JP2011122839A - Radar system - Google Patents

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啓 諏訪
Toshio Wakayama
俊夫 若山
Koichi Muramoto
浩一 村本
Chikafusa Nonaka
親房 野中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar system capable of precisely detecting a target with a low computational load, even when the coherence between polarization channels in a reception signal is reduced. <P>SOLUTION: The radar device includes: two antennas 4, 5 having different polarization characteristics; a polarization switch 2, which continuously outputting a pulse signal a plurality of times to one of the antennas 4, 5 and then continuously outputting it a plurality of times to the other; a Doppler processing means 10 for calculating a Doppler spectrum of the reception signal; a mean power calculation means 11 generating a mean power range Doppler map; a mean total power calculation means 12 generating a mean total power range Doppler map; a CFAR means 13 normalizing a power value of each cell of interest by a mean power of a reference cell; a threshold-processing means 14 detecting a cell having a power value exceeding a threshold; a power ratio calculation means 15 for calculating the power ratio regarding the detected cell; and a determination processing means 16 for executing processing for discriminating between a clutter and the target, on the basis of the power ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、クラッタ環境下において移動小目標を検出するレーダ装置に関する。   The present invention relates to a radar apparatus that detects a small moving target in a clutter environment.

レーダを用いて移動小目標を検出するレーダ装置は、例えば、航空機やその他のプラットフォームに搭載され、上空から電波を送受信することによって地表面や海面付近の観測を行い、地表面や海面付近に存在する小目標を検出している。ここで、小目標とは、電波の反射強度が小さい目標のことを意味しており、その物理的な大きさが小さい目標とは限らない。   A radar device that detects a moving small target using radar, for example, is installed in an aircraft or other platform and observes the surface of the earth and the sea surface by transmitting and receiving radio waves from the sky, and exists near the earth surface and the sea surface. A small target is detected. Here, the small target means a target having a low radio wave reflection intensity, and is not necessarily a target having a small physical size.

航空機やその他のプラットフォームに搭載されたレーダ装置で地表面や海面付近を観測すると、一般的に地表面や海面から、それぞれグラウンドクラッタおよびシークラッタと呼ばれる強いエコー(以下、グラウンドクラッタおよびシークラッタのような背景からのエコーを単に「クラッタ」と総称する)が受信される。したがって、地表面や海面付近に存在する目標からのエコー(目標信号)を受信信号の中から検出するためには、あらかじめクラッタを抑圧することが必要となる。   When a radar device mounted on an aircraft or other platform is used to observe the ground surface or the vicinity of the sea surface, a strong echo (hereinafter referred to as ground clutter or sea clutter) is generally called ground clutter or sea clutter from the ground surface or sea surface. Is simply referred to as “clutter”). Therefore, in order to detect an echo (target signal) from a target existing near the ground surface or the sea surface from the received signal, it is necessary to suppress clutter in advance.

従来のレーダ装置におけるクラッタ抑圧方法としては、クラッタと目標信号とのドップラー周波数差を利用してクラッタを抑圧するMTI(Moving Target Indicator)と呼ばれる方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
この方法は、小目標として車両や船舶のように移動するものを想定し、背景と目標との速度差に基づいてクラッタと目標信号とを判別して、クラッタを抑圧するものである。
As a clutter suppression method in a conventional radar apparatus, a method called MTI (Moving Target Indicator) that suppresses clutter using a Doppler frequency difference between a clutter and a target signal is known (for example, see Non-Patent Document 1). ).
This method assumes a small target that moves like a vehicle or a ship, discriminates a clutter and a target signal based on a speed difference between the background and the target, and suppresses the clutter.

また、静止目標を検出する際に用いられるクラッタ抑圧方法としては、背景と目標との偏波特性の相違に着目してクラッタを抑圧する方法が知られている(例えば、非特許文献2参照)。
この方法は、例えば水平偏波(H偏波)および垂直偏波(V偏波)のように、互いに直交する2つの偏波の組み合わせで電波を送受信し、背景と目標との偏波特性を計測して、受信信号からクラッタの偏波特性に相当する成分を抑圧するものである。
Further, as a clutter suppression method used when detecting a stationary target, a method of suppressing clutter by paying attention to a difference in polarization characteristics between a background and a target is known (see, for example, Non-Patent Document 2). ).
In this method, for example, radio waves are transmitted and received by a combination of two orthogonal polarizations, such as horizontal polarization (H polarization) and vertical polarization (V polarization), and the polarization characteristics between the background and the target. And the component corresponding to the polarization characteristic of the clutter is suppressed from the received signal.

