JP2003185741A

JP2003185741A - レーダ信号処理装置

Info

Publication number: JP2003185741A
Application number: JP2001387172A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kameda; 洋志亀田; Chikafusa Nonaka; 親房野中; Tetsuo Kirimoto; 哲郎桐本; Yoshio Kosuge; 義夫小菅
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】変動が大きい追尾レーダ装置のレーダ受信信
号に対して、安定した追尾点を決定するレーダ信号処理
装置が存在しなかった。【解決手段】追尾レーダ装置の観測範囲をセルに分割
して信号処理を行う追尾レーダ装置のレーダ信号処理装
置において、レーダ受信信号４のうち、閾値を超えた信
号強度を有する検出セル８を求める検出部７と、検出セ
ル数の増減に基づいて、検出部７の閾値を制御する閾値
制御部１４とを有することにより、レーダ受信信号の変
動が大きくても安定した追尾点を決定することが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、追尾レーダ装置の
レーダ信号処理装置に関するものである。詳しくは、観
測範囲のレーダ受信信号を処理し、追尾目標を示す追尾
点を求める追尾レーダ装置のレーダ信号処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の追尾レーダ装置の作用について説
明する。

【０００３】図１に、追尾レーダ装置１による追尾目標
２の追尾の作用を示す。レーダ装置１から追尾目標２に
対してレーダビーム３が送信される。レーダビーム３は
追尾目標２で反射し、レーダ装置１で受信される。

【０００４】図２に、レーダ装置１で受信されたレーダ
受信信号４の例を示す。以下の説明を簡素化するため
に、観測範囲は１次元としている。観測空間にレーダビ
ーム３を反射する物体が存在すると、その観測範囲にお
いて受信信号４は強く受信される。受信信号４は各サン
プリング時刻毎に観測空間全体にわたって受信される。
１回のサンプリング間隔で受信される観測空間に対する
受信信号４をフレームと呼ぶ。各フレームはセル５に分
割されて処理される。

【０００５】従来のレーダ装置におけるレーダ信号処理
装置について説明する。

【０００６】レーダ信号処理装置では、各フレームから
所定の閾値６を超えた受信信号４を有するセル５を検出
セル８として検出する。さらに、検出セル８から最大の
信号強度を有するセルを抽出し、その最大信号強度点を
追尾点と決定する。この追尾点を追尾目標を示す指標と
して追尾を行なう。

【０００７】従来の別のレーダ信号処理装置につい
て、”ＵｓｅｏｆＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｆｒ
ｏｍａｎＩｍａｇｉｎｇＳｅｎｓｏｒｆｏｒ
ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＴａｒｇｅｔＴｒａｃｋｉｎ
ｇ”（ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎａ
ｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄｅｌｅｃｔｏｎｉｃｓｙ
ｓｔｅｍｓ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．６，Ｎｏｖ．，１９
８９）に開示されている。

【０００８】図２８に当該レーダ信号処理装置の構成の
ブロック図を示す。受信信号４は、検出部７、追尾点決
定部９によって処理される。以下に、各構成要素の動作
を説明する。

【０００９】検出部７には、レーダで受信された受信信
号４が入力される。検出部７では、各フレームから、閾
値６を超える受信信号４を有するセル５を検出セル８と
して検出する。検出部７のセル検出方法としてはＣＦＡ
Ｒ（ＣｏｎｓｔａｎｔＦａｌｓｅＡｌａｒｍＲａ
ｔｅ）検出方法等が用いられる。追尾点決定部９では、
重心点取得機能１０により検出セル８の位置から重心点
１１が求められる。具体的には、数式（１）を用いて重
心点１１を求める。さらに、追尾点決定部９では、追尾
点決定機能１２により、重心点１１を追尾目標２を示す
追尾点１３と決定する。レーダ装置１は追尾点１３の位
置をトレースすることで、追尾目標２を追尾することが
できる。

【００１０】

【数１】図２９のステップ図を用いて処理の流れを説明する。Ｓ
Ｔ１では、検出部７において、受信信号４の強度が閾値
６を超えているセル５を検出セル８として検出する。Ｓ
Ｔ２では、重心点取得機能１０において、検出セル８の
信号強度から重心点１１を求める。ＳＴ３では、追尾点
決定機能１２において、その重心点１１を追尾点１３と
して決定する。レーダ装置１は追尾点１３をトレースす
ることで、追尾目標２を追尾することができる。追尾処
理を終了しない場合は、以上の処理を繰り返す。

【００１１】追尾目標２の形状の特徴を捕らえたレーダ
受信信号４が常に得られれば、従来のレーダ信号処理装
置で安定した追尾処理が行なえる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、追尾目
標２が大型目標である場合、又は、セル分解能が高いレ
ーダ信号処理装置である場合を想定すると、受信信号４
の信号強度は激しく変化することが多い。図３０に示す
ように、あるサンプリング時刻１における受信信号４は
図３０（ａ）のようであるが、次のサンプリング時刻２
では受信信号４は図３０（ｂ）のように変動する。この
ような変動は、追尾目標２が大型目標であるほど、又
は、セル分解能が高いほど大きくなる。その結果、従来
のレーダ信号処理装置では、各サンプリング時刻に対し
て求められた追尾点１３の位置が大きく変動することと
なり、安定した追尾が出来なくなる問題が生じていた。

