JP2010181385A - Apparatus and method for sensing incoming wave - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の送信源からの到来波を検出する到来波検出装置および到来波検出方法に関するものである。 The present invention relates to an incoming wave detection device and an incoming wave detection method for detecting incoming waves from a plurality of transmission sources.
レーダ送信機からの送信波が、レーダ送信機と同じ場所に設置されたレーダ受信機に戻りにくい形状を持つ目標を検出する方法として、バイスタティックレーダまたはマルチスタティックレーダが提案されている。マルチスタティックレーダの中には、複数の送信局に対して、受信局が1つである構成が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。1つの受信局が複数の送信局からの電波を検出する構成を取った場合、送信局の数が増加するほど、より目標が検出されやすくなる。従来の構成においては、複数の送信局に対して受信局が1つであっても、受信局内で、各々の送信局からの受信波を分離してから、反射波の検出を行っていた。
Bistatic radar or multistatic radar has been proposed as a method for detecting a target having a shape in which a transmission wave from a radar transmitter is unlikely to return to a radar receiver installed at the same location as the radar transmitter. In the multistatic radar, a configuration in which there is one receiving station for a plurality of transmitting stations has been proposed (for example,
一方、レーダ受信局に到来した電波を解析する方法として、到来方向推定、遅延波分離等の種々のアルゴリズムが提案されている(例えば、非特許文献1)。非特許文献1では、受信信号の相関行列に対して固有値解析を行って、到来波を検出している。
On the other hand, various algorithms such as direction-of-arrival estimation and delayed wave separation have been proposed as methods for analyzing radio waves arriving at a radar receiving station (for example, Non-Patent Document 1). In
今後、複数の送信局からのレーダ波を1つの受信局で受信する形態において、各レーダ波について、相関行列の固有値解析を利用して到来波検出を行う構成が想定される。 In the future, in a configuration in which radar waves from a plurality of transmitting stations are received by a single receiving station, a configuration in which arrival waves are detected using eigenvalue analysis of a correlation matrix for each radar wave is assumed.
複数の送信局からのレーダ波を1つの受信局で受信する構成において、より目標を検出しやすくするため、送信局の数を増加させた場合、受信局は送信局の数だけの到来波検出系統を持つ必要がある。固有値解析は処理量の多い計算であるため、受信局では処理量または回路規模が増大する。 In a configuration in which radar waves from a plurality of transmitting stations are received by a single receiving station, when the number of transmitting stations is increased in order to make it easier to detect the target, the receiving station detects the number of incoming waves as many as the number of transmitting stations. It is necessary to have a system. Since eigenvalue analysis is a calculation with a large amount of processing, the amount of processing or the circuit scale increases at the receiving station.
本発明は、上記を鑑みてなされたものであって、レーダ受信機における計算処理量を削減できる到来波検出装置および到来波検出方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above, and provides an incoming wave detection device and an incoming wave detection method that can reduce the amount of calculation processing in a radar receiver.
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る到来波検出装置は、周波数帯の異なる複数のチャンネルから複数の電波を受信するRF処理部と前記複数の電波をそれぞれ同一の低周波数帯へ周波数変換する周波数変換部と前記周波数変換された複数の電波を加算して加算信号を得る加算部と前記加算信号の相関行列の固有値解析を用いて、到来波検出を行う推定部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an incoming wave detection device according to an embodiment of the present invention includes an RF processing unit that receives a plurality of radio waves from a plurality of channels having different frequency bands and the plurality of radio waves that are in the same low frequency band. A frequency conversion unit that converts the frequency into a frequency, an addition unit that adds a plurality of frequency-converted radio waves to obtain an addition signal, and an estimation unit that performs arrival wave detection using eigenvalue analysis of a correlation matrix of the addition signal It is characterized by that.
レーダ受信機における計算処理量を削減できる。 The amount of calculation processing in the radar receiver can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の図面では、本発明に本質的に関連する部分のみを示し、実際の実施の際には必要でも、本願の動作に直接関連しない部分は図示していない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, only parts that are essentially related to the present invention are shown, and parts that are necessary in actual implementation but are not directly related to the operation of the present application are not shown.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る到来波検出装置1の構成を示すブロック図である。到来波検出装置1は、周波数の異なる複数チャンネルf1,f2,・・・の電波を受けるアンテナ2と、受信した電波を増幅、整形、スーパーへテロダイン方式をとる場合にはさらに周波数変換するRF部3と、複数チャンネルをそれぞれ分離するフィルタ4−1,4−2,・・・と、フィルタ4を通過したそれぞれのチャンネルの受信波をベースバンド周波数に変換する周波数変換器5−1,5−2,・・・と、ベースバンドに変換された各チャンネルの波を加算する加算器6と、加算器6によって加算された加算信号について到来波の検出を行う推定部7とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an incoming
図2は、第1の実施形態に係る到来波検出装置1の動作を示す図である。3チャンネルの場合で説明している。それぞれのチャンネルf1,f2,f3に相当する周波数帯の受信信号は、それぞれ複素信号の状態でベースバンドに変換される。中心周波数が0Hz近傍のいわゆるベースバンドであるならば、同相信号(I)と直交信号(Q)に分離して変換される。この場合、その後の処理は、デジタル部で複素数として扱えるようになるまでI,Qそれぞれについて行われる。あるいは、実数信号の状態で、中心周波数が0でない低周波の中間周波数(Low IF)に変換してもよい。いずれの場合でも、3つのチャンネルは、ほぼ同一のベースバンド信号に変換され、加算器6によって加算される。なお、「同一」は必ずしも、完全に同一である必要は無い。後述するように、故意に若干の誤差を与えてもかまわない。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of the incoming
推定部7は、相関行列の固有値解析に基づいた超分解能アルゴリズムによって、到来波の検出を行う。到来波の検出とは、具体的には、アンテナに入射した複数の到来波についての、波数検出、到来方向推定、さらには、遅延分布の推定、ドップラ周波数の推定などである。到来波の検出とは、これらすべてを行うのではなく、殆どの場合、波数検出および到来方向推定を行って、必要に応じて他の推定も行う。 The estimation unit 7 detects an incoming wave by a super-resolution algorithm based on the eigenvalue analysis of the correlation matrix. Specifically, the detection of the incoming wave includes wave number detection, arrival direction estimation, delay distribution estimation, Doppler frequency estimation, and the like for a plurality of incoming waves incident on the antenna. The detection of an incoming wave does not perform all of these, but in most cases, wave number detection and arrival direction estimation are performed, and other estimations are performed as necessary.
相関行列の固有値解析に基づいた超分解能アルゴリズムは、例えば、MUSIC (Multiple Signal Classification)法(非特許文献1)、ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)(非特許文献1)、最尤推定法の一種であるMODE (Method Of Direction Estimation)法(P.Stoica他、”Novel eigenanalysis method for direction estimation”, IEE Proceedings, Vol.137, Pt. F, No.1, 1990)、最小ノルム法(非特許文献1)等である。 Super-resolution algorithms based on eigenvalue analysis of correlation matrix are, for example, MUSIC (Multiple Signal Classification) method (Non-patent Document 1), ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Innovation Techniques Non-Patent Document 1) MODE (Method Of Direction Estimation) method (P. Stoica et al., “Novel evolutionary method for direction estimation”, IEEE Proceedings, Vol. 137, No. 19, Ft. Non-Patent Document 1) etc. .