さらに、別のクラッタ抑圧方法としては、受信信号のドップラー周波数および偏波特性を解析して、受信信号からクラッタのドップラー周波数および偏波特性に相当する成分を抑圧する方法が知られている(例えば、非特許文献3参照)。
この方法は、偏波−時間信号内でアダプティブフィルタを生成して、クラッタを抑圧するものである。この方法によれば、移動目標を対象とするMTI等の方法と比較して、クラッタと目標信号との偏波特性の相違によってクラッタを抑圧することができる分、クラッタ抑圧性能および目標の検出性能が向上する。
Furthermore, as another clutter suppression method, a method is known in which the Doppler frequency and polarization characteristics of the received signal are analyzed, and components corresponding to the Doppler frequency and polarization characteristics of the clutter are suppressed from the received signal. (For example, refer nonpatent literature 3).
This method generates an adaptive filter in the polarization-time signal to suppress clutter. According to this method, compared to a method such as MTI for a moving target, the clutter can be suppressed by the difference in polarization characteristics between the clutter and the target signal, so that the clutter suppression performance and target detection can be suppressed. Performance is improved.

しかしながら、非特許文献3に記載のクラッタ抑圧方法では、目標の偏波特性に関する事前情報が必要になるとともに、演算量が非常に多くなるという問題があった。
そこで、非特許文献3に記載のクラッタ抑圧方法に関して、ドップラー処理によるクラッタ抑圧処理の後に、偏波信号処理によるクラッタ抑圧処理を実行することにより、行列演算に供する行列の次数を低減して、演算量を低減する技術が示されている(例えば、特許文献1参照)。
However, the clutter suppression method described in Non-Patent Document 3 has problems in that prior information on the target polarization characteristic is required and the amount of calculation is very large.
Therefore, with respect to the clutter suppression method described in Non-Patent Document 3, the clutter suppression processing by polarization signal processing is executed after the clutter suppression processing by Doppler processing, thereby reducing the order of the matrix used for the matrix operation. A technique for reducing the amount is shown (for example, see Patent Document 1).

特開2006−349477号公報JP 2006-349477 A

M.I.Skolnik,“Introduction to Radar Systems”,Third Edition,McGraw−Hill,2008M.M. I. Skolnik, “Introduction to Radar Systems”, Third Edition, McGraw-Hill, 2008 L.M.Novak,M.C.Burl,W.W.Irving,“Optimal polarimetric processing for enhanced target detection”,IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,Vol.29,No.1,pp.234−244,Jan.1993L. M.M. Novak, M .; C. Burl, W .; W. Irving, “Optimal polarimetric processing for enhanced target detection”, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 29, no. 1, pp. 234-244, Jan. 1993 D.Pastina他“Adaptive Polarimetric Target Detection with Coherent Radar”,IEEE International Radar Conf.2000,pp.93−97D. Pastina et al. "Adaptive Polaristic Target Detection with Coherent Radar", IEEE International Radar Conf. 2000, pp. 93-97

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
非特許文献1に記載のクラッタ抑圧方法では、地表面上で静止している車両や海面に浮遊している船舶等のように、目標信号のドップラー周波数がクラッタのドップラー周波数と一致する場合や、たとえ目標が移動していても、クラッタのドップラー周波数が広がって目標信号のドップラー周波数と重なっているような場合には、目標信号も抑圧されるという問題がある。また、目標信号強度が非常に小さい場合には、クラッタを抑圧しても目標信号を十分に検出できない恐れがあるという問題もある。
However, the prior art has the following problems.
In the clutter suppression method described in Non-Patent Document 1, when the Doppler frequency of the target signal matches the Doppler frequency of the clutter, such as a vehicle stationary on the ground surface or a ship floating on the sea surface, Even if the target is moving, if the Doppler frequency of the clutter spreads and overlaps with the Doppler frequency of the target signal, there is a problem that the target signal is also suppressed. In addition, when the target signal intensity is very small, there is a problem that the target signal may not be sufficiently detected even if clutter is suppressed.

また、非特許文献2に記載のクラッタ抑圧方法では、背景と目標との偏波特性が一致する場合や、偏波特性の相違が小さい場合には、クラッタを抑圧しても目標信号を十分に検出できない恐れがあるという問題がある。   In addition, in the clutter suppression method described in Non-Patent Document 2, when the polarization characteristics of the background and the target coincide with each other, or when the difference in polarization characteristics is small, the target signal is output even if the clutter is suppressed. There is a problem that it may not be detected sufficiently.

また、特許文献2〜4に記載のクラッタ抑圧方法は、何れも背景と目標との偏波特性の相違に基づいてクラッタを抑圧しているが、何れも対象の偏波特性に関して位相情報まで取得することを前提として信号処理アルゴリズムが構築されている。なお、対象の偏波特性を計測するためには、例えば水平偏波および垂直偏波のように、互いに異なる2種類以上の偏波状態の信号を送信する必要がある。   The clutter suppression methods described in Patent Documents 2 to 4 all suppress clutter based on the difference between the polarization characteristics of the background and the target. A signal processing algorithm has been constructed on the assumption that it is acquired up to. In order to measure the target polarization characteristics, it is necessary to transmit signals of two or more different polarization states, such as horizontal polarization and vertical polarization, for example.

