JP2009128278A - Pulse compression radar device - Google Patents

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幸伸 時枝
Yuichi Nakamura
勇一 中村
Katsuto Kishi
克人 岸
Terumitsu Katagiri
輝充 片桐
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a range side lobe while avoiding an effect due to signal distortion in a transmission and reception system without providing a special circuit for shaping a transmission waveform in a pulse compression radar device with a narrow transmission pulse width. <P>SOLUTION: A range side lob removal means is provided, which estimates amplitude of the range side lobe appearing before and after a target signal in a range direction from a pulse compression signal, subtracts the estimated amplitude of the range side lobe from the pulse compression signal, and reduces the range side lobe. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高圧縮比を要求し、遠距離まで探知するパルス圧縮レーダ装置に関する。   The present invention relates to a pulse compression radar apparatus that requires a high compression ratio and detects a long distance.

パルス圧縮レーダ装置は、通常のパルスレーダ装置よりも長く、かつ、周波数変調されたパルス信号を送信することにより、小さな尖頭電力でありながら大出力レーダ装置に相当する探知性能を実現するレーダ装置である。パルス圧縮処理は、送信信号に基づく基準信号と受信信号の相関演算によって行われる。相関演算は時間軸処理、または、周波数軸処理によって計算される。   A pulse compression radar apparatus is a radar apparatus that realizes detection performance equivalent to a high-power radar apparatus while having a small peak power by transmitting a pulse signal that is longer than a normal pulse radar apparatus and frequency-modulated. It is. The pulse compression process is performed by calculating a correlation between the reference signal based on the transmission signal and the reception signal. The correlation calculation is calculated by time axis processing or frequency axis processing.

時間軸処理は、基準信号と受信信号の時間軸における積和演算による処理方法である。周波数軸処理は、基準信号と受信信号をフーリエ変換によって周波軸のデータに変換し、各周波数成分ごとにそれらフーリエ変換結果の積を計算し、その結果を逆フーリエ変換によって時間軸のデータに戻す手法である。送信パルスが長くなると、時間軸処理では積和演算の演算数が膨大になるが、周波数軸処理ではフーリエ変換は高速フーリエ変換による高速化が可能なため、時間軸処理に比べ演算量が少なく実現できる。   Time axis processing is a processing method based on product-sum operation on the time axis of a reference signal and a received signal. The frequency axis processing converts the reference signal and the received signal into frequency axis data by Fourier transform, calculates the product of the Fourier transform results for each frequency component, and returns the result to time axis data by inverse Fourier transform It is a technique. When the transmission pulse becomes longer, the number of product-sum operations is enormous in the time axis processing, but in the frequency axis processing, the Fourier transform can be speeded up by the fast Fourier transform, so the amount of computation is reduced compared to the time axis processing. it can.

しかし、一般に送信信号の包絡線が矩形状になるように、送信パルスをパルス始端において急激に立ち上げ、また、パルス終端において急激に立ち下げた場合、その送信パルスの両端では一瞬、送受信系の通過帯域を逸脱する高周波数成分が現れるため、送受信系通過時の帯域制限によって送・受信信号が歪んでしまう。その歪みがレンジサイドローブの原因となる。そのレンジサイドローブは信号振幅で規格化したとき、−40dB程度の振幅をもち、巨大な物標による反射の場合、レンジサイドローブは雑音よりも20dB以上大きな振幅をもつこともある。そのような場合には、レーダ装置の指示機上ではレンジサイドローブもはっきりと表示されてしまう。   However, in general, when the transmission pulse suddenly rises at the beginning of the pulse and falls suddenly at the end of the pulse so that the envelope of the transmission signal becomes rectangular, the transmission / reception system instantaneously appears at both ends of the transmission pulse. Since high frequency components deviating from the pass band appear, the transmission / reception signal is distorted due to the band limitation when the transmission / reception system passes. The distortion causes range side lobes. The range side lobe has an amplitude of about −40 dB when normalized by the signal amplitude, and in the case of reflection by a huge target, the range side lobe may have an amplitude 20 dB or more larger than noise. In such a case, the range side lobe is also clearly displayed on the indicator of the radar apparatus.

このようなレンジサイドローブの原因が、送信信号の両端における歪みであることに注目して、送信信号の振幅を制御することによってレンジサイドローブを低減することが非特許文献1に記載されている。
K. Nagagawa、H. Hanado、K. Fukutani、T. Iguchi、“Development of a C-Band Pulse Compression Weather Radar、” 32nd Conference on Radar Meteorology (AMS)、No. P12R.11、Oct.、2005.
Non-Patent Document 1 describes that the range side lobe is reduced by controlling the amplitude of the transmission signal, paying attention to the cause of such a range side lobe being distortion at both ends of the transmission signal. .
K. Nagagawa, H. Hanado, K. Fukutani, T. Iguchi, “Development of a C-Band Pulse Compression Weather Radar,” 32nd Conference on Radar Meteorology (AMS), No. P12R.11, Oct., 2005.

しかしながら、送信パルスの幅が例えば数マイクロ秒程度の短い幅しか持たないレーダ装置の場合には、望みどおりの関数形で安定した窓関数演算(振幅制御)をすることが困難である。   However, in the case of a radar apparatus in which the width of the transmission pulse has a short width of about several microseconds, for example, it is difficult to perform a stable window function calculation (amplitude control) with a desired function form.

そこで、周波数軸処理でのパルス圧縮処理において、送信信号に基づく基準信号のフーリエ変換結果を直接使用する代わりに、そのフーリエ変換結果を用いて2次的に導かれる圧縮係数を使用することによってレンジサイドローブを小さくするようにしたパルス圧縮レーダ装置が、本出願の発明者などにより提案されている(特願2007−006785号;以下、先願発明、という)。   Therefore, in the pulse compression processing in the frequency axis processing, instead of directly using the Fourier transform result of the reference signal based on the transmission signal, the range is obtained by using the compression coefficient that is secondarily derived using the Fourier transform result. A pulse compression radar apparatus having a small side lobe has been proposed by the inventors of the present application (Japanese Patent Application No. 2007-006785; hereinafter referred to as the prior application invention).

この先願発明によって、原理的にはレンジサイドローブを低減することができるのだが、現実的なパルス圧縮レーダ装置では、送受信経路で信号が歪むため、理想的な結果とはならないことがある。送受信経路での歪みによって、パルス圧縮処理において相関の狂いが生じる場合には、レンジ方向(距離方向)で見たとき、物標信号の前後に想定されたレベルよりも大きいレンジサイドローブが現れてしまう。   In principle, the invention of the prior application can reduce the range side lobe. However, in a realistic pulse compression radar apparatus, the signal is distorted in the transmission / reception path, so that an ideal result may not be obtained. If there is a correlation error in pulse compression processing due to distortion in the transmission / reception path, range side lobes larger than the level assumed before and after the target signal appear when viewed in the range direction (distance direction). End up.

本発明は、以上の問題点に鑑みて、送信パルス幅が幅狭、例えば数マイクロ秒以下のパルス圧縮レーダ装置において、送信波形を整形するための特別の回路を設けることなく、送受信系での信号歪みによる影響を避けて、レンジサイドローブを低減することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a transmission / reception system in a transmission / reception system without providing a special circuit for shaping a transmission waveform in a pulse compression radar apparatus having a narrow transmission pulse width, for example, several microseconds or less. The object is to reduce the range side lobes while avoiding the influence of signal distortion.

