JP2006226955A - Radar installation and its signal processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば気象レーダや移動体追尾レーダなどのレーダ装置と、この種のレーダ装置における信号処理方法に関する。 The present invention relates to a radar apparatus such as a weather radar or a mobile tracking radar and a signal processing method in this type of radar apparatus.
風速、あるいは移動する目標の速度を算出するためにドップラレーダが用いられる(例えば特許文献1〜3を参照)。この種のレーダ装置においてはターゲット(目標)により反射されたエコーの位相回転量(位相角)からその速度が算出される。
また、レーダパルスの送信繰返し周期(PRF)を切り替えることによりターゲットの探知距離や観測速度の拡大を可変する技術がある。例えば観測速度の上限はPRFの値に左右されるが、異なるPRFにおいて得られた速度データを組み合わせることで個々のPRFの観測速度の上限を超える速度を算出することができる。(例えば非特許文献1を参照)
There is also a technique for changing the detection distance of the target and the expansion of the observation speed by switching the transmission repetition period (PRF) of the radar pulse. For example, the upper limit of the observation speed depends on the value of the PRF, but a speed exceeding the upper limit of the observation speed of each PRF can be calculated by combining speed data obtained in different PRFs. (For example, see Non-Patent Document 1)
ところで、ターゲットの移動速度が大きいと、受信される位相信号が送信波長の1周期を越える場合があり、ドップラー速度の検出において速度の折り返しが発生する。この現象は速度の算出結果を大きく狂わせるため、折り返し補正処理が必要になる。既存の技術では異なるPRFにおいてそれぞれ速度を算出し、その速度差に基づいて速度折り返し補正処理を行うようにしている。 By the way, if the moving speed of the target is high, the received phase signal may exceed one cycle of the transmission wavelength, and the return of the speed occurs in the detection of the Doppler speed. Since this phenomenon greatly fluctuates the speed calculation result, the aliasing correction process is required. In the existing technology, the speed is calculated for each different PRF, and the speed folding correction process is performed based on the speed difference.
しかしながら、ターゲットからのエコー反射強度のばらつきが大きいと折り返し補正のもとになる速度データそのものの精度が劣化するために、折り返し補正にミスを生じるようになる。折り返し補正ミスを生じると検出速度の信憑性が損なわれるため、何らかの対処が望まれている。 However, if there is a large variation in echo reflection intensity from the target, the accuracy of the speed data itself that causes the aliasing correction deteriorates, so that an error occurs in the aliasing correction. If a return correction error occurs, the reliability of the detection speed is impaired, and some countermeasure is desired.
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、エコー反射強度のばらつきによる折り返し補正ミスを低減できるようにし、これによりターゲットの速度を高精度かつ高い信頼性で算出することの可能なレーダ装置とその信号処理方法を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances described above, and an object of the present invention is to make it possible to reduce aliasing correction errors due to variations in echo reflection intensity, and thereby to calculate a target speed with high accuracy and high reliability. An apparatus and a signal processing method thereof are provided.
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、レーダパルスを送信しレーダエコーを受信する送受信部と、前記レーダパルスのパルス繰返し周波数を基準値に対して段階的に切り替える切替手段と、前記レーダエコーから観測される位相角データに基づいてターゲットの速度を算出する信号処理部とを具備し、この信号処理部は、前記レーダエコーの位相回転量が前記ターゲットの速度に比例し前記パルス繰返し周波数に反比例することに基づいて、前記基準値と異なるパルス繰り返し周波数のもとで送信されたレーダパルスに基づくレーダエコーの位相角データを基準値のパルス繰り返し周波数における観測値に相当する値にそれぞれ補正することにより、前記複数のパルス繰り返し周波数ごとの速度折り返しの発生状態に対応する複数の条件ごとに前記基準値のパルス繰り返し周波数に基づいて補正位相角データを算出する補正手段と、前記複数の条件ごとに前記パルス繰り返し周波数ごとに算出される補正位相角データに基づいて、前記ターゲットの速度ベクトルを当該複数の条件ごとに当該パルス繰り返し周波数ごとに算出する算出手段と、前記パルス繰り返し周波数ごとに算出された速度ベクトルを前記複数の条件ごとに互いにベクトル合成し、合成されたベクトルの絶対値に基づいて前記速度折り返しの発生状態を検証する検証手段とを備えることを特徴とするレーダ装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a transmission / reception unit that transmits a radar pulse and receives a radar echo, and a switching unit that switches the pulse repetition frequency of the radar pulse stepwise with respect to a reference value; A signal processing unit that calculates the velocity of the target based on phase angle data observed from the radar echo, and the signal processing unit has a phase rotation amount of the radar echo proportional to the velocity of the target. A value corresponding to the observation value at the pulse repetition frequency of the reference value of the phase angle data of the radar echo based on the radar pulse transmitted under a pulse repetition frequency different from the reference value based on being inversely proportional to the pulse repetition frequency. By correcting each of the above, it corresponds to the state of occurrence of speed folding for each of the plurality of pulse repetition frequencies. Based on the correction phase angle data calculated for each pulse repetition frequency for each of the plurality of conditions, correction means for calculating correction phase angle data based on the pulse repetition frequency of the reference value for each number of conditions, A calculation unit that calculates a target velocity vector for each pulse repetition frequency for each of the plurality of conditions, and a velocity vector calculated for each of the pulse repetition frequencies is mutually vector-synthesized for each of the plurality of conditions, and the combined vector And a verification means for verifying the state of occurrence of the speed return based on the absolute value of the radar apparatus.
