JP2010256079A - Radar system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受信信号に基づいて、目標の存在有無のみならず、目標の種別を判断するレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus that determines not only the presence / absence of a target but also the type of target based on a received signal.
従来のレーダ装置においては、送信信号をアンテナから放射し、目標により反射された信号をアンテナで受信し、この受信信号からレンジプロフィール、ドップラ分布および速度等の航跡情報を生成し、これらのデータと閾値とを比較することにより、まず各々のデータに基づいて目標の類別を推定した結果を算出している。そして、レンジプロフィール、ドップラ分布および航跡情報に基づく目標の類別推定結果のそれぞれに重み付けをして加算した値から最終的に目標を類別している(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional radar device, a transmission signal is radiated from an antenna, a signal reflected by a target is received by the antenna, and wake information such as a range profile, Doppler distribution and velocity is generated from the received signal, and these data and By comparing with the threshold value, first, the result of estimating the classification of the target based on each data is calculated. The targets are finally classified from values obtained by weighting and adding each of the target category estimation results based on the range profile, Doppler distribution, and wake information (see, for example, Patent Document 1).
また、受信信号からISAR(Inverse Synthetic Aperture Rader)画像を生成し、予め格納された目標モデルから環境変数に基づき生成された参照画像とISAR画像とのパターン照合を行い、目標を類別するものもある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, there is also an apparatus that generates an ISAR (Inverse Synthetic Aperture Reader) image from a received signal, performs pattern matching between a reference image generated based on an environment variable from a previously stored target model and an ISAR image, and classifies the target. (For example, refer to Patent Document 2).
従来のレーダ装置では、レンジプロフィール、ドップラ分布および航跡情報を用いて、閾値との比較により目標の類別を推定している。形状等の特徴が種別毎に大きく異なる場合は、閾値による類別処理は可能であるが、特徴が類似する種別については、閾値による類別が困難であり、正確に目標を類別することができないという問題があった。また、目標の進行方向によっては、レンジプロフィールやドップラ分布に基づく類別処理は精度が劣化するという問題もあった。 In a conventional radar apparatus, a target classification is estimated by comparison with a threshold value using a range profile, Doppler distribution, and wake information. When features such as shapes differ greatly from type to type, classification processing by threshold is possible, but for types with similar characteristics, classification by threshold is difficult, and it is impossible to classify targets accurately was there. In addition, there is a problem that the accuracy of the classification process based on the range profile or the Doppler distribution deteriorates depending on the target traveling direction.
また、ISAR画像と参照画像とのパターン照合に基づく類別処理は、目標が船舶等の場合はゆらぎが発生し、正確に目標を類別することができないという問題があった。 In addition, the classification process based on the pattern matching between the ISAR image and the reference image has a problem that when the target is a ship or the like, fluctuations occur and the target cannot be accurately classified.
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、正確に目標を類別できるレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a radar apparatus that can accurately classify targets.
本発明に係るレーダ装置は、レンジプロファイル相関値およびドップラプロファイル相関値に対する重み付けを目標の位置情報や速度情報を含む追尾情報に基づいて各々調整し、重み付けされたレンジプロファイル相関値とドップラプロファイル相関値とを加算した値を候補目標毎に算出して目標を類別するものである。 The radar apparatus according to the present invention adjusts weights for the range profile correlation value and the Doppler profile correlation value based on tracking information including target position information and velocity information, respectively, and the weighted range profile correlation value and Doppler profile correlation value Are added to each candidate target to classify the targets.
本発明は、追尾情報に基づく目標の進行方向に応じて、レンジプロファイル相関値とドップラプロファイル相関値との重み付けを調整している。目標の進行方向に応じてレンジプロファイルに基づく類別とドップラプロファイルに基づく類別との重み付けを調整することにより、レーダ装置の類別精度が向上する。 The present invention adjusts the weighting of the range profile correlation value and the Doppler profile correlation value according to the target traveling direction based on the tracking information. By adjusting the weighting of the classification based on the range profile and the classification based on the Doppler profile according to the traveling direction of the target, the classification accuracy of the radar apparatus is improved.
