JP2007033326A - Angle measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、捜索や追尾などを行うレーダ装置に適用されて目標の測角を行う測角装置に関し、特に離散ウェーブレット変換を用いて目標を検出する場合の測角技術に関する。 The present invention relates to an angle measuring device that is applied to a radar device that performs search, tracking, and the like, and measures an angle of a target, and more particularly to an angle measuring technique in the case of detecting a target using discrete wavelet transform.
近年の信号処理分野において、フーリエ変換や離散コサイン変換(DCT)処理に代えて、ウェーブレット変換処理がよく利用されている。ウェーブレット変換処理に関しては、例えば非特許文献1に詳細が記述されている。ウェーブレット変換は、強度が局所的に分布する信号を効率良く処理できるため、画像処理や音声信号処理、さらにはレーダ装置におけるビデオ信号処理などといった種々の分野で応用されている。
In the recent signal processing field, wavelet transform processing is often used instead of Fourier transform or discrete cosine transform (DCT) processing. Details of the wavelet transform processing are described in
レーダ装置においては、目標からの反射エコーに基づくビデオ信号をフーリエ変換処理して周波数軸上のスペクトラムを取得し、これをフィルタリングして目標成分を抽出することが行われている。しかしながら、フーリエ変換処理では時間に関する情報が失われ、処理効率も悪い。これに対し、ウェーブレット変換を用いれば、時間に関する情報を残しつつ効率的な処理を行うことができる。 In a radar apparatus, a video signal based on a reflected echo from a target is Fourier-transformed to obtain a spectrum on the frequency axis, and this is filtered to extract a target component. However, in the Fourier transform process, information about time is lost and the processing efficiency is poor. On the other hand, if wavelet transform is used, efficient processing can be performed while leaving information about time.
図14は、このようなウェーブレット変換を利用する既存のレーダ装置を示す機能ブロック図である。このレーダ装置では、ウェーブレット変換回路3におけるウェーブレット変換により生成された展開係数W1〜Wjは、まず、展開係数選定回路4に入力される。展開係数選定回路4は、ノイズが含まれることが予想される展開係数成分を除去した展開係数を逆ウェーブレット変換回路50に入力する。逆ウェーブレット変換回路50は、与えられた展開係数成分を再び周波数成分に戻し、この再変換後のデータを用いてCFAR回路5におけるCFAR処理が行われ、さらに、検出器51において目標検出処理が実施される。
ところで、従来のレーダ装置では、ビデオ信号をウェーブレット変換し、ウェーブレット軸上で不要な成分を除去したのち再合成して時間軸上の信号に戻す。そして、この時間軸上の信号をスレッショルド検波して目標の有無を判別する。従ってウェーブレット変換後の再合成処理が必須であり、回路構成や信号処理の規模が増大するという問題がある。 By the way, in the conventional radar apparatus, the video signal is wavelet transformed, unnecessary components are removed on the wavelet axis, and then recombined to return to the signal on the time axis. Then, threshold detection is performed on the signal on the time axis to determine the presence or absence of the target. Therefore, the re-synthesis process after the wavelet transform is essential, and there is a problem that the circuit configuration and the scale of signal processing increase.
また、ウェーブレット変換を用いるレーダ装置では、目標検出はできても、目標が存在する方向はビーム幅内でしか分からないため、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できないという問題がある。 In addition, the radar apparatus using the wavelet transform has a problem that even if the target can be detected, the direction in which the target exists is known only within the beam width, and thus the direction in which the target exists within the beam width cannot be measured.
本発明は、ウェーブレット変換を用いるレーダ装置であっても、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できる測角装置を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide an angle measuring device that can measure the direction in which a target exists within a beam width even if it is a radar device using wavelet transform.
第1の発明は、上記課題を解決するために、入力信号に対してウェーブレット変換を施すことにより得られたウェーブレット展開係数に基づき目標を検出する目標検出部と、目標検出部において目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the first invention is a target detection unit that detects a target based on a wavelet expansion coefficient obtained by performing wavelet transform on an input signal, and a target is detected by the target detection unit. And an angle measuring unit that performs monopulse angle measurement by transmitting and receiving a mono pulse beam at the selected beam position.
