JP2010066100A - Radar device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and inexpensive radar device having high tracking performance. <P>SOLUTION: The radar device includes: a reception section 7 for receiving reflection waves from a target in the prediction gate of the target and for receiving transmission waves from a target outside the prediction gate for converting the waves to electric signals and outputting them as reception signals; an angle measurement processing section 2 for measuring the angle of a target by not less than one reception signal inside or outside the prediction gate outputted from the reception section; a distance measurement-angle measurement processing section 3 for measuring the distance to and angle of the target by a reception signal obtained in the prediction gate outputted from the reception section; and a tracking processing-control section 10 for executing tracking processing for tracking the target based on angle measurement data indicating the angle of the target measured by the angle measurement processing section and distance measurement-angle measurement data indicating the distance to and angle of the target measured by the distance measurement-angle measurement processing section, and for generating the prediction gate of the target for transmitting it to the reception section. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、目標からの送信波および反射波に基づき目標の追尾を行なうレーダ装置に関する。   The present invention relates to a radar apparatus that tracks a target based on a transmission wave and a reflected wave from the target.

図6は、従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、受信部1、測角処理部2、測距・測角処理部3、角度追尾処理部4、距離・角度追尾処理部5およびデータ融合・制御部6から構成されている。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional radar apparatus. The radar apparatus includes a receiving unit 1, an angle measurement processing unit 2, a distance measurement / angle measurement processing unit 3, an angle tracking processing unit 4, a distance / angle tracking processing unit 5, and a data fusion / control unit 6.

受信部1は、データ融合・制御部6から送られてくる制御信号によって、目標から送信される送信波または自己が送信した電波の反射波のいずれかを受信できるように設定される。この受信部1は、アンテナ(図示しない)を含み、目標からの送信波を受信できるように設定された場合は、アンテナで受信された送信波を電気信号に変換し、受信信号として測角処理部2に送る。一方、目標からの反射波を受信できるように設定された場合は、アンテナで受信された反射波を電気信号に変換し、受信信号として距離・測角処理部3に送る。   The receiving unit 1 is set so as to be able to receive either a transmission wave transmitted from the target or a reflected wave of a radio wave transmitted by itself by a control signal sent from the data fusion / control unit 6. When the reception unit 1 includes an antenna (not shown) and is set so as to receive a transmission wave from a target, the reception unit 1 converts the transmission wave received by the antenna into an electric signal and performs angle measurement processing as a reception signal. Send to part 2. On the other hand, when it is set so that the reflected wave from the target can be received, the reflected wave received by the antenna is converted into an electric signal and sent to the distance / angle measuring unit 3 as a received signal.

測角処理部2は、受信部1から送られてくる受信信号(目標からの送信波)に基づき目標の角度を計算する。この測角処理部2で計算された目標の角度は、測角データとして角度追尾処理部4に送られる。   The angle measurement processing unit 2 calculates the target angle based on the received signal (transmitted wave from the target) sent from the receiving unit 1. The target angle calculated by the angle measurement processing unit 2 is sent to the angle tracking processing unit 4 as angle measurement data.

測距・測角処理部3は、受信部1から送られてくる受信信号(目標からの反射波)に基づき目標までの距離および目標の角度を計算する。この測距・測角処理部3で計算された目標までの距離および目標の角度は、測距・測角データとして距離・角度追尾処理部5に送られる。   The distance measurement / angle measurement processing unit 3 calculates the distance to the target and the angle of the target based on the received signal (reflected wave from the target) sent from the receiving unit 1. The distance to the target and the target angle calculated by the distance measurement / angle measurement processing unit 3 are sent to the distance / angle tracking processing unit 5 as distance measurement / angle measurement data.

角度追尾処理部4は、測角処理部2から送られてくる測角データを用いて目標の角度追尾処理を実行する。この角度追尾処理によって得られた目標の平滑値や予測値等は、角度追尾データとしてデータ融合・制御部6に送られる。   The angle tracking processing unit 4 executes target angle tracking processing using the angle measurement data sent from the angle measurement processing unit 2. The target smooth value, predicted value, and the like obtained by this angle tracking process are sent to the data fusion / control unit 6 as angle tracking data.

距離・角度追尾処理部5は、測距・測角処理部3から送られてくる測距・測角データを用いて目標の距離・角度追尾処理を実行する。この距離・角度追尾処理によって得られた目標の平滑値や予測値等は、距離・角度追尾データとしてデータ融合・制御部6に送られる。   The distance / angle tracking processing unit 5 executes target distance / angle tracking processing using the distance measurement / angle measurement data sent from the distance measurement / angle measurement processing unit 3. The target smooth value and predicted value obtained by the distance / angle tracking process are sent to the data fusion / control unit 6 as distance / angle tracking data.

データ融合・制御部6は、角度追尾処理部4から送られてくる角度追尾データと距離・角度追尾処理部5から送られてくる距離・角度追尾データとをデータ融合して、目標を表す目標データを作成する。また、データ融合・制御部6は、作成した目標データを用いて、次回の目標観測のための制御信号を生成し、受信部1等に送る。   The data fusion / control unit 6 performs data fusion of the angle tracking data sent from the angle tracking processing unit 4 and the distance / angle tracking data sent from the distance / angle tracking processing unit 5, and a target representing the target Create data. Further, the data fusion / control unit 6 generates a control signal for the next target observation using the created target data, and sends it to the receiving unit 1 and the like.

次に、上記のように構成される従来のレーダ装置の動作を、目標追尾処理を中心に、図7に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the operation of the conventional radar apparatus configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 7 with a focus on target tracking processing.

目標追尾処理においては、まず、角度追尾モードであるかどうかが調べられる(ステップST101)。すなわち、データ融合・制御部6は、現在の追尾モードが角度追尾モードであるか距離・角度追尾モードであるかを調べる。   In the target tracking process, first, it is checked whether or not the angle tracking mode is set (step ST101). That is, the data fusion / control unit 6 checks whether the current tracking mode is the angle tracking mode or the distance / angle tracking mode.

ステップST101において、角度追尾モードであると判断された場合は、送信波の観測が行われる(ステップST102)。すなわち、データ融合・制御部6は、現在の追尾モードが角度追尾モードである旨を示す制御信号を受信部1に送る。受信部1は、データ融合・制御部6から送られてくる角度追尾モードを示す制御信号によって目標からの送信波を受信できる状態に設定される。その後、受信部1は、目標からの送信波を受信して電気信号に変換し、受信信号として測角処理部2に送る。   If it is determined in step ST101 that the angle tracking mode is set, transmission waves are observed (step ST102). That is, the data fusion / control unit 6 sends a control signal indicating that the current tracking mode is the angle tracking mode to the receiving unit 1. The receiving unit 1 is set to a state in which a transmission wave from the target can be received by a control signal indicating the angle tracking mode sent from the data fusion / control unit 6. Thereafter, the receiving unit 1 receives a transmission wave from the target, converts it into an electrical signal, and sends it to the angle measurement processing unit 2 as a received signal.

