JP2011043418A - Radar apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、パルス繰り返し周波数を有した送信波を出力して、目標を検出するパルスドップラ方式のレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a pulse Doppler radar apparatus that detects a target by outputting a transmission wave having a pulse repetition frequency.
航空機搭載用のパルスドップラレーダにおいて、HPRF(high pulse repetition frequency)を使用したレーダモードでの測距方法として、FMレンジングが使用されている。これは、送信時に送信周波数にチャープ処理を施し、受信ドップラの周波数の変位を観測して、その変位量から目標までの距離を算出するものである(例えば非特許文献1参照)。 In a pulse Doppler radar mounted on an aircraft, FM ranging is used as a ranging method in a radar mode using a high pulse repetition frequency (HPRF). In this method, a chirp process is performed on the transmission frequency at the time of transmission, the displacement of the frequency of the reception Doppler is observed, and the distance from the displacement amount to the target is calculated (for example, see Non-Patent Document 1).
しかし、目標から反射されて受信する目標信号以外にも、目標機から送出される送信波を受信したり、目標信号が目標機のエンジンブレードの回転によって変調を受ける(JEM:Jet Engine Modulation)などして、受信帯域に不要波が発生してしまう。この不要波の存在は、目標の探知確率の低下を招き、探知性能に悪影響を与える。 However, in addition to the target signal reflected and received from the target, a transmission wave transmitted from the target machine is received, the target signal is modulated by the rotation of the engine blade of the target machine (JEM: Jet Engine Modulation), etc. As a result, unnecessary waves are generated in the reception band. The presence of this unnecessary wave causes a decrease in the target detection probability and adversely affects the detection performance.
これに対し、例えば特許文献1に示すように、目標の正確なレンジ情報を得るFMレンジング処理を行うことで、不要波の誤認識を抑える方法が知られている。
On the other hand, as shown in
特許文献1に示すような従来のFMレンジング処理においては、レンジ計算の対象となるドップラ周波数データは、送受信によって得られた全データ中から抽出された一部のデータのみに限られる。この抽出される周波数データ数は、レーダ装置のメモリや機器構成上の制約から、あらかじめ設定した固定値で与えられるため、時間的に取得タイミングの早いものから優先的に、所定数分だけ周波数データが抽出される。
In the conventional FM ranging process as shown in
ところが、多くの不要波が発生した場合、上記の抽出方法では不要波のみが処理対象データとして抽出されてしまい、肝心の目標信号が処理対象データとして抽出されない現象を生じる可能性が高くなる。不要波の数が多いほど、限られた計算処理対象データ数の中に目標信号が入れなくなる可能性が高くなり、全ての枠を不要波が占有してしまうと、目標探知に失敗するという問題があった。 However, when many unnecessary waves are generated, only the unnecessary waves are extracted as the processing target data in the above extraction method, and there is a high possibility that the important target signal is not extracted as the processing target data. As the number of unnecessary waves increases, there is a higher possibility that the target signal will not be included in the limited number of calculation target data, and if unnecessary waves occupy all frames, target detection will fail. was there.
この発明は係る課題を解決するために成されたものであり、全取得データ中から処理対象となるデータを抽出して目標のレンジ情報を得る際に、予めドップラ周波数データによる目標判定処理を設けることによって、多数の不要波が存在する中で確実に目標のレンジ情報を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems, and when target range information is obtained by extracting data to be processed from all acquired data, a target determination process based on Doppler frequency data is provided in advance. Thus, it is an object to reliably obtain target range information in the presence of a large number of unnecessary waves.
この発明によるレーダ装置は、周波数の時間変化率がそれぞれ異なる少なくとも3つの連続したフェーズで、周波数の時間変化率がそれぞれ一定となる周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、上記励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、FMレンジング処理を施す信号処理器とを備え、上記信号処理器は、フェーズ間で組み合わせたドップラ周波数データの差分結果と周波数の時間変化率との相関関係から規定される、目標信号に特有の判定条件に基づき、目標信号候補のドップラ周波数データを選択し、選択したドップラ周波数データと周波数の時間変化率とから目標の距離情報を求めるものである。 The radar apparatus according to the present invention includes an excitation receiver that generates a transmission wave subjected to frequency modulation in which a frequency time change rate is constant in at least three consecutive phases having different frequency time change rates, and the excitation A signal processor that detects a received signal including a target signal received by the receiver, obtains Doppler frequency data and intensity data, and performs FM ranging processing, and the signal processor combines the Doppler frequency between phases. Select the Doppler frequency data of the target signal candidate based on the judgment condition specific to the target signal, which is defined from the correlation between the data difference result and the frequency time change rate, and change the selected Doppler frequency data and frequency over time. The target distance information is obtained from the rate.
この発明によれば、FMレンジング処理において、ドップラ周波数データと周波数の時間変化率とを用いて目標信号候補を抽出することによって、不要波が複数存在する状況であっても、目標信号を正確に検出して、目標信号についてのみレンジ計算を行うことが可能となる。 According to the present invention, in the FM ranging process, by extracting the target signal candidate using the Doppler frequency data and the time change rate of the frequency, the target signal can be accurately obtained even in a situation where a plurality of unnecessary waves exist. It is possible to detect and perform range calculation only for the target signal.