請求項1に記載のパルス圧縮レーダ装置は、変調を掛けたパルス状の送信信号を外部に送信し、外部で反射された反射信号を受信信号として受信するとともに、送信信号に基づく基準信号と受信信号との相関処理を行ってパルス圧縮された振幅信号(以下、パルス圧縮信号、という)を得るパルス圧縮レーダ装置において、
レンジ方向に関して物標信号の前後に現れるレンジサイドローブの振幅をパルス圧縮信号に基づいて予測し、予測されたレンジサイドローブの振幅をパルス圧縮信号から減算して、レンジサイドローブを低減するレンジサイドローブ除去手段を有することを特徴とする。
The pulse compression radar apparatus according to claim 1 transmits a modulated pulsed transmission signal to the outside, receives the reflected signal reflected outside as a reception signal, and receives a reference signal based on the transmission signal and the reception In a pulse compression radar apparatus that obtains a pulse-compressed amplitude signal (hereinafter referred to as a pulse compression signal) by performing correlation processing with a signal,
A range side that reduces the range side lobe by predicting the amplitude of the range side lobe that appears before and after the target signal in the range direction based on the pulse compression signal and subtracting the predicted amplitude of the range side lobe from the pulse compression signal. It has a lobe removal means.

請求項2に記載のパルス圧縮レーダ装置は、請求項1に記載のパルス圧縮レーダ装置において、前記レンジサイドローブ除去手段は、
中央に1個の注目セル、該注目セルの両側にそれぞれ第1所定数個(Ng/2)のガードセル群、該ガードセル群の前記注目セルの反対側にそれぞれ第2所定数個(Nr/2)の参照セル群を持つシフトレジスタと、
前記シフトレジスタに一方向から標本化クロックに同期した入力タイミングでパルス圧縮信号を入力し、入力されたパルス圧縮信号を該シフトレジスタ内を上流側から下流側へシフトさせる入力・シフト手段と、
各入力タイミングに同期して前記参照セル群の各セル内に存在するパルス圧縮信号の和を算出する総和演算手段と、
前記総和演算手段のパルス圧縮信号和に、予め設定された係数を乗じて予測サイドローブ振幅を得る乗算手段と、
前記標本化クロックに同期して、前記注目セルに存在するパルス圧縮信号から、前記乗算手段の予測サイドローブ振幅を減算して減算値を得る減算手段と、を有することを特徴とする。
The pulse compression radar apparatus according to claim 2 is the pulse compression radar apparatus according to claim 1, wherein the range side lobe removing means is
One target cell in the center, a first predetermined number (Ng / 2) of guard cells on each side of the target cell, and a second predetermined number (Nr / 2) on the opposite side of the target cell of the guard cell group ) With a reference cell group,
An input / shift means for inputting a pulse compression signal at an input timing synchronized with a sampling clock from one direction to the shift register, and shifting the input pulse compression signal from the upstream side to the downstream side in the shift register;
A sum calculating means for calculating a sum of pulse compression signals existing in each cell of the reference cell group in synchronization with each input timing;
Multiplication means for multiplying the sum of pulse compression signals of the sum calculation means by a preset coefficient to obtain a predicted sidelobe amplitude;
Subtracting means for obtaining a subtraction value by subtracting the predicted sidelobe amplitude of the multiplication means from a pulse compression signal existing in the cell of interest in synchronization with the sampling clock.

請求項3に記載のパルス圧縮レーダ装置は、請求項2に記載のパルス圧縮レーダ装置において、さらに、前記減算手段からの減算値が正値である場合はその減算値を出力し、負値である場合にはその減算値に代えて零値を出力する選択出力手段を有することを特徴とする。   The pulse compression radar apparatus according to a third aspect of the present invention is the pulse compression radar apparatus according to the second aspect, wherein if the subtraction value from the subtraction means is a positive value, the subtraction value is output and a negative value is output. In some cases, there is a selection output means for outputting a zero value instead of the subtraction value.

請求項4に記載のパルス圧縮レーダ装置は、請求項2に記載のパルス圧縮レーダ装置において、前記総和演算手段は、
前記注目セルに対して前記シフトレジスタの上流側の参照セル群の最も前記一方向側の参照セルのパルス圧縮信号と総和レジスタに保存された総和値とを加算する第1加算器と、該第1加算器の加算値から前記注目セルに対して前記シフトレジスタの上流側のガードセル群の最も前記一方向側のガードセルのパルス圧縮信号を減算する第2加算器と、該第2加算器の加算値と前記注目セルに対して前記シフトレジスタの下流側の参照セル群の最も前記一方向側の参照セルのパルス圧縮信号とを加算する第3加算器と、該第3加算器の加算値から前記注目セルに対して前記シフトレジスタの下流側の参照セル群の前記一方向とは最も逆側の参照セルを通過したパルス圧縮信号を減算する第4加算器とを有し、
前記第4加算器の加算値であるパルス圧縮信号和を出力するとともに、前記総和レジスタに総和値として保存することを特徴とする。
The pulse compression radar apparatus according to claim 4 is the pulse compression radar apparatus according to claim 2, wherein the sum calculation means includes:
A first adder that adds the pulse compression signal of the reference cell closest to the one-direction side of the reference cell group upstream of the shift register to the target cell and the sum value stored in the sum register; A second adder for subtracting the pulse compression signal of the guard cell closest to the one-way side of the guard cell group upstream of the shift register from the addition value of one adder, and the addition of the second adder A third adder for adding the value and the pulse compression signal of the reference cell closest to the one-direction side of the reference cell group downstream of the shift register to the target cell, and the addition value of the third adder A fourth adder for subtracting a pulse compression signal that has passed through a reference cell that is most opposite to the one direction of the reference cell group on the downstream side of the shift register from the target cell;
The pulse compression signal sum which is the addition value of the fourth adder is output and stored as a sum value in the sum register.

本発明のパルス圧縮レーダ装置によれば、大きな反射電力をもつ受信信号をパルス圧縮した際に生じるレンジサイドローブの振幅を予測しながら除去することができる。それによって、大型船や近距離の海岸線のにじみをなくし、輪郭がはっきりしたレーダ装置映像を得ることができる。   According to the pulse compression radar apparatus of the present invention, it is possible to eliminate the range side lobe amplitude generated when the received signal having a large reflected power is subjected to pulse compression while predicting. As a result, blurring of a large ship or a short-distance coastline can be eliminated, and a radar device image with a clear outline can be obtained.

また、送信信号の振幅を制御する回路を特に用いなくてもレンジサイドローブを補正し、鮮明なレーダ装置映像を得ることができる。また、振幅制御したパルス圧縮レーダ装置であっても、パルス圧縮後の物標振幅が雑音より極めて大きい場合には、レンジサイドローブを抑えきれず同様の問題が発生するが、そのような場合に対しても、本発明によって鮮明なレーダ装置映像を得ることができる。   In addition, the range side lobe can be corrected and a clear radar device image can be obtained without using a circuit for controlling the amplitude of the transmission signal. Even in a pulse compression radar device with amplitude control, if the target amplitude after pulse compression is much larger than the noise, the same problem will occur because the range side lobe cannot be suppressed. In contrast, a clear radar apparatus image can be obtained by the present invention.

