JP2001147268A - 目標観測装置及び目標観測方法 - Google Patents
目標観測装置及び目標観測方法Info
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Abstract
る情報が得られず、レーダ画像上における目標31の移
動方向や移動位置を予測することができないなどの課題
があった。 【解決手段】 画像再生手段45が出力するレーダ画像
と遅延手段46が出力するレーダ画像を比較して、その
レーダ画像における各反射点の移動ベクトルを求める。
Description
測して、その目標を追跡する目標観測装置及び目標観測
方法に関するものである。
号公報に示された従来の目標観測装置を示す構成図であ
り、図において、1は高周波信号を出力する送信機、2
は送信機1から出力された高周波信号を目標に向けて放
射するとともに、その目標に反射された高周波信号を受
信する送受信アンテナ、3は送受切替器、4は高周波信
号を受信する受信機、5は受信機4により受信された高
周波信号から目標の電波散乱断面積分布(以下、RCS
分布という)を表すレーダ画像を再生する画像再生手段
である。
から目標の速度を求める目標追尾手段、7は目標追尾手
段6が出力する目標の速度からレーダ画像の点像応答を
推定する点像応答推定手段、8は目標追尾手段6が出力
する目標の速度から目標のアスペクト角を推定する目標
アスペクト角推定手段、9は目標の形状や名称などの情
報を格納する目標形状データ蓄積手段、10は目標形状
データ蓄積手段9に格納されている目標の3次元形状を
参照し、目標のアスペクト角から目標のRCS分布を算
出するRCS算出手段、11はRCS算出手段10によ
り算出されたRCS分布に対して点像応答の畳み込み積
分を実施して、疑似レーダ画像を生成する畳み込み積分
手段である。
ーダ画像と畳み込み積分手段11により生成された疑似
レーダ画像の相関値を演算する相関演算手段、13は相
関演算手段12により演算された相関値の中から最大と
なるものを検出する最大値検出手段、14は目標形状デ
ータ蓄積手段9から相関値が最大となった辞書画像に相
当する目標の情報を読み出す目標識別結果出力手段であ
る。
構成図であり、図において、21は受信機4により受信
された高周波信号に対してパルス圧縮を行うレンジ圧縮
手段、22はレンジ圧縮手段21による圧縮後の高周波
信号をレンジビン番号m及びパルスヒット番号nに応じ
て格納する2次元記憶手段、23は目標の中心点のドッ
プラー周波数がゼロになるように位相補償とレンジビン
の並べ換えを行う動き補償手段、24は位相補償後の受
信信号をレンジビン毎にFFT(Fast Fouri
er Transform)を行うクロスレンジ圧縮手
段である。図12及び図13は目標観測装置による観測
のジオメトリを説明する説明図であり、図において、3
1は目標、32は目標31の中心点である。
発生した高周波信号は、送受切替器3を経て送受信アン
テナ2から目標31に向けて放射される。目標31に照
射された高周波信号の一部は、目標31に反射して、送
受信アンテナ2に受信され、送受切替器3を経て受信機
4で増幅・検波されたのち、画像再生手段5によって目
標31のRCS分布を表すレーダ画像に変換される。
1は、受信機4から高周波信号である受信信号を入力す
ると、レンジ分解能を高めるため、その受信信号に対し
てパルス圧縮処理を実施する。なお、レンジ圧縮後の受
信信号は、レンジビン番号m及びパルスヒット番号nに
応じて2次元記憶手段22に格納する。
ンジ圧縮手段21がレンジ圧縮後の受信信号を2次元記
憶手段22に格納すると、目標31の動きから画像再生
に有害なランダム成分を除去するため、2次元記憶手段
22からレンジ圧縮後の受信信号を読み出し、目標31
の中心点32のドップラー周波数がゼロになるように、
位相補償とレンジビンの並べ換えを実施する。なお、動
き補償後の受信信号は、再び2次元記憶手段22に格納
する。
旋回運動により回転しているものと仮定すると、同一レ
ンジビン内に存在する目標上の各点は、それぞれ異なる
ドップラー周波数の反射波を生じる。また、目標31が
直進運動している場合であっても同様に、同一レンジビ
ン内に存在する目標上の各点は、それぞれ異なるドップ
ラー周波数の反射波を生じる。これは図13(a)に示
す運動は、動き補償手段23の働きによって図13