実施の形態1.
この発明に係る実施の形態1によるレーダ装置について、図を用いて説明する。
図1は実施の形態1におけるレーダ装置の電波の送受信の様子を示す図である。図1において、レーダ装置3を搭載した航空機(自機1)と、目標となる航空機(目標機2)とが向かい合って飛行し、両航空機の飛行中にレーダ装置3が電波を送受信することを前提としている。自機1は、目標機2を発見するために、自機1の機首にレーダ装置3を搭載し、レーダ装置3を用いて目標の捜索を行う。自機1のレーダ装置3からの送信波4が目標である目標機2にて反射し、返ってくる目標信号を受信して、目標の探知が行われる。このとき、目標機2から送出される送信波5や、JEMによる不要波が、レーダ装置3にて受信される状況が生じる。
A radar apparatus according to
FIG. 1 is a diagram illustrating how radio waves are transmitted and received by a radar apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, an aircraft (the own aircraft 1) on which the
次に、レーダ装置3の構成について説明する。図2は実施の形態1によるレーダ装置3の構成を示す図であり、レーダ波の受信からレンジ算出処理を行う機器の構成を示している。
図2において、レーダ装置3は、アンテナ6と、励振受信機7と、信号処理器8によって構成される。信号処理器8は、信号処理部9とデータ処理部10から構成される。アンテナ6は励振受信機7によって発振及び周波数変調された送信電波を空間に放射し、目標信号を含む空間から入射する電波を受信する。アンテナ6によって受信され、励振受信機7によって周波数混合及び復調処理された信号は、信号処理器8の信号処理部9に送られる。
Next, the configuration of the
In FIG. 2, the
信号処理部9によって高速フーリエ変換、CFAR処理(Constant False Alarm Rate:一定誤警報確率)、及びピーク検出処理が行われて、ドップラ周波数データが取得される。これらのドップラ周波数データとそれぞれのドップラ周波数が持つ強度データとは、データ処理部10に送られる。データ処理部10にて、このドップラ周波数データ及び強度データに対するFMレンジング処理が実施される。
The signal processor 9 performs fast Fourier transform, CFAR processing (Constant False Alarm Rate), and peak detection processing to obtain Doppler frequency data. The Doppler frequency data and the intensity data possessed by each Doppler frequency are sent to the
ここで、データ処理部10にて主に処理が行われる、FMレンジング処理について説明する。
FMレンジング処理では、信号処理部9によって励振受信機7の生成する送信周波数が制御され、励振受信機7から少なくとも3種類以上の複数種類の送信パターンから成る送信波が出力されて、目標の捜索が行われる。図3は、周波数が一定または周波数の時間変化が直線的となる3種類の送信パターンを用いることによって、送信周波数を時間に応じて連続的に変化させた例を示す図である。
Here, the FM ranging process that is mainly performed in the
In the FM ranging process, the transmission frequency generated by the excitation receiver 7 is controlled by the signal processing unit 9, and a transmission wave composed of at least three types of transmission patterns is output from the excitation receiver 7 to search for a target. Is done. FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the transmission frequency is continuously changed according to time by using three types of transmission patterns in which the frequency is constant or the time change of the frequency is linear.
図において、3つの送信パターンは、それぞれCフェーズ、Bフェーズ、Aフェーズとして構成され、Cフェーズでは一定の送信周波数を用いており、Cフェーズに続くBフェーズでは送信周波数の周波数の時間変化率(以下、周波数変化率)が一定(直線周波数変調率)となる周波数変調を行う周波数チャープが与えられており、Bフェーズに続くAフェーズでは送信周波数においてBフェーズとは異なる一定の周波数変化率(直線周波数変調率)で周波数変調を行う周波数チャープが与えられている。このような送信パターンによって周波数の変化した送信波は、目標にて反射され励振受信機7で受信されて、信号処理部9にてドップラ周波数データ及び強度データが生成され、生成されたデータは順次、データ処理部10における図示しないメモリのデータ格納領域に、取得データファイルとして格納される。
In the figure, each of the three transmission patterns is configured as a C phase, a B phase, and an A phase. The C phase uses a constant transmission frequency, and the B phase following the C phase has a time rate of change in the frequency of the transmission frequency ( Hereinafter, a frequency chirp for performing frequency modulation in which the frequency change rate is constant (linear frequency modulation rate) is given, and in the A phase following the B phase, a constant frequency change rate (straight line) different from the B phase in the transmission frequency. A frequency chirp for frequency modulation at a frequency modulation rate) is given. The transmission wave whose frequency is changed by such a transmission pattern is reflected by the target and received by the excitation receiver 7, and Doppler frequency data and intensity data are generated by the signal processing unit 9. The
例えば、一定の送信周波数を用いるCフェーズにて、励振受信機7がドップラ周波数fc[Hz]の信号を受信し、この受信信号に対応したドップラ周波数データ及び強度データがデータ処理部10のデータ格納領域に格納される。
Cフェーズで信号が受信されると、次に信号処理部9からの命令により、Bフェーズ、Aフェーズが起動する。BフェーズとAフェーズでは励振受信機7により送信周波数にチャープが与えられている。
これにより、送信周波数は図3に示すように連続的に変化した状態で送信が行われ、受信時にデチャープ処理を行うことでドップラ周波数データおよび強度データが取り出されて、データ処理部10のデータ格納領域に格納される。
なお、送信パターンはこのA、B、Cの3種類のフェーズに限ることはなく、4種類以上のフェーズを用いても良い。
For example, in the C phase using a constant transmission frequency, the excitation receiver 7 receives a signal of Doppler frequency f c [Hz], and Doppler frequency data and intensity data corresponding to the received signal are data of the
When a signal is received in the C phase, the B phase and the A phase are then activated by a command from the signal processing unit 9. In the B phase and the A phase, a chirp is given to the transmission frequency by the excitation receiver 7.