次いで、送信波の測角が行われる(ステップST103)。すなわち、測角処理部2は、受信部1から送られてくる受信信号(目標からの送信波)に基づき目標の角度を計算する。測角処理部2で計算された目標の角度は、測角データとして角度追尾処理部4に送られる。   Next, the transmitted wave is measured (step ST103). That is, the angle measurement processing unit 2 calculates the target angle based on the received signal (transmitted wave from the target) sent from the receiving unit 1. The target angle calculated by the angle measurement processing unit 2 is sent to the angle tracking processing unit 4 as angle measurement data.

次いで、角度追尾処理が実行される(ステップST104)。すなわち、角度追尾処理部4は、測角処理部2から送られてくる測角データを用いて目標の角度追尾処理を実行し、この角度追尾処理によって得られた目標の平滑値や予測値等を、角度追尾データとしてデータ融合・制御部6に送る。その後、ステップST108に進む。   Next, an angle tracking process is executed (step ST104). That is, the angle tracking processing unit 4 executes target angle tracking processing using the angle measurement data sent from the angle measurement processing unit 2, and the target smooth value, predicted value, etc. obtained by this angle tracking processing Is sent to the data fusion / control unit 6 as angle tracking data. Then, it progresses to step ST108.

ステップST101において、角度追尾モードでない、つまり距離・角度追尾モードであると判断された場合は、反射波の観測が行われる(ステップST105)。すなわち、データ融合・制御部6は、現在の追尾モードが距離・角度追尾モードである旨を示す制御信号を受信部1に送る。受信部1は、データ融合・制御部6から送られてくる距離・角度追尾モードを示す制御信号によって目標からの反射波を受信できる状態に設定される。その後、受信部1は、目標からの反射波を受信して電気信号に変換し、受信信号として距離・測角処理部3に送る。   If it is determined in step ST101 that the mode is not the angle tracking mode, that is, the distance / angle tracking mode, the reflected wave is observed (step ST105). That is, the data fusion / control unit 6 sends a control signal indicating that the current tracking mode is the distance / angle tracking mode to the receiving unit 1. The receiving unit 1 is set to a state in which a reflected wave from the target can be received by the control signal indicating the distance / angle tracking mode sent from the data fusion / control unit 6. Thereafter, the receiving unit 1 receives a reflected wave from the target, converts it into an electrical signal, and sends it as a received signal to the distance / angle measuring processing unit 3.

次いで、反射波の測距・測角が行われる(ステップST106)。すなわち、測距・測角処理部3は、受信部1から送られてくる受信信号(目標からの反射波)に基づき目標までの距離および目標の角度を計算する。この測距・測角処理部3で計算された目標までの距離および目標の角度は、測距・測角データとして距離・角度追尾処理部5に送られる。   Next, distance measurement and angle measurement of the reflected wave are performed (step ST106). That is, the distance measurement / angle measurement processing unit 3 calculates the distance to the target and the angle of the target based on the received signal (the reflected wave from the target) sent from the receiving unit 1. The distance to the target and the target angle calculated by the distance measurement / angle measurement processing unit 3 are sent to the distance / angle tracking processing unit 5 as distance measurement / angle measurement data.

次いで、距離・角度追尾処理が実行される(ステップST107)。すなわち、距離・角度追尾処理部5は、測距・測角処理部3から送られてくる測距・測角データを用いて目標の距離・角度追尾処理を実行し、この距離・角度追尾処理によって得られた目標の平滑値や予測値等を、距離・角度追尾データとしてデータ融合・制御部6に送る。その後、ステップST108へ進む。   Next, a distance / angle tracking process is executed (step ST107). That is, the distance / angle tracking processing unit 5 executes the target distance / angle tracking process using the distance measurement / angle measurement data sent from the distance measurement / angle measurement processing unit 3, and this distance / angle tracking process. The target smooth value, predicted value, and the like obtained by the above are sent to the data fusion / control unit 6 as distance / angle tracking data. Then, it progresses to step ST108.

ステップST108においては、データ融合処理が実行される。すなわち、データ融合・制御部6は、角度追尾処理部4から送られてくる角度追尾データと距離・角度追尾処理部5から送られてくる距離・角度追尾データとをデータ融合して、目標を表す目標データを作成する。また、データ融合・制御部6は、作成した目標データを用いて、次回の目標観測のための制御信号を生成し、受信部1等に送る。   In step ST108, data fusion processing is executed. That is, the data fusion / control unit 6 performs data fusion on the angle tracking data sent from the angle tracking processing unit 4 and the distance / angle tracking data sent from the distance / angle tracking processing unit 5 to obtain a target. Create target data to represent. Further, the data fusion / control unit 6 generates a control signal for the next target observation using the created target data, and sends it to the receiving unit 1 and the like.

次いで、終了であるかどうかが調べられる(ステップST109)。ステップST109において、終了でないことが判断されると、ステップST101に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、ステップST109において、終了であることが判断されると、目標追尾処理は終了する。   Next, it is checked whether or not it is finished (step ST109). If it is determined in step ST109 that the process is not finished, the process returns to step ST101 and the above-described processing is repeated. On the other hand, if it is determined in step ST109 that the process is finished, the target tracking process is finished.

このようなレーダ装置に関連する技術として、特許文献1は、隠密性を損なわず、かつ目標が電波放射を中止しても支障なく追尾ができる複合シーカを開示している。この複合シーカは、パッシブ電波シーカとアクティブ電波シーカと光波シーカと判断回路とを備え、まず電波シーカで目標に接近し、光波シーカで終末誘導を行う。電波シーカでの誘導では、目標が電波放射をしているときはパッシブ電波シーカに受信出力が得られるので、判断回路はパッシブ電波シーカの受信出力がある間はアクティブ電波シーカを非動作モードに設定して隠密性を保持し、目標が電波放射を中止するとパッシブ電波シーカの受信出力がなくなるので、判断回路はアクティブ電波シーカを動作モードに設定して目標を見失わないようにする。   As a technique related to such a radar apparatus, Patent Document 1 discloses a composite seeker that does not impair concealment and can be tracked without hindrance even if a target stops radio wave radiation. This composite seeker includes a passive radio wave seeker, an active radio wave seeker, a light wave seeker, and a determination circuit. First, the radio wave seeker approaches the target, and the light wave seeker performs terminal guidance. In the induction by the radio wave seeker, when the target is emitting radio waves, the reception output is obtained by the passive radio wave seeker, so the judgment circuit sets the active radio wave seeker to the non-operation mode while there is the reception output of the passive radio wave seeker. Therefore, when the target stops radio wave emission, the reception output of the passive radio wave seeker disappears, so that the determination circuit sets the active radio wave seeker to the operation mode so as not to lose sight of the target.