(b)に示す運動と等価になることから理解できる。
レンジ圧縮手段24は、位相補償後の受信信号をレンジ
ビン毎にFFTを実施することにより、レンジと直交す
る方向であるクロスレンジの分解能を向上させる。これ
らの処理によって受信信号は、レンジ及びクロスレンジ
の両方向について高分解能化され、目標上の各点のRC
S分布を表すレーダ画像に変換される。
段11までの手段は、与えられた観測条件における各種
の目標の疑似レーダ画像を生成する。即ち、目標追尾手
段6が受信機4により受信された高周波信号から目標の
速度を求めると、点像応答推定手段7は、目標追尾手段
6が出力する目標の速度からレーダ画像の点像応答を推
定する。
標追尾手段6が出力する目標の速度から目標のアスペク
ト角を推定し、RCS算出手段10は、目標形状データ
蓄積手段9に格納されている目標の3次元形状を参照
し、目標のアスペクト角から目標のRCS分布を算出す
る。そして、畳み込み積分手段11は、そのRCS分布
に対して点像応答の畳み込み積分を実施して、疑似レー
ダ画像を生成する。
ーダ画像を再生し、畳み込み積分手段11が疑似レーダ
画像を生成すると、そのレーダ画像と疑似レーダ画像の
相関値を演算する。最大値検出手段13は、相関演算手
段12により演算された相関値の中で、相関値が最大と
なるレーダ画像を検出する。
大値検出手段13により相関値が最大となるレーダ画像
が検出されると、そのレーダ画像を辞書画像として、目
標形状データ蓄積手段9から辞書画像に相当する目標3
1の情報(例えば、目標31の3次元形状や名称などの
情報)を読み出し、その目標31の情報を出力すること
により、レーダによる目標31の自動識別を実現する。
以上のように構成されているので、時間の経過に伴うレ
ーダ画像の変化を特定する情報が得られず、レーダ画像
上における目標31の移動方向や移動位置を予測するこ
とができないなどの課題があった。
めになされたもので、レーダ画像上における目標の移動
方向や移動位置を予測することができる目標観測装置及
び目標観測方法を得ることを目的とする。
装置は、画像再生手段により再生されたレーダ画像と遅
延手段により遅延されたレーダ画像を比較して、そのレ
ーダ画像における各反射点の移動ベクトルを求める画像
比較手段を設けたものである。
方向に回転運動する場合、一方のレーダ画像の各反射点
に対応する他方のレーダ画像の反射点の探索範囲をレー
ダ画像全体の4分の1に制限する画像比較手段を設けた
ものである。
により遅延されたレーダ画像における反射点が第1象限
にある場合には当該反射点の左上四半面、第2象限にあ
る場合には当該反射点の左下四半面、第3象限にある場
合には当該反射点の右下四半面、第4象限にある場合に
は当該反射点の右上四半面を探索範囲に決定する画像比
較手段を設けたものである。
り子運動する場合、一方のレーダ画像の各反射点に対応
する他方のレーダ画像の反射点の探索範囲をレーダ画像
全体の2分の1に制限する画像比較手段を設けたもので
ある。
により遅延されたレーダ画像における反射点が第1象限
又は第2象限にある場合には当該反射点の左半面、第3
象限又は第4象限にある場合には当該反射点の右半面を
探索範囲に決定する画像比較手段を設けたものである。
レーダ画像と遅延したレーダ画像を比較して、そのレー
ダ画像における各反射点の移動ベクトルを求めるように
したものである。
方向に回転運動する場合、一方のレーダ画像の各反射点
に対応する他方のレーダ画像の反射点の探索範囲をレー
ダ画像全体の4分の1に制限するようにしたものであ
る。
レーダ画像における反射点が第1象限にある場合には当
該反射点の左上四半面、第2象限にある場合には当該反
射点の左下四半面、第3象限にある場合には当該反射点
の右下四半面、第4象限にある場合には当該反射点の右
上四半面を探索範囲に決定するようにしたものである。
り子運動する場合、一方のレーダ画像の各反射点に対応
する他方のレーダ画像の反射点の探索範囲をレーダ画像
全体の2分の1に制限するようにしたものである。
レーダ画像における反射点が第1象限又は第2象限にあ
る場合には当該反射点の左半面、第3象限又は第4象限
にある場合には当該反射点の右半面を探索範囲に決定す
るようにしたものである。
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による目
