JP2009257884A - Radar device - Google Patents
Radar device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009257884A JP2009257884A JP2008105929A JP2008105929A JP2009257884A JP 2009257884 A JP2009257884 A JP 2009257884A JP 2008105929 A JP2008105929 A JP 2008105929A JP 2008105929 A JP2008105929 A JP 2008105929A JP 2009257884 A JP2009257884 A JP 2009257884A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- target
- signal
- transmission
- pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
この発明は、電波を目標物に照射し目標物からの反射波を受信して目標物の速度等を検出するレーダ装置に係るものである。 The present invention relates to a radar apparatus that irradiates a target with radio waves, receives a reflected wave from the target, and detects the speed of the target.
従来のパルスドップラー方式による捜索レーダでは、異なるレンジビンに存在する複数目標を容易に検出することができる。同一レンジビンに存在する複数目標でも、ドップラー周波数が異なっていればそれらを弁別することが可能である。しかしながら、同一レンジビンでドップラー周波数が同じ複数の目標、例えば編隊を組んで移動する航空機群等を個別に検出することはできない。 A conventional search radar using the pulse Doppler method can easily detect a plurality of targets existing in different range bins. Even if multiple targets exist in the same range bin, they can be distinguished if the Doppler frequencies are different. However, it is not possible to individually detect a plurality of targets having the same Doppler frequency in the same range bin, for example, a group of aircraft moving in a formation.
同一距離に存在して、等速度で移動する複数目標を検出できるレーダ方式として、多周波ステップICW(Interrupted Continuous Wave)方式が提案されている(例えば、非特許文献1)。この方式は、送信周波数を細かい周波数差でステップ状に変化させて送信波をパルス化しており、受信信号をパルス方向に周波数分析した後、ピーク検出した距離を超解像信号処理することによって高い距離分解能を得ている。 A multi-frequency stepped ICW (Interrupted Continuous Wave) method has been proposed as a radar method that can detect a plurality of targets that exist at the same distance and move at a constant speed (for example, Non-Patent Document 1). In this method, the transmission frequency is pulsed by changing the transmission frequency in steps with a fine frequency difference. After the received signal is frequency analyzed in the pulse direction, the peak detected distance is processed by super-resolution signal processing. Distance resolution is obtained.
装置規模があまり大きくなく、低価格で実装可能な測距方式として、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式や2周波CW(Continuous Wave)方式がある。これらは簡素な方式である分、以下のような問題点がある。
FMCW方式は、周波数上昇期間と周波数下降期間という2つの観測期間において目標物からの反射波を受信して得た受信信号と送信信号とのビート信号を生成し、周波数上昇期間で得たビート信号と周波数下降期間で得たビート信号とを組み合わせて目標物の相対速度と距離とを検出する方式である。この方式において複数目標からの反射波を受信した場合、周波数上昇期間のup掃引と周波数下降期間のdown掃引での検出周波数のペアリング誤作動が発生する可能性がある。
There are FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) method and 2 frequency CW (Continuous Wave) method as a ranging method which is not so large and can be implemented at low cost. Since these are simple methods, they have the following problems.
The FMCW method generates a beat signal between a reception signal and a transmission signal obtained by receiving a reflected wave from a target in two observation periods, a frequency increase period and a frequency decrease period, and obtains a beat signal obtained in the frequency increase period. And a beat signal obtained during a frequency drop period to detect the relative speed and distance of the target. When reflected waves from a plurality of targets are received in this method, a pairing malfunction of the detected frequency may occur in the up sweep during the frequency increase period and the down sweep during the frequency decrease period.
一方、2周波CW方式は、2つの周波数f1、f2の送信波を所定期間ずつ送信して、それぞれの受信波の周波数と位相情報から目標物を検出する方式である。2周波CW方式は、送受信系が簡素であり信号処理負荷はFMCW方式と同等であるため、低コスト化を優先する場合のレーダ方式として有効である。しかしながら、二つの送信周波数に対する受信信号の目標周波数成分の位相差から距離を求めるという原理に基づいているため、等速の複数目標が存在する場合には多重波(位相の異なる同じ周波数の複数波)環境となり距離計測に誤作動が発生するという問題が生じる。 On the other hand, the two-frequency CW method is a method in which transmission waves of two frequencies f 1 and f 2 are transmitted for a predetermined period and a target is detected from frequency and phase information of each reception wave. The two-frequency CW method is effective as a radar method when cost reduction is prioritized because the transmission / reception system is simple and the signal processing load is the same as that of the FMCW method. However, since it is based on the principle of obtaining the distance from the phase difference between the target frequency components of the received signal for the two transmission frequencies, multiple waves (multiple waves of the same frequency with different phases) are present when there are multiple targets at the same speed. ) It becomes an environment, and the problem that malfunction occurs in distance measurement arises.