推定部7は、実装されているアルゴリズムに基づいて、加算信号に含まれる到来波の波数の推定を行って、加算信号に含まれるそれぞれの波がどのような方向、さらには、遅延、または、周波数で到来しているかを推定し、その結果を出力する。 The estimation unit 7 estimates the number of incoming waves included in the added signal based on the implemented algorithm, and in what direction, further delay, or each wave included in the added signal Estimate if it arrives at the frequency and output the result.
このように第1の実施形態に係る到来波検出装置1は、複数のチャンネルを1つの推定部で推定することができる。f1,f2,f3をその周波数間隔を保ったままの広帯域信号の状態で固有値解析を行う方法と比べて、推定の対象となる信号の帯域幅を減少させることができる。推定部7の前のいずれかの段階で、受信波はデジタル信号に変換されるが、本実施形態のように加算することによって推定部7でのサンプリング速度を小さくできる。複数の周波数チャンネルに渡って到来する到来波の推定処理量を低減できる。複数チャンネル波による反射波が同一の方向から届く場合、コスト関数評価時に、その方向に注目しつづけることで、複数波の内のいずれかによる反射波が届いていれば、他の波による反射波が途絶えていても継続的に目標を追跡することができる。
As described above, the incoming
以下では、図3を用いて、MUSIC法を用いた到来方向推定を例に取り、このような方法が可能であることを説明する。到来方向推定を行う場合は、図3のように、複数のアンテナ素子11−1・・・11−Kを用いる。複数のアンテナ素子11−1・・・11−KにはそれぞれRF部3が接続され、それぞれ複数チャンネルがフィルタされて、加算された後、全アンテナ素子の信号が同一の推定部7に入力される。
In the following, using FIG. 3, the direction of arrival estimation using the MUSIC method is taken as an example to explain that such a method is possible. When the arrival direction is estimated, a plurality of antenna elements 11-1 to 11-K are used as shown in FIG. Each of the plurality of antenna elements 11-1 to 11 -K is connected to the
図3は、間隔dで並んだK個のリニアアレイである。各々のアンテナ素子k(=1,2,...,K)で時刻tにおいて受信され、複数チャンネルが各アンテナそれぞれについて加算された信号をxk(t)とする。これをk方向にベクトル化したものを
と置く。Tは転置を表す。加算された全ての信号でトータルでL個の到来波がある場合、
と表すことができる。ただし、
である。F1(t)は第l波の複素振幅、θlは第l波の到来方向、nk(t)は受信時のそれぞれのアンテナに付加される雑音である。a(θl)はステアリングベクトルと呼ばれる。 It is. F 1 (t) is the complex amplitude of the l-th wave, θ l is the arrival direction of the l-th wave, and n k (t) is noise added to each antenna at the time of reception. a (θ l ) is called a steering vector.
Λは到来波のRFの波長である。周波数多重信号を扱う場合は、幾つかの扱い方が可能である。それぞれのチャンネルの中心周波数についてΛを定義し、かつ、sin(θl)とΛのそれぞれの変化に対して、ステアリングベクトルの変化が独立になるよう多次元化すると精度の良い推定が可能となる。その方法については簡単に後述する。加算する複数チャンネルを含む帯域全体のRFでの比帯域が小さければ、若干精度が劣化するものの、帯域全体の中心周波数で近似できる。例えば中心周波数が10GHzのチャンネルと、中心周波数が10.02GHzのチャンネルでは、仮にdを3cm、θlを30度とすると、(2π/Λ)・d・sinθlは0.01ラジアン程度の差であり、10GHzに相当する値でΛを定義しても大きな誤差は生じない。 Λ is the RF wavelength of the incoming wave. There are several ways to handle frequency multiplexed signals. By defining Λ for the center frequency of each channel and making it multidimensional so that the change of the steering vector becomes independent with respect to each change of sin (θ l ) and Λ, accurate estimation becomes possible. . The method will be briefly described later. If the ratio band in the RF of the entire band including a plurality of channels to be added is small, the accuracy is slightly degraded, but the approximation can be made with the center frequency of the entire band. For example, in a channel with a center frequency of 10 GHz and a channel with a center frequency of 10.02 GHz, if d is 3 cm and θ l is 30 degrees, the difference of (2π / Λ) · d · sin θ l is about 0.01 radians. Even if Λ is defined with a value corresponding to 10 GHz, a large error does not occur.
数式2を相関行列の形に変形する。
E[]は時間方向の期待値であり、実質的には一定期間における時間平均である。Hは複素共役転置を示す。Iは単位行列であり、σ2は全てのアンテナに付加される雑音のパワーが等しいとした場合の雑音パワーであり、予め測定しておく。S=E[F(t)FH(t)]であり、到来波どうしの相関行列である。到来波がそれぞれ独立な場合は対角行列となる。ここでは独立と仮定し、独立で無い場合については、簡単に後述する。Rxxはアンテナ受信信号の相関行列であるが数式4に示すように、相関行列を計算する際、複素共役を取っていることから中心周波数に相当する成分はキャンセルされ、いくつであっても関係しなくなる。Sについても同様であり、周波数の異なるチャンネルのΛを同一周波数で近似した場合、F(t)に周波数オフセット成分が残留する。しかし、複素共役を乗算することによって、対角成分について周波数オフセットはキャンセルされる。(L個の波が独立である場合、対角以外の成分は残らない。)この段階で、周波数の異なる複数チャンネルを加算したとしても、同一のチャンネル内にL波が存在する場合と(SNR以外の点で)大きく異なる点が無いことが分かる。
E [] is an expected value in the time direction, and is substantially a time average in a certain period. H indicates complex conjugate transposition. I is a unit matrix, and σ 2 is noise power when noise power added to all antennas is equal, and is measured in advance. S = E [F (t) F H (t)], which is a correlation matrix between incoming waves. When incoming waves are independent of each other, a diagonal matrix is obtained. Here, it is assumed that it is independent, and the case where it is not independent will be briefly described later. R xx is the correlation matrix of the antenna reception signal, but as shown in
到来方向推定で問題となるのは、アンテナ素子間に発生する到来波ごとの位相差の違いのみである。位相差の違いはステアリングベクトルで表現されており、到来波ごとのステアリングベクトルを推定するという形で到来方向の推定を行う。前述のように、ステアリングベクトルはチャンネルごとの周波数の差を誤差として扱うか、多次元化することによって周波数差を入れ込んでいるため、周波数の異なるチャンネルに含まれる複数波のステアリングベクトルをおおよそ正しく推定できる。 The only problem in estimating the direction of arrival is the difference in the phase difference between the arriving waves generated between the antenna elements. The difference in phase difference is expressed by a steering vector, and the direction of arrival is estimated by estimating the steering vector for each incoming wave. As described above, the steering vector treats the frequency difference of each channel as an error, or incorporates the frequency difference by making it multidimensional, so the steering vector of multiple waves contained in channels with different frequencies is roughly correct. Can be estimated.