標観測装置を示す構成図であり、図において、41は高
周波信号を出力する送信機、42は送信機41から出力
された高周波信号を目標に向けて放射するとともに、そ
の目標に反射された高周波信号を受信する送受信アンテ
ナ、43は送受切替器、44は目標の反射信号である高
周波信号を受信する受信機、45は受信機44により受
信された高周波信号から目標のRCS分布を表すレーダ
画像を再生する画像再生手段である。
レーダ画像を一定時間保持してから出力する遅延手段、
47は画像再生手段45が出力するレーダ画像と遅延手
段46が出力するレーダ画像を比較して、そのレーダ画
像における各反射点の移動ベクトルを求める画像比較手
段である。
明図である。ここでは、船舶のレーダ画像を例として用
いており、横軸uが距離、縦軸vがクロスレンジであ
る。また、濃度がRCS分布を表しており、船舶の2次
元画像が濃淡で示されていることが分かる。図2(a)
と(b)は僅かな時間差をおいて観測された2枚のレー
ダ画像であり、(b)は(a)に対して若干回転してい
ることが分かる。50は船首に近い部分の反射点の像で
ある。なお、図3はこの発明の実施の形態1による目標
観測方法を示すフローチャートである。
41が高周波信号を送受切替器43に出力すると、送受
信アンテナ42が高周波信号を目標に向けて放射する
(ステップST1)。また、送受信アンテナ42は、目
標に向けて放射した高周波信号のうち、その目標に反射
された高周波信号を受信し、送受切替器43に出力する
(ステップST2)。
信号を受けると、その高周波信号を増幅・検波し(ステ
ップST3)、画像再生手段45は、受信機44が出力
する高周波信号から目標のRCS分布を表すレーダ画像
を順次再生し、そのレーダ画像を遅延手段46及び画像
比較手段47に出力する(ステップST4)。なお、画
像再生手段45は、従来例における画像再生手段5と同
様に、レンジ及びクロスレンジの両方向について高分解
能化を図るため、レンジ圧縮処理,動き補償処理及びク
ロスレンジ圧縮処理を実施する。
出力する現時刻のレーダ画像(図2(b)を参照)と遅
延手段46により遅延された一定時間前のレーダ画像
(図2(a)を参照)を比較して、そのレーダ画像にお
ける各反射点の移動ベクトルを求める(ステップST
5)。例えば、各反射点の周囲の形状や反射強度を手が
かりにして、パターンマッチングを実行することによ
り、2枚のレーダ画像における各反射点の対応関係を特
定して、各反射点の移動ベクトルを求める。因みに、図
2(a)のレーダ画像における反射点の像50は、図2
(b)のレーダ画像における反射点の像50と対応関係
がある。
によれば、画像再生手段45が出力するレーダ画像と遅
延手段46が出力するレーダ画像を比較して、そのレー
ダ画像における各反射点の移動ベクトルを求めるように
構成したので、レーダ画像上における目標の移動方向や
移動位置を予測することができる効果を奏する。
態2における画像比較手段の動作を示すフローチャート
である。図5はレーダ画像における反射点の移動の軌跡
を示す説明図であり、図6は目標の回転運動を示す説明
図である。図5及び図6において、51は目標の船尾に
近い部分の反射点、52は目標の回転運動、53は回転
運動によるレーダ画像上の反射点51の移動の軌跡であ
る。なお、LOS(Line of sight)は送
受信アンテナ42と目標を結ぶ線分である。
画像は一方の軸が距離、他方の軸がクロスレンジで構成
されるが、クロスレンジは物理的にはドップラー周波数
であり、距離の時間変化に相当する。即ち、クロスレン
ジcは距離rと次の関係にある。ただし、λは高周波信
号の波長である。
向に回転運動する場合には、そのレーダ画像上の反射点
51は図5に示すように、レーダ画像の原点を中心にし
て、常に左方向に回転することが式(1)から理解され
る。なお、目標が図6の回転方向と逆方向に回転する場
合も、そのレーダ画像上の反射点51は図5に示すよう
に、レーダ画像の原点を中心にして常に左方向に回転す
る。
レーダ画像における反射点51に対応する後の時刻のレ
ーダ画像の反射点を探索する際、先の時刻のレーダ画像
における反射点51の位置に応じて、後の時刻のレーダ
画像における反射点の探索範囲を制限するようにする。
で、距離r0,クロスレンジc0の反射点に対応する反
射点を、時刻t=t0+Δtにおけるレーダ画像上で探
