JP2004347362A

JP2004347362A - Fm-cw radar apparatus and interference wave removing method in the same

Info

Publication number: JP2004347362A
Application number: JP2003142138A
Authority: JP
Inventors: Naoya Hiraki; 直哉平木; Daisuke Akamine; 大輔赤嶺
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP3799337B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an FM-CW radar apparatus capable of removing interference waves mixed from a pulse radar etc. and extracting only beat signals of reflected waves from targets. <P>SOLUTION: In the case that reception signals Sr includes interference waves Wi with reflected waves Wr from a target Ta, the level of beat signal data Sbd1-Sbd3 of at least three continuous sweep cycles are compared with one another for every one of sampling points of time t0-tn. By selecting beat signal data of the second highest level, the selection of a high-level interference wave signal Ii and the selection of a low-level interference wave signal Ii are eliminated. Reconstituted beat signal data Sbds made of the selected beat signal data is beat signal data of only reflected waves from the target from which the interference wave signals Ii are removed. It is possible to remove interference wave signals Ii by an extremely simple constitution which does not require a delay device or a plurality of mixers. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周波数変調（ＦＭ）された連続波（ＣＷ）信号を送受信して目標としての物体を検知し、物体までの距離、物体の移動速度等を測定することで、航法、捜索、監視等を可能とするＦＭ−ＣＷレーダ装置および該装置における妨害波除去方法に関し、特に、他のレーダ等からの干渉電波等の妨害波を除去することの可能なＦＭ−ＣＷレーダ装置および該装置における妨害波除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＭ−ＣＷレーダは、連続的な電波に周波数変調を加えて送信する方式のレーダである。送信波の一部を、物体から反射してきた受信波と混合すれば、電波が往復する遅延時間に比例したビート波が生じる。このビート信号を周波数分析した場合、周波数が物体までの距離に対応し、振幅（強度）が物体の散乱の強さに対応する。このようなＦＭ−ＣＷレーダ方式は、パルスレーダ方式に比べ、連続波を使用することから小電力ですみ、また、ナノ秒パルスを増幅するような高周波部品を必要としないという利点を有する。
【０００３】
図７は、一般的なＦＭ−ＣＷレーダ装置２の構成を示している。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、その動作説明図を示している。
【０００４】
図７に示すように、繰り返しのこぎり波を発生する掃引信号発生器４によって変調され高周波発振器６から出力される送信信号Ｓｔが、方向性結合器８および送信アンテナ１０を介して空間に送信波Ｗｔとして放射される。
【０００５】
観測しようとする物体である目標Ｔａからの反射波Ｗｒが、受信アンテナ１４によって受信され受信信号Ｓｒとして混合器１６の一方の入力信号として供給される。
【０００６】
一方、混合器１６の他方の入力信号として、高周波発振器６からの送信信号Ｓｔの一部がローカル信号として方向性結合器８から供給されている。
【０００７】
混合器１６は、このローカル信号としての送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒとを混合し、送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒとの時間差に応じた周波数差を有するビート信号Ｓｂを出力する。
【０００８】
図８Ａは、送信信号Ｓｔの周波数変化特性（送信周波数変化特性）Ｃｔと、受信信号Ｓｒの周波数変化特性（受信周波数変化特性）Ｃｒを時間軸上に描いた図である。図８Ａにおいて、送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒとの周波数差ｆｂ（単位は周波数）がビート信号Ｓｂの周波数となり、この周波数差ｆｂの振幅特性Ａｆｂを図８Ｂに示す。
【０００９】
この周波数差ｆｂは、ＦＭ−ＣＷレーダ装置２の位置から目標Ｔａまでの距離に比例するので、ビート信号ＳｂをＦＦＴ（高速フーリエ変換）等の周波数分析器１８で分析し、図８Ｃに示す周波数ｆｂ１（周波数差ｆｂと同一の周波数）で、ある強度を有する周波数スペクトルＰｔａを得る。
【００１０】
この周波数スペクトルＰｔａの周波数ｆｂ１を周波数距離換算器２０で目標Ｔａまでの距離Ｒ（図８Ｃ参照）に換算することで、目標Ｔａまでの測距を行うことができる。
【００１１】
ところで、従来から、目標Ｔａまでの距離等を測定するために、パルスレーダが用いられている。このパルスレーダでは、非常に大きな送信ピーク電力を持つ高周波パルスを使用している。そのため、ＦＭ−ＣＷレーダと同一の周波数もしくは近接する周波数でパルスレーダを使用した場合、ＦＭ−ＣＷレーダは、強い干渉を受け、目標の探知が困難になるという問題がある。
【００１２】
この問題を、図９Ａ〜図９Ｃを用いて詳しく説明する。前記の図７に示すように、ＦＭ−ＣＷレーダと同一の周波数もしくは近接する周波数で、パルスレーダの送信アンテナ２２からの送信波（干渉波あるいは妨害波という。）Ｗｉが、ＦＭ−ＣＷレーダ装置２の受信アンテナ１４で妨害波として受信されてしまう。
【００１３】
図９Ａに、図８Ａの図と重ねて示すように、パルスレーダの送信波Ｗｉは、パルス幅をτとするとき、概略１／τの帯域を有する広い周波数範囲を有する特性（パルスレーダ送信波周波数変化特性）Ｃｐを持つ。この特性Ｃｐを有する送信波Ｗｉがパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）ｆｐで繰り返し送信され、ＦＭ−ＣＷレーダ装置２の本来の受信信号Ｓｒに重畳されて受信される。
【００１４】
この場合、混合器１６から出力される信号上でも、図９Ｂに、図８Ｂの図と重ねて示すように、本来のビート信号Ｓｂの振幅特性Ａｆｂ上に、繰り返し周期１／ｆｐで、パルス状の妨害波信号Ｉｉが重畳される。
【００１５】
本来のビート信号Ｓｂに妨害波信号Ｉｉが重畳された信号を周波数分析器１８で周波数スペクトルに変換すると、図９Ｃに示すように、本来の目標Ｔａからの周波数スペクトルＰｔａ以外に、上記のパルス繰り返し周波数ｆｐに対して整数倍からなる周波数ｎ・ｆｐ（ｎ＝１，２，…）を有する妨害波スペクトルＰｉが現れる。このため、目標Ｔａの探知が困難になる。
【００１６】
パルスレーダ等からの妨害波信号が混入しても、この妨害波を除去し、妨害波を含まない目標からの反射波のビート信号のみを抽出することを可能とするＦＭ−ＣＷレーダ装置および該装置における妨害波除去方法が、この出願の出願人による特許文献１に開示されている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００３−４３１３８号公報（図５）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