これに対して、多周波ステップICW方式は、送信周波数を細かい周波数差でステップ状に変化させて送信波をパルス化することで、等速の複数目標を距離方向で分離することが可能であるという特徴を有する。 On the other hand, the multi-frequency step ICW method can separate a plurality of constant speed targets in the distance direction by changing the transmission frequency in steps with a small frequency difference and pulsing the transmission wave. It has the characteristics.
多周波ステップICW方式を用いたレーダは、近距離用レーダへの適用を考えて開発されたものであり、捜索レーダのように近距離から遠距離まで探索する必要があるレーダにはそのまま適用することが困難であった。 The radar using the multi-frequency step ICW method was developed considering application to a short-range radar, and is applied as it is to a radar that needs to search from a short distance to a long distance like a search radar. It was difficult.
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。すなわち、多周波ステップICW方式を用いたレーダにおいて、パルス幅を広くしてパルス内変調を施したパルス信号を送出し、受信時にパルス圧縮処理を行う変調信号相関手段を備えたことにより、遠距離の距離方向で近接した複数目標を分離して検出できるようにしたことを特徴とする。また、遠距離の単一目標に対して距離方向に細かく分解した目標のエコーを受信することができて、目標の距離プロファイルを得ることができる。更に言えば、同一距離の複数目標のドップラー周波数が異なっていれば、それぞれの目標の距離プロファイルを個別に得ることができる。この結果は目標の認識・識別に活用できる。 The present invention has been made to solve such problems. In other words, in a radar using the multi-frequency step ICW method, a long distance is provided by providing a modulation signal correlation means for transmitting a pulse signal with a wide pulse width and performing intra-pulse modulation, and performing a pulse compression process at the time of reception. A plurality of targets that are close in the distance direction can be separated and detected. In addition, it is possible to receive an echo of a target that is finely decomposed in the distance direction with respect to a single target at a long distance, and obtain a target distance profile. Furthermore, if the Doppler frequencies of a plurality of targets having the same distance are different, the distance profile of each target can be obtained individually. This result can be used for target recognition and identification.
この発明に係るレーダ装置は、
パルス状の送信信号の周波数を変化させて、送信信号パルス内に変調を施すパルス内変調手段と、
パルス内変調手段から転送される信号を入力し、周波数変換、増幅処理を行って送信信号を生成し、アンテナを介して放射する送信機と、
送信信号の目標からの反射波をアンテナを介して受信する受信機から転送される受信信号を入力し、ディジタル信号に変換するA/D変換器と、
送信信号のパルス内変調信号を使用して、A/D変換器で変換された受信ディジタル信号に相関処理を行う変調信号相関手段と、
上記変調信号相関手段から転送される信号を周波数分析する周波数分析手段と、
上記周波数分析手段の結果から目標信号を抽出する目標検出手段と、
上記目標検出手段の結果から目標までの距離を計測する目標距離算出手段と、
を備える。
The radar apparatus according to the present invention is
In-pulse modulation means for changing the frequency of the pulsed transmission signal to modulate the transmission signal pulse;
A transmitter that inputs a signal transferred from the intra-pulse modulation means, performs frequency conversion, amplification processing to generate a transmission signal, and radiates through an antenna;
An A / D converter that inputs a reception signal transferred from a receiver that receives a reflected wave from a target of a transmission signal via an antenna and converts it into a digital signal;
Modulated signal correlation means for performing correlation processing on the received digital signal converted by the A / D converter using the intra-pulse modulation signal of the transmission signal;
Frequency analysis means for frequency analysis of the signal transferred from the modulated signal correlation means;
Target detection means for extracting a target signal from the result of the frequency analysis means;
Target distance calculation means for measuring the distance from the result of the target detection means to the target;
Is provided.
この発明に係るレーダ装置によれば、パルス状の送信信号の周波数を変化させて、送信信号パルス内に変調を施した信号をアンテナから放射し、アンテナを介して受信した目標からの送信信号反射波の受信信号を、ディジタル信号に変換し、送信信号のパルス内変調信号を使用して、受信ディジタル信号に相関処理を行うことにより、遠距離の距離方向に近接した複数目標を分離して検出することができる。 According to the radar apparatus of the present invention, the frequency of the pulsed transmission signal is changed, the signal modulated in the transmission signal pulse is radiated from the antenna, and the transmission signal reflected from the target received through the antenna is reflected. By converting the received wave signal into a digital signal and using the intra-pulse modulated signal of the transmitted signal to perform correlation processing on the received digital signal, multiple targets that are close to each other in the long distance direction are detected separately can do.
