JP2001281326A - レーダ信号処理回路 - Google Patents
レーダ信号処理回路Info
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- wave
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高分解能推定手段により、近接するターゲッ
トも正確に検出する。 【解決手段】 Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法による
信号処理において、最終的に得られる固有値が実数か否
かを判定する。この判定でＮＯの場合には、受信信号の
自己相関行列についての移動平均の回数を増やし、自己
相関行列の次数を減少させるか、または移動平均後の自
己相関行列を固有値・固有ベクトル展開して得た信号空
間行列における推定波源数を１つ減らす。このような処
理によって、分解能が劣化し、広がりを持つ波源を複数
の波源と見なす状態を訂正することができる。なお、Ｅ
ＳＰＲＩＴ法にも同様にして適用が可能であり、この場
合最終的な固有値が１から遠いか否かで、再処理を行う
か否かを判定する。
トも正確に検出する。 【解決手段】 Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法による
信号処理において、最終的に得られる固有値が実数か否
かを判定する。この判定でＮＯの場合には、受信信号の
自己相関行列についての移動平均の回数を増やし、自己
相関行列の次数を減少させるか、または移動平均後の自
己相関行列を固有値・固有ベクトル展開して得た信号空
間行列における推定波源数を１つ減らす。このような処
理によって、分解能が劣化し、広がりを持つ波源を複数
の波源と見なす状態を訂正することができる。なお、Ｅ
ＳＰＲＩＴ法にも同様にして適用が可能であり、この場
合最終的な固有値が１から遠いか否かで、再処理を行う
か否かを判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己相関行列によ
る波源推定手段を利用したレーダ信号処理回路に関す
る。
る波源推定手段を利用したレーダ信号処理回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、レーダ信号処理には、ターゲ
ットを分離・識別する手段として波源推定法が利用され
ている。その一例として高分解能波源推定法として知ら
れるＥＳＰＲＩＴ法がある。このＥＳＰＲＩＴ法では、
遠方界の点波源（far-field point source）が仮定され
ており、例えば２つのアンテナの受信信号ｘ，ｙは次式
のように定式化されている。
ットを分離・識別する手段として波源推定法が利用され
ている。その一例として高分解能波源推定法として知ら
れるＥＳＰＲＩＴ法がある。このＥＳＰＲＩＴ法では、
遠方界の点波源（far-field point source）が仮定され
ており、例えば２つのアンテナの受信信号ｘ，ｙは次式
のように定式化されている。
【０００３】
【数１】 ここで、ｄ：到来する電波の数（波源数）、ｓｋ：アン
テナｘに到来したｋ番目の電波の信号、θｋ：ｋ番目の
電波の到来方向、ａ（θｋ）：アンテナの指向性、Δ：
アンテナｘ，ｙのアンテナ間の距離、ｎｘ，ｎｙ：雑音
であり、ｃは電波の速度（光速）、ω０は角周波数、ｊ
は虚数単位を表している。
テナｘに到来したｋ番目の電波の信号、θｋ：ｋ番目の
電波の到来方向、ａ（θｋ）：アンテナの指向性、Δ：
アンテナｘ，ｙのアンテナ間の距離、ｎｘ，ｎｙ：雑音
であり、ｃは電波の速度（光速）、ω０は角周波数、ｊ
は虚数単位を表している。
【０００４】このように、ＥＳＰＲＩＴ法では、波源と
して全く広がりのない点波源を仮定し、その波源から放
射される電波はすべてのアンテナ素子に対して平行に入
射する平面波であると仮定している。すなわち、ＥＳＰ
ＲＩＴ法では、波源が十分遠方にあることを前提にして
いる。なお、この点は、Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ
法においても同様である。
して全く広がりのない点波源を仮定し、その波源から放
射される電波はすべてのアンテナ素子に対して平行に入
射する平面波であると仮定している。すなわち、ＥＳＰ
ＲＩＴ法では、波源が十分遠方にあることを前提にして
いる。なお、この点は、Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ
法においても同様である。
【０００５】なお、ＥＳＰＲＩＴ法については、論文
（R,Roy and T.Kailath : "ESPRIT -Estimation of Sig
nal Parameters via Rotational Invariance Technique
s", IEEE Trans.,vol.ASSP-37,pp,984-995(July 198
9))、またＵｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法について