この特許文献１に係る技術では、受信信号Ｓｒ中に、目標Ｔａからの反射波Ｗｒとともに妨害波Ｗｉが含まれる場合、ローカルの送信信号Ｓｔとこの送信信号Ｓｔを遅延させた遅延送信信号とを第１および第２の混合器にそれぞれ供給する。これら第１および第２の混合器により受信信号Ｓｒに対して、それぞれビート信号Ｓｂと遅延ビート信号とを生成する。生成したビート信号Ｓｂと遅延ビート信号とを周波数分析器により周波数分析した後、周波数距離換算器により距離に換算し、相関処理器で相関をとることで妨害波成分を除去し、妨害波Ｗｉを含まない目標Ｔａからの反射波Ｗｒのビート信号のみに対応する目標Ｔａまでの距離Ｒを抽出する。
【００１９】
この特許文献１に係る技術では、妨害波を含まない目標からの反射波のビート信号のみを好適に抽出することができる。
【００２０】
この発明は、このような技術に関連してなされたものであり、パルスレーダ等からの妨害波が混入しても、この妨害波をより簡単な構成で除去し、目標からの反射波のビート信号を生成することを可能とするＦＭ−ＣＷレーダ装置および該装置における妨害波除去方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この項では、理解の容易化のために添付図面中の符号を付けて説明する。したがって、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。
【００２２】
この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置は、たとえば図１、図３に示すように、掃引周期毎に周波数変調された連続波信号である送信信号（Ｓｔ）を送信波（Ｗｔ）として送出するとともに、目標（Ｔａ）からの反射波（Ｗｒ）を受信信号（Ｓｒ）として受信し、前記目標を検知するＦＭ−ＣＷレーダ装置（３２）において、前記送信信号と前記受信信号とからビート信号（Ｓｂ）を生成する混合器（１６）と、掃引周期毎に前記ビート信号をサンプリングし、ビート信号データ（Ｓｂｄ）にＡＤ変換するＡＤ変換器（１８０）と、連続する少なくとも３回の掃引周期の前記ビート信号データ（Ｓｂｄ１〜Ｓｂｄ３）を格納するメモリ（１８１〜１８３）と、前記メモリに格納された前記３回の送信周期の各ビート信号データのレベルを対応するサンプリング時点毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択し、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データ（Ｓｂｄｓ）を生成する演算器（１８４）とを備えることを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００２３】
また、この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置における妨害波除去方法は、図４に示すように、掃引周期毎に周波数変調された連続波信号である送信信号を送信波として送出するとともに、目標からの反射波を受信信号として受信して前記目標を検知する際に、前記受信信号中に前記目標からの反射波とともに妨害波が含まれるとき、前記妨害波を除去するためのＦＭ−ＣＷレーダ装置における妨害波除去方法において、前記送信信号と前記受信信号とからビート信号を生成する混合処理過程と、掃引周期毎に前記ビート信号をサンプリングし、ビート信号データにＡＤ変換するＡＤ変換処理過程と（ステップＳ１）、連続する少なくとも３回の掃引周期の前記ビート信号データをメモリに格納する格納処理過程と（ステップＳ２）、前記メモリに格納された前記３回の送信周期の各ビート信号データのレベルを対応するサンプリング時点毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択し、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データを生成する演算処理過程と（ステップＳ３，Ｓ４）を備えることを特徴とする（請求項２記載の発明）。
【００２４】
この発明によれば、連続する少なくとも３回の掃引周期のビート信号データのレベルを対応するサンプリング時点毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択することで、レベルの大きい妨害波やレベルの小さい妨害波を選択することがなくなり、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データ上から妨害波が除去された目標からの反射波のビート信号データを生成することができる。
【００２５】
なお、連続する４回の送信周期のビート信号データを比較する場合には、２番目または３番目に大きいレベルのビート信号データを選択すればよく、連続する５回の送信周期のビート信号データを比較する場合には、２〜４番目の大きさのいずれかのレベルのビート信号データ、あるいは３番目の大きさのビート信号データを選択すればよい。
【００２６】
この発明は、遅延器や複数の混合器を必要としないので、構成がきわめて簡単になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図７、図８Ａ〜図８Ｃ、および図９Ａ〜図９Ｃに示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。また、必要に応じてこれらの図面を参照する。
【００２８】
図１は、この発明の実施の形態に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置３２を示している。
【００２９】
このＦＭ−ＣＷレーダ装置３２は、基本的には、送信部４０と、周波数分析器１１８を含む受信部４２とから構成される。
【００３０】
送信部４０は、直線的に振幅（電圧あるいは電流）が増加するのこぎり波を掃引信号として一定周期で繰り返し発生する掃引信号発生器４と、この掃引信号により周波数変調された、この場合、掃引周期毎に徐々に周波数が高くなる連続波信号である高周波を送信信号Ｓｔとして出力する高周波発振器６と、送信信号Ｓｔを主要な送信信号Ｓｔと一部の送信信号（ローカル信号ともいう。）Ｓｔに分割する方向性結合器８と、主要な送信信号Ｓｔを空間に電波である送信波Ｗｔとして目標Ｔａに対して放射する送信アンテナ１０とを備えている。
【００３１】
受信部４２は、観測しようとする目標Ｔａからの反射波Ｗｒを受信するとともに、ＦＭ−ＣＷレーダ装置３２と同一の周波数もしくは近接する周波数のパルスレーダの送信アンテナ２２からの妨害波（干渉波）としての送信波Ｗｉを受信し、妨害波を含む受信信号Ｓｒを出力する受信アンテナ１４と、妨害波を含む受信信号Ｓｒと送信信号Ｓｔとからビート信号Ｓｂを生成する混合器１６と、アナログ信号であるビート信号Ｓｂをデジタル信号であるビート信号データＳｂｄに変換し後述する妨害波除去処理を行った後に妨害波が除去されたビート信号データＳｂｄの周波数スペクトルをＦＦＴ（高速フーリエ変換）等の処理により出力する周波数分析器１１８と、この周波数スペクトルを距離（横軸を距離、縦軸を強度で表すことができるので、距離強度信号ともいう。）に換算する周波数距離換算器２０とを備える。
【００３２】
周波数分析器１１８は、掃引信号発生器４から供給される、掃引信号に同期した繰り返し方形波信号からサンプリング信号（サンプリングパルス）Ｓｐを発生するサンプリング信号発生器８０と、サンプリング信号Ｓｐを受けて入力アナログ信号であるビート信号Ｓｂを、掃引周期に同期してサンプリングしデジタル化しビート信号データＳｂｄを出力するＡＤ変換器１８０を有している。
【００３３】
周波数分析器１１８は、また、連続する３回の掃引周期のビート信号データＳｂｄをそれぞれビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３として格納するメモリ１８１〜１８３と、メモリ１８１〜１８３に格納された連続する３回の掃引周期のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３を読み出し、読み出した連続する３回の掃引周期のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３のレベルを、対応するサンプリング時点毎に比較し、各サンプリング時点で２番目に大きいレベルのビート信号データＳｂｄを選択し、選択した各サンプリング時点で２番目に大きいレベルのビート信号データＳｂｄからなるビート信号データ（再構成ビート信号データという。）Ｓｂｄｓを生成する演算器１８４と、再構成ビート信号データＳｂｄｓをＦＦＴ処理により周波数スペクトルＰｔａに変換して出力する周波数解析手段１８５を有している。メモリ１８１〜１８３は、ＦＩＦＯ（ＦｉｒｓｔＩｎＦｉｒｓｔＯｕｔ）メモリあるいはＲＡＭを使用することができる。
【００３４】