本発明は、変調を掛けたパルス状の送信信号を外部に送信し、外部で反射された反射信号を受信信号として受信するとともに、送信信号に基づく基準信号と受信信号との相関処理を行ってパルス圧縮された振幅信号(以下、パルス圧縮信号、という)を得るパルス圧縮レーダ装置において、レンジ方向に関して物標信号の前後に現れるレンジサイドローブの振幅をパルス圧縮信号に基づいて予測し、予測されたレンジサイドローブの振幅をパルス圧縮信号から減算して、レンジサイドローブを低減するものである。   The present invention transmits a modulated pulsed transmission signal to the outside, receives the reflected signal reflected outside as a reception signal, and performs correlation processing between the reference signal and the reception signal based on the transmission signal. In a pulse compression radar device that obtains a pulse-compressed amplitude signal (hereinafter referred to as a pulse compression signal), the amplitude of a range sidelobe that appears before and after the target signal in the range direction is predicted based on the pulse compression signal. The range side lobe is reduced by subtracting the amplitude of the range side lobe from the pulse compression signal.

まず、レンジサイドローブに関してわかっている性質として、レンジサイドローブが現れる場所とその長さ、および、レンジサイドローブの振幅がある。レンジサイドローブはレンジ方向に見たとき、物標信号の前後に現れ、それぞれ、パルス幅とほぼ等しい時間に相当する距離にわたって現れる。レンジサイドローブの振幅は、パルス幅に依存する。物標信号の振幅で規格化したレンジサイドローブの振幅は、パルス幅が短いときに大きくなり、パルス幅を長くすると小さくなる。例えば、送信信号の包絡線が矩形状の場合、5マイクロ秒程度のパルス幅では−35〜−40dBのレンジサイドローブが現れ、10マイクロ秒程度のパルス幅では−40〜−45dBのレンジサイドローブが現れる。これは、パルス幅が長い場合には送信パルス両端での歪みの寄与率が小さくなることと対応している。また、レンジサイドローブの位置や長さ、振幅は、送信信号の周波数偏移幅には基本的には依存しない。   First, the properties known about the range side lobe include where the range side lobe appears and its length, and the amplitude of the range side lobe. When viewed in the range direction, the range side lobe appears before and after the target signal, and appears over a distance corresponding to a time substantially equal to the pulse width. The amplitude of the range side lobe depends on the pulse width. The range sidelobe amplitude normalized by the amplitude of the target signal increases when the pulse width is short, and decreases when the pulse width is increased. For example, when the envelope of the transmission signal is rectangular, a range side lobe of −35 to −40 dB appears with a pulse width of about 5 microseconds, and a range side lobe of −40 to −45 dB with a pulse width of about 10 microseconds. Appears. This corresponds to the fact that the contribution rate of distortion at both ends of the transmission pulse becomes small when the pulse width is long. Further, the position, length, and amplitude of the range side lobe basically do not depend on the frequency shift width of the transmission signal.

これらの性質は、発明者がパルス圧縮レーダ装置の評価過程において発見した性質であり、数値的なシミュレーションにおいても実証されている事実である。   These properties are properties discovered by the inventor during the evaluation process of the pulse compression radar apparatus, and are facts that have been demonstrated in numerical simulations.

このように、レンジサイドローブの出現位置と振幅は、送信信号の設定(例、パルス幅)に依存しているため、容易に予想できる。予想された位置に存在する振幅情報から、予想されたレンジサイドローブの振幅だけ振幅値を減算すればレンジサイドローブを除去することができる。そのような処理は、レンジサイドローブ除去の概念を示す図1の方法によって実現することができる。図1の左側の図はパルス圧縮によって得られたパルス圧縮信号の振幅である。この図の横軸はレンジを表し、縦軸は各レンジに対応する受信振幅である。この図ではレンジサイドローブを強調して描いているが、実際のレンジサイドローブの振幅は物標信号振幅の0.03倍以下の大きさ(平均の大きさは、例えば、その数分の1〜数十分の1)である。船舶レーダなどにおいて、タンカーなどの大きな物標や堤防などの構造物の場合には、そのサイドローブレベルがノイズフロアよりも大きくなるから、それらが表示器の画面上に表示されることになる。   Thus, the appearance position and the amplitude of the range side lobe depend on the transmission signal setting (eg, pulse width) and can be easily predicted. The range side lobe can be removed by subtracting the amplitude value from the amplitude information present at the expected position by the amplitude of the expected range side lobe. Such a process can be realized by the method of FIG. 1 illustrating the concept of range sidelobe removal. The diagram on the left side of FIG. 1 shows the amplitude of the pulse compression signal obtained by pulse compression. In this figure, the horizontal axis represents the range, and the vertical axis represents the reception amplitude corresponding to each range. In this figure, the range side lobe is emphasized, but the actual range side lobe amplitude is 0.03 times or less the target signal amplitude (the average size is, for example, a fraction thereof) To several tens of minutes 1). In the case of a ship radar or the like, in the case of a large target such as a tanker or a structure such as a bank, the side lobe level is higher than the noise floor, so that they are displayed on the screen of the display.

処理に関しては、中央に1個の注目セルをもち、その両側に複数のガードセル、さらにその両外側に複数の補正セルをもつ処理ウィンドウを定義する。ガードセル数は両側のそれぞれがパルス圧縮後の距離分解能の2倍程度、補正セル数は両側のそれぞれがパルス幅に相当するセル数とすることでよい。   Regarding processing, a processing window is defined that has one target cell in the center, a plurality of guard cells on both sides thereof, and a plurality of correction cells on both sides thereof. The number of guard cells may be about twice the distance resolution after pulse compression on both sides, and the number of correction cells may be the number of cells corresponding to the pulse width on each side.

具体的な例としては、パルス幅が8マイクロ秒、チャープ(例、直線周波数変調)の周波数偏移幅が8MHz、標本化周波数が40MHzならば、ガードセルは注目セルの両側に10個ずつ、補正セルはさらにその外側に320個ずつ必要になる。その処理ウィンドウをレンジが小さい方から大きい方へ1つずつ移動させながら、補正セルが対応するレンジの振幅値を補正する。ガードセルが対応するレンジには手を加えない。すべての補正セルの振幅値は、注目セルに規定の係数 (例えば、パルス幅相当のセル数の逆数) を乗じて得られる積を減じる。その減じた結果が負の値になる場合、結果をゼロで置き換える。その規定の係数は、想定されるレンジサイドローブの振幅によって決まる値、すなわち、送信するパルス幅によって決まる値である。そのような理由でこの規定値を装置が固定的に与えることでよい。なお、この既定値を微調整できるように実装していてもよい。このレンジサイドローブ除去の処理を行った結果が図1の右側に示されており、物標信号が残り、レンジサイドローブが除去された様子が示されている。   As a specific example, if the pulse width is 8 microseconds, the frequency shift width of chirp (eg, linear frequency modulation) is 8 MHz, and the sampling frequency is 40 MHz, 10 guard cells are corrected on both sides of the target cell. Further, 320 cells are required outside the cell. The correction cell corrects the amplitude value of the corresponding range while moving the processing window one by one from the smaller range to the larger range. Keep the range that the guard cell supports. The amplitude values of all the correction cells are reduced by the product obtained by multiplying the target cell by a specified coefficient (for example, the reciprocal of the number of cells corresponding to the pulse width). If the subtracted result is negative, replace the result with zero. The prescribed coefficient is a value determined by the amplitude of the assumed range side lobe, that is, a value determined by the pulse width to be transmitted. For this reason, the specified value may be fixedly given by the apparatus. The default value may be mounted so that it can be finely adjusted. The result of performing the range side lobe removal processing is shown on the right side of FIG. 1 and shows that the target signal remains and the range side lobe is removed.