以下、この発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。ここでは、送信パルス内変調方式として、符号系列による変調を行う場合を一例として取り扱うことにする。
図において、1は送受信アンテナ、2はサーキュレータ、3は送信機、4はステップされた周波数毎にパルス内変調を施す符号変調器、5は疑似ランダム符号等の符号を発生させる符号系列生成器、6はステップ状に周波数を変化させるステップ周波数発生器、7は受信機、8は受信信号をディジタル信号に変換するA/D変換器、9は受信信号をパルス圧縮処理する変調信号相関手段、10は変調信号相関手段9から転送される信号について周波数分析を行う周波数分析手段、11は周波数分析手段10の結果から目標信号を抽出する目標検出手段、12は検出された目標の距離を計算する目標距離算出手段である。
20はパルス内変調手段で、符号変調器4、符号系列生成器5、ステップ周波数発生器6から構成される。
図2は、受信側でのパルス圧縮処理を前提として、送信波をパルス内変調した多周波ステップICW方式における送信信号の送受信のタイミングを示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to
In the figure, 1 is a transmission / reception antenna, 2 is a circulator, 3 is a transmitter, 4 is a code modulator that performs intra-pulse modulation for each stepped frequency, 5 is a code sequence generator that generates a code such as a pseudo-random code, 6 is a step frequency generator that changes the frequency stepwise, 7 is a receiver, 8 is an A / D converter that converts the received signal into a digital signal, 9 is a modulation signal correlating means that performs pulse compression processing on the received signal, 10 Is a frequency analysis means for performing frequency analysis on the signal transferred from the modulation signal correlation means 9, 11 is a target detection means for extracting a target signal from the result of the frequency analysis means 10, and 12 is a target for calculating the distance of the detected target. It is a distance calculation means.
FIG. 2 is a diagram illustrating transmission / reception timings of transmission signals in a multi-frequency step ICW method in which a transmission wave is modulated in a pulse on the premise of pulse compression processing on the reception side.
続いて、この発明の実施の形態1によるレーダ装置の動作について説明する。レーダ装置に要求される速度分解能を満足するために周波数分析処理の原理上必要とされる最小観測時間をTCとする。
ステップ周波数発生器6では、一定の時間、同一の中心周波数で送信信号を発生して、図2に示すようにその周波数をf0からfN−1まで変化させることを繰り返す。符号系列生成器5では、疑似ランダム符号、例えばバーカー符号等のパルス圧縮処理に都合が良い符号系列を発生する。符号変調器4では、ステップ周波数発生器6で発生させた信号に対して、符号系列生成器5で発生された符号系列に基づいて変調処理を行う。
Next, the operation of the radar apparatus according to
The step frequency generator 6 repeatedly generates a transmission signal at the same center frequency for a fixed time and changes the frequency from f 0 to f N−1 as shown in FIG. The
図2に示すように送信機3で送出される信号は、最小観測時間にTC内において周波数をΔfずつ増加させる周波数変調過程をM回反復する。ここで、Mは2以上の自然数である。図2は、このようにして発生した送信信号の波形図である。反復される周波数変調過程は、時間TPRI毎にN段階(ただしNは2以上の自然数)に亘って送信信号の周波数をΔfずつ増加させるものである。1回の周波数変調過程の時間幅TSはTS=TPRI×Nで与えられる。変調される周波数の範囲(帯域幅)BはB=Δf×Nから得られる。また、送信信号はサブパルス幅Tchipで符号変調されている。
このようにして発生した送信信号はRF(Radio Frequency)帯域の送信信号に変換され、さらに送信パルス信号にパルス化されてアンテナ1より送信波として放射される。目標に照射された送信波はその一部がエコー(反射波)として再びアンテナ1に到来する。
As shown in FIG. 2, the signal transmitted from the
The transmission signal generated in this way is converted into a transmission signal in an RF (Radio Frequency) band, further pulsed into a transmission pulse signal, and radiated from the
サーキュレータ2は、送信機3とアンテナ1との接続及び受信機7とアンテナ1との接続を時分割で切り替えるスイッチである。すなわち送信機3で発生した送信パルス信号を送信波として目標に照射するタイミングでは、送信機3とアンテナ1とを直結する。一方、送信波が目標に反射されてエコーとしてアンテナ1に戻ってくるタイミングでは、受信機7とアンテナ1とを直結するようになっている。こうすることによって、アンテナ1を送受兼用とすることができ、回路規模や装置規模を小さくすることができる。
The
アンテナ1は、反射波を受信してRF帯域のアナログ受信信号を出力する。受信機7は、より低速の信号処理回路で受信信号を処理可能とするために、サーキュレータ2から転送されるRF帯域の受信信号をビデオ帯域の信号に周波数変換するとともに、ベースバンド変換を行う部位である。
RF帯のアナログ受信信号は受信機7で周波数変換、ベースバンド変換される。この変換後の信号をx(t)とする。A/D変換器8はそのアナログ受信信号をディジタル信号に変換する。この時のサンプリング間隔によって距離ゲートが形成される。ここで、距離ゲート番号r、周波数変調過程番号m、周波数ステップ番号nを用いて表現した受信信号をX(n,m,r)とすると、X(n,m,r)は式(1)で表される。
The
The RF band analog received signal is subjected to frequency conversion and baseband conversion by the
ここで、T0は各パルス送信後から反射波を受信するまでの時間、τsは受信信号をディジタル信号として取り込む際のサンプリング間隔である。 Here, T 0 is the time from when each pulse is transmitted until the reflected wave is received, and τ s is the sampling interval when the received signal is captured as a digital signal.