一般に、異なるPRFで送信されたレーダパルスに基づくレーダエコーの、パルスヒット間の位相差は、ターゲットの速度が一定であってもPRFごとに異なる。これに対し上記構成によればPRFごとの位相差の違いが補正されるので、あたかも同じPRFのもとで送受信されたかのような位相角データを生成することができる。 In general, the phase difference between pulse hits of radar echoes based on radar pulses transmitted at different PRFs is different for each PRF even if the target velocity is constant. On the other hand, since the difference in phase difference for each PRF is corrected according to the above configuration, it is possible to generate phase angle data as if they were transmitted and received under the same PRF.
すなわち発明者は、位相のずれ量がターゲットの速度に比例することに着目し、この事実に基づいて位相角データを補正できることに着想した。さらに発明者は、PRFごとの速度折り返しの発生状態を正しく反映する速度ベクトルの位相角を上記手法により補正すると、PRFごとの速度ベクトルがベクトル空間上で互いに重なることに着想した。このことを利用して、合成された速度ベクトルの絶対値が最大となる状態が、速度折り返しの発生状態を正しく反映する状態であると結論付けることができる。したがって合成ベクトルの絶対値の大きさを評価することにより速度折り返し補正をより確実に実施することができるようになる。 That is, the inventor has focused on the fact that the phase shift amount is proportional to the target velocity, and has invented that the phase angle data can be corrected based on this fact. Furthermore, the inventor has conceived that if the phase angle of the velocity vector that correctly reflects the state of occurrence of velocity folding for each PRF is corrected by the above method, the velocity vectors for each PRF overlap each other in the vector space. By utilizing this fact, it can be concluded that the state in which the absolute value of the combined velocity vector is maximum is a state that correctly reflects the state of occurrence of velocity folding. Therefore, the speed folding correction can be more reliably performed by evaluating the magnitude of the absolute value of the combined vector.
すなわち上記構成によれば、速度差のみによって速度折り返しの有無を判定していた既存の手法に代えて、ベクトルの大きさという新たな指標に基づいて速度折り返しの有無を判定することが可能になる。従ってエコー反射強度のばらつきによる影響を低減し、折り返し補正ミスを低減してターゲットの速度を高精度かつ高い信頼性で算出することが可能になる。 That is, according to the above configuration, it is possible to determine the presence or absence of speed wrapping based on a new index called the magnitude of a vector instead of the existing method that has determined the presence or absence of speed wrapping based only on the speed difference. . Accordingly, it is possible to reduce the influence of variations in echo reflection intensity, reduce aliasing correction errors, and calculate the target speed with high accuracy and high reliability.
本発明によれば、エコー反射強度のばらつきによらず折り返し補正ミスを低減できるようにし、これによりターゲットの速度を高精度かつ高い信頼性で算出することの可能なレーダ装置とその信号処理方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a radar apparatus and a signal processing method thereof capable of reducing aliasing correction errors regardless of variations in echo reflection intensity and thereby calculating a target speed with high accuracy and high reliability. Can be provided.
