパルスごとに、一定の周波数レンジ
にわたってn段階(nは2以上の自然数)に切り替える
周波数制御手段と、前記送出されたレーダパルスのエコ
ーを送信周波数と位相同期して受信する受信手段と、こ
の受信手段により受信された前記エコーのうち前記連続
するm個のレーダパルスに基づくm個のエコーごとに、
これらのエコーをもとにクラッタ成分を除去した1個の
移動目標信号を生成するクラッタ除去手段と、前記レー
ダパルスの送信周波数が一巡するごとに前記クラッタ除
去手段で生成されるn個の移動目標信号を用いて、距離
方向の分解能を高めた目標への距離情報を得る信号処理
手段とを具備するようにしたものである。
【0009】クラッタ除去手段としては、前記m個のエ
コーのそれぞれに含まれるドプラ成分に基づいて移動目
標成分を抽出することでクラッタ成分を除去するように
する。このための処理として、いわゆるMTI(Moving
Target Indicator)処理またはドプラフィルタリング
処理を利用することができる。
【0010】好ましくは、上記mおよびnの値を2のべ
き乗とすると技術的に都合が良い。例えばm=32、n
=128などが挙げられる。
【0011】上記構成によれば、レーダパルスの送信周
波数は個々のパルス毎にではなく、最初の32個がf
1、次の32個がf2、…というように、連続するm個
を単位として切り替えられる。このようにして送出され
たレーダパルスのエコーのうち、上記送信周波数がそれ
ぞれ等しいm個を一纏めとして、クラッタ除去手段によ
るクラッタ除去処理の施された1個の移動目標信号が生
成される。
【0012】クラッタ除去手段では、送信周波数が一巡
するごとにn個の移動目標信号が生成されることにな
る。これらの移動目標信号はそれぞれ異なる送信周波数
に基づくものであり、これを用いて距離精度の高い目標
情報が算出される。
【0013】このように、連続する複数のパルスの送信
周波数を同じにすることで、受信の際にクラッタの除去
を施すことが初めて可能となる。しかも、クラッタ除去
された移動目標信号はそれぞれ送信周波数の異なるレー
ダパルスに基づくものなので、距離精度を高めることも
可能となる。
【0014】すなわち本発明の基本思想は、個々のレー
ダパルス毎に送信周波数毎を切り替えるのではなく、連
続する複数のパルスごとに送信周波数を切り替えるよう
にすることで、距離分解能の向上を図りつつクラッタの
除去をも行えるようにすることにある。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係わるレ
ーダ装置の構成を示すブロック図である。図1において
高周波発振器1で生成された高安定の高周波信号は、送
信機2および受信機5に与えられる。送信機2は与えら
れた高周波信号から、ある規定された時間間隔のレーダ
パルスを生成する。このレーダパルスは送受切換器3を
介して空中線4から空間に放射される。
【0016】空中線4に到来したレーダエコーは、送受
切換器3を介して受信機5に与えられる。受信機5は、
高周波発振器1から与えられる高周波信号をもとにレー
ダエコーに対して位相検波を施し、得られたレーダビデ
オ信号を次段のクラッタ除去部6に送出する。クラッタ
除去部6は、レーダビデオ信号に含まれるクラッタ成分
を除去して移動目標信号のみを抽出し、これを高分解能
処理部7に与える。
【0017】高分解能処理部7は、移動目標信号に対し
て相対速度補正処理および高速フーリエ変換(FFT)
処理を施し、距離分解能を高くした目標ビデオを生成し
てこれを指示器8に表示する。
【0018】ところで、クラッタ除去部6はMTI処理
手段6aまたはドプラフィルタリング処理手段6bを備
える。MTI処理手段6aは、いわゆるMTI(Moving
Target Indicator)処理として知られているアルゴリ
ズムにより、移動目標からの受信エコーに含まれる位相
回転量をもとに移動目標成分とクラッタ成分とを区別し
てクラッタ成分のみを除去するものである。またドプラ
フィルタリング処理手段6bは、同じく移動目標からの
受信エコーに含まれるドプラ周波数成分をFFT処理な
どにより抽出するものである。
【0019】ここで、高周波発振器1の発振周波数は周
波数制御部9により制御され、これに応じて空中線4か
ら放射されるレーダパルスの送信周波数が可変される。
この送信周波数を示す情報は、クラッタ除去部6と高分
解能処理部7とに与えられる。
【0020】上記構成において周波数制御部9は、図2
(b)に示すごとく、連続して送出されるレーダパルス
のうち8個を単位として、その送信周波数をf1からf
32へと32段階に切り替える。これに応じて目標から
のエコーも、連続する8個を単位として同じ送信周波数
に基づくものとなる。
【0021】空中線4を介して受信された目標エコーは
受信機5にて位相検波され、レーダビデオ信号がクラッ
タ除去部6に与えられる。クラッタ除去部6は、与えら
れたレーダビデオ信号のうち上記同じ送信周波数に基づ
く8個を単位としてクラッタ除去を施し、移動目標信号
成分のみの1つの移動目標信号Sn(n=1〜32)を
生成する。
【0022】ここでの処理方法としては、例えばFFT
(高速フーリエ変換)を用いたスペクトル解析処理(ド
プラフィルタリング処理)などが挙げられる。要する
に、エコーに含まれるドプラ成分のうち、位相または周