この実施の形態に係るＦＷ−ＣＷレーダ装置３２は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。なお、特に断らない限り、制御・処理主体は図示していないコンピュータを構成するＣＰＵである。
【００３５】
図１において、送信部４０を構成する掃引信号発生器４から出力される繰り返しのこぎり波である掃引信号によって変調され高周波発振器６から出力される送信信号Ｓｔが、方向性結合器８および水平方向に回転する送信アンテナ１０を介して空間に電波である送信波Ｗｔとして放射される。
【００３６】
観測しようとする物体である目標Ｔａからの反射波Ｗｒと、ＦＭ−ＣＷレーダ装置３２と同一の周波数もしくは近接する周波数のパルスレーダの送信アンテナ２２からの妨害波（干渉波）としての送信波Ｗｉとが、受信部４２を構成する受信アンテナ１４によって受信され、受信信号Ｓｒとして混合器１６の一方の入力信号として供給される。
【００３７】
一方、混合器１６の他方の入力信号として、高周波発振器６からの送信信号Ｓｔの一部がローカル信号として方向性結合器８から供給されている。
【００３８】
混合器１６は、妨害波を含む受信信号Ｓｒとローカル信号の送信信号Ｓｔとからビート信号Ｓｂを生成する。
【００３９】
このとき、図９Ａ〜図９Ｃを参照して説明した動作と全く同様に、パルスレーダの送信波Ｗｉは、パルス幅をτとするとき、概略１／τの帯域を有する広い周波数範囲を有する特性（パルスレーダ送信波周波数変化特性）Ｃｐを持つ（図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ参照）。
【００４０】
ここで、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの上段側には、それぞれ、連続する掃引周期の１掃引周期目、これに続く、２掃引周期目、さらにこれに続く３掃引周期目の送信信号Ｓｔ１〜Ｓｔ３の周波数変化特性（送信周波数変化特性）Ｃｔ１〜Ｃｔ３（実線で表示）と、受信信号Ｓｒ１〜Ｓｒ３の周波数変化特性（受信周波数変化特性）Ｃｒ１〜Ｃｒ３（点線で表示）を時間軸上に描いている。
【００４１】
図２Ａ〜図２Ｃにおいて、対応する送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒとの周波数差ｆｂ（単位は周波数）が、それぞれ下段に描いたビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３の周波数となり、この周波数差ｆｂは、ＦＷ−ＣＷレーダ装置３２の設置位置と目標Ｔａとの間の距離が一定である場合、同一周波数となる。なお、ＦＷ−ＣＷレーダ装置３２の設置位置と目標Ｔａとの間の距離が一定である場合とは、それらが両方とも固定位置にある場合、あるいは動いていても隣り合う掃引周期間では停止しているとみなせる場合には距離が一定であると見なすことができる。
【００４２】
このような場合には、図２Ａ〜図２Ｃの下段に示す各ビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３の位相は、掃引周期に同期している、いわゆる同位相と考えることができる。ここで、掃引の繰り返し周波数は、例として、約１［ｋＨｚ］（１［ｍｓ］）に設定することができる。
【００４３】
上述したような特性Ｃｐを有する送信波Ｗｉがパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）ｆｐで繰り返し送信され、ＦＭ−ＣＷレーダ装置３２の本来の受信信号Ｓｒ１〜Ｓｒ３に重畳されて受信される。混合器１６から出力されるビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３上でも、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの下段に示すように、本来のビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３の振幅特性Ａｆｂ１〜Ａｆｂ３上に、繰り返し周期１／ｆｐで、パルス状の妨害波信号Ｉｉが重畳される。
【００４４】
このパルス状の妨害波信号Ｉｉは、掃引信号と非同期の関係にあるので、ビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３上に非同期でばらばらに乗ってくる。
【００４５】
このとき、図２Ｄに示す、掃引信号に同期したサンプリング信号ＳｐがＡＤ変換器１８０のクロック入力端子に供給されている。サンプリング信号Ｓｐの周波数は、サンプリング定理により、測定しようとするビート信号Ｓｂの２倍以上の周波数に設定しておく。
【００４６】
ＡＤ変換器１８０は、掃引周期毎にビート信号Ｓｂをサンプリングし、ビート信号データＳｂｄにＡＤ変換する（図４：ステップＳ１）。この場合、時間的に連続する少なくとも３回の掃引周期のビート信号Ｓｂ１（図２Ａ参照）、Ｓｂ２（図２Ｂ参照）、Ｓｂ３（図２ＢＣ参照）を、それぞれ掃引周期毎に連続的にビート信号データＳｂｄ１、Ｓｂｄ２、Ｓｂｄ３に変換し、それぞれメモリ１８１、１８２、１８３に格納する（図４：ステップＳ２）。
【００４７】
図３Ａ〜図３Ｃは、メモリ１８１〜１８３に格納されたビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３（それぞれ、図２Ａ〜図２Ｃのビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３に対応する。）を理解の便宜のためアナログ波形として示している。
【００４８】
また、図３Ｅは、メモリアドレスに対応させるサンプリング時点ｔ０〜ｔｎで発生するサンプリングパルスＳｐを示している。
【００４９】
連続する３回の掃引周期分のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３がメモリ１８１〜１８３に格納されたとき、演算器１８４は、メモリ１８１〜１８３に格納された前記３回の送信周期の各ビート信号データのレベル（絶対値）を対応する各サンプリング時点ｔ０〜ｔｎ毎に比較し、各サンプリング時点ｔ０〜ｔｎ毎に、２番目に大きいレベルのビート信号データＳｂｄ（Ｓｂｄ１〜Ｓｂｄ３のうちのいずれか１つ）を選択する（図４：ステップ３）。
【００５０】
次に、演算器１８４は、選択したビート信号データＳｂｄからなる、図３Ｄに示す再構成ビート信号データＳｂｄｓを生成し、演算器１８４内のメモリに格納する（図４：ステップＳ４）。
【００５１】
ステップＳ３の処理過程のように演算することで、混合器１６が飽和レベル以上となるような非常に大きい妨害波信号Ｉｉが、ビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３に混入していたとしても、ビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３中の妨害波信号Ｉｉにより形成される最大値が除去できるので、パルスレーダ等のスパイク性の干渉波Ｗｉを除去することができる。最小値も除去できるので、結局、干渉波Ｗｉのレベルの強さに関係なく、非常に強い干渉波でも弱い干渉波でも除去することができる。
【００５２】
なお、連続する３回の掃引周期分のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３を平均して妨害波信号Ｉｉを小さくすることができるが、干渉レベルが平均化の回数分の１、この場合１／３に小さくなるに過ぎないので、上記ステップＳ３の処理のように、３回の送信周期の各ビート信号データのレベルの中、各サンプリング時点で２番目に大きいレベルのビート信号データを選択して再構成ビート信号データＳｂｄｓを生成することが好ましい。
【００５３】
また、連続する３回の掃引周期分のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３を比較することに限らず、連続する４回の送信周期のビート信号データを比較してもよく、この場合には、２番目または３番目に大きいレベルのビート信号データを選択して再構成ビート信号データＳｂｄｓを作成すればよい。連続する５回の送信周期のビート信号データを比較する場合には、２〜４番目の大きさのいずれかのレベルのビート信号データ、あるいは３番目の大きさのビート信号データを選択して再構成ビート信号データＳｂｄｓを作成すればよい。
【００５４】
このように、一旦、メモリ１８１〜１８３に取り込んだ後の処理は、デジタル的な処理であるので、特開２００３−４３１３８号公報に記載した遅延器や複数の混合器を必要とせず、構成がきわめて簡単になり、コストも低減できる。
【００５５】
これらの処理過程により、妨害波Ｗｉを含まない目標Ｔａからの反射波Ｗｒのビート信号Ｓｂに対応した再構成ビート信号データＳｂｄｓ（図３Ｄ参照）のみを抽出することができる。