図1は本発明に係るレーダ装置の一実施の形態を示す機能ブロック図である。図1において変調部12は、インタフェース(I/F)を介して与えられる信号処理部11の制御のもとで、指定された変調方式の中間周波信号のディジタル値を生成する。このディジタル値はD/A変換部13によりアナログ化され、送信中間周波数信号(fi)が生成される。この送信中間周波信号は送受信装置14においてレーダパルスの送信周波数にまでアップコンバートされ、電力増幅されたのち空中線15から空間に送出される。
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a radar apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a
空中線15から送出された周波数f0のレーダパルスは雨粒などのターゲットにより反射され、レーダエコーが戻ってくる。このレーダエコーはターゲットの移動速度を反映するドップラー周波数(fd)を伴い、その受信周波数は(f0+fd)と表される。レーダエコーは空中線15を介して送受信装置14に達し、増幅されたのちダウンコンバートされて(fi+fd)の受信中間周波数信号が生成される。この受信中間周波数信号はA/D変換部16によりディジタル値に変換されたのち復調部17により直交検波される。
The radar pulse having the frequency f0 transmitted from the
直交検波された信号は復調部17において複数の変調方式により復調される。これにより得られたQ成分(実数成分)およびI成分(虚数成分)の受信データは、インタフェース(I/F)を介して信号処理部11に与えられる。信号処理部11は受信データからエコーの反射強度、ターゲットの速度および速度幅などの観測データを算出する。特に、受信データから観測される位相角データにより、ターゲットのドップラー速度を算出することができる。
The quadrature-detected signal is demodulated by the
ところで信号処理部11は、この実施形態に係わる処理機能として切替処理部11aと、補正処理部11bと、速度算出処理部11cと、検証処理部11dとを備える。切替処理部11aは、レーダパルスの送信繰返し周波数(PRF)を、例えば一定のパルス発数ごとに段階的に切り替える。PRFの最低値を基準値とし、この基準値に対して例えば30発数ごとにパルス間隔を短縮するなどといった手法が考えられる。逆に、PRFの最高値を基準値とし、この基準値から一定パルス数ごとに降順でパルス間隔を延長するようにしても良い。PRFが最高値(または最低値)に達した後は、再び最低値(または最高値)のPRFからのパルス送信が繰り返される。
The
補正処理部11bは、基準値と異なるPRFのもとで送信されたレーダパルスに基づくレーダエコーの位相角データを、基準値のPRFにおける観測値に相当する位相角データに補正する。この補正処理のため補正処理部11bは、レーダエコーの位相回転量がターゲットの速度(PRF)に比例するという事実を利用する。補正処理により生成されるデータを補正位相角データと称する。補正位相角データは、異なるPRFごとにそれぞれ算出される(ただし基準値のPRFに対しては算出する必要はない)。また補正位相角データは、速度の折り返しの有無を示す条件ごとに算出される。例えば(PRF1およびPRF2においては折り返しがないが、PRF3にのみ折り返しが生じている)という条件がある。このような条件は複数考えることができ、補正処理部11bは各条件ごとに補正位相角データを算出する。
The
速度算出処理部11cは、複数の条件ごとに、かつPRFごとに算出される補正位相角データに基づいて、ターゲットの速度ベクトルを上記複数の条件ごとに、PRFごとに算出する。検証処理部11dは、算出された速度ベクトルに基づいて速度折り返しの発生状態を検証する。具体的には、検証処理部11dは速度ベクトルを条件ごとに互いにベクトル合成し、このうち合成ベクトルの絶対値が最大となる条件において速度折り返しが発生していると結論付ける。 The velocity calculation processing unit 11c calculates the velocity vector of the target for each PRF for each of the plurality of conditions based on the corrected phase angle data calculated for each of the plurality of conditions and for each PRF. The verification processing unit 11d verifies the occurrence state of speed folding based on the calculated speed vector. Specifically, the verification processing unit 11d synthesizes the speed vectors with each other for each condition, and concludes that speed folding occurs under the condition where the absolute value of the combined vector is the maximum.