また、特許文献2は、高PRFパルスドップラ方式のレーダ装置において、干渉波(送信波)が存在する場合においても、干渉波の影響を除去し、目標検出能力を向上させることができるレーダ装置を開示している。このレーダ装置は、アクティブ/パッシブマネージメント部によりレーダモードとしてアクティブが選択された場合の目標検出器の出力をメモリに格納し、レーダモードとしてパッシブが選択された場合の目標検出器の出力をメモリに格納されているデータと相関度を計算することにより、干渉波の判定・除去を行う。
特開平7−113861号公報 特開2002−196069号公報
Patent Document 2 discloses a radar apparatus capable of removing the influence of interference waves and improving target detection capability even in the presence of interference waves (transmission waves) in a high PRF pulse Doppler radar apparatus. Disclosure. This radar apparatus stores the output of the target detector when active is selected as the radar mode by the active / passive management unit in the memory, and stores the output of the target detector when passive is selected as the radar mode in the memory. Interference waves are determined and removed by calculating the stored data and the degree of correlation.
JP 7-113861 A JP 2002-196069 A

上述した従来のレーダ装置では、追尾モードとして角度追尾モードと距離・角度追尾モードが選択された後、それぞれの追尾モードに特化して、受信処理から追尾処理までが実施される。特許文献1に開示された技術のように、追尾モード毎に独立した受信部を用いて目標を追尾する構成では、レーダ装置が大型化するとともに高価格になるという問題がある。   In the above-described conventional radar device, after the angle tracking mode and the distance / angle tracking mode are selected as the tracking mode, the processing from the reception process to the tracking process is performed specifically for each tracking mode. As in the technique disclosed in Patent Document 1, the configuration in which the target is tracked by using an independent receiving unit for each tracking mode has a problem that the radar apparatus becomes large and expensive.

また、特許文献2に開示された技術のように、両追尾モードの処理を同一の受信部を用いて目標を追尾する構成の場合、どちらの追尾モードの処理を実行するか観測前に判定する必要があるが、電波環境が変化するなかで、実行すべき追尾モードを正しく判定することは難しく、受信処理から追尾処理までをそれぞれの追尾モードに特化して実行していることと相俟って、角度追尾モードにおいて、目標からの送信波を観測できない場合や、距離・角度追尾モードにおいて、目標からの送信波によって目標からの反射波を観測できない場合は、それぞれの追尾モードに対する追尾処理に観測データを入力できなくなって追尾データレートが低くなり、追尾性能が低下するという問題がある。   Further, as in the technique disclosed in Patent Document 2, in the case of a configuration in which a target is tracked using the same receiver in both tracking mode processing, it is determined before observation which tracking mode processing is to be executed. Although it is necessary, it is difficult to correctly determine the tracking mode to be executed as the radio wave environment changes, and this is combined with the fact that the processing from reception processing to tracking processing is performed specifically for each tracking mode. If the transmitted wave from the target cannot be observed in the angle tracking mode, or if the reflected wave from the target cannot be observed due to the transmitted wave from the target in the distance / angle tracking mode, the tracking process for each tracking mode is performed. There is a problem that the observation data cannot be input, the tracking data rate is lowered, and the tracking performance is lowered.

本発明の課題は、高い追尾性能を有する小型かつ安価なレーダ装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a small and inexpensive radar apparatus having high tracking performance.

上記課題を解決するために、第1の発明は、目標の予測ゲート内で目標からの反射波を、予測ゲート外で目標からの送信波をそれぞれ受信して電気信号に変換し、受信信号として出力する受信部と、受信部から出力される予測ゲート内または予測ゲート外の1つ以上の受信信号を用いて目標の角度を測定する測角処理部と、受信部から出力される予測ゲート内で得られた受信信号を用いて目標までの距離および角度を測定する測距・測角処理部と、測角処理部で測定された目標の角度を表す測角データと測距・測角処理部で測定された目標までの距離および角度を表す測距・測角データとに基づき目標を追尾する追尾処理を実行するとともに、目標の予測ゲートを生成して受信部に送る追尾処理・制御部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the first invention receives a reflected wave from a target within the target prediction gate and a transmission wave from the target outside the prediction gate, respectively, and converts the received signal into an electrical signal. An output receiving unit, an angle measurement processing unit that measures a target angle using one or more received signals inside or outside the prediction gate output from the receiving unit, and an inside of the prediction gate output from the receiving unit The distance measurement / angle measurement processing unit that measures the distance and angle to the target using the received signal obtained in step 3, the angle measurement data representing the target angle measured by the angle measurement processing unit, and the distance measurement / angle measurement processing A tracking process and control unit that performs tracking processing for tracking a target based on distance measurement and angle measurement data representing the distance and angle to the target measured by the unit, and generates a target prediction gate and sends it to the receiving unit It is characterized by comprising.

また、第2の発明は、第1の発明において、受信部から出力される受信信号を分析する受信信号分析部と、受信信号分析部における分析の結果に基づいて、測角処理部で得られた測角データまたは測距・測角処理部で得られた測距・測角データのいずれを追尾処理・制御部に送るかを選択するデータ選択部とを備え、追尾処理・制御部は、データ選択部で選択された測角データまたは測距・測角データに基づいて追尾処理を実行することを特徴とする。   The second invention is obtained in the first invention by the received signal analyzing unit for analyzing the received signal output from the receiving unit, and the angle measurement processing unit based on the analysis result in the received signal analyzing unit. A data selection unit that selects whether to send the measured angle data or the measured distance / angle data obtained by the distance measurement / angle measurement processing unit to the tracking processing / control unit, and the tracking processing / control unit includes: A tracking process is executed based on the angle measurement data or the distance measurement / angle measurement data selected by the data selection unit.

また、第3の発明は、第1の発明において、受信部から出力される受信信号を分析する受信信号分析部を備え、追尾処理・制御部は、受信信号分析部における分析の結果に基づいて、測角処理部で得られた測角データおよび測距・測角処理部で得られた測距・測角データの重み付けを行なって追尾処理を実行することを特徴とする。   In addition, a third invention includes a reception signal analysis unit that analyzes a reception signal output from the reception unit in the first invention, and the tracking processing / control unit is based on an analysis result in the reception signal analysis unit. The tracking processing is performed by weighting the angle measurement data obtained by the angle measurement processing unit and the distance measurement / angle measurement data obtained by the distance measurement / angle measurement processing unit.

また、第4の発明は、第1〜第3のいずれか1つの発明において、追尾処理・制御部は、測角処理部で得られた測角データと測距・測角処理部で得られた測距・測角データとをデータ融合した後に追尾処理を実行することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the invention, in any one of the first to third aspects, the tracking processing / control unit is obtained by the angle measurement data obtained by the angle measurement processing unit and the distance measurement / angle measurement processing unit. The tracking processing is executed after the distance measurement / angle measurement data is merged.

また、第5の発明は、第1〜第4のいずれか1つの発明において、追尾処理・制御部は、測角処理部で得られた測角データと、測距・測角処理部で得られた測距・測角データとをデータ融合し、目標の状態推定を直交座標系において実施することを特徴とする。   In addition, in a fifth aspect based on any one of the first to fourth aspects, the tracking processing / control unit obtains the angle measurement data obtained by the angle measurement processing unit and the distance measurement / angle measurement processing unit. The obtained distance measurement / angle measurement data is merged and target state estimation is performed in an orthogonal coordinate system.

本発明によれば、追尾処理・制御部によって生成された目標の予測ゲート内で目標からの反射波を受信できるように設定し、予測ゲート外で目標からの送信波を受信できるように設定した受信部を用いるので、追尾モード毎に独立した受信部を用意する必要がない。その結果、レーダ装置の小型化および低価格化が可能となる。   According to the present invention, it is set so that the reflected wave from the target can be received within the target prediction gate generated by the tracking processing / control unit, and the transmission wave from the target is set to be received outside the prediction gate. Since the receiving unit is used, there is no need to prepare an independent receiving unit for each tracking mode. As a result, the radar apparatus can be reduced in size and price.