Rxxについて固有値解析を行うと、K個の固有値λkと対応する固有ベクトルを得る。固有値を大きい順に並べた場合、最後のK−L個は雑音パワーσ2と(おおよそ)等しくなり、雑音の固有値となる。雑音パワーと等しい固有値の数をアンテナ素子数から減算することによって、信号の波数を推定する。実際の波数の判定にはAIC(Akaike Information Criteria)やMDL (Miminum Descripton Length)などの判定方法を用いる。波数の判定方法は、従来法に準じ、詳細な説明は省略する。K−L個の雑音の固有値に対応するK−L個の固有ベクトルをei(i=L+1,...,K)とすると、eiが形成する空間が雑音部分空間となる。残りの固有値および固有ベクトルが信号に対応するものとなり、信号の固有ベクトルは雑音部分空間とは直交する。信号の固有ベクトルによる空間は信号の到来方向に対応するステアリングベクトルによって張られる空間と等しい。そこで、ステアリングベクトルと雑音部分空間のユークリッド距離をステアリングベクトルの大きさで正規化したものの逆数PMU(θ)を計算する。
これは、MUSICスペクトラムと呼ばれ、到来波の入射角と一致するθにおいてピークを示す。数式5においてθをスキャンしてピークを見つけるか、あるいは分母の根を計算することによって到来角θを推定する。後者の方法は、root−MUSICと呼ばれる。PMU(θ)や、root−MUSICで用いるPMU(θ)の分母はコスト関数と呼ばれる。
This is called a MUSIC spectrum and shows a peak at θ that coincides with the incident angle of the incoming wave. In
前述のように、到来波のアンテナ素子間の位相差はステアリングベクトルの形で表現されており、これは雑音部分空間を求める際のRxx、Sの計算で、中心周波数は関係無くなっている。固有値解析の性質上、到来波のアンテナ素子間の位相差さえ維持できていれば、複数のチャンネルがどのような形でX(t)の中に含まれていても問題ない。このような理由により、周波数の異なる複数チャンネルの信号を同一のベースバンド周波数で加算してから処理してもそれぞれの到来波を推定することが可能である。 As described above, the phase difference between the antenna elements of the incoming wave is expressed in the form of a steering vector. This is a calculation of R xx and S when obtaining the noise subspace, and the center frequency is not relevant. From the nature of eigenvalue analysis, there is no problem even if a plurality of channels are included in X (t) as long as the phase difference between the antenna elements of the incoming wave can be maintained. For these reasons, it is possible to estimate each incoming wave even if signals of a plurality of channels having different frequencies are added at the same baseband frequency and then processed.
ただし、それぞれのチャンネルを個別に処理する場合と異なり信号対雑音比(SNR)が劣化し、推定に誤りが出る可能性がある。さらに、大抵の到来波推定方法では、X(t)のベクトル要素数−1までの到来波しか推定できない。従って、あまり沢山のチャンネルを加算することは難しく、用いられる状況に応じて加算するチャンネルを選択するような形態が望ましい。少なくとも、到来波数の合計がX(t)のベクトルの要素数−1以下となるようにチャンネルを選択して加算する。これについては、後に図4〜図6を用いて詳細に説明する。 However, unlike the case where each channel is processed individually, the signal-to-noise ratio (SNR) may deteriorate, and an error may occur in estimation. Furthermore, most of the arrival wave estimation methods can estimate only arrival waves up to the number of vector elements −1 of X (t). Therefore, it is difficult to add a large number of channels, and it is desirable to select a channel to be added depending on the situation used. Channels are selected and added so that at least the total number of incoming waves is equal to or less than the number of elements of the vector of X (t) −1. This will be described later in detail with reference to FIGS.
上述はMUSICの例であったが、上記の説明から理解できるように、本方式は相関行列の固有値解析を利用してステアリングベクトルを求めることによって到来波を推定する方式(例えば、ESPRIT、最尤推定法等)であれば、適用可能である。 Although the above is an example of MUSIC, as can be understood from the above description, this method is a method for estimating an incoming wave by obtaining a steering vector using eigenvalue analysis of a correlation matrix (for example, ESPRIT, maximum likelihood). If it is an estimation method, etc., it is applicable.
上記の例では到来波は全て独立としたが、コヒーレント波すなわち、同一の信号がマルチパスによって異なる方向から到来するような場合には、空間平均化法(非特許文献1、12章)を適用するとよい。空間平均化法では、アンテナ数を増大させて、相関行列をアンテナ間で平均化し、Sの対角以外の成分を0に近づける。
In the above example, all the incoming waves are independent. However, if the same signal arrives from different directions due to multipath, the spatial averaging method (
空間平均化法では、複数のアンテナからなるサブアレーを全アンテナ内に複数定義する。サブアレーに含まれるアンテナ素子数がKであって、KはL+1以上であり、サブアレーの数が最小でL/2以上であればよい。複数のサブアレーをアンテナ素子が1つずつずれたアレーで定義すると、到来波数Lに対して全アンテナ素子数は最小で(3/2)L個必要である。詳細な方法については、従来法の域を出ないため説明を省略する。このような空間平均化法と本方式は無理なく併用可能である。 In the spatial averaging method, a plurality of subarrays composed of a plurality of antennas are defined in all antennas. It is sufficient that the number of antenna elements included in the subarray is K, K is L + 1 or more, and the number of subarrays is at least L / 2 or more. If a plurality of subarrays are defined as an array in which antenna elements are shifted one by one, the total number of antenna elements is required to be (3/2) L at a minimum with respect to the number of incoming waves L. Detailed methods are not described here because they do not fall within the scope of conventional methods. Such a spatial averaging method and this method can be used together without difficulty.
なお、周波数の異なる信号は本来互いにインコヒーレントであるが、完全に同一の低周波数に周波数変換した場合、例えば完全な正弦波のように信号の変調成分まで同一であると、コヒーレントとみなされる。この場合も空間平均化によってインコヒーレントにすることができる。同一チャンネル内にはコヒーレント波が含まれないことが予め判明しており、空間平均化を採用したくない場合は、完全に同一の低周波ではなく、若干ずれた周波数、少なくとも、期待値を計算する期間が、周波数差の逆数より長くなる程度にずれた周波数にダウンコンバートするとよい。 Signals having different frequencies are inherently incoherent. However, when frequency conversion is performed to completely the same low frequency, if the modulation components of the signal are the same, for example, a complete sine wave, the signals are regarded as coherent. Again, incoherent can be achieved by spatial averaging. If it is known in advance that coherent waves are not included in the same channel and you do not want to use spatial averaging, calculate the expected frequency at least slightly different from the same low frequency. It is preferable to down-convert to a frequency shifted so that the period to be longer than the reciprocal of the frequency difference.
本方式を利用して、さらに遅延分布やドップラ周波数推定を行う場合、あるいは、到来方向の精度を高くするため、それぞれのチャンネルの中心周波数を個別に定義するような場合には、ステアリングベクトルの多次元化を行う必要がある。 When the delay distribution and Doppler frequency estimation are further performed using this method, or when the center frequency of each channel is individually defined in order to increase the accuracy of the arrival direction, a large number of steering vectors are used. There is a need to dimension.