なお信号処理部11において速度折り返しの発生状態が検証されれば、そのことに基づいてターゲットの速度をより正確に算出できる。例えば検証された状態のもとで複数のPRFデータ分の速度ベクトルを統計的に平均化することにより、エコー強度のばらつきの大きいターゲットの速度をより正確に求められる。速度ベクトルは同じPRFのもとで送信されるレーダパルスの数よりも多いと、異なるPRFのデータをも利用できることからより好ましい。また複数のPRFデータに基づく速度ベクトルを利用することも、平均化処理のためには好ましい。
If the
補正処理により、位相角データをPRFによらず統一的に用いて速度を算出することが可能になる。よって速度算出に係るデータ数が個々のPRFにおけるパルスヒット数に縛られることが無くなり、同じPRFで送信されたレーダパルスの数よりも多数の位相角データを用いてターゲットの速度を算出することができる。なるべく多数の位相角データを用いることにより、エコー反射強度のばらつきを平均化して算出量の精度を上げることができる。次に、上記構成における作用を詳しく説明する。 The correction process makes it possible to calculate the speed using the phase angle data uniformly regardless of the PRF. Therefore, the number of data relating to the speed calculation is not limited by the number of pulse hits in each PRF, and the target speed can be calculated using a larger number of phase angle data than the number of radar pulses transmitted by the same PRF. it can. By using as many phase angle data as possible, it is possible to average the variation in echo reflection intensity and increase the accuracy of the calculation amount. Next, the operation of the above configuration will be described in detail.
図2は、図1のレーダ装置の処理手順を示す流れ図である。基準値であるPRF1においては、受信信号はA/D変換ののちI/Q検波される。そして連続するパルスヒット間の位相差が算出される。ここでPRF1>PRF2とする。
一方、PRF1よりも値の小さいPRF2においても同様の手順によりパルスヒット間の位相差が算出される。こののち折り返し補正ステップにおいて、PRF2における位相差はPRF1における位相差に相当する値に補正される。これによりPRF1およびPRF2における位相差を統一的に扱うことが可能になる。さらに折り返し補正ステップにおいて、ベクトルにより折り返し条件を検証して速度が算出される。すなわちこのステップでは折り返し判定と速度算出とが同時に実施される。つまりこのステップでは速度の算出に加えて速度折り返し補正処理が実施され、折り返しの有無が検証される。そして、折り返し補正がなされたのち、最終的にターゲットの速度が算出される。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the radar apparatus of FIG. In the reference value PRF1, the received signal is subjected to I / Q detection after A / D conversion. Then, the phase difference between successive pulse hits is calculated. Here, PRF1> PRF2.
On the other hand, the phase difference between pulse hits is also calculated in the same procedure for PRF2 having a smaller value than PRF1. Thereafter, in the folding correction step, the phase difference at PRF2 is corrected to a value corresponding to the phase difference at PRF1. As a result, the phase difference between PRF1 and PRF2 can be handled uniformly. Further, in the folding correction step, the folding condition is verified by the vector, and the speed is calculated. That is, in this step, the loopback determination and the speed calculation are performed simultaneously. That is, in this step, in addition to the calculation of the speed, a speed return correction process is performed, and the presence or absence of the return is verified. Then, after the folding correction is performed, the target speed is finally calculated.
図3は、この実施形態において速度折り返しを検証するために実施される処理を示す模式図である。図3において、3段階のPRF(PRF1>PRF2>PRF3)を例として採りあげる。図3の位相円に示されるように、PRF1、PRF2、PRF3とPRFが変化するにつれ原点を中心とする位相角は大きくなる。このうちPRF1およびPRF2は折り返しが発生していないと仮定し、PRF3は不明とする。PRF3においては位相角がπを超えているのか、あるいは折り返しが無くマイナスの位相を示しているのかは判断できないので、折り返しの判定を行う。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a process performed for verifying the speed return in this embodiment. In FIG. 3, a three-stage PRF (PRF1> PRF2> PRF3) is taken as an example. As indicated by the phase circle in FIG. 3, the phase angle centered on the origin increases as PRF1, PRF2, PRF3, and PRF change. Of these, PRF1 and PRF2 are assumed to be unfolded and PRF3 is unknown. In PRF 3, since it cannot be determined whether the phase angle exceeds π or whether there is no return and a negative phase is indicated, the return is determined.
