JP2010060353A - Radar system - Google Patents

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JP2010060353A JP2008224394A JP2008224394A JP2010060353A JP 2010060353 A JP2010060353 A JP 2010060353A JP 2008224394 A JP2008224394 A JP 2008224394A JP 2008224394 A JP2008224394 A JP 2008224394A JP 2010060353 A JP2010060353 A JP 2010060353A
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Yasuhiro Harasawa
康弘 原沢
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a radar system for preventing a clutter from lingering by estimating a clutter center frequency corrected in a Doppler frequency when there occurs the folding of the Doppler frequently of the clutter. <P>SOLUTION: The radar system includes: a clutter estimating data extraction means 1 for extracting a signal for estimating the number of clutters and a center frequency from a reception signal of a pulse radar; a clutter number determination means 2 for estimating the number of clutters received from the extracted signal; a switch 3 for switching contents of clutter suppression carried out from results of determination of the number of clutters; a folding-corrected clutter center frequency estimation means 4 for using the extracted signal and results of determining the number of clutters and estimating the clutter center frequency by avoiding an estimation error occurring when the frequency folding of the clutter takes place; and a clutter suppression part 5 in which processing contents are determined depending on the number of clutters by the switch, the clutter center frequency estimation value transferred from the folding-corrected clutter center frequency estimation means is inputted and the clutter in the reception signal is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、電波を目標物に照射し、受信信号に含まれているクラッタ(例えば、地面、海面、雲や雨などによる不要な反射エコー)を抑圧して、目標を検出するレーダ装置に関するものである。   The present invention relates to a radar apparatus that detects a target by irradiating a target with radio waves and suppressing clutter (for example, unnecessary reflected echo due to ground, sea surface, clouds, rain, etc.) contained in a received signal. It is.

パルスレーダの受信信号に含まれているクラッタを抑圧する機能は、レーダ装置が目標を正確に検出する上で必要な機能である。従来のクラッタ抑圧装置は、グランドクラッタやシークラッタのような固定のクラッタを抑圧する固定クラッタ消去器の他に、その固定クラッタ消去器の出力信号に含まれている移動クラッタが固定クラッタのように見えるようにするために、その出力信号の振幅と位相の補正を行う振幅・位相補正器と、その振幅・位相補正器の出力信号に含まれている移動クラッタ(例えば、ウェザクラッタのように反射源が移動するクラッタ)を抑圧する移動クラッタ消去器とを実装している(例えば、特許文献1参照)。   The function of suppressing the clutter contained in the received signal of the pulse radar is a function necessary for the radar apparatus to accurately detect the target. In the conventional clutter suppression device, in addition to the fixed clutter eraser that suppresses the fixed clutter such as the ground clutter and the sea clutter, the moving clutter included in the output signal of the fixed clutter eraser looks like a fixed clutter. Therefore, an amplitude / phase corrector that corrects the amplitude and phase of the output signal, and a moving clutter included in the output signal of the amplitude / phase corrector (for example, a reflection source such as a weather clutter) A moving clutter eraser that suppresses (moving clutter) is mounted (for example, see Patent Document 1).

従来のクラッタ抑圧装置を構成している固定クラッタ消去器は、グランドクラッタやシークラッタのように反射源が動かないクラッタ、あるいは、非常に速度の遅い反射源からのクラッタを抑圧するものである。従って、パルスレーダの受信信号にウェザクラッタのような移動クラッタが含まれている場合、固定クラッタ消去器だけではクラッタを抑圧することができない。   The fixed clutter eraser constituting the conventional clutter suppression device suppresses clutter from a reflection source that does not move, such as a ground clutter or a sea clutter, or from a reflection source that is very slow. Therefore, if the received signal of the pulse radar includes a moving clutter such as a weather clutter, the clutter cannot be suppressed only by the fixed clutter canceller.

従来のクラッタ抑圧装置は、ウェザクラッタのような移動クラッタも抑圧できるようにするために、移動クラッタ消去器を実装している。固定クラッタ消去器と移動クラッタ消去器の実態は、ノッチ周波数が“0”の高域通過フィルタである。伝達関数が1−z-1の単一消去器や、(1−z-1の2重消去器は、その例である。 A conventional clutter suppression device is equipped with a moving clutter canceller so that a moving clutter such as a weather clutter can be suppressed. The actual situation of the fixed clutter canceller and the moving clutter canceller is a high-pass filter having a notch frequency of “0”. Examples are a single eraser with a transfer function of 1-z- 1 and a double eraser with (1-z- 1 ) 2 .

固定クラッタ消去器は、クラッタドップラー中心周波数が0の地表や建造物からの静止クラッタを抑圧する(以下、特に断らない限り周波数とはドップラー周波数を意味する)。一方、移動クラッタ消去器は、クラッタ中心周波数が0でない雨・雲等の移動物体からの反射波である移動クラッタを抑圧する。移動クラッタの中心周波数は、雨・雲からの反射エコーであれば気象状況によって変化するため、その値を受信信号から推定する必要がある。   The fixed clutter canceller suppresses static clutter from the ground surface or building where the clutter Doppler center frequency is 0 (hereinafter, unless otherwise specified, the frequency means the Doppler frequency). On the other hand, the moving clutter canceller suppresses moving clutter that is a reflected wave from a moving object such as rain and clouds whose clutter center frequency is not zero. Since the center frequency of the moving clutter varies depending on weather conditions if it is a reflection echo from rain or clouds, it is necessary to estimate the value from the received signal.

このとき、移動クラッタの中心周波数が観測される周波数の範囲は、標本化定理に従ってパルス繰り返し周波数(以下、PRFと称す。PRF:Pulse Repetition Frequency)に限定される。一般に、捜索用途では、目標距離の誤検出を回避するためにPRFが低いレーダが使用されることが多い。一方では、ドップラー周波数の折り返しは許容するレーダモードである。PRFを越える周波数を持つ反射波は、いわゆる周波数の折り返しが発生して実際の周波数とは異なる周波数値で観測されることになる。従って、天候状況や移動する反射物体の速度によっては、移動クラッタの周波数が折り返すことが考えられる。   At this time, the frequency range in which the center frequency of the moving clutter is observed is limited to a pulse repetition frequency (hereinafter referred to as PRF: Pulse Repetition Frequency) according to the sampling theorem. In general, in search applications, radars with low PRF are often used to avoid false detection of target distances. On the other hand, the Doppler frequency folding is an allowable radar mode. A reflected wave having a frequency exceeding the PRF is observed at a frequency value different from the actual frequency due to so-called frequency folding. Therefore, it is conceivable that the frequency of the moving clutter is turned back depending on the weather conditions and the speed of the moving reflecting object.

フィルタによるクラッタ抑圧処理は、推定したクラッタ中心周波数を用いてクラッタ中心周波数を移動させるか、或いはフィルタの係数を調整してフィルタの阻止域をクラッタ中心周波数に一致させることで実行される。従って、クラッタの周波数折り返しが発生した場合は、フィルタの阻止域と実際のクラッタ中心周波数が異なるため、クラッタを抑圧することができない。   The clutter suppression processing by the filter is executed by moving the clutter center frequency using the estimated clutter center frequency or by adjusting the filter coefficient so that the filter stop band matches the clutter center frequency. Therefore, when the frequency folding of the clutter occurs, the clutter cannot be suppressed because the filter stop band and the actual clutter center frequency are different.

特公平3−2433号公報Japanese Patent Publication No. 3-2433

従来のレーダ装置は、以上のように構成されているので、移動クラッタのドップラー中心周波数がパルス繰り返し周波数で規定される帯域外で受信された場合、正しくクラッタ中心周波数を推定することができず、クラッタの消え残りが発生して目標検出が困難になる課題があった。   Since the conventional radar apparatus is configured as described above, if the Doppler center frequency of the moving clutter is received outside the band defined by the pulse repetition frequency, the clutter center frequency cannot be estimated correctly. There is a problem that the target detection becomes difficult due to the disappearance of the clutter.

この発明は前記のような課題を解決するためになされたもので、パルスレーダの受信信号に含まれているクラッタのドップラー周波数折り返しが発生した場合においても、これを補正したクラッタ中心周波数推定処理を行うことにより、クラッタの消え残りを防止できるレーダ装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the Doppler frequency aliasing of the clutter included in the received signal of the pulse radar occurs, the clutter center frequency estimation process for correcting this is performed. An object of the present invention is to obtain a radar device that can prevent the disappearance of clutter.

この発明に係るレーダ装置は、パルスレーダの受信信号からクラッタの数とその中心周波数を推定するための信号を抽出するクラッタ推定用データ抽出手段と、前記クラッタ推定用データ抽出手段により選択された信号から受信されたクラッタの数を推定するクラッタ数判定手段と、前記クラッタ数判定手段のクラッタ数判定結果から実施するクラッタ抑圧処理の内容を切り替える切替器と、前記クラッタ推定用データ抽出手段により選択された信号と前記クラッタ数判定手段のクラッタ数判定結果を用いて、クラッタの周波数折り返しが発生する場合に生じる推定誤差を回避してクラッタ中心周波数推定を行う折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段と、前記切替器によりクラッタの数に従って処理内容が決定され、前記折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段から転送されるクラッタ中心周波数推定値を入力して、受信信号中のクラッタを抑圧するフィルタ処理部とを備えたものである。   The radar apparatus according to the present invention includes a clutter estimation data extraction means for extracting a signal for estimating the number of clutters and a center frequency thereof from a received signal of a pulse radar, and a signal selected by the clutter estimation data extraction means. Selected by the clutter number determination means for estimating the number of clutters received from the clutter, a switch for switching the contents of the clutter suppression processing performed from the clutter number determination result of the clutter number determination means, and the clutter estimation data extraction means. And the clutter number determination result of the clutter number determination means, the clutter center frequency estimating means with aliasing correction for estimating the clutter center frequency by avoiding the estimation error that occurs when the frequency aliasing of the clutter occurs, and The processing content is determined by the switcher according to the number of clutter, and the aliasing correction is performed. Enter the clutter central frequency estimation value transferred from the clutter central frequency estimation means, in which a filter processing unit for suppressing clutter in the received signal.