【００５６】
次に、周波数分析器１１８を構成する周波数解析手段１８５は、図３Ｄに示す再構成ビート信号データＳｂｄｓをＦＦＴ処理し、図８Ｃに示す周波数ｆｂ１（周波数差ｆｂと同一の周波数）で、ある強度を有する周波数スペクトルＰｔａを得る（図４：ステップＳ５）。
【００５７】
次に、周波数距離換算器２０は、周波数スペクトルＰｔａの周波数ｆｂ１を目標Ｔａの距離Ｒ（図８Ｃ参照）に換算して、目標Ｔａまでの測距が行われる。
【００５８】
図５は、この実施の形態のＦＭ−ＣＷレーダ装置３２により目標Ｔａを観測した場合のレーダ画面のシミュレーション図、図６は、図７の従来技術に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置２により同一の目標Ｔａを観測した場合のレーダ画面のシミュレーション図である。なお、図５、図６の場合とも、ＦＭ−ＣＷレーダ装置３２、２の設置位置は固定であり、多数の目標Ｔａも固定されている。観測半径は８［ｋｍ］に設定している。
【００５９】
図６に示す従来技術に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置２のレーダシミュレーション画面９０では、目標ＴａのエコーＴａｅの他に、中心から放射状に外方に延びる多数の妨害波（干渉波）Ｗｉに係るクラッターのエコーＣｅが現れているのに対し、図５に示すこの実施の形態に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置３２のレーダシミュレーション画面９２では、妨害波（干渉波）ＷｉであるクラッターのエコーＣｅが除去された目標ＴａのエコーＴａｅのみが検知されていることが理解される。
【００６０】
このように上述した実施の形態によれば、受信信号Ｓｒ中に、目標Ｔａからの反射波Ｗｒとともに妨害波Ｗｉが含まれる場合、連続する少なくとも３回の掃引周期のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３のレベルを対応するサンプリング時点ｔ０〜ｔｎ毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択することで、レベルの大きい妨害波信号Ｉｉやレベルの小さい妨害波信号Ｉｉを選択することがなくなり、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データＳｂｄｓが、妨害波が除去された目標Ｔａからの反射波Ｗｒのビート信号データになる。この場合、遅延器や複数の混合器を必要としないので、構成がきわめて簡単になる。
【００６１】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、連続する少なくとも３回の掃引周期のビート信号データのレベルを対応するサンプリング時点毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択することで、レベルの大きい妨害波やレベルの小さい妨害波を選択することがなくなり、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データ上から妨害波が除去された目標からの反射波のビート信号データを生成することができる。
【００６３】
従来技術に比較して遅延器や複数の混合器が不要となるので、きわめて簡単な構成で低コストにＦＭ−ＣＷレーダ装置を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは、１掃引周期目の送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性およびビート信号に、それぞれ妨害波であるパルスレーダ送信波周波数変化特性が重畳された特性およびビート信号を示す説明図である。
図２Ｂは、２掃引周期目の送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性およびビート信号に、それぞれ妨害波であるパルスレーダ送信波周波数変化特性が重畳された特性およびビート信号を示す説明図である。
図２Ｃは、３掃引周期目の送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性およびビート信号に、それぞれ妨害波であるパルスレーダ送信波周波数変化特性が重畳された特性およびビート信号を示す説明図である。
図２Ｄは、掃引周期に同期したサンプリング信号を示す説明図である。
【図３】図３Ａは、１掃引周期目のビート信号データの説明図である。
図３Ｂは、２掃引周期目のビート信号データの説明図である。
図３Ｃは、３掃引周期目のビート信号データの説明図である。
図３Ｄは、妨害波信号が除去された再構成ビート信号データの説明図である。
図３Ｅは、掃引周期に同期したサンプリング信号を示す説明図である。
【図４】この発明方法に係る実施の形態の処理工程を示すフロー図である。
【図５】この実施の形態に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置により目標を観測した場合における妨害波が除去されたレーダ画面のシミュレーション図である。
【図６】従来技術に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置により目標を観測する際に、妨害波が除去されずに表示されてしまうことを示すレーダ画面のシミュレーション図である。
【図７】従来技術に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８Ａは、送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性を示す説明図である。
図８Ｂは、送信信号と受信信号との周波数差を示すビート信号を示す波形図である。
図８Ｃは、目標の反射波に係る周波数強度信号および周波数距離信号の説明図である。
【図９】図９Ａは、送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性に妨害波であるパルスレーダ送信波周波数変化特性が重畳された特性を示す説明図である。図９Ｂは、送信信号と受信信号との周波数差を示すビート信号上に、パルス上の妨害波信号が重畳された状態を示す説明図である。
図９Ｃは、本来の目標からの周波数スペクトル上に、パルス繰り返し周波数の整数倍からなる周波数を有する妨害波スペクトルが重畳された周波数強度を示す説明図である。
【符号の説明】
２、３２…ＦＭ−ＣＷレーダ装置４…掃引信号発生器
６…高周波発振器８…方向性結合器
１０、２２…送信アンテナ１６…混合器
１８、１１８…周波数分析器２０…周波数距離換算器
２２…送信アンテナ４０…送信部
４２…受信部８０…サンプリング信号発生器
１８０…ＡＤ変換器１８１〜１８３…メモリ
１８４…演算器Ａｆｂ…振幅特性
Ｃｅ…クラッターのエコー
Ｃｐ…パルスレーダ送信波周波数変化特性
ｆｂ…周波数差ｆｂ１…周波数
ｆｐ…パルス繰り返し周波数Ｉｉ…パルス状の妨害波信号
Ｐｉ…妨害波スペクトルＰｔａ…周波数スペクトル
Ｒ…距離Ｓｂ、Ｓｂ１〜Ｓｂ３…ビート信号
Ｓｂｄ１〜Ｓｂｄ３…ビート信号データ
Ｓｂｄｓ…再構成ビート信号データＳｒ…受信信号
Ｓｔ…送信信号Ｔａ…目標
Ｔａｅ…目標のエコーＷｉ…送信波（干渉波あるいは妨害波）
Ｗｔ…送信波[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention transmits and receives a frequency-modulated (FM) continuous wave (CW) signal, detects an object as a target, and measures a distance to the object, a moving speed of the object, and the like, thereby enabling navigation, search, and monitoring. The present invention relates to an FM-CW radar apparatus and a method for removing an interfering wave in the apparatus, and more particularly, to an FM-CW radar apparatus and an apparatus for removing an interfering wave such as an interference radio wave from another radar. The present invention relates to an interference wave removing method.