第2の発明は、スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、基準ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第1ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第1ウェーブレット展開係数と、副ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第2ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路とを備えたことを特徴とする。 The second invention is based on a wavelet transform circuit for wavelet transforming an input signal obtained from a reference beam and a sub beam of a squint beam, and a target based on a first wavelet expansion coefficient obtained from the wavelet transform circuit for the reference beam. A wavelet transform angle measurement circuit that measures angles based on a ratio between the first wavelet expansion coefficient and the second wavelet expansion coefficient obtained from the wavelet conversion circuit with respect to the sub beam when It is characterized by that.
第3の発明は、スクイントビームの基準ビームおよび副ビームにより得られた入力信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換回路と、基準ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第1ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第1ウェーブレット展開係数に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定する判定処理回路と、判定処理回路において、所定のスレッショルド値より小さくないことが判定された場合に、第1ウェーブレット展開係数と、副ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第2ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路と、判定処理回路において、所定のスレッショルド値以下であることが判定された場合に、目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部とを備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a target based on a wavelet transform circuit for wavelet transforming an input signal obtained from a reference beam and a sub beam of a squint beam, and a first wavelet expansion coefficient obtained from the wavelet transform circuit for the reference beam. Is detected, the determination processing circuit determines whether the value based on the first wavelet expansion coefficient is equal to or less than a predetermined threshold value, and the determination processing circuit determines that the value is not smaller than the predetermined threshold value. The wavelet transform angle measuring circuit for measuring the angle based on the ratio between the first wavelet expansion coefficient and the second wavelet expansion coefficient obtained from the wavelet conversion circuit with respect to the sub beam, and a determination processing circuit. If it is determined that it is less than or equal to the threshold value of There is characterized in that a measuring corners perform monopulse angle measurement by transmitting and receiving monopulse beam to the detection beam position.
第4の発明は、第3の発明において、判定処理回路は、基準ビームに対してウェーブレット変換回路から得られた第1ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、第1ウェーブレット展開係数と第2ウェーブレット展開係数との少なくとも一方に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定することを特徴とする。 According to a fourth aspect, in the third aspect, the determination processing circuit detects the first wavelet expansion coefficient when the target is detected based on the first wavelet expansion coefficient obtained from the wavelet conversion circuit with respect to the reference beam. It is characterized in that it is determined whether or not a value based on at least one of the second wavelet expansion coefficients is equal to or less than a predetermined threshold value.
本発明に係る測角装置によれば、ウェーブレット変換を用いるレーダ装置であっても、ビーム幅内における目標が存在する方向を測角できる。 According to the angle measuring device according to the present invention, even a radar device using wavelet transform can measure the direction in which the target exists within the beam width.
すなわち、第1の発明によれば、ウェーブレット変換により検出した目標のビームポジションにモノパルスビームを送受信して、モノパルス測角を実施するので、ビーム幅内の目標の方向を測定できる。 That is, according to the first invention, since the monopulse beam is transmitted / received to / from the target beam position detected by the wavelet transform and the monopulse angle measurement is performed, the target direction within the beam width can be measured.
また、第2の発明によれば、スクイントビームの各々のウェーブレット展開係数の比に基づき測角するので、ウェーブレット変換により目標を検出すると同時に、ウェーブレット展開係数の比により、ビーム幅内の目標の方向を測定できる。 According to the second aspect of the invention, since the angle is measured based on the ratio of each wavelet expansion coefficient of the squint beam, the target is detected by the wavelet transform, and at the same time, the target within the beam width is determined by the ratio of the wavelet expansion coefficient. The direction can be measured.
また、第3の発明によれば、スクイントしたビームでそれぞれウェーブレット変換し、基準ビームのウェーブレット展開係数の値が所定のスレッショルド値より大きい場合には、ウェーブレット展開係数の比により測角し、所定のスレッショルド値以下であれば、目標を検出した方向にモノパルスビームを送受信し、モノパルス測角を実施するので、ウェーブレット展開係数のレベルを確認して測角精度を判定でき、所定のスレッショルド値より大きければ、ウェーブレット変換による測角を用いて短時間に測角でき、所定のスレッショルド値以下であれば、モノパルス測角を適用することにより、測角精度を上げることができる。 Further, according to the third invention, wavelet transform is performed on each of the squinted beams, and when the value of the wavelet expansion coefficient of the reference beam is larger than a predetermined threshold value, the angle is measured by the ratio of the wavelet expansion coefficients, If it is less than the threshold value, a monopulse beam is transmitted and received in the direction in which the target is detected, and monopulse angle measurement is performed, so the angle measurement accuracy can be determined by checking the level of the wavelet expansion coefficient, and if it is greater than the predetermined threshold value The angle can be measured in a short time using the angle measurement by the wavelet transform, and the angle measurement accuracy can be improved by applying the monopulse angle measurement if the angle is equal to or less than a predetermined threshold value.