この発明によれば、パルスレーダの受信信号に含まれているクラッタのドップラー周波数折り返しが発生した場合に、これを補正したクラッタ中心周波数推定処理を行うことにより、クラッタの消え残りを防止できる。   According to the present invention, when the Doppler frequency aliasing of the clutter included in the received signal of the pulse radar occurs, the clutter center frequency estimation process that corrects this can be performed to prevent the clutter from disappearing.

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。図1に示すレーダ装置は、パルスレーダの受信信号からクラッタの数とその中心周波数を推定するための信号を抽出するクラッタ推定用データ抽出手段1と、クラッタ推定用データ抽出手段1により選択された信号から受信されたクラッタの数を推定するクラッタ数判定手段2と、クラッタ数判定手段2のクラッタ数判定結果から実施するクラッタ抑圧処理の内容を切り替える切替器3と、クラッタ推定用データ抽出手段1により選択された信号とクラッタ数判定手段2のクラッタ数判定結果を用いて、クラッタの周波数折り返しが発生する場合に生じる推定誤差を回避してクラッタ中心周波数推定を行う折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4と、切替器3によりクラッタの数に従って処理内容が決定され、折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4から転送されるクラッタ中心周波数推定値を入力して、受信信号中のクラッタを抑圧するフィルタ処理部としての、クラッタ抑圧処理を行うクラッタ抑圧処理部5とを備えており、ここで、クラッタ抑圧処理部5は、クラッタ数が1の場合に選択される単峰性クラッタ抑圧フィルタ6と、クラッタ数が2の場合に選択される双峰性クラッタ抑圧フィルタ7とを有する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The radar apparatus shown in FIG. 1 is selected by a clutter estimation data extracting means 1 for extracting a signal for estimating the number of clutters and its center frequency from a received signal of a pulse radar, and a clutter estimation data extracting means 1. Clutter number determination means 2 for estimating the number of clutters received from the signal, a switcher 3 for switching the contents of the clutter suppression processing performed from the clutter number determination result of the clutter number determination means 2, and clutter estimation data extraction means 1 The clutter center frequency estimation means with aliasing correction that estimates the clutter center frequency by avoiding the estimation error that occurs when the frequency aliasing of the clutter occurs by using the signal selected by the above and the clutter number judgment result of the clutter number judgment means 2 4 and the switching device 3 determines the processing contents according to the number of clutters, and the clutter with alias correction. A clutter suppression processing unit 5 that performs clutter suppression processing as a filter processing unit that receives the clutter center frequency estimation value transferred from the heart frequency estimation means 4 and suppresses clutter in the received signal. Thus, the clutter suppression processing unit 5 includes a unimodal clutter suppression filter 6 that is selected when the number of clutters is 1 and a bimodal clutter suppression filter 7 that is selected when the number of clutters is 2.

図2は、折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4の内部構成と入力される信号との関係を示すブロック図である。図2において、10は、受信機にて受信された1次元の時系列信号がレンジビン番号とパルスヒット番号による2次元データに変換された後の受信信号、11a及び11bは、クラッタ数判定処理及びクラッタ中心周波数推定処理に使用される受信信号の一部を示し、折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4は、クラッタ数判定手段2のクラッタ数判定結果に応じて、クラッタ推定用データ抽出手段1により選択された信号を用いて最大エントロピー法等によりクラッタ中心周波数を推定するクラッタ中心周波数推定手段12と、推定したクラッタ中心周波数推定値の周波数折り返しを補正するもので、クラッタ中心周波数推定手段12から転送されるクラッタ中心周波数推定値に対して、クラッタの周波数折り返しを考慮した想定可能なクラッタ中心周波数推定値の補正値を計算するクラッタ中心周波数補正手段13と、クラッタ中心周波数補正手段13から転送される推定値の候補の中から、適切な推定を決定するために使用するデータを抽出するもので、補正したクラッタ中心周波数の最適値判定のための抑圧処理を実施するレンジビンを選択する推定値判定用レンジビン抽出手段14と、推定値判定用レンジビン抽出手段14から転送される信号に対して、クラッタ中心周波数補正手段13から転送される推定値ごとにクラッタ抑圧処理を行うもので、推定値判定用に抽出されたレンジビンに対してクラッタ抑圧処理を行う簡易クラッタ抑圧処理部15と、簡易クラッタ抑圧処理部の結果から最適なクラッタ中心周波数推定値として補正したクラッタ中心周波数を決定する最適推定値選択手段16とを有する。   FIG. 2 is a block diagram showing the relationship between the internal configuration of the clutter center frequency estimating means 4 with aliasing correction and the input signal. In FIG. 2, 10 is a received signal after the one-dimensional time-series signal received by the receiver is converted into two-dimensional data by the range bin number and the pulse hit number, and 11a and 11b are the clutter number determination process and A part of the received signal used for the clutter center frequency estimation processing is shown. The clutter center frequency estimation means 4 with aliasing correction is performed by the clutter estimation data extraction means 1 according to the clutter number determination result of the clutter number determination means 2. Clutter center frequency estimation means 12 for estimating the clutter center frequency by the maximum entropy method or the like using the selected signal, and correcting the frequency aliasing of the estimated clutter center frequency estimation value. Transfer from the clutter center frequency estimation means 12 It is possible to assume the clutter center frequency estimation value considering the clutter frequency aliasing. Clutter center frequency correction means 13 for calculating a correction value of a clutter center frequency estimation value, and data used to determine an appropriate estimation from among estimation value candidates transferred from the clutter center frequency correction means 13 Extracted, estimated value determining range bin extracting means 14 for selecting a range bin for performing suppression processing for determining the optimum value of the corrected clutter center frequency, and a signal transferred from the estimated value determining range bin extracting means 14 On the other hand, the clutter suppression processing is performed for each estimated value transferred from the clutter center frequency correcting means 13, and the simple clutter suppression processing unit 15 that performs the clutter suppression processing on the range bin extracted for estimation value determination; The clutter center frequency corrected as the optimum clutter center frequency estimate is determined from the result of the simple clutter suppression processing unit. And a best estimate selection means 16 for.

図3は、この発明の実施の形態1によるレーダ装置の動作を説明するための概念図であり、図示内容については後述する説明に従って述べる。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。この実施の形態1では、レーダ装置が等間隔のパルスを送信するものとして説明する。   FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the operation of the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Next, the operation of the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described. In the first embodiment, description will be made assuming that the radar apparatus transmits pulses at equal intervals.

図2に示すように、レーダの受信信号10は、レンジビン番号とパルスヒット番号から形成される2次元の複数セルデータ群として表現することができる。レンジビンがレーダからの距離、パルスヒットが各レンジビンでの時間経過を表す。受信信号がパルスヒット方向にコヒーレントであることから、フィルタによるクラッタ抑圧処理は1レンジビンずつパルスヒット方向に実施される。クラッタの中心周波数推定処理も同様である。ところが、捜索用に使用されるレーダ装置では、高速にビームを振って未知の方向からの目標を検出する必要があり、同一方向に受信ビームを形成する時間が短い。そのため十分なパルスヒット数が得られないことがほとんどで、FFT等による周波数分析では観測時間が短すぎて十分な推定精度が得られない。   As shown in FIG. 2, the radar received signal 10 can be expressed as a two-dimensional multi-cell data group formed from a range bin number and a pulse hit number. The range bin represents the distance from the radar, and the pulse hit represents the time elapsed in each range bin. Since the received signal is coherent in the pulse hit direction, the clutter suppression processing by the filter is performed in the pulse hit direction by one range bin. The same applies to the clutter center frequency estimation process. However, in a radar device used for search, it is necessary to detect a target from an unknown direction by shaking a beam at high speed, and the time for forming a reception beam in the same direction is short. Therefore, in most cases, a sufficient number of pulse hits cannot be obtained, and in frequency analysis using FFT or the like, the observation time is too short and sufficient estimation accuracy cannot be obtained.

そこで、従来からクラッタの空間分布の特徴を利用した処理が行われている。捜索レーダでは、1レンジビンの距離幅が数十m程度である場合が多く、雨や雲等のように広範囲に広がる物体からの反射波である移動クラッタは、多数のレンジビンに渡って受信される。そこで、クラッタ中心周波数推定精度を向上させるために、このクラッタの空間的な広がりを利用して、図2に示すように、複数レンジビンの受信信号11a、11bからクラッタの中心周波数推定処理が行われている。   Therefore, processing using the characteristics of the clutter spatial distribution has been conventionally performed. In search radar, the distance width of one range bin is often about several tens of meters, and moving clutter, which is a reflected wave from a wide range of objects such as rain and clouds, is received over many range bins. . Therefore, in order to improve the clutter center frequency estimation accuracy, the clutter center frequency estimation process is performed from the reception signals 11a and 11b of the plurality of range bins using the spatial spread of the clutter as shown in FIG. ing.

移動クラッタの電力スペクトルはガウス関数で表現できる。ガウス型のスペクトルを近似する方法の一つとして、AR(Auto Regressive)モデルによる手法がよく知られており、その計算法として最大エントロピー法に基づいた幾つかのアルゴリズムが提案されている。最大エントロピー法は、少ないデータ数で精度よくスペクトル推定が可能であるため、本実施の形態1では、最大エントロピー法に基づいたクラッタ中心周波数推定法をベースにしている。   The power spectrum of the moving clutter can be expressed by a Gaussian function. As one of the methods for approximating a Gaussian spectrum, a method using an AR (Auto Regressive) model is well known, and several algorithms based on the maximum entropy method have been proposed as a calculation method. Since the maximum entropy method enables accurate spectrum estimation with a small number of data, the first embodiment is based on the clutter center frequency estimation method based on the maximum entropy method.

図1に示すように、受信信号は、分岐されてクラッタ推定用データ抽出手段1に転送される。図2にクラッタ推定用データ抽出手段1で抽出されるデータと受信信号との関係を示す。クラッタ抑圧処理を行うレンジビン番号をkとすると、その周辺の複数レンジビン(網掛けされている部分)をクラッタ推定用のデータとして選択する。この時、処理レンジビンとクラッタ推定用のレンジビン群とは、Δkだけ間隔を空けておく。これは、目標信号のレンジサイドローブの影響を軽減するための処理であり、その影響が無視できるならばΔkは設けなくてもよい。   As shown in FIG. 1, the received signal is branched and transferred to the clutter estimation data extraction means 1. FIG. 2 shows the relationship between the data extracted by the clutter estimation data extraction means 1 and the received signal. If the range bin number for performing the clutter suppression process is k, a plurality of surrounding range bins (the shaded portion) are selected as data for clutter estimation. At this time, the processing range bin and the clutter estimation range bin group are spaced apart by Δk. This is a process for reducing the influence of the range side lobe of the target signal. If the influence can be ignored, Δk may not be provided.