したがって、パルスドップラーレーダに偏波特性を計測する機能(ポラリメトリ)を付加するためには、1パルス毎に異なる偏波状態の送信パルスを送信する必要があり、1偏波チャネルあたりのパルス繰り返し周期(PRF:Pulse Repetition Frequency)が低下するという問題があった。   Therefore, in order to add a function (polarimetry) for measuring polarization characteristics to the pulse Doppler radar, it is necessary to transmit transmission pulses having different polarization states for each pulse, and pulse repetition per polarization channel. There has been a problem that the cycle (PRF: Pulse Repetition Frequency) is lowered.

ここで、1コヒーレント処理時間(CPI:Coherent Processing Interval)の間は同じ偏波状態の送信パルスを連続して送信し、次のCPIに入るときに偏波状態を変えて送信パルスを送信することにより、1偏波チャネルあたりのPRFを確保することが考えられる。この場合には、PRFが低下しないので、高速移動目標への対処性能が向上する。   Here, during one coherent processing time (CPI: Coherent Processing Interval), transmission pulses having the same polarization state are continuously transmitted, and transmission pulses are transmitted by changing the polarization state when entering the next CPI. Thus, it is conceivable to secure a PRF per polarization channel. In this case, since the PRF does not decrease, the performance for dealing with the high-speed movement target is improved.

しかしながら、海面や移動目標等は、CPIの間に状態が変化する(背景や目標の状態が時変である)ので、CPI毎に送信パルスの偏波状態を変化させて送信する場合には、受信信号における偏波チャネル間のコヒーレンスが低下するという問題がある。   However, since the state of the sea surface, moving target, etc. changes during CPI (the background and the state of the target are time-varying), when transmitting by changing the polarization state of the transmission pulse for each CPI, There is a problem that the coherence between the polarization channels in the received signal decreases.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、受信信号における偏波チャネル間のコヒーレンスが低下した場合であっても、低い演算負荷で高精度に目標を検出することが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 problem, and can detect a target with high accuracy with a low calculation load even when coherence between polarization channels in a received signal is reduced. An object of the present invention is to obtain a radar apparatus capable of

この発明に係るレーダ装置は、互いに異なる偏波特性を有し、発振器で生成されたパルス信号を空間に放射するとともに、観測対象で散乱された散乱波を受信信号として受信する2つのアンテナと、発振器とアンテナとの間に設けられ、パルス信号を、アンテナの一方に複数回連続して出力した後、アンテナの他方に複数回連続して出力する偏波切り換え器と、各レンジセルについて受信信号をFFT処理することにより、レンジセル毎のドップラースペクトルを算出するドップラー処理手段と、各偏波チャネルについて、複数フレーム分のレンジ・ドップラーマップの平均電力を算出して、平均電力レンジ・ドップラーマップを生成する平均電力算出手段と、各分解能セルについて、平均電力レンジ・ドップラーマップの総和を算出して、平均全電力レンジ・ドップラーマップを生成する平均全電力算出手段と、平均全電力レンジ・ドップラーマップに対して、各注目セルの電力値を、それぞれに対応する参照セルの平均電力で正規化するCFAR手段と、参照セルの平均電力で正規化された電力値を、あらかじめ設定された閾値と比較することにより、閾値を超える電力値を有するセルを検出する閾値処理手段と、閾値処理手段で検出されたセルについて、交差偏波対VV偏波電力比およびHH偏波対VV偏波電力比を算出する電力比算出手段と、交差偏波対VV偏波電力比およびHH偏波対VV偏波電力比に基づいて、クラッタと目標との判別処理を実行する判別処理手段とを備えたものである。   The radar apparatus according to the present invention includes two antennas having mutually different polarization characteristics, radiating a pulse signal generated by an oscillator to space, and receiving a scattered wave scattered by an observation target as a reception signal. A polarization switching device provided between the oscillator and the antenna, which continuously outputs a pulse signal to one side of the antenna a plurality of times and then outputs the pulse signal to the other side of the antenna a plurality of times; and a received signal for each range cell FFT processing, Doppler processing means to calculate the Doppler spectrum for each range cell, and for each polarization channel, calculate the average power of the range Doppler map for multiple frames, and generate the average power range Doppler map For the average power calculation means and each resolution cell, calculate the sum of the average power range and Doppler map, Average total power calculation means for generating average total power range / Doppler map, and CFAR for normalizing the power value of each cell of interest with the average power of the corresponding reference cell for the average total power range / Doppler map And a threshold value processing means for detecting a cell having a power value exceeding the threshold value by comparing the power value normalized with the average power of the reference cell with a preset threshold value, and detected by the threshold value processing means. Power ratio calculating means for calculating the cross polarization vs. VV polarization power ratio and the HH polarization vs. VV polarization power ratio, and the cross polarization vs. VV polarization power ratio and the HH polarization vs. VV polarization power. Based on the ratio, there is provided discrimination processing means for executing discrimination processing between the clutter and the target.