図3(a)は、折り返し無しの状態に相当する。この状態でPRFごとの補正位相角を算出し速度ベクトルを求めると、PRF1とPRF2の速度ベクトルは重なるが、PRF3の速度ベクトルのみが位相円上でずれる。
図3(b)は、PRF3に+側からの折り返しが生じた状態を示す。これは、すなわちPRF3において折り返しが生じている状態に相当する。この状態でPRFごとの補正位相角を算出し速度ベクトルを求めると、全てのPRFにおける速度ベクトルが位相円上で重なり合う。これにより図3(a)、図3(b)の状態は、位相円上の速度ベクトルをベクトル合成し、合成されたベクトルの長さ(絶対値)を比較することにより区別することができる。つまり、PRFごとの速度ベクトルの位相角が正しく補正されることにより、角速度ベクトルは位相円上で重なる。このことを利用して合成ベクトルの絶対値が最大となる条件を見出すことで、速度折り返し補正ミスを低減することが可能になる。
FIG. 3A corresponds to a state without folding. In this state, when the correction phase angle for each PRF is calculated to obtain the velocity vector, the velocity vectors of PRF1 and PRF2 overlap, but only the velocity vector of PRF3 is shifted on the phase circle.
FIG. 3B shows a state in which the PRF 3 is folded from the + side. This corresponds to a state in which folding occurs in PRF3. When the correction phase angle for each PRF is calculated in this state and the velocity vector is obtained, the velocity vectors in all PRFs overlap on the phase circle. Thus, the states of FIGS. 3A and 3B can be distinguished by vector-combining the velocity vectors on the phase circle and comparing the lengths (absolute values) of the combined vectors. That is, when the phase angle of the velocity vector for each PRF is correctly corrected, the angular velocity vectors overlap on the phase circle. By utilizing this fact and finding a condition that maximizes the absolute value of the combined vector, it is possible to reduce speed folding correction errors.
表1は、速度折り返しの生じうる条件をまとめた表である。PRFが3段階であれば、例えば表1に示すような7つの条件を考えることができる。なおPRFごとに折り返しなしを“0”、+側からの折り返しを“1”、−側からの折り返しを“−1”で区別するようにしたため、3つの状態の積で3×3×3=27とおりの条件を考え得るが、PRF1〜PRF3の大小関係から表1の7つの条件を考慮すれば十分である。
表1の各条件ごとに、各PRFごとに補正位相角および速度ベクトルを算出できる。これらの条件ごとに合成速度ベクトルの絶対値が最大となる条件はただ一つとなり、表2では(PRF1,PRF2,PRF)=(0,0,1)の条件(条件2)である。これは図3(b)に相当する。なお表1の条件1は、図3(a)に相当する。次に、本実施形態における補正位相角データおよび速度ベクトルの算出の手法につき数式を用いて説明する。まず、PRF1〜PRF3に対してそれぞれパルスエコーの受信データから位相角θを求める。 For each condition in Table 1, a corrected phase angle and velocity vector can be calculated for each PRF. For each of these conditions, there is only one condition that maximizes the absolute value of the combined velocity vector. In Table 2, the condition (condition 2) is (PRF1, PRF2, PRF) = (0, 0, 1). This corresponds to FIG. Condition 1 in Table 1 corresponds to FIG. Next, a method for calculating the corrected phase angle data and the velocity vector in the present embodiment will be described using mathematical expressions. First, for each of PRF1 to PRF3, the phase angle θ is obtained from the received data of the pulse echo.
<PRF1に対する演算>
PRF1のパルスエコーの実部および虚部は、パルスペア法を用いると次式(1)、(2)により表される。
When the pulse pair method is used, the real part and the imaginary part of the pulse echo of PRF1 are expressed by the following equations (1) and (2).
PRF1のパルスエコーの位相角は、次式(3)のように表される。
PRF1のパルスエコーの最大速度は、次式(4)のように表される。
なお式(4)においてCは光速であり、f0は送信パルスの周波数である。 In Equation (4), C is the speed of light, and f0 is the frequency of the transmission pulse.
<PRF2に対する演算>
同様に、PRF2のパルスエコーの実部および虚部は次式(5)、(6)により表される。またPRF2のパルスエコーの位相角は、次式(7)のように表される。さらにPRF2のパルスエコーの最大速度は、次式(8)のように表される。
Similarly, the real part and imaginary part of the pulse echo of PRF2 are expressed by the following equations (5) and (6). Further, the phase angle of the pulse echo of PRF2 is expressed by the following equation (7). Further, the maximum speed of the pulse echo of PRF2 is expressed by the following equation (8).
<PRF3に対する演算>
同様に、PRF3のパルスエコーの実部および虚部は次式(9)、(10)により表される。またPRF3のパルスエコーの位相角は、次式(11)のように表される。さらにPRF3のパルスエコーの最大速度は、次式(12)のように表される。
Similarly, the real part and imaginary part of the pulse echo of PRF3 are expressed by the following equations (9) and (10). In addition, the phase angle of the pulse echo of PRF 3 is expressed by the following equation (11). Further, the maximum speed of the pulse echo of PRF3 is expressed as the following equation (12).