【００１３】また、受信信号４に雑音が多い場合にも、
追尾点１３の位置が大きく変動し、安定した追尾が出来
なくなる問題が生じていた。

【００１４】本発明のレーダ信号処理装置は、このよう
な追尾点１３の変動を低減させるために、追尾点１３の
決定方法を改善し、さらに、追尾点１３を安定化させる
ための処理を行うものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るレーダ
信号処理装置は、閾値を超える受信信号を有するセル
を、追尾点の決定に用いる検出セルとして検出する検出
部と、前回のサンプリングにおけるフレームの検出セル
数と、今回のサンプリングにおけるフレームの検出セル
数との差が、所定の比較基準値以上であれば検出部の閾
値を変更する閾値制御部とを有するものである。

【００１６】第２の発明に係るレーダ信号処理装置は、
閾値を超える受信信号を有するセルを、追尾点の決定に
用いる検出セルとして検出する検出部と、検出セルの周
囲の所定の基準範囲内に含まれる検出セル数が所定の基
準個数以下の場合は、その検出セルを除去する孤立点除
去部とを有するものである。

【００１７】第３の発明に係るレーダ信号処理装置は、
閾値を超える受信信号を有するセルを、追尾点の決定に
用いる検出セルとして検出する検出部と、所定のサンプ
リング時刻ｔ０においては、時刻ｔ０より前の追尾点の
移動速度から求めたフレーム数ｎ毎に、時刻ｔ０より前
及び時刻ｔ０の検出セルの信号を時間積分してブロック
積分信号を求め、ブロック積分信号を追尾点の移動速度
で補正し、補正されたブロック積分信号をノンコヒーレ
ント積分して検波後積分信号を求め、サンプリング時刻
ｔ０より後においては、前回求めた検波後積分信号を追
尾点の移動速度で補正し、補正された検波後積分信号と
時刻ｔ_kのフレームから求めた検出セルの信号とをノン
コヒーレント積分し、新たな検波後積分信号を求める検
波後積分処理部とを有するものである。

【００１８】第４の発明に係るレーダ信号処理装置は、
フレームから受信信号が閾値を超えるセルを、追尾点の
決定に用いる検出セルとして検出する検出部と、その検
出セルのレーダ受信信号から求めた仮追尾点を時間的に
平滑化して追尾点を決定する追尾点決定部とを有するも
のである。

【００１９】第５の発明に係るレーダ信号処理装置は、
第１の発明において、さらに、検出セルの周囲の所定の
基準範囲内に含まれる検出セル数が所定の基準個数以下
の場合は、その検出セルを除去する孤立点除去部を有す
るものである。

【００２０】第６の発明に係るレーダ信号処理装置は、
第１、第２又は第５のいずれかの発明において、さら
に、所定のサンプリング時刻ｔ０においては、時刻ｔ０
より前の追尾点の移動速度から求めたフレーム数ｎ毎
に、時刻ｔ０より前及び時刻ｔ０の検出セルの信号を時
間積分してブロック積分信号を求め、ブロック積分信号
を追尾点の移動速度で補正し、補正されたブロック積分
信号をノンコヒーレント積分して検波後積分信号を求
め、サンプリング時刻ｔ０より後においては、前回求め
た検波後積分信号を追尾点の移動速度で補正し、補正さ
れた検波後積分信号と時刻ｔ_kのフレームから求めた検
出セルの信号とをノンコヒーレント積分し、新たな検波
後積分信号を求める検波後積分処理部とを有するもので
ある。

【００２１】第７の発明に係るレーダ信号処理装置は、
第１、第２又は第５のいずれかの発明において、さら
に、検出セルのレーダ受信信号から求めた仮追尾点を時
間的に平滑化して追尾点を決定する追尾点決定部を有す
るものである。

【００２２】第８の発明に係るレーダ信号処理装置は、
第３又は第６のいずれかの発明において、さらに、検波
後積分信号から求めた仮追尾点を時間的に平滑化して追
尾点を決定する追尾点決定部を有するものである。

【００２３】第９の発明に係るレーダ信号処理装置は、
第４、第７又は第８のいずれかの発明において、追尾点
決定部は１次平滑化フィルタを含むものである。

【００２４】第１０の発明に係るレーダ信号処理装置
は、第４、第７又は第８のいずれかの発明において、追
尾点決定部はカルマンフィルタを含むものである。

【００２５】第１１の発明に係るレーダ信号処理装置
は、閾値を超える受信信号を有するセルを、追尾点の決
定に用いる検出セルとして検出する検出部と、所定のサ
ンプリング時刻ｔ０においては、カルマンフィルタで予
測した追尾点の移動速度から求めたフレーム数ｎ毎に、
時刻ｔ０より前及び時刻ｔ０の検出セルの信号を時間積
分してブロック積分信号を求め、ブロック積分信号をカ
ルマンフィルタで予測した追尾点の移動速度で補正し、
補正されたブロック積分信号をノンコヒーレント積分し
て検波後積分信号を求め、サンプリング時刻ｔ０より後
においては、前回求めた検波後積分信号をカルマンフィ
ルタで予測した追尾点の移動速度で補正し、補正された
検波後積分信号と今回のサンプリングから求めた検出セ
ルの信号とをノンコヒーレント積分し、新たな検波後積
分信号を求める検波後積分処理部と、新たな検波後積分
信号から求めた仮追尾点をカルマンフィルタにより時間
的に平滑化して追尾点と決定する追尾点決定部とを有す
るものである。