クラッタ推定用データ抽出手段1で抽出された信号データは、まず、クラッタ数判定手段2へ転送される。ここでいうクラッタ数とは、クラッタスペクトルのピーク数のことであり、大きなピークが1つの場合を単峰性、大きなピークが2つある場合を双峰性と呼ぶ。一般に、種類が異なるクラッタは異なるドップラー周波数を示すことが多いので、ここでは単峰性のときはクラッタ数1、双峰性のときはクラッタ数2とする。   The signal data extracted by the clutter estimation data extraction means 1 is first transferred to the clutter number determination means 2. The number of clutter referred to here is the number of peaks in the clutter spectrum, and the case where there is one large peak is called unimodal, and the case where there are two large peaks is called bimodal. In general, different types of clutter often exhibit different Doppler frequencies, so here the number of clutters is 1 for unimodal and 2 for bimodal.

クラッタ数の判定法として、関口、原沢“クラッタスペクトルの単峰性・複峰性判定を簡略化した複数のノッチフィルタの組合せによる適応的クラッタ抑圧”(信学技報SANE2002-5)に記載された方法がある。この方法では、ARモデルの極の絶対値を比較することによりクラッタ数を推定している。1次ARモデル及び2次ARモデルの伝達関数H(z)及びH(z)は、AR係数を用いて式(1),(2)のように表すことができる。 As a method for determining the number of clutter, Sekiguchi and Harazawa described in “Adaptive Clutter Suppression by Combination of Multiple Notch Filters that Simplifies the Determination of Clutter Spectrum Single- and Double-peaks” (Science Technical Report SANE2002-5). There is a way. In this method, the number of clutters is estimated by comparing the absolute values of the poles of the AR model. The transfer functions H 1 (z) and H 2 (z) of the first-order AR model and the second-order AR model can be expressed as equations (1) and (2) using the AR coefficient.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ここで、a11は1次のAR係数、a21,a22は2次のAR係数である。極はARモデルの伝達関数式(1),(2)の分母多項式の根である。この極の絶対値の大きさは受信されたクラッタ電力と密接な関係があり、その特徴を生かして以下のようにクラッタ数を推定している。 Here, a 11 is a primary AR coefficient, and a 21 and a 22 are secondary AR coefficients. The pole is the root of the denominator polynomial in the transfer function equations (1) and (2) of the AR model. The magnitude of the absolute value of this pole is closely related to the received clutter power, and the number of clutters is estimated as follows using the characteristics.

(a)1次ARモデルの極が小さいとき→クラッタは存在しない
(b)1次ARモデルの極が大きい、且つ2次ARモデルの極の一方が大きいとき
→単峰性クラッタ
(c)2次ARモデルの極の両方が大きい→双峰性クラッタ
即ち、ARモデルの極の大きさを相互比較することでクラッタ数を推定する。
(A) When the pole of the primary AR model is small → no clutter exists (b) When the pole of the primary AR model is large and one of the poles of the secondary AR model is large → Unimodal clutter (c) 2 Both the poles of the next AR model are large → bimodal clutter. That is, the number of clutters is estimated by comparing the sizes of the poles of the AR model with each other.

クラッタ数判定処理が完了すると、クラッタ推定用データ抽出手段1で抽出された受信信号は、折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4に転送される。この信号データは、クラッタ中心周波数推定手段12に入力される。クラッタの中心周波数は、クラッタ数判定手段2から転送されるクラッタ数判定結果とAR係数から推定する。推定方法は、クラッタ数の判定結果に従って以下のようにする。   When the clutter number determination processing is completed, the reception signal extracted by the clutter estimation data extraction unit 1 is transferred to the clutter center frequency estimation unit 4 with aliasing correction. This signal data is input to the clutter center frequency estimation means 12. The center frequency of the clutter is estimated from the clutter number determination result transferred from the clutter number determination means 2 and the AR coefficient. The estimation method is as follows according to the determination result of the number of clutters.

(A)クラッタ数1(単峰性)の場合
1次ARモデルを利用する。AR係数a11を用いた伝達関数H(z)は、式(1)で表すことができる。クラッタの中心周波数f01は、AR係数の位相項から推定することができ、次式で求めることができる。
(A) When the number of clutters is 1 (unimodal) A primary AR model is used. The transfer function H 1 (z) using the AR coefficient a 11 can be expressed by Expression (1). The center frequency f 01 of the clutter can be estimated from the phase term of the AR coefficient and can be obtained by the following equation.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ここで、Reは複素数の実部、Imは複素数の虚部を抽出することを表す。   Here, Re represents extraction of the real part of the complex number, and Im represents extraction of the imaginary part of the complex number.

(B)クラッタ数2(双峰性)の場合
2次ARモデルを利用する。AR係数a21、a22を用いた伝達関数H(z)は、式(3)で表すことができる。クラッタの中心周波数f01,f02は、AR係数の位相項から推定することができ、次式で求めることができる。
(B) When the number of clutters is 2 (bimodal) A secondary AR model is used. The transfer function H 2 (z) using the AR coefficients a 21 and a 22 can be expressed by Expression (3). The center frequencies f 01 and f 02 of the clutter can be estimated from the phase term of the AR coefficient and can be obtained by the following equation.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ここで、piは次式より求まる。 Here, p i is obtained from the following equation.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

このとき、レンジビン番号rでのクラッタ中心周波数の推定値f0i(r)のばらつきを抑えるため、式(7)に示すように、受信信号を数十レンジビン単位のブロック(平均化処理レンジビン)に分けて、レンジビンごとに算出されたクラッタ中心周波数をレンジビンブロック内で平均する。 At this time, in order to suppress variations in the estimated value f 0i (r) of the clutter center frequency at the range bin number r, the received signal is divided into blocks of several tens of range bins (average processing range bin) as shown in Expression (7). Separately, the clutter center frequency calculated for each range bin is averaged within the range bin block.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

但し、iはクラッタ識別番号、Bは1ブロック内のレンジビン数、bはブロック番号である。   Here, i is a clutter identification number, B is the number of range bins in one block, and b is a block number.

式(7)で推定されたクラッタ中心周波数は、クラッタ中心周波数補正手段13に転送される。   The clutter center frequency estimated by equation (7) is transferred to the clutter center frequency correction means 13.

これまでの処理において、クラッタの中心周波数に周波数折り返しが発生しているかどうかはわからない。図3は、クラッタ数が2の場合で、一方のクラッタに折り返しが発生する場合のイメージである。図中、横軸はドップラー周波数、縦軸はスペクトル強度を表す。本実施の形態1では、等間隔パルス送信を実施しているレーダを考えているので、PRFの平均値を意味するavPRFはPRFに等しい。図3において、クラッタ1は、±avPRF/2以内に存在しているので、前記クラッタ中心周波数推定法で推定された値は実際に受信されたクラッタの中心周波数fに対応する。一方、クラッタ2は、avPRF/2を越えたドップラー周波数を持つため、前記クラッタ中心周波数推定法で推定される値は、折り返した負のドップラー周波数領域のf−avPRFを示してしまう。 In the processing so far, it is not known whether or not frequency folding has occurred at the center frequency of the clutter. FIG. 3 shows an image when the number of clutters is 2 and one of the clutters is folded. In the figure, the horizontal axis represents the Doppler frequency, and the vertical axis represents the spectral intensity. In the first embodiment, since radar that performs equal-interval pulse transmission is considered, avPRF, which means an average value of PRF, is equal to PRF. In FIG. 3, since the clutter 1 exists within ± avPRF / 2, the value estimated by the clutter center frequency estimation method corresponds to the clutter center frequency f 1 actually received. On the other hand, since the clutter 2 has a Doppler frequency exceeding avPRF / 2, the value estimated by the clutter center frequency estimation method indicates the folded negative Doppler frequency region f 2 −avPRF.

受信されたクラッタのうちどれが折り返した周波数かがわかれば、折り返し前の値に補正することは可能であるが、実際にはそれを知ることが困難である。   If the received clutter frequency is known, it can be corrected to the value before folding, but it is actually difficult to know it.

そこで、クラッタ中心周波数補正手段13では、想定される全ての可能性を考えてクラッタ中心周波数推定値の補正処理を行う。今、クラッタ中心周波数の折り返しは1回以内とすると、クラッタ1とクラッタ2の中心周波数推定値の組み合わせと、クラッタ中心周波数の補正値fc1、fc2は以下のようになる。 Therefore, the clutter center frequency correction means 13 performs a correction process of the clutter center frequency estimation value in consideration of all possible possibilities. Assuming that the clutter center frequency is turned back within one time, the combination of the clutter 1 and clutter 2 center frequency estimation values and the clutter center frequency correction values f c1 and f c2 are as follows.

(a)クラッタ1、クラッタ2ともに折り返し無し
c1=f、fc2=f
(b)クラッタ1は折り返し無し、クラッタ2は折り返し有り
c1=f
c2=f−avPRF(f>0のとき)
c2=f+avPRF(f<0のとき)
(c)クラッタ1は折り返し有り、クラッタ2は折り返し無し
c1=f−avPRF(f>0のとき)
c1=f+avPRF(f<0のとき)
c2=f
(d)クラッタ1、クラッタ2ともに折り返し有り
c1=f−avPRF(f>0のとき)
c1=f+avPRF(f<0のとき)
c2=f−avPRF(f>0のとき)
c2=f+avPRF(f<0のとき)
(A) No clutter 1 and clutter 2 are folded back. F c1 = f 1 , f c2 = f 2
(B) Clutter 1 is not folded, and clutter 2 is folded f c1 = f 1
f c2 = f 2 −avPRF (when f 2 > 0)
f c2 = f 2 + avPRF (when f 2 <0)
(C) Clutter 1 is folded, and clutter 2 is not folded f c1 = f 1 −avPRF (when f 1 > 0)
f c1 = f 1 + avPRF (when f 1 <0)
f c2 = f 2
(D) Both clutter 1 and clutter 2 are folded back. F c1 = f 1 −avPRF (when f 1 > 0)
f c1 = f 1 + avPRF (when f 1 <0)
f c2 = f 2 −avPRF (when f 2 > 0)
f c2 = f 2 + avPRF (when f 2 <0)

前記(a)〜(d)の中で正しい組み合わせを選択してクラッタ抑圧処理を実施すれば、折り返したクラッタの有無に係らず抑圧性能を確保することができる。   If the correct combination is selected from among (a) to (d) and the clutter suppression process is performed, the suppression performance can be ensured regardless of the presence or absence of the folded clutter.