は、論文（M.Haardt and J.A.Nossek : "Ｕｎｉｔａｒ
ｙ ESPRIT: How to Obtain Increased Estimation Accu
racy with a Reduced Computational Burden",IEEE Tra
ns.Signal Processing,vol.43, No.5,pp.1232-1242(May
1995))に詳しく述べられているため、説明を省略す
る。
（R,Roy and T.Kailath : "ESPRIT -Estimation of Sig
nal Parameters via Rotational Invariance Technique
s", IEEE Trans.,vol.ASSP-37,pp,984-995(July 198
9))、またＵｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法について
は、論文（M.Haardt and J.A.Nossek : "Ｕｎｉｔａｒ
ｙ ESPRIT: How to Obtain Increased Estimation Accu
racy with a Reduced Computational Burden",IEEE Tra
ns.Signal Processing,vol.43, No.5,pp.1232-1242(May
1995))に詳しく述べられているため、説明を省略す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、波源が
広がりを持たない点波源であることを仮定した、ＥＳＰ
ＲＩＴ法などの波源推定手段では、その波源から放射さ
れる電波はすべてのアンテナ素子に対して平行に入射す
る平面波であると仮定している。
広がりを持たない点波源であることを仮定した、ＥＳＰ
ＲＩＴ法などの波源推定手段では、その波源から放射さ
れる電波はすべてのアンテナ素子に対して平行に入射す
る平面波であると仮定している。
【０００７】しかし、レーダ装置を車両に搭載し、先行
車を検出する場合には、ターゲットとなる車両がレーダ
装置のきわめて近傍に存在する場合もある。このような
場合、ターゲットである車両は、レーダ装置のアンテナ
の大きさよりもはるかに大きく、電波が反射される位置
が一点に定まらず、ある範囲の広がりを持つ波源に見え
ることになる。従って、波源が点波源であるという条件
が満たされなくなってしまう。
車を検出する場合には、ターゲットとなる車両がレーダ
装置のきわめて近傍に存在する場合もある。このような
場合、ターゲットである車両は、レーダ装置のアンテナ
の大きさよりもはるかに大きく、電波が反射される位置
が一点に定まらず、ある範囲の広がりを持つ波源に見え
ることになる。従って、波源が点波源であるという条件
が満たされなくなってしまう。
【０００８】このような仮定されている条件を満たして
いない状態で受信された信号は、上述のような波源推定
法、特に高分解能推定法を適用して信号処理を行うと正
常に波源推定を行うことができない。すなわち、分離・
検出能力が高いことに起因して、広がりを持つ１つの波
源を複数の点波源と推定していまい、結果として信号の
到来方向や強度の推定を誤ってしまうことになる。
いない状態で受信された信号は、上述のような波源推定
法、特に高分解能推定法を適用して信号処理を行うと正
常に波源推定を行うことができない。すなわち、分離・
検出能力が高いことに起因して、広がりを持つ１つの波
源を複数の点波源と推定していまい、結果として信号の
到来方向や強度の推定を誤ってしまうことになる。
【０００９】自動車は、航空機等とは異なり、他車と接
近する状況が頻繁に発生する。このため、自動車用のレ
ーダ装置に用いる信号処理回路では、このような近接し
ているターゲットからの受信信号も確実に把握できるこ
とが望まれる。
近する状況が頻繁に発生する。このため、自動車用のレ
ーダ装置に用いる信号処理回路では、このような近接し
ているターゲットからの受信信号も確実に把握できるこ
とが望まれる。
【００１０】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、高分解能波源推定手段を用い近接しているターゲ
ットについても正確な認識ができるレーダ信号処理回路
を提供することを目的とする。
あり、高分解能波源推定手段を用い近接しているターゲ
ットについても正確な認識ができるレーダ信号処理回路
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、波源が点波源
であることを仮定して波源推定を行う手段であって、所
定の１セットの受信信号から自己相関行列を作成し、そ
れを用いて波源推定を行う推定手段と、推定手段によっ
て得られた波源検出結果が、点波源を検出したとみなせ
るか否かを判定する波源判定手段と、を有し、前記波源
判定手段の判定結果において、波源推定結果が点波源と