また、第4の発明によれば、スクイントしたビームでそれぞれウェーブレット変換し、スクイントビームの各々のウェーブレット展開係数の値が所定のスレッショルド値より大きい場合は、ウェーブレット展開係数の比により測角し、所定のスレッショルド値以下であれば、目標を検出した方向にモノパルスビームを送受信し、モノパルス測角を実施するように構成したので、第3の発明と同様の効果が得られる。 Further, according to the fourth invention, each wavelet transform is performed with the squinted beam, and when the value of each wavelet expansion coefficient of the squint beam is larger than a predetermined threshold value, the angle is measured by the ratio of the wavelet expansion coefficient, Since the monopulse beam is transmitted and received in the direction in which the target is detected and the monopulse angle measurement is performed if the threshold value is less than or equal to the predetermined threshold value, the same effect as the third invention can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施例において、同一または相当する構成部分には同一の符号を付して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding components will be described with the same reference numerals.
図1は、本発明の実施例1に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ1、PC(パルス圧縮:Pulse Compression)回路2、選択回路7、目標検出部20および測角部30から構成されている。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a radar apparatus to which the angle measuring device according to the first embodiment of the present invention is applied. The radar apparatus includes an
アンテナ1は、送信信号を電波に変換してビームとして外部に送信するとともに、送信したビームの反射波を受信して受信信号としてPC回路2に送る。アンテナ1によるビームの送受信方向は、目標検出部20から送られてくる制御信号によって制御される。
The
PC回路2は、アンテナ1から送られてくる受信信号に対してパルス圧縮を施し、選択回路7に送る。なお、PC回路2において行われるパルス圧縮の詳細は、例えば『吉田他著、“改訂レーダ技術”、電子情報通信学会、pp.275-278(1996)』に説明されている。
The
選択回路7は、PC回路2から送られてくる信号を目標検出部20に送るか測角部30に送るかを選択する。具体的には、選択回路7は、目標検出時は、PC回路2から送られてくる信号を目標検出部20に送り、目標検出部20において検出された目標に対してモノパルスビームを送受信して測角を行う時は、PC回路2から送られてくる信号を測角部30に送る。
The selection circuit 7 selects whether the signal sent from the
目標検出部20は、ウェーブレット変換を用いて目標を検出する処理を実行する。目標検出部20は、ウェーブレット変換(DWT:Discrete Wavelet Transform)回路3、展開係数選定回路4、CFAR(一定誤警報;Constant False Alarm Rate)回路5および相関処理回路6から構成されている。
The
ウェーブレット変換回路3は、アンテナ1からPC回路2および選択回路7を経由して送られてくる受信信号を入力データとし、この入力データに対して離散ウェーブレット変換を施す。ここで、ウェーブレット変換回路3への入力データを、複素信号f0(I+jQ)で表すと、離散ウェーブレット変換の対象となる信号fとしては、下式(1)〜(4)に示す4通りなどを考えることができる。
ここで、
I:実部
Q:虚部
j:虚数単位
ウェーブレット変換回路3は、このような信号fを入力データとして、離散ウェーブレット変換を実行し、複数のウェーブレット展開係数を求める。離散ウェーブレット変換は、図3(a)に示すような入出力信号(原波形)をスケーリング係数とウェーブレット展開係数で近似するものである。スケーリング係数には複数のレベル1〜jがあり、各レベルに応じて近似の程度が異なる。ウェーブレット展開係数は、スケーリング係数のレベル間における差に相当する。
here,
I: Real part Q: Imaginary part j: Imaginary unit The
このような離散ウェーブレット変換はフィルタで表すことができる。図2は、離散ウェーブレット変換のフィルタ特性を示す図である。レベルの順に、周波数領域は、広域から低域へ遷移する。すなわち、高域においては短時間のフィルタ特性を持ち、低域に行くほど長時間のフィルタ特性を持つようになる。このフィルタ特性は、下式(5)〜(10)で表すことができる。
ここで、
fj:jレベルの近似関数(j=1〜J)
gj:jレベルの展開関数
sk:スケーリング展開係数(k=1〜K)
wk:ウェーブレット展開係数
φ :スケーリング関数
ψ :マザー・ウェーブレット関数
pk:マザー・ウェーブレット関数により決まる数列
* :複素共役
ここで、(9)式に示すwは、レベルjにおける近似関数と実際の波形との差分を表す成分であり、ウェーブレット展開係数を表す。ウェーブレット展開係数が算出される様子を図3に示す。
here,
fj: j-level approximation function (j = 1 to J)
gj: j level expansion function sk: scaling expansion coefficient (k = 1 to K)
wk: Wavelet expansion coefficient φ: Scaling function ψ: Mother wavelet function pk: Sequence determined by the mother wavelet function *: Complex conjugate Here, w shown in Equation (9) is an approximate function and an actual waveform at level j And a wavelet expansion coefficient. FIG. 3 shows how the wavelet expansion coefficient is calculated.