[0002]
[Prior art]
The FM-CW radar is a radar of a system that transmits a continuous radio wave by adding frequency modulation. If a part of the transmission wave is mixed with the reception wave reflected from the object, a beat wave proportional to the delay time of the reciprocation of the radio wave is generated. When this beat signal is subjected to frequency analysis, the frequency corresponds to the distance to the object, and the amplitude (intensity) corresponds to the scattering intensity of the object. Such an FM-CW radar system has advantages over a pulse radar system in that it uses a continuous wave and therefore requires less power, and does not require high-frequency components for amplifying nanosecond pulses.
[0003]
FIG. 7 shows a configuration of a general FM-CW radar device 2. 8A, 8B, and 8C show operation explanatory diagrams.
[0004]
As shown in FIG. 7, the transmission signal St modulated by the sweep signal generator 4 that generates a repetitive sawtooth wave and output from the high-frequency oscillator 6 is transmitted to the space via the directional coupler 8 and the transmission antenna 10 to transmit the transmission wave Wt. Radiated as
[0005]
A reflected wave Wr from a target Ta, which is an object to be observed, is received by a receiving antenna 14 and supplied as one input signal of a mixer 16 as a received signal Sr.
[0006]
On the other hand, a part of the transmission signal St from the high-frequency oscillator 6 is supplied from the directional coupler 8 as a local signal as the other input signal of the mixer 16.
[0007]
The mixer 16 mixes the transmission signal St and the reception signal Sr as local signals, and outputs a beat signal Sb having a frequency difference corresponding to a time difference between the transmission signal St and the reception signal Sr.
[0008]
FIG. 8A is a diagram illustrating a frequency change characteristic (transmission frequency change characteristic) Ct of the transmission signal St and a frequency change characteristic (reception frequency change characteristic) Cr of the reception signal Sr on a time axis. 8A, the frequency difference fb (unit: frequency) between the transmission signal St and the reception signal Sr is the frequency of the beat signal Sb, and the amplitude characteristic Afb of the frequency difference fb is shown in FIG. 8B.
[0009]
Since this frequency difference fb is proportional to the distance from the position of the FM-CW radar device 2 to the target Ta, the beat signal Sb is analyzed by a frequency analyzer 18 such as FFT (Fast Fourier Transform), and the frequency shown in FIG. A frequency spectrum Pta having a certain intensity is obtained at fb1 (the same frequency as the frequency difference fb).
[0010]
By converting the frequency fb1 of the frequency spectrum Pta into the distance R to the target Ta (see FIG. 8C) by the frequency distance converter 20, the distance to the target Ta can be measured.
[0011]
By the way, conventionally, a pulse radar has been used to measure a distance to a target Ta or the like. In this pulse radar, a high-frequency pulse having a very large transmission peak power is used. Therefore, when a pulse radar is used at the same frequency as or close to the frequency of the FM-CW radar, the FM-CW radar suffers strong interference and has a problem that it is difficult to detect a target.
[0012]
This problem will be described in detail with reference to FIGS. 9A to 9C. As shown in FIG. 7, the transmission wave (interference wave or interference wave) Wi from the transmission antenna 22 of the pulse radar is the same frequency as or close to the frequency of the FM-CW radar. The second reception antenna 14 receives the interference wave.
[0013]
9A, the transmission wave Wi of the pulse radar has a characteristic having a wide frequency range having a band of approximately 1 / τ when the pulse width is τ (pulse radar transmission wave (Frequency change characteristic) Cp. The transmission wave Wi having the characteristic Cp is repeatedly transmitted at the pulse repetition frequency (PRF) fp, and is superimposed on the original reception signal Sr of the FM-CW radar device 2 and received.
[0014]
In this case, even on the signal output from the mixer 16, as shown in FIG. 9B and the diagram of FIG. 8B, the pulse shape is repeated on the amplitude characteristic Afb of the original beat signal Sb at a repetition period of 1 / fp. Is superimposed.
[0015]
When the signal in which the interference signal Ii is superimposed on the original beat signal Sb is converted into a frequency spectrum by the frequency analyzer 18, as shown in FIG. 9C, in addition to the frequency spectrum Pta from the original target Ta, the pulse repetition described above is performed. An interference wave spectrum Pi having a frequency n · fp (n = 1, 2,...) That is an integral multiple of the frequency fp appears. For this reason, it is difficult to detect the target Ta.
[0016]
An FM-CW radar device that removes an interference wave signal from a pulse radar or the like and removes the interference wave and extracts only a beat signal of a reflected wave from a target that does not include the interference wave. A method of removing an interference wave in an apparatus is disclosed in Patent Document 1 by the assignee of the present application.
[0017]
[Patent Document 1]
JP 2003-43138 A (FIG. 5)
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the technique according to Patent Literature 1, when the interference signal Wi is included in the reception signal Sr together with the reflection wave Wr from the target Ta, the local transmission signal St and a delayed transmission signal obtained by delaying the transmission signal St are transmitted. The mixture is supplied to the first and second mixers, respectively. The first and second mixers generate a beat signal Sb and a delayed beat signal for the received signal Sr, respectively. After the generated beat signal Sb and the delayed beat signal are frequency-analyzed by a frequency analyzer, they are converted into a distance by a frequency-to-distance converter, and a correlation processor removes the interfering wave components by taking a correlation to remove the interfering wave Wi. The distance R to the target Ta corresponding to only the beat signal of the reflected wave Wr from the target Ta not included is extracted.
[0019]
According to the technique according to Patent Document 1, it is possible to preferably extract only a beat signal of a reflected wave from a target that does not include an interference wave.
[0020]
The present invention has been made in connection with such a technique. Even if an interfering wave from a pulse radar or the like is mixed, the interfering wave is removed with a simpler configuration, and the beat of the reflected wave from the target is beaten. It is an object of the present invention to provide an FM-CW radar device capable of generating a signal and a method for removing an interference wave in the device.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In this section, description will be made with reference numerals in the accompanying drawings for easy understanding. Therefore, the contents described in this section should not be construed as being limited to those given the reference numerals.
