JP2008151698A - Radar equipment - Google Patents
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Description
この発明は、目標物に対して電波を照射し、目標物から反射された電波をもとに目標物の位置を検出するレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus that irradiates a target with radio waves and detects the position of the target based on radio waves reflected from the target.
従来のレーダ装置は、距離性能と距離分解能を同時に満足させるために、長いパルス信号を送信し、受信された信号に対してパルス圧縮処理を行い、パルス圧縮後の信号に対して目標検出処理を行うことにより、目標有無の判定と目標距離の測定を行っている。すなわち従来のパルス圧縮を用いたレーダにおいては、遠距離の目標を探知する際には、平均送信電力を向上させるために、送信時間がパルス繰り返し周期の数10%の長パルスを用いている。長パルスを用いると、送信中は受信できないため、近距離に目標を検出できない大きなブラインド領域が発生する。例えばデューティ(送信パルス幅/パルス繰り返し周期)を30%とすると、覆域(インストルメントレンジ)の近距離側30%がブラインド領域となってしまう。 In order to satisfy the distance performance and distance resolution at the same time, the conventional radar device transmits a long pulse signal, performs pulse compression processing on the received signal, and performs target detection processing on the signal after pulse compression. By doing so, the presence / absence of the target is determined and the target distance is measured. That is, in a conventional radar using pulse compression, when detecting a target at a long distance, a long pulse having a transmission time of several tens of the pulse repetition period is used in order to improve the average transmission power. When a long pulse is used, since it cannot be received during transmission, a large blind region in which a target cannot be detected occurs in a short distance. For example, if the duty (transmission pulse width / pulse repetition period) is set to 30%, 30% on the short distance side of the covered area (instrument range) becomes a blind area.
このようなブラインド領域をカバーするために、特許文献1においては、長パルスの後に短パルスでチャープ周波数の異なるチャープ信号を付加した送信信号を使用し、この送信信号によるレーダ反射波を受信し、受信した反射波をフーリエ変換して2つの周波数帯域のスプクトラムに分割し、この2つのスプクトラムと長短それぞれのチャープ信号から作成した個別のフィルタ係数とのベクトル積をフーリエ逆変換することによって、各パルスの発射時間位置に対応した反射波を得るようにしている。 In order to cover such a blind region, in Patent Document 1, a transmission signal obtained by adding a chirp signal having a short pulse and a different chirp frequency after a long pulse is used, and a radar reflected wave by this transmission signal is received, The received reflected wave is Fourier-transformed and divided into two frequency band spectrums, and each pulse is obtained by inverse Fourier-transforming the vector product of the two spectrums and the individual filter coefficients created from the long and short chirp signals. The reflected wave corresponding to the launch time position is obtained.
しかしながらこのような短い送信パルスを別に送信する特許文献1の手法では、ブラインド領域をカバーするための短い送信パルスの送受信に時間的なリソースを使ってしまい、送信パルスの繰り返し周期が長くなるなどの問題がある。 However, in the method of Patent Document 1 for separately transmitting such a short transmission pulse, a time resource is used for transmission / reception of a short transmission pulse for covering the blind region, and the repetition cycle of the transmission pulse becomes long. There's a problem.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ブラインド領域をカバーするための短い送信パルスの送受信を不要とすることで、時間的なリソースを節約することができるレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a radar apparatus that can save time resources by making it unnecessary to transmit and receive a short transmission pulse for covering a blind area. Objective.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、周波数変調した送信パルスを周期的に送信し、目標物から反射された反射パルスを受信してパルス圧縮し、このパルス圧縮結果をもとに目標物の位置を検出するレーダ装置において、それぞれが異なる受信パルス幅に対応する前記周波数変調の帯域幅を有する参照関数が用意され、該異なる参照関数を用いて前記パルス圧縮処理を行う複数のブラインド領域用のパルス圧縮器と、前記複数のパルス圧縮器によるパルス圧縮処理結果を用いて目標物検出処理を行う複数の目標検出器とを備え、送信パルスより短い幅の受信パルスしか受信できないブラインド領域における目標物を検出することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention periodically transmits a frequency-modulated transmission pulse, receives a reflected pulse reflected from a target, and performs pulse compression. A reference function having a frequency modulation bandwidth corresponding to a different received pulse width is prepared, and the pulse compression processing is performed using the different reference function. A plurality of blind region pulse compressors, and a plurality of target detectors that perform target detection processing using the result of pulse compression processing by the plurality of pulse compressors, and only receive pulses having a width shorter than the transmission pulse. It is characterized by detecting a target in a blind area where it cannot be received.
