JP2006017545A - Target detection system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a downscaled target detection system with enhanced target detection performance by improving the S/N ratio of a reception signal having an amplitude largely time-varying and having a short period during which the amplitude is large. <P>SOLUTION: Target detectors 19-1 to 19-1 and 20-1 to 20-m comprise: a receiver 4 for receiving a reflected wave of a transmitted wave to convert an obtained reception signal into a digital video signal; an unnecessary wave suppressor 9 for suppressing unnecessary components in an output signal of the receiver; convolution calculators 10-1 to 10-n for performing convolution calculation on an output signal of the wave suppressor and on a reference signal being pulse-by-pulse complex-conjugated on a reception signal from a target to be detected and having a pulse-wise length capable of maximizing integration gain; and detectors 8-1 to 8-n for detecting the target on the basis of the result of the convolution calculation. A reference signal control information generator 18 indicates the kind of a reference signal used in the convolution calculation to the convolution calculators of the target detectors. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えばヘリコプタのロータ・ブレードのように、時間的に振幅が大きく変化し、振幅の大きな期間が短い受信信号が得られる目標を検出する目標検出システムに関する。   The present invention relates to a target detection system that detects a target whose amplitude changes greatly in time and a received signal having a short period of large amplitude is obtained, such as a rotor blade of a helicopter.

従来、目標検出システムの1つとして、目標に向けて電波を発射し、目標からの反射波を受信して信号処理を行うことにより目標を検出するレーダ装置が知られている。このような従来のレーダ装置を用いて、低高度でホバリングしているヘリコプタを検出する場合、ヘリコプタからの反射波には、クラッタと呼ばれる不要反射波が含まれる。   Conventionally, as one of target detection systems, a radar device that detects a target by emitting a radio wave toward the target, receiving a reflected wave from the target, and performing signal processing is known. When such a conventional radar apparatus is used to detect a helicopter hovering at a low altitude, the reflected wave from the helicopter includes an unnecessary reflected wave called clutter.

移動している目標からの反射波の場合は、ドップラ効果を利用して、その目標からの反射波を抽出できる。しかしながら、目標が移動していない場合、例えばホバリング状態にあるヘリコプタの場合は、ドップラ効果を利用できないため、ヘリコプタの胴体からの反射波を抽出できない。   In the case of a reflected wave from a moving target, the reflected wave from the target can be extracted using the Doppler effect. However, when the target is not moving, for example, in the case of a helicopter in a hovering state, the Doppler effect cannot be used, so that the reflected wave from the helicopter fuselage cannot be extracted.

このようなホバリング状態にあるヘリコプタを検出するために、ホバリング状態でも回転運動をしているロータ・ブレード等からの反射波を抽出して、目標を検出する方法が考えられている。   In order to detect a helicopter in such a hovering state, a method of detecting a target by extracting a reflected wave from a rotor blade or the like that is rotating even in the hovering state is considered.

例えば、受信信号を周波数分析した後の周波数方向積分前後のCFAR(Constant False Alarm Rate)によるヒットの有無およびCFARヒットのあった振幅の周波数方向積分前後の変化を抽出し、周波数方向積分効果の有無により、ヘリコプタの検出を判定するレーダ装置が知られている(特許文献1参照)。このレーダ装置は、送信機で発生した送信波をアンテナから放射し、受信信号を、サーキュレータを通して受信機へ送り、デジタルビデオ信号に変換する。受信信号をMTI(Moving Target Indicator)装置でクラッタ抑圧し、周波数分析装置でコヒーレント積分し、周波数方向積分装置で積分し、CFAR装置と最大振幅検出装置で周波数方向積分前後のCFARによるヒットの有無およびCFARヒットのあった振幅の周波数方向積分前後の変化を抽出し、検出判定装置で目標がヘリコプタか否かを判定する。   For example, the presence / absence of a hit due to CFAR (Constant False Alarm Rate) before and after integration in the frequency direction after frequency analysis of the received signal and the change before and after frequency direction integration of the amplitude where the CFAR hit occurred are extracted, and the presence or absence of the frequency direction integration effect Thus, a radar device that determines helicopter detection is known (see Patent Document 1). This radar device radiates a transmission wave generated by a transmitter from an antenna, sends a received signal to the receiver through a circulator, and converts it into a digital video signal. The received signal is clutter-suppressed by an MTI (Moving Target Indicator) device, coherently integrated by a frequency analyzer, integrated by a frequency direction integrator, and the presence or absence of a CFAR hit before and after frequency direction integration by a CFAR device and a maximum amplitude detector. A change before and after the frequency direction integration of the amplitude in which the CFAR hit occurs is extracted, and it is determined whether or not the target is a helicopter by a detection determination device.

また、強大な地面クラッタの影響を受けることなく、ホバリングヘリコプタを安定して探知するレーダ装置が知られている(特許文献2)。このレーダ装置は、受信機から出力されるデジタルビデオ信号からクラッタレベル算出するクラッタレベル算出装置と、算出されたクラッタレベルに基づいてホバリングヘリコプタを検出するためのドップラ周波数範囲を設定する周波数範囲設定回路とを備え、ホバリングヘリコプタ検出装置において、設定されたクラッタの大きさによって変化するドップラ周波数範囲と予め設定された検出スライサレベルおよびホバリングヘリコプタ判定基準値とに基づいてホバリングヘリコプタを検出する。   There is also known a radar apparatus that stably detects a hovering helicopter without being affected by a strong ground clutter (Patent Document 2). The radar apparatus includes a clutter level calculation apparatus that calculates a clutter level from a digital video signal output from a receiver, and a frequency range setting circuit that sets a Doppler frequency range for detecting a hovering helicopter based on the calculated clutter level. In the hovering helicopter detection device, the hovering helicopter is detected based on the Doppler frequency range that changes according to the set clutter size, the preset detection slicer level, and the hovering helicopter determination reference value.

しかしながら、ロータ・ブレードからの反射波は、時間的に振幅が大きく変化し、振幅の大きな期間が短い受信信号である。このため、時間的に振幅がほぼ一定である定常信号に対して、積分手段として、よく使われるFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)では、大きな積分効果を期待できない。従って、積分効果によって、探知距離を延伸しているレーダ装置では、ロータ・ブレード等のように、時間的に振幅が大きく変化し、振幅の大きな期間が短い受信信号が得られる目標に対しては、探知距離が短くなる場合がある。   However, the reflected wave from the rotor blade is a received signal whose amplitude greatly changes with time and whose amplitude is large. For this reason, the FFT (Fast Fourier Transform) often used as an integration means cannot expect a large integration effect for a stationary signal whose amplitude is substantially constant over time. Therefore, in a radar device that extends the detection distance due to the integration effect, for a target such as a rotor blade, where the amplitude changes greatly in time and a received signal with a short period of large amplitude is obtained. The detection distance may be shortened.

上述したような従来のレーダ装置による目標検出の動作を、図面を参照しながら説明する。図9は従来のレーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ1、送信機2、サーキュレータ3、受信機4、MTI装置5、周波数分析装置6、CFAR装置7および検出装置8から構成されている。   The target detection operation by the conventional radar apparatus as described above will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional radar apparatus. The radar apparatus includes an antenna 1, a transmitter 2, a circulator 3, a receiver 4, an MTI apparatus 5, a frequency analysis apparatus 6, a CFAR apparatus 7, and a detection apparatus 8.

アンテナ1は、送信機2からサーキュレータ3を経由して送られてくる送信信号を電波に変換し、送信波として指定方向の空間に送出するとともに、送信波が目標によって反射された反射波を受信し、受信信号としてサーキュレータ3を経由して受信機4に送る。   The antenna 1 converts a transmission signal transmitted from the transmitter 2 via the circulator 3 into a radio wave, and transmits the radio wave as a transmission wave to a space in a specified direction, and receives the reflected wave reflected by the target. The received signal is sent to the receiver 4 via the circulator 3.

受信機4は、アンテナ1からサーキュレータ3を経由して送られてくる受信信号をデジタルビデオ信号に変換する。この受信機4で受信信号を変換することにより得られたデジタルビデオ信号は、MTI装置5に送られる。   The receiver 4 converts a received signal sent from the antenna 1 via the circulator 3 into a digital video signal. The digital video signal obtained by converting the received signal by the receiver 4 is sent to the MTI device 5.