数式3で定義されるステアリングベクトルでは、到来角、遅延、周波数が全てeの肩に同じ次元で乗っている。この状態では、例えば到来角が若干変化した場合のステアリングベクトルの変化の仕方と遅延が若干変化した場合のステアリングベクトルの変化の仕方に相違が無く、どちらが変化したのか区別がつけられない。そこで、X(t)のベクトル方向に取るパラメータや、ステアリングベクトルの形状に種々の工夫をすることによって、到来角、遅延、周波数など複数のパラメータが変化した場合にステアリングベクトルの変化の仕方がそれぞれ異なるようにする方法が多数提案されている。例えば、特開2006−208172に示される方法や、信学技報SANE2007−109に示される方法などである。多次元化方法の詳細は従来法に準ずるのでここでは記述しない。ただし、このようにステアリングベクトルの形状に工夫をすることによって到来角以外のパラメータも同時測定可能であり、本方式との併用も可能である。
In the steering vector defined by
周波数との多次元化を行った場合は、最終段階で到来波に対応するステアリングベクトルを求める時のパラメータのスキャン時に、周波数に関しては、それぞれのチャンネルの中心周波数あるいはその周辺に限定してスキャンするようにして、処理を軽減することが望ましい。 When multi-dimensionalization with frequency is performed, when scanning the parameters when obtaining the steering vector corresponding to the incoming wave in the final stage, the frequency is limited to the center frequency of each channel or its surroundings. Thus, it is desirable to reduce processing.
図1にはA/D変換器の位置を図示しなかった。推定部7で行う処理はデジタル信号処理であり、アンテナはアナログ部品であるため、アンテナ2と推定部7の間にアナログ信号をデジタル信号に変換する部分が必要である。推定部7はチャンネル1つ分を処理するのに十分な程度の帯域幅(サンプリングレート)で動作する。従って、そこまでのどこかで帯域幅を縮める処理(デシメーション)が行われている。
FIG. 1 does not show the position of the A / D converter. Since the processing performed by the estimation unit 7 is digital signal processing and the antenna is an analog component, a portion for converting an analog signal into a digital signal is required between the
A/D変換器の挿入位置および、デシメーションの位置は大きく2種類ある。 There are roughly two types of A / D converter insertion positions and decimation positions.
1つ目は、加算器6の直前または直後にA/D変換器を挿入し、A/D変換器のサンプリングレートをデシメーション後のサンプリングレートとする方法である。この方法によれば、デシメーションの操作が実質不要で低速のA/D変換器を利用することができ、その分A/D変換器の線形性やビット数などを高くすることが可能となる。 The first is a method in which an A / D converter is inserted immediately before or after the adder 6 and the sampling rate of the A / D converter is set to the sampling rate after decimation. According to this method, a decimation operation is substantially unnecessary and a low-speed A / D converter can be used, and the linearity and the number of bits of the A / D converter can be increased correspondingly.
もう1つは、全チャンネルをRFでの周波数間隔を維持したまま、全帯域についてRF、Low IFまたはベースバンドで一括して高速のA/D変換器でデジタル信号に変換し、デジタルのフィルタと周波数変換器で同一周波数に変換する。あるいは、A/D変換器出力信号を加算数だけ複製し、そのチャンネルの周波数間隔に対応するだけそれぞれ周波数オフセットを与えて加算し、加算信号に対してフィルタ処理およびデシメーションを行う。こちらの方法では、フィルタまたは周波数変換器がデシメーション部を兼ねる。この構成では、チャンネルを選択して加算する場合の自由度が、アナログフィルタをチューニングする方法と比較して、高い。RF部をデジタル化する構成が実現されつつあるが、そのような場合、こちらの方法が望ましい。 The other is that all channels are converted into digital signals with a high-speed A / D converter at once in RF, Low IF or baseband while maintaining the frequency spacing at RF, and digital filters and Convert to the same frequency with a frequency converter. Alternatively, the A / D converter output signal is duplicated by the number of additions, added with frequency offsets corresponding to the frequency intervals of the channels, and subjected to filtering and decimation. In this method, a filter or a frequency converter also serves as a decimation unit. In this configuration, the degree of freedom in selecting and adding channels is higher than in the method of tuning the analog filter. A configuration for digitizing the RF unit is being realized. In such a case, this method is desirable.
(第1の実施形態の変形例1)
図6は、第1の実施形態の変形例1に係る到来波検出装置101の構成を示すブロック図である。図4及び図5は図6の形態の前提や動作を説明するための図である。複数アンテナ素子に対応する形態は図が煩雑になるので省略し、アンテナは1つだけ図示している。実際には複数アンテナ素子があり、アンテナ素子に対応する数だけ、RF部、フィルタ、周波数変換器、および加算器が必要である。
(
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the incoming
まず、図4を用いて前提を説明する。第1の実施形態の変形例1に係る到来波推定装置101がレーダ受信機10に搭載されている。レーダ受信機10はマルチスタティックレーダシステムの受信機であり、対応するレーダ送信機は、図6の場合、レーダ送信機8−1〜8−9の9つある。レーダ受信機10は目標9を検出することを目的としているが、レーダ送信機8−1〜8−9の全てが目標9にレーダ波を照射することには成功していない。さらに、目標9にレーダ波を照射しているレーダ送信機の目標9によるレーダ反射波は、必ずしも全てがレーダ受信機10に届いていない。
First, the premise will be described with reference to FIG. An arrival
レーダ送信機8−x(x=1〜9)は、自送信機のレーダ波が目標9に照射されているかどうかを、レーダ受信機10または、他の図示しないレーダ受信機、あるいは、レーダ送信機自身に備え付けられているレーダ受信機によって受信された反射波によって検出している。しかし、その部分は本方式の動作とは関連しないため、説明を省略する。図4では9つのレーダ送信機8−xのうち、8−1, 8−2, 8−3, 8−5, 8−6のレーダ波が目標9に照射されている。 The radar transmitter 8-x (x = 1 to 9) determines whether or not the radar wave of its own transmitter is irradiated on the target 9, by determining whether the radar receiver 10 or another radar receiver (not shown) or radar transmission is used. It is detected by the reflected wave received by the radar receiver installed in the aircraft itself. However, since this part is not related to the operation of this method, the description is omitted. In FIG. 4, among the nine radar transmitters 8 -x, the radar waves of 8-1, 8-2, 8-3, 8-5 and 8-6 are irradiated on the target 9.