式(8)、(12)においてもCは光速であり、f0は送信パルスの周波数である。 In equations (8) and (12), C is the speed of light, and f0 is the frequency of the transmission pulse.
次に、PRF2におけるIQデータを、レーダパルスをPRF1で送信した値に相当するデータに補正する。補正値に(′)を付し、その実部は式(13)により、虚部は式(14)によりそれぞれ表される。
同様に、PRF3におけるIQデータを、レーダパルスをPRF1で送信した値に相当するデータに補正する。補正値の実部は式(15)により、虚部は式(16)によりそれぞれ表される。
次に、各PRFの値を実部および虚部ごとに合成すると次式(17)、(18)が得られる。
式(17)、(18)を用いて、次式(19)により位相円上の補正された速度ベクトルを算出することができる。
なお速度ベクトルの大きさ(スカラー量)は、式(17)、(18)を用いて次式(20)のように表される。
上記の演算処理によれば、PRF2、PRF3における位相角はいずれも、PRF1における位相角に相当する値に補正される。すなわち本実施形態によれば、異なるPRFで送信されたパルスに基づく受信波が、同じのPRFの受信波に補正される。これにより、各PRFにおけるパルスヒット数は有限であっても異なるPRFに跨ってデータを利用できるので、速度算出に係るデータ数を格段に増やすことができる。 According to the arithmetic processing described above, the phase angles at PRF2 and PRF3 are both corrected to a value corresponding to the phase angle at PRF1. That is, according to the present embodiment, received waves based on pulses transmitted with different PRFs are corrected to received waves with the same PRF. As a result, even if the number of pulse hits in each PRF is finite, data can be used across different PRFs, so the number of data related to speed calculation can be significantly increased.
図4は、比較のため既存のレーダ装置における処理手順を示す流れ図である。既存の装置では図4に示されるように、同じPRFごとにドップラー速度を算出し、そのうえで折り返し補正処理を経てターゲットの速度を得るようにしていた。しかしながらこの手法にはエコー反射強度のばらつきの大きいターゲットに対しては折り返し補正処理にミスを生じやすいという弱点がある。 FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure in an existing radar apparatus for comparison. In the existing apparatus, as shown in FIG. 4, the Doppler speed is calculated for each PRF, and the target speed is obtained through the aliasing correction process. However, this method has a weak point in that it tends to cause a mistake in the aliasing correction processing for a target having a large variation in echo reflection intensity.
これに対し本実施形態では、PRFを切り替え可能なレーダ装置にあって、PRFごとの位相回転量がターゲットのドップラー速度(PRF)に比例するということに基づいて、受信したパルスエコーの位相回転量を基準値であるPRFに基づく値に補正する。これにより得られた補正位相角データに基づく速度ベクトルをベクトル合成し、その絶対値の大小関係に基づいて各PRFにおける速度折り返しの有無を検証するようにしている。 On the other hand, in this embodiment, in the radar apparatus capable of switching the PRF, the phase rotation amount of the received pulse echo is based on the fact that the phase rotation amount for each PRF is proportional to the Doppler velocity (PRF) of the target. Is corrected to a value based on the reference value PRF. The velocity vectors based on the corrected phase angle data thus obtained are vector-synthesized, and the presence / absence of velocity folding in each PRF is verified based on the magnitude relationship between the absolute values.
すなわち図3に示すように、異なるPRFで得られた速度ベクトルを同じPRFにおいて得られるデータに相当する量に補正し、その合成ベクトルが最大となる条件を折り返しの発生状態として採用するようにする。従って既存の装置よりも多くのデータを用いることができ、さらにベクトルの大きさという新たな指標に基づいて折り返し補正処理を実施することができるため、補正ミスを低減させることが可能になる。 That is, as shown in FIG. 3, the velocity vector obtained with different PRFs is corrected to an amount corresponding to the data obtained with the same PRF, and the condition that maximizes the resultant vector is adopted as the state of occurrence of folding. . Accordingly, more data can be used than in the existing apparatus, and the aliasing correction process can be performed based on a new index such as the magnitude of the vector, so that correction errors can be reduced.