[0022]
The FM-CW radar device according to the present invention transmits a transmission signal (St), which is a continuous wave signal frequency-modulated for each sweep cycle, as a transmission wave (Wt), as shown in FIGS. 1 and 3, for example. , The reflected wave (Wr) from the target (Ta) is received as a received signal (Sr), and the FM-CW radar device (32) for detecting the target receives a beat signal (Sb) from the transmitted signal and the received signal. ), An AD converter (180) that samples the beat signal at each sweep cycle and A / D-converts the beat signal to beat signal data (Sbd), and a mixer (180) for at least three consecutive sweep cycles. The memories (181 to 183) storing the beat signal data (Sbd1 to Sbd3) correspond to the levels of the beat signal data of the three transmission cycles stored in the memories. An arithmetic unit (184) for comparing the beat signal data of the second largest level, comparing each time of sampling, and generating reconstructed beat signal data (Sbds) composed of the selected beat signal data. (The invention according to claim 1).
[0023]
Further, as shown in FIG. 4, the interference wave removing method in the FM-CW radar apparatus according to the present invention transmits a transmission signal, which is a continuous wave signal frequency-modulated for each sweep period, as a transmission wave, and transmits the transmission signal from a target. FM-CW radar device for removing the interfering wave when receiving the reflected wave as a received signal and detecting the target when the received signal includes the interfering wave together with the reflected wave from the target. In the interfering wave removing method described in the above, a mixing process of generating a beat signal from the transmission signal and the reception signal, an AD conversion process of sampling the beat signal at every sweep cycle and AD converting the beat signal into beat signal data ( Step S1), a storing process of storing the beat signal data of at least three consecutive sweep cycles in a memory (Step S2), And compares the levels of the beat signal data of the three transmission periods stored at the corresponding sampling times, selects the beat signal data of the second largest level, and configures the reconstructed beat composed of the selected beat signal data. An arithmetic processing step for generating signal data and (steps S3 and S4) are provided (the invention according to claim 2).
[0024]
According to the present invention, the level of the beat signal data of at least three consecutive sweep periods is compared at each corresponding sampling time point, and the beat signal data of the second largest level is selected, whereby the interfering wave having the largest level is obtained. Therefore, it is possible to generate the beat signal data of the reflected wave from the target from which the interference wave has been removed from the reconstructed beat signal data composed of the selected beat signal data.
[0025]
When comparing beat signal data of four consecutive transmission periods, the beat signal data of the second or third largest level may be selected, and beat signal data of five consecutive transmission periods may be selected. For comparison, beat signal data of any one of the second to fourth magnitudes or beat signal data of the third magnitude may be selected.
[0026]
Since the present invention does not require a delay unit or a plurality of mixers, the configuration is extremely simple.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, components corresponding to those shown in FIGS. 7, 8A to 8C, and 9A to 9C are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Reference is made to these drawings as necessary.
[0028]
FIG. 1 shows an FM-CW radar device 32 according to an embodiment of the present invention.
[0029]
The FM-CW radar device 32 basically includes a transmitting unit 40 and a receiving unit 42 including a frequency analyzer 118.
[0030]
The transmission unit 40 includes a sweep signal generator 4 that repeatedly generates a sawtooth wave whose amplitude (voltage or current) linearly increases as a sweep signal at a constant cycle, and a frequency modulated by the sweep signal. In this case, the sweep cycle A high-frequency oscillator 6 that outputs a high frequency, which is a continuous wave signal whose frequency gradually increases every time, as a transmission signal St, and converts the transmission signal St into a main transmission signal St and some transmission signals (also referred to as local signals) St. It includes a directional coupler 8 for splitting, and a transmission antenna 10 for radiating a main transmission signal St to a target Ta as a transmission wave Wt which is a radio wave in space.
[0031]
The receiving unit 42 receives the reflected wave Wr from the target Ta to be observed, and at the same time, an interfering wave (interference wave) from the transmitting antenna 22 of the pulse radar having the same frequency as or close to the frequency of the FM-CW radar device 32. A reception antenna 14 that receives a transmission wave Wi as a signal and outputs a reception signal Sr containing an interference wave, a mixer 16 that generates a beat signal Sb from the reception signal Sr containing the interference wave and the transmission signal St, and an analog signal Is converted into beat signal data Sbd, which is a digital signal, and the frequency spectrum of the beat signal data Sbd from which the interference wave is removed after performing the interference wave removal processing described later is subjected to processing such as FFT (fast Fourier transform). , And the frequency spectrum can be represented by distance (horizontal axis is distance, vertical axis is intensity) In, also referred to as a distance intensity signal.) And a frequency distance conversion unit 20 to be converted into.
[0032]
The frequency analyzer 118 receives the sampling signal Sp from the sampling signal generator 80 that generates the sampling signal (sampling pulse) Sp from the repetitive square wave signal synchronized with the sweep signal and supplied from the sweep signal generator 4. An AD converter 180 that samples and digitizes a beat signal Sb, which is an analog signal, in synchronization with a sweep cycle and outputs beat signal data Sbd is provided.
[0033]
The frequency analyzer 118 further stores memories 181 to 183 for storing beat signal data Sbd of three consecutive sweep periods as beat signal data Sbd1 to Sbd3, respectively, and three consecutive beat signals stored in the memories 181 to 183. The beat signal data Sbd1 to Sbd3 of the sweep cycle are read, and the levels of the read beat signal data Sbd1 to Sbd3 of the three consecutive sweep cycles are compared at each corresponding sampling time, and the second largest level at each sampling time And an arithmetic unit 184 for generating beat signal data (referred to as reconstructed beat signal data) Sbds composed of the beat signal data Sbd having the second largest level at each selected sampling time. Beat signal data Sbds are subjected to frequency Is converted into spectral Pta has a frequency analysis means 185 for outputting. Each of the memories 181 to 183 can use a FIFO (First In First Out) memory or a RAM.
[0034]
The FW-CW radar device 32 according to this embodiment is basically configured as described above, and the operation thereof will be described next. Unless otherwise specified, the control / processing entity is a CPU constituting a computer (not shown).
[0035]
In FIG. 1, a transmission signal St modulated by a sweep signal, which is a repetitive sawtooth wave, output from a sweep signal generator 4 included in a transmission unit 40 and output from a high-frequency oscillator 6 is transmitted to a directional coupler 8 and a horizontal direction. The transmitted wave Wt is radiated to the space via the rotating transmitting antenna 10 as a radio wave.
[0036]
A reflected wave Wr from a target Ta, which is an object to be observed, and a transmitted wave Wi as an interfering wave (interference wave) from the transmitting antenna 22 of the pulse radar having the same frequency or a frequency close to that of the FM-CW radar device 32. Are received by the receiving antenna 14 configuring the receiving unit 42 and supplied as one input signal of the mixer 16 as a received signal Sr.
[0037]
On the other hand, a part of the transmission signal St from the high-frequency oscillator 6 is supplied from the directional coupler 8 as a local signal as the other input signal of the mixer 16.
[0038]
The mixer 16 generates a beat signal Sb from the reception signal Sr including the interference wave and the transmission signal St of the local signal.