これらのレーダ送信機8−xの送信周波数はそれぞれ異なっており、順にf1〜f9となっている。図5は、これらの周波数とレーダ受信機10での反射波の検出状況を模式的に示した図である。横軸はRF周波数であり、それぞれの山は各レーダ波のチャンネルを示している。塗りつぶしの濃さがレーダ受信機10での反射波の検出状況に対応している。8−2と8−5(f2とf5)のレーダ波の反射波は比較的安定的に検出されており、8−1,8−3,8−6(f1,f3,f6)は不安定に検出され、その他はまれにしか検出されない。 The transmission frequencies of these radar transmitters 8-x are different from each other, and are f1 to f9 in order. FIG. 5 is a diagram schematically showing the detection status of these frequencies and the reflected wave at the radar receiver 10. The horizontal axis represents the RF frequency, and each mountain represents the channel of each radar wave. The darkness of the fill corresponds to the detection state of the reflected wave at the radar receiver 10. The reflected waves of the radar waves 8-2 and 8-5 (f2 and f5) are detected relatively stably, and 8-1, 8-3 and 8-6 (f1, f3, f6) are unstable. And others are rarely detected.
図4では、レーダ波の軌跡を線で描いたが、実際には目標によって四方八方に反射される。送信レーダ波が目標9に照射される時、目標の材質、形状によって入射方向、反射方向ごとのレーダ反射断面積が定義される。目標9に照射されている5波の内、2波しか安定的に検出できないのは、目標に対するレーダ送信機・レーダ受信機の位置や、レーダ送信波のパワーなどの事情による。 In FIG. 4, the trajectory of the radar wave is drawn with a line, but actually it is reflected in all directions by the target. When the transmission radar wave is applied to the target 9, the radar reflection cross section for each incident direction and reflection direction is defined by the material and shape of the target. The reason why only two of the five waves irradiated on the target 9 can be detected stably depends on the position of the radar transmitter / radar receiver relative to the target, the power of the radar transmission wave, and the like.
このような状況に対応するため、図6の形態では、不安定に検出されるレーダ波やまれにしか検出されないレーダ波のチャンネルについては、適切なチャンネル数で加算処理し、安定的に検出されるチャンネルについては、個別の系統で加算する構成を取っている。図6の形態では、チャンネルごとに個別に推定する系統が推定部7−1,7−2をそれぞれ有する2系統あり、それ以外のチャンネルは加算器6−1,6−2,・・・によって適宜加算されてから推定部7−3,7−4,・・・によって推定される。加算後の処理は図1場合と同様である。図5の例では、f2、f5のチャンネルは個別処理をする系統で処理をし、その他のチャンネルは加算処理する系統で処理している。例えば、f1とf3のチャンネルは加算器6−1で加算して、推定部7−3で推定し、f4,f6,f7のチャンネルは、加算器6−2で加算して、推定部7−4で推定し、・・・、といった具合である。 In order to cope with such a situation, in the form of FIG. 6, the radar wave that is detected in an unstable manner or the channel of the radar wave that is rarely detected is added with an appropriate number of channels and stably detected. The channels to be added are configured to be added by individual systems. In the form of FIG. 6, there are two systems that individually estimate for each channel, each having estimation units 7-1 and 7-2, and the other channels are added by adders 6-1, 6-2,. It is estimated by the estimation units 7-3, 7-4,. The process after the addition is the same as in FIG. In the example of FIG. 5, the channels f2 and f5 are processed by a system that performs individual processing, and the other channels are processed by a system that performs addition processing. For example, the channels of f1 and f3 are added by the adder 6-1 and estimated by the estimation unit 7-3, and the channels of f4, f6, and f7 are added by the adder 6-2, and the estimation unit 7- 4 and so on, and so on.
推定部7−1,・・・で得られた推定結果は、結果を統合処理する統合処理部13および検出状況データベース14に送られる。 The estimation results obtained by the estimation units 7-1,... Are sent to the integration processing unit 13 and the detection status database 14 that integrate the results.
統合処理部13では、各推定部の推定結果について、目標9についての所望のパラメータ(反射波の到来方向や遅延量など)の検出量を統合し、目標9の位置や方向を決定して、出力する。統合処理部13による統合の方法は本方式の目的ではないので詳細は記述しないが、より反射波の信頼性の高いチャンネルによる推定結果を優先して重み付け処理するなど、適切な処理を行う。 The integration processing unit 13 integrates the detection amounts of desired parameters (such as the arrival direction and the delay amount of the reflected wave) of the target 9 for the estimation results of the respective estimation units, determines the position and direction of the target 9, Output. The method of integration by the integration processing unit 13 is not the purpose of this method and will not be described in detail, but appropriate processing such as weighting processing is performed with priority given to the estimation result of the channel with higher reliability of the reflected wave.
検出状況データベース14では、各推定部での検出状況を収集、整理する。チャンネルごとの検出状況(反射波の到来確率や、反射波のSNR)を長期的、短期的に整理し、順位付けする。個別処理されているチャンネルであれば、このような情報を収集することは容易である。推定部は到来波の波ごとのパワーも出力する。通常の場合、レーダ送信機からの直接波やクラッタが何らかの形で受信されるので、反射波、直接波、クラッタ等の各到来波のパワーや検出SNRを計算して検出状況データベース14に同時に送る。複数波が到来している場合の各波のパワーは例えば非特許文献1の第13章(13.35)式に示されるような式により計算できる。クラッタと目標反射波の識別は、従来と同様に、到来角やドップラ周波数の広がりが大きいことやドップラ周波数そのものによって判定しても良いし、目標9のおおよその位置、方向が予め与えられている場合には、それに適合するかによって判定してもよい。
The detection status database 14 collects and organizes the detection status at each estimation unit. The detection status for each channel (the arrival probability of the reflected wave and the SNR of the reflected wave) is arranged and ranked in the long and short term. It is easy to collect such information for channels that are individually processed. The estimation unit also outputs the power of each incoming wave. Normally, since direct waves and clutter from the radar transmitter are received in some form, the power and detected SNR of each incoming wave such as reflected wave, direct wave, and clutter are calculated and sent simultaneously to the detection status database 14. . The power of each wave when a plurality of waves arrives can be calculated by an equation as shown in Chapter 13 (13.35) of
加算後に推定している系統では、上述したような固有値解析や固有値解析結果からのパワーの算出によっては、反射波が検出されたとしても加算したどのチャンネルで検出されたか分からない場合がある。チャンネルが系統に半固定的に割当てられるならば、どのチャンネルで検出されたかまで分からなくても良い。しかし、検出状況によって各チャンネルにどの系統を割り当てるか切り替える場合には、どのチャンネルで検出されたかを知る必要がある。 In the system estimated after the addition, depending on the eigenvalue analysis and the calculation of the power from the eigenvalue analysis result as described above, even if a reflected wave is detected, it may not be known which channel is added. If the channel is semi-fixedly assigned to the grid, it is not necessary to know which channel is detected. However, when switching which channel is assigned to each channel depending on the detection status, it is necessary to know which channel is detected.