索を実施する場合には、(r0,c0)の反射点の位置
に応じて、反射点の探索範囲を次のように制限する。
にある場合には、その反射点の左上四半面を探索範囲に
決定し(ステップST11,ST12)、その反射点の
位置が第2象限にある場合には、その反射点の左下四半
面を探索範囲に決定する(ステップST13,ST1
4)。また、その反射点の位置が第3象限にある場合に
は、その反射点の右下四半面を探索範囲に決定し(ステ
ップST15,ST16)、その反射点の位置が第4象
限にある場合には、その反射点の右上四半面を探索範囲
に決定する(ステップST15,ST17)。
2枚のレーダ画像における各反射点の対応関係を特定す
ると、上記実施の形態1と同様に、2枚のレーダ画像を
比較して、各反射点の移動ベクトルを求める。この実施
の形態2によれば、目標が一方向に回転運動する場合、
対応する反射点の探索範囲をレーダ画像全体の4分の1
に制限するので、対応する反射点の探索時間が短縮さ
れ、各反射点の移動ベクトルを短時間で求めることがで
きる効果を奏する。
態3における画像比較手段の動作を示すフローチャート
である。図8はレーダ画像における反射点の移動の軌跡
を示す説明図であり、図9は目標の振り子運動を示す説
明図である。図8及び図9において、54は目標のロー
ルの振り子運動、55は目標のヨーの振り子運動、56
は目標のピッチの振り子運動、57は振り子運動による
レーダ画像上の反射点51の移動の軌跡である。
態2では、目標が一方向に回転運動する場合、反射点の
探索範囲をレーダ画像全体の4分の1に制限するものに
ついて示したが、目標が図9に示すように振り子運動す
る場合には、そのレーダ画像上の反射点51は図8に示
すように、レーダ画像の原点を中心にするとは限らない
が、左方向に回転することが式(1)から理解される。
レーダ画像における反射点51に対応する後の時刻のレ
ーダ画像の反射点を探索する際、先の時刻のレーダ画像
における反射点51の位置に応じて、後の時刻のレーダ
画像における反射点の探索範囲を制限するようにする。
で、距離r0,クロスレンジc0の反射点に対応する反
射点を、時刻t=t0+Δtにおけるレーダ画像上で探
索を実施する場合には、(r0,c0)の反射点の位置
に応じて、反射点の探索範囲を次のように制限する。
又は第2象限にある場合には、その反射点の左半面を探
索範囲に決定し(ステップST21,ST22)、その
反射点の位置が第3象限又は第4象限にある場合には、
その反射点の右半面を探索範囲に決定する(ステップS
T21,ST23)。
2枚のレーダ画像における各反射点の対応関係を特定す
ると、上記実施の形態1と同様に、2枚のレーダ画像を
比較して、各反射点の移動ベクトルを求める。この実施
の形態3によれば、目標が振り子運動する場合、対応す
る反射点の探索範囲をレーダ画像全体の2分の1に制限
するので、対応する反射点の探索時間が短縮され、各反
射点の移動ベクトルを短時間で求めることができる効果
を奏する。
再生手段により再生されたレーダ画像と遅延手段により
遅延されたレーダ画像を比較して、そのレーダ画像にお
ける各反射点の移動ベクトルを求める画像比較手段を設
けるように構成したので、レーダ画像上における目標の
移動方向や移動位置を予測することができる効果があ
る。
動する場合、一方のレーダ画像の各反射点に対応する他
方のレーダ画像の反射点の探索範囲をレーダ画像全体の
4分の1に制限する画像比較手段を設けるように構成し
たので、各反射点の探索時間が短縮され、各反射点の移
動ベクトルを短時間で求めることができる効果がある。
れたレーダ画像における反射点が第1象限にある場合に
は当該反射点の左上四半面、第2象限にある場合には当
該反射点の左下四半面、第3象限にある場合には当該反
射点の右下四半面、第4象限にある場合には当該反射点
の右上四半面を探索範囲に決定する画像比較手段を設け
るように構成したので、対応関係のある反射点を速やか
に探索することができる効果がある。
場合、一方のレーダ画像の各反射点に対応する他方のレ
ーダ画像の反射点の探索範囲をレーダ画像全体の2分の
1に制限する画像比較手段を設けるように構成したの
で、各反射点の探索時間が短縮され、各反射点の移動ベ
クトルを短時間で求めることができる効果がある。
れたレーダ画像における反射点が第1象限又は第2象限
にある場合には当該反射点の左半面、第3象限又は第4