As a result, transmission is performed with the transmission frequency continuously changing as shown in FIG. 3, and Doppler frequency data and intensity data are extracted by performing dechirp processing at the time of reception, and data storage of the
The transmission pattern is not limited to the three types of phases A, B, and C, and four or more types of phases may be used.
ここで、B、Aフェーズで受信し、信号処理部9にて検出されたドップラ周波数をそれぞれfb[Hz]、fa[Hz]とする。また、送信周波数の変化率は図3に示すようなグラフの傾きで表され、Bフェーズでの周波数の傾き11をfkb[Hz/s]、Aフェーズでの周波数の傾き12をfka[Hz/s]とする。周波数の傾きの符号や大小によって以降の処理内容が異なるが、ここでは例えばfkb:fka=2:1、fkb>0、fka>0とし、送信周波数の各変化率fka、fkbを予め設定した値とする。
Here, the Doppler frequencies received in the B and A phases and detected by the signal processing unit 9 are assumed to be f b [Hz] and f a [Hz], respectively. Further, the change rate of the transmission frequency is represented by a slope of a graph as shown in FIG. 3, wherein the frequency slope 11 in the B phase is fk b [Hz / s], and the
FMレンジング処理では、検出したドップラ周波数、及びB、Aフェーズでの周波数の変化率と光の速度cにより、一般にレンジ(例えば目標までの距離)が、次の式(1)または式(2)に示すレンジ計算式によって求められる。 In the FM ranging process, the range (for example, the distance to the target) is generally determined by the following formula (1) or formula (2) according to the detected Doppler frequency, the frequency change rate in the B and A phases, and the speed of light c. It is calculated by the range calculation formula shown in
レンジ計算処理100では、式(1)または式(2)を用いて、C、Bフェーズによるドップラ周波数及び周波数の変化率のデータを用いた結果Rcbと、C、Aフェーズによるドップラ周波数及び周波数の変化率のデータを用いた結果Rcaの2通りのレンジを算出することができる。なお、式(1)及び式(2)による、これら2通りの計算結果を比較することで、目標までの距離をより精度良く確定することが可能となる。
In the
次に、レンジ計算処理の対象となる目標信号に対応した周波数データを選択するための、目標判定処理について説明する。図4は、データ処理部10のデータ格納領域に格納された、取得データファイルでのデータの流れを示す図である。
まず、励振受信機7による送信波及び受信信号の送受信によって得られたドップラ周波数データは、送信パターンのフェーズ毎に、図4のようにデータ処理部10のデータ格納領域における取得データファイル13に格納される。図4において、例えば、C、B、Aの各フェーズそれぞれN個のデータを受信したとして、fc(n)、fb(n)、fa(n)、(n=1、2、3、・・・、N−1、N)と表している。ただし、同じ周波数を持ったデータが受信された場合、新規データとして追加しないため、同一フェーズ内で同じ値のデータは存在しない。
Next, target determination processing for selecting frequency data corresponding to a target signal to be subjected to range calculation processing will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating the flow of data in the acquired data file stored in the data storage area of the
First, Doppler frequency data obtained by transmitting and receiving a transmission wave and a reception signal by the excitation receiver 7 is stored in the acquired data file 13 in the data storage area of the
続いて、データ処理部10における目標判定アルゴリズム50のデータ抽出処理によって、取得データファイル13の中からレンジ計算処理の対象となるドップラ周波数データが抽出され、抽出されたドップラ周波数データ及びそれに対応した強度データが目標候補ファイル14に格納される。このデータ抽出処理では、フェーズ間でのドップラ周波数データの関係性に複数の条件を設けて目標か否かの判定をしていく。その際、FMレンジングでは周波数の傾きが大きいほど測距精度が高くなり、図3の例ではfb>faとしたことから、BフェーズでのデータfbをAフェーズでのデータfaに対して優先的に考慮していくこととなる。
次に、目標判定アルゴリズム50のデータ抽出処理の詳細について説明する。
Subsequently, the Doppler frequency data to be subjected to the range calculation processing is extracted from the acquired data file 13 by the data extraction processing of the
Next, details of the data extraction process of the
まず、C、Bフェーズのデータの相関に関する一つ目、及び二つ目の条件判定処理を行う。
一つ目の条件判定処理では、周波数の傾きが正(fkb>0)であるとき、目標信号はCフェーズからBフェーズに移行した際に、周波数の低い方へ変位することを利用する(fkb<0であれば周波数の高い方へ変位する)。
つまり、ドップラ周波数データの差分をfcb=fc−fbとしたとき、「0<fcb」となるfc、fbの組合せは目標信号である可能性があるということになる。これを一つ目の条件(J1)とする。なお、この一つ目の条件(J1)では、図1に示すように自機1と目標機2とが向かい合って飛行している状態を前提としている。
First, the first and second condition determination processing regarding the correlation between the C and B phase data is performed.