前記(a)〜(d)の中の最適な組み合わせの判定は、それぞれのケースでクラッタ抑圧処理を実施して、最も抑圧性能が良い組み合わせを選択する。推定値判定用レンジビン抽出手段14は、この抑圧処理のための信号データを選択する。具体的には、クラッタ推定用データ抽出手段1で選択された複数レンジビン群の中から選択抽出する。処理負荷を考えると最も大きな受信電力を示すレンジビンを1つ選択して、そのレンジビンのみで抑圧処理した結果を比較するのが良いが、受信電力が大きい複数のレンジビンを選択して抑圧処理を行い、その出力信号電力を選択したレンジビン間で平均するのが現実的である。すなわち、クラッタが存在するレンジビンの中で大きな受信電力を示す1つ或いは複数のレンジビンを抽出する。また、最大電力を示すレンジビンを探索することが許容できない場合は、単純に複数レンジビンの中央に位置するレンジビンやレーダに最も距離が近いレンジビンを選択する等、あらかじめ決めておいた1つ或いは複数のレンジビンの受信信号を選択抽出するようにすればよい。   In the determination of the optimal combination among the above (a) to (d), the clutter suppression process is performed in each case, and the combination having the best suppression performance is selected. The estimated value determination range bin extracting means 14 selects signal data for the suppression processing. Specifically, it is selected and extracted from a plurality of range bin groups selected by the clutter estimation data extraction means 1. Considering the processing load, it is better to select one range bin showing the largest received power and compare the results of suppression processing using only that range bin, but select multiple range bins with higher received power and perform suppression processing. It is realistic to average the output signal power among the selected range bins. That is, one or a plurality of range bins indicating a large received power are extracted from the range bins where clutter exists. If it is not acceptable to search for a range bin showing the maximum power, simply select the range bin located in the center of the plurality of range bins or the range bin closest to the radar. The range bin received signal may be selectively extracted.

推定値判定用レンジビン抽出手段14で選択された信号データは、簡易クラッタ抑圧処理部15へ転送される。ここでは、前記(a)〜(d)の全てのケースについてクラッタ抑圧処理を実施する。但し、クラッタ抑圧量の比較ができれば良いので、必ずしも完全にクラッタを抑圧する必要はない。従って、演算負荷を考慮して、簡易クラッタ抑圧処理部15ではクラッタ1とクラッタ2に対して夫々3次程度のフィルタを使用すればよい。クラッタ抑圧フィルタとして、トランスバーサル型のFIRフィルタを夫々にクラッタの抑圧処理に用いるとすると、次式に従って夫々のフィルタ係数を計算する。   The signal data selected by the estimated value determination range bin extracting means 14 is transferred to the simple clutter suppression processing unit 15. Here, the clutter suppression processing is performed for all cases (a) to (d). However, since it is only necessary to compare the amount of clutter suppression, it is not always necessary to completely suppress clutter. Therefore, in consideration of the calculation load, the simple clutter suppression processing unit 15 may use a third-order filter for each of the clutter 1 and the clutter 2. Assuming that a transversal type FIR filter is used for the clutter suppression processing as the clutter suppression filter, each filter coefficient is calculated according to the following equation.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ここで、M1、M2は夫々クラッタ1、クラッタ2抑圧用のフィルタの次数、hは所望の抑圧量を実現するように設計したノッチ周波数0のフィルタ係数、b1(k)、b2(k)は夫々クラッタ1、クラッタ2抑圧用の調整後のフィルタ係数、kは抑圧処理を行う処理レンジビン番号を表す。 Here, M1, M2 are each clutter 1, the filter for clutter 2 suppression degree, h m is the filter coefficient of the notch frequency 0 which is designed to achieve the desired amount of suppression, b1 m (k), b2 m ( k) represents an adjusted filter coefficient for suppressing clutter 1 and clutter 2, respectively, and k represents a processing range bin number for performing suppression processing.

双峰性クラッタを抑圧する場合は、単独で夫々のクラッタを抑圧するフィルタを縦続に接続してやればよい。このとき、フィルタを縦続接続する順序は関係ない。フィルタ1、フィルタ2の順番で抑圧処理を実施すると仮定すると、抑圧処理は、次式で表すことができる。   In order to suppress bimodal clutter, it is only necessary to connect a filter for suppressing each clutter independently. At this time, the order in which the filters are cascade-connected is irrelevant. Assuming that the suppression processing is performed in the order of filter 1 and filter 2, the suppression processing can be expressed by the following equation.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ここで、x(n)はレンジビン番号kの受信信号、y1(n)、y2(n)は夫々クラッタ1、クラッタ2抑圧用のフィルタ出力信号である。フィルタ次数M1、M2は夫々のクラッタの受信電力や帯域幅に応じて設定されることが望ましいが、先に述べたように2〜3次程度で固定しておいても構わない。 Here, x k (n) is a received signal of range bin number k, and y1 k (n) and y2 k (n) are filter output signals for suppressing clutter 1 and clutter 2 respectively. The filter orders M1 and M2 are preferably set according to the received power and bandwidth of each clutter, but may be fixed at about 2 to 3 as described above.

このように設定されるフィルタを用いて、先に述べた(a)〜(d)で場合分けしたクラッタ中心周波数推定値の組み合わせについて、前記抑圧処理を夫々実施する。このときの最終段の各フィルタ出力信号平均電力をP、P、P、Pとする。推定値判定用レンジビン抽出手段14で選択された信号データが複数レンジビンであれば、各レンジビンの出力信号電力の平均値を求める。 Using the filters set in this manner, the suppression process is performed for each combination of clutter center frequency estimation values classified in the cases (a) to (d) described above. At this time, the average output power of each filter output signal at the final stage is defined as P a , P b , P c , and P d . If the signal data selected by the estimation value determination range bin extracting means 14 is a plurality of range bins, the average value of the output signal power of each range bin is obtained.

次いで、簡易クラッタ抑圧処理部15の処理結果である出力信号平均電力値P、P、P、Pは、最適推定値選択手段16に転送される。ここでは、このP、P、P、Pを相互比較して最小値を示すものを検索し、その結果が得られたクラッタ中心周波数の組み合わせが正しい推定値であると判断する。例えば、Pが最小値であった場合、前記(b)の組み合わせ、即ちクラッタ1は折り返し無し、クラッタ2は折り返し有りが正しいと判断する。その結果、クラッタ1の中心周波数推定値として折り返し補正なしのfc1を、クラッタ2の中心周波数推定値として折り返し補正をしたfc2をクラッタ抑圧処理部5に転送する。 Next, the output signal average power values P a , P b , P c , and P d , which are processing results of the simple clutter suppression processing unit 15, are transferred to the optimum estimated value selection means 16. Here, the P a , P b , P c , and P d are compared with each other to search for a minimum value, and it is determined that the combination of the clutter center frequencies from which the result is obtained is a correct estimated value. For example, when Pb is the minimum value, it is determined that the combination (b), that is, clutter 1 is not folded and clutter 2 is folded is correct. As a result, I transfers the f c1 without reflection correcting the center frequency estimate of the clutter 1, a f c2 in which the reflection correcting the center frequency estimate of the clutter 2 clutter suppression processing section 5.

クラッタ抑圧処理部5では、最適推定値選択手段16から転送されてくるクラッタ中心周波数推定値と、切替器3から転送される制御信号に従って、クラッタ抑圧処理が行われる。クラッタ抑圧処理部5は、単峰性クラッタ抑圧フィルタ6と双峰性クラッタ抑圧フィルタ7から構成される。単峰性クラッタ抑圧フィルタ6は、簡易クラッタ抑圧処理部15と同様にトランスバーサル型のFIRフィルタである。双峰性クラッタ抑圧フィルタ7は、このトランスバーサル型FIRフィルタを2つ縦続に接続した構成である。或いは、単峰性クラッタ抑圧フィルタは、双峰性クラッタ抑圧フィルタ7の前段に接続されたフィルタで代用しても構わない。即ち、単峰性クラッタの場合は、双峰性クラッタ抑圧フィルタ7の前段のフィルタ出力をそのままクラッタ抑圧処理部5の出力信号にすればよい。   The clutter suppression processing unit 5 performs clutter suppression processing according to the clutter center frequency estimated value transferred from the optimum estimated value selection means 16 and the control signal transferred from the switch 3. The clutter suppression processing unit 5 includes a unimodal clutter suppression filter 6 and a bimodal clutter suppression filter 7. The unimodal clutter suppression filter 6 is a transversal type FIR filter, similar to the simple clutter suppression processing unit 15. The bimodal clutter suppression filter 7 has a configuration in which two transversal FIR filters are connected in cascade. Alternatively, the unimodal clutter suppression filter may be replaced with a filter connected in front of the bimodal clutter suppression filter 7. In other words, in the case of unimodal clutter, the output of the previous stage of the bimodal clutter suppression filter 7 may be used as the output signal of the clutter suppression processing unit 5 as it is.

以上のように、この発明の実施の形態1によれば、従来のレーダ装置におけるクラッタ抑圧処理では困難であった、クラッタのドップラー周波数折り返しが発生する場合においても、これを補正したクラッタ中心周波数推定処理を行うことによりクラッタの抑圧性能を常に確保することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, even when the Doppler frequency aliasing of the clutter, which is difficult in the clutter suppression processing in the conventional radar apparatus, occurs, the clutter center frequency estimation is corrected. By performing the processing, it is possible to always ensure the clutter suppression performance.