本発明に係るレーダ装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の各図において、同一符号は、同一または相当の構成を示す。 Embodiments of a radar apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding configurations.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。検出処理部1は受信信号が入力され、目標の存在有無を検出する。追尾処理部2は、検出処理部1からの出力信号に基づき目標を追尾することで、速度情報、位置(高度)情報等の追尾情報を算出し、類別処理部3へ出力する。ISAR処理部4は受信信号に対して、距離補償、位相補償等の処理を行う。レンジプロファイル作成部5は、ISAR処理部4の出力信号からレンジプロファイルを作成する。このレンジプロファイルと予め保持する参照レンジプロファイルとの照合がマッチング処理部6において行われる。ドップラプロファイル作成部7は、ISAR処理部4の出力信号からドップラプロファイルを作成する。このドップラプロファイルと予め保持する参照ドップラプロファイルとの照合がマッチング処理部6において行われる。追尾処理部2の出力信号およびマッチング処理部6の出力信号に基づき、類別処理部3は目標を類別する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The detection processing unit 1 receives the received signal and detects the presence or absence of the target. The
図2は本発明の実施の形態1によるレーダ装置が作成する各種情報を説明する図である。ISAR処理部4は、複数ヒット分の受信信号に対して距離補償、位相補償等のISAR処理を実施し、図2(a)に示す時間軸−レンジ軸の情報(以下、時間−レンジ情報と記す)を作成する。レンジプロファイル作成部5では、ISAR処理部4が出力した図2(a)に示す時間−レンジ情報を時間軸方向に積分して図2(b)に示すレンジプロファイルを作成する。
FIG. 2 is a diagram for explaining various types of information created by the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The ISAR processing unit 4 performs ISAR processing such as distance compensation and phase compensation on the received signals for a plurality of hits, and information on the time axis and range axis shown in FIG. Create a note). The range
ドップラプロファイル作成部7は、ISAR処理部4が出力した時間−レンジ情報に対してFFT(Fast Fourier Transform)処理を行うことで、図2(c)に示すドップラ軸−レンジ軸の情報(以下、ドップラ−レンジ情報と記す)を作成し、これをレンジ軸方向に積分して図2(d)に示すドップラプロファイルを作成する。
The Doppler
図3は本発明の実施の形態1によるマッチング処理部6の構成を示すブロック図である。参照情報記憶部61は、候補目標毎(目標の種別毎)に参照情報を保持している。本実施の形態1では、参照情報として参照レンジプロファイルおよび参照ドップラプロファイルを保持している。相関演算部62は、レンジプロファイル作成部5から出力されるレンジプロファイルと参照情報記憶部61に保持する参照レンジプロファイルとの相関値を候補目標毎に演算する。同様に、相関演算部63は、ドップラプロファイル作成部7から出力されるドップラプロファイルと参照情報記憶部61に保持する参照ドップラプロファイルとの相関値を候補目標毎に演算する。マッチング処理部6は、候補目標毎に、レンジプロファイル相関値およびドップラプロファイル相関値を算出し、類別処理部3へ出力する。候補目標毎の各相関値の演算処理は相関演算部62、63において時分割で行ってもよいし、レンジプロファイル用/ドップラプロファイル用それぞれについて、候補目標の種別の数だけ相関演算部を準備し、並列に処理してもよい。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the
図4は本発明の実施の形態1による類別処理部3の構成を示すブロック図である。類別処理部3では、追尾情報に基づき、マッチング処理部6から出力される各相関値に乗算する重み付け係数を各々決定する。重み付け調整部31は、追尾処理部2から出力される追尾情報をもとに目標の進行方向を判断し、目標の進行方向に応じて、レンジプロファイルに基づく類別とドップラプロファイルに基づく類別との重視の割合を調整する。即ち、レンジプロファイルとドップラプロファイルの各々の相関値に対して、目標の進行方向に応じた重み付けがなされるように重み付け係数Wr、Wdを出力する。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the
例えば、目標の進行方向がレンジ方向に近い場合は、レンジプロファイルに基づく類別を重視するため、レンジプロファイル相関値に対する重み付け係数Wrを大きくし、ドップラプロファイル相関値に対する重み付け係数Wdを小さくする。目標の進行方向がレンジ方向からクロスレンジ方向(レンジ方向に直交する方向)に向くに従い、ドップラプロファイルに基づく類別を重視するため、レンジプロファイル相関値に対する重み付け係数Wrを小さくし、ドップラプロファイル相関値に対する重み付け係数Wdを大きくする。 For example, when the target traveling direction is close to the range direction, the weighting coefficient Wr for the range profile correlation value is increased and the weighting coefficient Wd for the Doppler profile correlation value is decreased in order to emphasize classification based on the range profile. As the target traveling direction moves from the range direction to the cross range direction (direction orthogonal to the range direction), the weighting coefficient Wr for the range profile correlation value is reduced to emphasize the classification based on the Doppler profile. Increase the weighting coefficient Wd.