この発明によれば、異なる受信パルス幅に対応する周波数変調の帯域幅を有する参照関数を用いてパルス圧縮を行い、これらのパルス圧縮処理結果を用いてブラインド領域における目標物検出処理を行うようにしたので、ブラインド領域をカバーするための短い送信パルスの送受信が不要となり、そのための時間的なリソースを節約できるという効果がある。また、受信パルスと参照関数が同じ変調帯域をもつため正常なパルス圧縮が行え、変調帯域が異なるパルス圧縮を行った場合に生じるレンジサイドローブの増大が生じることはない。 According to the present invention, pulse compression is performed using a reference function having frequency modulation bandwidths corresponding to different received pulse widths, and target detection processing in the blind region is performed using these pulse compression processing results. As a result, transmission / reception of a short transmission pulse for covering the blind area becomes unnecessary, and there is an effect that time resources can be saved. Further, since the received pulse and the reference function have the same modulation band, normal pulse compression can be performed, and an increase in range side lobe that occurs when pulse compression with a different modulation band is performed does not occur.
以下に、本発明にかかるレーダ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a radar apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、この発明に係るレーダ装置の実施の形態1の構成図である。図1に示すように、レーダ装置は、アンテナ1と、送受信機2と、ノーマルパルス圧縮器3と、複数(この場合5個)のエクリプス用パルス圧縮器4a〜4eと、ノーマル目標検出器5と、複数(この場合5個)の低分解能用目標検出器6a〜6eと、距離合成器7とを備えて構成される。このレーダ装置は、例えば艦船や海辺などに設置される。
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a radar apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the radar apparatus includes an antenna 1, a
次に、図1のレーダ装置の動作を説明する。送受信機2は、リニアFM変調(アップチャープ変調またはダウンチャープ変調)をかけた送信信号を発生し、アンテナ1へ出力する。アンテナ1は、空中に送信信号を放射し、目標物からの反射信号を受信する。アンテナ1によって受信された信号は、送受信機2へ出力され、送受信機2によって増幅、周波数変換され、ノーマルパルス圧縮器3及び複数のエクリプス用パルス圧縮器4a〜4eへ出力される。
Next, the operation of the radar apparatus of FIG. 1 will be described. The
ノーマルパルス圧縮器3の動作を説明する。ノーマルパルス圧縮器3は、図2に示すように、近距離側のブラインド領域BLを除く距離範囲の信号、すなわち正常にパルス圧縮処理が行える距離範囲の信号に対してパルス圧縮処理を行う。ここで、送信パルスの送信期間においては反射信号を受信できないので、図4に示すような受信パルスの欠損(エクリプス)が発生する。ブラインド領域BLとは、送信パルスのパルス幅と同じ長さのパルスが受信できない距離範囲、別言すれば送信パルス幅より短いパルス幅の受信パルスしか受信できない距離範囲のことをいう。ノーマルパルス圧縮器3は、図2に示すように、送信パルスの後端から次の送信パルスの前端までの距離範囲の入力信号にリニアFM方式のパルス圧縮処理を行い、近距離側のブラインド領域BLを除く距離範囲(ブラインド領域BLの後端から次の送信パルスの前端までの距離範囲)のパルス圧縮後信号をノーマル目標検出器5へ出力する。
The operation of the
エクリプス用パルス圧縮器4a〜4eの動作を説明する。エクリプス用パルス圧縮器4a〜4eは、全体としてみれば、図3に示すように、ブラインド領域BLの距離範囲の入力信号に対して、リニアFM方式のエクリプス用パルス圧縮処理を行い、ブラインド領域BLに対応する距離範囲のパルス圧縮後信号を低分解能用目標検出器6a〜6eへ出力する。 The operation of the Eclipse pulse compressors 4a to 4e will be described. As shown in FIG. 3, the Eclipse pulse compressors 4a to 4e perform linear FM Eclipse pulse compression processing on the input signal in the distance range of the blind region BL, as shown in FIG. Are output to the low-resolution target detectors 6a to 6e.