変調信号相関手段9では、レーダ信号処理ではよく知られたパルス圧縮処理が行われる。多周波ステップICW方式は、比較的狭い送受信帯域にて高い距離分解能が得られるという特徴を有するが、遠距離用のレーダに適用する場合には距離にアンビギュイティが発生する。そのため、パルス繰り返し周期を長くしてパルスレーダとしての距離アンビギュイティを無くすことが必要である.次いで,各送信パルスをパルス内変調し、受信系では前処理としてパルス圧縮処理により、多周波ステップICW方式の距離アンビギュイティ以内程度に距離分解能を向上させる方法を採用することが合理的である。具体的には、隣接する送信パルス間で変化させる周波数範囲を一部重複させることで実現している。
変調信号相関手段9によるパルス圧縮後の受信信号XPC(n,m,r)は、符号系列生成器5で発生させた符号系列FPNより次式から求めることができる。
The modulation signal correlator 9 performs pulse compression processing well known in radar signal processing. The multi-frequency step ICW method has a feature that high distance resolution can be obtained in a relatively narrow transmission / reception band, but ambiguity occurs in the distance when applied to a long-distance radar. Therefore, it is necessary to lengthen the pulse repetition period and eliminate the distance ambiguity as a pulse radar. Next, it is reasonable to adopt a method in which each transmission pulse is modulated in the pulse and the distance resolution is improved within the distance ambiguity of the multi-frequency step ICW method by pulse compression processing as preprocessing in the reception system. . Specifically, this is realized by partially overlapping the frequency range to be changed between adjacent transmission pulses.
The reception signal X PC (n, m, r) after pulse compression by the modulation signal correlator 9 can be obtained from the code sequence F PN generated by the
周波数分析手段10は、複数の周波数変調過程に亘って同一のステップ周波数に変調された送信信号の反射波から得られた受信信号を周波数分析する。この処理は、保持されているパルス圧縮後の受信信号XPC(n,m,r)のうち、距離ゲートr毎にnを固定して、複数のmに対して得られるXPC(n,m,r)を取得して周波数分析することに相当する。周波数分析方法としてフーリエ変換を用いるとすれば、周波数分析結果は式(3)で表される。 The frequency analysis means 10 performs frequency analysis on the reception signal obtained from the reflected wave of the transmission signal modulated to the same step frequency over a plurality of frequency modulation processes. This process received signals X PC after pulse compression, which is held (n, m, r) of the, by fixing the n for each of the range gates r, X PC obtained for a plurality of m (n, This corresponds to acquiring m, r) and performing frequency analysis. If Fourier transform is used as the frequency analysis method, the frequency analysis result is expressed by Expression (3).
目標検出手段11は、式(3)で得られる周波数分析結果から目標を検出する。まず式(3)で表されるFk(n,r)の振幅値の和を、例えば式(4)のように算出する。 The target detection unit 11 detects the target from the frequency analysis result obtained by the expression (3). First, the sum of the amplitude values of F k (n, r) represented by the equation (3) is calculated, for example, as in the equation (4).
続いて、目標検出手段11は、式(4)のGk(r)の値がピークとなる周波数成分番号kを求める。この処理は、式(4)の左辺Gkの値を極大とする周波数成分番号kpeak(r)を探索することによって実施される。一方、受信信号のピーク周波数fpeak(n,r)は式(5)で与えられる。 Subsequently, the target detection unit 11 obtains a frequency component number k at which the value of G k (r) in Expression (4) peaks. This process is performed by searching for a frequency component number k peak (r) that maximizes the value of the left side G k of equation (4). On the other hand, the peak frequency f peak (n, r) of the received signal is given by equation (5).
目標検出手段11は、式(4)を極大とするピーク周波数番号と式(5)とから目標物の相対速度viを求めて、このviを相対速度として出力する。
また、この相対速度の算出に用いたピーク周波数の情報を周波数分析情報として出力する。周波数分析情報とは、例えば周波数分析手段10が出力する周波数分析結果(式(3)の結果)とこの周波数分析結果の振幅値のピークとなる周波数成分番号(式(4)の値を極大にするk)を含む情報である。
The target detection means 11 obtains the relative speed v i of the target from the peak frequency number that maximizes the formula (4) and the formula (5), and outputs this v i as the relative speed.
Moreover, the information of the peak frequency used for calculation of this relative speed is output as frequency analysis information. The frequency analysis information refers to, for example, the frequency analysis result (result of expression (3)) output by the frequency analysis means 10 and the frequency component number (expression (4)) that is the peak of the amplitude value of this frequency analysis result. K).