前述したような多次元化で到来角に加えて周波数の検出も行っている場合には、周波数からどのチャンネルで検出されたかを容易に知ることができる。多次元化を行っていない場合には、他の方法、加算前の信号の波形やスペクトルによるか、レーダ波がパルス波である場合には、反射波の検出タイミングなどによって、どのチャンネルの反射波であるかを見分けても良い。さらに、前述のように、多次元化を行わない場合には、チャンネルごとの中心周波数の差によって到来方向推定に誤差が生じる。同じ目標9から反射されている場合には、同じ方向から到来するはずである。個別処理の系統によって、ある程度正確な目標反射波の到来方向が推定できているならば、加算系統によって検出された反射波の到来方向、すなわち、ステアリングベクトルの誤差からおおよその周波数ずれが推測可能であり、これによってどのチャンネルで検出されたかを推定するとよい。 When the frequency is detected in addition to the arrival angle in the multi-dimensionalization as described above, it is possible to easily know which channel is detected from the frequency. If multi-dimensionalization is not performed, the reflected wave of which channel depends on other methods, the waveform and spectrum of the signal before addition, or if the radar wave is a pulse wave, depending on the detection timing of the reflected wave, etc. You can tell if it is. Furthermore, as described above, when multidimensionalization is not performed, an error occurs in the arrival direction estimation due to the difference in the center frequency for each channel. If it is reflected from the same target 9, it should come from the same direction. If the direction of arrival of the target reflected wave can be estimated to some extent accurately by the individual processing system, the approximate frequency deviation can be estimated from the direction of arrival of the reflected wave detected by the addition system, that is, the steering vector error. Yes, it is good to estimate which channel is detected.
このようにして、チャンネルごとの目標反射波の検出状況が得られ、系統選択制御部12は検出状況データベース14で収集された検出状況に基づいて、できるだけ安定的に高い精度で検出が可能なチャンネルを選択して個別処理の系統に割り当てる。安定的に検出されるかどうかは時間的な検出確率から決定する。高い精度で検出できるかどうかは、信号対干渉雑音比(SINR)、すなわち、目標反射波のSNRや、直接波と角度的に近過ぎないか、近すぎる場合には直接波と目標反射波とのパワーの比率などによる。
In this way, the detection status of the target reflected wave for each channel is obtained, and the system
なお、検出状況データベース14は、例えば、レーダ送信機それぞれのある程度の動作の特徴を知っており、例えば、目標9に対して追随を行わないレーダ送信機は順位付けを常に下位とするようにしてもよい。このようにすると誤検出によって追随を行わないレーダ波が上位に来る事態が避けられる。 Note that the detection status database 14 knows characteristics of a certain degree of operation of each radar transmitter, for example. For example, a radar transmitter that does not follow the target 9 always ranks lower. Also good. In this way, it is possible to avoid a situation in which a radar wave that does not follow due to a false detection comes to the top.
図6のように構成することによって、安定的に検出できているチャンネルからは常に高精度の目標検出を行い、なおかつ、補助的に利用する不安定なチャンネルや到来確率の低いチャンネルについての処理を軽減することができる。さらに、これらのチャンネルの検出状況に変化があっても、チャンネルの系統への割当てを検出状況に対応して変更可能であり、継続的に目標を高い精度で検出し続けることが可能となる。 With the configuration shown in FIG. 6, target detection with high accuracy is always performed from channels that can be stably detected, and processing for unstable channels with low probability of arrival and channels that are used in an auxiliary manner are performed. Can be reduced. Furthermore, even if there is a change in the detection status of these channels, the assignment of channels to the system can be changed in accordance with the detection status, and the target can be continuously detected with high accuracy.
個別処理する系統数については、例えば検出状況が良好なチャンネルはすべて個別処理しても良いが、処理の軽減を考慮するならば、検出状況に応じた順位付けの結果の上位何個と決めればよい。図6の場合では上位2個であり、検出状況の良いチャンネル2個が個別処理に割り当てられる。 As for the number of systems to be individually processed, for example, all channels with good detection status may be processed individually, but if reduction of processing is taken into consideration, what is the highest number of ranking results according to detection status? Good. In the case of FIG. 6, the top two channels and two channels with good detection status are assigned to individual processing.
加算するチャンネルについては、加算数に注意が必要である。固有値解析による到来波推定では、検出できる波の数が最大で、X(t)の要素数−1に制限されている。図4のような状況では、殆どの場合、レーダ送信機8−xからの直接波がアンテナサイドローブによってレーダ受信機10に届く。従って、加算できるチャンネル数はX(t)の要素数−1ではなく、それより少ない。また、各チャンネルでどの程度のクラッタが到達するかによる。さらには、各チャンネルの目標反射波の到来確率にもよる。例えば、どのチャンネルも平均的に2波程度の(あるいは2波相当の)クラッタが常時観測される場合では、直接波(1波)にクラッタ波数(2波)を加える。仮に到来確率が非常に低いチャンネルどうしの加算である場合、加算されたチャンネルの複数で同時に検出されることは非常にまれであるので、X(t)の要素数−1から1あるいは2程度を引き、それを直接波数と平均クラッタ波数の合計(3波)で割った数を上限とする。ただし、固有値解析による到来波推定では、到来波数の合計がX(t)の要素数−1に近づくほど到来波検出精度が劣化するので、若干の余裕(マージン)を見ても良い。例えば、X(t)の要素数−1から初めに引く数は1または2ではなく、3,4といった大きい数字にしてもよい。もちろん、どの程度マージンを見るかはX(t)の要素数がそもそもいくつであるかによる。X(t)の要素数がたとえば、6,7といった数であるのに3,4といった数を引いたら、加算そのものが不可能になるためである。また、安定した到来は望めないものの、ある程度の到来確率で到来するチャンネルが加算されるチャンネル内に含まれる場合には、予め引く数を多めに設定しておくと良い。あるいは、X(t)の要素数−1(からマージンを引いた分)を直接波、平均クラッタ波数、反射波(1波)の合計で割った数を上限にしてもよい。 For channels to be added, attention must be paid to the number of additions. In arrival wave estimation by eigenvalue analysis, the maximum number of waves that can be detected is limited to the number of elements of X (t) minus one. In the situation shown in FIG. 4, in most cases, the direct wave from the radar transmitter 8-x reaches the radar receiver 10 by the antenna side lobe. Therefore, the number of channels that can be added is not the number of elements of X (t) minus 1, but less. It also depends on how much clutter reaches each channel. Furthermore, it depends on the arrival probability of the target reflected wave of each channel. For example, in the case where clutter of about 2 waves on average (or equivalent to 2 waves) is constantly observed in any channel, the number of clutter waves (2 waves) is added to the direct wave (1 wave). If the channels are added with a very low probability of arrival, it is very rare that they are detected simultaneously in a plurality of added channels. Therefore, the number of elements of X (t) is -1 to about 1 or 2 The upper limit is the number obtained by subtracting it and dividing it by the sum of the direct wave number and the average clutter wave number (three waves). However, in the arrival wave estimation by eigenvalue analysis, the arrival wave detection accuracy deteriorates as the total number of arrival waves approaches the element number −1 of X (t), so a slight margin may be allowed. For example, the number subtracted initially from the element number −1 of X (t) may be a large number such as 3 or 4 instead of 1 or 2. Of course, how much margin is viewed depends on the number of elements of X (t) in the first place. This is because, if the number of elements of X (t) is a number such as 6, 7, for example, but if a number such as 3, 4 is subtracted, addition itself becomes impossible. In addition, although stable arrival cannot be expected, if a channel that arrives with a certain arrival probability is included in a channel to be added, it is preferable to set a large number in advance. Alternatively, the upper limit may be the number obtained by dividing the number of elements of X (t) minus 1 (minus the margin) by the total of the direct wave, average clutter wave number, and reflected wave (one wave).