In the first condition determination process, when the slope of the frequency is positive (fk b > 0), the target signal is used to shift to a lower frequency when the phase shifts from the C phase to the B phase ( If fk b <0, the frequency is displaced higher).
That is, when the difference of Doppler frequency data is set to f cb = f c −f b , a combination of f c and f b that satisfies “0 <f cb ” may be a target signal. This is the first condition (J1). The first condition (J1) is based on the premise that the
データ処理の手順は、まずCフェーズでのドップラ周波数データfc(n)を固定し、それに対してドップラ周波数データfb(1)、fb(2)、・・・、fb(N)と順にドップラ周波数データの差分fcbを算出して、一つ目の条件(0<fcb)による条件判定処理を行っていく。
この条件判定処理の結果、fcbが一つ目の条件を満たせば、次の二つ目の条件判定処理に移行する。
また、最後のドップラ周波数データfb(N)まで一つ目の条件判定処理が終了したら、ドップラ周波数データfc(n)をfc(n+1)にして、ドップラ周波数データfc(n+1)を固定し、それに対してドップラ周波数データfb(1)、fb(2)、・・・、fb(N)と順にドップラ周波数データの差分fcbを算出して、再び一つ目の条件判定処理動作を順次繰り返して行く。
In the data processing procedure, first, the Doppler frequency data f c (n) in the C phase is fixed, whereas the Doppler frequency data f b (1), f b (2),..., F b (N) Then, the difference f cb of the Doppler frequency data is calculated in order, and the condition determination process based on the first condition (0 <f cb ) is performed.
If fcb satisfies the first condition as a result of the condition determination process, the process proceeds to the second condition determination process.
When the first condition determination process is completed up to the last Doppler frequency data f b (N), the Doppler frequency data f c (n) is changed to f c (n + 1), and the Doppler frequency data f c (n + 1) is changed. The Doppler frequency data f b (1), f b (2),..., F b (N) and the difference f cb of the Doppler frequency data are calculated in order, and the first condition is again set. The determination processing operation is sequentially repeated.
二つ目の条件判定処理においても、C、Bフェーズのドップラ周波数データを利用する。
式(1)に示すレンジ計算式から、ドップラ周波数データの差分fcbは目標までの距離と比例していることが分かる。そこで、目標を観測する最大距離を設定すれば、そのときのドップラ周波数データの差分fcbは一意に定まる。
この最大距離をfcbMとおけば、二つ目の条件(J2)では、「fcb<fcbM」となるドップラ周波数データfc、fbを目標信号候補として抽出する。最大距離fcbMは、例えば送信電力や遠方の地表までの距離などから決定することができる。
一つ目の条件(J1)を満たしたドップラ周波数データfb(n)についてfcbを算出し、二つ目の条件(fcb<fcbM)による二つ目の条件判定処理を行う。ドップラ周波数データfb(n)がこの二つ目の条件(J2)を満たした場合、次の条件判定処理へ移行する。
また、ドップラ周波数データfb(n)がこの二つ目の条件(J2)を満たさなかった場合は、ドップラ周波数データfb(n)をfb(n+1)にして一つ目の条件判定処理、及び二つ目の条件判定処理を再開する。
Also in the second condition determination process, C and B phase Doppler frequency data is used.
From the range calculation formula shown in Formula (1), it can be seen that the difference f cb of the Doppler frequency data is proportional to the distance to the target. Therefore, if the maximum distance for observing the target is set, the difference f cb of the Doppler frequency data at that time is uniquely determined.
If this maximum distance is f cbM , Doppler frequency data f c and f b satisfying “f cb <f cbM ” are extracted as target signal candidates under the second condition (J2). The maximum distance f cbM can be determined from, for example, transmission power or a distance to a distant ground surface.
F cb is calculated for the Doppler frequency data f b (n) satisfying the first condition (J1), and a second condition determination process is performed based on the second condition (f cb <f cbM ). When the Doppler frequency data f b (n) satisfies the second condition (J2), the process proceeds to the next condition determination process.
If the Doppler frequency data f b (n) does not satisfy the second condition (J2), the Doppler frequency data f b (n) is set to f b (n + 1), and the first condition determination process is performed. , And the second condition determination process is resumed.