この方法は、注目セルが物標信号であるかどうかを判定しないまま補正セルの振幅値を補正している。つまり、物標信号の振幅も、レンジサイドローブによって減算されてしまうことになる。物標信号の振幅が減算されてしまうような処理ウィンドウの範囲を模式的に表すと図2のようになる。図2は、物標信号に影響を及ぼす処理ウインドウの範囲を示している。その図2を見ると、結局、物標信号の振幅は、レンジサイドローブ振幅の総和に規定の係数を乗じた量だけ減算される。この規定の係数は、例えば、パルス幅に相当するセル数の逆数でよい。実際には、レンジサイドローブ振幅の総和に、1よりも十分小さな規定値 (例えば、パルス幅に相当するセル数の逆数) を乗じて得られる積は、物標信号の振幅よりも十分小さい値となる。結局、この積がパルス圧縮信号の振幅を削り取りとる減算量であるが、その値は物標の振幅に対して十分小さな値なので特に問題は生じない。   This method corrects the amplitude value of the correction cell without determining whether or not the target cell is a target signal. That is, the amplitude of the target signal is also subtracted by the range side lobe. A range of the processing window in which the amplitude of the target signal is subtracted is schematically shown in FIG. FIG. 2 shows the range of the processing window that affects the target signal. Referring to FIG. 2, the amplitude of the target signal is eventually subtracted by an amount obtained by multiplying the sum of the range side lobe amplitudes by a specified coefficient. This prescribed coefficient may be, for example, the reciprocal of the number of cells corresponding to the pulse width. Actually, the product obtained by multiplying the sum of the range sidelobe amplitudes by a specified value sufficiently smaller than 1 (for example, the reciprocal of the number of cells corresponding to the pulse width) is a value sufficiently smaller than the amplitude of the target signal. It becomes. Eventually, this product is a subtraction amount that scrapes off the amplitude of the pulse compression signal, but since the value is sufficiently small with respect to the amplitude of the target, no particular problem occurs.

図3は、図1のレンジサイドローブ除去を実現する第1実施例を示すフローチャートである。この図3の処理は、パルス圧縮後のパルス圧縮信号の振幅をシフトレジスタなどの記憶手段に格納した図4のような配列に対するデータ処理である。この配列に格納されている注目セルであるi番目の振幅データをA[i] とする。また、図3と図4では振幅データ配列の長さをLと仮定している。図3,図4での記号は次の通り;A[]・・・サイドローブ除去処理をする振幅データを格納した配列、L・・・配列A[]の長さ、i・・・注目セルの現在位置、α・・・注目セルに格納されている振幅値 (すなわち、A[i])、s・・・サイドローブ除去のための減算量、j・・・補正セルの現在位置、Ng・・・ガードセルの数 (左右それぞれNg/2個ずつ)、Nr・・・補正セルの数 (左右それぞれNr/2個ずつ)。   FIG. 3 is a flowchart showing a first embodiment for realizing the range side lobe removal of FIG. The processing of FIG. 3 is data processing for an array as shown in FIG. 4 in which the amplitude of the pulse compression signal after pulse compression is stored in a storage means such as a shift register. The i-th amplitude data that is the cell of interest stored in this array is A [i]. 3 and 4, the length of the amplitude data array is assumed to be L. Symbols in FIG. 3 and FIG. 4 are as follows: A []... Array storing amplitude data for sidelobe removal processing, L... Length of array A [], i. ,...,... Amplitude value (ie, A [i]) stored in the cell of interest, s... Subtraction amount for sidelobe removal, j... Current position of correction cell, Ng ... Number of guard cells (Ng / 2 each for left and right), Nr ... Number of correction cells (Nr / 2 each for left and right).

図3のフローチャートによると、注目セルの位置iを1つずつずらしながら次のような処理をする。   According to the flowchart of FIG. 3, the following processing is performed while shifting the position i of the target cell one by one.

注目セルの値A[i]を取り出して注目データαとする。この値αに規定の係数(規定値)を乗じて積sを得る。その積値sが、サイドローブ除去で用いる減算量sとなる。   The value A [i] of the target cell is extracted and set as the target data α. The product s is obtained by multiplying this value α by a specified coefficient (specified value). The product value s becomes the subtraction amount s used for sidelobe removal.

注目セル位置iに対するすべての補正セルjに対して振幅を減算をする。即ち、全ての補正セルj;j=i−(Nr+Ng)/2,・・・,i−Ng/2−1、及び
j=i+Ng/2+1、・・・,i+(Nr+Ng)/2
例えば、補正セル位置kについて、A[k] ←max(A[k]−s,0)を実行する。ここで、関数max(a,b)は与えられた2つの引数のうち大きな方の値を出力する。つまり、この振幅減算は、もとの振幅から減算量sを減算し、その結果が負の数になった場合、結果を0にする処理をしている。
The amplitude is subtracted from all the correction cells j for the target cell position i. That is, all correction cells j; j = i− (Nr + Ng) / 2,..., I−Ng / 2-1 and j = i + Ng / 2 + 1,..., I + (Nr + Ng) / 2
For example, A [k] ← max (A [k] −s, 0) is executed for the correction cell position k. Here, the function max (a, b) outputs the larger value of the two given arguments. That is, in this amplitude subtraction, when the subtraction amount s is subtracted from the original amplitude and the result becomes a negative number, the result is set to 0.

この処理を実行するに当たり、注目セルの位置iが配列の端に近い状態 (すなわち、iが0またはL−1に近い値のとき)では、処理セルが配列の有効範囲を超えてしまうため、当然、その対策は必要である。例えば、処理セルが配列の有効範囲を超えるとき、処理をしないように条件をつけてもよいし、また、図4のように予備セルを設けていれば条件付けしなくてもサイドローブ除去処理はできる。   In executing this processing, when the position i of the target cell is close to the end of the array (that is, when i is a value close to 0 or L−1), the processing cell exceeds the effective range of the array. Naturally, measures are necessary. For example, when the processing cell exceeds the effective range of the array, a condition may be set so that the processing is not performed, and the sidelobe removal processing is performed without a condition if a spare cell is provided as shown in FIG. it can.

図5は、図1のレンジサイドローブ除去を実現する第2実施例を示すサイドローブ除去回路100である。図3の実施例1による処理では、1つのレンジに対する振幅が決定されるまでに、何度も振幅データが書き換えられる。特にこれをハードウェアとして実装する場合には、図3のフローチャートに見られる2階層のループを構成する必要があるため回路規模が大きくなる。   FIG. 5 shows a side lobe removal circuit 100 showing a second embodiment for realizing the range side lobe removal of FIG. In the processing according to the first embodiment shown in FIG. 3, the amplitude data is rewritten many times before the amplitude for one range is determined. In particular, when this is implemented as hardware, it is necessary to form a two-layered loop as shown in the flowchart of FIG.