みなせない場合には、波源推定について再推定を行うこ
とを特徴とする。
であることを仮定して波源推定を行う手段であって、所
定の１セットの受信信号から自己相関行列を作成し、そ
れを用いて波源推定を行う推定手段と、推定手段によっ
て得られた波源検出結果が、点波源を検出したとみなせ
るか否かを判定する波源判定手段と、を有し、前記波源
判定手段の判定結果において、波源推定結果が点波源と
みなせない場合には、波源推定について再推定を行うこ
とを特徴とする。
【００１２】また本発明は、波源が点波源であることを
仮定して波源推定を行う手段であって、所定の１セット
の受信信号から自己相関行列を作成し、その自己相関行
列の固有値および固有ベクトルを得、得られた固有ベク
トルに対応する固有値の大きさに基づいて信号空間行列
を得て、波源推定を行う高分解能推定手段と、高分解能
推定手段によって得られた波源検出結果が、点波源を検
出したとみなせるか否かを判定する波源判定手段と、を
有し、前記波源判定手段の判定結果において、波源推定
結果が点波源とみなせない場合には、高分解能推定につ
いて再推定の処理を行うことを特徴とする。
仮定して波源推定を行う手段であって、所定の１セット
の受信信号から自己相関行列を作成し、その自己相関行
列の固有値および固有ベクトルを得、得られた固有ベク
トルに対応する固有値の大きさに基づいて信号空間行列
を得て、波源推定を行う高分解能推定手段と、高分解能
推定手段によって得られた波源検出結果が、点波源を検
出したとみなせるか否かを判定する波源判定手段と、を
有し、前記波源判定手段の判定結果において、波源推定
結果が点波源とみなせない場合には、高分解能推定につ
いて再推定の処理を行うことを特徴とする。
【００１３】このように、高分解能推定手段における波
源推定結果が点波源を検出したと見なせない場合に、分
解能を劣化させて再推定の処理を行う。これによって、
広がりを持つ１つの波源を複数の点波源と誤って推定し
た状態を訂正することができ、近傍のターゲットからの
反射についても高分解能推定手段を利用して正しい推定
結果を得ることができる。
源推定結果が点波源を検出したと見なせない場合に、分
解能を劣化させて再推定の処理を行う。これによって、
広がりを持つ１つの波源を複数の点波源と誤って推定し
た状態を訂正することができ、近傍のターゲットからの
反射についても高分解能推定手段を利用して正しい推定
結果を得ることができる。
【００１４】また、前記再推定の処理では、自己相関行
列を一次元減少させる減次処理を行うことにより形成し
た新たな自己相関行列を用い、再度波源推定の処理を行
うことが好適である。また、前記減次処理において、移
動平均を行うことが好適である。
列を一次元減少させる減次処理を行うことにより形成し
た新たな自己相関行列を用い、再度波源推定の処理を行
うことが好適である。また、前記減次処理において、移
動平均を行うことが好適である。
【００１５】移動平均は、レーダの開口を減らし、分解
能を劣化させることに対応する。これによって、広がり
を持つ波源を複数の点波源として誤って推定した状態を
訂正し、広がりを持つ波源の中心付近を波源として推定
することが可能となる。
能を劣化させることに対応する。これによって、広がり
を持つ波源を複数の点波源として誤って推定した状態を
訂正し、広がりを持つ波源の中心付近を波源として推定
することが可能となる。
【００１６】また、上述の波源推定法のうち、信号空間
行列を利用するものについては、前記再推定の処理にお
いて、波源推定処理で用いた推定波源数を１つ減らした
新たな信号空間行列を再構成し、再構成された信号空間
行列を用いて再度波源推定の処理を行うことが好適であ
る。
行列を利用するものについては、前記再推定の処理にお
いて、波源推定処理で用いた推定波源数を１つ減らした
新たな信号空間行列を再構成し、再構成された信号空間
行列を用いて再度波源推定の処理を行うことが好適であ
る。
【００１７】この処理は、波源の数を信号が弱いと思わ
れる方から強制的に減らすことに相当する。これも広が
りを持つ１つの波源を複数の点波源と誤って推定した状
態を訂正することになる。
れる方から強制的に減らすことに相当する。これも広が
りを持つ１つの波源を複数の点波源と誤って推定した状
態を訂正することになる。
【００１８】また、前記高分解能推定手段は、ＥＳＰＲ
ＩＴ法またはＵｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法を用いる
ことが好適である。
ＩＴ法またはＵｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法を用いる
ことが好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００２０】「レーダ装置の全体構成」図１は、レーダ
装置の全体構成を示す図である。高周波発振器１２は、
高周波の送信信号を発生し、これが送信アンテナ１４か
ら放射される。例えば、車両に搭載され、前方に照射さ
れる。
装置の全体構成を示す図である。高周波発振器１２は、