なお、クラッタの波数はレーダ送信機とレーダ受信機間の地形やアンテナ構造にも依存するので、チャンネルごとに傾向が異なる場合がある。従って上記の方法で用いる平均クラッタ波数は、組み合わせる予定のチャンネルに対応して変化させると良い。あるいは、組み合わせる予定のチャンネルでの直接波とクラッタを合計した到来波数の合計値が、X(t)の要素数−1からマージンと到来するかもしれない目標反射波の期待値程度を引いた閾値を超えないように組み合わせると良い。 Note that the wave number of the clutter depends on the terrain between the radar transmitter and the radar receiver and the antenna structure, and therefore the tendency may be different for each channel. Therefore, the average clutter wave number used in the above method is preferably changed corresponding to the channels to be combined. Alternatively, the threshold value obtained by subtracting the expected value of the target reflected wave that may arrive at the margin from the number of elements of X (t) minus 1 as the sum of the number of incoming waves of the direct wave and the clutter in the channels to be combined. It is good to combine so as not to exceed.
加算するチャンネルの組合せは、例えば、上述のように検出状況が近いチャンネルどうしを組合せてもよい。その場合は、検出状況がより良い組合せでは、加算数を少なくするとよい。到来波数の合計といった面のみでなく、SNRの面でも加算数が少ない方がよい。 The combination of channels to be added may be, for example, a combination of channels having similar detection conditions as described above. In that case, it is better to reduce the number of additions in a combination with better detection status. It is better that the number of additions is smaller not only in terms of the total number of incoming waves but also in terms of SNR.
他の組合せ方法としては、できるだけ周波数が近いチャンネルどうしを組み合わせても良い。ステアリングベクトルの多次元化を行わず、1次元での検出を行う場合には、チャンネルごとの中心周波数の違いによって、推定結果に誤差が生じる。誤差を小さくするために、このようにすると良い。 As another combination method, channels having frequencies as close as possible may be combined. In the case of performing one-dimensional detection without performing multi-dimensional steering vectors, an error occurs in the estimation result due to the difference in the center frequency for each channel. This is a good way to reduce the error.
さらに、このような誤差を許容した上で、誤差が推定結果に影響を与えないよう、例えば、誤差の大きいチャンネルは、直接波と目標反射波との角度差が近いチャンネルとは組み合わせないようにしてもよい。あるいは、組み合わせる他のチャンネルの直接波に誤差によって目標反射波の検出角度が区別できない程度に近づいてしまうような組合せは避ける、としてもよい。この場合は、組み合わせる他のチャンネルの直接波と反射波の角度が近くても、目標反射波が誤差によって、他チャンネルの直接波から遠ざかるように組み合わせれば問題ない。すなわち、推定部でステアリングベクトルを定義する際の中心周波数の取り方を変えることで、誤差によって他のチャンネルの直接波に近づいたり、遠ざかったりする方向を選択できるので、中心周波数の取り方を工夫してもよい。ただし、この場合、各チャンネルの直接波の方向と、目標反射波のおおまかな方向は予め知っておく必要がある。直接波はほぼ常時検出されるため、直接波の方向を知ることは容易であり、目標反射波の方向は個別推定の系統から、あるいは、予め外部から通知されるといった方法によって知っていても良い。 Furthermore, in order to allow such an error and to prevent the error from affecting the estimation result, for example, a channel with a large error should not be combined with a channel with a close angular difference between the direct wave and the target reflected wave. May be. Alternatively, a combination in which the detection angle of the target reflected wave cannot be distinguished from the direct wave of another channel to be combined due to an error may be avoided. In this case, even if the angles of the direct wave and the reflected wave of the other channel to be combined are close, there is no problem if the target reflected wave is combined so as to be away from the direct wave of the other channel due to an error. In other words, by changing the center frequency when defining the steering vector in the estimation unit, it is possible to select the direction of approaching or moving away from the direct wave of another channel due to error, so the center frequency is devised. May be. However, in this case, it is necessary to know in advance the direct wave direction of each channel and the approximate direction of the target reflected wave. Since the direct wave is detected almost always, it is easy to know the direction of the direct wave, and the direction of the target reflected wave may be known from a system of individual estimation or by a method of notifying from the outside in advance. .
なお、検出状況が良好、すなわち、目標反射波の到来確率が高く、かつ、SNRが良好なチャンネルに個別処理の系統を割当て、そうでないチャンネルは加算して推定する場合、加算したチャンネルではSNRが劣化し、反射波が到来した場合でも、パワーが弱ければ検出できないことがある。しかし、本実施形態では、目標反射波のSNRができるだけ良好なチャンネルを個別処理の系統に割り当てる。本実施形態の加算処理系統では検出SNRが劣化するが、その結果、処理系統に対するチャンネル割当ての入れ替えをする場合、多少SNRが劣化した状態でも検出できるようなチャンネルのみが、加算系統から個別処理系統に変更されることになり、目的を達成するためには好都合である。 In addition, when the detection status is good, that is, when the channel of individual processing is assigned to a channel with a high probability of arrival of the target reflected wave and the SNR is good and the other channels are estimated by addition, the SNR is increased in the added channel. Even if a reflected wave arrives, it may not be detected if the power is weak. However, in this embodiment, a channel having the best possible SNR of the target reflected wave is assigned to the individual processing system. In the addition processing system of the present embodiment, the detected SNR deteriorates. As a result, when the channel assignment for the processing system is switched, only the channels that can be detected even when the SNR slightly deteriorates are separated from the addition system. It is convenient to achieve the purpose.
チャンネルの系統への割当てを変更するタイミングは、例えば、数秒に1回程度、定期的に、としてもよい。しかし、検出状況データベース14における検出状況の順位付けに変更が生じて、それが組合せを変えるべき状況になった場合に随時、行うと良い。すなわち、加算処理されているチャンネルの中に検出状況がある程度の期間に渡って良好になったものがあると判断された場合、あるいは、個別処理されている系統の検出状況が劣化した場合である。なお、順位付けに変更が生じても、同じ加算系統内での変更であれば、そのままでよい。 The timing for changing the channel assignment to the system may be, for example, about once every several seconds and periodically. However, it may be performed as needed when the detection status ranking in the detection status database 14 is changed and the combination is to be changed. That is, when it is determined that there is a channel in which the addition processing is performed and the detection status is improved over a certain period of time, or when the detection status of the individually processed system is deteriorated. . Even if the ranking is changed, it may be left as it is if it is changed within the same addition system.