MTI装置5は、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号に含まれるクラッタ成分を抑圧する。このMTI装置5によってクラッタ成分が抑圧されたデジタルビデオ信号は、周波数分析装置6に送られる。   The MTI device 5 suppresses clutter components included in the digital video signal sent from the receiver 4. The digital video signal whose clutter component is suppressed by the MTI device 5 is sent to the frequency analysis device 6.

周波数分析装置6は、信号対雑音比(SN比)を改善する目的で、MTI装置5においてクラッタ成分が抑圧されたデジタルビデオ信号をコヒーレント積分する。なお、周波数分析装置6におけるコヒーレント積分には、FFTがよく使われる。   The frequency analysis device 6 performs coherent integration of the digital video signal in which the clutter component is suppressed in the MTI device 5 for the purpose of improving the signal-to-noise ratio (S / N ratio). Note that FFT is often used for coherent integration in the frequency analyzer 6.

時間的に振幅がほぼ一定である受信信号が得られる目標を検出する場合、積分手段として使われるFFTによって、積分パルス数分の積分効果が得られる。積分パルス数Nと積分利得G(単位:dB)の関係を以下の式(1)に示す。

Figure 2006017545
When detecting a target from which a received signal having a substantially constant amplitude in time is detected, an integration effect corresponding to the number of integration pulses can be obtained by the FFT used as the integration means. The relationship between the integration pulse number N and the integration gain G (unit: dB) is shown in the following formula (1).
Figure 2006017545

時間的に振幅が大きく変化し、振幅の大きな期間が短い受信信号が得られる目標を検出する場合、積分手段として使われるFFTでは、大きな積分効果が期待できない。一例として、目標からの受信信号が、パルス数M以内において一定の振幅を有し、パルス数Mの外側では振幅がゼロとなる矩形波の場合、振幅がゼロ以外のパルス数Mと積分パルス数N、積分利得G'(単位:dB)の関係を以下に示す。

Figure 2006017545
When detecting a target in which a reception signal whose amplitude changes greatly in time and a period of large amplitude is short is detected, a large integration effect cannot be expected in the FFT used as the integration means. As an example, in the case where the received signal from the target is a rectangular wave having a constant amplitude within the number of pulses M and the amplitude is zero outside the number of pulses M, the number of pulses M and the number of integrated pulses other than zero are the amplitudes. The relationship between N and integral gain G ′ (unit: dB) is shown below.
Figure 2006017545

振幅がゼロ以外のパルス数Mが「10」の場合、積分利得Gと積分利得G'は、図10に示すようになる。このように、積分パルス数Nを大きくしても、振幅がゼロ以外のパルス数M以上では、積分効果が少なく、逆に積分利得G'が低下することになる。   When the number M of pulses having an amplitude other than zero is “10”, the integral gain G and the integral gain G ′ are as shown in FIG. As described above, even if the number N of integrated pulses is increased, the integration effect is small when the number of pulses M is not greater than zero, and the integration gain G ′ decreases.

CFAR装置7は、周波数分析装置6から出力される振幅および位相を有する信号を検波(振幅情報のみの信号に変換)し、注目レンジビンの周辺の信号振幅からリファレンス振幅を算出し、リファレンス振幅に対する注目レンジビン振幅の比を表す信号として、振幅比信号を出力する。   The CFAR device 7 detects the signal having the amplitude and phase output from the frequency analysis device 6 (converts it into a signal having only amplitude information), calculates the reference amplitude from the signal amplitude around the target range bin, and pays attention to the reference amplitude. An amplitude ratio signal is output as a signal representing the range bin amplitude ratio.

検出装置8は、CFAR装置7から出力される振幅比信号に対して、しきい値を設定し、しきい値を超える信号を目標として検出する。
特許第3359586号 特許第2991080号
The detection device 8 sets a threshold value for the amplitude ratio signal output from the CFAR device 7 and detects a signal exceeding the threshold value as a target.
Japanese Patent No. 3359586 Patent No. 2991080

しかしながら、上記のように構成される従来のレーダ装置では、時間的に振幅がほぼ一定である受信信号が得られる目標に対しては、所定の積分効果が得られるが、時間的に振幅が大きく変化し、振幅の大きな期間が短い受信信号が得られる目標に対しては、上述したように、積分パルス数を大きくしても所望の積分効果が得られず、逆に積分利得が低下してしまう。その結果、信号対雑音比(SN比)が低下し、目標検出性能が低下するという問題がある。   However, in the conventional radar apparatus configured as described above, a predetermined integration effect can be obtained for a target from which a reception signal having a substantially constant amplitude in time is obtained, but the amplitude is large in time. As described above, the desired integration effect cannot be obtained even if the number of integration pulses is increased, and the integration gain decreases. End up. As a result, there is a problem that the signal-to-noise ratio (SN ratio) is lowered and the target detection performance is lowered.

一方、複数のレーダ装置をネットワークで接続し、各レーダ装置が協動して目標を検出するネットワーク・レーダ・システムが知られている。このネットワーク・レーダ・システムでは、ネットワークのノードとして使用されるレーダ装置は、地上に設置される他に移動体に搭載されて使用される。このような複数のレーダ装置のうち、特に移動体に搭載されるレーダ装置には、形状・寸法・質量の制約が多いので、小規模化が望まれている。   On the other hand, a network radar system is known in which a plurality of radar devices are connected via a network, and each radar device cooperates to detect a target. In this network radar system, a radar apparatus used as a network node is used by being mounted on a moving body in addition to being installed on the ground. Among such a plurality of radar devices, particularly a radar device mounted on a moving body has many restrictions on shape, size, and mass, and therefore, a reduction in size is desired.

本発明は、上述した問題を解消するとともに、上述した要請に応えるためになされたものであり、時間的に振幅が大きく変化し、振幅の大きな期間が短い受信信号の信号対雑音比(SN比)を改善して目標検出性能を向上させることができる小規模化が可能な目標検出システムを提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems and to meet the above-mentioned demands. The signal-to-noise ratio (S / N ratio) of a received signal whose amplitude greatly changes over time and whose amplitude is short is short. It is an object of the present invention to provide a target detection system capable of downsizing that can improve target detection performance.

第1の発明に係る目標検出システムは、目標検出装置と参照信号制御情報発生装置とを備え、目標検出装置は、空間に送信した送信波の反射波を受信することにより得られた受信信号をデジタルビデオ信号に変換する受信機と、受信機から出力されるデジタルビデオ信号から不要波成分を抑圧する不要波抑圧装置と、不要波抑圧装置で不要波成分が抑圧された信号に対し、検出対象とする目標からの受信信号のパルス毎の複素共役となり且つ積分利得を最大にできるパルス方向の長さを有する参照信号との間で畳み込み演算を行う畳み込み演算装置と、畳み込み演算装置から出力される信号に基づき目標からの反射波の信号を検出する検出装置とを備え、参照信号制御情報発生装置は、目標検出装置の畳み込み演算装置に対し、畳み込み演算に使用する参照信号の種類を指示することを特徴とする。   A target detection system according to a first invention includes a target detection device and a reference signal control information generation device, and the target detection device receives a received signal obtained by receiving a reflected wave of a transmission wave transmitted to space. Receivers that convert digital video signals, unwanted wave suppression devices that suppress unwanted wave components from digital video signals output from receivers, and signals that have unwanted wave components suppressed by unwanted wave suppression devices A convolution operation device that performs a convolution operation with a reference signal having a length in a pulse direction that is a complex conjugate for each pulse of the received signal from the target and that can maximize the integral gain, and is output from the convolution operation device A reference device for detecting a reflected wave signal from the target based on the signal, and the reference signal control information generating device performs a convolution operation on the convolution operation device of the target detection device. Characterized by instructing the kind of the reference signal used.