なお、上述の説明においては、クラッタが双峰性で2つのスペクトルピークを有する場合について記述したが、単峰性の場合も同様である。単峰性の場合は、折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4で考慮するクラッタ中心周波数の組み合わせが折り返し無しと有りの2パターンのみになる。   In the above description, the case where the clutter is bimodal and has two spectral peaks is described, but the same applies to the case of unimodality. In the case of unimodality, the combination of clutter center frequencies considered by the clutter center frequency estimation means 4 with aliasing correction is only two patterns with and without aliasing.

また、受信信号中のクラッタが3以上のスペクトルピークを有する場合は、夫々のピークを示すドップラー周波数を推定することができれば、本実施の形態1と同様にクラッタを抑圧することができる。その代わり、折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4で考慮するクラッタ中心周波数の組み合わせが2通りに増える。但し、クラッタのスペクトルピークが3以上になると、ARモデルでクラッタスペクトルを近似した伝達関数の分母の極がクラッタの中心周波数と1対1で対応する確率が低下することが懸念されるため、中心周波数推定処理が複雑になる可能性がある。 Further, when the clutter in the received signal has three or more spectral peaks, if the Doppler frequency indicating each peak can be estimated, the clutter can be suppressed as in the first embodiment. Instead, a combination of considered clutter center frequency reflection correcting with clutter center frequency estimating means 4 is increased in two ways 3. However, if the spectrum peak of the clutter is 3 or more, there is a concern that the probability that the pole of the denominator of the transfer function approximating the clutter spectrum by the AR model corresponds to the center frequency of the clutter is reduced. The frequency estimation process may be complicated.

また、簡易クラッタ抑圧処理部15、及びクラッタ抑圧処理部5の抑圧フィルタは、上述の説明においてはトランスバーサル型のFIRフィルタを用いたが、IIR型フィルタや格子型フィルタを用いても構わない。但し、IIR型フィルタを用いる場合は、フィルタの過渡応答の影響が生じることや必ずしも位相の線形性が保証されていない点に注意が必要である。   Further, although the transversal type FIR filter is used as the suppression filter of the simple clutter suppression processing unit 15 and the clutter suppression processing unit 5 in the above description, an IIR type filter or a lattice type filter may be used. However, when an IIR type filter is used, attention should be paid to the fact that the influence of the transient response of the filter occurs and the phase linearity is not necessarily guaranteed.

実施の形態2.
以上の実施の形態1は、パルス電波送信間隔が等しいレーダ装置について説明したが、本実施の形態2では、パルス電波を数種類の異なる送信間隔で繰り返して送信するスタガトリガ方式を適用したレーダ装置の場合について説明する。スタガトリガ方式は、目標信号のドップラー周波数が折り返してフィルタの阻止域に含まれてしまうブラインド現象を回避するために用いられる。スタガトリガ方式を適用した場合、送信パルス間隔が不等間隔になるので、受信信号におけるパルスヒット間隔が不等間隔になる。このような信号に対してフィルタを用いて特定の周波数成分を抑圧するには、異なるパルス間隔毎に係数が異なる時変係数フィルタを使うことが望ましい。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment described above, the radar apparatus having the same pulse radio wave transmission interval has been described. However, in the second embodiment, a radar apparatus to which a stagger trigger system that repeatedly transmits pulse radio waves at several different transmission intervals is applied. Will be described. The stagger trigger method is used to avoid a blind phenomenon in which the Doppler frequency of the target signal is turned back and included in the filter stop band. When the stagger trigger method is applied, the transmission pulse interval becomes unequal, so the pulse hit interval in the received signal becomes unequal. In order to suppress a specific frequency component by using a filter for such a signal, it is desirable to use a time-varying coefficient filter having different coefficients at different pulse intervals.

図4は、この発明の実施の形態2によるレーダ装置のクラッタ抑圧処理部20を示す構成図であり、クラッタ抑圧処理部20は、実施の形態1におけるクラッタ抑圧処理部5に代わるものである。図4に示すクラッタ抑圧処理部20は、単峰性クラッタ抑圧時変フィルタ21と、双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22とから構成され、切替器3から転送される制御信号に従って受信信号をフィルタ処理する。   FIG. 4 is a block diagram showing the clutter suppression processing unit 20 of the radar apparatus according to the second embodiment of the present invention. The clutter suppression processing unit 20 replaces the clutter suppression processing unit 5 in the first embodiment. The clutter suppression processing unit 20 shown in FIG. 4 includes a unimodal clutter suppression time varying filter 21 and a bimodal clutter suppression time varying filter 22, and filters the received signal according to the control signal transferred from the switch 3. To process.

図5は、双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22としての、時変係数のトランスバーサル型FIRフィルタを示す構成図である。図5に示す双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22は、異なるパルス間隔を考慮して各パルス間隔に対応した遅延時間を与える遅延器30〜30+M−1と、受信信号または遅延器30〜30+M−1から転送される信号と時変フィルタ係数を乗算する複素乗算器40〜40+Mと、折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4より転送される推定値を用いて時変フィルタ係数を計算する時変フィルタ係数計算手段50と、複素乗算器40〜40+Mから転送される信号の和を計算する複素加算器51とを有する。   FIG. 5 is a block diagram showing a time-varying coefficient transversal FIR filter as the bimodal clutter suppression time-varying filter 22. The bimodal clutter suppression time-varying filter 22 shown in FIG. 5 includes delay units 30 to 30 + M−1 that give a delay time corresponding to each pulse interval in consideration of different pulse intervals, and received signals or delay units 30 to 30 + M−. 1 is a time-varying filter that calculates a time-varying filter coefficient by using an estimated value transferred from a complex multiplier 40 to 40 + M that multiplies a signal transferred from 1 and a time-varying filter coefficient and a clutter center frequency estimating means 4 with aliasing correction The coefficient calculating means 50 and a complex adder 51 for calculating the sum of signals transferred from the complex multipliers 40 to 40 + M.

図6は、双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22としての、1次の時変フィルタを複数個縦続接続したクラッタ抑圧フィルタを示す構成図である。図6に示す双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22は、1次の時変フィルタ70〜72と、折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4より転送される推定値を用いて、1次の時変フィルタの係数を計算する時変フィルタ係数計算手段60〜62とを有する。   FIG. 6 is a block diagram showing a clutter suppression filter in which a plurality of primary time-varying filters are cascade-connected as the bimodal clutter suppression time-varying filter 22. The bimodal clutter suppression time varying filter 22 shown in FIG. 6 uses the estimated values transferred from the primary time varying filters 70 to 72 and the clutter center frequency estimating means 4 with aliasing correction. Time-varying filter coefficient calculating means 60 to 62 for calculating the coefficient of the filter.

実施の形態2におけるクラッタ抑圧処理部20は、図4に示すように、単峰性クラッタ抑圧時変フィルタ21と、双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22とから構成され、切替器3から転送される制御信号に従って受信信号をフィルタ処理する。ここで、単峰性クラッタ抑圧時変フィルタ21は、図5に示す時変係数のトランスバーサル型FIRフィルタであり、また、双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22は、図5に示す時変係数のトランスバーサル型FIRフィルタと同じ構成で、2つの周波数にノッチを形成するようなフィルタである。或いは、図5に示す時変係数のトランスバーサル型FIRフィルタを2つ縦続に接続した構成を持つ。このとき、フィルタ係数や次数は夫々のフィルタで異なるものを使用する。   As shown in FIG. 4, the clutter suppression processing unit 20 in the second embodiment includes a unimodal clutter suppression time varying filter 21 and a bimodal clutter suppression time varying filter 22, and is transferred from the switch 3. The received signal is filtered according to the control signal. Here, the unimodal clutter suppression time varying filter 21 is a time varying coefficient transversal FIR filter shown in FIG. 5, and the bimodal clutter suppressing time varying filter 22 is a time varying coefficient shown in FIG. The filter has the same configuration as the transversal type FIR filter, and forms a notch at two frequencies. Alternatively, two time-varying coefficient transversal FIR filters shown in FIG. 5 are connected in cascade. At this time, different filter coefficients and orders are used for the respective filters.

次に、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。本実施の形態2は、クラッタ抑圧処理部20以外の動作は実施の形態1と同じであるので、動作が異なる点のみ説明する。   Next, the operation of the radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the second embodiment, the operations other than the clutter suppression processing unit 20 are the same as those in the first embodiment, and therefore only the differences in the operation will be described.

L個の種類のパルス間隔をPRI、PRI、・・・、PRIL、PRI、PRI、・・・と繰り返して変化させるスタガトリガ方式でのレーダ受信信号をxk(tn)と表すことにする。ここで、t=PRI、t=PRI+PRI、・・・、tL=PRI+PRI+・・・+PRIL、tL+1=tL+PRI、・・・である。 The L types of pulse interval PRI 1, PRI 2, ···, PRI L, PRI 1, PRI 2, the radar signal received by Staggered PRF varied repeatedly ... and x k (t n) I will represent it. Here, t 1 = PRI 1 , t 2 = PRI 1 + PRI 2 ,..., T L = PRI 1 + PRI 2 +... + PRI L , t L + 1 = t L + PRI 1 ,. .

クラッタ抑圧処理部20を構成する時変フィルタは、係数の計算方法の都合上クラッタ数によらず1つのフィルタでクラッタを抑圧する構成がわかりやすいので、まずは単峰性クラッタ抑圧時変フィルタ21、双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22をともに1つのフィルタで実現する場合について説明する。   The time-varying filter that constitutes the clutter suppression processing unit 20 can easily understand the configuration in which the clutter is suppressed by one filter regardless of the number of clutters for the convenience of the coefficient calculation method. A case where both the peak clutter suppression time-varying filter 22 are realized by one filter will be described.