【００２６】第１２の発明に係るレーダ信号処理装置
は、第１、第２又は第５のいずれかの発明において、さ
らに、所定のサンプリング時刻ｔ０においては、カルマ
ンフィルタで予測した追尾点の移動速度から求めたフレ
ーム数ｎ毎に、時刻ｔ０前より及び時刻ｔ０の検出セル
の信号を時間積分してブロック積分信号を求め、ブロッ
ク積分信号をカルマンフィルタで予測した追尾点の移動
速度で補正し、補正されたブロック積分信号をノンコヒ
ーレント積分して検波後積分信号を求め、サンプリング
時刻ｔ０より後においては、前回求めた検波後積分信号
をカルマンフィルタで予測した追尾点の移動速度で補正
し、補正された検波後積分信号と今回のサンプリングか
ら求めた検出セルの信号とをノンコヒーレント積分し、
新たな検波後積分信号を求める検波後積分処理部と、新
たな検波後積分信号から求めた仮追尾点をカルマンフィ
ルタにより時間的に平滑化して追尾点と決定する追尾点
決定部とを有するものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１に、レーダ装置１による追尾
目標２の追尾の作用が示されている。レーダ装置１から
追尾目標２に対してレーダビーム３が送信される。レー
ダビーム３は追尾目標２で反射し、レーダ装置１で受信
される。

【００２８】図２に、レーダ装置１で受信されたレーダ
受信信号４の例を示す。説明を簡素化するために、観測
範囲を１次元としている。レーダビーム３を反射する物
体が存在する観測範囲では、受信信号４は強く受信され
る。受信信号４は各サンプリング時刻毎に観測空間全体
にわたって受信される。１回のサンプリング間隔で受信
される観測範囲に対する受信信号４をフレームと呼ぶ。
各フレームはセル５に分割されて処理される。

【００２９】実施の形態１．図３に本発明の実施の形態
１の構成のブロック図を示す。図２及び図３を用いて、
以下に、各構成要素の動作を説明する。

【００３０】検出部７にはレーダで受信されたレーダ受
信信号４が入力される。検出部７は、各フレームから受
信信号４の強度が閾値６を超えているセル５を検出セル
８として検出する。検出部７には、例えば、ＣＦＡＲ検
出法を用いることができる。以下には、検出部７をＣＦ
ＡＲ検出法とした場合を説明する。

【００３１】追尾点決定部９は重心点取得機能１０及び
追尾点決定機能１２を含んでいる。重心点取得機能１０
では、検出部７から受け取った検出セル８の位置から重
心点１１を求める。具体的には、数式（１）によって重
心点１１を算出する。

【００３２】

【数１】実施の形態１では、追尾点決定機能１２において、重心
点１１をそのまま追尾点１３として決定する。

【００３３】一方、図３に示すように、検出部７から出
力された検出セル８は、閾値制御部１４にも入力され
る。本発明で特徴的なことは、閾値制御部１４におい
て、レーダ受信信号のフレーム毎の検出セル数の変化に
より、検出部７で用いられる閾値６の値を変更すること
である。

【００３４】閾値制御部１４の処理を説明する。閾値制
御部１４は、制御係数設定機能１５、遅延要素１６及び
閾値設定機能１７で構成される。制御係数設定機能１５
では、検出部７から入力された今回のフレームからの検
出セル数と、遅延要素１６に記憶されていた前回のフレ
ームからの検出セル数とを比較する。今回の検出セル数
と、前回の検出セル数との差が所定の比較基準値以上で
あれば数式（２）の制御係数αを変更する。数式（２）
において、Ｋは閾値６の変更に用いられるＣＦＡＲ係
数、ＮはＣＦＡＲに必要なリファレンスセル数、Ｐ_ｆａ
は誤警報確率、αはＣＦＡＲ係数に対する制御係数であ
る。比較基準値は、追尾目標２の大きさ、セル５の分解
能又はレーダの受信信号４等の条件から予め設定してお
く。

【００３５】

【数２】閾値設定機能１７では、制御係数設定機能１５で設定さ
れた制御係数αを用いて数式（２）よりＣＦＡＲ係数Ｋ
を算出し、検出部７で用いられる閾値６を変更する。閾
値６はＣＦＡＲ係数Ｋと例えばＣＡ（ＣｅｌｌＡｖｅ
ｒａｇｅ）−ＣＦＡＲのアルゴリズムに従って変更され
る。

【００３６】図４に示すように、前回フレームより今回
フレームの信号強度が全体的に増加した場合等では、閾
値６に変更がなければ検出セル８の数は増加する。その
ため、実際の追尾目標２を指し示す受信信号の範囲外に
おいても、検出セル８が検出される事となり、重心点１
１の位置が大きく変動する。前回の検出セル数が４であ
り、今回の検出セル数が９であるので、所定の比較基準
値が４以下であれば、数式（２）に従って閾値６を上昇
させる。その結果、次回フレームでは、上昇した閾値６
を用いて検出セルが検出されることとなり、検出セル数
の変動が抑制される。

【００３７】図５に示すステップ図を用いて実施の形態
１の処理の流れを説明する。

【００３８】ＳＴ１では、制御係数設定機能１５におい
て、遅延要素１６に記憶されていた前回フレームに対す
る検出セル数と今回フレームに対する検出セル数の比較
から、制御係数αを設定する。ＳＴ２では、閾値設定機
能１７において、数式（２）に制御係数αを代入するこ
とでＣＦＡＲ係数を算出し、続いて閾値６を変更する。
ＳＴ３では、検出部７において、今回のサンプリングで
受信したフレームから、変更された閾値６を超えている
セル５を検出セル８として検出する。ＳＴ４では、重心
点取得機能１０において、数式（１）に従って、検出セ
ル８の受信信号から重心点１１を求める。ＳＴ５では、
追尾点決定機能１２において、その重心点１１を追尾点
１３として決定する。追尾処理を終了しない場合は、Ｓ
Ｔ１に戻って、以上の処理を繰り返す。