図5のサイドローブ除去回路100は、中央に1個の注目セル11、この注目セルの両側にそれぞれ第1所定数個(Ng/2)のガードセル群12,13、このガードセル群の注目セルの反対側にそれぞれ第2所定数個(Nr/2)の参照セル群14,15を持つシフトレジスタ10と、シフトレジスタ10に一方向(図では左側)から標本化クロックに同期した入力タイミングでパルス圧縮信号を入力し、入力されたパルス圧縮信号を該シフトレジスタ内を上流側(注目セル11から見て、参照セル群14側)から下流側(注目セル11から見て、参照セル群15側)へシフトさせる入力・シフト手段(図示省略)と、各入力タイミングに同期して参照セル群14,15の各セル内に存在するパルス圧縮信号の和を算出する総和演算手段(総和演算部)20と、総和演算手段20のパルス圧縮信号和に、予め設定された係数を乗じて予測サイドローブ振幅を得る乗算手段30と、標本化クロックに同期して、注目セルに存在するパルス圧縮信号から、乗算手段30の予測サイドローブ振幅を減算して減算値を得る減算手段40と、減算手段40からの減算値が正値である場合はその減算値を出力し、負値である場合にはその減算値に代えて零値を出力する選択出力手段(max)50を有している。   The side lobe removal circuit 100 shown in FIG. 5 includes one attention cell 11 in the center, a first predetermined number (Ng / 2) of guard cell groups 12 and 13 on both sides of the attention cell, and the attention cell of the guard cell group. A shift register 10 having a second predetermined number (Nr / 2) of reference cell groups 14 and 15 on the opposite side, and a pulse at an input timing synchronized with the sampling clock from one direction (left side in the figure) to the shift register 10 A compressed signal is input, and the input pulse compression signal is input from the upstream side (reference cell group 14 side when viewed from the target cell 11) to the downstream side (reference cell group 15 side when viewed from the target cell 11). And input / shift means (not shown) for shifting to), and sum calculation means for calculating the sum of pulse compression signals existing in each cell of the reference cell groups 14 and 15 in synchronization with each input timing ( (Sum calculation unit) 20, multiplication means 30 for multiplying the sum of pulse compression signals of sum calculation means 20 by a preset coefficient to obtain a predicted sidelobe amplitude, and a target cell in synchronization with the sampling clock. A subtracting means 40 that obtains a subtraction value by subtracting the predicted sidelobe amplitude of the multiplication means 30 from the pulse compression signal. If the subtraction value from the subtraction means 40 is a positive value, the subtraction value is output, and a negative value is output. In some cases, there is selection output means (max) 50 for outputting a zero value instead of the subtraction value.

図5のサイドローブ除去回路100では、1個の注目セル11と、その両側にそれぞれNg/2個のガードセル12,13、さらにその外側にそれぞれNr/2個の参照セル14,15によって構成されるシフトレジスタ10を用いている。そのシフトレジスタ19には、標本化クロックに同期して、パルス圧縮によって得られた各レンジに対応する振幅値がシフトレジスタ10の左側から入力される。入力された振幅値は、標本化クロックに同期して、左(上流側)から右(下流側)のセルへ一つずつ移動していく。   The side lobe removal circuit 100 shown in FIG. 5 includes one target cell 11, Ng / 2 guard cells 12 and 13 on both sides thereof, and Nr / 2 reference cells 14 and 15 on the outside thereof. The shift register 10 is used. An amplitude value corresponding to each range obtained by pulse compression is input to the shift register 19 from the left side of the shift register 10 in synchronization with the sampling clock. The input amplitude value moves one by one from the left (upstream side) to the right (downstream side) cell in synchronization with the sampling clock.

図5のサイドローブ除去回路100では、図1の注目セルと補正セルの関係を入れ替え、参照セルと注目セルによって実現している。図5の参照セルは図1における注目セルに相当し、図5の注目セルが図1の補正セルに相当している。ある特定のレンジに注目した場合、図1の方法では処理ウィンドウ中の補正セルが当該レンジを通過する間、振幅の補正を受け続けることに対し、図5の方法では注目セル11が当該レンジを通過する時点でしか補正されない。補正回数が1回とはいえ、図5の方法における注目セル11の補正量は全参照セルが保持している値の総和から得られるため、図5の方法は図 1とほぼ同様の補正結果を得るアルゴリズムであることがわかる。   In the sidelobe removal circuit 100 in FIG. 5, the relationship between the target cell and the correction cell in FIG. The reference cell in FIG. 5 corresponds to the target cell in FIG. 1, and the target cell in FIG. 5 corresponds to the correction cell in FIG. When attention is paid to a specific range, in the method of FIG. 1, the correction cell in the processing window continues to undergo amplitude correction while passing through the range, whereas in the method of FIG. It is corrected only when it passes. Although the number of corrections is one, the correction amount of the target cell 11 in the method of FIG. 5 is obtained from the sum of the values held in all the reference cells, so the method of FIG. It can be seen that this is an algorithm for obtaining

図5の方法の特徴としては、参照セルのどこかに物標信号のメインローブが含まれていれば、参照セルが保持している値の総和が大きくなるため、注目セルはその総和に応じた補正を受ける。逆に参照セルに物標信号のメインローブが含まれなければ、参照セルが保持する値の総和は小さくなり、補正量も十分小さくなる。図1の方法では送信パルス幅が長い場合に補正セル数を多くしていたが、図5の方法も、同様に、送信パルスが長い場合には参照セル数を多くすべきである。具体的には、片側の参照セル数Nr/2は送信パルス幅に相当するセル数にすればよい。送信パルス幅がTであり、標本化周波数がfsであるなら、Nr/2=T*fs、とする。例えば、パルス幅が8マイクロ秒、標本化周波数が40MHzならば、参照セルはガードセルの外側にそれぞれ320セルずつ必要となる。   As a feature of the method of FIG. 5, if the main lobe of the target signal is included somewhere in the reference cell, the sum of the values held in the reference cell becomes large. Get the correction. Conversely, if the main lobe of the target signal is not included in the reference cell, the sum of the values held in the reference cell is small, and the correction amount is sufficiently small. In the method of FIG. 1, the number of correction cells is increased when the transmission pulse width is long. Similarly, the method of FIG. 5 should also increase the number of reference cells when the transmission pulse is long. Specifically, the reference cell number Nr / 2 on one side may be set to the number of cells corresponding to the transmission pulse width. If the transmission pulse width is T and the sampling frequency is fs, Nr / 2 = T * fs. For example, if the pulse width is 8 microseconds and the sampling frequency is 40 MHz, 320 reference cells are required outside the guard cell.

また、ガードセルについては、注目セルが物標信号のメインローブの頂点であるとき、そのメインローブの一部が参照セルに含まれないように選ぶべきである。なぜなら、同一のメインローブが注目セルと参照セルにまたがってしまった場合、メインローブ自身が大きく補正される状態に陥るからである。送信するチャープ信号の周波数偏移幅をBとしたとき、パルス圧縮結果におけるメインローブの4dB減衰幅によって定義されるレンジ分解能は、1/B、程度である。注目セルがメインローブの頂点である場合、同一メインローブの一部が参照セルに含まれないようにするには、片側のガードセルをレンジ分解能の2倍程度とればよい。よって、片側のガードセル数は、Ng/2=2fs/B、となる。例えば、チャープの周波数偏移幅を8MHz、標本化周波数を40MHzとした場合、片側のガードセル数は10個となる。   As for the guard cell, when the target cell is the apex of the main lobe of the target signal, it should be selected so that a part of the main lobe is not included in the reference cell. This is because when the same main lobe extends over the target cell and the reference cell, the main lobe itself is in a state of being largely corrected. When the frequency shift width of the chirp signal to be transmitted is B, the range resolution defined by the 4 dB attenuation width of the main lobe in the pulse compression result is about 1 / B. When the target cell is the apex of the main lobe, in order to prevent a part of the same main lobe from being included in the reference cell, the guard cell on one side may be about twice the range resolution. Therefore, the number of guard cells on one side is Ng / 2 = 2fs / B. For example, when the frequency shift width of the chirp is 8 MHz and the sampling frequency is 40 MHz, the number of guard cells on one side is 10.