別言すれば、目標検出の際に用いられるウェーブレット変換は、図4(a)に示すような入力データに対し、ウェーブレット変換核(例えばメキシカンハット等)のパラメータ(シフトRやスケールf)を変化させながら相関処理を行うことによりフィッティングさせ、図4(b)に示すような、高いウェーブレット変換データの出力を得る処理を実行する、と言うことができる。このウェーブレット展開を用いると、少ないヒット数で、信号を検出できるというメリットがある。ウェーブレット変換回路3において得られたウェーブレット展開係数は、展開係数選定回路4に送られる。
In other words, the wavelet transform used for target detection changes the parameters (shift R and scale f) of the wavelet transform kernel (for example, Mexican hat) with respect to the input data as shown in FIG. It can be said that fitting is performed by performing correlation processing while performing processing to obtain high wavelet transform data output as shown in FIG. Using this wavelet expansion has the advantage that signals can be detected with a small number of hits. The wavelet expansion coefficient obtained in the
展開係数選定回路4は、ウェーブレット変換回路3から送られてくるウェーブレット展開係数から展開係数W1〜Wmを選定し、CFAR回路5に送る。
The expansion coefficient selection circuit 4 selects expansion coefficients W1 to Wm from the wavelet expansion coefficients sent from the
CFAR回路5は、展開係数選定回路4から送られてくる展開係数W1〜Wmの各々に対して、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、相関処理回路6に送る。
The
図5は、CFAR回路5の一例として、相加平均で規格化を行うリニアCFAR回路の構成を示すブロック図である。CFAR回路5は、遅延回路51、加算回路52、平均化処理回路53、除算回路54およびスレッショルド検出回路55から構成されている。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a linear CFAR circuit that performs normalization by arithmetic mean as an example of the
遅延回路51は、入力された信号xiを遅延させた後、加算回路52および除算回路54に送る。加算回路52は、一定期間に遅延回路51から送られてくるN個のデータを加算し、平均化処理回路53に送る。平均化処理回路53は、加算回路52から送られてくるN個のデータの平均値を算出し、除算回路54に送る。除算回路54は、遅延回路51から送られてくるデータを平均値で除算し、この除算結果をスレッショルド検出回路55に送る。スレッショルド検出回路55は、除算回路54から送られてくる信号を所定のスレッショルドレベルと比較し、その比較結果を表す信号を、検出信号として相関処理回路6に送る。なお、CFAR回路5は、相乗平均で規格化を行う対数CFAR部によって実現することもできる。
The
相関処理回路6は、CFAR回路5から送られてくる検出信号に対して相関処理を実施して検出信号の統合等を行うことにより誤警報を低減し、目標の検出情報として出力する。この相関処理回路6において生成された検出情報によって表される目標のビームポジションを表す信号はアンテナ1に送られる。これにより、引き続いて、目標が検出されたビームポジションに対するモノパルスビームの送受信が行われる。
The
測角部30は、MTI(移動目標指示:Moving Target Indicator)回路8、DFT(離散フーリエ変換;Discreet Fourier Transform)回路9、CFAR回路10およびモノパルス測角回路11から構成されている。
The
MTI回路8は、アンテナ1からPC回路2および選択回路7を経由して受け取った受信信号に含まれるクラッタを抑圧し、DFT回路9に送る。
The
DFT回路9は、MTI回路8から送られてくるクラッタが抑圧された信号を離散フーリエ変換により時間−周波数軸上の信号に変換し、CFAR回路10に送る。CFAR回路10は、上述した目標検出部20のCFAR回路5と同じであり、DFT回路9から送られてくる信号に対してCFAR処理を施してモノパルス測角回路11に送る。
The
モノパルス測角回路11は、あらかじめ用意された誤差曲線を用いて、モノパルス測角を実施する。モノパルス測角としては、スクイントしたΣビームを用いるスクイント測角(振幅比較モノパルス)と、ΣビームとΔビームを用いる位相モノパルス測角(位相比較モノパルス)がある。
The monopulse
スクイント測角の場合、図6(a)に示すようなΣAビームおよびΣBビームといった2つのビームの比をとって誤差電圧εを求め、あらかじめ用意された図6(b)に示すような誤差曲線のテーブルを参照し、誤差電圧εに対応する角度を求める。誤差電圧εは、下記(11)式により求められる。
ここで、
ΣA;ΣAビーム
ΣB;ΣBビーム
* ;複素共役
位相モノパルスの場合、図7(a)に示すようなΣビームおよびΔビームといった2つのビームの比をとって誤差電圧εを求め、あらかじめ用意された図7(b)に示すような誤差曲線のテーブルを参照し、誤差電圧εに対応する角度を求める。誤差電圧εは、下記(11)式により求められる。
ΣA; ΣA beam ΣB; ΣB beam *; complex conjugate In the case of phase monopulse, the error voltage ε is obtained by taking the ratio of two beams such as Σ beam and Δ beam as shown in FIG. With reference to an error curve table as shown in FIG. 7B, an angle corresponding to the error voltage ε is obtained. The error voltage ε is obtained by the following equation (11).
