JP2009030998A

JP2009030998A - 距離算出装置

Info

Publication number: JP2009030998A
Application number: JP2007192279A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamatani; 隆史山谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】パルスレーダによる測距方式において距離精度を向上させる。
【解決手段】目標をとらえるサンプルゲート処理部２のゲート位置の中心を境に前後に隣り合う進みゲート及び遅れゲートを設定する進みゲート処理部１及び遅れゲート処理部３を備える。信号レベル判定器４及び６は、進みゲート処理部１及び遅れゲート処理部３それぞれから出力されるＦＦＴ処理結果をもとに各ゲート内の信号レベルを判定する。距離誤差算出器７は、進みゲート及び遅れゲートにおける信号レベルの判定結果をもとに距離誤差を算出する。サンプルゲート制御器８は、上記算出された距離誤差に基づいてサンプルゲートの位置を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、高ＰＲＦパルスレーダに用いられる距離算出装置に関する。

高ＰＲＦパルスレーダの目標距離算出方法において、互いに周波数の異なるパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）を用いる手法がある。例えば、次のような手法が提供されている（特許文献１を参照。）。目標の速度及び当該目標信号の受信パルス幅を検出して所定の検出距離範囲を設定する。この設定範囲に応じて異なる複数のＰＲＦの中から少なくとも２種のパルスを選択する一方、速度と受信パルス幅を検出した目標について距離データを発生する。この距離データ及び上記選択したパルスからサンプルゲートを設定し、設定されたサンプルゲート内の目標信号をもとに目標距離を算出する。

しかし、上記手法ではサンプルゲート内に少しでも目標信号があればそれを目標としてとらえてしまう。そのため、とらえた位置がゲート中心であるか否かにかかわらず、目標距離を算出することにより目標距離の誤差が大きくなってしまう場合がある。
特公平５−７６６７公報

上述したように、サンプルゲートに目標信号がとらえられても、サンプルゲート内の中心位置でとらえなければ目標距離の誤差が大きくなってしまうという問題がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、パルスレーダによる測距方式において距離精度を向上させることができる距離算出装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係る距離算出装置は、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）に基づいてレーダパルスを目標に向けて送信し、前記目標からの反射信号を受信するパルスレーダに用いられる距離算出装置であって、
前記パルスレーダにより受信された受信信号に一定距離相当のゲートを任意の位置に設定し、前記設定されたゲート内の受信信号をサンプリングしてＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理するサンプルゲート処理部と、前記サンプルゲート処理部から出力される結果をもとに前記目標を検出する目標検出部と、前記サンプルゲート処理部のゲート中心を境に前後に隣り合う進みゲートと遅れゲートを設定し、前記設定された進みゲート及び遅れゲートの受信信号をそれぞれサンプリングしてＦＦＴ処理する進みゲート及び遅れゲート処理部と、前記進みゲート及び遅れゲート処理部それぞれから出力される結果をもとに各ゲート内の信号レベルを判定するレベル判定手段と、前記進みゲート及び遅れゲート処理部それぞれのゲートにおける判定結果をもとに距離誤差を算出する誤差算出手段と、前記算出された距離誤差に基づいて前記サンプルゲート処理部のゲート位置を制御する位置制御手段とを具備することを特徴とする。

上記構成による距離算出装置では、サンプルゲートの中心を境に前後に隣り合う進みゲートと遅れゲートを設定し、進みゲート及び遅れゲート処理部それぞれから出力されるＦＦＴ処理結果をもとに各ゲート内の信号レベルを判定する。この進みゲート及び遅れゲート処理部それぞれのゲートにおける判定結果をもとに距離誤差を算出し、算出された距離誤差に基づいてサンプルゲートの位置を制御する。このようにすることで、サンプルゲートで常に目標を中心位置で捕らえることができるため、精度良く目標距離を求めることが可能となる。

したがってこの発明によれば、パルスレーダによる測距方式において距離精度を向上させることができる距離算出装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、この発明に係るパルスレーダの距離算出装置の一実施形態を示すブロック構成図である。
この距離算出装置は、進みゲート処理部１と、サンプルゲート処理部２と、遅れゲート処理部３と、信号レベル判定器４，６と、目標検出器５と、距離誤差算出器７と、サンプルゲート制御器８と、サンプルゲート発生器９と、ＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）発生器１０とを備える。

サンプルゲート処理部２は、パルスレーダで受信された受信信号に一定距離相当のゲートを任意の位置に設定する。以下、サンプルゲート処理部２に設けられるゲートを目標ゲート（Ｍゲート）と称する。サンプルゲート処理部２は、目標ゲート内の受信信号をサンプリングし、サンプリングデータをＦＦＴ処理する。

目標検出器５は、上記ＦＦＴ処理による出力結果をもとに目標を検出する。例えば、ＦＦＴ処理により得られる速度スペクトラムからドップラ周波数を検出することで目標の速度を推定する。目標ゲート内に目標信号が検出されると、その時のＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）から距離が算出できる。

ところで、本発明に係る距離算出装置は、進みゲート処理部１及び遅れゲート処理部３を備える。進みゲート処理部１及び遅れゲート処理部３は、サンプルゲート処理部２の目標ゲート中心を境に前後に隣り合った距離セルのゲート位置に設定されるゲートを有する。以下、進みゲート処理部１に設けられるゲートを進みゲート（Ｅゲート）、遅れゲート処理部３に設けられるゲートを遅れゲート（Ｌゲート）と称する。進みゲート処理部１及び遅れゲート処理部３は、進みゲート及び遅れゲート内の受信信号をそれぞれサンプリングし、サンプリングデータをＦＦＴ処理する。このＦＦＴ処理結果は、信号レベル判定器４及び信号レベル判定器６にそれぞれ供給される。