高周波の送信信号を発生し、これが送信アンテナ１４か
ら放射される。例えば、車両に搭載され、前方に照射さ
れる。
【００２１】送信アンテナ１４から放射された送信波
は、例えば先行車両であるターゲット１６で反射され、
そのターゲット１６からの反射波（エコー）が戻ってく
る。受信アンテナ１８は、これを受信する。この例では
受信アンテナ１８は４つあり、これら受信アンテナ１８
において、反射波が受信される。各受信アンテナ１８に
は、それぞれ２つのミキサ２０，２２が接続されてお
り、これらミキサ２０，２２に反射波による受信信号が
供給される。ミキサ２０には、方向性結合器２４を介
し、高周波発振器１２から高周波信号（送信信号）が供
給され、ミキサ２２には方向性結合器２４、位相シフト
（π／２）回路２６を介し、位相がπ／２だけシフトさ
れた高周波発振器１２から高周波信号（送信信号）が供
給される。
は、例えば先行車両であるターゲット１６で反射され、
そのターゲット１６からの反射波（エコー）が戻ってく
る。受信アンテナ１８は、これを受信する。この例では
受信アンテナ１８は４つあり、これら受信アンテナ１８
において、反射波が受信される。各受信アンテナ１８に
は、それぞれ２つのミキサ２０，２２が接続されてお
り、これらミキサ２０，２２に反射波による受信信号が
供給される。ミキサ２０には、方向性結合器２４を介
し、高周波発振器１２から高周波信号（送信信号）が供
給され、ミキサ２２には方向性結合器２４、位相シフト
（π／２）回路２６を介し、位相がπ／２だけシフトさ
れた高周波発振器１２から高周波信号（送信信号）が供
給される。
【００２２】従って、これらミキサ２０，２２におい
て、直交検波された信号が得られる。ここで、この直交
検波された信号は受信信号に送信信号を混合して得たも
のであり、ターゲットの状態により変調されたビート信
号である。
て、直交検波された信号が得られる。ここで、この直交
検波された信号は受信信号に送信信号を混合して得たも
のであり、ターゲットの状態により変調されたビート信
号である。
【００２３】このミキサ２０，２２の出力は、ＬＰＦ
（ローパスフィルタ）およびＡ／Ｄ変換器２８，３０を
介し、複素受信信号形成部３２に供給される。すなわ
ち、直交検波された信号は、Ａ／Ｄ変換器２８，３０に
おいて一定のサンプリング周波数でデジタルデータに変
換され、これが複素受信信号形成部３２において、所定
の形式の複素受信信号データに変換される。
（ローパスフィルタ）およびＡ／Ｄ変換器２８，３０を
介し、複素受信信号形成部３２に供給される。すなわ
ち、直交検波された信号は、Ａ／Ｄ変換器２８，３０に
おいて一定のサンプリング周波数でデジタルデータに変
換され、これが複素受信信号形成部３２において、所定
の形式の複素受信信号データに変換される。
【００２４】この複素受信信号データは、信号処理部３
４に供給され、ここで演算処理され、複数のターゲット
のそれぞれについて、相対速度、相対距離が検出され
る。
４に供給され、ここで演算処理され、複数のターゲット
のそれぞれについて、相対速度、相対距離が検出され
る。
【００２５】なお、図１においては、受信アンテナ１８
を４つ並べてアレイを形成したが、後述の信号処理の説
明においては、図５に示すように、間隔Δだけ離れた別
の４素子アレイをさらに設け、両アレイからの受信信号
を用いてターゲットの検出を行う。２つのアレイをそれ
ぞれ第１のアレイ、第２のアレイとする。２つのアレイ
の形状は同じである。
を４つ並べてアレイを形成したが、後述の信号処理の説
明においては、図５に示すように、間隔Δだけ離れた別
の４素子アレイをさらに設け、両アレイからの受信信号
を用いてターゲットの検出を行う。２つのアレイをそれ
ぞれ第１のアレイ、第２のアレイとする。２つのアレイ
の形状は同じである。
【００２６】「信号処理」高分解能推定手段として、Ｕ
ｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法を用いたレーダ信号処理
回路の動作について図２に基づいて説明する。
ｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法を用いたレーダ信号処理
回路の動作について図２に基づいて説明する。
【００２７】まず、第１のアレイを構成する受信アンテ
ナ１８により受信信号がアレーを構成するアンテナの数
（ここでは４とする）だけ得られる。これを４次列ベク
トルとし、ベクトルｘで表す。そして、このベクトルｘ
から次式のように計算して、４行４列の自己相関行列Ｒ
ｘを得る。ここで、Ｈは、複素共役転置を表す。
ナ１８により受信信号がアレーを構成するアンテナの数
（ここでは４とする）だけ得られる。これを４次列ベク
トルとし、ベクトルｘで表す。そして、このベクトルｘ
から次式のように計算して、４行４列の自己相関行列Ｒ
ｘを得る。ここで、Ｈは、複素共役転置を表す。
【００２８】
【数２】Ｒｘ＝ｘ・ｘＨ Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法では、このＲｘを構成