この発明に係るレーダ装置によれば、互いに異なる偏波特性を有する2つのアンテナは、偏波切り換え器の制御により、CPI毎に偏波状態を変化させて送信パルスを空間に放射する。これにより、1偏波チャネルあたりのPRFが低下しないので、高速移動目標への対処性能を向上させることができる。
また、背景や目標の状態が時変であると、受信信号における偏波チャネル間のコヒーレンスが低下するが、判別処理手段は、偏波チャネル間の電力比のみを用いてクラッタと目標信号とを判別する。
そのため、受信信号における偏波チャネル間のコヒーレンスが低下した場合であっても、低い演算負荷で高精度に目標を検出することができるレーダ装置を得ることができる。
According to the radar apparatus of the present invention, the two antennas having different polarization characteristics change the polarization state for each CPI and radiate transmission pulses to the space under the control of the polarization switching device. Thereby, since the PRF per polarization channel does not decrease, it is possible to improve the performance for dealing with a high-speed movement target.
Also, if the background or target state is time-varying, the coherence between the polarization channels in the received signal is reduced, but the discrimination processing means uses only the power ratio between the polarization channels to obtain the clutter and the target signal. Determine.
Therefore, even when the coherence between the polarization channels in the received signal is reduced, it is possible to obtain a radar apparatus that can detect a target with high accuracy with a low calculation load.

この発明の実施の形態1に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るレーダ装置における水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナの各時刻の動作モードを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation mode of each time of the horizontal polarization antenna and vertical polarization antenna in the radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 従来のレーダ装置における水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナの各時刻の動作モードを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation mode of each time of the horizontal polarization antenna and the vertical polarization antenna in the conventional radar apparatus. この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係るレーダ装置における水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナの各時刻の動作モードを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation mode of each time of the horizontal polarization antenna and vertical polarization antenna in the radar apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.

以下、この発明のレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a radar apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts will be described with the same reference numerals.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図1において、このレーダ装置は、発振器1、偏波切り換え器2、送受切り換え器3a、3b、水平偏波アンテナ4、垂直偏波アンテナ5、水平偏波受信機6、垂直偏波受信機7、メモリ8および小目標検出手段9を備えている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, this radar apparatus includes an oscillator 1, a polarization switching device 2, transmission / reception switching devices 3a and 3b, a horizontal polarization antenna 4, a vertical polarization antenna 5, a horizontal polarization receiver 6, and a vertical polarization receiver 7. , A memory 8 and a small target detecting means 9 are provided.

発振器1は、偏波切り換え器2と送受切り換え器3a、3bのそれぞれとを介して、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5と接続されている。また、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5は、それぞれ送受切り換え器3a、3bを介して、水平偏波受信機6および垂直偏波受信機7と接続されている。水平偏波受信機6および垂直偏波受信機7はメモリ8と接続され、メモリ8は小目標検出手段9と接続されている。   The oscillator 1 is connected to the horizontal polarization antenna 4 and the vertical polarization antenna 5 through the polarization switching device 2 and the transmission / reception switching devices 3a and 3b. The horizontal polarization antenna 4 and the vertical polarization antenna 5 are connected to the horizontal polarization receiver 6 and the vertical polarization receiver 7 via transmission / reception switchers 3a and 3b, respectively. The horizontal polarization receiver 6 and the vertical polarization receiver 7 are connected to a memory 8, and the memory 8 is connected to a small target detection means 9.

小目標検出手段9は、ドップラー処理(FFT:Fast Fourier Transform)手段10、平均電力算出手段11、平均全電力算出手段12、CFAR(Constant False Alarm Rate)手段13、閾値処理手段14、交差偏波対VV偏波電力比・HH偏波対VV偏波電力比算出手段15および判別処理手段16を有している。   The small target detecting means 9 includes a Doppler processing (FFT) means 10, an average power calculating means 11, an average total power calculating means 12, a CFAR (Constant False Alarm Rate) means 13, a threshold processing means 14, a cross polarization. A VV polarization power ratio / HH polarization to VV polarization power ratio calculation means 15 and a discrimination processing means 16 are provided.

ここで、小目標検出手段9は、CPUとプログラムを格納した記憶手段とを有するマイクロプロセッサ(図示せず)で構成されており、小目標検出手段9を構成する各ブロックは、記憶手段にソフトウェアとして記憶されている。
また、交差偏波対VV偏波電力比・HH偏波対VV偏波電力比算出手段15を、以下「電力比算出手段15」と略称する。
Here, the small target detection means 9 is constituted by a microprocessor (not shown) having a CPU and a storage means for storing a program, and each block constituting the small target detection means 9 has software stored in the storage means. Is remembered as
Further, the cross polarization vs. VV polarization power ratio / HH polarization vs. VV polarization power ratio calculation means 15 is hereinafter abbreviated as “power ratio calculation means 15”.

続いて、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の動作について説明する。
発振器1は、パルス信号を生成して、偏波切り換え器2に出力する。偏波切り換え器2は、発振器1からのパルス信号をまず送受切り換え器3aに出力する。送受切り換え器3aは、偏波切り換え器2からのパルス信号を水平偏波アンテナ4に出力する。水平偏波アンテナ4は、送受切り換え器3aからのパルス信号を空間に放射する。
Next, the operation of the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
The oscillator 1 generates a pulse signal and outputs it to the polarization switching device 2. The polarization switching unit 2 first outputs the pulse signal from the oscillator 1 to the transmission / reception switching unit 3a. The transmission / reception switch 3 a outputs the pulse signal from the polarization switch 2 to the horizontal polarization antenna 4. The horizontally polarized antenna 4 radiates the pulse signal from the transmission / reception switch 3a to the space.