【００３９】以上のように、実施の形態１では、比較基
準値を適切に設定することで、受信信号４の増減に対し
て、検出セル８の数が一定となるよう負帰還が行なわれ
る。その結果、追尾点１３の位置が大きく変動すること
なく、安定した追尾が可能となる。

【００４０】さらに、図６に示すように、図３の追尾点
決定部９に含まれる重心点取得機能１０を、検出セルの
受信信号から最大の強度をもつ点を選択する最大受信強
度選択機能１９に変更し、追尾点決定機能１２で最大信
号強度点２０を追尾点と決定する構成においても、同様
の効果を得ることが可能である。以下に説明する他の実
施の形態においても、同様の変更を行なうことが可能で
ある。

【００４１】実施の形態２．図７に本発明の実施の形態
２の構成のブロック図を示す。受信信号４は検出部７、
孤立点除去部２１を通じて追尾点決定部９で処理され、
追尾点１３が決定される。以下に、図７及び図８を用い
て、実施の形態２に特徴的な孤立点除去部２１について
説明する。

【００４２】孤立点除去部２１では、まとまりのある検
出セル８をグループとしてまとめ、グループを構成する
検出セル数が基準個数以下の場合のグループは不要なセ
ルであるとして棄却する。また検出セル同士が所定セル
数以上離れている場合は別のグループとして処理する。
ラベリング処理機能２２において、検出セル８に対し
て、連続する検出セル８を１つのグループとしてまとめ
る。孤立点除去機能２３において、１つのグループに含
まれる検出セル数が基準個数以下である検出セルを除去
する。追尾点決定部９において、除去されなかった検出
セル８から重心点１１が算出され、追尾点１３が決定さ
れる。

【００４３】図８に孤立点除去部２１の処理の例を示
す。ここでは、グループの分離条件を３セル、棄却のた
めの基準個数を２と設定した場合について説明する。ラ
ベリング処理機能２２において、グループＡで示される
検出セル８に対しては検出セル数は１つと求められる。
グループＢで示される検出セル８に対しては検出セル数
は４つと求められる。孤立点除去機能２３において、グ
ループＡに含まれる検出セル数は基準個数以下であるの
でグループＡの検出セル８は除去され、グループＢに含
まれる検出セル数は基準個数より大きいのでグループＢ
の検出セル８は残される。追尾点決定部９により、残っ
たグループＢの４つの検出セル８から重心点１１が算出
され、追尾点１３が決定される。

【００４４】図９に示すステップ図を用いて実施の形態
２の処理の流れを説明する。

【００４５】ＳＴ１では、検出部７において、閾値６を
超える信号強度のセルを検出セル８として検出する。Ｓ
Ｔ２では、孤立点除去部２１において、基準範囲内に含
まれる検出セル数が基準個数以下の検出セル８が除去さ
れる。ＳＴ３では、重心点取得機能１０において、ＳＴ
２で除去されなかった検出セル８から重心点１１が算出
される。ＳＴ４では、追尾点決定機能１２において、そ
の重心点１１を追尾点１３として決定する。追尾レーダ
装置１では追尾点１３を目標点として追尾する。追尾処
理を終了しない場合は、ＳＴ１に戻って、処理を繰り返
す。

【００４６】以上のように、孤立点除去部２１を有する
ことにより、狭い観測範囲でのみ受信されている受信信
号４を除去して追尾点１３が求められる。そのため、追
尾目標２を指し示す受信信号４以外の雑音成分等を除去
でき、追尾点１３の変動が小さくなり、追尾処理を安定
化させることが可能となる。

【００４７】さらに、図１０に示すように、閾値制御部
１４を同時に有することにより、追尾をより安定化させ
ることが可能である。

【００４８】実施の形態３．図１１に本発明の実施の形
態３の構成のブロック図を示す。受信信号４は検出部
７、検波後積分処理部２４及び追尾点決定部９で処理さ
れ、追尾点１３が求められる。以下に、実施の形態３に
特徴的な検波後積分処理部２４の機能について説明す
る。

【００４９】検波後積分処理部２４はメモリ２５、ブロ
ック積分処理機能２６、移動補正機能２７、検波後積分
処理機能２８及び遅延要素２９を含んでいる。検波後積
分処理部２４は、予め定めておいたサンプリング時刻ｔ
０に連動して処理を変える。

【００５０】サンプリング時刻ｔ０より前では、検波後
積分処理部２４のスイッチＳＷ１はＣに接続され、スイ
ッチＳＷ２はＤに接続されている。検出部７で検出され
た検出セル８は検波後積分処理部２４で処理されること
なく追尾点決定部９に送られる。但し、メモリ２５には
サンプリング毎の各フレームに対する検出セル８の受信
信号４が記憶される。

【００５１】サンプリング時刻ｔ０では、検波後積分処
理部２４のスイッチＳＷ１はＢに接続され、スイッチＳ
Ｗ２はＥに接続される。今回のサンプリングで受信され
たフレームに対して検出された検出セル８及びメモリ２
５に記憶されている時刻ｔ０より前の検出セル８がブロ
ック積分処理機能２６で処理される。ブロック積分処理
機能２６では、時刻ｔ０より前の追尾点１３の移動速度
の平滑値、予め定めたレンジセル間隔及びサンプリング
間隔から数式（３）によって、ブロック積分で用いるフ
レーム数ｎを算出する。今回のフレーム及び時刻ｔ０前
のフレームを、ｎ回分のフレーム毎に１つのブロックと
し、ブロック毎に検出セルの信号強度を時間積分する。