レンジプロファイル相関値と重み付け係数Wrとを乗算器33により乗算した結果と、ドップラプロファイル相関値と重み付け係数Wdとを乗算器34により乗算した結果とを加算器35で加算し、相関結果として判断部36へ出力する。判断部36は、候補目標毎に算出される相関結果を比較し、相関結果が最大となる種別に目標が該当すると類別判断する。
A result obtained by multiplying the range profile correlation value and the weighting coefficient Wr by the
本発明の実施の形態1によれば、目標の進行方向に応じてレンジプロファイルに基づく類別とドップラプロファイルに基づく類別との重み付けを調整するため、レーダ装置の類別精度が向上する。 According to the first embodiment of the present invention, the classification accuracy of the radar apparatus is improved because the weighting between the classification based on the range profile and the classification based on the Doppler profile is adjusted according to the traveling direction of the target.
実施の形態2.
実施の形態1では追尾情報、レンジプロファイルおよびドップラプロファイルを使用して目標を類別していたが、さらにISAR画像を用いてもよい。図5は本発明の実施の形態2によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。以下では、実施の形態1との相違点について詳細に説明する。
In the first embodiment, the tracking information, the range profile, and the Doppler profile are used to classify the target, but an ISAR image may be further used. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus according to
図5において、ISAR画像作成部8はISAR処理部4が出力する時間−レンジ情報
に対してFFT処理を行い、ドップラ−レンジ情報に変換してISAR画像(図2(c)参照)を作成する。なお、ドップラプロファイル作成部7およびISAR画像作成部8でのFFT処理が重複するため、ISAR画像作成部8において作成したISAR画像をドップラプロファイル作成部7へ入力し、ドップラプロファイル作成部7ではFFT処理を実施せずに入力されたISAR画像からドップラプロファイルを作成する構成としてもよい。
In FIG. 5, an ISAR
図6は本発明の実施の形態2によるマッチング処理部6の構成を示すブロック図である。本実施の形態2による参照情報記憶部61は、候補目標の種別毎に参照情報として参照レンジプロファイル、参照ドップラプロファイル、参照ISAR画像を保持している。また、本実施の形態2によるマッチング処理部6は、レンジプロファイル相関値、ドップラプロファイル相関値を演算するとともに、ISAR画像作成部8から出力されるISAR画像と参照情報記憶部61に保持する参照ISAR画像との相関値を相関演算部64で演算する。マッチング処理部6は、候補目標毎に、レンジプロファイル相関値、ドップラプロファイル相関値およびISAR画像相関値を算出し、類別処理部3へ出力する。候補目標毎の各相関値の演算処理は相関演算部62、63、64において時分割で行ってもよいし、レンジプロファイル用/ドップラプロファイル用/ISAR画像用それぞれについて、候補目標の種別の数だけ相関演算部を準備し、並列に処理してもよい。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the
図7は本発明の実施の形態2による類別処理部3の構成を示すブロック図である。重み付け調整部31が、追尾処理部2から出力される追尾情報をもとに目標の進行方向を判断し、目標の進行方向に応じて、レンジプロファイルに基づく類別とドップラプロファイルに基づく類別との重み付けを調整する処理は、実施の形態1と同様である。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the
レンジプロファイル相関値と重み付け係数Wrとを乗算器33により乗算した結果と、ドップラプロファイル相関値と重み付け係数Wdとを乗算器34により乗算した結果とが加算器35で加算され、相関結果処理部37へ入力される。相関結果処理部37には、マッチング処理部6から出力されるISAR画像相関値も入力される。本実施の形態2における類別処理部3では、目標のゆらぎが適当である場合はISAR画像を重視してISAR画像相関値を類別判断に用い、目標のゆらぎが小さい、もしくは大きい場合はレンジプロファイル相関値およびドップラプロファイル相関値を類別判断に用いる。
A result obtained by multiplying the range profile correlation value and the weighting coefficient Wr by the
相関結果処理部37は、ISAR画像相関値と閾値とを比較し、ISAR画像相関値が閾値よりも大きければISAR画像相関値を相関結果として判断部36へ出力し、ISAR画像相関値が閾値以下であれば、加算器35からの入力値を相関結果として判断部36へ出力する。また、相関結果処理部37において、加算器35からの入力値とISAR画像相関値とを比較して、大きい方の値を相関結果として判断部36へ出力してもよい。判断部36は、候補目標毎に算出される相関結果を比較し、相関結果が最大となる種別に目標が該当すると類別判断する。
The correlation