目標検出器５は、サンプルゲート処理部２のＦＦＴ処理で得られる速度から、進みゲート及び遅れゲートのレベル判定すべき距離範囲を信号レベル判定器４及び信号レベル判定器６に設定する。信号レベル判定器４及び信号レベル判定器６は、進みゲート処理部１及び遅れゲート処理部３からそれぞれ供給された進みゲート及び遅れゲート内の目標信号のレベルをそれぞれ判定する。なお、進みゲート処理部１及び遅れゲート処理部３は、常時、サンプルゲート処理部２と同様の処理を行うが、その処理結果は目標の検出には使用しないため、目標検出器５で目標が検出されない限り、信号レベル判定器４及び信号レベル判定器６以降の処理は行わない。

距離誤差算出器７は、信号レベル判定器４及び信号レベル判定器６で判定される進みゲート及び遅れゲートの信号レベルにより距離誤差を算出する。

サンプルゲート制御器８は、距離判定のためのサンプルゲート位置設定を行うため、パラメータとなるＰＲＦに対する距離データを発生させる。サンプルゲート発生器９は、距離データと選択されたＰＲＦからサンプルゲート遅延時間を求め、サンプルゲートを設定する。

次に、この距離算出装置の特徴となる動作について説明する。図２は、進みゲート及び遅れゲートにより距離誤差を求める手法を説明する図である。
信号レベル判定器４及び信号レベル判定器６は、目標ゲートで目標が検出されると、進みゲート及び遅れゲート内の信号レベルを判定する。距離誤差算出器７は、この進みゲート及び遅れゲート内の信号レベルを判定結果をもとに、以下のようにして距離誤差を計算する。

距離誤差は、進みゲート及び遅れゲートのＦＦＴ結果（振幅レベル）の比から求められる。例えば、遅れゲートＬの振幅レベルをＶ_Ｌ、進みゲートＥの振幅レベルをＶ_Ｅ、光速をＣ、ＰＲＩ（送信パルス幅）をτと定義すると、距離誤差Δｒは、次式により求めることができる。

サンプルゲート制御器８は、上記求めた距離誤差から相対距離推定（α−βフィルタ処理）を行い、次回のゲート位置を算出する。サンプルゲート発生器９は、算出されたゲート位置にサンプルゲートを発生する。ＰＲＦ発生器１０は、サンプルゲート制御器８で算出されたサンプルゲート位置に基づいてＰＲＦの切換えを行い、ＰＲＦを発生する。

以上述べたように、上記実施形態では、サンプルゲートの中心を境に前後に隣り合う進みゲートと遅れゲートを設定し、進みゲート処理部１及び遅れゲート処理部３それぞれから出力されるＦＦＴ処理結果をもとに各ゲート内の信号レベルを判定する。この進みゲート処理部１及び遅れゲート処理部３それぞれのゲートにおける判定結果をもとに距離誤差を算出し、算出された距離誤差に基づいてサンプルゲートの位置を制御する。このようにすることで、サンプルゲートで常に目標信号を中心位置でとらえることができるため、精度良く目標距離を求めることが可能となる。

したがって、上記実施形態によれば、パルスレーダによる測距方式において距離精度を向上させることが可能となる。特に、高い距離精度を要求される追尾レーダに好適な距離算出装置を提供することができる。

なお、この発明は、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。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明に係るパルスレーダの距離算出装置の一実施形態を示すブロック構成図。進みゲート及び遅れゲートにより距離誤差を求める手法を説明する図。

符号の説明

１…進みゲート処理部、２…サンプルゲート処理部、３…遅れゲート処理部、４…信号レベル判定器、５…目標検出器、６…信号レベル判定器、７…距離誤差算出器、８…サンプルゲート制御器、９…サンプルゲート発生器、１０…ＰＲＦ発生器。

Claims

パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）に基づいてレーダパルスを目標に向けて送信し、前記目標からの反射信号を受信するパルスレーダに用いられる距離算出装置であって、
前記パルスレーダにより受信された受信信号に一定距離相当のゲートを任意の位置に設定し、前記設定されたゲート内の受信信号をサンプリングしてＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理するサンプルゲート処理部と、
前記サンプルゲート処理部から出力される結果をもとに前記目標を検出する目標検出部と、
前記サンプルゲート処理部のゲート中心を境に前後に隣り合う進みゲートと遅れゲートを設定し、前記設定された進みゲート及び遅れゲートの受信信号をそれぞれサンプリングしてＦＦＴ処理する進みゲート及び遅れゲート処理部と、
前記進みゲート及び遅れゲート処理部それぞれから出力される結果をもとに各ゲート内の信号レベルを判定するレベル判定手段と、
前記進みゲート及び遅れゲート処理部それぞれのゲートにおける判定結果をもとに距離誤差を算出する誤差算出手段と、
前記算出された距離誤差に基づいて前記サンプルゲート処理部のゲート位置を制御するゲート制御手段と
を具備することを特徴とする距離算出装置。
前記レベル判定手段は、前記目標検出手段により目標信号が検出された場合に前記信号レベルの判定を行うことを特徴とする請求項１記載の距離算出装置。
前記誤差算出手段は、前記進みゲート及び前記遅れゲートの振幅レベルの比により距離誤差を算出することを特徴とする請求項１記載の距離算出装置。
前記ゲート制御手段により算出されたゲート位置に基づいて前記ＰＲＦを切り換えることをさらに特徴とする請求項１記載の距離算出装置。