目標距離算出手段12は、式(3)における一つのnについて求められた複数の周波数変調過程に亘るピーク周波数を他のnについても求め、それぞれのピーク周波数の位相間変位(変化の度合い、変化率)に基づいて等速複数目標の距離を分離する部位である。この処理は、周波数変調過程においてステップ周波数を単調増加、あるいは単調減少させる場合には、n方向についてのピーク周波数の位相勾配を求めることに相当する。 The target distance calculation means 12 also obtains the peak frequency over a plurality of frequency modulation processes obtained for one n in Equation (3) for the other n, and the interphase displacement (degree of change, change of each peak frequency). This is a part that separates the distances of a plurality of constant speed targets based on the rate. This process corresponds to obtaining the phase gradient of the peak frequency in the n direction when the step frequency is monotonously increased or monotonously decreased in the frequency modulation process.
具体的には、目標距離算出手段12は、反復される複数の周波数変調過程の同一ステップ周波数に変調した送信波のエコーを受信して得た受信信号を、超分解能周波数推定法により周波数分析する。このような超分解能周波数推定法としては、MUSIC(Multiple Signal Classification)法、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique)法、ML(Maximum Likelihood)法、Capon法、最大エントロピー法、線形予測法、最小ノルム法等を用いることができるが、ここではMUSIC法を例に具体的な処理の例について説明する。 Specifically, the target distance calculation means 12 performs frequency analysis on the received signal obtained by receiving the echo of the transmission wave modulated to the same step frequency of a plurality of repeated frequency modulation processes using the super-resolution frequency estimation method. . Such super-resolution frequency estimation methods include MUSIC (Multiple Signal Classification) method, ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique) method, ML (Maximum Likelihood) method, Capon method, maximum entropy method, linear prediction method, Although a minimum norm method or the like can be used, a specific example of processing will be described here using the MUSIC method as an example.
まず、目標検出手段11によって求められた周波数分析手段10によるフーリエ変換出力での振幅値がピークとなる周波数の一つを周波数番号kpeakとする。目標距離算出手段12は、周波数分析結果において、周波数番号kpeakに対応する周波数成分と、この周波数成分の前後のいくつかの周波数成分とを組み合わせて周波数平均処理を行う。
First, one of the frequencies at which the amplitude value in the Fourier transform output by the
以下の説明においては、例として周波数番号kpeakに対応する周波数成分とこの周波数成分の前後の周波数成分を一つずつ用いるものとする。すなわち、周波数番号kpeak−1に対応する周波数成分、周波数番号kpeakに対応する周波数成分、周波数番号kpeak+1に対応する周波数成分の3つを用いる。 In the following description, as an example, one frequency component corresponding to the frequency number k peak and one frequency component before and after this frequency component are used. That is, three components are used: a frequency component corresponding to the frequency number k peak −1, a frequency component corresponding to the frequency number k peak, and a frequency component corresponding to the frequency number k peak +1.
周波数番号kpeakの周波数成分に複数の目標が存在する場合に、それぞれの目標の距離を分離するためには、送信信号の周波数変調過程の各ステップ周波数部分間で、受信信号間の周波数を分離する必要がある。周波数変調過程のステップ周波数n(n=1〜N)が異なる周波数を分離可能とするために、まずステップ周波数番号nの異なるデータサンプリングをNsからなるサブ行列Fqとして、 In order to separate the distance of each target when there are multiple targets in the frequency component of frequency number k peak, the frequency between the received signals is separated between each step frequency part of the frequency modulation process of the transmission signal. There is a need to. In order to make it possible to separate frequencies having different step frequencies n (n = 1 to N) in the frequency modulation process, first, data sampling with different step frequency numbers n is set as a sub-matrix Fq composed of N s .
を定義し、このサブ行列Fqの相関行列の平均処理を式(7)のように行う。 And the average processing of the correlation matrix of the sub-matrix Fq is performed as shown in Equation (7).
続いて目標距離算出手段12は、式(7)によって周波数平均して得られた相関行列Rの固有値展開を行い、雑音の固有値に対応する固有ベクトルeα(α=1,…,NS−P)からなる雑音空間E=[e1 … eNs-P]を求める。ここで、Pは信号数であり、例えば、雑音の固有値より大きな固有値数から得られる。 Subsequently, the target distance calculation means 12 performs eigenvalue expansion of the correlation matrix R obtained by frequency averaging according to the equation (7), and the eigenvector e α (α = 1,..., N S −P corresponding to the noise eigenvalue. ) Noise space E = [e 1 ... E Ns−P ]. Here, P is the number of signals, and is obtained from, for example, the number of eigenvalues larger than the eigenvalue of noise.
このあと目標距離算出手段12は、周波数推定処理を行って複数の目標の距離をそれぞれ算出する。この周波数推定処理は次のようなものである。即ち、式(8)のようにモードベクトルa(R)と雑音空間Eによって表される評価関数MUSIC(R)の値を極大にするモードベクトルを算出する。 Thereafter, the target distance calculation means 12 performs frequency estimation processing to calculate the distances of the plurality of targets, respectively. This frequency estimation process is as follows. That is, a mode vector that maximizes the value of the evaluation function MUSIC (R) represented by the mode vector a (R) and the noise space E is calculated as in equation (8).