しかも、PRFによらず速度算出に係る受信データを統一的に扱えるようになるので、より多くの受信データを用いてターゲットのドップラー速度を算出することができる。したがって、エコー反射強度のばらつきを平均化する効果を高められ、速度算出の精度を向上させることも可能になる。以上のことから、エコー反射強度のばらつきによらず折り返し補正ミスを低減できるようにし、これによりターゲットの速度を高精度かつ高い信頼性で算出することの可能なレーダ装置とその信号処理方法を提供することが可能になる。 In addition, since the received data related to the speed calculation can be handled uniformly regardless of the PRF, the target Doppler speed can be calculated using more received data. Therefore, the effect of averaging variations in echo reflection intensity can be enhanced, and the accuracy of speed calculation can be improved. As described above, it is possible to reduce the aliasing correction error regardless of the variation in the echo reflection intensity, thereby providing a radar apparatus capable of calculating the target speed with high accuracy and high reliability and its signal processing method. It becomes possible to do.
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図1においてD/A変換部13、およびA/Dの変換部16の機能は、他の機能ブロックに併せ持たせることもできる。また上記実施形態では合成されたベクトルの絶対値により速度折り返しの有無を判定したが、これを従来の速度差による判定と組み合わせることももちろん可能である。また本発明は、気象レーダに限定されることなく他のドップラーレーダにももちろん適用することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in FIG. 1, the functions of the D /
また上記実施形態において、PRF1に限らず、PRF2やPRF3など、他のPRFを基準値としても良い。またPRFは3段階に限らず2段階、あるいは逆に4段階以上においても本技術を適用することができる。さらに本発明は単独のレーダ装置おいてPRFを切り替えるのでなく、PRFのそれぞれ異なる複数のレーダ装置を組み合わせた、いわゆるレーダシステムに対しても適用することが可能である。 In the above embodiment, not only PRF 1 but also other PRFs such as PRF 2 and PRF 3 may be used as reference values. Further, the present technology can be applied not only to three stages but also to two stages, or conversely, four stages or more. Furthermore, the present invention can be applied to a so-called radar system in which a plurality of radar devices having different PRFs are combined, instead of switching the PRF in a single radar device.
さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
11…信号処理部、11a…切替処理部、11b…補正処理部、11c…速度算出処理部、11d…検証処理部、12…変調部、13…D/A変換部、14…送受信部、15…空中線、16…A/D変換部、17…復調部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記レーダパルスのパルス繰返し周波数を基準値に対して段階的に切り替える切替手段と、
前記レーダエコーから観測される位相角データに基づいてターゲットの速度を算出する信号処理部とを具備し、
この信号処理部は、
前記レーダエコーの位相回転量が前記ターゲットの速度に比例し前記パルス繰返し周波数に反比例することに基づいて、前記基準値と異なるパルス繰り返し周波数のもとで送信されたレーダパルスに基づくレーダエコーの位相角データを基準値のパルス繰り返し周波数における観測値に相当する値にそれぞれ補正することにより、前記複数のパルス繰り返し周波数ごとの速度折り返しの発生状態に対応する複数の条件ごとに前記基準値のパルス繰り返し周波数に基づいて補正位相角データを算出する補正手段と、
前記複数の条件ごとに前記パルス繰り返し周波数ごとに算出される補正位相角データに基づいて、前記ターゲットの速度ベクトルを当該複数の条件ごとに当該パルス繰り返し周波数ごとに算出する算出手段と、
前記パルス繰り返し周波数ごとに算出された速度ベクトルを前記複数の条件ごとに互いにベクトル合成し、合成されたベクトルの絶対値に基づいて前記速度折り返しの発生状態を検証する検証手段とを備えることを特徴とするレーダ装置。 A transmission / reception unit for transmitting radar pulses and receiving radar echoes;
Switching means for stepwise switching the pulse repetition frequency of the radar pulse with respect to a reference value;
A signal processing unit for calculating a target velocity based on phase angle data observed from the radar echo,
This signal processor
Based on the fact that the phase rotation amount of the radar echo is proportional to the velocity of the target and inversely proportional to the pulse repetition frequency, the phase of the radar echo based on the radar pulse transmitted under a pulse repetition frequency different from the reference value By correcting the angle data to a value corresponding to the observed value at the pulse repetition frequency of the reference value, the pulse repetition of the reference value for each of a plurality of conditions corresponding to the state of occurrence of speed folding for each of the plurality of pulse repetition frequencies. Correction means for calculating correction phase angle data based on the frequency;
Calculation means for calculating the velocity vector of the target for each pulse repetition frequency for each of the plurality of conditions based on corrected phase angle data calculated for each pulse repetition frequency for each of the plurality of conditions;
And verifying means for combining the speed vectors calculated for each pulse repetition frequency with each other for each of the plurality of conditions and verifying the occurrence state of the speed wrapping based on the absolute value of the combined vector. Radar equipment.