また、第2の発明に係る目標検出システムは、目標検出装置と参照信号制御情報発生装置とを備えた目標検出システムであって、目標検出装置は、空間に送信した送信波の反射波を受信することにより得られた受信信号をデジタルビデオ信号に変換する受信機と、受信機から出力されるデジタルビデオ信号から不要波成分を抑圧する不要波抑圧装置と、不要波抑圧装置で不要波成分が抑圧された信号をフーリエ変換した信号と、検出対象とする目標からの受信信号のパルス毎の複素共役となり且つ積分利得を最大にできるパルス方向の長さを有する信号をフーリエ変換して得られた参照信号とを乗算した後、逆フーリエ変換を行うフーリエ変換装置と、フーリエ変換装置から出力される信号に基づき目標からの反射波の信号を検出する検出装置とを備え、参照信号制御情報発生装置は、目標検出装置のフーリエ変換装置に対し、乗算に使用する参照信号の種類を指示することを特徴とする。   A target detection system according to a second aspect of the present invention is a target detection system including a target detection device and a reference signal control information generation device, and the target detection device receives a reflected wave of a transmission wave transmitted to space. A receiver that converts the received signal obtained into the digital video signal, an unnecessary wave suppression device that suppresses unnecessary wave components from the digital video signal output from the receiver, and an unnecessary wave component generated by the unnecessary wave suppression device. The signal obtained by Fourier transforming the signal obtained by Fourier transform of the suppressed signal and the signal having a length in the pulse direction that is a complex conjugate for each pulse of the received signal from the target to be detected and that can maximize the integral gain. A Fourier transform device that performs inverse Fourier transform after multiplying by a reference signal, and a detection device that detects a reflected wave signal from the target based on the signal output from the Fourier transform device With the door, the reference signal control information generator, to Fourier transform device of the target detector, characterized by instructing the kind of the reference signal used for multiplication.

第1の発明に係る目標検出システムによれば、目標検出装置は、時間的に振幅が大きく変化し、受信信号と積分利得を最大にできるような長さの参照信号との畳み込み演算によって得られた大きい信号に基づいて目標の有無を検出するようにしたので、振幅の大きな期間が短い受信信号の信号対雑音比(SN比)を改善することができる。また、参照信号制御情報発生装置は、目標検出装置の畳み込み演算装置に対し、畳み込み演算に使用する参照信号の種類を指示するように構成したので、参照信号の種類に対応した多数の畳み込み演算装置を備えている必要がない。その結果、目標検出装置の構造が簡単になり小型化が可能になるので、目標検出システムの全体として小規模化が可能になる。   According to the target detection system of the first aspect of the present invention, the target detection device is obtained by a convolution operation between the received signal and a reference signal having a length that can maximize the integral gain, with the amplitude greatly changing over time. Since the presence / absence of a target is detected based on a large signal, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of a received signal with a short period of large amplitude can be improved. In addition, the reference signal control information generation device is configured to instruct the convolution operation device of the target detection device to specify the type of reference signal used for the convolution operation, so that a large number of convolution operation devices corresponding to the type of reference signal are provided. There is no need to have. As a result, the structure of the target detection device is simplified and the size can be reduced, so that the overall size of the target detection system can be reduced.

また、第2の発明に係る目標検出システムによれば、目標検出装置は、受信信号をフーリエ変換した信号と積分利得を最大にできるような長さのフーリエ変換された参照信号とを乗算した後に逆フーリエ変換して得られた大きい信号に基づいて目標の有無を検出するようにしたので、畳み込み演算よりも少ない計算量であるにも拘わらず、時間的に振幅が大きく変化し、振幅の大きな期間が短い受信信号の信号対雑音比(SN比)を改善することができる。また、参照信号制御情報発生装置は、目標検出装置のフーリエ変換装置に対し、乗算に使用する参照信号の種類を指示するように構成したので、参照信号の種類に対応した多数のフーリエ変換装置を備えている必要がない。その結果、目標検出装置の構造が簡単になり小型化が可能になるので、目標検出システムの全体として小規模化が可能になる。   Further, according to the target detection system of the second invention, the target detection device, after multiplying the signal obtained by Fourier transforming the received signal and the reference signal subjected to the Fourier transform having a length capable of maximizing the integral gain, Since the presence / absence of the target is detected based on the large signal obtained by the inverse Fourier transform, the amplitude changes greatly with time even though the calculation amount is smaller than the convolution calculation, and the amplitude is large. The signal-to-noise ratio (S / N ratio) of the received signal with a short period can be improved. In addition, since the reference signal control information generation device is configured to instruct the Fourier transform device of the target detection device to specify the type of reference signal used for multiplication, a large number of Fourier transform devices corresponding to the type of reference signal are provided. It is not necessary to have. As a result, the structure of the target detection device is simplified and the size can be reduced, so that the overall size of the target detection system can be reduced.

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、従来の技術の欄で説明したレーダ装置の構成部分に相当する部分には、従来の技術の欄で使用した符号と同じ符号を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, portions corresponding to the components of the radar apparatus described in the section of the prior art will be described using the same reference numerals as those used in the section of the prior art.

本発明の実施例1に係る目標検出システムは、受信信号と参照信号との畳み込み演算を用いて受信信号のSN比を改善するようにしたものである。   The target detection system according to the first embodiment of the present invention improves the SN ratio of a received signal using a convolution operation between the received signal and a reference signal.

図1は本発明の実施例1に係る目標検出システムの構成を示すブロック図である。目標検出システムは、参照信号制御情報発生装置18、l個(lは正の整数)の第1目標検出装置19−1〜19−lおよびm個(mは正の整数)の第2目標検出装置20−1〜20−mから構成されている。第1目標検出装置19−1〜19−lおよび第2目標検出装置20−1〜20−mは、例えばレーダ装置から構成されている。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a target detection system according to Embodiment 1 of the present invention. The target detection system includes a reference signal control information generation device 18, 1 (1 is a positive integer) first target detection devices 19-1 to 19-1 and m (m is a positive integer) second target detection. It is comprised from apparatus 20-1-20-m. The first target detection devices 19-1 to 19-l and the second target detection devices 20-1 to 20-m are constituted by, for example, radar devices.

参照信号制御情報発生装置18は、参照信号制御情報を発生し、第1目標検出装置19−1〜19−lおよび第2目標検出装置20−1〜20−mに送る。参照信号制御情報は、第1目標検出装置19−1〜19−lおよび第2目標検出装置20−1〜20−mが使用すべき参照信号(詳細は後述する)の種類を指示するための情報である。   The reference signal control information generator 18 generates reference signal control information and sends it to the first target detectors 19-1 to 19-l and the second target detectors 20-1 to 20-m. The reference signal control information is used to indicate the type of reference signal (details will be described later) to be used by the first target detection devices 19-1 to 19-l and the second target detection devices 20-1 to 20-m. Information.

第1目標検出装置19−1〜19−lは、参照信号制御情報発生装置18からの参照信号制御情報に応じて、複数種類の参照信号に対して畳み込み演算(詳細は後述する)をそれぞれ実行し、その結果に基づいて目標を検出するとともに、最大のSN比が得られた参照信号の種別を参照信号制御情報発生装置18に送る。参照信号制御情報発生装置18は、第1目標検出装置19−1〜19−lから送られてくる最大のSN比が得られた参照信号の種別を表す参照信号制御情報を生成し、第2目標検出装置20−1〜20−mに送る。   The first target detection devices 19-1 to 19-l respectively perform convolution operations (details will be described later) on a plurality of types of reference signals in accordance with the reference signal control information from the reference signal control information generation device 18. Then, the target is detected based on the result, and the type of the reference signal from which the maximum S / N ratio is obtained is sent to the reference signal control information generator 18. The reference signal control information generating device 18 generates reference signal control information indicating the type of the reference signal from which the maximum S / N ratio transmitted from the first target detection devices 19-1 to 19-1 is obtained, and the second It sends to the target detection devices 20-1 to 20-m.

第2目標検出装置20−1〜20−mは、参照信号制御情報発生装置18からの参照信号制御情報に応じて、最大のSN比が得られる参照信号に対して畳み込み演算を実行し、その結果に基づいて目標を検出する。   The second target detection devices 20-1 to 20-m perform a convolution operation on the reference signal that provides the maximum S / N ratio according to the reference signal control information from the reference signal control information generation device 18, and A target is detected based on the result.

図2は第1目標検出装置19−1〜19−lの構成を示すブロック図である。第1目標検出装置19−1〜19−lの各々は、アンテナ1、送信機2、サーキュレータ3、受信機4、不要波抑圧装置9、畳み込み演算装置10−1〜10−n、CFAR装置7−1〜7−nおよび検出装置8−1〜8−nから構成されている。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the first target detection devices 19-1 to 19-l. Each of the first target detection devices 19-1 to 19-1 includes an antenna 1, a transmitter 2, a circulator 3, a receiver 4, an unnecessary wave suppression device 9, a convolution operation device 10-1 to 10 -n, and a CFAR device 7. -1 to 7-n and detection devices 8-1 to 8-n.