ここでモードベクトルa(R)は式(9)によって与えられる。 Here, the mode vector a (R) is given by equation (9).
即ち、式(8)の評価関数MUSIC(R)を極大にする式(9)のモードベクトルa(R)を与えるRを複数算出し、それらを複数の各目標の距離として出力する。 In other words, a plurality of Rs that give the mode vector a (R) of Expression (9) that maximizes the evaluation function MUSIC (R) of Expression (8) are calculated, and these are output as the distances of the respective targets.
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、従来の多周波ステップICW方式では困難であった、遠距離の距離方向に近接した複数目標を分離して検出することが可能になる。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to separately detect a plurality of targets that are close to each other in the long distance direction, which is difficult with the conventional multi-frequency step ICW method. .
なお、上述の説明においては周波数分析方法としてフーリエ変換を例にとって説明したが、超分解能法で周波数分析を行うことも可能である。 In the above description, the Fourier transform has been described as an example of the frequency analysis method, but it is also possible to perform frequency analysis by the super-resolution method.
また、周波数変調過程において、送信機3では基準信号の周波数をΔfずつ段階的に単調増加させるものとした。しかしながらここで要求される構成としては、複数の周波数に変調させることのみであるから、周波数を単調減少させる構成やランダムな周波数に変調させる構成など、他の方法で周波数変調を行ってもよい。
In the frequency modulation process, the
また、符号系列生成器で発生する符号パターンは、ステップさせる周波数毎に同一でもかまわないが、符号パターンを周波数毎に異なるようにすることで、2次エコーの影響を軽減する効果が期待できる。 Further, the code pattern generated by the code sequence generator may be the same for each frequency to be stepped. However, by making the code pattern different for each frequency, an effect of reducing the influence of the secondary echo can be expected.
また、送信パルス信号のパルス内変調の方法として、実施の形態1では符号系列による変調方法を一例として説明したが、チャープ信号のように周波数を連続的に変化させる変調方式を用いても同様な効果が期待できる。 In addition, as a method for intra-pulse modulation of a transmission pulse signal, the modulation method using a code sequence has been described as an example in the first embodiment. However, the same method may be used even when a modulation method that continuously changes the frequency like a chirp signal is used. The effect can be expected.
また、実施の形態1では送信アンテナと受信アンテナを共用する構成のレーダ装置を提示したが、送信アンテナと受信アンテナを別に備えた構成のレーダ装置においても同様な効果が期待できる。 In the first embodiment, the radar apparatus configured to share the transmitting antenna and the receiving antenna is presented. However, the same effect can be expected in a radar apparatus configured separately including the transmitting antenna and the receiving antenna.
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2によるレーダ装置の構成図である。図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示し、説明を省略する。実施の形態1によるレーダ装置と比べて実施の形態2における特徴的な部分は、パルス繰り返し周波数切り替え手段30と、目標検出手段11の代わりに新たな目標検出手段31を設けた点にある。目標検出手段31は、図1の目標検出手段11と同等の動作をするが、それに加えて検出した目標の速度と距離を記憶するメモリを保持しており、パルス繰り返し周波数切り替え手段30からの制御信号によりこれを目標距離算出手段12に転送する機能を備えている。
3 is a block diagram of a radar apparatus according to
続いて、この発明の実施の形態2によるレーダ装置の動作について説明する。この発明の実施の形態2によるレーダ装置は、図2におけるTPRIに相当するパルス繰り返し周期を切り替えて動作する。パルス繰り返し周期を長く、すなわちパルス繰り返し周波数を低くしたレーダはL−PRF(Low−Pulse Repetition Frequency)レーダと呼ばれる。一方、パルス繰り返し周期を短く、すなわちパルス繰り返し周波数を高くしたレーダはH−PRF(High−Pulse Repetition Frequency)レーダと呼ばれる。パルス繰り返し周波数によって、それぞれのレーダは次のような特長を持つ。L−PRFレーダではパルスを送出する時間間隔が長いため、目標からの反射波が次のパルスを送出する前に受信される。すなわち距離にアンビギュイティがない。逆にH−PRFレーダではパルスを送出する時間間隔が短く多数のパルスを受信できるため、計測できる目標の速度範囲が広く速度にアンビギュイティがない。
Next, the operation of the radar apparatus according to
この実施の形態2では、これらパルス繰り返し周波数の違いによる特長を利用する。図3のブロック図に示すように、多周波パルスICW方式を用いたレーダでは、まず受信信号から周波数分析を行って目標検出を行う。そこで、この周波数分析による目標速度の検出時には、計測した速度にアンビギュイティがないH−PRFモードでレーダを動作させることで正しく目標速度を計測できる。この時は目標の距離にアンビギュイティが発生するため、目標距離算出手段12は動作させない。H−PRFモードで計測された目標速度と距離は、目標検出手段31に一時的に保持される。
次にL−PRFモードに切り替える。L−PRFモードでは周波数分析、目標検出、および目標距離算出処理を行う。この時、目標検出手段31で計測された目標の速度と、H−PRFモードで計測してメモリ内部に保持しておいた目標速度を比較して、両者の差がほとんどない場合にはそのまま処理を実施する。双方の目標速度が大きく異なる場合には、L−PRFによる速度アンビギュイティが発生している可能性があるので、保持しておいた目標速度データを目標距離算出手段12へ転送する。
In the second embodiment, the feature due to the difference in these pulse repetition frequencies is used. As shown in the block diagram of FIG. 3, the radar using the multi-frequency pulse ICW method first performs target analysis by performing frequency analysis from the received signal. Therefore, when the target speed is detected by the frequency analysis, the target speed can be correctly measured by operating the radar in the H-PRF mode in which the measured speed has no ambiguity. At this time, since the ambiguity occurs at the target distance, the target distance calculation means 12 is not operated. The target speed and distance measured in the H-PRF mode are temporarily held in the target detection means 31.