空間に放射されたパルス信号は、観測対象によって散乱される。水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5は、それぞれ観測対象によって散乱された散乱波を受信し、送受切り換え器3a、3bに出力する。送受切り換え器3a、3bは、それぞれ水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5からの散乱波を水平偏波受信機6および垂直偏波受信機7に出力する。   The pulse signal radiated into space is scattered by the observation target. The horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5 each receive a scattered wave scattered by the observation target and output it to the transmission / reception switchers 3a and 3b. The transmission / reception switchers 3a and 3b output scattered waves from the horizontal polarization antenna 4 and the vertical polarization antenna 5 to the horizontal polarization receiver 6 and the vertical polarization receiver 7, respectively.

水平偏波受信機6および垂直偏波受信機7は、それぞれ水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5で受信した散乱波の受信信号に対して、位相検波処理およびA/D変化処理を実行し、受信信号の振幅および位相を示すデジタル受信信号をメモリ8に出力する。
そして、上述したパルス信号の送受信をN回繰り返す。このN回の送受信に要する時間を1CPI(コヒーレント処理時間)に相当する。
The horizontally polarized wave receiver 6 and the vertically polarized wave receiver 7 execute a phase detection process and an A / D change process on the received signals of the scattered waves received by the horizontal polarization antenna 4 and the vertical polarization antenna 5 respectively. Then, a digital reception signal indicating the amplitude and phase of the reception signal is output to the memory 8.
The transmission / reception of the pulse signal described above is repeated N times. The time required for the N times of transmission / reception corresponds to 1 CPI (coherent processing time).

次に、発振器1は、再びパルス信号を生成して、偏波切り換え器2に出力する。偏波切り換え器2は、発振器1からのパルス信号を今度は送受切り換え器3bに出力する。送受切り換え器3bは、偏波切り換え器2からのパルス信号を垂直偏波アンテナ5に出力する。垂直偏波アンテナ5は、送受切り換え器3bからのパルス信号を空間に放射する。   Next, the oscillator 1 generates a pulse signal again and outputs it to the polarization switching device 2. The polarization switch 2 then outputs the pulse signal from the oscillator 1 to the transmission / reception switch 3b. The transmission / reception switch 3 b outputs the pulse signal from the polarization switch 2 to the vertical polarization antenna 5. The vertically polarized antenna 5 radiates the pulse signal from the transmission / reception switch 3b to the space.

水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5は、それぞれ観測対象によって散乱された散乱波を受信し、送受切り換え器3a、3bを介して散乱波を水平偏波受信機6および垂直偏波受信機7に出力する。水平偏波受信機6および垂直偏波受信機7は、それぞれ受信した散乱波の受信信号に対して、位相検波処理およびA/D変化処理を実行し、デジタル受信信号をメモリ8に出力する。   The horizontal polarization antenna 4 and the vertical polarization antenna 5 receive scattered waves scattered by the observation target, respectively, and the scattered waves are transmitted through the transmission / reception switchers 3a and 3b to the horizontal polarization receiver 6 and the vertical polarization receiver. 7 is output. The horizontal polarization receiver 6 and the vertical polarization receiver 7 perform phase detection processing and A / D change processing on the received scattered wave reception signals, and output digital reception signals to the memory 8.

2CPI(2回のCPI)の観測により、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5を用いた4通りの送受信偏波の組み合わせを観測することができる。具体的には、水平偏波送信・水平偏波受信(HH)、水平偏波送信・垂直偏波受信(HV)、垂直偏波送信・水平偏波受信(VH)および垂直偏波送信・垂直偏波受信(VV)の4通りを観測することができる。ここで、2回のCPIの組を「フレーム」と称する。   By observing 2 CPI (twice CPI), it is possible to observe four combinations of transmission / reception polarization using the horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5. Specifically, horizontal polarization transmission / horizontal polarization reception (HH), horizontal polarization transmission / vertical polarization reception (HV), vertical polarization transmission / horizontal polarization reception (VH), and vertical polarization transmission / vertical Four types of polarization reception (VV) can be observed. Here, a set of two CPIs is referred to as a “frame”.

図2は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置における水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5の各時刻の動作モードを示すタイミングチャートである。
図2に示されるように、1CPIの間は、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5の何れか一方のみによってパルス信号が空間に放射される。また、観測対象で散乱された散乱波は、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5によって同時に受信される。
すなわち、同じ偏波状態の送信パルスを連続して送信するので、1偏波チャネルあたりのPRFが低下することはない。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation modes at each time of the horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5 in the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 2, during 1 CPI, a pulse signal is radiated into space by only one of the horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5. Further, the scattered waves scattered by the observation target are simultaneously received by the horizontal polarization antenna 4 and the vertical polarization antenna 5.
That is, since transmission pulses having the same polarization state are continuously transmitted, the PRF per polarization channel does not decrease.