【００５２】

【数３】移動補正機能２７では、ブロック毎に積分された結果
を、ｔ０以前の追尾点１３の移動速度に基づいて補正す
る。検波後積分処理機能２８では、移動補正機能２７に
よって補正されたブロック毎の積分結果を、ブロック間
でノンコヒーレント積分し、検波後積分信号３０を求め
る。ここで、ノンコヒーレント積分とは、各ブロック毎
の積分結果をフーリエ変換し、その積分結果のフーリエ
空間におけるスペクトルを積分（平均化）し、その結果
を逆フーリエ変換することで積分結果のスペクトルを平
滑化する処理をいう。

【００５３】図１２に時刻ｔ０における、検波後積分処
理部２４の処理を例示する。ここで、サンプリング時刻
ｔ０以前に、メモリ２５にサンプリング時刻ｔ０−５か
らｔ０−１までの各フレームの検出セル８の受信信号が
記憶されているとする。また、レンジセル範囲は３と
し、時刻ｔ０以前の追尾点１３の移動速度の平滑値は
０．５（単位は、セル間隔／サンプリング間隔）である
とする。サンプリング間隔、１レンジセル間隔及び移動
速度の平滑値を数式（３）に代入し、１ブロックに含ま
れるフレーム数ｎは３と求まる。サンプリング時刻ｔ０
に対するフレームと、メモリ２５に記憶されているｔ０
以前のフレームから、３フレーム毎にブロック化され
る。図１２では、ｔ０−５、ｔ０−４、ｔ０−３の３フ
レーム、及び、ｔ０−２、ｔ０−１、ｔ０の３フレーム
がそれぞれ１ブロックとされる。ブロック積分処理機能
２６では、ブロック毎に検出セル８の受信信号４を積分
する（図１２（１））。さらに、移動補正機能２７にお
いて、ｔ０−５〜ｔ０−３のブロック積分の結果を、追
尾点１３の移動速度により補正する。追尾点１３の移動
速度の平滑値は０．５（セル／サンプリング間隔）であ
るので、３回のサンプリングの間に追尾点１３が移動す
る１．５セルの四捨五入した値分だけ移動補正を行う
（図１２（２））。次に、検波後積分処理機能２８にお
いて、各ブロック間のノンコヒーレント積分を行う（図
１２（３））。以上により、サンプリング時刻ｔ０−５
からｔ０までの検出セル８についての検波後積分信号３
０が得られる。また、検波後積分信号３０は遅延要素２
９に記憶される。

【００５４】サンプリング時刻がｔ０以降の場合は、図
１１において、検波後積分処理部２４のスイッチＳＷ１
はＡに接続され、スイッチＳＷ２はＥに接続される。検
出部７で検出された検出セル８の受信信号４と、遅延要
素２９に記憶された前回の検波後積分信号３０の間でノ
ンコヒーレント積分が行われる。このとき、遅延要素２
９に記憶された検波後積分信号３０に対して、追尾点１
３の移動速度による補正が行われる。

【００５５】図１３に時刻ｔ０＋ｘの検波後積分処理部
２４の処理を例示する。遅延要素２９に記憶されていた
検波後積分信号３０は移動補正機能２７によって移動補
正を受ける（図１３（１））。ここでは、１サンプリン
グ間隔で追尾点１３が移動する０．５セルだけ移動補正
を行う。検波後積分処理機能２８において、検出部７で
検出されたサンプリング時刻ｔ０＋ｘの検出セル８の受
信信号と、移動補正を受けたＰＤＩ処理信号３０とをノ
ンコヒーレント積分し、新たな検波後積分信号３０を求
める。新たな検波後積分信号３０は遅延要素２９に記憶
される。

【００５６】図１４に示すステップ図を用いて実施の形
態３の処理の流れを説明する。

【００５７】ＳＴ１では、検出部７において、閾値６を
超える受信信号の検出セル８を検出する。ＳＴ２では、
検波後積分処理部２４のメモリ２５に検出部７で検出さ
れた検出セル８を記憶する。

【００５８】サンプリング時刻ｔ０以前では、検波後積
分処理部２４での処理はスキップされる。ＳＴ６では、
最大受信強度選択機能１９において、最大信号強度点２
０が選択される。ＳＴ７では、追尾点決定機能１２にお
いて、最大信号強度点２０を追尾点１３として決定す
る。

【００５９】サンプリング時刻ｔ０の場合は、検波後積
分処理部２４で処理が行なわれる。ＳＴ３では、ブロッ
ク積分処理機能２６において、メモリ２５に記憶された
フレーム及び今回のフレームに対してブロック化及びブ
ロック積分を行う。ＳＴ４では、移動補正機能２７にお
いて、ブロック積分の結果に移動補正を行なう。ＳＴ５
では、検波後積分処理機能２８において、ブロック間で
ノンコヒーレント積分を行い、検波後積分信号３０を求
める。ＳＴ６では、最大受信強度選択機能１９におい
て、検波後積分信号３０から最大信号強度点２０が選択
される。ＳＴ７では、追尾点決定機能１２において、最
大信号強度店２０を追尾点１３として決定する。

【００６０】サンプリング時刻ｔ０以降の場合は、ＳＴ
３はスキップされ、移動補正機能２７において、遅延要
素２９に記憶された検波後積分信号３０に移動補正を行
なう。ＳＴ５では、検波後積分処理機能２８において、
検波後積分信号３０と、検出セル８の受信信号４に対し
てノンコヒーレント積分を行い、新たな検波後積分信号
３０を求める。ＳＴ６では、最大受信強度選択機能１９
において、この新たな検波後積分信号３０から最大信号
強度点２０が選択される。ＳＴ７では、追尾点決定機能
１２において、最大信号強度店２０を追尾点１３として
決定する。レーダ装置１では追尾点１３を目標点として
追尾目標２を追尾する。追尾処理を終了しない場合は、
ＳＴ１に戻って処理を繰り返す。