時変フィルタ係数計算手段50は、以下に示す方法によりフィルタ係数を計算する。クラッタが単峰性の場合は双峰性の場合に含まれるので、ここではクラッタがスペクトルピークを2つ有する双峰性であると仮定する。スタガトリガ方式の等価振幅2乗特性を次式のように定義する。   The time-varying filter coefficient calculation unit 50 calculates the filter coefficient by the following method. Since the case where the clutter is unimodal is included in the case of the bimodality, it is assumed here that the clutter is bimodal having two spectral peaks. The equivalent amplitude square characteristic of the stagger trigger method is defined as follows.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ここで、Nはフィルタのインパルス応答長、hlnはフィルタのインパルス応答(フィルタ係数)、Lはスタガ数(異なるパルス間隔の種類数)、τi(i=1,2,・・・,n)は異なるパルス間隔を考慮した遅延時間である。 Here, N is the impulse response length of the filter, h ln is the impulse response (filter coefficient) of the filter, L is the number of staggers (number of types of different pulse intervals), τ i (i = 1, 2,..., N ) Is a delay time considering different pulse intervals.

式(14)のように時間δTを定義し、遅延演算子z-1をδTだけの遅延を与える素子とする。 The time δT is defined as in equation (14), and the delay operator z −1 is an element that gives a delay of δT.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ただし、PRIl(l=1,2,・・・,L)はパルス間隔、Rl(l=1,2,・・・,L)はスタガ比である。 However, PRI l (l = 1, 2,..., L) is a pulse interval, and R l (l = 1, 2,..., L) is a stagger ratio.

このとき、δTはスタガ比1を示すため、スタガ比Rの遅延に対する遅延演算子は、z-Rと表される。したがって、式(13)の伝達関数Cl(z)は、下記の式(16)〜(18)のように表される。 At this time, since δT indicates the stagger ratio 1, the delay operator for the delay of the stagger ratio R is expressed as z −R . Therefore, the transfer function C 1 (z) of the equation (13) is expressed as the following equations (16) to (18).

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ここでは、折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4から転送される2つのクラッタ中心周波数f01,f02に、それぞれM重零点と、M重零点を持つフィルタの係数を計算するものとする。 Here, it is assumed that coefficients of a filter having M 1 zeros and M 2 zeros are calculated for the two clutter center frequencies f 01 and f 02 transferred from the clutter center frequency estimating means 4 with aliasing correction. .

まず、lを固定して、伝達関数Cl(z)と、その伝達関数Cl(z)のzに関する1階導関数から(M−1)階導関数とが、z=exp[j2πf01δT]のときに0となるような方程式を生成する。 First, with l fixed, the transfer function C l (z) and the first derivative with respect to z of the transfer function C l (z) to the (M 1 -1) th derivative are expressed as z 1 = exp [ Generate an equation that becomes 0 when j2πf 01 δT].

Figure 2010060353
Figure 2010060353

また、伝達関数Cl(z)と、その伝達関数Cl(z)のzに関する1階導関数から(M−1)階導関数とが、z=exp[j2πf02δT]のときに0となるような方程式を生成する。 Further, when the transfer function C l (z) and the (M 2 −1) -order derivative from the first-order derivative of z of the transfer function C l (z) are z 2 = exp [j2πf 02 δT]. Generate an equation such that 0 is zero.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

これにより、M+M=(N−1)個の方程式を生成することになる。 As a result, M 1 + M 2 = (N−1) equations are generated.

時変フィルタ係数計算手段50は、前記の(N−1)元1次連立方程式を解くことにより、特定のlに対するフィルタ係数を算出する。なお、係数に対して方程式が1つ少ないが、hl0を任意に決めれば、特定のlに対するフィルタ係数を算出することができる。このようなフィルタ係数の算出処理をl=0,1,・・・,L−1に対して繰り返し実行すれば、全てのフィルタ係数hlnを求めることができる。 The time-varying filter coefficient calculation means 50 calculates a filter coefficient for a specific l by solving the (N-1) linear simultaneous equations. Although there is one equation less than the coefficient, if h l0 is arbitrarily determined, the filter coefficient for a specific l can be calculated. If such filter coefficient calculation processing is repeatedly performed for l = 0, 1,..., L−1, all filter coefficients h ln can be obtained.

以上により計算されたフィルタ係数hlnは、複素乗算器40〜40+Mへ転送される。複素乗算器40〜40+Mは、遅延器30〜30+M−1を通過した受信信号とフィルタ係数hlnとの乗算を行い、その結果を複素加算器51へ転送する。複素加算器51は、複素乗算器40〜40+Mから転送される複素信号の加算を行い、それをフィルタの出力信号として転送する。 The filter coefficient h ln calculated as described above is transferred to the complex multipliers 40 to 40 + M. The complex multipliers 40 to 40 + M multiply the received signal that has passed through the delay units 30 to 30 + M−1 and the filter coefficient h ln and transfer the result to the complex adder 51. The complex adder 51 performs addition of the complex signals transferred from the complex multipliers 40 to 40 + M, and transfers them as filter output signals.

具体的には。式(27)〜(29)に示す畳み込み演算を実施することにより、受信信号xk(tn)に含まれているクラッタを抑圧する。なお、y2(tn)は双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22の出力信号である。 In particular. By performing the convolution operations shown in equations (27) to (29), clutter included in the received signal x k (t n ) is suppressed. Note that y2 k (t n ) is an output signal of the bimodal clutter suppression time varying filter 22.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

以上の説明では、双峰性クラッタの場合を示したが、単峰性クラッタの場合は、Cl(z)の導関数に関する条件を式(19)〜(22)についてのみ考慮すればよい。 In the above description, the case of a bimodal clutter has been shown, but in the case of a unimodal clutter, the condition relating to the derivative of C l (z) needs to be considered only for the equations (19) to (22).

1つの時変フィルタで2つのクラッタを抑圧すると、式(19)〜(26)から導出される連立方程式の数が2つのクラッタに割り当てるフィルタ次数の総和になる。この連立方程式を解いてフィルタ係数を求めるには、(M+M)次の行列の逆行列を求めることと等価であるから、実時間処理を行うレーダ装置には大きな演算負荷になる。 When two clutters are suppressed by one time-varying filter, the number of simultaneous equations derived from the equations (19) to (26) becomes the sum of the filter orders assigned to the two clutters. Finding the filter coefficient by solving these simultaneous equations is equivalent to finding the inverse matrix of the (M 1 + M 2 ) -th order matrix, so that a heavy load is imposed on the radar device that performs real-time processing.

そこで、以下では双峰性クラッタを2つの時変フィルタを縦続に接続した構成のフィルタで抑圧する場合について説明する。受信信号がxk(tn)、前段のフィルタの出力信号、即ち後段のフィルタの入力信号がuk(tn)、後段のフィルタの出力信号がy2k(tn)であるとする。また、スタガ数Lが“3”、時変フィルタ係数計算手段50により計算される前段のフィルタ係数がhn0,hn1,hn2,hn3、後段のフィルタ係数がgn0,gn1,gn2,gn3であるとする。この場合、ある時刻における後段の時変フィルタの出力信号y2k(tn)は、次式で表すことができる。 Therefore, a case will be described below where bimodal clutter is suppressed by a filter having two time-varying filters connected in cascade. Assume that the received signal is x k (t n ), the output signal of the preceding filter, that is, the input signal of the succeeding filter is u k (t n ), and the output signal of the succeeding filter is y 2 k (t n ). Further, the stagger number L is “3”, the preceding stage filter coefficients calculated by the time-varying filter coefficient calculating means 50 are h n0 , h n1 , h n2 , h n3 , and the subsequent stage filter coefficients are g n0 , g n1 , g. Let n2 and gn3 . In this case, the output signal y2 k (t n ) of the subsequent time-varying filter at a certain time can be expressed by the following equation.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

これより、“*”が[ ]で囲まれた2つのベクトルの畳み込み演算を表す記号であるとすると、2つの時変係数フィルタが縦続接続された場合のインパルス応答は、次式のようになる。ただし、式(34)における“+”は、畳み込み演算の結果得られた数列をベクトルとみなすときのベクトル加算を表す記号である。   From this, assuming that “*” is a symbol representing a convolution operation of two vectors surrounded by [], the impulse response when two time-varying coefficient filters are connected in cascade is as follows: . However, “+” in Expression (34) is a symbol representing vector addition when a numerical sequence obtained as a result of the convolution operation is regarded as a vector.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

次に、前段のフィルタ次数がM、後段のフィルタ次数がM、得られる畳み込み演算の結果がelk(l=0,1,・・・,L−1;n=0,1,・・・,M+M)であるとして、前記の式(34)を一般形に拡張すると、次式のように表すことができる。 Next, the filter order of the preceding stage is M 1 , the filter order of the subsequent stage is M 2 , and the result of the convolution operation obtained is e lk (l = 0, 1,..., L−1; n = 0, 1 ,. .., M 1 + M 2 ), the above equation (34) can be expanded to a general form and expressed as the following equation.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

式(35)において、パルス間隔はスタガ数Lで周期的に変化するため、時刻t0,tL,t2L,・・・には、フィルタ係数g00,g01,・・・,g0,M2が対応し、時刻t,tL+1,t2L+1,・・・には、フィルタ係数g10,g11,・・・,g1,M2が対応し、時刻t,tL+2,t2L+2,・・・には、フィルタ係数g20,g21,・・・,g2,M2が対応する(以降繰り返し)。 In the equation (35), since the pulse interval periodically changes with the stagger number L, the filter coefficients g 00 , g 01 ,..., G 0 at times t 0 , t L , t 2L,. , M2 correspond, the time t 1, t L + 1, t 2L + 1, the ..., filter coefficients g 10, g 11, ···, g 1, M2 corresponds, time t 2, the Filter coefficients g 20 , g 21 ,..., g 2, M 2 correspond to t L + 2 , t 2L + 2,.