する要素を実数にするための処理を行い、実数化された
自己相関行列Ｒｒｘを得る。
する要素を実数にするための処理を行い、実数化された
自己相関行列Ｒｒｘを得る。
【００２９】ここで、各波源間の相関を下げるためにＲ
ｒｘに対し移動平均を施す。この移動平均は、自己相関
行列の対角線に沿って複数のサブアレーを定義し、それ
らの各成分を平均することによって新しい行列を構成す
ることによって行う。下の式に移動平均の具体例を示
す。この例では、４行４列の行列に対し３行３列のサブ
アレーを２つ定義し、２つのサブアレーの対応する成分
同士を加算することで、移動平均後の自己相関行列を得
ている。従って、元の自己相関行列Ｒｒｘが４次元、移
動平均後の自己相関行列Ｒｒｓが３次元になっている。
ｒｘに対し移動平均を施す。この移動平均は、自己相関
行列の対角線に沿って複数のサブアレーを定義し、それ
らの各成分を平均することによって新しい行列を構成す
ることによって行う。下の式に移動平均の具体例を示
す。この例では、４行４列の行列に対し３行３列のサブ
アレーを２つ定義し、２つのサブアレーの対応する成分
同士を加算することで、移動平均後の自己相関行列を得
ている。従って、元の自己相関行列Ｒｒｘが４次元、移
動平均後の自己相関行列Ｒｒｓが３次元になっている。
【００３０】
【数３】 このようにして得られたＲｒｓに対して固有値・固有ベ
クトル展開を行う。得られた固有値は、各波源からのエ
コーの電力に対応する。また、一般に固有値の数は波源
の数より多く、波源の電力に対応しなかった固有値は雑
音の電力に対応する。そこで、固有値が所定値以上のも
のを選択することによって、波源の数を推定することが
できる。
クトル展開を行う。得られた固有値は、各波源からのエ
コーの電力に対応する。また、一般に固有値の数は波源
の数より多く、波源の電力に対応しなかった固有値は雑
音の電力に対応する。そこで、固有値が所定値以上のも
のを選択することによって、波源の数を推定することが
できる。
【００３１】例えば、波源数が２と推定されたとする。
この場合には、波源と推定された固有値に対応する固有
ベクトルｅｖ１、ｅｖ２を並べて、次に示すような２次
元の信号空間行列Ｅｓ１を得る。
この場合には、波源と推定された固有値に対応する固有
ベクトルｅｖ１、ｅｖ２を並べて、次に示すような２次
元の信号空間行列Ｅｓ１を得る。
【００３２】
【数４】 一方、Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法ではターゲット
の検出のためには、ペアとなる受信信号が必要である。
上述のように、第２のアレイを構成する４つの受信アン
テナ１８で得られた受信信号についても同様の処理を行
う。これによって、Ｅｓ２が得られる。
の検出のためには、ペアとなる受信信号が必要である。
上述のように、第２のアレイを構成する４つの受信アン
テナ１８で得られた受信信号についても同様の処理を行
う。これによって、Ｅｓ２が得られる。
【００３３】そして、このようにして得たＥｓ１、Ｅ
ｓ２に対してさらに固有値展開を含めた信号処理を行
い、その固有値として波源の方位に関する情報を含む値
が得られる。
ｓ２に対してさらに固有値展開を含めた信号処理を行
い、その固有値として波源の方位に関する情報を含む値
が得られる。
【００３４】波源を広がりのない点波源と仮定している
Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法では、波源の方位をθ
とした場合に対応する固有値は
Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法では、波源の方位をθ
とした場合に対応する固有値は
【数５】 となる。ただし、アレイ配置は図５に示した状態を想定
している。このことから固有値が実数になることがわか
る。したがって、もし複素数の固有値が得られたなら
ば、本推定手段において仮定された条件が満たされてい
ないと考えられ、性状に推定できなかったと判定でき
る。
している。このことから固有値が実数になることがわか
る。したがって、もし複素数の固有値が得られたなら
ば、本推定手段において仮定された条件が満たされてい
ないと考えられ、性状に推定できなかったと判定でき
る。
【００３５】すなわち、Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ
法では、信号処理の対象とする数値としてすべて実数を
取り扱っており、推定がうまく行われた場合には、最終
的に得られる固有値も実数である。従って、得られた固
有値が実数であれば、理論通りの結果が得られており、
波源は点波源とみなせ、推定はうまく行われたと考えら
れる。そこで、正常な検出と判定し、波源の方位を算出
した後、信号処理は終了する。
法では、信号処理の対象とする数値としてすべて実数を
取り扱っており、推定がうまく行われた場合には、最終
的に得られる固有値も実数である。従って、得られた固
有値が実数であれば、理論通りの結果が得られており、