図3は、上述した特許文献1に記載のレーダ装置における水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナの各時刻の動作モードを示すタイミングチャートである。
図3に示されるように、従来のレーダ装置では、水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナから交互にパルス信号が空間に放射される。この場合には、例えば水平偏波アンテナ4から送信され、水平偏波アンテナ4で受信されたパルス信号は、1パルスおきにしか観測されない。
したがって、水平偏波送信・水平偏波受信(HH)の偏波チャネルについてみると、1偏波チャネルあたりのPRFは、実際のパルス送受信の周波数の半分に低下している。
FIG. 3 is a timing chart showing operation modes of the horizontal polarization antenna and the vertical polarization antenna at each time in the radar apparatus described in Patent Document 1 described above.
As shown in FIG. 3, in the conventional radar apparatus, pulse signals are alternately radiated from the horizontal polarization antenna and the vertical polarization antenna to the space. In this case, for example, a pulse signal transmitted from the horizontal polarization antenna 4 and received by the horizontal polarization antenna 4 is observed only every other pulse.
Therefore, regarding the polarization channel of horizontal polarization transmission / horizontal polarization reception (HH), the PRF per polarization channel is reduced to half of the actual pulse transmission / reception frequency.

図1に戻って、メモリ8は、水平偏波受信機6および垂直偏波受信機7から出力されたデジタル受信信号をいったん格納し、格納したデジタル受信信号を小目標検出手段9に出力する。小目標検出手段9は、ドップラー処理や偏波信号処理により小目標を検出する。   Returning to FIG. 1, the memory 8 temporarily stores the digital reception signals output from the horizontal polarization receiver 6 and the vertical polarization receiver 7, and outputs the stored digital reception signals to the small target detection means 9. The small target detecting means 9 detects the small target by Doppler processing or polarization signal processing.

ここで、小目標検出手段9の各手段の動作を説明する前に、小目標検出手段9に入力される信号について定義する。
まず、パルス毎にレンジプロフィールが観測されるものとし、このときのレンジセル数をMとする。1パルスの信号を送信するたびに、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5が信号を受信するので、1パルス毎に合計でMレンジセル×2偏波チャネル分の信号が観測される。また、1CPIの間にパルス信号の送受信がN回繰り返されるので、1CPIの間には、Mレンジセル×2偏波チャネル×Nヒット分の信号が観測される。さらに、1フレームは2回のCPIを含むので、4偏波チャネル分の信号が観測される。
Here, before describing the operation of each means of the small target detecting means 9, the signals input to the small target detecting means 9 will be defined.
First, it is assumed that a range profile is observed for each pulse, and M is the number of range cells at this time. Each time one pulse signal is transmitted, the horizontal polarization antenna 4 and the vertical polarization antenna 5 receive the signal, so that signals for M range cells × 2 polarization channels in total are observed for each pulse. Since transmission / reception of a pulse signal is repeated N times during 1 CPI, signals corresponding to M range cell × 2 polarization channels × N hits are observed during 1 CPI. Furthermore, since one frame includes two CPIs, signals for four polarization channels are observed.

すなわち、1フレームの間には、Mレンジセル×2偏波チャネル×Nヒット分の信号が観測される。この観測をKフレーム繰り返すことにより、Mレンジセル×2偏波チャネル×Nヒット×Kフレーム分の信号が観測される。小目標検出手段9には、このMレンジセル×2偏波チャネル×Nヒット×Kフレーム分の信号が入力される。   That is, signals for M range cells × 2 polarization channels × N hits are observed during one frame. By repeating this observation for K frames, signals for M range cells × 2 polarization channels × N hits × K frames are observed. The small target detection means 9 receives signals for this M range cell × 2 polarization channels × N hits × K frames.

以下、小目標検出手段9の各手段の動作について詳細に説明する。
ドップラー処理(FFT)手段10は、各レンジセルについて1CPI(Nヒット)分の信号をFFT処理することにより、レンジセル毎にドップラースペクトルを得る。ドップラー処理の結果、M×Nのレンジ・ドップラーマップが4K(4偏波チャネル、Kフレーム分)枚生成され、ドップラー処理(FFT)手段10は、このレンジ・ドップラーマップを平均電力算出手段11に出力する。
Hereinafter, the operation of each unit of the small target detection unit 9 will be described in detail.
The Doppler processing (FFT) means 10 obtains a Doppler spectrum for each range cell by performing FFT processing on signals for 1 CPI (N hits) for each range cell. As a result of the Doppler processing, 4K (4 polarization channels, K frames) M × N range-Doppler maps are generated, and the Doppler processing (FFT) means 10 supplies the range-Doppler map to the average power calculation means 11. Output.