波数の変化しない成分を複数のエコーをもとに相殺する
ことにより、クラッタを除去する。これは、一般的なM
TI処理、ドプラフィルタリング処理アルゴリズムに基
づく手順である。
【0023】上記した処理手順により、受信した8個の
エコー毎にクラッタの除去された1つの移動目標信号が
生成され、この移動目標信号は高分解能処理部7に与え
られる。高分解能処理部7には、レーダパルスの周波数
が一巡するごとに32個の移動目標信号が与えられるこ
とになる。
【0024】高分解能処理部7では、与えられる移動目
標信号S1〜S32に対して、目標との相対速度補正処
理と、32ポイントFFT処理が施され、これにより距
離分解能の高い目標情報が算出される。このようにして
得られた目標情報は次段の指示器8に与えられ、モニタ
表示などに供される。
【0025】このように本実施形態では、高周波発振器
1で生成された高周波信号をもとに送信機2でレーダパ
ルスを生成し、送受切換器3を介して空中線4からレー
ダパルスを送出する。その際、周波数制御部9により、
連続する8つのレーダパルス毎に、その送信周波数を3
2段階に切り替える。このようにして送出されたレーダ
パルスの受信エコーのうち、同じ周波数にて送出された
レーダパルスに基づく8つのエコーごとに、クラッタ除
去手段6でクラッタ除去処理を施し、クラッタを除去し
た移動目標信号を生成する。そして、送信周波数が32
段階に切り替わるごとに得られる32個の移動目標信号
をもとに、高分解能処理部7で相対速度補正処理とFF
T処理を施して目標情報を得るようにしている。
【0026】このようにしたので、従来のステップド・
フリクェンシー処理に対してクラッタ成分を除去した移
動目標信号を与えることが可能となるので、従来のステ
ップド・フリクェンシー処理により享受できる高い距離
分解能はそのままに、クラッタを除去した鮮明な目標像
を得ることも可能となる。
【0027】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば上記実施形態では、連続する8
個のレーダパルス毎に、送信周波数を32段階で切り替
えるものとしたが、必ずしもこれに限らない。例えば連
続する32個のレーダパルス毎に、送信周波数を128
段階で切り替えるようにしても良い。このように送信周
波数を同じくするレーダパルスの数、また周波数の切り
替え段階を増やすことでより高精度な目標像を得ること
ができるであろう。また、上記例では送信周波数を同じ
くするレーダパルスの数および周波数の切り替え段階
を、2のべき乗個としたが、これに限らず任意の数を設
定して良い。
【0028】このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形実施を行うことができる。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
い距離分解能を得られるとともに、クラッタを除去して
鮮明な移動目標像を得ることが可能なレーダ装置を提供
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わるレーダ装置の構成を示すブロ
ック図。
【図2】 レーダパルスの送信の仕方を、従来のレーダ
装置(a)と本発明に係わるレーダ装置(b)との比較
において示す図。
【符号の説明】
1…高周波発振器 2…送信機 3…送受切換器 4…空中線 5…受信機 6…クラッタ除去部 6a…MTI処理手段 6b…ドプラフィルタリング処理手段 7…高分解能処理部 8…指示器 9…周波数制御部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーダパルスを所定の時間間隔で繰り返
    し送出する送信手段と、 この送信手段により送出されるレーダパルスの送信周波
    数を、連続するm個(mは2以上の自然数)のレーダパ
    ルスごとに、一定の周波数レンジにわたってn段階(n
    は2以上の自然数)に切り替える周波数制御手段と、 前記送出されたレーダパルスのエコーを送信周波数と位
    相同期して受信する受信手段と、 この受信手段により受信された前記エコーのうち前記連
    続するm個のレーダパルスに基づくm個のエコーごと
    に、これらのエコーをもとにクラッタ成分を除去した1
    個の移動目標信号を生成するクラッタ除去手段と、 前記レーダパルスの送信周波数が一巡するごとに前記ク
    ラッタ除去手段で生成されるn個の移動目標信号を用い
    て、距離方向の分解能を高めた目標への距離情報を得る
    信号処理手段とを具備することを特徴とするレーダ装
    置。
  2. 【請求項2】 前記クラッタ除去手段は、前記m個のエ
    コーのそれぞれに含まれるドプラ成分に基づいて移動目
    標成分のみを抽出することで、前記クラッタ成分を除去
    するものであることを特徴とする請求項1に記載のレー
    ダ装置。
  3. 【請求項3】 前記mおよびnを、それぞれ2のべき乗
    としたことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
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