ここで、
Σ;Σビーム
Δ;Δビーム
このようにしてモノパルス測角回路11において算出された角度が、目標の角度を表す測角値として外部に出力される。
here,
Σ; Σ beam Δ; Δ beam In this way, the angle calculated in the monopulse
次に、上記のように構成される本発明の実施例1に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を図8に示すフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the operation of the radar apparatus to which the angle measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above is applied will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
レーダ装置による捜索が開始されると、まず、離散ウェーブレット変換(DWT)による目標の検出処理が行われ(ステップS1)、目標が検出されたかどうかが調べられる(ステップS2)。このステップS2において、目標が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップS5に進む。 When the search by the radar device is started, first, a target detection process by discrete wavelet transform (DWT) is performed (step S1), and it is checked whether or not the target is detected (step S2). If it is determined in step S2 that the target has not been detected, the sequence proceeds to step S5.
一方、ステップS2において、目標が検出されたことが判断されると、次いで、モノパルスビームの送受信が行われる(ステップS3)。次いで、モノパルス測角が行われる(ステップS4)。これにより、ビーム幅内における目標が存在する方向(角度)が取得される。 On the other hand, when it is determined in step S2 that the target has been detected, transmission / reception of a monopulse beam is then performed (step S3). Next, monopulse angle measurement is performed (step S4). Thereby, the direction (angle) in which the target exists within the beam width is acquired.
次いで、全空間の捜索が完了したかどうかが調べられる(ステップS5)。このステップS5において、全空間の捜索が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップS1に戻り、ビーム方向を次の方向に変更して上述した処理が繰り返される。一方、ステップS5において、全空間の捜索が完了したことが判断されると、ビーム方向が捜索空間の最初の位置に戻される(ステップS6)。その後、シーケンスはステップS1に戻り、上述した処理が繰り返される。 Next, it is checked whether or not the search for the entire space has been completed (step S5). If it is determined in step S5 that the search of the entire space has not been completed, the sequence returns to step S1, the beam direction is changed to the next direction, and the above-described processing is repeated. On the other hand, if it is determined in step S5 that the search of the entire space has been completed, the beam direction is returned to the initial position of the search space (step S6). Thereafter, the sequence returns to step S1, and the above-described processing is repeated.
上述した実施例1に係る測角装置では、離散ウェーブレット変換により検出した目標が存在するビームポジションに対して、モノパルスビームを送受信して測角を行うように構成したが、実施例2に係る測角装置では、離散ウェーブレット変換の展開係数を用いて測角を実施するために、スクイントビームΣAの送受信およびΣBの受信を行うようにしたものである。 The angle measuring device according to the first embodiment described above is configured to perform angle measurement by transmitting and receiving a monopulse beam to the beam position where the target detected by the discrete wavelet transform exists, but the angle measuring device according to the second embodiment. The angle device performs transmission / reception of the squint beam ΣA and reception of ΣB in order to perform angle measurement using the expansion coefficient of the discrete wavelet transform.