波源は点波源とみなせ、推定はうまく行われたと考えら
れる。そこで、正常な検出と判定し、波源の方位を算出
した後、信号処理は終了する。
【００３６】一方、得られた固有値が複素数であった場
合には、理論通りの結果ではない。そこで、波源は点波
源とみなせない状態である可能性が高く、誤検出と判定
する。
合には、理論通りの結果ではない。そこで、波源は点波
源とみなせない状態である可能性が高く、誤検出と判定
する。
【００３７】誤判定の場合には、再推定の処理を行う。
この再推定の処理としては、次の２つの方法が採用可能
であり、いずれかの方法により再推定の処理を行う。な
お、この２つの再推定の処理は、手法として異なるが、
結果としては同じ効果が得られる。
この再推定の処理としては、次の２つの方法が採用可能
であり、いずれかの方法により再推定の処理を行う。な
お、この２つの再推定の処理は、手法として異なるが、
結果としては同じ効果が得られる。
【００３８】（ｉ）移動平均回数を１回増やし、自己相
関行列の次元を１つ減らす。
関行列の次元を１つ減らす。
【００３９】具体的には、上記Ｒｒｓに対して、２行２
列のサブアレーを設定し移動平均を行い、次のような２
次元の行列Ｒｒｓ’を得る。
列のサブアレーを設定し移動平均を行い、次のような２
次元の行列Ｒｒｓ’を得る。
【００４０】
【数６】 このような移動平均は、レーダの開口を減らし、分解能
を劣化させることに対応する。これによって、広がりを
持つ波源を複数の点波源として推定した状態を訂正する
ことができる。すなわち、波源を必要以上に分離しよう
とした誤検出を訂正することができるため、広がりを持
つ波源の中心付近を波源として推定することが可能とな
る。
を劣化させることに対応する。これによって、広がりを
持つ波源を複数の点波源として推定した状態を訂正する
ことができる。すなわち、波源を必要以上に分離しよう
とした誤検出を訂正することができるため、広がりを持
つ波源の中心付近を波源として推定することが可能とな
る。
【００４１】（ｉｉ）推定波源数を１つ減らす。
【００４２】具体的には、上記Ｅｓ１を構成する２つの
固有ベクトルｅｖ１、ｅｖ２のうち、対応する固有値が
より大きな固有ベクトル（ここではｅｖ１とする）を用
いて、次のような２行１列の行列Ｅｓ１’を得る。
固有ベクトルｅｖ１、ｅｖ２のうち、対応する固有値が
より大きな固有ベクトル（ここではｅｖ１とする）を用
いて、次のような２行１列の行列Ｅｓ１’を得る。
【００４３】
【数７】 これは、波源の数を信号が弱いと思われる方から強制的
に減らすことに相当する。これも広がりを持つ１つの波
源を複数の点波源と誤って推定した状態を訂正すること
になる。なお、この場合、Ｅｓ１’と同様にＥｓ２’を
得る。
に減らすことに相当する。これも広がりを持つ１つの波
源を複数の点波源と誤って推定した状態を訂正すること
になる。なお、この場合、Ｅｓ１’と同様にＥｓ２’を
得る。
【００４４】このような処理によって、広がりを持つ１
つの波源を複数の点波源と推定した誤判定を訂正でき
る。従って、このような処理を繰り返し、最終的に得ら
れる固有値が実数になるまで、再処理を繰り返す。これ
によって、高分解能推定手段であるＵｎｉｔａｒｙ−Ｅ
ＳＰＲＩＴ法を用いつつ、近接した車両などの広がりを
持つ波源についても検出が可能になる。なお、上述の
（ｉ）、（ｉｉ）のどちらにおいても、これ以上次元を
減らす処理ができない場合で、依然として最終的な固有
値が虚数である場合には、波源検出不能とする。
つの波源を複数の点波源と推定した誤判定を訂正でき
る。従って、このような処理を繰り返し、最終的に得ら
れる固有値が実数になるまで、再処理を繰り返す。これ
によって、高分解能推定手段であるＵｎｉｔａｒｙ−Ｅ
ＳＰＲＩＴ法を用いつつ、近接した車両などの広がりを
持つ波源についても検出が可能になる。なお、上述の
（ｉ）、（ｉｉ）のどちらにおいても、これ以上次元を
減らす処理ができない場合で、依然として最終的な固有
値が虚数である場合には、波源検出不能とする。
【００４５】図３に、本実施形態の手法による信号処理
回路を用いた検出結果を従来手法である再推定を行わな
いものと比較して示す。
回路を用いた検出結果を従来手法である再推定を行わな
いものと比較して示す。
【００４６】これはターゲットである乗用車をレーダの
前方１０ｍに静置させて測定を繰り返した結果であり、
グラフの横軸は測定回数である。
前方１０ｍに静置させて測定を繰り返した結果であり、
グラフの横軸は測定回数である。
【００４７】この結果から本実施形態の手法では、従来
手法に比べ検出の頻度が上がっており、本実施形態のレ
ーダ信号処理回路によって、十分に改善の効果が表れて
いることがわかる。
手法に比べ検出の頻度が上がっており、本実施形態のレ
ーダ信号処理回路によって、十分に改善の効果が表れて
いることがわかる。
【００４８】図４に高分解能推定手段としてＥＳＰＲＩ
Ｔ法を用いたレーダ信号処理回路の動作を示す。
Ｔ法を用いたレーダ信号処理回路の動作を示す。
【００４９】処理の流れは、基本的にＵｎｉｔａｒｙ−
ＥＳＰＲＩＴを用いた場合と同じであるが、ＥＳＰＲＩ