次に、三つ目の条件判定処理では、CフェーズとB、Aフェーズとの相関関係を用いる。この条件判定処理では、ドップラ周波数データの差分fcb及びfca(fca=fc−fa)が目標までの距離と比例していること、及び目標信号であればB、Aフェーズで同じ周波数の差分結果が得られることを利用する。 Next, in the third condition determination process, the correlation between the C phase and the B and A phases is used. In this condition determination processing, the difference f cb and f ca (f ca = f c −f a ) of the Doppler frequency data is proportional to the distance to the target, and if it is the target signal, it is the same in the B and A phases. Use the fact that a frequency difference result is obtained.
例えば、レンジ計算の式(1)において、目標までの距離をRcb=Rcaとすれば、概略「fcb:fca=fkb:fka」となるので、これを三つ目の条件(J3)とする三つ目の条件判定処理を行う。
一つ目の条件(J1)及び二つ目の条件(J2)の二つの条件を満たした最初のドップラ周波数データの差分fcbに対して、ドップラ周波数データfa(1)、fa(2)、・・・fa(N)と、順次三つ目の条件(fcb:fca=fkb:fka)による判定処理を行い、この三つ目の条件(J3)を満たすfaが存在すれば、fcbの値とその強度データPcを目標信号候補として、目標候補ファイル14に登録する。なお、目標候補ファイル14は、データ処理部10のメモリにおける別のデータ格納領域に構成されており、そのデータ容量が所定の大きさに限られている。
また、三つ目の条件判定処理の結果、このようなドップラ周波数データfaが存在しなければ、ドップラ周波数データfbをfb(n+1)にして一つ目の条件判定処理、二つ目の条件判定処理、及び三つ目の条件判定処理を再開する。
For example, in the formula of the range calculation (1), if the distance to the target and R cb = R ca, schematic since the "f cb:: f ca = fk b fk a " this in third condition A third condition determination process (J3) is performed.
Doppler frequency data f a (1), f a (2) with respect to the difference f cb of the first Doppler frequency data satisfying the two conditions of the first condition (J1) and the second condition (J2). ), and · · · f a (N), sequentially third condition (f cb: f ca = fk b: a judgment process by fk a), satisfies the third condition (J3) f a Is present, the value of f cb and its intensity data P c are registered in the
If there is no such Doppler frequency data f a as a result of the third condition determination process, the Doppler frequency data f b is set to f b (n + 1), the first condition determination process, And the third condition determination process are restarted.
最後の条件(四つ目の条件(J4))では、信号の強度データPcを利用して四つ目の条件判定処理を行う。通常のFMレンジングでは不要波である、目標信号を中心とした高調波に対しては、目標と同じレンジ計算結果が算出されてしまう。これによって、同一のレンジ計算結果が複数得られてしまう場合があり、その中から真の目標信号を見つけ出す処理が必要となる。
そこで、目標信号を中心とした高調波群の強度が、総じて目標信号より小さいことを利用する。
すなわち、四つ目の条件判定処理では、目標候補ファイル14に同値のfcbが複数登録されていた場合、四つ目の条件(J4)として「最もPcの強度が大きいデータを残し、他は除外する」ことで、目標信号を抽出する。なお、この手法はFMレンジングだけでなく、一般的なパルスドップラレーダの処理にも応用可能である。
In the last condition (fourth condition (J4)), the fourth condition determination process is performed using the signal strength data Pc . The same range calculation result as the target is calculated for harmonics centered on the target signal, which is an unnecessary wave in normal FM ranging. As a result, a plurality of the same range calculation results may be obtained, and a process for finding the true target signal from among them may be required.
Therefore, the fact that the intensity of the harmonic group centering on the target signal is generally smaller than the target signal is used.
That is, in the fourth condition determination process, when a plurality of the same value f cb is registered in the
目標判定アルゴリズム50において四つの条件判定処理を行うことにより、最終的に目標候補ファイル14に登録されているデータを使用して、式(1)で示したレンジ計算処理100を実行する。
例えば図4の例では、ドップラ周波数データfc(1)、fc(4)、fc(5)が目標信号と判断され、それらに対応したC、Bフェーズのドップラ周波数データの差分fcb(1)(=fc(1)−fb(l))、fcb(2)(=fc(4)−fb(m))、fcb(3)(=fc(5)−fb(n))、及び強度データPc(1)、Pc(4)、Pc(5)が格納されている。
By performing four condition determination processes in the
For example, in the example of FIG. 4, the Doppler frequency data f c (1), f c (4), and f c (5) are determined as target signals, and the difference f cb between the C and B phase Doppler frequency data corresponding thereto. (1) (= f c (1) -f b (l)), f cb (2) (= f c (4) -f b (m)), f cb (3) (= f c (5) -F b (n)) and intensity data P c (1), P c (4), P c (5) are stored.