このときのフィルタの等価振幅2乗特性E(f)は次式のようになる。   At this time, the equivalent amplitude square characteristic E (f) of the filter is expressed by the following equation.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

次に、あらかじめ設計しておいたノッチ周波数が“0”のフィルタのノッチ周波数を任意の周波数に移動させる方法について説明する。前段の時変フィルタで使用されるノッチ周波数0のフィルタ係数がh’ln、移動先のノッチ周波数がf01であるとする。このとき、hlnは次式のように再計算される。 Next, a method for moving the notch frequency of the filter whose notch frequency is “0” designed in advance to an arbitrary frequency will be described. It is assumed that the filter coefficient of the notch frequency 0 used in the preceding time-varying filter is h ′ ln , and the destination notch frequency is f 01 . At this time, h ln is recalculated as follows.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

前記の式(14)のように時間δTを定義し、遅延演算子z-1を時間δTだけ遅延を与える素子とすると、時変係数フィルタが縦続接続された場合のフィルタ全体の伝達関数は、次式のように表すことができる。 When the time δT is defined as in the above equation (14) and the delay operator z −1 is an element that gives a delay by the time δT, the transfer function of the entire filter when the time-varying coefficient filters are cascaded is It can be expressed as:

Figure 2010060353
Figure 2010060353

前記の式(41)の指数部分を下記の式(44)のように置き換えると、式(41)は下記の式(43)のようになる。   When the exponent part of the equation (41) is replaced by the following equation (44), the equation (41) becomes the following equation (43).

Figure 2010060353
Figure 2010060353

また、前記の式(43)に式(35)を代入して整理すると、下記の式(45)のようになる。   Further, when formula (35) is substituted into formula (43) and rearranged, formula (45) below is obtained.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ただし、m10=0である。 However, m 10 = 0.

前記の式(45)の伝達関数El(z)において、zに関する導関数を求め、下記の式(46)のときに伝達関数El(z)を“0”にすると、即ち、式(47)〜(50)が成立するようにすると、f=f02にM重零点を持たせることができる。 In the transfer function E l (z) of the equation (45), a derivative with respect to z is obtained, and when the transfer function E l (z) is set to “0” in the following equation (46), that is, the equation ( 47) If - (50) is so established, it is possible to have a M 2 double zeros in f = f 02.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

伝達関数El(z)の導関数は、下記の式(51)〜(53)から求めることができる。 The derivative of the transfer function E l (z) can be obtained from the following equations (51) to (53).

Figure 2010060353
Figure 2010060353

これにより、フィルタ係数の数より1つ少ないM個の方程式が生成されるが、M個の方程式を解くにはgl0を任意に決めればよい。また、縦続接続された2つのフィルタにより、フィルタ入出力前後の受信機雑音電力が変化しないようにするためには、下記の式(54)の定数clをフィルタ係数gl0,gl1,・・・,gl,M2に乗算すればよい。 This generates M 2 equations that are one less than the number of filter coefficients. To solve the M 2 equations, g l0 may be arbitrarily determined. Further, the two filters connected in cascade, in order to receiver noise power across the filter input and output so as not to change, the filter coefficients constants c l of the following formula (54) g l0, g l1 , · .., G l, M2 may be multiplied.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

以上の関係を行列表現するために、求めたいフィルタ係数ベクトルを下記の式(55)のように定義すると、下記の式(56)に示す連立方程式が得られる。   If the filter coefficient vector to be obtained is defined as the following equation (55) in order to represent the above relationship in a matrix, simultaneous equations shown in the following equation (56) are obtained.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

前記の式(56)において、M×M行列のAl、ベクトルblは下記の式(57),(58)で表される。 In the above equation (56), A l and vector b l of the M 2 × M 2 matrix are represented by the following equations (57) and (58).

Figure 2010060353
Figure 2010060353

なお、上式は、任意の値gl0を“1”にして計算したものである。前記の式(56)を解くことにより、特定のlに関する最適なフィルタ係数を求めることができる。したがって、式(56)をl=0,1,・・・,L−1についてL回解くことにより、f=f02にM重零点を持つ2段目のフィルタ係数を求めることができる。 The above equation is calculated by setting an arbitrary value gl0 to “1”. By solving the equation (56), the optimum filter coefficient for a specific l can be obtained. Thus, equation (56) l = 0,1, ··· , by solving L times for L-1, can be obtained filter coefficient of the second stage having M 2 double zeros in f = f 02.

このようにして、時変フィルタ係数計算手段50により計算したフィルタ係数をクラッタ抑圧部20の双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22に適用することにより、フィルタ全体の特性としてf=f01とf=f02にノッチを形成することができ、スタガトリガ方式においてもクラッタを抑圧することができる。 In this way, by applying the filter coefficient calculated by the time-varying filter coefficient calculating means 50 to the bimodal clutter suppression time-varying filter 22 of the clutter suppression unit 20, f = f 0 1 and f = can form a notch f 02, it can also suppress clutter in Staggered PRF.

しかしながら、式(57)からわかるように、フィルタ次数が大きくなると行列Aのサイズが大きくなり演算量が増大し、レーダ信号処理には不都合なことが多い。そこで、図6に示すように、1次の時変フィルタをフィルタ次数分だけ縦続接続する構成が演算量の点から都合が良い。1次フィルタであれば、フィルタ係数の計算は全てスカラー演算ですみ、行列計算が不要になる。   However, as can be seen from Equation (57), when the filter order increases, the size of the matrix A increases and the amount of computation increases, which is often inconvenient for radar signal processing. Therefore, as shown in FIG. 6, a configuration in which primary time-varying filters are cascade-connected by the filter order is convenient from the viewpoint of computational complexity. If it is a primary filter, all the calculation of the filter coefficient is a scalar operation, and the matrix calculation becomes unnecessary.

図7に示すように、2つの1次の時変フィルタを縦続接続した場合を考える。1次の時変フィルタ70の係数をh10,h11とすると、時変フィルタ係数計算手段60は、式(59)によりフィルタ係数を計算して、それを1次の時変フィルタ70へ転送する。 Consider the case where two first-order time-varying filters are cascaded as shown in FIG. Assuming that the coefficients of the first-order time-varying filter 70 are h 10 and h 11 , the time-varying filter coefficient calculating means 60 calculates the filter coefficient according to the equation (59) and transfers it to the first-order time-varying filter 70. To do.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

2段目の1次の時変フィルタ71の係数をg10,g11とすると、時変フィルタ係数計算手段61は、式(60)によりフィルタ係数を計算して、それを1次の時変フィルタ71へ転送する。 Assuming that the coefficients of the second-order first-order time-varying filter 71 are g 10 and g 11 , the time-varying filter coefficient calculating means 61 calculates the filter coefficient according to the equation (60), and calculates it as the first-order time-varying filter. Transfer to filter 71.

Figure 2010060353
Figure 2010060353

ここで、g10=1とし、z0=exp[j2πf01δT]である。 Here, g 10 = 1 and z 0 = exp [j2πf 0 1 δT].

3段目以降は、1段目と2段目のフィルタを1つのフィルタとみなせるように係数換算して、式(60)の計算を繰り返せばよい。縦続に接続するフィルタの数が増えるとフィルタ次数を増やすことと等価になり、最終段の出力信号はクラッタが抑圧された信号になる。   For the third and subsequent stages, the coefficients of the first and second stages are converted into coefficients so that they can be regarded as one filter, and the calculation of Expression (60) may be repeated. Increasing the number of filters connected in cascade is equivalent to increasing the filter order, and the output signal at the final stage is a signal with suppressed clutter.

但し、この計算方法では同じ零点周波数を用いた時変フィルタを縦続に接続すると所望のフィルタ特性が得られないことがわかっている。このため、式(60)で係数計算に用いる零点周波数、即ち推定したクラッタ中心周波数f01は、実際にはf01+δf(δfはごく小さな値)を用いて、z0=exp[j2π(f01+δf)δT]である。 However, in this calculation method, it is known that desired filter characteristics cannot be obtained if time-varying filters using the same zero frequency are connected in cascade. For this reason, the zero point frequency used for coefficient calculation in Equation (60), that is, the estimated clutter center frequency f 01 is actually z 0 = exp [j2π (f) using f 0 1 + δf (δf is a very small value). 0 1 + δf) δT].

双峰性クラッタの場合も同様で、零点周波数を同じクラッタ中心周波数f02に設定する場合は、z0=exp[j2π(f02+δf)δT]としてフィルタ係数を計算する必要がある。 The same applies to the case of the bimodal clutter. When the zero point frequency is set to the same clutter center frequency f 02 , it is necessary to calculate the filter coefficient as z 0 = exp [j2π (f 02 + δf) δT].

以上のように、この発明の実施の形態2によれば、スタガトリガ方式を適用した従来のレーダ装置におけるクラッタ抑圧処理では困難であった、クラッタのドップラー周波数折り返しが発生する場合においても、これを補正したクラッタ中心周波数推定処理を行うことによりクラッタの抑圧性能を常に確保することができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, even when the clutter suppression of the clutter, which is difficult in the clutter suppression processing in the conventional radar apparatus to which the stagger trigger method is applied, is corrected. By performing the clutter center frequency estimation process, the clutter suppression performance can always be ensured.

また、実施の形態2では、簡易クラッタ抑圧処理部15の動作は実施の形態1と同じとして説明したが、簡易クラッタ抑圧処理部15で実施される抑圧処理に使用するフィルタも時変係数フィルタを使用すれば、折り返し補正の判定精度が向上することが期待できる。増加する演算量が許容できるのであれば、簡易クラッタ抑圧処理部15にも時変係数フィルタを使用することが望ましい。   In the second embodiment, the operation of the simple clutter suppression processing unit 15 is described as being the same as that of the first embodiment. However, the filter used for the suppression processing performed by the simple clutter suppression processing unit 15 is also a time-varying coefficient filter. If used, it can be expected that the determination accuracy of the aliasing correction is improved. If the increased amount of computation is acceptable, it is desirable to use a time-varying coefficient filter for the simple clutter suppression processing unit 15 as well.

実施の形態3.
以上の実施の形態2では、スタガトリガ方式を適用したレーダ装置の場合について説明したが、スタガトリガ方式のようにパルス毎に送信間隔を変更するのではなく、数種類のパルス間隔で電波送信するが、パルス送信間隔を変更したら一定時間は等間隔でパルス電波を送信するようなレーダ装置においても同様な効果が期待できる。この場合、同一レンジビン内でパルス間隔が等間隔であれば実施の形態1で説明したクラッタ抑圧フィルタを使用すればよく、レンジビン毎にフィルタ係数を変更すればよい。また、同一レンジビン内でもパルス間隔が切り替わる場合は、実施の形態2で説明した時変フィルタを使用すればよい。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment described above, the case of the radar apparatus to which the stagger trigger method is applied has been described. However, instead of changing the transmission interval for each pulse as in the stagger trigger method, radio waves are transmitted at several types of pulse intervals. If the transmission interval is changed, the same effect can be expected in a radar apparatus that transmits pulse radio waves at regular intervals for a fixed time. In this case, if the pulse interval is equal in the same range bin, the clutter suppression filter described in the first embodiment may be used, and the filter coefficient may be changed for each range bin. Further, when the pulse interval is switched even in the same range bin, the time-varying filter described in the second embodiment may be used.