Ｔ法を用いた場合には、すべての処理が複素数で行われ
る。従って、波源判定も複素数で判定を行う。
ＥＳＰＲＩＴを用いた場合と同じであるが、ＥＳＰＲＩ
Ｔ法を用いた場合には、すべての処理が複素数で行われ
る。従って、波源判定も複素数で判定を行う。
【００５０】具体的には、ＥＳＰＲＩＴ法では理論的に
波源の方位をθとした場合に対応する固有値は
波源の方位をθとした場合に対応する固有値は
【数８】 となる。ただし、Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法の場
合と同様にアレイ配置は図５に示した状態を想定してい
る。このことから固有値の振幅が１になることがわか
る。したがって、もし振幅が１でない固有値が得られた
ならば、本推定手段において仮定された条件が満たされ
ていないと考えられ、正常に推定できなかったと判定で
きる。
合と同様にアレイ配置は図５に示した状態を想定してい
る。このことから固有値の振幅が１になることがわか
る。したがって、もし振幅が１でない固有値が得られた
ならば、本推定手段において仮定された条件が満たされ
ていないと考えられ、正常に推定できなかったと判定で
きる。
【００５１】但し、現実の信号処理では、固有値の振幅
が厳密に１にならない場合が多く、ある程度の許容範囲
を定めなければならない。そこで、ＥＳＰＲＩＴ法によ
る正常か否かの判定は、Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ
法ほど明確ではなく、判定が難しい場合も発生する。
が厳密に１にならない場合が多く、ある程度の許容範囲
を定めなければならない。そこで、ＥＳＰＲＩＴ法によ
る正常か否かの判定は、Ｕｎｉｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ
法ほど明確ではなく、判定が難しい場合も発生する。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波源推定手段における波源推定結果が点波源を検出した
と見なせない場合に再推定の処理を行う。これによっ
て、広がりを持つ１つの波源を複数の点波源と誤って推
定した状態を訂正することができ、近傍のターゲットか
らの反射についても波源推定手段を利用して正しい推定
結果を得ることができる。
波源推定手段における波源推定結果が点波源を検出した
と見なせない場合に再推定の処理を行う。これによっ
て、広がりを持つ１つの波源を複数の点波源と誤って推
定した状態を訂正することができ、近傍のターゲットか
らの反射についても波源推定手段を利用して正しい推定
結果を得ることができる。
【図１】 実施形態の信号処理回路を含むレーダ装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】 信号処理回路のフローチャート（Ｕｎｉｔａ
ｒｙ−ＥＳＰＲＩＴの場合）である。
ｒｙ−ＥＳＰＲＩＴの場合）である。
【図３】 検出結果を示す図である。
【図４】 信号処理回路のフローチャート（ＥＳＰＲＩ
Ｔの場合）である。
Ｔの場合）である。
【図５】 アレーアンテナの配置を示す図である。
１２ 高周波発振器、１４ 送信アンテナ、１６ ター
ゲット、１８ 受信アンテナ、２０，２２ ミキサ、２
４ 方向性結合器、２６ 位相シフト回路、２８，３０
Ａ／Ｄ変換器、３２ 複素受信信号形成部、３４ 信
号処理部。
ゲット、１８ 受信アンテナ、２０，２２ ミキサ、２
４ 方向性結合器、２６ 位相シフト回路、２８，３０
Ａ／Ｄ変換器、３２ 複素受信信号形成部、３４ 信
号処理部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA05 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA23 FA24 FA26 FA29 FA32 5J070 AC01 AD03 AD08 AF03 AH04 AH39
Claims (6)
- 【請求項１】 波源が点波源であることを仮定して波源
推定を行う手段であって、所定の１セットの受信信号か
ら自己相関行列を作成し、それを用いて波源推定を行う
推定手段と、 推定手段によって得られた波源検出結果が、点波源を検
出したとみなせるか否かを判定する波源判定手段と、 を有し、 前記波源判定手段の判定結果において、波源推定結果が
点波源とみなせない場合には、波源推定について再推定
を行うことを特徴とするレーダ信号処理回路。 - 【請求項２】 波源が点波源であることを仮定して波源
推定を行う手段であって、所定の１セットの受信信号か
ら自己相関行列を作成し、その自己相関行列の固有値お
よび固有ベクトルを得、得られた固有ベクトルに対応す
る固有値の大きさに基づいて信号空間行列を得て波源推
定を行う高分解能推定手段と、 高分解能推定手段によって得られた波源検出結果が、点
波源を検出したとみなせるか否かを判定する波源判定手
段と、 を有し、 前記波源判定手段の判定結果において、波源推定結果が