【００６１】以上のように、検波後積分処理部２４を有
することにより、各サンプリング毎の受信信号４の変動
による追尾点１３への影響を抑制でき、レーダ装置１に
よる追尾を安定化させることが可能となる。

【００６２】さらに、図１５及び図１６に例示するよう
に、閾値制御部１４又は孤立点除去部２１を付加するこ
とにより、より安定した追尾が可能となる。

【００６３】実施の形態４．図１７に本発明の実施の形
態４の構成のブロック図を示す。受信信号４は、検出部
７を通じて、一次平滑化フィルタを有する追尾点決定部
９で処理される。以下に、実施の形態４に特徴的な追尾
点決定機能１２について説明する。

【００６４】追尾点決定機能１２は一次平滑フィルタ３
１及び遅延要素３２を含む一次平滑化フィルタで構成さ
れている。一次平滑フィルタ３１では、今回検出された
検出セル８から重心点取得機能１０で求められた重心点
１１と、遅延要素３２に記憶されている前回の追尾点１
３から、数式（４）に従って、新たな追尾点１３を算出
する。さらに、新たな追尾点１３は遅延要素３２に記憶
される。

【００６５】

【数４】ここで、λはフレーム間隔と平滑効果の度合い応じて定
められた係数である。一次平滑フィルタ３１では、前回
の追尾点１３と今回の重心点１１とを忘却係数λで重み
付けして時間的に平滑化している。

【００６６】図１８に示すステップ図を用いて実施の形
態４の処理の流れを説明する。

【００６７】ＳＴ１及びＳＴ２では、今回の検出セル８
から重心点１１が求められる。ＳＴ３では、一次平滑フ
ィルタ３１において、ＳＴ２で求められた重心点１１
と、遅延要素に記憶されていた前回の追尾点１３とを時
間的に平滑化し、ＳＴ４で新たな追尾点１３として決定
する。レーダ装置１では追尾点１３を目標点として追尾
目標２を追尾する。追尾処理を終了しない場合は、ＳＴ
１に戻って処理を繰り返す。

【００６８】以上のように、追尾点決定機能１２に一次
平滑化フィルタを含ませることにより、追尾点１３を時
間的に平滑化でき、サンプリング毎の受信信号４の信号
強度の変動による追尾点１３への影響を抑制できる。こ
れにより、レーダ装置による追尾を安定化させることが
できる。

【００６９】実施の形態５．図１９に本発明の実施の形
態５の構成のブロック図を示す。受信信号４は、検出部
７を通じて、カルマンフィルタを有する追尾点決定部９
で処理される。以下に、実施の形態５に特徴的な追尾点
決定機能１２について説明する。

【００７０】追尾点決定機能１２は平滑機能３３、遅延
要素３４及び予測機能３５を含み、カルマンフィルタを
構成している。追尾点決定機能１２では、遅延要素３４
に記憶されている前回の追尾点１３と、今回の検出セル
８に対する重心点１１をカルマンフィルタによって平滑
化して、新たな追尾点１３として出力する機能を有して
いる。具体的には、数式（５）から数式（１５）に従っ
て、カルマンフィルタのアルゴリズムで処理される。

【００７１】

【数５】平滑機能３３では、予測重心点の時間的な運動モデルの
数式（６）と、実際の受信信号４から得られる重心点１
１の観測モデルの数式（９）に基づいて、前回の予測重
心点と今回求めた重心点１１の値から、数式（１３）を
用いて新たな追尾点１３を算出する。さらに、予測機能
３５では、新たに求めた追尾点１３の値から、数式（１
１）を用いて、次回の受信信号４から求められるであろ
う新たな予測重心点を算出する。

【００７２】図２０に示すステップ図を用いて実施の形
態５の処理の流れを説明する。

【００７３】ＳＴ１及びＳＴ２では、今回の受信信号４
から重心点１１が求められる。ＳＴ３では、平滑機能３
３において、ＳＴ２で求められた重心点１１と、予測機
能３５から求めた予測追尾点とを平滑化し、ＳＴ４で新
たな追尾点１３として出力する。レーダ装置１では追尾
点１３を目標点として追尾目標２を追尾する。追尾処理
を終了しない場合は、ＳＴ１に戻って、処理を繰り返
す。

【００７４】以上のように、追尾点決定部９がカルマン
フィルタを有することにより、追尾点１３を時間的に平
滑化でき、サンプリング毎の受信信号４の信号強度の変
動による追尾点１３への影響を抑制できる。このため、
レーダ装置による追尾を安定化させることができる。

【００７５】さらに、図２１から図２６に例示するよう
に、閾値制御部１４、孤立点除去部２１又は検波後積分
処理部２４と、一次平滑フィルタ又はカルマンフィルタ
を有する追尾点決定機能１２をそれぞれ組み合せること
により、より安定した追尾が可能となる。

【００７６】実施の形態６．図２７に本発明の実施の形
態６の構成のブロック図を示す。受信信号４は、検出部
７、検波後積分処理部２４及びカルマンフィルタを有す
る追尾点決定部９で処理される。以下に、動作を説明す
る。