また、図5の構成に含まれる総和演算部20は、図6に示されるように、4個の加算器と1個の総和レジスタで実現することができる。即ち、注目セル11に対してシフトレジスタ10の上流側の参照セル群14の最も一方向側の参照セルのパルス圧縮信号と総和レジスタ25に保存された総和値とを加算する第1加算器21と、この第1加算器21の加算値から注目セル11に対してシフトレジスタ10の上流側のガードセル群12の最も一方向側のガードセルのパルス圧縮信号を減算する第2加算器12と、この第2加算器12の加算値と注目セル11に対してシフトレジスタ10の下流側の参照セル群15の最も一方向側の参照セルのパルス圧縮信号とを加算する第3加算器23と、この第3加算器23の加算値から注目セル11に対してシフトレジスタ10の下流側の参照セル群15の一方向とは最も逆側の参照セルを通過したパルス圧縮信号を減算する第4加算器24とを有し、第4加算器24の加算値であるパルス圧縮信号和を、出力するとともに、総和レジスタ25に総和値として保存する。なお、参照セル群15の一方向とは最も逆側の参照セルを通過したパルス圧縮信号を記憶するためのセル16を追加しても良い。   5 can be realized with four adders and one total register, as shown in FIG. That is, the first adder 21 that adds the pulse compression signal of the reference cell on the most unidirectional side of the reference cell group 14 upstream of the shift register 10 and the sum value stored in the sum register 25 to the target cell 11. A second adder 12 for subtracting the pulse compression signal of the guard cell in the most unidirectional side of the guard cell group 12 on the upstream side of the shift register 10 from the added value of the first adder 21; A third adder 23 for adding the added value of the second adder 12 and the pulse compression signal of the reference cell on the most unidirectional side of the reference cell group 15 on the downstream side of the shift register 10 to the target cell 11; A fourth adder that subtracts a pulse compression signal that has passed through a reference cell on the most opposite side of the reference cell group 15 on the downstream side of the shift register 10 from the added value of the third adder 23 with respect to the target cell 11. 2 Has the door, the pulse compression signal sum is the addition value of the fourth adder 24, and outputs and stores the sum value of the sum register 25. Note that a cell 16 for storing the pulse compression signal that has passed through the reference cell that is the most opposite to the one direction of the reference cell group 15 may be added.

この図6では、参照セルの総和は随時、総和レジスタ25に保存しておき、標本化クロックに同期して参照セルに入ってくる値を加算し、参照セルから出て行く値を減算することで総和レジスタ25を更新する。レーダ装置の電源投入時の初期状態として、シフトレジスタ10のすべてのセル11〜15、および、総和レジスタ25がゼロであるように初期化していれば、加算器4個とレジスタ1個あれば総和演算が実現できる。   In FIG. 6, the sum of the reference cells is stored in the sum register 25 at any time, the value entering the reference cell is added in synchronization with the sampling clock, and the value going out from the reference cell is subtracted. The sum register 25 is updated. As an initial state when the radar apparatus is turned on, if all the cells 11 to 15 of the shift register 10 and the sum register 25 are initialized to zero, the sum is obtained if there are four adders and one register. Calculation can be realized.

以上に説明したレンジサイドローブ除去手段(レンジサイドローブ除去回路)はパルス圧縮レーダ装置の信号処理として実装される技術である。本発明のパルス圧縮レーダ装置は、一般のパルスレーダ装置よりパルス幅が長く、かつ、周波数変調したパルスを送信し、受信信号と送信信号に基づく基準信号との相関を求めることによって、小さな送信電力ながら大出力のパルスレーダ装置に相当する探知性能を得るレーダ装置である。本発明のサイドローブ除去手段を組み込んだパルス圧縮レーダ装置をブロック図で描くと図7のようになる。   The range side lobe removal means (range side lobe removal circuit) described above is a technique implemented as signal processing of the pulse compression radar apparatus. The pulse compression radar apparatus of the present invention transmits a pulse having a longer pulse width and frequency modulation than a general pulse radar apparatus, and obtains a correlation between a received signal and a reference signal based on the transmitted signal, thereby reducing transmission power. However, this radar apparatus obtains detection performance equivalent to a high-power pulse radar apparatus. FIG. 7 is a block diagram of a pulse compression radar apparatus incorporating the side lobe removal means of the present invention.

図7において、送信信号は信号発生器101で生成される。信号発生器101はディジタルシンセサイザを用いれば、単なる周波数変調信号だけでなく位相も自由に制御することができる。生成された信号は周波数混合器102によって局部発振器103の発振周波数と混合され、高周波に変換される。周波数変換された高周波信号は電力増幅器104によって増幅され、サーキュレータ105を通って、アンテナ106から送信される。送信された信号は物標によって反射し、アンテナ106で受信される。受信された信号はサーキュレータ105を通り、低雑音増幅器107で受信され、さらに、周波数混合器108によって局部発振器103の発振周波数と混合され、基本周波数帯に変換される。周波数変換された受信信号はAD変換器109によって標本化され、直交検波器110以降でディジタル信号処理される。   In FIG. 7, the transmission signal is generated by the signal generator 101. If the signal generator 101 uses a digital synthesizer, the phase can be freely controlled as well as a simple frequency modulation signal. The generated signal is mixed with the oscillation frequency of the local oscillator 103 by the frequency mixer 102 and converted to a high frequency. The frequency-converted high frequency signal is amplified by the power amplifier 104, passes through the circulator 105, and is transmitted from the antenna 106. The transmitted signal is reflected by the target and received by the antenna 106. The received signal passes through the circulator 105, is received by the low noise amplifier 107, is further mixed with the oscillation frequency of the local oscillator 103 by the frequency mixer 108, and is converted into a fundamental frequency band. The frequency-converted received signal is sampled by the AD converter 109 and digital signal processed by the quadrature detector 110 and thereafter.