アンテナ1は、送信機2からサーキュレータ3を経由して送られてくる送信信号を電波に変換し、送信波として指定方向の空間に送出するとともに、送信波が目標によって反射された反射波を受信し、受信信号としてサーキュレータ3を経由して受信機4に送る。   The antenna 1 converts a transmission signal transmitted from the transmitter 2 via the circulator 3 into a radio wave, and transmits the radio wave as a transmission wave to a space in a specified direction, and receives the reflected wave reflected by the target. The received signal is sent to the receiver 4 via the circulator 3.

受信機4は、アンテナ1からサーキュレータ3を経由して送られてくる受信信号をデジタルビデオ信号に変換する。この受信機4で受信信号を変換することにより得られたデジタルビデオ信号は、不要波抑圧装置9に送られる。   The receiver 4 converts a received signal sent from the antenna 1 via the circulator 3 into a digital video signal. The digital video signal obtained by converting the received signal by the receiver 4 is sent to the unwanted wave suppressing device 9.

不要波抑圧装置9は、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号に含まれる不要波成分を抑圧する。不要波成分には、クラッタおよびヘリコプタの胴体からの反射波の成分が含まれる。クラッタからの反射波を抑圧する場合、従来の技術の欄で説明したMTI装置5がよく使われる。不要波抑圧装置9はMTI装置5を用いても良いが、ロータ・ブレードからの受信信号を含まない不要波信号の周波数を抑圧する帯域阻止フィルタを用いることによりより高い効果が得られる。この不要波抑圧装置9によって不要波成分が抑圧されたデジタルビデオ信号は、畳み込み演算装置10−1〜10−nに送られる。   The unnecessary wave suppressing device 9 suppresses unnecessary wave components included in the digital video signal transmitted from the receiver 4. The unnecessary wave component includes a component of a reflected wave from the body of the clutter and the helicopter. In order to suppress the reflected wave from the clutter, the MTI apparatus 5 described in the section of the prior art is often used. Although the unnecessary wave suppression device 9 may use the MTI device 5, a higher effect can be obtained by using a band rejection filter that suppresses the frequency of the unnecessary wave signal that does not include the reception signal from the rotor blade. The digital video signal in which the unnecessary wave component is suppressed by the unnecessary wave suppression device 9 is sent to the convolution operation devices 10-1 to 10-n.

図3は畳み込み演算装置10−1〜10−nの各々の詳細な構成を示すブロック図である。なお、畳み込み演算装置10−2〜10−nの構成は畳み込み演算装置10−1の構成と同じであるので、以下では、畳み込み演算装置10−1についてのみ説明する。畳み込み演算装置10−1は、畳み込み演算部12と参照信号発生部13とから構成されている。   FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of each of the convolution operation devices 10-1 to 10-n. In addition, since the configuration of the convolution operation devices 10-2 to 10-n is the same as that of the convolution operation device 10-1, only the convolution operation device 10-1 will be described below. The convolution operation device 10-1 includes a convolution operation unit 12 and a reference signal generation unit 13.

参照信号発生部13は、参照信号制御情報発生装置18からの参照信号制御情報に従って、検出対象とする目標からの受信信号の振幅および位相を模擬した参照信号を発生する。ここで、参照信号をh(0)〜h(P−1)で表し、目標からの受信信号をs(n)とすると、参照信号h(0)〜h(P−1)は、信号s(−n)に対して複素共役な信号h(n)の中から、積分利得を最大にできるパルス方向の長さPの部分を選択して生成される。例えば、矩形波の例で言えば、式(3)における積分利得G’は、M=Nの時に最大となるので、参照信号の長さPがMとなるように選択される。M=10の場合の例を図10に示している。この参照信号発生部13で発生された参照信号h(0)〜h(P−1)は、畳み込み演算部12に送られる。   The reference signal generator 13 generates a reference signal simulating the amplitude and phase of the received signal from the target to be detected, according to the reference signal control information from the reference signal control information generator 18. Here, when the reference signal is represented by h (0) to h (P-1) and the received signal from the target is s (n), the reference signal h (0) to h (P-1) is the signal s. The signal h (n) complex to (−n) is generated by selecting a portion having a length P in the pulse direction that can maximize the integral gain. For example, in the case of a rectangular wave, the integral gain G ′ in the equation (3) is maximized when M = N, and thus the reference signal length P is selected to be M. An example in the case of M = 10 is shown in FIG. The reference signals h (0) to h (P-1) generated by the reference signal generator 13 are sent to the convolution calculator 12.

畳み込み演算部12では、不要波抑圧装置9から送られてくる信号と参照信号発生部13で発生された参照信号とを畳み込み演算し、演算結果を外部に出力する。上記のように構成される畳み込み演算装置10−1〜10−nから出力される演算結果は、CFAR装置7−1〜7−nにそれぞれ送られる。   The convolution operation unit 12 performs a convolution operation on the signal transmitted from the unwanted wave suppression device 9 and the reference signal generated by the reference signal generation unit 13 and outputs the operation result to the outside. The operation results output from the convolution operation devices 10-1 to 10-n configured as described above are sent to the CFAR devices 7-1 to 7-n, respectively.

CFAR装置7−1〜7−nの各々は、畳み込み演算部12から出力される振幅および位相を有する信号を検波(振幅情報のみの信号に変換)し、注目レンジビンの周辺のパルスの信号振幅からリファレンス振幅を算出し、リファレンス振幅に対する注目レンジビン振幅の比を表す信号として、振幅比信号を出力する。CFAR装置7−1〜7−nで生成された振幅比信号は、検出装置8−1〜8−nにそれぞれ送られる。   Each of the CFAR devices 7-1 to 7-n detects the signal having the amplitude and phase output from the convolution operation unit 12 (converts it into a signal having only amplitude information), and determines the signal amplitude of the pulses around the target range bin. A reference amplitude is calculated, and an amplitude ratio signal is output as a signal representing the ratio of the target range bin amplitude to the reference amplitude. The amplitude ratio signals generated by the CFAR devices 7-1 to 7-n are sent to the detection devices 8-1 to 8-n, respectively.

検出装置8−1〜8−nは、CFAR装置7−1〜7−nからの振幅比信号のうち、しきい値を超える信号を目標としてそれぞれ検出する。ここで、目標のヘリコプタが種別j(1≦j≦n)の場合、畳み込み演算装置10−jからの出力信号のSN比が最大となる。   The detection devices 8-1 to 8-n detect signals that exceed the threshold among the amplitude ratio signals from the CFAR devices 7-1 to 7-n, respectively. Here, when the target helicopter is the type j (1 ≦ j ≦ n), the SN ratio of the output signal from the convolution operation device 10-j is maximized.

次に、上記のように構成される第1目標検出装置19−1〜19−lの動作を説明する。なお、第1目標検出装置19−2〜19−lの動作は第1目標検出装置19−1の動作と同じであるので、以下では、第1目標検出装置19−1の動作についてのみ説明する。   Next, the operation of the first target detection devices 19-1 to 19-l configured as described above will be described. Since the operations of the first target detection devices 19-2 to 19-1 are the same as the operation of the first target detection device 19-1, only the operation of the first target detection device 19-1 will be described below. .

まず、アンテナ1で受信された反射波は、受信信号として、サーキュレータ3を経由して受信機4に送られる。受信機4は、サーキュレータ3からの受信信号に基づいてデジタルビデオ信号を生成し、不要波抑圧装置9に送る。不要波抑圧装置9は、受信機4からのデジタルビデオ信号に含まれる不要波成分を抑圧して畳み込み演算装置10−1に送る。   First, the reflected wave received by the antenna 1 is sent to the receiver 4 via the circulator 3 as a received signal. The receiver 4 generates a digital video signal based on the received signal from the circulator 3 and sends it to the unnecessary wave suppressing device 9. The unnecessary wave suppression device 9 suppresses the unnecessary wave component included in the digital video signal from the receiver 4 and sends it to the convolution operation device 10-1.