【００７７】実施の形態６のレーダ信号処理装置は、検
波後積分処理部２４とカルマンフィルタを含む追尾点決
定機能１２を有している。実施の形態５の検波後積分処
理部２４では、追尾点決定部９で求められた追尾点１３
の移動速度を用いて、移動補正機能２７において移動補
正を行なった。それに対して、実施の形態６では、追尾
点決定機能１２のカルマンフィルタの予測機能３５で予
測される予測重心点を移動補正機能２７にフィードバッ
クすることにより、予測重心点の移動速度の平滑値を用
いて移動補正を行なう点で異なっている。

【００７８】以上のように、カルマンフィルタの予測機
能３５で求められる追尾目標２の予測重心点を用いて移
動補正を行なうことで、実施の形態５と同様に、サンプ
リング毎の受信信号４の信号強度の変動による追尾点１
３への影響を抑制できる。このため、レーダ装置による
追尾を安定化させることができる。

【００７９】さらに、閾値制御部１６、孤立点除去部２
３と組み合せることにより、より安定した追尾が可能と
なる。

【００８０】

【発明の効果】本発明のレーダ信号処理装置は、サンプ
リング毎のレーダの受信信号４の信号強度の変動によら
ず、安定した追尾目標２の追尾を可能とする。レーダ受
信信号４の雑音が大きい場合、追尾目標２が大型目標で
ある場合、又は、セル５の分解能が高い場合において、
追尾目標２の追尾を安定化させることを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】追尾レーダ装置による追尾目標の追尾作用を
表した図である。

【図２】セルに分割されたレーダ受信信号の図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態１の構成のブロック図で
ある。

【図４】本発明の実施の形態１の閾値制御部の作用を
示す図である。

【図５】本発明の実施の形態１の処理のステップ図で
ある。

【図６】本発明の実施の形態１の別の構成のブロック
図である。

【図７】本発明の実施の形態２の構成のブロック図で
ある。

【図８】本発明の実施の形態２の孤立点除去部の作用
を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態２の処理のステップ図で
ある。