点波源とみなせない場合には、高分解能推定について再
推定の処理を行うことを特徴とするレーダ信号処理回
路。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の回路におい
て、 前記再推定の処理では、自己相関行列を一次元減少させ
る減次処理を行うことにより形成した新たな自己相関行
列を用い、再度波源推定の処理を行うことを特徴とする
レーダ信号処理回路。 - 【請求項４】 請求項３に記載の回路において、 前記減次処理において、移動平均を行うことを特徴とす
るレーダ信号処理回路。 - 【請求項５】 請求項２に記載の回路において、 前記再推定の処理では、波源推定処理で用いた推定波源
数を１つ減らした新たな信号空間行列を再構成し、再構
成された信号空間行列を用いて再度波源推定の処理を行
うことを特徴とするレーダ信号処理回路。 - 【請求項６】 請求項２〜５のいずれか１つに記載の回
路において、 前記高分解能推定手段は、ＥＳＰＲＩＴ法またはＵｎｉ
ｔａｒｙ−ＥＳＰＲＩＴ法を用いることを特徴とするレ
ーダ信号処理回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090138A JP2001281326A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | レーダ信号処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090138A JP2001281326A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | レーダ信号処理回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001281326A true JP2001281326A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18605786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000090138A Pending JP2001281326A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | レーダ信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001281326A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047282A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-02-16 | Denso Corp | レーダ装置 |
| JP2010044095A (ja) * | 2004-07-06 | 2010-02-25 | Denso Corp | レーダ装置 |
| CN103616661A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-03-05 | 电子科技大学 | 一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法 |
| CN107783078A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-03-09 | 西北大学 | 一种波束‑多普勒酉esprit多目标角度估计方法 |
-
2000
- 2000-03-29 JP JP2000090138A patent/JP2001281326A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006047282A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-02-16 | Denso Corp | レーダ装置 |
| JP2010044095A (ja) * | 2004-07-06 | 2010-02-25 | Denso Corp | レーダ装置 |
| CN103616661A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-03-05 | 电子科技大学 | 一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法 |
| CN107783078A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-03-09 | 西北大学 | 一种波束‑多普勒酉esprit多目标角度估计方法 |
| CN107783078B (zh) * | 2017-09-11 | 2020-09-22 | 西北大学 | 一种波束-多普勒酉esprit多目标角度估计方法 |
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