畳み込み演算装置10−1は、不要波抑圧装置9から送られてくる不要波成分が抑圧された信号と参照信号発生部13で発生された参照信号を畳み込み演算する。今、畳み込み演算装置10−1の入力信号をx(n)、参照信号をh(0)〜h(P−1)、畳み込み演算装置10−1の出力信号をy(n)とすると、畳み込み演算装置10−1の出力信号y(n)は、以下の式(4)により求められる。

Figure 2006017545
The convolution operation device 10-1 performs a convolution operation on the signal in which the unnecessary wave component transmitted from the unnecessary wave suppression device 9 is suppressed and the reference signal generated by the reference signal generation unit 13. Now, let x (n) be an input signal of the convolution operation device 10-1, h (0) to h (P-1) as reference signals, and y (n) as an output signal of the convolution operation device 10-1. The output signal y (n) of the arithmetic device 10-1 is obtained by the following equation (4).
Figure 2006017545

このため、畳み込みの期間において、畳み込み演算装置10−1の入力信号x(n)〜x(n−P+1)と参照信号h(0)〜h(P−1)の関係が、複素共役の場合(振幅は、相対的な関係が一致すればよい)、畳み込み演算装置10−1からの出力y(n)が大きくなる。その結果、入力信号のSN比を改善することができる。   For this reason, in the convolution period, the relationship between the input signals x (n) to x (n−P + 1) and the reference signals h (0) to h (P−1) of the convolution operation device 10-1 is complex conjugate. (Amplitudes only need to have a relative relationship that coincides with each other.) The output y (n) from the convolution operation device 10-1 increases. As a result, the SN ratio of the input signal can be improved.

この畳み込み演算部12における演算結果は、CFAR装置7−1に送られる。CFAR装置7−1は、上述した振幅比信号を生成して検出装置8−1に送る。検出装置8−1は、CFAR装置7−1からの振幅比信号のうち、しきい値を超える信号を目標として検出する。   The calculation result in the convolution calculation unit 12 is sent to the CFAR device 7-1. The CFAR device 7-1 generates the above-described amplitude ratio signal and sends it to the detection device 8-1. The detection device 8-1 detects a signal exceeding the threshold value among the amplitude ratio signals from the CFAR device 7-1 as a target.

以上のように構成される第1目標検出装置19−1〜19−lの各々は、不要波抑圧装置9の出力信号に対し複数の参照信号との間で畳み込み演算を実施する複数の畳み込み演算装置10−1〜10−nを備えることにより、複数の種別のヘリコプタから得られる受信信号のSN比が最大になるような参照信号を得ることが可能である。但し、第1目標検出装置19−1〜19−lは、複数の畳み込み演算装置10−1〜10nを備えているので規模が大きくなる。従って、ネットワーク・レーダ・システムの地上に設置するレーダ装置に好適である。   Each of the first target detection devices 19-1 to 19-1 configured as described above performs a plurality of convolution operations for performing a convolution operation on the output signal of the unwanted wave suppression device 9 with a plurality of reference signals. By providing the devices 10-1 to 10-n, it is possible to obtain a reference signal that maximizes the SN ratio of received signals obtained from a plurality of types of helicopters. However, since the first target detection devices 19-1 to 19-l include a plurality of convolution operation devices 10-1 to 10n, the scale becomes large. Therefore, it is suitable for a radar apparatus installed on the ground of a network radar system.

図4は第2目標検出装置20−1〜20−mの構成を示すブロック図である。第2目標検出装置20−1〜20−mの各々は、アンテナ1、送信機2、サーキュレータ3、受信機4、不要波抑圧装置9、畳み込み演算装置10、CFAR装置7および検出装置8から構成されている。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the second target detection devices 20-1 to 20-m. Each of the second target detection devices 20-1 to 20-m includes an antenna 1, a transmitter 2, a circulator 3, a receiver 4, an unnecessary wave suppression device 9, a convolution operation device 10, a CFAR device 7, and a detection device 8. Has been.

第2目標検出装置20−1〜20−mは、第1目標検出装置19−1〜19−lの各々におけるn個の畳み込み演算装置10−1〜10−nが1個の畳み込み演算装置10に置き換えられ、n個のCFAR装置7−1〜7−nが1個のCFAR装置7に置き換えられ、n個の検出装置8−1〜8−nが1個の検出装置8に置き換えられて構成されている。畳み込み演算装置10の構成および動作は、n個の畳み込み演算装置10−1〜10−nの各々の構成および動作と同じである。CFAR装置7の構成および動作は、n個のCFAR装置7−1〜7−nの各々の構成および動作と同じである。検出装置8の構成および動作は、n個の検出装置8−1〜8−nが1個の各々の構成および動作と同じである。   In the second target detection devices 20-1 to 20-m, the n convolution operation devices 10-1 to 10-n in each of the first target detection devices 19-1 to 19-l are one convolution operation device 10. N CFAR devices 7-1 to 7-n are replaced by one CFAR device 7, and n detection devices 8-1 to 8-n are replaced by one detection device 8. It is configured. The configuration and operation of the convolution operation device 10 are the same as the configuration and operation of each of the n convolution operation devices 10-1 to 10-n. The configuration and operation of the CFAR device 7 are the same as the configuration and operation of each of the n CFAR devices 7-1 to 7-n. The configuration and operation of the detection device 8 are the same as the configuration and operation of each of the n detection devices 8-1 to 8-n.

上記のように構成される第2目標検出装置20−1〜20−mには、最大のSN比が得られる参照信号の種別を指示する参照信号制御情報が参照信号制御情報発生装置18から送られてくるので、第2目標検出装置20−1〜20−mは、この参照信号制御情報に基づいて目標を検出する。   In the second target detection devices 20-1 to 20-m configured as described above, reference signal control information for instructing the type of the reference signal that provides the maximum S / N ratio is transmitted from the reference signal control information generating device 18. Therefore, the second target detection devices 20-1 to 20-m detect the target based on the reference signal control information.

この構成によれば、第2目標検出装置20−1〜20−mは、1個の畳み込み演算装置10しか備えていないので、第1目標検出装置19−1〜19−lに比べて規模を小さくすることができる。従って、ネットワーク・レーダ・システムの移動体に搭載されるレーダ装置に好適である。   According to this configuration, since the second target detection devices 20-1 to 20-m include only one convolution operation device 10, the scale is larger than that of the first target detection devices 19-1 to 19-l. Can be small. Therefore, it is suitable for a radar apparatus mounted on a moving body of a network radar system.

以上のように構成される目標検出システムにおいて、1台の第2目標検出装置で運用する場合、第2目標検出装置は複数の畳み込み演算装置を備えていないので、積分効果を最大にできない場合がある。しかし、第1目標検出装置19−1〜19−lは、複数の種別のヘリコプタからの受信信号に対して複数種類の参照信号を用いて畳み込み演算を実施し、受信信号のSN比を最大にできる参照信号の種別を参照信号制御情報発生装置18に送る。参照信号制御情報発生装置18は、第2目標検出装置に対して、第1目標検出装置19で最大のSN比が得られる参照信号を発生するように指示する。   In the target detection system configured as described above, when operating with one second target detection device, since the second target detection device does not include a plurality of convolution operation devices, the integration effect may not be maximized. is there. However, the first target detection devices 19-1 to 19-l perform a convolution operation on the reception signals from the plurality of types of helicopters using a plurality of types of reference signals, and maximize the SN ratio of the reception signals. The type of the reference signal that can be transmitted is sent to the reference signal control information generator 18. The reference signal control information generation device 18 instructs the second target detection device to generate a reference signal that provides the maximum S / N ratio with the first target detection device 19.

第2目標検出装置20は、参照信号制御情報発生装置18から送られてくる参照信号制御情報に基づいて参照信号を発生し、畳み込み演算を実施する。この結果、第2目標検出装置は、複数の畳み込み演算装置10を備えていないにも拘わらず、最大のSN比を有する受信信号を得ることができる。   The second target detection device 20 generates a reference signal based on the reference signal control information sent from the reference signal control information generation device 18, and performs a convolution operation. As a result, the second target detection device can obtain a reception signal having the maximum S / N ratio even though the second convolution calculation device 10 is not provided.

例えばミサイル・システムにおいては、数量が少なく、形状・寸法・質量の制約が比較的少ないレーダ装置に第1目標検出装置19を採用し、数量が多く、形状・寸法・質量の制約が多い電波シーカを搭載したミサイル(誘導弾)に第2目標検出装置20を採用することにより、目標検出システムの全体で信号対雑音比(SN比)を効率的に改善することができる。   For example, in a missile system, the first target detection device 19 is employed in a radar device with a small quantity and a relatively small shape / size / mass restriction, and a radio wave seeker with a large quantity and a large shape / size / mass restriction. By adopting the second target detection device 20 in a missile (guided bullet) equipped with a signal to noise ratio (S / N ratio) can be improved efficiently in the entire target detection system.