また、目標からの送信波によって目標からの反射波を観測できない場合、受信部の予測ゲート内または予測ゲート外の1つ以上の受信信号(目標からの送信波)を用いて測角を行い、この測角により得られた測角データを用いて追尾処理を行なうことが可能となる。この結果、追尾データレートが向上し、追尾性能を向上させることができる。   In addition, when the reflected wave from the target cannot be observed by the transmitted wave from the target, the angle is measured using one or more received signals (transmitted wave from the target) inside or outside the prediction gate of the receiving unit, Tracking processing can be performed using angle measurement data obtained by this angle measurement. As a result, the tracking data rate is improved and the tracking performance can be improved.

さらに、予測ゲート内または予測ゲート外の1つ以上の受信信号から得られる測角データと予測ゲート内の受信信号から得られる測距・測角データのうち、いずれか良好な方のデータ、または、全てのデータに重み付けを行って追尾処理を行なうことにより、追尾性能を向上させることができる。   Furthermore, the better one of the angle measurement data obtained from one or more received signals inside or outside the prediction gate and the distance measurement / angle measurement data obtained from the reception signals inside the prediction gate, or The tracking performance can be improved by weighting all the data and performing the tracking process.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係るレーダ装置の概略の構成を示すブロック図である。なお、以下においては、背景技術で説明した従来のレーダ装置の構成要素に相当する部分には、背景技術の説明で使用した符号と同じ符号を用いて説明する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the following description, portions corresponding to the components of the conventional radar apparatus described in the background art will be described using the same reference numerals as those used in the description of the background art.

このレーダ装置は、受信部7、測角処理部2、測距・測角処理部3、受信信号分析部8、データ選択部9および追尾処理・制御部10から構成されている。   The radar apparatus includes a receiving unit 7, an angle measurement processing unit 2, a distance measurement / angle measurement processing unit 3, a received signal analysis unit 8, a data selection unit 9, and a tracking processing / control unit 10.

受信部7は、追尾処理・制御部10から送られてくる制御信号によって、目標からの送信波および反射波を受信できるように設定される。この受信部7は、アンテナ(図示しない)を含み、アンテナで受信された目標からの送信波および反射波を電気信号に変換し、受信信号として測角処理部2、測距・測角処理部3および受信信号分析部8に送る。   The receiving unit 7 is set so as to receive a transmission wave and a reflected wave from the target by a control signal sent from the tracking processing / control unit 10. The receiving unit 7 includes an antenna (not shown), converts a transmission wave and a reflected wave from a target received by the antenna into an electric signal, and receives the angle measurement processing unit 2 and the distance measurement / angle measurement processing unit as reception signals. 3 and the received signal analysis unit 8.

測角処理部2は、受信部7から送られてくる受信信号に基づき目標の角度を計算する。この測角処理部2で計算された目標の角度は、測角データとしてデータ選択部9に送られる。   The angle measurement processing unit 2 calculates a target angle based on the reception signal sent from the reception unit 7. The target angle calculated by the angle measurement processing unit 2 is sent to the data selection unit 9 as angle measurement data.

測距・測角処理部3は、受信部7から送られてくる受信信号に基づき目標までの距離および目標の角度を計算する。この測距・測角処理部3で計算された目標までの距離および目標の角度は、測距・測角データとしてデータ選択部9に送られる。   The distance measurement / angle measurement processing unit 3 calculates the distance to the target and the target angle based on the received signal sent from the reception unit 7. The distance to the target and the target angle calculated by the distance measurement / angle measurement processing unit 3 are sent to the data selection unit 9 as distance measurement / angle measurement data.

受信信号分析部8は、受信部7から送られてくる受信信号に含まれる、目標からの送信波および反射波について分析する。この受信信号分析部8による分析結果は、追尾処理・制御部10に送られるとともに、選択信号としてデータ選択部9に送られる。   The reception signal analysis unit 8 analyzes a transmission wave and a reflection wave from the target included in the reception signal transmitted from the reception unit 7. The analysis result by the reception signal analysis unit 8 is sent to the tracking processing / control unit 10 and also sent to the data selection unit 9 as a selection signal.

データ選択部9は、受信信号分析部8から送られてくる選択信号に応じて、測角処理部2から送られてくる測角データまたは測距・測角処理部3から送られてくる測距・測角データのいずれかを選択し、追尾処理・制御部10に送る。   The data selection unit 9 receives angle measurement data sent from the angle measurement processing unit 2 or measurement data sent from the distance measurement / angle measurement processing unit 3 according to the selection signal sent from the received signal analysis unit 8. One of the distance / angle measurement data is selected and sent to the tracking processing / control unit 10.

追尾処理・制御部10は、データ選択部9から送られてくる測角データまたは測距・測角データに基づき追尾処理を実行し、平滑値や予測値等といった目標データを作成する。また、追尾処理・制御部10は、作成した目標データを用いて、次回の目標観測のための制御信号を生成し、受信部1等に送る。この追尾処理・制御部10で行われる追尾処理の詳細は後述する。   The tracking processing / control unit 10 performs tracking processing based on the angle measurement data or the distance measurement / angle measurement data sent from the data selection unit 9, and creates target data such as a smooth value and a predicted value. Further, the tracking processing / control unit 10 generates a control signal for the next target observation using the created target data, and sends the control signal to the receiving unit 1 or the like. Details of the tracking process performed by the tracking process / control unit 10 will be described later.

次に、上記のように構成される本発明の実施例1に係るレーダ装置の動作を、目標追尾処理を中心に、図2に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the operation of the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 2 with a focus on target tracking processing.

目標追尾処理では、まず、送信波/受信波の観測が行われる(ステップST201)。すなわち、受信部7は、追尾処理・制御部10からの制御信号によって、目標からの送信波および反射波を受信できるように設定(詳細後述)され、その後、アンテナで受信された目標からの送信波および反射波を電気信号に変換し、受信信号として測角処理部2、測距・測角処理部3および受信信号分析部8に送る。   In the target tracking process, first, transmission waves / reception waves are observed (step ST201). That is, the receiving unit 7 is set to receive a transmission wave and a reflected wave from the target by a control signal from the tracking processing / control unit 10 (details will be described later), and then transmitted from the target received by the antenna. Waves and reflected waves are converted into electrical signals and sent to the angle measurement processing unit 2, the distance measurement / angle measurement processing unit 3 and the reception signal analysis unit 8 as reception signals.

具体的には、受信部7は、目標の予測ゲート内で目標からの反射波を受信できるように設定され、予測ゲート外で目標からの送信波を受信できるように設定される。すなわち、受信部7は、図3(a)のタイミングチャートに示すように、目標からの送信波のレベルが大きい場合、受信機(レーダ装置の受信機能を司る部分)の飽和を防止して正確な測角を実施するために、目標の予測ゲート外では受信機利得が小さくなるように設定される。   Specifically, the receiving unit 7 is set so as to be able to receive a reflected wave from the target within the target prediction gate, and set to be able to receive a transmission wave from the target outside the prediction gate. That is, as shown in the timing chart of FIG. 3A, the receiving unit 7 accurately prevents the saturation of the receiver (the part that controls the receiving function of the radar device) when the level of the transmission wave from the target is large. In order to perform accurate angle measurement, the receiver gain is set to be small outside the target prediction gate.