[0039]
At this time, in exactly the same manner as the operation described with reference to FIGS. 9A to 9C, when the pulse width is τ, the transmission wave Wi of the pulse radar has a wide frequency range having a band of about 1 / τ. (Pulse radar transmission wave frequency change characteristics) Cp (see FIGS. 2A, 2B, and 2C).
[0040]
Here, on the upper side of FIGS. 2A, 2B, and 2C, the transmission signal St1 of the first sweep cycle of the continuous sweep cycle, the subsequent second sweep cycle, and the subsequent third sweep cycle, respectively. The frequency change characteristics (transmission frequency change characteristics) Ct1 to Ct3 (represented by solid lines) and the frequency change characteristics (reception frequency change characteristics) Cr1 to Cr3 (represented by dotted lines) of the received signals Sr1 to Sr3 are plotted on the time axis. I'm drawing.
[0041]
2A to 2C, the frequency difference fb (unit is frequency) between the corresponding transmission signal St and reception signal Sr is the frequency of each of the beat signals Sb1 to Sb3 drawn in the lower part, and this frequency difference fb is FW− When the distance between the installation position of the CW radar device 32 and the target Ta is constant, the frequency is the same. Note that the case where the distance between the installation position of the FW-CW radar device 32 and the target Ta is constant means that both of them are at fixed positions, or that they stop during adjacent sweep periods even if they are moving. If the distance can be considered, the distance can be considered to be constant.
[0042]
In such a case, the phases of the beat signals Sb1 to Sb3 shown in the lower part of FIGS. 2A to 2C can be considered to be so-called in-phase synchronized with the sweep cycle. Here, the sweep repetition frequency can be set to about 1 [kHz] (1 [ms]), for example.
[0043]
The transmission wave Wi having the characteristic Cp as described above is repeatedly transmitted at the pulse repetition frequency (PRF) fp, and is received while being superimposed on the original reception signals Sr1 to Sr3 of the FM-CW radar device 32. The beat signal Sb1 to Sb3 output from the mixer 16 also has a repetition period 1 / Ab3 on the amplitude characteristics Afb1 to Afb3 of the original beat signals Sb1 to Sb3 as shown in the lower part of FIGS. 2A, 2B and 2C. At fp, the pulsed interference wave signal Ii is superimposed.
[0044]
Since the pulse-like interference wave signal Ii has an asynchronous relationship with the sweep signal, the pulse-like interference wave signal Ii comes on the beat signals Sb1 to Sb3 in an asynchronous manner.
[0045]
At this time, the sampling signal Sp synchronized with the sweep signal shown in FIG. 2D is supplied to the clock input terminal of the AD converter 180. The frequency of the sampling signal Sp is set to be at least twice the frequency of the beat signal Sb to be measured by the sampling theorem.
[0046]
The AD converter 180 samples the beat signal Sb in each sweep cycle and AD-converts it to beat signal data Sbd (FIG. 4: step S1). In this case, beat signals Sb1 (see FIG. 2A), Sb2 (see FIG. 2B), and Sb3 (see FIG. 2BC) of at least three sweep cycles that are temporally continuous are continuously converted into beat signal data for each sweep cycle. The data is converted into Sbd1, Sbd2, and Sbd3, and stored in the memories 181, 182, and 183, respectively (FIG. 4: step S2).
[0047]
3A to 3C show beat signal data Sbd1 to Sbd3 (corresponding to beat signals Sb1 to Sb3 in FIGS. 2A to 2C, respectively) stored in memories 181 to 183 as analog waveforms for convenience of understanding. ing.
[0048]
FIG. 3E shows a sampling pulse Sp generated at sampling time points t0 to tn corresponding to a memory address.
[0049]
When beat signal data Sbd1 to Sbd3 for three consecutive sweep cycles are stored in the memories 181 to 183, the arithmetic unit 184 stores the beat signal data for the three transmission cycles stored in the memories 181 to 183. Of the beat signal data Sbd (Sbd1-Sbd3) of the second largest level at each sampling time t0-tn. ) Is selected (FIG. 4: step 3).
[0050]
Next, the computing unit 184 generates the reconstructed beat signal data Sbds shown in FIG. 3D including the selected beat signal data Sbd, and stores the reconstructed beat signal data Sbds in a memory in the computing unit 184 (FIG. 4: step S4).
[0051]
By performing the calculation as in the process of step S3, even if the very large interfering wave signal Ii that causes the mixer 16 to have a saturation level or higher is mixed in the beat signals Sb1 to Sb3, the beat signal Sbd1 Since the maximum value formed by the interfering wave signal Ii in .about.Sbd3 can be removed, the spike-type interference wave Wi such as a pulse radar can be removed. Since the minimum value can also be removed, it is possible to remove both very strong and weak interference waves regardless of the level of the interference wave Wi.
[0052]
Note that the interference signal Ii can be reduced by averaging the beat signal data Sbd1 to Sbd3 for three consecutive sweep periods, but the interference level is reduced to 1 / the number of times of averaging, in this case, 1/3. Since it only becomes smaller, the beat signal data of the second largest level is selected and reconstructed at each sampling point among the levels of the beat signal data of the three transmission periods as in the process of step S3. It is preferable to generate beat signal data Sbds.
[0053]
Further, the present invention is not limited to comparing beat signal data Sbd1 to Sbd3 for three consecutive sweep periods, but may also compare beat signal data for four consecutive transmission periods. Alternatively, the beat signal data of the third largest level may be selected to generate the reconstructed beat signal data Sbds. When comparing beat signal data of five consecutive transmission cycles, beat signal data of any one of the second to fourth magnitudes or beat signal data of the third magnitude is selected and reproduced. The constituent beat signal data Sbds may be created.
[0054]
As described above, the processing once fetched into the memories 181 to 183 is a digital processing, and therefore does not require the delay device or the plurality of mixers described in JP-A-2003-43138, and It is very simple and costs can be reduced.
[0055]
Through these processing steps, only the reconstructed beat signal data Sbds (see FIG. 3D) corresponding to the beat signal Sb of the reflected wave Wr from the target Ta that does not include the interference wave Wi can be extracted.
[0056]
Next, the frequency analysis means 185 included in the frequency analyzer 118 performs FFT processing on the reconstructed beat signal data Sbds shown in FIG. 3D, and has a frequency fb1 (the same frequency as the frequency difference fb) shown in FIG. Is obtained (FIG. 4: step S5).
[0057]
Next, the frequency distance converter 20 converts the frequency fb1 of the frequency spectrum Pta into a distance R of the target Ta (see FIG. 8C), and measures the distance to the target Ta.
[0058]
FIG. 5 is a simulation diagram of a radar screen when the target Ta is observed by the FM-CW radar device 32 of this embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing the same target by the FM-CW radar device 2 according to the related art of FIG. FIG. 9 is a simulation diagram of a radar screen when Ta is observed. 5 and 6, the installation positions of the FM-CW radar devices 32 and 2 are fixed, and a large number of targets Ta are also fixed. The observation radius is set to 8 [km].