実施の形態4.
フィルタの阻止領域による目標信号のブラインド現象を回避する方法として、送信信号のRF(Radio Frequency)を変化させる方法がある。送信周波数が変化すれば受信される目標信号のドップラー周波数が変化することから、ブラインドが発生しない周波数でクラッタ抑圧処理や目標検出処理を行うモードである。数種類の送信周波数を切り替えて電波送信するパルスレーダ装置において、送信周波数の切り替えによりクラッタ中心周波数も変化するため、前記実施の形態2の時変フィルタを用いてクラッタ中心周波数の折り返し補正を行う方式を適用すれば、クラッタ中心周波数が折り返すような状況においてもクラッタ抑圧性能を確保することができる。
Embodiment 4 FIG.
As a method of avoiding the blind phenomenon of the target signal due to the filter blocking region, there is a method of changing the RF (Radio Frequency) of the transmission signal. Since the Doppler frequency of the received target signal changes when the transmission frequency changes, this is a mode in which clutter suppression processing and target detection processing are performed at a frequency at which blinding does not occur. In a pulse radar apparatus that transmits radio waves by switching several types of transmission frequencies, the clutter center frequency also changes by switching the transmission frequency. Therefore, a method of performing aliasing correction of the clutter center frequency using the time-varying filter of the second embodiment is used. If applied, the clutter suppression performance can be ensured even in a situation where the clutter center frequency is turned back.

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。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図1に示す折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段4の内部構成と入力される信号との関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the relationship between the internal structure of the clutter center frequency estimation means 4 with a folding correction | amendment 4 shown in FIG. 1, and the input signal. この発明の実施の形態1によるレーダ装置の動作を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating operation | movement of the radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2によるレーダ装置のクラッタ抑圧処理部20を示す構成図である。It is a block diagram which shows the clutter suppression process part 20 of the radar apparatus by Embodiment 2 of this invention. 図4に示す双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22としての、時変係数のトランスバーサル型FIRフィルタを示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a time-varying coefficient transversal FIR filter as the bimodal clutter suppression time-varying filter 22 shown in FIG. 4. 図4に示す双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ22としての、1次の時変フィルタを複数個縦続接続したクラッタ抑圧フィルタを示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a clutter suppression filter in which a plurality of first-order time-varying filters are cascade-connected as the bimodal clutter suppression time-varying filter 22 illustrated in FIG. 4. 図6に示す2つの1次の時変フィルタ70及び71を縦続接続した図である。FIG. 7 is a diagram in which two first-order time-varying filters 70 and 71 shown in FIG. 6 are connected in cascade.

符号の説明Explanation of symbols

1 クラッタ推定用データ抽出手段、2 クラッタ数判定手段、3 切替器、4 折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段、5 クラッタ抑圧処理部、6 単峰性クラッタ抑圧フィルタ、7 双峰性クラッタ抑圧フィルタ、10 2次元データに変換された後の受信信号、11a及び11b クラッタ数判定処理及びクラッタ中心周波数推定処理に使用される受信信号の一部、12 クラッタ中心周波数推定手段、13 クラッタ中心周波数補正手段、14 推定値判定用レンジビン抽出手段、15 簡易クラッタ抑圧処理部、16 最適推定値選択手段、20 クラッタ抑圧処理部、21 単峰性クラッタ抑圧時変フィルタ、22 双峰性クラッタ抑圧時変フィルタ、30〜30+M−1 遅延器、40〜40+M 複素乗算器、50 時変フィルタ係数計算手段、51 複素加算器、70〜72 1次の時変フィルタ、60〜62 時変フィルタ係数計算手段。   1 Clutter estimation data extraction means, 2 clutter number determination means, 3 switch, 4 clutter center frequency estimation means with aliasing correction, 5 clutter suppression processing unit, 6 unimodal clutter suppression filter, 7 bimodal clutter suppression filter, 10 Received signals after being converted into two-dimensional data, 11a and 11b Part of received signals used for clutter number determination processing and clutter center frequency estimation processing, 12 clutter center frequency estimation means, 13 clutter center frequency correction means, 14 Estimated value determination range bin extracting means, 15 Simple clutter suppression processing section, 16 Optimal estimated value selection means, 20 Clutter suppression processing section, 21 Unimodal clutter suppression time varying filter, 22 Bimodal clutter suppression time varying filter, 30 ~ 30 + M-1 delay, 40 ~ 40 + M complex multiplier, 50 time-varying filter Coefficient calculation means, 51 complex adder, 70 to 72 primary time-varying filter, 60 to 62 time-varying filter coefficient calculation means.

Claims (7)

パルスレーダの受信信号からクラッタの数とその中心周波数を推定するための信号を抽出するクラッタ推定用データ抽出手段と、
前記クラッタ推定用データ抽出手段により選択された信号から受信されたクラッタの数を推定するクラッタ数判定手段と、
前記クラッタ数判定手段のクラッタ数判定結果から実施するクラッタ抑圧処理の内容を切り替える切替器と、
前記クラッタ推定用データ抽出手段により選択された信号と前記クラッタ数判定手段のクラッタ数判定結果を用いて、クラッタの周波数折り返しが発生する場合に生じる推定誤差を回避してクラッタ中心周波数推定を行う折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段と、
前記切替器によりクラッタの数に従って処理内容が決定され、前記折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段から転送されるクラッタ中心周波数推定値を入力して、受信信号中のクラッタを抑圧するフィルタ処理部と
を備えたレーダ装置。
Clutter estimation data extraction means for extracting a signal for estimating the number of clutters and their center frequency from the received signal of the pulse radar;
A clutter number determination means for estimating the number of clutters received from the signal selected by the clutter estimation data extraction means;
A switcher for switching the content of the clutter suppression processing performed from the clutter number determination result of the clutter number determination means;
By using the signal selected by the clutter estimation data extraction means and the clutter number determination result of the clutter number determination means, a clutter center frequency estimation is performed by avoiding an estimation error that occurs when clutter frequency aliasing occurs. A clutter center frequency estimating means with correction;
The processing content is determined according to the number of clutters by the switch, and a filter processing unit that receives clutter center frequency estimation values transferred from the clutter center frequency estimation means with alias correction and suppresses clutter in the received signal; A radar device provided.
請求項1に記載のレーダ装置において、
前記パルスレーダは、パルス電波を数種類の異なる送信間隔で繰り返して送信するスタガトリガ方式のパルスレーダである
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1, wherein
The pulse radar is a stagger trigger type pulse radar that repeatedly transmits pulse radio waves at several different transmission intervals.
請求項1に記載のレーダ装置において、
前記パルスレーダは、数種類のパルス間隔で電波送信するが、パルス送信間隔の変更後は一定時間等間隔でパルス電波を送信するパルスレーダである
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1, wherein
The pulse radar is a pulse radar that transmits radio waves at several pulse intervals, but transmits pulse radio waves at regular intervals after changing the pulse transmission interval.
請求項1に記載のレーダ装置において、
前記パルスレーダは、数種類の送信周波数を切り替えて電波送信をするパルスレーダである
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1, wherein
The radar device according to claim 1, wherein the pulse radar is a pulse radar that transmits radio waves by switching several kinds of transmission frequencies.
請求項1から4までのいずれか1項に記載のレーダ装置において、
前記折り返し補正付クラッタ中心周波数推定手段は、
前記クラッタ数判定手段のクラッタ数判定結果に応じて、前記クラッタ推定用データ抽出手段により選択された信号を用いてクラッタ中心周波数を推定するクラッタ中心周波数推定手段と、
前記クラッタ中心周波数推定手段から転送されるクラッタ中心周波数推定値に対してクラッタの周波数折り返しを考慮した想定可能なクラッタ中心周波数推定値の補正値を計算するクラッタ中心周波数補正手段と、
前記クラッタ中心周波数補正手段から転送される推定値の候補の中から適切な推定を決定するために使用するデータを抽出する推定値判定用レンジビン抽出手段と、
前記定値判定用レンジビン抽出手段から転送される信号に対して、前記クラッタ中心周波数補正手段から転送される推定値ごとにクラッタ抑圧処理を行う簡易クラッタ抑圧処理部と、
前記簡易クラッタ抑圧処理部の処理結果から最適なクラッタ中心周波数推定値を決定する最適推定値選択手段と
を有することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
The clutter center frequency estimating means with alias correction is,
Clutter center frequency estimation means for estimating the clutter center frequency using the signal selected by the clutter estimation data extraction means according to the clutter number determination result of the clutter number determination means,
A clutter center frequency correcting means for calculating a correction value of an assumed clutter center frequency estimated value considering a clutter frequency aliasing with respect to the clutter center frequency estimated value transferred from the clutter center frequency estimating means;
A range bin extracting means for estimating an estimated value for extracting data used for determining an appropriate estimate from candidates for estimated values transferred from the clutter center frequency correcting means;
A simple clutter suppression processing unit that performs a clutter suppression process for each estimated value transferred from the clutter center frequency correction unit with respect to the signal transferred from the fixed value determination range bin extraction unit;
A radar apparatus comprising: an optimum estimated value selecting means for determining an optimum clutter center frequency estimated value from a processing result of the simple clutter suppression processing unit.
請求項5に記載のレーダ装置において、
前記推定値判定用レンジビン抽出手段は、あらかじめ決められた1つ或いは複数のレンジビンの受信信号を抽出する
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 5, wherein
The estimation value determining range bin extracting means extracts a reception signal of one or a plurality of predetermined range bins.
請求項5に記載のレーダ装置において、
前記推定値判定用レンジビン抽出手段は、クラッタが存在するレンジビンの中で大きな受信電力を示す1つ或いは複数のレンジビンを抽出する
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 5, wherein
The estimation value determining range bin extracting means extracts one or a plurality of range bins indicating a large received power among the range bins in which clutter exists.
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