また、図3(b)のタイミングチャートに示すように、目標からの反射波に適合した周波数がf2、前回観測された目標からの送信波の周波数がf1である場合、受信周波数として、目標の予測ゲート内では周波数がf2に設定され、目標の予測ゲート外では周波数がf1に設定される。   Further, as shown in the timing chart of FIG. 3B, when the frequency suitable for the reflected wave from the target is f2 and the frequency of the transmission wave from the target observed last time is f1, The frequency is set to f2 inside the prediction gate, and the frequency is set to f1 outside the target prediction gate.

なお、受信部7における目標の予測ゲート外の受信周波数、受信アンテナ利得、受信機利得、受信帯域等といった受信部7のパラメータは、受信信号分析部8における送信波の推定アルゴリズムによって推定され、これに基づいて、追尾処理・制御部10から設定することができ、上述した例に限定されない。   Note that the parameters of the receiving unit 7 such as the reception frequency outside the target prediction gate, the receiving antenna gain, the receiver gain, the receiving band, etc. in the receiving unit 7 are estimated by the transmission wave estimation algorithm in the received signal analyzing unit 8. Can be set from the tracking processing / control unit 10 based on the above, and is not limited to the above-described example.

次いで、送信波の測角が行われる(ステップST103)。すなわち、測角処理部2は、受信部7から送られてくる受信信号に基づき目標の角度を計算する。この測角処理部2で計算された目標の角度は、測角データとしてデータ選択部9に送られる。   Next, the transmitted wave is measured (step ST103). That is, the angle measurement processing unit 2 calculates a target angle based on the reception signal transmitted from the reception unit 7. The target angle calculated by the angle measurement processing unit 2 is sent to the data selection unit 9 as angle measurement data.

ステップST103における送信波の測角と並行して、反射波の測距・測角が行われる(ステップST106)。すなわち、測距・測角処理部3は、受信部7から送られてくる受信信号に基づき目標までの距離および目標の角度を計算する。この測距・測角処理部3で計算された目標までの距離および目標の角度は、測距・測角データとしてデータ選択部9に送られる。   In parallel with the angle measurement of the transmission wave in step ST103, distance measurement / angle measurement of the reflected wave is performed (step ST106). That is, the distance measurement / angle measurement processing unit 3 calculates the distance to the target and the target angle based on the received signal sent from the reception unit 7. The distance to the target and the target angle calculated by the distance measurement / angle measurement processing unit 3 are sent to the data selection unit 9 as distance measurement / angle measurement data.

次いで、受信信号の分析が行われる(ステップST202)。すなわち、受信信号分析部8は、受信部7から送られてくる受信信号を用いて目標からの送信波および反射波について分析を行い、分析結果を、追尾処理・制御部10に送るとともに、選択信号としてデータ選択部9に送る。   Next, the received signal is analyzed (step ST202). In other words, the reception signal analysis unit 8 analyzes the transmission wave and the reflected wave from the target using the reception signal transmitted from the reception unit 7 and sends the analysis result to the tracking processing / control unit 10 and selects it. The signal is sent to the data selection unit 9 as a signal.

次いで、データ選択が行われる(ステップST203)。すなわち、データ選択部9は、受信信号分析部8から送られてくる選択信号に応じて、測角処理部2から送られてくる測角データまたは測距・測角処理部3から送られている測距・測角データのいずれか一方を選択して、追尾処理・制御部10に送る。   Next, data selection is performed (step ST203). That is, the data selection unit 9 receives angle measurement data sent from the angle measurement processing unit 2 or sent from the distance measurement / angle measurement processing unit 3 according to the selection signal sent from the received signal analysis unit 8. One of the existing distance measurement / angle measurement data is selected and sent to the tracking processing / control unit 10.

なお、この図2のフローチャートに示す目標追尾処理では、送信波の測角(ステップST103)および反射波の測距・測角(ステップST106)を実行した後に受信信号分析(ステップST202)を実行するように構成したが、送信波の測角(ステップST103)および反射波の測距・測角(ステップST106)を実行する前に受信信号分析(ステップST202)を実行するように構成できる。この場合、受信信号分析(ステップST202)の結果に応じて、送信波の測角(ステップST103)または反射波の測距・測角(ステップST106)のいずれか一方のみを実行するように構成することができる。   In the target tracking process shown in the flowchart of FIG. 2, the received signal analysis (step ST202) is performed after the transmission wave angle measurement (step ST103) and the reflected wave distance measurement / angle measurement (step ST106). However, the received signal analysis (step ST202) can be performed before the transmission wave angle measurement (step ST103) and the reflected wave distance measurement / angle measurement (step ST106). In this case, only one of transmission wave angle measurement (step ST103) and reflected wave distance measurement / angle measurement (step ST106) is executed in accordance with the result of the received signal analysis (step ST202). be able to.

次いで、追尾処理が実行される(ステップST204)。すなわち、追尾処理・制御部10は、測角処理部2からデータ選択部9を介して送られてくる測角データまたは測距・測角処理部3からデータ選択部9を介して送られてくる測距・測角データ、すなわち観測データを用いたデータ融合を含む目標の追尾処理(詳細は後述)を実行し、平滑値や予測値等といった目標データを作成する。また、作成した目標データを用いて、次回の目標観測のための制御信号を生成し、受信部7などに送る。   Next, a tracking process is executed (step ST204). That is, the tracking processing / control unit 10 receives angle measurement data sent from the angle measurement processing unit 2 via the data selection unit 9 or sent from the distance measurement / angle measurement processing unit 3 via the data selection unit 9. Target tracking processing (details will be described later) including data fusion using distance measurement / angle measurement data, that is, observation data, is executed to create target data such as smooth values and predicted values. Also, using the created target data, a control signal for the next target observation is generated and sent to the receiving unit 7 or the like.

次いで、終了であるかどうかが調べられる(ステップST109)。ステップST109において、終了でないことが判断されると、ステップST201に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、ステップST109において、終了であることが判断されると、目標追尾処理は終了する。   Next, it is checked whether or not it is finished (step ST109). If it is determined in step ST109 that the process is not finished, the process returns to step ST201 and the above-described processing is repeated. On the other hand, if it is determined in step ST109 that the process is finished, the target tracking process is finished.

追尾処理・制御部10における追尾処理は、(1)式の運動モデル、(2)式の送信波に対する観測モデルおよび(3)式の反射波に対する観測モデルに対し、カルマンフィルタ等によって算出できる。
The tracking processing in the tracking processing / control unit 10 can be calculated by a Kalman filter or the like for the motion model of equation (1), the observation model for the transmission wave of equation (2) and the observation model for the reflection wave of equation (3).

ここで、xは、目標の状態ベクトル、Fは、遷移行列、Gは、駆動行列、wは、平均0、共分散行列Qの正規分布に従うシステム雑音ベクトル、y は、送信波に対する観測ベクトル、H は、送信波に対する観測行列、v は、送信波に対する平均0、共分散行列R の正規分布に従う観測雑音ベクトル、y は、反射波に対する観測ベクトル、H は、反射波に対する観測行列、v は、反射波に対する平均0、共分散行列R の正規分布に従う観測雑音ベクトルであり、全て、観測時刻tにおける値である。 Here, x k is a target state vector, F k is a transition matrix, G k is a driving matrix, w k is a system noise vector according to a normal distribution of mean 0 and covariance matrix Q k , and y p k is , The observation vector for the transmission wave, H p k is the observation matrix for the transmission wave, v p k is the mean 0 for the transmission wave, the observation noise vector follows the normal distribution of the covariance matrix R p k , and y a k is the reflected wave observation vectors for, H a k is the observation matrix for the reflected wave, v a k is the average for the reflected wave 0 is the observation noise vector follows a normal distribution of the covariance matrix R a k, all the values in the measurement time t k It is.