[0059]
In the radar simulation screen 90 of the FM-CW radar apparatus 2 according to the related art shown in FIG. 6, in addition to the echo Tae of the target Ta, clutters related to a number of interference waves (interference waves) Wi extending radially outward from the center. In contrast, the echo Ce of the clutter, which is the interference wave (interference wave) Wi, is removed on the radar simulation screen 92 of the FM-CW radar apparatus 32 according to the present embodiment shown in FIG. It is understood that only the echo Tae of the detected target Ta is detected.
[0060]
As described above, according to the above-described embodiment, when the interfering wave Wi is included in the received signal Sr together with the reflected wave Wr from the target Ta, the beat signal data Sbd1 to Sbd3 of at least three consecutive sweep periods are included. By comparing the levels at the corresponding sampling times t0 to tn and selecting the beat signal data of the second largest level, it is no longer necessary to select the interference signal Ii having the highest level or the interference signal Ii having the lower level. , The reconstructed beat signal data Sbds composed of the selected beat signal data becomes the beat signal data of the reflected wave Wr from the target Ta from which the interference wave has been removed. In this case, since a delay device and a plurality of mixers are not required, the configuration is extremely simple.
[0061]
It is to be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the levels of beat signal data in at least three consecutive sweep periods are compared at each corresponding sampling point, and the beat signal data having the second largest level is selected. No longer selects high-level or low-level interfering waves, and generates beat signal data of the reflected wave from the target from which the interfering waves have been removed from the reconstructed beat signal data consisting of the selected beat signal data can do.
[0063]
Since a delay unit and a plurality of mixers are not required as compared with the related art, an FM-CW radar device can be manufactured at a low cost with an extremely simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a diagram illustrating a characteristic and a beat obtained by superimposing a frequency change characteristic of a pulse radar transmission wave as an interfering wave on a frequency change characteristic of a transmission signal, a frequency change characteristic of a reception signal, and a beat signal in a first sweep cycle. FIG. 4 is an explanatory diagram showing signals.
FIG. 2B is a diagram illustrating a characteristic and a beat signal in which a frequency change characteristic of a pulse radar transmission wave, which is an interfering wave, is superimposed on a frequency change characteristic of a transmission signal, a frequency change characteristic of a reception signal, and a beat signal in a second sweep cycle. FIG.
FIG. 2C is a diagram illustrating a characteristic and a beat signal in which a frequency change characteristic of a pulse radar transmission wave as an interfering wave is superimposed on a frequency change characteristic of a transmission signal, a frequency change characteristic of a reception signal, and a beat signal in a third sweep cycle, respectively. FIG.
FIG. 2D is an explanatory diagram showing a sampling signal synchronized with a sweep cycle.
FIG. 3A is an explanatory diagram of beat signal data in a first sweep cycle.
FIG. 3B is an explanatory diagram of beat signal data in the second sweep cycle.
FIG. 3C is an explanatory diagram of beat signal data in the third sweep cycle.
FIG. 3D is an explanatory diagram of the reconstructed beat signal data from which the interference wave signal has been removed.
FIG. 3E is an explanatory diagram showing a sampling signal synchronized with a sweep cycle.
FIG. 4 is a flowchart showing processing steps of an embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a simulation diagram of a radar screen from which an interference wave has been removed when a target is observed by the FM-CW radar apparatus according to the embodiment;
FIG. 6 is a simulation diagram of a radar screen showing that an interference wave is displayed without being removed when a target is observed by the FM-CW radar apparatus according to the related art.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an FM-CW radar device according to the related art.
FIG. 8A is an explanatory diagram illustrating a frequency change characteristic of a transmission signal and a frequency change characteristic of a reception signal.
FIG. 8B is a waveform diagram showing a beat signal indicating a frequency difference between the transmission signal and the reception signal.
FIG. 8C is an explanatory diagram of a frequency intensity signal and a frequency distance signal related to a target reflected wave.
FIG. 9A is an explanatory diagram showing characteristics in which a frequency change characteristic of a pulse radar transmission wave as an interfering wave is superimposed on a frequency change characteristic of a transmission signal and a frequency change characteristic of a reception signal. FIG. 9B is an explanatory diagram illustrating a state in which an interference wave signal on a pulse is superimposed on a beat signal indicating a frequency difference between a transmission signal and a reception signal.
FIG. 9C is an explanatory diagram illustrating a frequency intensity in which an interference wave spectrum having a frequency that is an integral multiple of the pulse repetition frequency is superimposed on a frequency spectrum from an original target.
[Explanation of symbols]
2, 32: FM-CW radar device 4: Sweep signal generator
6 High frequency oscillator 8 Directional coupler
10, 22 ... transmitting antenna 16 ... mixer
18, 118: frequency analyzer 20: frequency distance converter
22: transmitting antenna 40: transmitting unit
42 ... Reception unit 80 ... Sampling signal generator
180 AD converters 181 to 183 Memory
184: arithmetic unit Afb: amplitude characteristic
Ce ... clutter echo
Cp: Pulse radar transmission wave frequency change characteristics
fb: frequency difference fb1: frequency
fp: pulse repetition frequency Ii: pulse-like interference signal
Pi: interference wave spectrum Pta: frequency spectrum
R: distance Sb, Sb1 to Sb3: beat signal
Sbd1 to Sbd3 ... beat signal data
Sbds: Reconstructed beat signal data Sr: Received signal
St: Transmission signal Ta: Target
Tae: target echo Wi: transmitted wave (interference wave or interference wave)
Wt ... transmission wave

Claims

In the FM-CW radar device which transmits a transmission signal which is a continuous wave signal frequency-modulated for each sweep cycle as a transmission wave, receives a reflected wave from a target as a reception signal, and detects the target,
A mixer that generates a beat signal from the transmission signal and the reception signal,
An AD converter that samples the beat signal every sweep cycle and AD-converts the beat signal into beat signal data;
A memory for storing the beat signal data of at least three consecutive sweep cycles;
The level of each beat signal data of the three transmission periods stored in the memory is compared at each corresponding sampling point, and the beat signal data of the second largest level is selected, and the beat signal data of the selected beat signal data is selected. An FM-CW radar device comprising: an arithmetic unit that generates constituent beat signal data.

When transmitting a transmission signal, which is a continuous wave signal frequency-modulated for each sweep cycle, as a transmission wave, and receiving a reflected wave from a target as a reception signal to detect the target, the target signal is included in the reception signal. When an interfering wave is included together with the reflected wave from the interfering wave, in the interfering wave removing method in the FM-CW radar device for removing the interfering wave,
A mixing process of generating a beat signal from the transmission signal and the reception signal,
An AD conversion process of sampling the beat signal for each sweep cycle and AD converting the beat signal to beat signal data;
Storing a beat signal data of at least three consecutive sweep cycles in a memory in a memory;
The level of each beat signal data of the three transmission periods stored in the memory is compared at each corresponding sampling point, and the beat signal data of the second largest level is selected, and the beat signal data of the selected beat signal data is selected. And an arithmetic processing step for generating constituent beat signal data.