まず、直交検波器110では、受信信号を互いに位相が90度ずれた2つの信号に分離する。分離された2つの信号は、以降の処理では、一方の信号を複素数の実部、もう一方を複素数の虚部とする一つの複素信号として取り扱う。これら2つのうち、どちらを実部にしてもよいが、習慣的には位相が進んでいる方を実部とすることが多い。また、図7では複素信号は二重矢尻の矢印で表現されている。直交検波された複素信号はパルス圧縮回路111でパルス圧縮をされるが、そのときに用いる圧縮係数は、信号発生器101によって生成する送信信号もしくはそれに基づいて圧縮係数生成器112で生成された係数である。また、パルス圧縮回路111でのパルス圧縮は時間軸における積和演算であってもよいし、周波数軸におけるフーリエ変換の項別積による実現方法でもよい。パルス圧縮の結果は、実部と虚部の自乗和の平方根を絶対値化回路113で計算することによって、各レンジに対応する受信振幅に変換される。この受信振幅が図 1に示したレンジサイドローブをもつため、既に説明したような本発明のレンジサイドローブ除去回路100に入力される。レンジサイドローブが除去された信号は対数変換器114で対数変換され、その結果がDA変換器115によってアナログ信号に変換され、レーダ指示器に伝送される。   First, the quadrature detector 110 separates the received signal into two signals that are 90 degrees out of phase with each other. In the subsequent processing, the two separated signals are treated as one complex signal in which one signal is a real part of a complex number and the other is an imaginary part of the complex number. Of these two, whichever part may be the real part, the part where the phase is advanced is often the real part. In FIG. 7, the complex signal is represented by a double arrowhead arrow. The complex signal subjected to quadrature detection is subjected to pulse compression by the pulse compression circuit 111. The compression coefficient used at that time is a transmission signal generated by the signal generator 101 or a coefficient generated by the compression coefficient generator 112 based on the transmission signal. It is. Further, the pulse compression in the pulse compression circuit 111 may be a product-sum operation on the time axis, or may be a realization method by a term-specific product of Fourier transform on the frequency axis. The result of pulse compression is converted into a reception amplitude corresponding to each range by calculating the square root of the square sum of the real part and the imaginary part by the absolute value conversion circuit 113. Since this reception amplitude has the range side lobe shown in FIG. 1, it is input to the range side lobe removal circuit 100 of the present invention as described above. The signal from which the range side lobe has been removed is logarithmically converted by the logarithmic converter 114, and the result is converted to an analog signal by the DA converter 115 and transmitted to the radar indicator.

図8に、本発明のパルス圧縮レーダ装置で、港に停泊した船舶から海を観測した場合の受信信号を信号処理した結果[パルス圧縮後の振幅と減算量]を示している。このパルス圧縮レーダのレーダ諸元は、送信パルス幅;4.8マイクロ秒、チャープの周波数偏移幅;16MHz、標本化周波数;40MHz、である。   FIG. 8 shows the result [amplitude and subtraction amount after pulse compression] of the received signal when the sea is observed from the ship anchored at the port with the pulse compression radar apparatus of the present invention. The radar specifications of this pulse compression radar are: transmission pulse width: 4.8 microseconds, chirp frequency shift width: 16 MHz, sampling frequency: 40 MHz.

その実際のレーダ画面を見ると、本発明のレンジサイドローブ除去を行わない場合には、必ずといっていいほど船舶の前後にレンジサイドローブが映っており、さらに、防波堤の前後にもレンジサイドローブが現れ、映像がにじんだようになっている。   Looking at the actual radar screen, if the range side lobe removal of the present invention is not performed, the range side lobe is reflected before and after the ship, and the range side lobe also appears before and after the breakwater. Appears and the video appears to blur.

一方、本発明のレンジサイドローブ除去を行った場合には、船舶の前後に存在したレンジサイドローブが消え、防波堤の前後に存在したレンジサイドローブも消え、その輪郭線がはっきりと確認できるようになった。この処理に関して、ガードセル数Ng=16、参照セル数Nr=392、減算量を計算するための係数は0.77×10-3 (=0.3/Nr)とした。 On the other hand, when the range side lobe removal of the present invention is performed, the range side lobe that exists before and after the ship disappears, the range side lobe that exists before and after the breakwater also disappears, and its outline can be clearly confirmed. became. Regarding this processing, the number of guard cells Ng = 16, the number of reference cells Nr = 392, and the coefficient for calculating the subtraction amount was 0.77 × 10 −3 (= 0.3 / Nr).

図8(a)は受信信号を信号処理した結果のうち、防波堤と船舶の方向を見た場合の振幅例を示す図であり、図8(b)は陸上の物標の方向を見た場合の振幅例を示している。   FIG. 8A is a diagram showing an example of amplitude when the direction of the breakwater and the ship is seen among the results of signal processing of the received signal, and FIG. 8B is a case where the direction of the target on land is seen. An amplitude example is shown.

これらの図8(a)、(b)で、実線がパルス圧縮による振幅 (すなわち、本発明を実施しない場合の振幅) を表し、破線が本発明によって計算された振幅の減算量を表す。図のの横軸がレンジ、縦軸は振幅を対数スケールで表した量である。   8 (a) and 8 (b), the solid line represents the amplitude by pulse compression (that is, the amplitude when the present invention is not implemented), and the broken line represents the amplitude subtraction amount calculated by the present invention. In the figure, the horizontal axis represents the range, and the vertical axis represents the amplitude expressed in a logarithmic scale.

まず、図8(a) について、レンジ730のピークは防波堤であり、その他3つのピークは船舶である。これらピークには、それよりも35dB〜40dB低いレンジサイドローブが前後に付随している。それに対して、計算された振幅の減算量はレンジサイドローブより大きなレベルとなっており、且つ、物標が存在するレンジでは減算量が低下し、物標振幅が削られる量が抑えられている。本発明のサイドローブレンジ除去の処理をした場合、減算量より小さな信号がゼロとなる。   First, in FIG. 8A, the peak in the range 730 is a breakwater, and the other three peaks are ships. These peaks are accompanied by a range side lobe 35 dB to 40 dB lower than that. On the other hand, the calculated amplitude subtraction amount is larger than the range side lobe, and in the range where the target exists, the subtraction amount decreases, and the amount by which the target amplitude is reduced is suppressed. . When the side lobe range removal processing of the present invention is performed, a signal smaller than the subtraction amount becomes zero.

図8(b)について、陸上の物標の振幅である。アルゴリズムの性質上、突出したピークの付近では減算量が大きくなるため、いささか余分に減算している感もあるが、それ以外の場所では減算量がそれほど大きくなることもないので、陸上の映像を著しく消してしまうこともない。   FIG. 8B shows the amplitude of a land target. Due to the nature of the algorithm, the amount of subtraction increases in the vicinity of the prominent peak, so there is a feeling that it is subtracting a little, but in other places the subtraction amount does not increase so much, so the land video is It will not be erased significantly.

本発明では、大きな反射電力をもつ受信信号をパルス圧縮した際に生じるレンジタイムサイドローブの振幅を予測しながら除去することができる。それによって、大型船や近距離の海岸線のにじみをなくし、輪郭がはっきりしたレーダ装置映像を得ることができる。   In the present invention, the amplitude of the range time sidelobe generated when the received signal having a large reflected power is pulse-compressed can be removed while predicting. As a result, blurring of a large ship or a short-distance coastline can be eliminated, and a radar device image with a clear outline can be obtained.

レンジサイドローブを本質的に抑えるのならば、送信波形の振幅を制御する手段が有効であるが、本発明は、送信信号の振幅を制御する回路を特に用いなくてもレンジサイドローブを補正し、鮮明なレーダ装置映像を得ることができる。   If the range side lobe is essentially suppressed, means for controlling the amplitude of the transmission waveform is effective. However, the present invention corrects the range side lobe without using a circuit for controlling the amplitude of the transmission signal. A clear radar device image can be obtained.