象限にある場合には当該反射点の右半面を探索範囲に決
定する画像比較手段を設けるように構成したので、対応
関係のある反射点を速やかに探索することができる効果
がある。
遅延したレーダ画像を比較して、そのレーダ画像におけ
る各反射点の移動ベクトルを求めるように構成したの
で、レーダ画像上における目標の移動方向や移動位置を
予測することができる効果がある。
動する場合、一方のレーダ画像の各反射点に対応する他
方のレーダ画像の反射点の探索範囲をレーダ画像全体の
4分の1に制限するように構成したので、各反射点の探
索時間が短縮され、各反射点の移動ベクトルを短時間で
求めることができる効果がある。
おける反射点が第1象限にある場合には当該反射点の左
上四半面、第2象限にある場合には当該反射点の左下四
半面、第3象限にある場合には当該反射点の右下四半
面、第4象限にある場合には当該反射点の右上四半面を
探索範囲に決定するように構成したので、対応関係のあ
る反射点を速やかに探索することができる効果がある。
場合、一方のレーダ画像の各反射点に対応する他方のレ
ーダ画像の反射点の探索範囲をレーダ画像全体の2分の
1に制限するように構成したので、各反射点の探索時間
が短縮され、各反射点の移動ベクトルを短時間で求める
ことができる効果がある。
おける反射点が第1象限又は第2象限にある場合には当
該反射点の左半面、第3象限又は第4象限にある場合に
は当該反射点の右半面を探索範囲に決定するように構成
したので、対応関係のある反射点を速やかに探索するこ
とができる効果がある。
を示す構成図である。
る。
を示すフローチャートである。
段の動作を示すフローチャートである。
す説明図である。
段の動作を示すフローチャートである。
す説明図である。
る。
明する説明図である。
明する説明図である。
器、44 受信機、45 画像再生手段、46 遅延手
段、47 画像比較手段、50 反射点の像、51 反
射点、52 回転運動、53 反射点51の移動の軌
跡、54〜56振り子運動、57 反射点51の移動の
軌跡。
Claims (10)
- 【請求項1】 目標の反射信号を受信して、その目標の
レーダ画像を再生する画像再生手段と、上記画像再生手
段により再生されたレーダ画像を遅延する遅延手段と、
上記画像再生手段により再生されたレーダ画像と上記遅
延手段により遅延されたレーダ画像を比較して、そのレ
ーダ画像における各反射点の移動ベクトルを求める画像
比較手段とを備えた目標観測装置。 - 【請求項2】 画像比較手段は、2枚のレーダ画像にお
ける各反射点の対応関係を特定して、各反射点の移動ベ
クトルを求める際、目標が一方向に回転運動する場合、
一方のレーダ画像の各反射点に対応する他方のレーダ画
像の反射点の探索範囲をレーダ画像全体の4分の1に制
限することを特徴とする請求項1記載の目標観測装置。 - 【請求項3】 画像比較手段は、遅延手段により遅延さ
れたレーダ画像における反射点が第1象限にある場合に
は当該反射点の左上四半面、第2象限にある場合には当
該反射点の左下四半面、第3象限にある場合には当該反
射点の右下四半面、第4象限にある場合には当該反射点
の右上四半面を探索範囲に決定することを特徴とする請
求項2記載の目標観測装置。 - 【請求項4】 画像比較手段は、2枚のレーダ画像にお
ける各反射点の対応関係を特定して、各反射点の移動ベ
クトルを求める際、目標が振り子運動する場合、一方の
レーダ画像の各反射点に対応する他方のレーダ画像の反
射点の探索範囲をレーダ画像全体の2分の1に制限する
ことを特徴とする請求項1記載の目標観測装置。 - 【請求項5】 画像比較手段は、遅延手段により遅延さ
れたレーダ画像における反射点が第1象限又は第2象限
にある場合には当該反射点の左半面、第3象限又は第4
象限にある場合には当該反射点の右半面を探索範囲に決
定することを特徴とする請求項4記載の目標観測装置。 - 【請求項6】 目標の反射信号を受信して、その目標の
レーダ画像を再生し、そのレーダ画像を遅延すると、そ
の再生したレーダ画像とその遅延したレーダ画像を比較
して、そのレーダ画像における各反射点の移動ベクトル
を求める目標観測方法。 - 【請求項7】 2枚のレーダ画像における各反射点の対
応関係を特定して、各反射点の移動ベクトルを求める
際、目標が一方向に回転運動する場合、一方のレーダ画