本発明の実施の形態2によれば、目標のゆらぎが適当である場合にはISAR画像に基づく類別を行い、目標のゆらぎが小さい、もしくは大きい場合には、目標の進行方向に応じてレンジプロファイルに基づく類別とドップラプロファイルに基づく類別との重み付けを調整するため、レーダ装置の類別精度が更に向上する。 According to the second embodiment of the present invention, when the target fluctuation is appropriate, the classification based on the ISAR image is performed, and when the target fluctuation is small or large, the range profile is set according to the traveling direction of the target. Therefore, the classification accuracy of the radar device is further improved.
2 追尾処理部
3 類別処理部
5 レンジプロファイル作成部
6 マッチング処理部
7 ドップラプロファイル作成部
8 ISAR画像作成部
2
Claims (3)
前記受信信号に基づき前記目標の追尾情報を算出する追尾処理部と、
前記受信信号に基づき前記目標のレンジプロファイルを作成するレンジプロファイル作成部と、
前記受信信号に基づき前記目標のドップラプロファイルを作成するドップラプロファイル作成部と、
候補目標毎の参照レンジプロファイルおよび参照ドップラプロファイルを保持し、前記レンジプロファイルと前記参照レンジプロファイルとの照合および前記ドップラプロファイルと前記参照ドップラプロファイルとの照合により、候補目標毎にレンジプロファイル相関値およびドップラプロファイル相関値を算出するマッチング処理部と、
前記レンジプロファイル相関値および前記ドップラプロファイル相関値の各々に対する重み付けを前記追尾情報に基づき調整し、重み付けされたレンジプロファイル相関値とドップラプロファイル相関値とを加算した値を相関結果として候補目標毎に算出する類別処理部とを備えたレーダ装置。 In a radar device that receives a reflected wave from a target as a received signal and classifies the target,
A tracking processing unit that calculates tracking information of the target based on the received signal;
A range profile creating unit that creates the target range profile based on the received signal;
A Doppler profile creating unit that creates the target Doppler profile based on the received signal;
A reference range profile and a reference Doppler profile for each candidate target are retained, and a range profile correlation value and a Doppler are set for each candidate target by collating the range profile with the reference range profile and collating the Doppler profile with the reference Doppler profile. A matching processing unit for calculating a profile correlation value;
The weighting for each of the range profile correlation value and the Doppler profile correlation value is adjusted based on the tracking information, and a value obtained by adding the weighted range profile correlation value and the Doppler profile correlation value is calculated as a correlation result for each candidate target. A radar apparatus including a classification processing unit.
前記マッチング処理部は、候補目標毎の参照ISAR画像を保持し、前記ISAR画像と前記参照ISAR画像との照合により、候補目標毎にISAR画像相関値を算出し、
前記類別処理部は、前記ISAR画像相関値が閾値より大きい場合は、前記ISAR画像相関値を前記相関結果とすることを特徴とする請求項1または請求項2記載のレーダ装置。 An ISAR image creation unit that creates the target ISAR image based on the received signal;
The matching processing unit stores a reference ISAR image for each candidate target, calculates an ISAR image correlation value for each candidate target by comparing the ISAR image and the reference ISAR image,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the classification processing unit uses the ISAR image correlation value as the correlation result when the ISAR image correlation value is larger than a threshold value.
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