カルマンフィルタでは、送信波に対しては、(4)式〜(6)式に示す平滑処理、反射波に対しては、(7)式〜(9)式に示す平滑処理、(10)式〜(11)式に示す予測処理を実施する。
In the Kalman filter, for transmission waves, smoothing processing shown in Equations (4) to (6), for reflected waves, smoothing processing shown in Equations (7) to (9), (10) to The prediction process shown in Expression (11) is performed.

ここで、K は、観測時刻tにおける送信波に対するカルマンゲイン行列、K は、観測時刻tにおける反射波に対するカルマンゲイン行列、x^k|kは、観測時刻tにおける平滑ベクトル、Pk|kは、観測時刻tにおける平滑誤差共分散行列、x^k+1|kは、観測時刻tk+1における予測ベクトル、Pk+1|kは、観測時刻tk+1における予測誤差共分散行列である。ATは、ベクトルまたは行列Aの転置、A−1は、行列Aの逆行列、Iは、単位行列を示す。 Here, K p k is the Kalman gain matrix for the transmission wave at the observation time t k, K a k is the Kalman gain matrix for reflected wave at the observation time t k, x ^ k | k is smooth at the measurement time t k Vector, P k | k is the smoothing error covariance matrix at observation time t k , x ^ k + 1 | k is the prediction vector at observation time t k + 1 , P k + 1 | k is the prediction error covariance matrix at observation time t k + 1 It is. A T is a transpose of a vector or matrix A, A −1 is an inverse matrix of matrix A, and I is a unit matrix.

追尾処理・制御部10の予測処理の式(10)で算出される予測ベクトルの距離成分が、受信部7の目標の予測ゲートの中心となり、式(11)で算出される予測誤差共分散行列の距離成分をk倍した値が、受信部7の目標の予測ゲートの幅として用いられる。   The distance component of the prediction vector calculated by the prediction processing equation (10) of the tracking processing / control unit 10 becomes the center of the target prediction gate of the receiving unit 7, and the prediction error covariance matrix calculated by equation (11) A value obtained by multiplying the distance component by k is used as the target prediction gate width of the receiving unit 7.

送信波に対しては方位角を出力し、反射波に対しては距離と方位角を出力する場合、上記ベクトルおよび行列は、以下のようになる。
When outputting an azimuth angle for a transmitted wave and outputting a distance and an azimuth angle for a reflected wave, the vectors and matrices are as follows.

ここで、
は、距離、θは、方位角、r・は、距離の速度成分、θ・は、方位角の速度成分、σ は、システム雑音の標準偏差、θ は、送信波に対する方位角の観測値、σp,θ は、送信波に対する方位角の観測雑音の標準偏差、r は、反射波に対する距離の観測値、θ は、反射波に対する方位角の観測値、σa,r は、反射波に対する距離の観測雑音の標準偏差、σa,θ は、反射波に対する方位角の観測雑音の標準偏差、Iは、n行n列の単位行列、Oは、n行n列の零行列であり、全て、観測時刻tにおける値である。
here,
r k is the distance, θ k is the azimuth angle, r · k is the velocity component of the distance, θ · k is the velocity component of the azimuth angle, σ s k is the standard deviation of the system noise, and θ p k is Observation value of azimuth angle with respect to transmission wave, σ p, θ k is standard deviation of observation noise of azimuth angle with respect to transmission wave, r a k is observation value of distance with respect to reflected wave, and θ a k is direction with respect to reflected wave observations corner, the sigma a, r k, the standard deviation of the distance of the observed noise on the reflected wave, sigma a, theta k is the standard deviation of the measurement noise of the azimuth angle with respect to the reflected wave, I n is n rows and n columns unit matrix, O n is the zero matrix of n rows and n columns, all of which are values at the measurement time t k.

また、目標の運動および観測モデルを以下のように変形させ、非線形モデルに対応した拡張カルマンフィルタ等の追尾処理、つまり目標の状態推定を直交座標系において実施するように構成することもできる。
In addition, the target motion and observation model can be modified as follows, and tracking processing such as an extended Kalman filter corresponding to the nonlinear model, that is, target state estimation can be performed in an orthogonal coordinate system.

目標の運動モデルを式(12)のように、極座標系で定義する場合に対して、式(25)のように、直交座標系で定義する場合、等速直線運動する目標に対して、追尾性能を向上させることができる。   When the target motion model is defined in the polar coordinate system as in equation (12), but is defined in the Cartesian coordinate system as in equation (25), tracking is performed with respect to the target moving at a constant linear velocity. Performance can be improved.

図4は、本発明の実施例2に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、以下においては、実施例1に係るレーダ装置の構成要素に相当する部分には、実施例1で使用した符号と同じ符号を用いて説明する。このレーダ装置は、受信部7、測角処理部2、測距・測角処理部3、受信信号分析部8aおよび追尾処理・制御部10aから構成されている。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the following description, parts corresponding to the components of the radar apparatus according to the first embodiment will be described using the same reference numerals as those used in the first embodiment. The radar apparatus includes a receiving unit 7, an angle measurement processing unit 2, a distance measurement / angle measurement processing unit 3, a received signal analysis unit 8a, and a tracking processing / control unit 10a.

受信部7は、追尾処理・制御部10aから送られてくる制御信号によって、目標からの送信波および反射波を受信できるように設定される。この受信部7は、アンテナ(図示しない)を含み、アンテナで受信された目標からの送信波および反射波を電気信号に変換し、受信信号として測角処理部2、測距・測角処理部3および受信信号分析部8aに送る。   The receiving unit 7 is set so as to receive a transmission wave and a reflected wave from the target by a control signal transmitted from the tracking processing / control unit 10a. The receiving unit 7 includes an antenna (not shown), converts a transmission wave and a reflected wave from a target received by the antenna into an electric signal, and receives the angle measurement processing unit 2 and the distance measurement / angle measurement processing unit as reception signals. 3 and the received signal analyzer 8a.

測角処理部2は、受信部7から送られてくる受信信号に基づき目標の角度を計算する。この測角処理部2で計算された目標の角度は、測角データとして追尾処理・制御部10aに送られる。   The angle measurement processing unit 2 calculates a target angle based on the reception signal sent from the reception unit 7. The target angle calculated by the angle measurement processing unit 2 is sent to the tracking processing / control unit 10a as angle measurement data.

測距・測角処理部3は、受信部7から送られてくる受信信号に基づき目標までの距離および目標の角度を計算する。この測距・測角処理部3で計算された目標までの距離および目標の角度は、測距・測角データとして追尾処理・制御部10aに送られる。   The distance measurement / angle measurement processing unit 3 calculates the distance to the target and the target angle based on the received signal sent from the reception unit 7. The distance to the target and the target angle calculated by the distance measurement / angle measurement processing unit 3 are sent to the tracking processing / control unit 10a as distance measurement / angle measurement data.