レンジ計算処理100では、送信周波数の変化率が大きく、精度の高くなるBフェーズでの結果を優先させるため、式(1)及び周波数変化率fka、fkbに基づき、各目標信号fcb(1)、fcb(2)、fcb(3)についてそれぞれレンジRcbのみを算出して、算出したレンジRcbを目標までの距離情報として出力する。
すなわち、式(1)、(2)に示したB、Aフェーズのレンジ計算を両方とも行ってRcb、及びRcaを求める必要がなく、式(1)に示すBフェーズのみのレンジ計算によって、レンジRcbのみを算出することができる。
In the
That is, it is not necessary to perform both the B and A phase range calculations shown in equations (1) and (2) to obtain R cb and R ca , but only by the B phase range calculation shown in equation (1). Only the range R cb can be calculated.
次いで、この発明の実施の形態1による判定処理についてフロー図を用いて再度説明する。図5はデータ処理部10での判定処理フローを示す図である。
Next, determination processing according to
まず、ドップラ周波数データfcとfbの差分fcbについて一つ目の条件(J1)、二つ目の条件(J2)による判定処理を行う(S102)。
このとき、fcとfbは総当りで判定を行っていくので、ループの開始時には取得データファイル13からfcとfbの最初のデータ(例えばfc(1)、fb(1))を選択する(S100、S101)。
また、fcとfbの最初のデータについて各判定処理が行われた後、次に判定処理を再開する際には、fcとfbの次のデータ(例えば前のデータがfc(n)ならばfc(n+1)、前のデータがfb(m)ならばfb(m+1))が選択される(S108、S109)。
このfcとfbの次のデータが選択される際には、全てのデータに対して判定が終了したかどうかが逐一判定され(S110、S111)、全てのデータに対して判定が終了していない場合に限り、S108、S109にてfcとfbの次のデータが選択されることとなる。
また、S102の判定処理にて、fcとfbの差分fcbが条件J1、J2を満たしていない場合にも、fcとfbの次のデータが選択されることとなる(S108、S109)。
First, a determination process is performed on the difference f cb between the Doppler frequency data f c and f b using the first condition (J1) and the second condition (J2) (S102).
At this time, since f c and f b is intended to make judgment in a round robin, first data at the start of the loop from the acquired
Also, after each determination processing is performed for the first data f c and f b, then when resuming the determination process, f c and f b of the next data (e.g., previous data f c ( If n), f c (n + 1) is selected, and if the previous data is f b (m), f b (m + 1)) is selected (S108, S109).
When the next data of f c and f b are selected, it is determined one by one whether or not the determination is finished for all the data (S110, S111), and the judgment is finished for all the data. only if non, S108, the next data of f c and f b is to be selected at S109.
Further, in the determination process of S102, even when the difference f cb between f c and f b does not satisfy the conditions J1 and J2, the next data of f c and f b is selected (S108, S109).
次に、S102の判定処理にて、ドップラ周波数データfcとfbの差分fcbが条件J1、J2を満たした場合のみ、faが判定条件に関わってくる。
このとき、取得データファイル13中のfaの最初のデータが選択され(S103)、三つ目の条件(J3)による判定処理が実行される(S104)。
三つ目の条件(J3)による判定処理は、faの最初のデータからfaの次のデータ、更にfaのその次のデータと選択が行われ(S106)、faについて一つずつ条件J3の判定処理が実行されて行く(S104)。
Next, in the determination process of S102, only when the difference f cb Doppler frequency data f c and f b satisfies a condition J1, J2, f a comes involved in the determination condition.
At this time, the first data of f a Retrieving data file 13 is selected (S103), the determination process by the third condition (J3) is performed (S104).
The determination process by third condition (J3), the next data f a from the first data f a, is performed further selected and the next data of f a (S106), one by one for f a The determination process for the condition J3 is executed (S104).
全てのfaに対して条件J3による判定が終わるか(S105)、fcaとfcbが条件J3を満たすと、再びS102の条件J1、J2の判定処理に戻る。
S104にて、条件3を満たした場合は、fcbを目標候補ファイル14に格納する(S107)。
そして全てのfcに対して条件J3による判定処理が終了すると(S111)、目標候補ファイル14の確認を行う(S112)。
Whether the determination by the condition J3 for all f a terminated (S105), if f ca and f cb satisfies the condition J3, returns to the determination processing of conditions J1, J2 of S102 again.
If the
When the determination processing by the condition J3 for all f c is completed (S 111), to confirm the target candidate files 14 (S112).
S112の判定処理にて四つ目の条件(J4)による判定が行われ、目標候補ファイル14中に信号が存在し、かつ同値のものが複数あった場合、強度Pcが最大であるものを除いて消去する(S113)。
最終的に、目標候補ファイル14に格納されているデータに対してレンジ計算を実施し、目標として登録し(S114)、終了する。
In the determination process of S112, the determination based on the fourth condition (J4) is performed. If there are signals in the
Finally, the range calculation is performed on the data stored in the
ところで、上記の実施の形態はあくまでも一例であって、パルスドップラ方式のレーダ装置であれば、航空機搭載用のレーダ装置のみならず、地上設置型のレーダ装置などに対しても、上記の実施の形態を同様に適用できるのは言うまでもない。 By the way, the above-described embodiment is merely an example, and a pulse Doppler type radar apparatus is not limited to an aircraft-mounted radar apparatus but also a ground-installed radar apparatus. It goes without saying that the form can be applied as well.