Next, the mode is switched to the L-PRF mode. In the L-PRF mode, frequency analysis, target detection, and target distance calculation processing are performed. At this time, the target speed measured by the target detection means 31 is compared with the target speed measured in the H-PRF mode and held in the memory. To implement. If the two target speeds are significantly different, there is a possibility that speed ambiguity has occurred due to L-PRF, so the stored target speed data is transferred to the target distance calculation means 12.
以上のように、この発明の実施の形態2によれば、速度や距離のアンビギュイティを回避しながら、従来の多周波ステップICW方式では困難であった、遠距離の距離方向に近接した複数目標を分離して検出することが可能になる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, while avoiding the ambiguity of speed and distance, a plurality of close proximity in the long distance direction, which is difficult with the conventional multi-frequency step ICW method, is achieved. The target can be detected separately.
この発明のレーダ装置は、近距離だけでなく遠距離の複数目標を同時に検出・分離することができるため、自動車等の車両搭載用だけでなく、航空機等を検出する一般的な捜索用レーダに利用可能である。 The radar apparatus according to the present invention can detect and separate not only a short distance but also a plurality of long distance targets at the same time, so that it can be used not only for mounting on a vehicle such as an automobile but also for a general search radar for detecting an aircraft or the like. Is available.
1;送受信アンテナ、2;サーキュレータ、3;送信機、4;符号変調器、5;符号系列生成器、6;ステップ周波数発生器、7;受信機、8;A/D変換器、9;変調信号相関手段、10;周波数分析手段、11;目標検出手段、12;目標距離算出手段、20;パルス内変調手段、30;パルス繰り返し周波数切り替え手段。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
送信周波数を変化させて、送信信号パルス内に変調を施すパルス内変調手段と、
パルス内変調手段から転送される信号を入力し、周波数変換、増幅処理を行って送信信号を生成し、アンテナを介して目標に照射する送信機と、
目標からの反射波を受信する受信機から転送される受信信号を入力し、ディジタル信号に変換するA/D変換器と、
送信信号のパルス内変調信号を使用して、A/D変換器で変換されたディジタル信号に相関処理を行う変調信号相関手段と、
上記変調信号相関手段から転送される信号を周波数分析する周波数分析手段と、
上記周波数分析手段の結果から目標信号を抽出する目標検出手段と、
上記目標検出手段の結果から目標までの距離を計測する目標距離算出手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。 In a radar device that generates a pulsed transmission signal and irradiates the target as a transmission wave, receives the reflected wave of the transmission wave reflected by the target, and calculates the relative speed and distance of the target.