図9は、本発明の実施例2に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ1、PC回路2、ウェーブレット変換回路3、展開係数選定回路4、CFAR回路5、相関処理回路6およびウェーブレット変換測角回路(以下、「DWT測角回路という)12から構成されている。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a radar apparatus to which the angle measuring device according to the second embodiment of the present invention is applied. This radar apparatus includes an
アンテナ1で受信された受信信号はPC回路2に送られる。PC回路2は、アンテナ1から送られてくる受信信号に対してパルス圧縮を施し、ウェーブレット変換回路3に送る。ウェーブレット変換回路3は、PC回路2から送られてくる信号に対して離散ウェーブレット変換を施し、展開係数選定回路4に送る。展開係数選定回路4は、ウェーブレット変換回路3から送られてくる信号から展開係数W1〜Wmを選定し、CFAR回路5に送る。
A reception signal received by the
CFAR回路5は、展開係数選定回路4から送られてくる展開係数W1〜Wmの各々に対して、誤警報確率を一定の低さに抑えた信号を生成し、検出信号として相関処理回路6に送る。相関処理回路6は、CFAR回路5から送られてくる検出信号に対して相関処理を実施して検出信号の統合等を行うことにより誤警報を低減し、検出情報としてDWT測角回路12に送る。
The
DWT測角回路12は、スクイントされたΣビーム、より詳しくは、送受信に使用されるΣAビーム(基準ビーム)および受信のみに使用されるΣBビーム(副ビーム)を用いて測角を行う。具体的には、DWT測角回路12は、ΣAビームにおいて離散ウェーブレット変換により目標を検出できた場合に、ΣBビームに対しても離散ウェーブレット変換を実施し、ΣAビームおよびΣBビームの各ウェーブレット展開係数を用いて、下記(13)式によりDWT測角を実施する。
ここで、
WA:ΣAのウェーブレット展開係数
WB:ΣBのウェーブレット展開係数
すなわち、DWT測角回路12は、図10(a)に示すようなΣAのウェーブレット展開係数WAとΣBのウェーブレット展開係数WBといった2つのウェーブレット展開係数の比をとって誤差電圧εを求め、あらかじめ用意された図10(b)に示すような誤差曲線のテーブルを参照し、誤差電圧εに対応する角度を求める。これにより、ビーム幅内の目標の測角値を得ることができる。
here,
WA: ΣA wavelet expansion coefficient WB: ΣB wavelet expansion coefficient In other words, the DWT
次に、上記のように構成される本発明の実施例2に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を図11に示すフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the operation of the radar apparatus to which the angle measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention configured as described above is applied will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
レーダ装置による捜索が開始されると、まず、離散ウェーブレット変換(DWT)による目標の検出が行われ(ステップS11)、目標が検出されたかどうかが調べられる(ステップS12)。このステップS12において、目標が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップS14に進む。一方、ステップS12において、目標が検出されたことが判断されると、次いで、離散ウェーブレット変換(DWT)による測角が行われる(ステップS13)。 When the search by the radar apparatus is started, first, a target is detected by discrete wavelet transform (DWT) (step S11), and it is checked whether the target is detected (step S12). If it is determined in step S12 that the target has not been detected, the sequence proceeds to step S14. On the other hand, if it is determined in step S12 that the target has been detected, then angle measurement is performed by discrete wavelet transform (DWT) (step S13).
次いで、全空間の捜索が完了したかどうかが調べられる(ステップS14)。このステップS14において、全空間の捜索が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップS11に戻り、ビーム方向を次の方向に変更して上述した処理が繰り返される。一方、ステップS14において、全空間の捜索が完了したことが判断されると、ビーム方向が捜索空間の最初の位置に戻される(ステップS15)。その後、シーケンスはステップS11に戻り、上述した処理が繰り返される。 Next, it is checked whether or not the search for the entire space has been completed (step S14). If it is determined in step S14 that the search for the entire space has not been completed, the sequence returns to step S11, the beam direction is changed to the next direction, and the above-described processing is repeated. On the other hand, if it is determined in step S14 that the search of the entire space has been completed, the beam direction is returned to the initial position of the search space (step S15). Thereafter, the sequence returns to step S11, and the above-described processing is repeated.