以上説明した通り、この実施の形態によれば、送信周波数が一定となるフェーズCと、送信周波数が互いに異なる一定の周波数変化率を有して当該フェーズCに連続したフェーズB、Aとから成る3つのフェーズを有して、周波数変調を施した送信波を発生する励振受信機と、励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、FMレンジング処理を施す信号処理器とを備え、信号処理器は、フェーズC、B間のドップラ周波数データの差分結果とフェーズC、A間のドップラ周波数データの差分結果との比が、フェーズC、Aの周波数変化率の比に概ね等しくなる条件に基づいて、目標信号候補となるフェーズC、B間のドップラ周波数データの差分結果を選択し、選択したドップラ周波数データの差分結果とフェーズCでの周波数変化率とから目標までの距離(レンジ)を求めることを特徴とする。このように、FMレンジングにおいて、フェーズ間での周波数の組合せが目標信号の持つ周波数の特徴と一致するもののみ抽出することによって、不要波が複数存在する状況であっても、正確な目標信号を検出して、目標信号についてのみレンジ計算を行うことが可能となる。 As described above, according to this embodiment, the phase C includes a constant transmission frequency and the phases B and A that have a constant frequency change rate that is different from each other and that follow the phase C. An excitation receiver having three phases and generating a frequency-modulated transmission wave, and a received signal including a target signal received by the excitation receiver are detected to obtain Doppler frequency data and intensity data. And a signal processor that performs a ranging process, wherein the signal processor has a ratio of a difference result of Doppler frequency data between phases C and B and a difference result of Doppler frequency data between phases C and A to which the phases C and A Based on the condition that is approximately equal to the ratio of the frequency change rates of the two, the difference result of the Doppler frequency data between the phases C and B as the target signal candidates is selected, and the selected Doppler frequency is selected. And obtaining a distance from the frequency rate of change in difference result and phase C of over data to the target (range). In this way, in FM ranging, by extracting only those whose frequency combinations between phases match the frequency characteristics of the target signal, an accurate target signal can be obtained even in the situation where there are multiple unnecessary waves. It is possible to detect and perform range calculation only for the target signal.
また、この実施の形態によれば、観測すべき最大距離を周波数データに変換して予め比較基準値として設定し、上記ドップラ周波数データの差分結果が当該比較基準値以内となるドップラ周波数データを目標信号として抽出することで、周波数データにてレンジ計算結果が一定距離以遠となるデータを除外することができ、レンジ計算を行った結果、不要波によって実際には目標が存在し得ない遥か遠方の値が算出され、誤目標となってしまうようなケースを防ぐことができる。 Further, according to this embodiment, the maximum distance to be observed is converted into frequency data and set in advance as a comparison reference value, and the Doppler frequency data for which the difference result of the Doppler frequency data is within the comparison reference value is set as the target. By extracting as a signal, it is possible to exclude data whose range calculation result is more than a certain distance in the frequency data, and as a result of the range calculation, the target can not exist due to unwanted waves far away A case where a value is calculated and becomes an erroneous target can be prevented.
また、この実施の形態によれば、目標抽出にレンジ計算する前の周波数データを用いることから、目標信号でない信号に対するレンジ計算の手間を省くことが可能となる。 Further, according to this embodiment, since frequency data before range calculation is used for target extraction, it is possible to save time and effort for range calculation for signals that are not target signals.
また、この実施の形態によれば、周波数データにてBフェーズ、Aフェーズでの受信結果を比較できることから、B、Aフェーズ共にレンジ計算を行う必要がなくなり、Bフェーズのみの計算で目標判定と正確な目標検出を実現することができる。 Further, according to this embodiment, since the reception results in the B phase and the A phase can be compared with the frequency data, it is not necessary to perform the range calculation for both the B and A phases. Accurate target detection can be realized.
さらに、この実施の形態によれば、目標信号候補となるドップラ周波数データの中から、受信信号強度の最も大きい信号のみを目標信号として抽出することで、複数の同一レンジ計算結果が算出されてしまう不要波群の中から、強度データを用いて最も強度の大きいドップラ周波数データの差分fcbから目標信号を検出することが可能となる。 Furthermore, according to this embodiment, by extracting only the signal having the highest received signal strength from the Doppler frequency data as the target signal candidate as a target signal, a plurality of same range calculation results are calculated. From the unnecessary wave group, it becomes possible to detect the target signal from the difference fcb of the Doppler frequency data having the highest intensity using the intensity data.
実施の形態2.