前述したように、ブラインド領域BLにおいては、受信パルスの欠損(エクリプス)が発生するので、このブラインド領域BLにおける目標物からの受信パルスは、送信パルスのパルス幅より短いものとなる。エクリプス用パルス圧縮処理は、図4に示すように、受信パルス幅によってリニアFM変調波の変調帯域Δfが異なることに着目し、受信距離毎に(受信パルス幅毎に)受信できる変調帯域幅Δfを予め計算し、これら各変調帯域に対応する複数の異なる参照関数を予め生成し、生成した複数の参照関数を用いてパルス圧縮処理を行うものである。 As described above, since a loss (Eclipse) of the reception pulse occurs in the blind region BL, the reception pulse from the target in the blind region BL is shorter than the pulse width of the transmission pulse. As shown in FIG. 4, the Eclipse pulse compression processing pays attention to the fact that the modulation band Δf of the linear FM modulated wave varies depending on the reception pulse width, and the modulation bandwidth Δf that can be received for each reception distance (each reception pulse width). Is calculated in advance, a plurality of different reference functions corresponding to these modulation bands are generated in advance, and pulse compression processing is performed using the generated plurality of reference functions.
図5は、各エクリプス用パルス圧縮器4a〜4eで行うパルス圧縮処理の概念を示したものであり、ハッチングで示した部分が受信パルス部分であり、破線で囲まれた部分がエクリプスである。また、受信パルスおよびエクリプス部分に記入した斜め直線は、図4と同様の変調帯域を示すものである。例えば、エクリプス用パルス圧縮器4aでは、0からΔtaの受信パルス幅に対応する変調帯域Δfaを有する参照関数を用いてパルス圧縮処理を行う。また、エクリプス用パルス圧縮器4bでは、0からΔtbの受信パルス幅に対応する変調帯域Δfbを有する参照関数を用いてパルス圧縮処理を行い、エクリプス用パルス圧縮器4cでは、0からΔtcの受信パルス幅に対応する変調帯域Δfcを有する参照関数を用いてパルス圧縮処理を行い、エクリプス用パルス圧縮器4dでは、0からΔtdの受信パルス幅に対応する変調帯域Δfdを有する参照関数を用いてパルス圧縮処理を行い、エクリプス用パルス圧縮器4eでは、0からΔteの受信パルス幅に対応する変調帯域Δfeを有する参照関数を用いてパルス圧縮処理を行う。この場合、受信パルス幅を5段階に分割したが、分割数は任意である。
FIG. 5 shows the concept of the pulse compression processing performed by each of the Eclipse pulse compressors 4a to 4e. The hatched portion is a received pulse portion, and the portion surrounded by a broken line is Eclipse. In addition, the diagonal straight line written in the received pulse and the Eclipse portion indicates the same modulation band as in FIG. For example, the Eclipse pulse compressor 4a performs pulse compression processing using a reference function having a modulation band Δfa corresponding to a received pulse width of 0 to Δta. The Eclipse pulse compressor 4b performs pulse compression using a reference function having a modulation band Δfb corresponding to the received pulse width of 0 to Δtb, and the Eclipse pulse compressor 4c receives received pulses of 0 to Δtc. Pulse compression processing is performed using a reference function having a modulation band Δfc corresponding to the width, and the Eclipse pulse compressor 4d performs pulse compression using a reference function having a modulation band Δfd corresponding to a received pulse width of 0 to Δtd. The Eclipse
エクリプス用パルス圧縮処理は、受信パルスと参照関数が同じ変調帯域をもつため正常なパルス圧縮が行え、変調帯域が異なるパルス圧縮を行った場合に生じる、レンジサイドローブの増大が生じることはない。ただし、受信パルス幅が小さくなるとこれに応じて参照関数の変調帯域幅が狭くなるため、パルス圧縮後のパルス幅は広くなり、距離分解能は劣化する。 In the Eclipse pulse compression processing, since the received pulse and the reference function have the same modulation band, normal pulse compression can be performed, and an increase in the range side lobe that occurs when pulse compression with a different modulation band is performed does not occur. However, if the reception pulse width is reduced, the modulation bandwidth of the reference function is reduced accordingly, so that the pulse width after pulse compression is increased and the distance resolution is degraded.