なお、相関行列の固有値解析による到来波推定は、目標反射波は数式4における期待値(実際には時間平均値)の計算に必要な程度の時間を要する。この期間より短期間の割当て変更間隔は無意味である。受信信号には必ず熱雑音が含まれ、時間平均する期間が長くなるほど期待値に近づく。一方で、期間を長くすると、その間に熱雑音以外の受信信号、すなわち、直接波や目標反射波の到来方向が変化してしまう可能性がある。従って必要以上に平均期間を長くすることはできない。
In the arrival wave estimation by eigenvalue analysis of the correlation matrix, the target reflected wave requires time required for calculating the expected value (actually the time average value) in
目標9のレーダ反射断面積は、前述のように、レーダ波の入射角と反射角ごとに変化する。ある程度目標反射波が検出されていたチャンネルでも、目標9に対する入射角や、レーダ受信機が受信する際の反射角が変化することによって、目標反射波の検出状況が劣化することがある。どのくらいの時間単位でこれが変化するかは、レーダ送信機、目標、レーダ受信機の位置、移動速度、目標のレーダ反射断面積の形状による。しかし、位置や速度を一定のモデルで仮定した上であれば、目標のレーダ反射断面積形状によって変化の速さはある程度見当が付く。従って、検出から非検出、非検出から検出に変化する程度の時間、あるいはその半分程度の間隔で、入れ替えを判断するとよい。都度入れ替えるならば、少なくても、一回割り当てたら、その程度の期間はそのチャンネルについては入れ替えを行わないようにするとよい。 As described above, the radar reflection cross-sectional area of the target 9 changes for each incident angle and reflection angle of the radar wave. Even in a channel where a target reflected wave has been detected to some extent, the detection state of the target reflected wave may be deteriorated due to changes in the incident angle with respect to the target 9 and the reflection angle when the radar receiver receives. How much time unit changes this depends on the position of the radar transmitter, target, radar receiver, moving speed, and the shape of the radar cross section of the target. However, if the position and speed are assumed to be a constant model, the speed of change can be determined to some extent depending on the target radar reflection cross-sectional shape. Accordingly, it is preferable to determine the replacement at a time when the detection changes to non-detection, from non-detection to detection, or at about half the interval. If it is changed each time, at least once, if it is assigned, it is preferable not to change the channel for that period.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1、101・・・到来波検出装置
2・・・アンテナ
3、3−1、3−2、3−3、3−4、3−K・・・RF部
4、4−1、4−2、4−3、4−4、4−5、4−6、4−7、4−1−1、4−1−2、4−1−3、4−K−1、4−K−2、4−K−3・・・フィルタ
5、5−1、5−2、5−3、5−4、5−5、5−6、5−7、5−1−1、5−1−2、5−1−3、5−K−1、5−K−2、5−K−3・・・周波数変換器
6、6−1、6−2、6−K・・・加算器
7、7−1、7−2、7−3、7−4・・・推定部
8、8−1、8−2、8−3、8−4、8−5、8−6、8−7、8−8、8−9・・・レーダ送信機
9・・・目標
10・・・レーダ受信機
11、11−1、11−2、11−3、11−4、11−K・・・アンテナ素子
12・・・系統選択制御部
13・・・統合処理部
14・・・検出状況データベース
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数の電波をそれぞれ同一の低周波数帯へ周波数変換する周波数変換部と、
前記周波数変換された複数の電波を加算して加算信号を得る加算部と、
前記加算信号の相関行列の固有値解析を用いて、到来波の検出を行う推定部とを備える到来波検出装置。 An RF processing unit for receiving a plurality of radio waves from a plurality of channels having different frequency bands;
A frequency converter that converts the frequency of each of the plurality of radio waves to the same low frequency band;
An adder that adds a plurality of radio waves subjected to frequency conversion to obtain an addition signal;
An arrival wave detection apparatus comprising: an estimation unit that detects an arrival wave using eigenvalue analysis of a correlation matrix of the addition signal.
前記加算部は、前記複数のアンテナ素子での受信信号のそれぞれについて、前記複数の電波を加算し、
前記推定部は、前記複数のアンテナ素子に対応した受信信号ベクトルから前記相関行列を生成し、前記複数の電波の到来方向を推定することを特徴とする請求項1記載の到来波検出装置。 A plurality of antenna elements;
The adding unit adds the plurality of radio waves for each of reception signals at the plurality of antenna elements,
The arrival wave detection apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit generates the correlation matrix from reception signal vectors corresponding to the plurality of antenna elements and estimates arrival directions of the plurality of radio waves.
前記系統選択制御部は、前記検出状況に基づいて、目標からの反射波の検出見込みの高いチャンネルを1つ以上選択し、
前記検出見込みの高いチャンネルについては、それぞれ独立に前記複数の推定部の1つにて、到来波の検出を行い、
検出見込みの低いチャンネルについては、2つ以上を前記加算部にて加算して、加算信号によって前記複数の推定部の1つにて、到来波の検出を行うことを特徴とする請求項3に記載の到来波検出装置。 A plurality of the estimation units, further comprising a system selection control unit,
The system selection control unit selects one or more channels that are likely to detect a reflected wave from a target based on the detection status,
For each channel with a high probability of detection, one of the plurality of estimation units independently detects an incoming wave,
The channel with a low detection possibility adds two or more in the said addition part, and an incoming wave is detected in one of these several estimation parts by an addition signal. The incoming wave detection apparatus as described.
前記系統選択制御部は、複数の前記検出見込みの低いチャンネルについて、前記検出状況データベースに記憶された各チャンネルに含まれる到来波数の合計値が所定の閾値を超過しないように、前記検出見込みの低いチャンネルの組合せを作成して、それぞれを前記複数の加算部の1つで加算し、得られた複数の加算信号のそれぞれについて、前記複数の推定部の1つで到来波の検出を行うことを特徴とする請求項4記載の到来波検出装置。 A plurality of the adding unit,
The system selection control unit has a low detection possibility so that a total value of the number of arriving waves included in each channel stored in the detection status database does not exceed a predetermined threshold for the plurality of channels with a low detection possibility. Creating a combination of channels, adding each by one of the plurality of addition units, and detecting an incoming wave for each of the obtained plurality of addition signals by one of the plurality of estimation units. The incoming wave detection device according to claim 4, characterized in that:
前記系統選択制御部は、前記検出状況データベースの更新された検出状況に基づいて、それぞれの系統に対して割り当てるチャンネルを選択することを特徴とする請求項4または請求項5記載の到来波検出装置。 The detection status database updates a detection status based on a result of detection of an incoming wave by the plurality of estimation units,
6. The incoming wave detection apparatus according to claim 4, wherein the system selection control unit selects a channel to be allocated to each system based on the updated detection status of the detection status database. .
周波数帯の異なる複数のチャンネルから複数の電波を受信し、
前記複数の電波をそれぞれ同一の低周波数帯へ周波数変換し、
前記周波数変換された複数の電波を加算して加算信号を得て、
前記加算信号の相関行列の固有値解析を用いて到来波の検出を行うことを特徴とする到来波検出方法。 An incoming wave detection method for an incoming wave detection device,
Receive multiple radio waves from multiple channels with different frequency bands,
The frequency conversion of the plurality of radio waves to the same low frequency band,
Add a plurality of radio waves subjected to frequency conversion to obtain an addition signal,
An incoming wave detection method, wherein an incoming wave is detected using eigenvalue analysis of a correlation matrix of the addition signal.
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