また、振幅制御したパルス圧縮レーダ装置であっても、パルス圧縮後の物標振幅が雑音より極めて 大きい場合 (60dB以上)には、レンジサイドローブを抑えきれず同様の問題が発生するが、そのような場合に対しても、本発明を補足的に使用することによって鮮明なレーダ装置映像を得ることができる。   Even with a pulse-compressed radar device with amplitude control, if the target amplitude after pulse compression is much larger than the noise (60 dB or more), the same problem occurs because the range side lobe cannot be suppressed. Even in such a case, a clear radar apparatus image can be obtained by supplementarily using the present invention.

レンジサイドローブ除去の概念を説明する図Diagram explaining the concept of range sidelobe removal 物標信号に影響を及ぼす処理ウインドウの範囲を説明する図Diagram explaining the range of the processing window that affects the target signal サイドローブ除去のフローチャートSidelobe removal flowchart サイドローブ除去のための振幅データ配列の例Example of amplitude data array for sidelobe removal シフトレジスタを用いたレンジサイドローブ除去回路の構成を示す図The figure which shows the structure of the range side lobe removal circuit using a shift register シフトレジスタを用いたレンジサイドローブ除去回路の他の構成を示す図The figure which shows the other structure of the range side lobe removal circuit using a shift register. 本発明のパルス圧縮レーダ装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the pulse compression radar apparatus of this invention 船舶から海を観測した場合の受信信号を信号処理した結果を示す図The figure which shows the result of having processed the received signal when observing the sea from the ship

符号の説明Explanation of symbols

100 レンジサイドローブ除去回路
10 シフトレジスタ
11 注目セル
12,13 ガードセル
14,15 参照セル
20 総和演算部
21〜24加算器
25 総和レジスタ
30 乗算手段
40 減算手段
50 選択出力手段
100 Range Sidelobe Removal Circuit 10 Shift Register 11 Target Cell 12, 13 Guard Cell 14, 15 Reference Cell 20 Sum Operation Unit 21-24 Adder 25 Sum Register 30 Multiplying Unit 40 Subtracting Unit 50 Selective Output Unit

Claims (4)

変調を掛けたパルス状の送信信号を外部に送信し、外部で反射された反射信号を受信信号として受信するとともに、送信信号に基づく基準信号と受信信号との相関処理を行ってパルス圧縮された振幅信号(以下、パルス圧縮信号、という)を得るパルス圧縮レーダ装置において、
レンジ方向に関して物標信号の前後に現れるレンジサイドローブの振幅をパルス圧縮信号に基づいて予測し、予測されたレンジサイドローブの振幅をパルス圧縮信号から減算して、レンジサイドローブを低減するレンジサイドローブ除去手段を有することを特徴とするパルス圧縮レーダ装置。
A modulated pulsed transmission signal is transmitted to the outside, the reflected signal reflected from the outside is received as a reception signal, and the reference signal based on the transmission signal is correlated with the reception signal to perform pulse compression. In a pulse compression radar apparatus that obtains an amplitude signal (hereinafter referred to as a pulse compression signal),
A range side that reduces the range side lobe by predicting the amplitude of the range side lobe that appears before and after the target signal in the range direction based on the pulse compression signal and subtracting the predicted amplitude of the range side lobe from the pulse compression signal. A pulse compression radar apparatus comprising lobe removal means.
前記レンジサイドローブ除去手段は、
中央に1個の注目セル、該注目セルの両側にそれぞれ第1所定数個のガードセル群、該ガードセル群の前記注目セルの反対側にそれぞれ第2所定数個の参照セル群を持つシフトレジスタと、
前記シフトレジスタに一方向から標本化クロックに同期した入力タイミングでパルス圧縮信号を入力し、入力されたパルス圧縮信号を該シフトレジスタ内を上流側から下流側へシフトさせる入力・シフト手段と、
各入力タイミングに同期して前記参照セル群の各セル内に存在するパルス圧縮信号の和を算出する総和演算手段と、
前記総和演算手段のパルス圧縮信号和に、予め設定された係数を乗じて予測サイドローブ振幅を得る乗算手段と、
前記標本化クロックに同期して、前記注目セルに存在するパルス圧縮信号から、前記乗算手段の予測サイドローブ振幅を減算して減算値を得る減算手段と、を有することを特徴とする、請求項1に記載のパルス圧縮レーダ装置。
The range side lobe removing means includes
A shift register having one target cell in the center, a first predetermined number of guard cell groups on each side of the target cell, and a second predetermined number of reference cell groups on the opposite side of the guard cell group to the target cell; ,
An input / shift means for inputting a pulse compression signal at an input timing synchronized with a sampling clock from one direction to the shift register, and shifting the input pulse compression signal from the upstream side to the downstream side in the shift register;
A sum calculating means for calculating a sum of pulse compression signals existing in each cell of the reference cell group in synchronization with each input timing;
Multiplication means for multiplying the sum of pulse compression signals of the sum calculation means by a preset coefficient to obtain a predicted sidelobe amplitude;
2. Subtracting means for obtaining a subtraction value by subtracting the predicted sidelobe amplitude of the multiplication means from a pulse compression signal present in the cell of interest in synchronization with the sampling clock. The pulse compression radar device according to 1.
さらに、前記減算手段からの減算値が正値である場合はその減算値を出力し、負値である場合にはその減算値に代えて零値を出力する選択出力手段を有することを特徴とする、請求項2に記載のパルス圧縮レーダ装置。   Further, when the subtraction value from the subtraction means is a positive value, the subtraction value is output, and when the subtraction value is a negative value, selection output means for outputting a zero value instead of the subtraction value is provided. The pulse compression radar apparatus according to claim 2. 前記総和演算手段は、
前記注目セルに対して前記シフトレジスタの上流側の参照セル群の最も前記一方向側の参照セルのパルス圧縮信号と総和レジスタに保存された総和値とを加算する第1加算器と、該第1加算器の加算値から前記注目セルに対して前記シフトレジスタの上流側のガードセル群の最も前記一方向側のガードセルのパルス圧縮信号を減算する第2加算器と、該第2加算器の加算値と前記注目セルに対して前記シフトレジスタの下流側の参照セル群の最も前記一方向側の参照セルのパルス圧縮信号とを加算する第3加算器と、該第3加算器の加算値から前記注目セルに対して前記シフトレジスタの下流側の参照セル群の前記一方向とは最も逆側の参照セルを通過したパルス圧縮信号を減算する第4加算器とを有し、
前記第4加算器の加算値であるパルス圧縮信号和を出力するとともに、前記総和レジスタに総和値として保存することを特徴とする、請求項2に記載のパルス圧縮レーダ装置。
The sum calculating means is:
A first adder that adds the pulse compression signal of the reference cell closest to the one-direction side of the reference cell group upstream of the shift register to the target cell and the sum value stored in the sum register; A second adder for subtracting the pulse compression signal of the guard cell closest to the one-way side of the guard cell group upstream of the shift register from the addition value of one adder, and the addition of the second adder A third adder for adding the value and the pulse compression signal of the reference cell closest to the one-direction side of the reference cell group downstream of the shift register to the target cell, and the addition value of the third adder A fourth adder for subtracting a pulse compression signal that has passed through a reference cell that is most opposite to the one direction of the reference cell group on the downstream side of the shift register from the target cell;
The pulse compression radar apparatus according to claim 2, wherein a pulse compression signal sum which is an addition value of the fourth adder is output and stored as a sum value in the sum register.
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