また、エクリプス用パルス圧縮処理では、送信パルス幅の全てが受信されていない受信パルスに対してパルス圧縮処理を行うため、パルス圧縮後の目標信号は、ノーマルパルス圧縮に比べ電力的には低下する。しかし、ブラインド領域BLは近距離に生じるものであり、スパンロスが小さいため、同じレーダ有効反射面積の目標に対する探知性能は劣化しない。 Further, in the Eclipse pulse compression processing, since the pulse compression processing is performed on the received pulse in which the entire transmission pulse width is not received, the target signal after the pulse compression is lower in power than the normal pulse compression. . However, since the blind region BL occurs at a short distance and the span loss is small, the detection performance for the target having the same radar effective reflection area does not deteriorate.
ノーマル目標検出器5は、入力信号に対して、S/N改善処理、不要信号除去処理を行った後、振幅検出処理を行い、ノーマル目標検出処理によって距離ごとに目標の有無を判定し、判定結果を距離合成器7へ出力する。 The normal target detector 5 performs an S / N improvement process and an unnecessary signal removal process on the input signal, then performs an amplitude detection process, and determines the presence / absence of a target for each distance by the normal target detection process. The result is output to the distance synthesizer 7.
ノーマル目標検出処理を図6に示す。ノーマル目標検出処理は、一般にCFARと呼ばれる処理であり、移動窓中の参照セル内の受信電力を用いてスレショルドレベルを決定し、注目セルの信号がスレショルドレベルよりも大きいかどうかで、目標の有無を判定するものである。すなわち、演算部10および11で各参照セル受信信号の和を計算し、演算部12で各参照セルの受信信号の合計値を参照セル数で除算し、演算部13で該除算結果に係数を乗じて閾値レベルを算出し、比較器14で注目セル内の信号を閾値レベルと比較することで目標の有無を判定する。注目セルと参照セルとの間に存在するガードセルは、目標信号が注目セルに存在するときに、目標信号の距離方向の裾野が参照セルに入り、スレショルドレベルが高くなることを防止するものであり、ノーマルパルス圧縮後のピークパルス幅相当のセル長とする。
The normal target detection process is shown in FIG. The normal target detection process is a process generally called CFAR. The threshold level is determined by using the received power in the reference cell in the moving window, and whether or not the target cell signal is larger than the threshold level. Is determined. That is, the
各低分解能目標検出器6a〜6eでは、ノーマル目標検出器5と同様に、入力信号に対して、S/N改善処理、不要信号除去処理を行った後、振幅検出処理を行い、低分解能目標検出出処理によって距離ごとに目標の有無を判定し、判定結果を距離合成器7へ出力する。 Each of the low resolution target detectors 6a to 6e, like the normal target detector 5, performs an S / N improvement process and an unnecessary signal removal process on the input signal, and then performs an amplitude detection process to obtain a low resolution target. The presence / absence of the target is determined for each distance by the detection output process, and the determination result is output to the distance synthesizer 7.
低分解能目標検出処理を図7に示す。すなわち、演算部20および21で各参照セル受信信号の和を計算し、演算部22で各参照セルの受信信号の合計値を参照セル数で除算し、演算部23で該除算結果に係数を乗じて閾値レベルを算出し、比較器24で注目セル内の信号を閾値レベルと比較することで目標の有無を判定する。低分解能目標検出処理とノーマル目標検出処理との違いは、ガードセル長のみである。低分解能目標検出処理では、ガードセル長を受信距離ごとに変化させ、エクリプス用パルス圧縮後のパルス幅相当のセル長とする。すなわち、複数の低分解能目標検出器6a〜6eにおける移動窓中のガードセルのセル長を受信パルス幅に応じてパルス圧縮後のパルス幅相当のセル長になるように異ならせている。具体的には、低分解能目標検出器6aは受信パルス幅が最も短いものを検出対象としているので、パルス圧縮後のピークパルス幅が最も広くなるので、ガードセルもこれに応じて長くし、また低分解能目標検出器6eは受信パルス幅が最も長いものを検出対象としているので、パルス圧縮後のピークパルス幅が最も狭くなるので、ガードセルもこれに応じて短くする。
The low resolution target detection processing is shown in FIG. That is, the
距離合成器7は、ノーマル目標検出器5と複数の低分解能用目標検出器6a〜6eの出力を統合し、ブラインド領域BLを含む全距離範囲の目標検出結果を出力する。 The distance synthesizer 7 integrates the outputs of the normal target detector 5 and the plurality of low resolution target detectors 6a to 6e, and outputs target detection results for the entire distance range including the blind region BL.