前記レーダパルスのパルス繰返し周波数を基準値に対して段階的に切り替える切替ステップと、
前記レーダエコーから観測される位相角データに基づいてターゲットの速度を算出する信号処理ステップとを具備し、
この信号処理ステップは、
前記レーダエコーの位相回転量が前記ターゲットの速度に比例し前記パルス繰返し周波数に反比例することに基づいて、前記基準値と異なるパルス繰り返し周波数のもとで送信されたレーダパルスに基づくレーダエコーの位相角データを基準値のパルス繰り返し周波数における観測値に相当する値にそれぞれ補正することにより、前記複数のパルス繰り返し周波数ごとの速度折り返しの発生状態に対応する複数の条件ごとに前記基準値のパルス繰り返し周波数に基づいて補正位相角データを算出する補正ステップと、
前記複数の条件ごとに前記パルス繰り返し周波数ごとに算出される補正位相角データに基づいて、前記ターゲットの速度ベクトルを当該複数の条件ごとに当該パルス繰り返し周波数ごとに算出する算出ステップと、
前記パルス繰り返し周波数ごとに算出された速度ベクトルを前記複数の条件ごとに互いにベクトル合成し、合成されたベクトルの絶対値に基づいて前記速度折り返しの発生状態を検証する検証ステップとを含むことを特徴とする信号処理方法。 In a signal processing method used in a radar apparatus that transmits radar pulses and receives radar echoes,
A switching step of stepwise switching the pulse repetition frequency of the radar pulse with respect to a reference value;
A signal processing step of calculating a target velocity based on phase angle data observed from the radar echo,
This signal processing step consists of
Based on the fact that the phase rotation amount of the radar echo is proportional to the velocity of the target and inversely proportional to the pulse repetition frequency, the phase of the radar echo based on the radar pulse transmitted under a pulse repetition frequency different from the reference value By correcting the angle data to a value corresponding to the observed value at the pulse repetition frequency of the reference value, the pulse repetition of the reference value for each of a plurality of conditions corresponding to the state of occurrence of speed folding for each of the plurality of pulse repetition frequencies. A correction step for calculating corrected phase angle data based on the frequency;
A calculation step of calculating a velocity vector of the target for each pulse repetition frequency for each of the plurality of conditions based on corrected phase angle data calculated for each of the pulse repetition frequencies for each of the plurality of conditions;
And verifying the velocity vectors calculated for each of the pulse repetition frequencies with each other for each of the plurality of conditions, and verifying the occurrence state of the velocity folding based on the absolute value of the synthesized vector. A signal processing method.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006349471A (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Toshiba Corp | Radar system and its signal processing method |
JP2008304220A (en) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
JP2011203176A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Nec Corp | Radar system, method and program for processing radar signal |
JP2014089115A (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Furuno Electric Co Ltd | Rader system and speed calculation method |
JP2015161582A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 株式会社東芝 | Radar device, guidance device, and method for processing radar signal |
JP2018059953A (en) * | 2018-01-17 | 2018-04-12 | 株式会社東芝 | Radar system, guiding device and radar signal processing method |
-
2005
- 2005-02-21 JP JP2005044152A patent/JP2006226955A/en not_active Abandoned
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006349471A (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Toshiba Corp | Radar system and its signal processing method |
JP2008304220A (en) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
JP2011203176A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Nec Corp | Radar system, method and program for processing radar signal |
JP2014089115A (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Furuno Electric Co Ltd | Rader system and speed calculation method |
US9513369B2 (en) | 2012-10-30 | 2016-12-06 | Furuno Electric Company Limited | Radar device and velocity calculation method |
JP2015161582A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 株式会社東芝 | Radar device, guidance device, and method for processing radar signal |
JP2018059953A (en) * | 2018-01-17 | 2018-04-12 | 株式会社東芝 | Radar system, guiding device and radar signal processing method |
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