【図１０】本発明の実施の形態２の別の構成のブロッ
ク図である。

【図１１】本発明の実施の形態３の構成のブロック図
である。

【図１２】サンプリング時刻ｔ０の検波後積分処理を
表した図である。

【図１３】サンプリング時刻ｔ０＋ｘの検波後積分処
理を表した図である。

【図１４】本発明の実施の形態３の処理のステップ図
である。

【図１５】本発明の実施の形態３の第１の別の構成の
ブロック図である。

【図１６】本発明の実施の形態３の第２の別の構成の
ブロック図である。

【図１７】本発明の実施の形態４の構成のブロック図
である。

【図１８】本発明の実施の形態４の処理のステップ図
である。

【図１９】本発明の実施の形態５の構成のブロック図
である。

【図２０】本発明の実施の形態５の処理のステップ図
である。

【図２１】本発明の実施の形態５の第１の別の構成の
ブロック図である。

【図２２】本発明の実施の形態５の第１の別の構成に
よる処理のステップ図である。

【図２３】本発明の実施の形態５の第２の別の構成の
ブロック図である。

【図２４】本発明の実施の形態５の第２の別の構成に
よる処理のステップ図である。

【図２５】本発明の実施の形態５の第３の別の構成の
ブロック図である。

【図２６】本発明の実施の形態５の第４の別の構成の
ブロック図である。

【図２７】本発明の実施の形態６の構成のブロック図
である。

【図２８】従来のレーダ信号処理装置の構成のブロッ
ク図である。

【図２９】従来のレーダ信号処理装置の処理のステッ
プ図である。

【図３０】サンプリング毎の受信信号の変動を示した
図である。

【符号の説明】

１追尾レーダ装置、２追尾目標、３レーダビー
ム、４受信信号、５セル、６閾値、７検出部、８
検出セル、９追尾点決定部、１０重心点取得機
能、１１重心点、１２追尾点決定機能、１３追尾
点、１４閾値制御部、１５制御係数設定機能、１６
遅延要素、１７閾値設定機能、１８ＣＦＡＲ係数、
１９最大受信強度選択機能、２０最大信号強度点、
２１孤立点除去部、２２ラベリング処理機能、２３
孤立点除去機能、２４検波後積分処理部、２５メ
モリ、２６ブロック積分処理機能、２７移動補正機
能、２８検波後積分処理機能、２９遅延要素、３０
検波後積分信号、３１一次平滑フィルタ、３２遅延
要素、３３平滑機能、３４遅延要素、３５予測機
能。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桐本哲郎東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者小菅義夫東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5J070 AC06 AH02 AH12 AH14 AH35 AH39 AJ13 BB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サンプリング時刻毎に目標のレーダ信号
を受信し、その受信信号が複数の分解能セルに分布する
状況において追尾点を決定する追尾レーダ装置におい
て、閾値を超える受信信号を有するセルを、追尾点の決定に
用いる検出セルとして検出する検出部と、前回のサンプリングにおけるフレームの検出セル数と、
今回のサンプリングにおけるフレームの検出セル数との
差が、所定の比較基準値以上であれば検出部の閾値を変
更する閾値制御部と、を有することを特徴とするレーダ
信号処理装置。
【請求項２】サンプリング時刻毎に目標のレーダ信号
を受信し、その受信信号が複数の分解能セルに分布する
状況において追尾点を決定する追尾レーダ装置におい
て、閾値を超える受信信号を有するセルを、追尾点の決定に
用いる検出セルとして検出する検出部と、検出セルの周囲の所定の基準範囲内に含まれる検出セル
数が所定の基準個数以下の場合は、その検出セルを除去
する孤立点除去部と、を有することを特徴とするレーダ
信号処理装置。
【請求項３】サンプリング時刻毎に目標のレーダ信号
を受信し、その受信信号が複数の分解能セルに分布する
状況において追尾点を決定する追尾レーダ装置におい
て、閾値を超える受信信号を有するセルを、追尾点の決定に
用いる検出セルとして検出する検出部と、所定のサンプリング時刻ｔ０においては、時刻ｔ０より
前の追尾点の移動速度から求めたフレーム数ｎ毎に、時
刻ｔ０より前及び時刻ｔ０の検出セルの信号を時間積分
してブロック積分信号を求め、ブロック積分信号を追尾
点の移動速度で補正し、補正されたブロック積分信号を
ノンコヒーレント積分して検波後積分信号を求め、サンプリング時刻ｔ０より後においては、前回求めた検
波後積分信号を追尾点の移動速度で補正し、補正された
検波後積分信号と時刻ｔ_kのフレームから求めた検出セ
ルの信号とをノンコヒーレント積分し、新たな検波後積
分信号を求める検波後積分処理部と、を有することを特
徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項４】サンプリング時刻毎に目標のレーダ信号
を受信し、その受信信号が複数の分解能セルに分布する
状況において追尾点を決定する追尾レーダ装置におい
て、閾値を超える受信信号を有するセルを、追尾点の決定に
用いる検出セルとして検出する検出部と、その検出セルのレーダ受信信号から求めた仮追尾点を時
間的に平滑化して追尾点を決定する追尾点決定部と、を
有することを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項５】さらに、検出セルの周囲の所定の基準範
囲内に含まれる検出セル数が所定の基準個数以下の場合
は、その検出セルを除去する孤立点除去部を有すること
を特徴とする請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
【請求項６】さらに、所定のサンプリング時刻ｔ０に
おいては、時刻ｔ０より前の追尾点の移動速度から求め
たフレーム数ｎ毎に、時刻ｔ０より前及び時刻ｔ０の検
出セルの信号を時間積分してブロック積分信号を求め、
ブロック積分信号を追尾点の移動速度で補正し、補正さ
れたブロック積分信号をノンコヒーレント積分して検波
後積分信号を求め、サンプリング時刻ｔ０より後においては、前回求めた検
波後積分信号を追尾点の移動速度で補正し、補正された
検波後積分信号と時刻ｔ_kのフレームから求めた検出セ
ルの信号とをノンコヒーレント積分し、新たな検波後積
分信号を求める検波後積分処理部と、を有することを特
徴とする請求項１、請求項２又は請求項５のいずれかに
記載のレーダ信号処理装置。
【請求項７】さらに、検出セルのレーダ受信信号から
求めた仮追尾点を時間的に平滑化して追尾点を決定する
追尾点決定部を有することを特徴とする請求項１、請求
項２又は請求項５のいずれかに記載のレーダ信号処理装
置。
【請求項８】さらに、検波後積分信号から求めた仮追
尾点を時間的に平滑化して追尾点を決定する追尾点決定
部を有することを特徴とする請求項３又は請求項６のい
ずれかに記載のレーダ信号処理装置。
【請求項９】追尾点決定部は１次平滑化フィルタを含
むことを特徴とする請求項４、請求項７又は請求項８の
いずれかに記載のレーダ信号処理装置。
【請求項１０】追尾点決定部はカルマンフィルタを含
むことを特徴とする請求項４、請求項７又は請求項８の
いずれかに記載のレーダ信号処理装置。
【請求項１１】サンプリング時刻毎に目標のレーダ信
号を受信し、その受信信号が複数の分解能セルに分布す
る状況において追尾点を決定する追尾レーダ装置におい
て、閾値を超える受信信号を有するセルを、追尾点の決定に
用いる検出セルとして検出する検出部と、所定のサンプリング時刻ｔ０においては、カルマンフィ
ルタで予測した追尾点の移動速度から求めたフレーム数
ｎ毎に、時刻ｔ０より前及び時刻ｔ０の検出セルの信号
を時間積分してブロック積分信号を求め、ブロック積分
信号をカルマンフィルタで予測した追尾点の移動速度で
補正し、補正されたブロック積分信号をノンコヒーレン
ト積分して検波後積分信号を求め、サンプリング時刻ｔ０より後においては、前回求めた検
波後積分信号をカルマンフィルタで予測した追尾点の移
動速度で補正し、補正された検波後積分信号と今回のサ
ンプリングから求めた検出セルの信号とをノンコヒーレ
ント積分し、新たな検波後積分信号を求める検波後積分
処理部と、新たな検波後積分信号から求めた仮追尾点をカルマンフ
ィルタにより時間的に平滑化して追尾点と決定する追尾
点決定部と、を有することを特徴とするレーダ信号処理
装置。
【請求項１２】さらに、所定のサンプリング時刻ｔ０
においては、カルマンフィルタで予測した追尾点の移動
速度から求めたフレーム数ｎ毎に、時刻ｔ０前より及び
時刻ｔ０の検出セルの信号を時間積分してブロック積分
信号を求め、ブロック積分信号をカルマンフィルタで予
測した追尾点の移動速度で補正し、補正されたブロック
積分信号をノンコヒーレント積分して検波後積分信号を
求め、サンプリング時刻ｔ０より後においては、前回求めた検
波後積分信号をカルマンフィルタで予測した追尾点の移
動速度で補正し、補正された検波後積分信号と今回のサ
ンプリングから求めた検出セルの信号とをノンコヒーレ
ント積分し、新たな検波後積分信号を求める検波後積分
処理部と、新たな検波後積分信号から求めた仮追尾点をカルマンフ
ィルタにより時間的に平滑化して追尾点と決定する追尾
点決定部と、を有することを特徴とする請求項１、請求
項２又は請求項５のいずれかに記載のレーダ信号処理装
置。