図3に示した実施の形態1によるFMレンジングのCフェーズでは、通常、一定の送信周波数を用いている。しかし、この実施の形態2では、送信周波数を励振受信機7によって変調させ、Cフェーズにおいて2種類以上の送信周波数を用いることによって、目標機2の目標機送信波5の影響を低減することを特徴とする。なお、この実施の形態2では、励振受信機7及び信号処理部9に追加機能があることを除き、実施の形態1と同一のレーダ装置を構成している。
In the C phase of FM ranging according to
図6は、Cフェーズにおいて2種類の送信周波数を用いた際の受信信号の様子を示す図であり、(a)は第1の送信周波数を用いた受信信号の例、(b)は第2の送信周波数を用いた受信信号の例、(c)は2種類の送信周波数による受信信号の積の結果の例を示す図である。
図6の(a)、(b)に示すように、送信周波数を変化させても、受信領域は送信周波数を中心に定まるため、送信周波数の違いに関わらず目標信号15は同じ位置に現れる。
FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating a state of a reception signal when two types of transmission frequencies are used in the C phase. FIG. 6A is an example of a reception signal using the first transmission frequency, and FIG. (C) is a figure which shows the example of the result of the product of the received signal by two types of transmission frequencies.
As shown in FIGS. 6A and 6B, even if the transmission frequency is changed, the reception area is determined around the transmission frequency, so that the
一方、不要波である目標機送信波(目標送信信号)5とその高調波16は周波数が変化しないものの、受信帯域は自機1の送信周波数に伴って変化していくため、相対的に現れる位置が変化する。
このことを利用して、実施の形態2による信号処理部9は、複数(図6の例では2種類)の送信周波数により得られた受信信号の積を取る。この結果、同じ位置に存在する目標信号15の強度が大幅に増加するのに対して、目標送機信信号とその高調波16のレベルはほぼ0まで低下するので、信号処理部9にて高調波16を除去することができる。
On the other hand, the target machine transmission wave (target transmission signal) 5 and its
Using this, the signal processing unit 9 according to the second embodiment takes the product of the received signals obtained by a plurality of (two types in the example of FIG. 6) transmission frequencies. As a result, while the intensity of the
この実施の形態によれば、Cフェーズにて複数種類の送信周波数でFMレンジング処理を行い、各送信周波数で得られたそれぞれの受信信号の積を取ることによって、目標機送信波5及びその高調波が自機のレーダ装置3で受信されても、その影響を受けることなく、目標信号のみを処理することが可能となる。
なお、この手法はFMレンジング処理のみならず、一般的なレーダに応用することが可能である。
According to this embodiment, FM ranging processing is performed at a plurality of types of transmission frequencies in the C phase, and the product of the respective reception signals obtained at the respective transmission frequencies is taken, whereby the target
This method can be applied not only to FM ranging processing but also to general radar.
1 自機、2 目標機、3 レーダ装置、6 アンテナ、7 励振受信機、8 信号処理器、9 信号処理部、10 データ処理部、13 取得データファイル、14 目標候補ファイル。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、FMレンジング処理を施す信号処理器と、
を備え、
上記信号処理器は、フェーズ間で組み合わせたドップラ周波数データの差分結果と周波数の時間変化率との相関関係から規定される、目標信号に特有の判定条件に基づき、目標信号候補のドップラ周波数データを選択し、選択したドップラ周波数データと周波数の時間変化率とから目標の距離情報を求める、
ことを特徴としたレーダ装置。 An excitation receiver that generates a frequency-modulated transmission wave in which the time change rate of frequency is constant in at least three consecutive phases with different frequency change rates of time;
A signal processor that detects a received signal including a target signal received by the excitation receiver, obtains Doppler frequency data and intensity data, and performs FM ranging processing;
With
The signal processor determines the Doppler frequency data of the target signal candidate based on the determination condition specific to the target signal, which is defined from the correlation between the difference result of the Doppler frequency data combined between phases and the time change rate of the frequency. Select and calculate the target distance information from the selected Doppler frequency data and the time change rate of the frequency.
Radar apparatus characterized by that.
励振受信機の受けた目標信号を含む受信信号を検波し、ドップラ周波数データと強度データを得て、FMレンジング処理を施す信号処理器と、
を備え、
上記信号処理器は、上記第1、第2のフェーズ間のドップラ周波数データの差分結果と上記第1、第3のフェーズ間のドップラ周波数データの差分結果との比が、上記第2、第3のフェーズの周波数の時間変化率の比に概ね等しくなる条件に基づいて、目標信号候補となる第1、第2のフェーズ間のドップラ周波数データの差分結果を選択し、選択したドップラ周波数データの差分結果と第2のフェーズでの周波数変化率とから目標の距離情報を求める、
ことを特徴としたレーダ装置。 Three phases consisting of a first phase in which the transmission frequency is constant, and second and third phases having a time change rate of constant frequencies different from each other in transmission frequency and continuing to the first phase. An excitation receiver for generating a frequency-modulated transmission wave,
A signal processor that detects a received signal including a target signal received by an excitation receiver, obtains Doppler frequency data and intensity data, and performs FM ranging processing;
With
The signal processor has a ratio of the difference result of the Doppler frequency data between the first and second phases to the difference result of the Doppler frequency data between the first and third phases. A difference result of Doppler frequency data between the first and second phases that are target signal candidates is selected based on a condition that is approximately equal to the ratio of the time change rate of the frequency of the phase of the selected phase, and the difference of the selected Doppler frequency data The target distance information is obtained from the result and the frequency change rate in the second phase.
Radar apparatus characterized by that.
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