In-pulse modulation means for modulating the transmission signal pulse by changing the transmission frequency;
A transmitter that inputs a signal transferred from the intra-pulse modulation means, performs frequency conversion, amplification processing to generate a transmission signal, and irradiates the target via an antenna;
An A / D converter that receives a received signal transferred from a receiver that receives a reflected wave from a target and converts it into a digital signal;
Modulation signal correlation means for performing correlation processing on the digital signal converted by the A / D converter using the intra-pulse modulation signal of the transmission signal,
Frequency analysis means for frequency analysis of the signal transferred from the modulated signal correlation means;
Target detection means for extracting a target signal from the result of the frequency analysis means;
Target distance calculation means for measuring the distance from the result of the target detection means to the target;
A radar apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008105929A JP2009257884A (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | Radar device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008105929A JP2009257884A (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | Radar device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009257884A true JP2009257884A (en) | 2009-11-05 |
Family
ID=41385497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008105929A Pending JP2009257884A (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | Radar device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009257884A (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011149805A (en) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Toshiba Corp | Radar system, missile guiding system, and method for detecting target |
JP2011149806A (en) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Toshiba Corp | Radar system, missile guiding system, and method for detecting target |
JP2011149871A (en) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Toshiba Corp | Frequency detector, composite band radar equipped with the frequency detector, and missile guiding device |
JP2011247776A (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
JP2012042214A (en) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
JP2013088347A (en) * | 2011-10-20 | 2013-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | Rader device |
JP2014196957A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 日本電気株式会社 | Sensor device, target response estimation method and target response estimation program for sensor device |
JP6033469B2 (en) * | 2013-12-27 | 2016-11-30 | 三菱電機株式会社 | Radar apparatus and distance-speed measurement method |
JP6567220B1 (en) * | 2018-09-13 | 2019-08-28 | 三菱電機株式会社 | Radar apparatus and target distance measuring method |
KR102208365B1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-01-27 | 국방과학연구소 | Radar phase calibration system, method for synchronizing radar pulse-repetition-frequency, computer-readable recording medium and computer program having program language for the same |
CN112526504A (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-19 | 安波福技术有限公司 | Object distance and velocity detection based on varying radar pulse repetition time |
RU2804395C1 (en) * | 2023-04-04 | 2023-09-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Radar ranging method |
-
2008
- 2008-04-15 JP JP2008105929A patent/JP2009257884A/en active Pending
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011149805A (en) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Toshiba Corp | Radar system, missile guiding system, and method for detecting target |
JP2011149806A (en) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Toshiba Corp | Radar system, missile guiding system, and method for detecting target |
JP2011149871A (en) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Toshiba Corp | Frequency detector, composite band radar equipped with the frequency detector, and missile guiding device |
JP2011247776A (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
JP2012042214A (en) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
JP2013088347A (en) * | 2011-10-20 | 2013-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | Rader device |
JP2014196957A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 日本電気株式会社 | Sensor device, target response estimation method and target response estimation program for sensor device |
JP6033469B2 (en) * | 2013-12-27 | 2016-11-30 | 三菱電機株式会社 | Radar apparatus and distance-speed measurement method |
JP6567220B1 (en) * | 2018-09-13 | 2019-08-28 | 三菱電機株式会社 | Radar apparatus and target distance measuring method |
WO2020054031A1 (en) * | 2018-09-13 | 2020-03-19 | 三菱電機株式会社 | Radar device and target distance measurement method |
GB2590303A (en) * | 2018-09-13 | 2021-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device and target distance measurement method |
GB2590303B (en) * | 2018-09-13 | 2022-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device and target distance measurement method |
CN112526504A (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-19 | 安波福技术有限公司 | Object distance and velocity detection based on varying radar pulse repetition time |
CN112526504B (en) * | 2019-09-17 | 2024-08-06 | 安波福技术股份公司 | Object distance and speed detection from varying radar pulse repetition times |
US12092724B2 (en) | 2019-09-17 | 2024-09-17 | Aptiv Technologies AG | Object range and velocity detection from varying radar pulse repetition times |
KR102208365B1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-01-27 | 국방과학연구소 | Radar phase calibration system, method for synchronizing radar pulse-repetition-frequency, computer-readable recording medium and computer program having program language for the same |
RU2804395C1 (en) * | 2023-04-04 | 2023-09-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Radar ranging method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009257884A (en) | Radar device | |
JP4665962B2 (en) | Target detection device | |
CN111157981B (en) | Multiple-input multiple-output frequency modulation continuous wave radar system | |
US11215692B2 (en) | FMCW radar with additional AM for interference detection | |
US10234541B2 (en) | FMCW radar device | |
US7567201B2 (en) | Vehicle-installation direction detection apparatus enabling accurate detection of target body directions irrespective of vehicle speed | |
KR102204839B1 (en) | Apparatus and method of detecting target using radar | |
JP3699450B2 (en) | Method and apparatus for measuring distance and relative velocity of distant objects | |
US9063225B2 (en) | High resolution Doppler collision avoidance radar | |
CN108885254B (en) | Object detection device | |
US8031106B2 (en) | Object ranging | |
JPWO2007020704A1 (en) | Target detection method and target detection apparatus | |
JP5371277B2 (en) | Radar equipment | |
JP2012103203A (en) | Fmcw radar device | |
JP2007232385A (en) | Electronic scanning type radar | |
US20220308197A1 (en) | Radar device, observation target detecting method, and in-vehicle device | |
JP2009025159A (en) | Radar device | |
US20220260702A1 (en) | Radar-Based Target Tracker | |
JP2016151424A (en) | Radar system | |
US20230168360A1 (en) | Radar measurement method | |
KR20200085903A (en) | Method and method of operating a radar system with improved range resolution by mutually delayed orthogonal codes | |
KR20190135267A (en) | Continuous wave radar and ranging method using the continuous wave radar | |
US20240255611A1 (en) | Information processing device and information processing method | |
WO2022249552A1 (en) | Information processing device and information processing method | |
KR20070096009A (en) | Target detecting device |