本レーダ装置は、上記のように動作するため、従来ブラインドとなっていた領域の信号に対しても、レンジサイドローブの劣化しないパルス圧縮を行うことができる。また、従来ブラインドとなっていた領域の信号に対して目標検出を行う際に、圧縮後パルス幅が広くなることによって参照セル内に目標信号が混入し、スレショルドレベルの増大を招き、目標探知性能が劣化することを防止できる。これにより、長パルスを送信しても、従来必要であった、ブラインド領域をカバーするための短い送信パルスの送受信を行う必要がなく、そのための時間的なリソースを節約できるという効果がある。 Since this radar apparatus operates as described above, it is possible to perform pulse compression that does not deteriorate the range side lobe even for a signal in a region that has conventionally been blind. In addition, when performing target detection for signals in areas that were previously blind, the target signal is mixed into the reference cell due to the wide pulse width after compression, leading to an increase in the threshold level, and target detection performance. Can be prevented from deteriorating. As a result, even when a long pulse is transmitted, it is not necessary to transmit and receive a short transmission pulse for covering a blind area, which can save time resources.
以上のように、本発明にかかるレーダ装置は、周波数変調した送信パルスを周期的に送信し、目標物から反射された反射パルスを受信してパルス圧縮し、このパルス圧縮結果をもとに目標物の位置を検出するレーダ装置に有用である。 As described above, the radar apparatus according to the present invention periodically transmits a frequency-modulated transmission pulse, receives the reflected pulse reflected from the target, compresses the pulse, and based on the pulse compression result, This is useful for radar devices that detect the position of an object.
1 アンテナ
2 送受信機
3 ノーマルパルス圧縮器
4a〜4e エクリプス用パルス圧縮器
5 ノーマル目標検出器
6a〜6e 低分解能用目標検出器
7 距離合成器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
それぞれが異なる受信パルス幅に対応する前記周波数変調の帯域幅を有する参照関数が用意され、該異なる参照関数を用いて前記パルス圧縮処理を行う複数のブラインド領域用のパルス圧縮器と、
前記複数のパルス圧縮器によるパルス圧縮処理結果を用いて目標物検出処理を行う複数の目標検出器と、
を備え、送信パルスより短い幅の受信パルスしか受信できないブラインド領域における目標物を検出することを特徴とするレーダ装置。 In a radar apparatus that periodically transmits a frequency-modulated transmission pulse, receives a reflected pulse reflected from a target, compresses the pulse, and detects the position of the target based on the pulse compression result.
A reference function having a frequency modulation bandwidth corresponding to a different received pulse width is prepared, and a plurality of blind region pulse compressors that perform the pulse compression processing using the different reference functions;
A plurality of target detectors for performing target object detection processing using a result of pulse compression processing by the plurality of pulse compressors;
And detecting a target in a blind region in which only a received pulse having a width shorter than a transmitted pulse can be received.
前記複数の目標検出器における移動窓中の前記注目セルと参照セル間に存在するガードセルのセル長を受信パルス幅に応じてパルス圧縮後のパルス幅相当のセル長になるように異ならせたことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 The plurality of target detectors determine a threshold value using a signal in a reference cell in a moving window, and perform CFAR processing for determining the presence / absence of a target based on whether or not a signal of a target cell is larger than the threshold value. Is,
The cell length of the guard cell existing between the target cell and the reference cell in the moving window in the plurality of target detectors is changed to be a cell length corresponding to the pulse width after pulse compression according to the received pulse width. The radar apparatus according to claim 1.
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