以上説明したように、実施例1に係る目標検出システムによれば、受信信号と積分利得を最大にできるような長さの参照信号との畳み込み演算によって得られる大きい信号に基づいて目標の有無を検出するようにしたので、時間的に振幅が大きく変化し、振幅の大きな期間が短い受信信号の信号対雑音比(SN比)を改善できる。また、参照信号制御情報発生装置18は、第2目標検出装置20−1〜20−mの畳み込み演算装置10に対し、畳み込み演算に使用する参照信号の種類を指示するように構成したので、参照信号の種類に対応した多数の畳み込み演算装置を備えている必要がない。その結果、第2目標検出装置20−1〜20−mの構造が簡単になり小型化が可能になるので、目標検出システムの全体として小規模化が可能になる。   As described above, according to the target detection system according to the first embodiment, the presence / absence of the target is determined based on the large signal obtained by the convolution operation between the received signal and the reference signal having a length that can maximize the integral gain. Since detection is performed, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of the received signal whose amplitude greatly changes with time and whose period of large amplitude is short can be improved. The reference signal control information generating device 18 is configured to instruct the convolution operation device 10 of the second target detection devices 20-1 to 20-m to indicate the type of reference signal used for the convolution operation. There is no need to provide a large number of convolutional operation devices corresponding to the types of signals. As a result, the structure of the second target detection devices 20-1 to 20-m is simplified and the size can be reduced, so that the entire target detection system can be reduced in size.

なお、上述した実施例1に係る目標検出システムにおける第2目標検出装置20−1〜20−mは、1個の畳み込み演算装置10を備えるように構成したが、複数個の畳み込み演算装置を備えるように構成することもできる。この場合、第2目標検出装置20−1〜20−mの畳み込み演算装置の数を、第1目標検出装置19−1〜19−lの畳み込み演算装置の数より少なくすれば、上述した効果が得られる。   Although the second target detection devices 20-1 to 20-m in the target detection system according to the first embodiment described above are configured to include one convolution operation device 10, the second target detection devices 20-1 to 20-m include a plurality of convolution operation devices. It can also be configured as follows. In this case, if the number of convolution operation devices of the second target detection devices 20-1 to 20-m is smaller than the number of convolution operation devices of the first target detection devices 19-1 to 19-l, the above-described effect can be obtained. can get.

本発明の実施例2に係る目標検出システムは、受信信号をフーリエ変換した信号とフーリエ変換された参照信号とを乗算後、逆フーリエ変換して得られた信号に基づき目標を検出するようにしたものである。   The target detection system according to the second embodiment of the present invention detects a target based on a signal obtained by performing inverse Fourier transform after multiplying a signal obtained by Fourier transforming a received signal and a reference signal subjected to Fourier transform. Is.

図5は本発明の実施例2に係る目標検出システムの構成を示すブロック図である。目標検出システムは、参照信号制御情報発生装置18、l個(lは正の整数)の第3目標検出装置21−1〜21−lおよびm個(mは正の整数)の第4目標検出装置22−1〜22−mから構成されている。第3目標検出装置21−1〜21−lおよび第4目標検出装置22−1〜22−mは、例えばレーダ装置から構成されている。   FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the target detection system according to Embodiment 2 of the present invention. The target detection system includes a reference signal control information generation device 18, l (l is a positive integer) third target detection devices 21-1 to 21-l and m (m is a positive integer) fourth target detection. It is comprised from apparatus 22-1-22-m. The third target detection devices 21-1 to 21-l and the fourth target detection devices 22-1 to 22-m are configured by, for example, radar devices.

参照信号制御情報発生装置18は、参照信号制御情報を発生し、第3目標検出装置21−1〜21−lおよび第4目標検出装置22−1〜22−mに送る。参照信号制御情報は、第3目標検出装置21−1〜21−lおよび第4目標検出装置22−1〜22−mが使用すべき参照信号の種類を指示するための情報である。   The reference signal control information generation device 18 generates reference signal control information and sends it to the third target detection devices 21-1 to 21-l and the fourth target detection devices 22-1 to 22-m. The reference signal control information is information for instructing the types of reference signals to be used by the third target detection devices 21-1 to 21-l and the fourth target detection devices 22-1 to 22-m.

第3目標検出装置21−1〜21−lは、参照信号制御情報発生装置18からの参照信号制御情報に応じて、複数種類の参照信号に対してフーリエ変換(詳細は後述する)をそれぞれ実行し、その結果に基づいて目標を検出するとともに、最大のSN比が得られた参照信号の種別を参照信号制御情報発生装置18に送る。参照信号制御情報発生装置18は、第3目標検出装置21−1〜21−lから送られてくる最大のSN比が得られた参照信号の種別を表す参照信号制御情報を生成し、第4目標検出装置22−1〜22−mに送る。   The third target detection devices 21-1 to 21-l each perform Fourier transform (details will be described later) on a plurality of types of reference signals in accordance with the reference signal control information from the reference signal control information generation device 18. Then, the target is detected based on the result, and the type of the reference signal from which the maximum S / N ratio is obtained is sent to the reference signal control information generator 18. The reference signal control information generating device 18 generates reference signal control information indicating the type of the reference signal from which the maximum S / N ratio sent from the third target detection devices 21-1 to 21-l is obtained, and the fourth It sends to the target detection devices 22-1 to 22-m.

第4目標検出装置22−1〜22−mは、参照信号制御情報発生装置18からの参照信号制御情報に応じて、最大のSN比が得られる参照信号に対してフーリエ変換を実行し、その結果に基づいて目標を検出する。   The fourth target detection devices 22-1 to 22-m perform a Fourier transform on the reference signal from which the maximum S / N ratio is obtained according to the reference signal control information from the reference signal control information generation device 18, A target is detected based on the result.

図6は第3目標検出装置21−1〜21−lの構成を示すブロック図である。以下では、実施例1に係る目標検出システムの第1目標検出装置19−1〜19−lの構成部分に相当する部分には、該第1目標検出装置19−1〜19−lで使用した符号と同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the third target detection devices 21-1 to 21-l. In the following, the parts corresponding to the constituent parts of the first target detection devices 19-1 to 19-l of the target detection system according to the first embodiment are used in the first target detection devices 19-1 to 19-l. The same reference numerals as those in FIG.

第3目標検出装置21−1〜21−lの各々は、アンテナ1、送信機2、サーキュレータ3、受信機4、不要波抑圧装置9、フーリエ変換装置11−1〜11−n、CFAR装置7−1〜7−nおよび検出装置8−1〜8−nから構成されている。   Each of the third target detection devices 21-1 to 21-l includes an antenna 1, a transmitter 2, a circulator 3, a receiver 4, an unnecessary wave suppression device 9, Fourier transform devices 11-1 to 11-n, and a CFAR device 7. -1 to 7-n and detection devices 8-1 to 8-n.

図7はフーリエ変換装置11−1〜11−nの各々の詳細な構成を示すブロック図である。なお、フーリエ変換装置11−2〜11−nの構成はフーリエ変換装置11−1の構成と同じであるので、以下では、フーリエ変換装置11−1についてのみ説明する。フーリエ変換装置11−1は、フーリエ変換部14、フーリエ変換参照信号発生部15、乗算部16および逆フーリエ変換部17から構成されている。   FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of each of the Fourier transform apparatuses 11-1 to 11-n. In addition, since the structure of the Fourier-transform apparatus 11-2 to 11-n is the same as the structure of the Fourier-transform apparatus 11-1, below, only the Fourier-transform apparatus 11-1 is demonstrated. The Fourier transform device 11-1 includes a Fourier transform unit 14, a Fourier transform reference signal generation unit 15, a multiplication unit 16, and an inverse Fourier transform unit 17.

フーリエ変換部14は、不要波抑圧装置9から送られてくる信号を、FFTによりフーリエ変換する。このフーリエ変換部14の出力は、乗算部16に送られる。   The Fourier transform unit 14 performs Fourier transform on the signal sent from the unwanted wave suppression device 9 by FFT. The output of the Fourier transform unit 14 is sent to the multiplication unit 16.

フーリエ変換参照信号発生部15は、参照信号制御情報発生装置18からの参照信号制御情報に従って、検出対象とする目標からの受信信号の振幅および位相を模擬した参照信号をフーリエ変換した信号を発生する。このフーリエ変換参照信号発生部15で発生されたフーリエ変換された参照信号は乗算部16に送られる。   The Fourier transform reference signal generator 15 generates a signal obtained by Fourier transforming a reference signal simulating the amplitude and phase of a received signal from a target to be detected, according to reference signal control information from the reference signal control information generator 18. . The Fourier-transformed reference signal generated by the Fourier-transform reference signal generator 15 is sent to the multiplier 16.