受信信号分析部8aは、受信部7から送られてくる受信信号を用いて、目標からの送信波および反射波について分析を行い、観測誤差の共分散行列を推定する。この受信信号分析部8aで推定された観測誤差の共分散行列は、追尾処理・制御部10aに送られる。   The reception signal analysis unit 8a analyzes the transmission wave and the reflected wave from the target using the reception signal sent from the reception unit 7, and estimates the covariance matrix of the observation error. The covariance matrix of the observation error estimated by the received signal analysis unit 8a is sent to the tracking processing / control unit 10a.

追尾処理・制御部10aは、測角処理部2から送られてくる測角データ、測距・測角処理部3から送られてくる測距・測角データおよび受信信号分析部8aから送られてくる観測誤差の共分散行列を用いて、より詳しくは、受信信号分析部8aにおける分析の結果に基づいて、測角処理部2で得られた測角データおよび測距・測角処理部3で得られた測距・測角データの重み付けを行なって目標の追尾処理を実行し、平滑値や予測値等といった目標データを作成する。また、追尾処理・制御部10aは、作成した目標データを用いて、次回の目標観測のための制御信号を生成し、受信部7などに送る。この追尾処理・制御部10で行われる追尾処理の詳細は後述する。   The tracking processing / control unit 10a is sent from the angle measurement data sent from the angle measurement processing unit 2, the distance measurement / angle measurement data sent from the distance measurement / angle measurement processing unit 3, and the received signal analysis unit 8a. More specifically, using the observation error covariance matrix, the angle measurement data obtained by the angle measurement processing unit 2 and the distance measurement / angle measurement processing unit 3 based on the analysis result in the received signal analysis unit 8a. The target tracking processing is performed by weighting the distance measurement / angle measurement data obtained in the above to create target data such as a smooth value and a predicted value. Further, the tracking processing / control unit 10a generates a control signal for the next target observation using the created target data, and sends the control signal to the receiving unit 7 or the like. Details of the tracking process performed by the tracking process / control unit 10 will be described later.

次に、上記のように構成される本発明の実施例2に係るレーダ装置の動作を、目標追尾処理を中心に、図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the operation of the radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 5 with a focus on target tracking processing.

目標追尾処理では、まず、送信波/受信波の観測が行われる(ステップST201)。すなわち、受信部7は、追尾処理・制御部10aからの制御信号によって、目標からの送信波および反射波を受信できるように設定され、その後、目標からの送信波および反射波をアンテナで受信して電気信号に変換し、受信信号として測角処理部2、測距・測角処理部3および受信信号分析部8aに送る。   In the target tracking process, first, transmission waves / reception waves are observed (step ST201). That is, the receiving unit 7 is set so as to be able to receive a transmission wave and a reflected wave from the target by a control signal from the tracking processing / control unit 10a, and then receives the transmission wave and the reflected wave from the target with an antenna. Are converted into electrical signals and sent as received signals to the angle measurement processing unit 2, the distance measurement / angle measurement processing unit 3 and the reception signal analysis unit 8a.

次いで、送信波の測角が行われる(ステップST103)。すなわち、測角処理部2は、受信部7から送られてくる受信信号に基づき目標の角度を計算する。この測角処理部2で計算された目標の角度は、測角データとして追尾処理・制御部10aに送られる。   Next, the transmitted wave is measured (step ST103). That is, the angle measurement processing unit 2 calculates a target angle based on the reception signal transmitted from the reception unit 7. The target angle calculated by the angle measurement processing unit 2 is sent to the tracking processing / control unit 10a as angle measurement data.

上記ステップST103における送信波の測角と並行して、反射波の測距・測角が行われる(ステップST106)。すなわち、測距・測角処理部3は、受信部7から送られてくる受信信号に基づき目標までの距離および目標の角度を計算する。この測距・測角処理部3で計算された目標までの距離および目標の角度は、測距・測角データとして追尾処理・制御部10aに送られる。   In parallel with the angle measurement of the transmission wave in step ST103, distance measurement / angle measurement of the reflected wave is performed (step ST106). That is, the distance measurement / angle measurement processing unit 3 calculates the distance to the target and the target angle based on the received signal sent from the reception unit 7. The distance to the target and the target angle calculated by the distance measurement / angle measurement processing unit 3 are sent to the tracking processing / control unit 10a as distance measurement / angle measurement data.

次いで、受信信号の分析が行われる(ステップST205)。すなわち、受信信号分析部8aは、受信部7から送られてくる受信信号を用いて目標からの送信波および反射波について分析を行い、観測誤差の共分散行列を推定する。この受信信号分析部8aで推定された観測誤差の共分散行列は、追尾処理・制御部10aに送られる。   Next, the received signal is analyzed (step ST205). That is, the received signal analysis unit 8a analyzes the transmitted wave and reflected wave from the target using the received signal transmitted from the receiving unit 7, and estimates the covariance matrix of the observation error. The covariance matrix of the observation error estimated by the received signal analysis unit 8a is sent to the tracking processing / control unit 10a.

次いで、追尾処理が実行される(ステップST206)。すなわち、追尾処理・制御部10aは、測角処理部2から送られてくる測角データ、測距・測角処理部3から送られてくる測距・測角データおよび受信信号分析部8aから送られてくる観測誤差の共分散行列を用いて、より詳しくは、受信信号分析部8aにおける分析の結果に基づいて、測角処理部2で得られた測角データおよび測距・測角処理部3で得られた測距・測角データの重み付けを行なって目標の追尾処理を実行し、平滑値や予測値等といった目標データを作成する。また、追尾処理・制御部10は、作成した目標データを用いて、次回の目標観測のための制御信号を生成し、受信部7などに送る。   Next, a tracking process is executed (step ST206). That is, the tracking processing / control unit 10a receives the angle measurement data sent from the angle measurement processing unit 2, the distance measurement / angle measurement data sent from the distance measurement / angle measurement processing unit 3, and the received signal analysis unit 8a. More specifically, the angle measurement data obtained by the angle measurement processing unit 2 and the distance measurement / angle measurement processing based on the analysis result in the received signal analysis unit 8a using the covariance matrix of the observation error sent. The target tracking processing is executed by weighting the distance measurement / angle measurement data obtained by the unit 3 to create target data such as a smooth value and a predicted value. Further, the tracking processing / control unit 10 generates a control signal for the next target observation using the created target data, and sends the control signal to the reception unit 7 or the like.

追尾処理・制御部10aにおける追尾処理は、(28)式の運動モデル、(29)式〜(33)式に示す観測モデルに対し、カルマンフィルタ等によって算出できる。
The tracking process in the tracking process / control unit 10a can be calculated by a Kalman filter or the like for the motion model of Expression (28) and the observation models shown in Expressions (29) to (33).