像の各反射点に対応する他方のレーダ画像の反射点の探
索範囲をレーダ画像全体の4分の1に制限することを特
徴とする請求項6記載の目標観測方法。 - 【請求項8】 遅延したレーダ画像における反射点が第
1象限にある場合には当該反射点の左上四半面、第2象
限にある場合には当該反射点の左下四半面、第3象限に
ある場合には当該反射点の右下四半面、第4象限にある
場合には当該反射点の右上四半面を探索範囲に決定する
ことを特徴とする請求項7記載の目標観測方法。 - 【請求項9】 2枚のレーダ画像における各反射点の対
応関係を特定して、各反射点の移動ベクトルを求める
際、目標が振り子運動する場合、一方のレーダ画像の各
反射点に対応する他方のレーダ画像の反射点の探索範囲
をレーダ画像全体の2分の1に制限することを特徴とす
る請求項6記載の目標観測方法。 - 【請求項10】 遅延したレーダ画像における反射点が
第1象限又は第2象限にある場合には当該反射点の左半
面、第3象限又は第4象限にある場合には当該反射点の
右半面を探索範囲に決定することを特徴とする請求項9
記載の目標観測方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33182599A JP3810600B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 目標観測装置及び目標観測方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33182599A JP3810600B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 目標観測装置及び目標観測方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001147268A true JP2001147268A (ja) | 2001-05-29 |
JP3810600B2 JP3810600B2 (ja) | 2006-08-16 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33182599A Expired - Fee Related JP3810600B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 目標観測装置及び目標観測方法 |
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JP (1) | JP3810600B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003337170A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-11-28 | Furuno Electric Co Ltd | レーダ信号処理装置およびレーダ |
JP2013156189A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Japan Radio Co Ltd | レーダ信号処理装置 |
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1999
- 1999-11-22 JP JP33182599A patent/JP3810600B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2003337170A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-11-28 | Furuno Electric Co Ltd | レーダ信号処理装置およびレーダ |
JP2013156189A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Japan Radio Co Ltd | レーダ信号処理装置 |
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---|---|
JP3810600B2 (ja) | 2006-08-16 |
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