乗算部16は、フーリエ変換部14から送られてくるフーリエ変換された信号と、フーリエ変換参照信号発生部15から送られてくるフーリエ変換された参照信号とを乗算する。この乗算部16における乗算結果は、逆フーリエ変換部17に送られる。   The multiplication unit 16 multiplies the Fourier-transformed signal sent from the Fourier transform unit 14 and the Fourier-transformed reference signal sent from the Fourier transform reference signal generation unit 15. The multiplication result in the multiplication unit 16 is sent to the inverse Fourier transform unit 17.

逆フーリエ変換部17は、乗算部16から送られてくる信号を、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform:高速逆フーリエ変換)により逆フーリエ変換する。この逆フーリエ変換部17における逆フーリエ変換の結果は、外部に出力される。   The inverse Fourier transform unit 17 performs an inverse Fourier transform on the signal transmitted from the multiplication unit 16 by IFFT (Inverse Fast Fourier Transform). The result of the inverse Fourier transform in the inverse Fourier transform unit 17 is output to the outside.

この実施例2に係る目標検出システムの第3目標検出装置21−1〜21−lの動作は、畳み込み演算の代わりにフーリエ変換が行われることを除けば、実施例1に係る目標検出システムの第1目標検出装置19−1〜19−lの動作と同じである。即ち、フーリエ変換装置11−1〜11−nは、n種類のヘリコプタに対応する参照信号をフーリエ変換した信号をそれぞれ発生し、不要波抑圧装置9の出力信号をフーリエ変換した信号と乗算した後、逆フーリエ変換を実施する。フーリエ変換装置11−1〜11−nの出力は、CFAR装置7−1〜7−nにそれぞれ送られる。   The operations of the third target detection devices 21-1 to 21-l of the target detection system according to the second embodiment are the same as those of the target detection system according to the first embodiment except that Fourier transform is performed instead of the convolution calculation. The operation is the same as that of the first target detection devices 19-1 to 19-l. That is, the Fourier transform devices 11-1 to 11-n respectively generate signals obtained by Fourier transforming the reference signals corresponding to the n types of helicopters, and multiplying the output signal of the unwanted wave suppression device 9 by the signal obtained by Fourier transform. Inverse Fourier transform is performed. The outputs of the Fourier transform devices 11-1 to 11-n are sent to the CFAR devices 7-1 to 7-n, respectively.

以上のように構成される第3目標検出装置21−1〜21−lの各々は、不要波抑圧装置9の出力信号に対しフーリエ変換を実施する複数のフーリエ変換装置11−1〜11−nを備えることにより、複数の種別のヘリコプタから得られる受信信号のSN比が最大になるような参照信号を得ることが可能である。但し、第3目標検出装置21−1〜21−lは、複数のフーリエ変換装置11−1〜11nを備えているので規模が大きくなる。従って、ネットワーク・レーダ・システムの地上に設置するレーダ装置に好適である。   Each of the third target detection devices 21-1 to 21-1 configured as described above has a plurality of Fourier transform devices 11-1 to 11-n that perform Fourier transform on the output signal of the unnecessary wave suppression device 9. It is possible to obtain a reference signal that maximizes the SN ratio of received signals obtained from a plurality of types of helicopters. However, since the third target detection devices 21-1 to 21-l include a plurality of Fourier transform devices 11-1 to 11n, the scale becomes large. Therefore, it is suitable for a radar apparatus installed on the ground of a network radar system.

図8は第4目標検出装置22−1〜22−mの構成を示すブロック図である。この第4目標検出装置22−1〜22−mの各々は、アンテナ1、送信機2、サーキュレータ3、受信機4、不要波抑圧装置9、フーリエ変換装置11、CFAR装置7および検出装置8から構成されている。   FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the fourth target detection devices 22-1 to 22-m. Each of the fourth target detection devices 22-1 to 22-m includes an antenna 1, a transmitter 2, a circulator 3, a receiver 4, an unnecessary wave suppression device 9, a Fourier transform device 11, a CFAR device 7, and a detection device 8. It is configured.

第4目標検出装置22−1〜22−mは、第3目標検出装置21−1〜21−lにおけるn個のフーリエ変換装置11−1〜11−nが1個のフーリエ変換装置11に置き換えられ、n個のCFAR装置7−1〜7−nが1個のCFAR装置7に置き換えられ、n個の検出装置8−1〜8−nが1個の検出装置8に置き換えられて構成されている。フーリエ変換装置11の構成および動作は、n個のフーリエ変換装置11−1〜11−nの各々の構成および動作と同じである。CFAR装置7の構成および動作は、n個のCFAR装置7−1〜7−nの各々の構成および動作と同じである。検出装置8の構成および動作は、n個の検出装置8−1〜8−nが1個の各々の構成および動作と同じである。   In the fourth target detection devices 22-1 to 22-m, the n Fourier transform devices 11-1 to 11-n in the third target detection devices 21-1 to 21-l are replaced with one Fourier transform device 11. N CFAR devices 7-1 to 7-n are replaced with one CFAR device 7, and n detecting devices 8-1 to 8-n are replaced with one detecting device 8. ing. The configuration and operation of the Fourier transform device 11 are the same as the configuration and operation of each of the n Fourier transform devices 11-1 to 11-n. The configuration and operation of the CFAR device 7 are the same as the configuration and operation of each of the n CFAR devices 7-1 to 7-n. The configuration and operation of the detection device 8 are the same as the configuration and operation of each of the n detection devices 8-1 to 8-n.

上記のように構成される第4目標検出装置22−1〜22−mには、最大のSN比が得られる参照信号の種別を指示する参照信号制御情報が参照信号制御情報発生装置18から送られてくるので、第4目標検出装置22−1〜22−mは、この参照信号制御情報に基づいて目標を検出する。   In the fourth target detection devices 22-1 to 22-m configured as described above, reference signal control information for instructing the type of the reference signal that provides the maximum S / N ratio is transmitted from the reference signal control information generating device 18. Therefore, the fourth target detection devices 22-1 to 22-m detect the target based on this reference signal control information.

この構成によれば、第4目標検出装置22−1〜22−mは、1個のフーリエ変換装置11しか備えていないので、第3目標検出装置21−1〜21−lに比べて規模を小さくすることができる。従って、ネットワーク・レーダ・システムの移動体に搭載されるレーダ装置に好適である。   According to this configuration, since the fourth target detection devices 22-1 to 22-m include only one Fourier transform device 11, the scale is larger than that of the third target detection devices 21-1 to 21-l. Can be small. Therefore, it is suitable for a radar apparatus mounted on a moving body of a network radar system.

以上説明したように、実施例2に係る目標検出システムによれば、第3目標検出装置21−1〜21−lおよび第4目標検出装置22−1〜22−mは、受信信号をフーリエ変換した信号と積分利得を最大にできるような長さのフーリエ変換された参照信号とを乗算した後に逆フーリエ変換して得られた大きい信号に基づいて目標の有無を検出するようにしたので、FFTおよびIFFTを用いることにより畳み込み演算と等価の処理が行われるが、参照信号のデータ長が長い場合、畳み込み演算よりも計算量を削減することができる。また、参照信号制御情報発生装置18は、第4目標検出装置22−1〜22−mのフーリエ変換装置11−1〜11−nに対し、乗算に使用する参照信号の種類を指示するように構成したので、参照信号の種類に対応した多数のフーリエ変換装置を備えている必要がない。その結果、第4目標検出装置22−1〜22−mの構造が簡単になり小型化が可能になるので、目標検出システムの全体として小規模化が可能になる。   As described above, according to the target detection system according to the second embodiment, the third target detection devices 21-1 to 21-l and the fourth target detection devices 22-1 to 22-m perform Fourier transform on received signals. The presence / absence of the target is detected based on the large signal obtained by performing the inverse Fourier transform after multiplying the obtained signal and the reference signal subjected to the Fourier transform having a length capable of maximizing the integral gain. In addition, processing equivalent to the convolution operation is performed by using IFFT, but when the data length of the reference signal is long, the calculation amount can be reduced as compared with the convolution operation. Further, the reference signal control information generation device 18 instructs the Fourier transform devices 11-1 to 11-n of the fourth target detection devices 22-1 to 22-m to specify the type of reference signal used for multiplication. Since it is configured, it is not necessary to provide a large number of Fourier transform devices corresponding to the types of reference signals. As a result, the structure of the fourth target detection devices 22-1 to 22-m is simplified and can be reduced in size, so that the entire target detection system can be reduced in size.