ここで、xは、目標の状態ベクトル、Fは、遷移行列、Gは、駆動行列、wは、平均0、共分散行列Qの正規分布に従うシステム雑音ベクトル、yは、送信波と反射波に対する観測ベクトル、Hは、送信波と反射波に対する観測行列、vは、送信波と反射波に対する平均0、共分散行列Rの正規分布に従う観測雑音ベクトル、y は、送信波に対する観測ベクトル、y は、反射波に対する観測ベクトル、H は、送信波に対する観測行列、H は、反射波に対する観測行列、v は、送信波に対する平均0、共分散行列R の正規分布に従う観測雑音ベクトル、v は、反射波に対する平均0、共分散行列R の正規分布に従う観測雑音ベクトル、blockdiag{・}は、引数を用いてBlock Diagonal Matrixを生成する関数であり、全て、観測時刻tにおける値である。 Here, x k is the target of the state vector, F k is the transition matrix, G k is driven matrices, w k is zero mean system noise vector following the normal distribution of the covariance matrix Q k, y k is Observation vector for transmission wave and reflection wave, H k is an observation matrix for transmission wave and reflection wave, v k is an observation noise vector according to normal distribution of mean 0 and covariance matrix R k for transmission wave and reflection wave, y p k is an observation vector for the transmitted wave, y a k is an observation vector for the reflected wave, H p k is an observation matrix for the transmitted wave, H a k is an observation matrix for the reflected wave, and v p k is for the transmitted wave Observation noise vector with mean 0, normal distribution of covariance matrix R p k , v a k is average 0 for reflected wave, observation noise vector according to normal distribution of covariance matrix R a k , blockdiag {·} Use Block Diag a function of generating onal Matrix, all of which are values at the measurement time t k.

上記運動及び観測モデルに対するカルマンフィルタでは、受信信号分析部8aで推定された観測誤差の共分散行列R等に基づいて、(34)式に示すカルマンゲインが算出され、(35)式に示すように、測角処理部2から送られてくる測角データ、測距・測角処理部3から送られてくる測距・測角データに対して、上記カルマンゲインにより、自動的に重み付けが実施される。
In the Kalman filter for the above motion and observation model, the Kalman gain shown in the equation (34) is calculated based on the covariance matrix R k of the observation error estimated by the received signal analysis unit 8a, and as shown in the equation (35). In addition, the angle measurement data sent from the angle measurement processing unit 2 and the distance measurement / angle measurement data sent from the distance measurement / angle measurement processing unit 3 are automatically weighted by the Kalman gain. Is done.

また、単純化して、受信信号分析部8aで推定された観測誤差の共分散行列Rに反比例するように、重み付けを実施するように構成することもできる。 Moreover, it simplifies, so as to be inversely proportional to the covariance matrix R k of the observation error estimated by the received signal analysis unit 8a, also be configured to perform weighting.

本発明は、レーダセンサ、ソナーセンサ、赤外線センサなどのセンサ装置に適用可能である。   The present invention is applicable to sensor devices such as radar sensors, sonar sensors, and infrared sensors.

本発明の実施例1に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the radar apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るレーダ装置の受信部の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the receiving part of the radar apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係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 which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係るレーダ装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the radar apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 従来の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 conventional radar apparatus. 従来のレーダ装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the conventional radar apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

2 測角処理部
3 測距・測角処理部
7 受信部
8、8a 受信信号分析部
9 データ選択部
10、10a 追尾処理・制御部
2 Angle measurement processing unit 3 Distance measurement / angle measurement processing unit 7 Reception unit 8, 8a Reception signal analysis unit 9 Data selection unit 10, 10a Tracking processing / control unit

Claims (5)

目標の予測ゲート内で目標からの反射波を、予測ゲート外で目標からの送信波をそれぞれ受信して電気信号に変換し、受信信号として出力する受信部と、
前記受信部から出力される予測ゲート内または予測ゲート外の1つ以上の受信信号を用いて目標の角度を測定する測角処理部と、
前記受信部から出力される予測ゲート内で得られた受信信号を用いて目標までの距離および角度を測定する測距・測角処理部と、
前記測角処理部で測定された目標の角度を表す測角データと前記測距・測角処理部で測定された目標までの距離および角度を表す測距・測角データとに基づき目標を追尾する追尾処理を実行するとともに、目標の予測ゲートを生成して前記受信部に送る追尾処理・制御部とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
A reception unit that receives a reflected wave from the target within the prediction gate of the target, converts a transmission wave from the target outside the prediction gate, converts it to an electrical signal, and outputs it as a reception signal;
An angle measurement processing unit that measures a target angle using one or more reception signals within or outside the prediction gate output from the reception unit;
A distance measurement / angle measurement processing unit that measures a distance and an angle to a target using a reception signal obtained in the prediction gate output from the reception unit;
Tracking the target based on the angle measurement data representing the target angle measured by the angle measurement processing unit and the distance measurement / angle measurement data representing the distance and angle to the target measured by the distance measurement / angle measurement processing unit. And a tracking processing / control unit that generates a target prediction gate and sends the target prediction gate to the receiving unit.
前記受信部から出力される受信信号を分析する受信信号分析部と、
前記受信信号分析部における分析の結果に基づいて、前記測角処理部で得られた測角データまたは前記測距・測角処理部で得られた測距・測角データのいずれを前記追尾処理・制御部に送るかを選択するデータ選択部とを備え、
前記追尾処理・制御部は、前記データ選択部で選択された測角データまたは測距・測角データに基づいて追尾処理を実行することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
A received signal analyzer for analyzing a received signal output from the receiver;
Based on the result of analysis in the received signal analysis unit, either the angle measurement data obtained by the angle measurement processing unit or the distance measurement / angle measurement data obtained by the distance measurement / angle measurement processing unit is the tracking process. A data selection unit that selects whether to send to the control unit,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the tracking processing / control unit executes tracking processing based on angle measurement data or distance measurement / angle measurement data selected by the data selection unit.
前記受信部から出力される受信信号を分析する受信信号分析部を備え、
前記追尾処理・制御部は、前記受信信号分析部における分析の結果に基づいて、前記測角処理部で得られた測角データおよび前記測距・測角処理部で得られた測距・測角データの重み付けを行なって追尾処理を実行することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
A reception signal analysis unit for analyzing the reception signal output from the reception unit;
The tracking processing / control unit, based on the analysis result in the received signal analysis unit, the angle measurement data obtained by the angle measurement processing unit and the distance measurement / measurement obtained by the distance measurement / angle measurement processing unit. The radar apparatus according to claim 1, wherein the tracking process is executed by weighting the angular data.
前記追尾処理・制御部は、前記測角処理部で得られた測角データと前記測距・測角処理部で得られた測距・測角データとをデータ融合した後に追尾処理を実行することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のレーダ装置。   The tracking processing / control unit performs tracking processing after data fusion of the angle measurement data obtained by the angle measurement processing unit and the distance measurement / angle measurement data obtained by the distance measurement / angle measurement processing unit. The radar device according to any one of claims 1 to 3, wherein the radar device is characterized in that: 前記追尾処理・制御部は、前記測角処理部で得られた測角データと、前記測距・測角処理部で得られた測距・測角データとをデータ融合し、目標の状態推定を直交座標系において実施することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のレーダ装置。   The tracking processing / control unit fuses the angle measurement data obtained by the angle measurement processing unit with the distance measurement / angle measurement data obtained by the distance measurement / angle measurement processing unit, and estimates a target state. 5. The radar apparatus according to claim 1, wherein the radar apparatus is implemented in an orthogonal coordinate system.
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