上述した実施例2に係る測角装置におけるDWT測角では、DWT展開係数の値以下である場合には、DWT展開係数と目標信号レベルが、必ずしも比例しないことにより測角誤差が生じる可能性がある。この対策として、実施例3に係る測角装置では、DWT展開係数と所定のスレッショルド値とを比較して、DWT展開係数が所定のスレッショルド値より大きければDWT測角を実施し、所定のスレッショルド値以下であれば、実施例1と同様に、目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信し、モノパルス測角を実施するようにしたものである。 In the DWT angle measurement in the angle measuring device according to the second embodiment described above, when the value is equal to or less than the value of the DWT expansion coefficient, the DWT expansion coefficient and the target signal level are not necessarily proportional, and there is a possibility that an angle measurement error may occur. is there. As a countermeasure, in the angle measuring device according to the third embodiment, the DWT expansion coefficient is compared with a predetermined threshold value, and if the DWT expansion coefficient is larger than the predetermined threshold value, the DWT angle measurement is performed, and the predetermined threshold value Below, as in the first embodiment, the monopulse beam is transmitted / received to / from the beam position where the target is detected, and the monopulse angle measurement is performed.
図12は、本発明の実施例3に係る測角装置が適用されたレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、実施例2に係る測角装置が適用されたレーダ装置に、判定処理回路13、選択回路14および測角部30が追加されて構成されている。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a radar apparatus to which the angle measuring device according to the third embodiment of the present invention is applied. This radar apparatus is configured by adding a
判定処理回路13は、相関処理回路6から出力される検出情報が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定する。そして、判定結果を選択回路14に送るとともに、検出情報が所定のスレッショルド値以下である場合は、制御信号をアンテナ1に送る。これにより、目標が検出されたビームポジションに対してモノパルスビームの送受信が行われる。この場合、PC回路2から得られる信号は、測角部30に送られる。
The
測角部30は、実施例1のそれと同じである。この測角部30におけるモノパルス測角により得られた測角値は、選択回路14に送られる。
The
選択回路14は、判定処理回路13から送られてくる判定結果に応じて、DWT測角回路12から送られてくる測角値または測角部30から送られてくる測角値の何れかを選択して出力する。従って、DWT展開係数が所定のスレッショルド値より大きければDWT測角により得られた測角値が出力され、所定のスレッショルド値以下であれば、モノパルス測角により得られた測角値が出力される。
The
なお、スレッショルド値については、ΣAとΣBの両者に設定しても、またΣAの値のみに設定してもよい。 Note that the threshold value may be set to both ΣA and ΣB, or may be set only to the value of ΣA.
次に、上記のように構成される本発明の実施例3に係る測角装置が適用されたレーダ装置の動作を図13に示すフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the operation of the radar apparatus to which the angle measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention configured as described above is applied will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
レーダ装置による捜索が開始されると、まず、離散ウェーブレット変換(DWT)による目標の検出が行われ(ステップS21)、目標が検出されたかどうかが調べられる(ステップS22)。このステップS22において、目標が検出されなかったことが判断されると、シーケンスはステップS27に進む。一方、ステップS22において、目標が検出されたことが判断されると、次いで、検出情報が所定のスレッショルド値より大きいかどうかが調べられる(ステップS23)。 When the search by the radar apparatus is started, first, a target is detected by discrete wavelet transform (DWT) (step S21), and it is checked whether the target is detected (step S22). If it is determined in step S22 that the target has not been detected, the sequence proceeds to step S27. On the other hand, if it is determined in step S22 that the target has been detected, it is then checked whether or not the detected information is greater than a predetermined threshold value (step S23).
このステップS23において、検出情報が所定のスレッショルド値より大きいことが判断されると、離散ウェーブレット変換(DWT)による測角が行われる(ステップS24)。その後、シーケンスは、ステップS27に進む。一方、上記ステップS23において、検出情報が所定のスレッショルド値より大きくないことが判断されると、次いで、モノパルスビームの送受信が行われる(ステップS25)。次いで、モノパルス測角が行われる(ステップS26)。その後、シーケンスは、ステップS27に進む。 If it is determined in step S23 that the detection information is greater than the predetermined threshold value, angle measurement is performed by discrete wavelet transform (DWT) (step S24). Thereafter, the sequence proceeds to step S27. On the other hand, if it is determined in step S23 that the detection information is not greater than the predetermined threshold value, then transmission / reception of a monopulse beam is performed (step S25). Next, monopulse angle measurement is performed (step S26). Thereafter, the sequence proceeds to step S27.