なお、上述した実施例2に係る目標検出システムでは、フーリエ変換装置11−1〜11−nの各々において、不要波抑圧装置9の出力信号をフーリエ変換するように構成したが、フーリエ変換装置11−1〜11−nの何れかで、不要波抑圧装置の出力信号をフーリエ変換し、他のフーリエ変換装置は、その出力信号を入力するように構成できる。この構成によれば、フーリエ変換の計算負荷を軽減できる。   In the target detection system according to the second embodiment described above, each of the Fourier transform apparatuses 11-1 to 11-n is configured to Fourier transform the output signal of the unnecessary wave suppression apparatus 9, but the Fourier transform apparatus 11 Any of -1 to 11-n can be configured to Fourier transform the output signal of the unwanted wave suppression device, and the other Fourier transform device can input the output signal. According to this configuration, the calculation load of Fourier transform can be reduced.

本発明は、レーダ装置と電波シーカを備えるミサイル・システムや複数のレーダ装置を備えるネットワーク・レーダ・システムなどに適用可能である。   The present invention is applicable to a missile system including a radar device and a radio wave seeker, a network radar system including a plurality of radar devices, and the like.

本発明の実施例1に係る目標検出システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the target detection system which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る目標検出システムで使用される第1目標検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 1st target detection apparatus used with the target detection system which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る目標検出システムで使用される畳み込み演算装置の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the convolution operation apparatus used with the target detection system which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る目標検出システムで使用される第2目標検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 2nd target detection apparatus used with the target detection system which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る目標検出システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the target detection system which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る目標検出システムで使用される畳み込み演算装置の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the convolution operation apparatus used with the target detection system which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る目標検出システムで使用されるフーリエ変換装置の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the Fourier-transform apparatus used with the target detection system which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る目標検出システムで使用される第2目標検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 2nd target detection apparatus used with the target detection system which concerns on Example 2 of this invention. 従来の目標検出システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional target detection system. 積分利得Gと積分利得G'の計算例を示す図である。It is a figure which shows the example of calculation of integral gain G and integral gain G '.

符号の説明Explanation of symbols

1 アンテナ
2 送信機
3 サーキュレータ
4 受信機
5 MTI装置
6 周波数分析装置
7、7−1〜7−n CFAR装置
8、8−1〜8−n 検出装置
9 不要波抑圧装置
10、10−1〜10−n 畳み込み演算装置
11、11−1〜11−n フーリエ変換装置
12 畳み込み演算部
13 参照信号発生部
14 フーリエ変換部
15 フーリエ変換された参照信号発生部
16 乗算部
17 逆フーリエ変換部
18 参照信号制御情報発生装置
19−1〜19−l 第1目標検出装置
20−1〜20−m 第2目標検出装置
21−1〜21−l 第3目標検出装置
22−1〜22−m 第4目標検出装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna 2 Transmitter 3 Circulator 4 Receiver 5 MTI apparatus 6 Frequency analyzer 7, 7-1-7-n CFAR apparatus 8, 8-1-8-n Detector 9 Unwanted wave suppression apparatus 10, 10-1 10-n convolution operation device 11, 11-1 to 11 -n Fourier transform device 12 convolution operation unit 13 reference signal generation unit 14 Fourier transform unit 15 Fourier transformed reference signal generation unit 16 multiplication unit 17 inverse Fourier transform unit 18 Signal control information generators 19-1 to 19-l First target detectors 20-1 to 20-m Second target detectors 21-1 to 21-l Third target detectors 22-1 to 22-m Target detection device

Claims (4)

目標検出装置と参照信号制御情報発生装置とを備えた目標検出システムであって、
前記目標検出装置は、
空間に送信した送信波の反射波を受信することにより得られた受信信号をデジタルビデオ信号に変換する受信機と、
前記受信機から出力されるデジタルビデオ信号から不要波成分を抑圧する不要波抑圧装置と、
前記不要波抑圧装置で不要波成分が抑圧された信号に対し、検出対象とする目標からの受信信号のパルス毎の複素共役となり且つ積分利得を最大にできるパルス方向の長さを有する参照信号との間で畳み込み演算を行う畳み込み演算装置と、
前記畳み込み演算装置から出力される信号に基づき目標からの反射波の信号を検出する検出装置とを備え、
前記参照信号制御情報発生装置は、前記目標検出装置の畳み込み演算装置に対し、畳み込み演算に使用する参照信号の種類を指示することを特徴とする目標検出システム。
A target detection system comprising a target detection device and a reference signal control information generation device,
The target detection device includes:
A receiver that converts a received signal obtained by receiving a reflected wave of a transmitted wave transmitted to space into a digital video signal;
An unnecessary wave suppressing device for suppressing unnecessary wave components from the digital video signal output from the receiver;
A reference signal having a length in a pulse direction that is a complex conjugate for each pulse of a received signal from a target to be detected and has a maximum integral gain with respect to the signal in which the unwanted wave component is suppressed by the unwanted wave suppressing device; A convolution operation device that performs a convolution operation between
A detection device that detects a signal of a reflected wave from a target based on a signal output from the convolution operation device;
The reference signal control information generating device instructs a convolution operation device of the target detection device to specify a type of reference signal used for convolution operation.
前記目標検出装置の畳み込み演算装置は、
前記不要波抑圧装置で不要波成分が抑圧された信号に対し、複数種類の参照信号との間で畳み込み演算を行うことを特徴とする請求項1記載の目標検出システム。
The convolution operation device of the target detection device is:
The target detection system according to claim 1, wherein a convolution operation is performed on a signal whose unnecessary wave component is suppressed by the unnecessary wave suppression device with a plurality of types of reference signals.
目標検出装置と参照信号制御情報発生装置とを備えた目標検出システムであって、
前記目標検出装置は、
空間に送信した送信波の反射波を受信することにより得られた受信信号をデジタルビデオ信号に変換する受信機と、
前記受信機から出力されるデジタルビデオ信号から不要波成分を抑圧する不要波抑圧装置と、
前記不要波抑圧装置で不要波成分が抑圧された信号をフーリエ変換した信号と、検出対象とする目標からの受信信号のパルス毎の複素共役となり且つ積分利得を最大にできるパルス方向の長さを有する信号をフーリエ変換して得られた参照信号とを乗算した後、逆フーリエ変換を行うフーリエ変換装置と、
前記フーリエ変換装置から出力される信号に基づき目標からの反射波の信号を検出する検出装置とを備え、
前記参照信号制御情報発生装置は、前記目標検出装置のフーリエ変換装置に対し、乗算に使用する参照信号の種類を指示することを特徴とする目標検出システム。
A target detection system comprising a target detection device and a reference signal control information generation device,
The target detection device includes:
A receiver that converts a received signal obtained by receiving a reflected wave of a transmitted wave transmitted to space into a digital video signal;
An unnecessary wave suppressing device for suppressing unnecessary wave components from the digital video signal output from the receiver;
The signal in which the unwanted wave component is suppressed by the unwanted wave suppression device is Fourier-transformed, and the length of the pulse direction that is a complex conjugate for each pulse of the received signal from the target to be detected and can maximize the integral gain. A Fourier transform device that performs an inverse Fourier transform after multiplying a signal having a signal obtained by performing a Fourier transform on the signal,
A detection device that detects a signal of a reflected wave from a target based on a signal output from the Fourier transform device;
The reference signal control information generation device instructs a Fourier transform device of the target detection device to specify the type of reference signal used for multiplication.
前記目標検出装置のフーリエ変換装置は、
前記不要波抑圧装置で不要波成分が抑圧された信号をフーリエ変換した信号と、検出対象とする目標からの受信信号のパルス毎の複素共役となり且つ積分利得を最大にできるパルス方向の長さを有する信号をフーリエ変換して得られた複数種類の参照信号とをそれぞれ乗算した後、逆フーリエ変換をそれぞれ実施することを特徴とする請求項3記載の目標検出システム。

The Fourier transform device of the target detection device is
The signal in which the unwanted wave component is suppressed by the unwanted wave suppression device is Fourier-transformed, and the length of the pulse direction that is a complex conjugate for each pulse of the received signal from the target to be detected and can maximize the integral gain. 4. The target detection system according to claim 3, wherein each of the plurality of types of reference signals obtained by performing Fourier transform on the received signal is multiplied, and then inverse Fourier transform is performed.

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