平均電力算出手段11は、各偏波チャネルについて、Kフレーム分のレンジ・ドップラーマップの平均電力を算出する。すなわち、平均電力算出手段11は、M×Nの平均電力レンジ・ドップラーマップを4(4偏波チャネル分)枚生成し、平均全電力算出手段12および電力比算出手段15に出力する。   The average power calculation means 11 calculates the average power of the range-Doppler map for K frames for each polarization channel. That is, the average power calculation unit 11 generates 4 (4 polarization channels) M × N average power range / Doppler maps, and outputs them to the average total power calculation unit 12 and the power ratio calculation unit 15.

平均全電力算出手段12は、各分解能セルについて、4偏波チャネル分の平均電力レンジ・ドップラーマップの総和を算出して、全電力のレンジ・ドップラーマップを生成し、CFAR手段13に出力する。なお、ここでは、4偏波チャネルの電力の総和を「全電力」と称する。また、平均全電力算出手段12からの出力は、M×Nの平均全電力レンジ・ドップラーマップ1枚となる。   The average total power calculation means 12 calculates the sum of the average power range / Doppler map for four polarization channels for each resolution cell, generates a total power range / Doppler map, and outputs it to the CFAR means 13. Here, the total power of the four polarization channels is referred to as “total power”. The output from the average total power calculating means 12 is one M × N average total power range / Doppler map.

CFAR手段13は、平均全電力算出手段12からの平均全電力レンジ・ドップラーマップに対してCFAR処理を適用する。なお、CFAR処理は、例えば「レーダ技術(電子情報通信学会)」等に記載されている公知の技術である。また、図1において、CFAR処理とは、注目セルの電力値を参照セルの平均電力で正規化する処理を指している。   The CFAR unit 13 applies the CFAR process to the average total power range / Doppler map from the average total power calculation unit 12. The CFAR process is a known technique described in, for example, “Radar Technology (Electronic Information and Communication Society)”. In FIG. 1, CFAR processing refers to processing for normalizing the power value of the target cell with the average power of the reference cell.

CFAR処理における注目セル、ガードセル、参照セルの設定方法を図4に示す。
図4において、ガードセルおよび参照セルの数は、システムに応じた最適な値が設定される。また、図4では、Cell Average Linear CFAR処理を基礎としているが、CFAR処理のタイプはこのものに限定されず、例えばLog CFAR処理等を適用してもよい。
CFAR処理の結果、M×Nの平均全電力レンジ・ドップラーマップの各サンプル(各注目セル)の電力値を、それぞれに対応する参照セルの平均電力で正規化した電力値が得られ、CFAR手段13は、この正規化された電力値を閾値処理手段14に出力する。
FIG. 4 shows a method for setting a target cell, guard cell, and reference cell in the CFAR process.
In FIG. 4, optimal values are set for the number of guard cells and reference cells according to the system. 4 is based on the Cell Average Linear CFAR process, the type of the CFAR process is not limited to this, and for example, the Log CFAR process may be applied.
As a result of the CFAR process, a power value obtained by normalizing the power value of each sample (each target cell) of the M × N average total power range / Doppler map with the average power of the corresponding reference cell is obtained. 13 outputs the normalized power value to the threshold processing means 14.

閾値処理手段14は、参照セルの平均電力で正規化された電力値を、あらかじめ設定された閾値と比較し、閾値を超える電力値を有するセルを検出する。比較処理の結果、M×Nのレンジ・ドップラーマップの各セルについての検出の有無を示す2値マップが生成され、閾値処理手段14は、この2値マップを電力比算出手段15に出力する。   The threshold processing means 14 compares the power value normalized by the average power of the reference cell with a preset threshold value, and detects a cell having a power value exceeding the threshold value. As a result of the comparison process, a binary map indicating whether or not each cell of the M × N range / Doppler map is detected is generated, and the threshold processing unit 14 outputs the binary map to the power ratio calculation unit 15.

なお、ここでは、小目標の検出を可能にするために、閾値は低めに設定されている。閾値を低めに設定すると、目標の検出確率は向上するものの、同時にクラッタを誤って検出する誤検出確率も上昇する。そこで、以下に示す対象の偏波特性を用いた処理により、クラッタと目標信号とを判別する。   Here, in order to enable detection of a small target, the threshold is set low. If the threshold is set lower, the target detection probability is improved, but at the same time, the false detection probability of erroneously detecting clutter is increased. Therefore, the clutter and the target signal are discriminated by processing using the target polarization characteristics shown below.

電力比算出手段15は、閾値処理手段14で検出されたセルについて、交差偏波対VV偏波電力比およびHH偏波対VV偏波電力比を算出し、判別処理手段16に出力する。具体的には、電力比算出手段15は、平均電力算出手段11で生成された4枚の平均電力レンジ・ドップラーマップと、閾値処理手段14で生成された2値マップとを用いて、VV偏波電力で他の偏波チャネルの電力を正規化する。   The power ratio calculation means 15 calculates the cross polarization-to-VV polarization power ratio and the HH polarization-to-VV polarization power ratio for the cell detected by the threshold processing means 14 and outputs them to the discrimination processing means 16. Specifically, the power ratio calculation unit 15 uses the four average power range / Doppler maps generated by the average power calculation unit 11 and the binary map generated by the threshold processing unit 14 to use the VV bias. Normalize the power of other polarization channels with wave power.