ステップS27では、全空間の捜索が完了したかどうかが調べられる。このステップS27において、全空間の捜索が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップS21に戻り、ビーム方向を次の方向に変更して上述した処理が繰り返される。一方、ステップS27において、全空間の捜索が完了したことが判断されると、ビーム方向が捜索空間の最初の位置に戻される(ステップS28)。その後、シーケンスはステップS21に戻り、上述した処理が繰り返される。 In step S27, it is checked whether or not the entire space has been searched. If it is determined in step S27 that the search of the entire space has not been completed, the sequence returns to step S21, the beam direction is changed to the next direction, and the above-described processing is repeated. On the other hand, if it is determined in step S27 that the search of the entire space has been completed, the beam direction is returned to the initial position of the search space (step S28). Thereafter, the sequence returns to step S21, and the above-described processing is repeated.
なお、本発明では、ウェーブレット変換を用いて測角を行うことができれば、信号処理の順番を変更することができる。例えば、ウェーブレット変換の前に、MTI処理を含めて、クラッタを抑圧した後に、ウェーブレット変換を適用するように構成することができる。 In the present invention, the order of signal processing can be changed if angle measurement can be performed using wavelet transform. For example, before the wavelet transform, it is possible to configure so that the wavelet transform is applied after suppressing the clutter including the MTI processing.
本発明に係る測角装置は、レーダ装置や受信装置に利用可能である。 The angle measuring device according to the present invention can be used for a radar device or a receiving device.
1 アンテナ
2 PC回路
3 ウェーブレット変換回路
4 展開係数選定回路
5 CFAR回路
6 相関処理回路
7 DWT測角回路
8 MTI回路
9 DFT回路
10 CFAR回路
11 モノパルス測角回路
12 DWT測角回路
13 判定処理回路
14 選択回路
20 目標検出部
30 測角部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記目標検出部において目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部と、
を備えたことを特徴とする測角装置。 A target detection unit for detecting a target based on a wavelet expansion coefficient obtained by performing wavelet transform on the input signal;
An angle measuring unit that performs monopulse angle measurement by transmitting and receiving a mono pulse beam to the beam position where the target is detected by the target detection unit;
An angle measuring device comprising:
前記基準ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第1ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第1ウェーブレット展開係数と、前記副ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第2ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路と、
を備えたことを特徴とする測角装置。 A wavelet transform circuit for wavelet transforming an input signal obtained by a reference beam and a sub beam of a squint beam;
When the target is detected based on the first wavelet expansion coefficient obtained from the wavelet transform circuit with respect to the reference beam, the first wavelet expansion coefficient and the sub beam are obtained from the wavelet transform circuit. A wavelet transform angle measuring circuit for measuring an angle based on a ratio with the second wavelet expansion coefficient;
An angle measuring device comprising:
前記基準ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第1ウェーブレット展開係数に基づき目標が検出された場合に、該第1ウェーブレット展開係数に基づく値が所定のスレッショルド値以下であるかどうかを判定する判定処理回路と、
前記判定処理回路において、前記所定のスレッショルド値より小さくないことが判定された場合に、前記第1ウェーブレット展開係数と、前記副ビームに対して前記ウェーブレット変換回路から得られた第2ウェーブレット展開係数との比に基づき測角を行うウェーブレット変換測角回路と、
前記判定処理回路において、前記所定のスレッショルド値以下であることが判定された場合に、前記目標が検出されたビームポジションにモノパルスビームを送受信してモノパルス測角を行う測角部と、
を備えたことを特徴とする測角装置。 A wavelet transform circuit for wavelet transforming an input signal obtained by a reference beam and a sub beam of a squint beam;
When a target is detected based on the first wavelet expansion coefficient obtained from the wavelet transform circuit with respect to the reference beam, it is determined whether the value based on the first wavelet expansion coefficient is equal to or less than a predetermined threshold value. A determination processing circuit to perform,
In the determination processing circuit, when it is determined that it is not smaller than the predetermined threshold value, the first wavelet expansion coefficient and the second wavelet expansion coefficient obtained from the wavelet transform circuit for the sub beam, A wavelet transform angle measuring circuit that measures angles based on the ratio of
In the determination processing circuit, when it is determined that the value is equal to or less than the predetermined threshold value, an angle measuring unit that performs monopulse angle measurement by transmitting and receiving a monopulse beam to the beam position where the target is detected;
An angle measuring device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005219169A JP2007033326A (en) | 2005-07-28 | 2005-07-28 | Angle measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009074924A (en) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Toshiba Corp | Radar device |
JP2015230286A (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-21 | 株式会社東芝 | Pulse compression radar apparatus and radar signal processing method of the same |
-
2005
- 2005-07-28 JP JP2005219169A patent/JP2007033326A/en active Pending
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