判別処理手段16は、交差偏波対VV偏波電力比およびHH偏波対VV偏波電力比に基づいて、クラッタと目標信号との判別処理を実行する。判別用の閾値は、実験や計算機シミュレーションにより、事前に決定しておくものとする。なお、判別用の閾値は、想定される背景と目標との偏波特性に応じて選択できるように、複数用意されていてもよい。   The discrimination processing means 16 executes discrimination processing between the clutter and the target signal based on the cross polarization vs. VV polarization power ratio and the HH polarization vs. VV polarization power ratio. The threshold value for discrimination is determined in advance by experiments or computer simulation. A plurality of determination threshold values may be prepared so that they can be selected according to the assumed polarization characteristics of the background and the target.

上述したように、CPI毎に送信パルスの偏波状態を変化させて送信する場合には、偏波チャネル間のコヒーレンスが低下しているので、位相の情報が判別に寄与することをほとんど期待することができない。そこで、判別処理手段16において、偏波チャネル間の電力比のみを用いてクラッタと目標信号とを判別する点に特徴がある。これにより、特許文献1のものと比較しても、演算量を大幅に低減することができる。   As described above, in the case of transmitting by changing the polarization state of the transmission pulse for each CPI, the coherence between the polarization channels is reduced, so that the phase information is almost expected to contribute to the discrimination. I can't. Therefore, the discrimination processing means 16 is characterized in that the clutter and the target signal are discriminated using only the power ratio between the polarization channels. Thereby, even if compared with the thing of patent document 1, the amount of calculations can be reduced significantly.

以上のように、実施の形態1によれば、ポラリメトリ機能を有するパルスドップラーレーダにおいて、互いに異なる偏波特性を有する2つのアンテナは、偏波切り換え器の制御により、CPI毎に偏波状態を変化させて送信パルスを空間に放射する。これにより、1偏波チャネルあたりのPRFが低下しないので、高速移動目標への対処性能を向上させることができる。
また、背景や目標の状態が時変であると、受信信号における偏波チャネル間のコヒーレンスが低下するが、判別処理手段は、偏波チャネル間の位相差の情報を用いることなく、偏波チャネル間の電力比のみを用いてクラッタと目標信号とを判別する。
そのため、受信信号における偏波チャネル間のコヒーレンスが低下した場合であっても、低い演算負荷で高精度に目標を検出することができるレーダ装置を得ることができる。
As described above, according to the first embodiment, in a pulse Doppler radar having a polarimetry function, two antennas having different polarization characteristics change the polarization state for each CPI under the control of the polarization switching unit. A transmission pulse is radiated into the space by changing. Thereby, since the PRF per polarization channel does not decrease, it is possible to improve the performance for dealing with a high-speed movement target.
In addition, if the background or target state is time-varying, the coherence between the polarization channels in the received signal decreases, but the discrimination processing means does not use the information on the phase difference between the polarization channels. The clutter and the target signal are discriminated using only the power ratio between them.
Therefore, even when the coherence between the polarization channels in the received signal is reduced, it is possible to obtain a radar apparatus that can detect a target with high accuracy with a low calculation load.

なお、上記実施の形態1では、水平偏波と垂直偏波との組み合わせを例に挙げて説明したが、これに限定されず、任意の2偏波(第1偏波および第2偏波)を組み合わせてもよい。2偏波の組み合わせとしては、例えば左旋円偏波と右旋円偏波との組み合わせ等を挙げることができる。また、実装上、水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナを用いて、両アンテナ間の給電位相差を90度進める、または90度遅らせる等の方法により、左旋円偏波および右旋円偏波を送信してもよい。   In the first embodiment, the combination of horizontal polarization and vertical polarization has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. Any two polarizations (first polarization and second polarization) are described. May be combined. As a combination of two polarized waves, for example, a combination of a left-handed circularly polarized wave and a right-handed circularly polarized wave can be cited. In addition, on implementation, left-handed circularly polarized wave and right-handed circularly polarized wave can be obtained by using a horizontally polarized wave antenna and a vertically polarized wave antenna to advance the feeding phase difference between both antennas by 90 degrees or by delaying 90 degrees. You may send it.

実施の形態2.
上記実施の形態1では、2回のCPI(1フレーム)の観測により、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5を用いた4通りの送受信偏波の組み合わせ(偏波チャネル)を観測することができると説明した。しかしながら、これに限定されず、さらに別の偏波チャネルを観測してクラッタと目標信号とを判別してもよい。
以下、6チャネル分の偏波チャネルを観測して、クラッタと目標信号とを判別する処理について説明する。なお、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置を示すブロック構成図は、図1に示したものとほぼ同様なので、図示を省略する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, four combinations of transmission / reception polarizations (polarization channels) using the horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5 are observed by observing CPI (1 frame) twice. I explained that I can do it. However, the present invention is not limited to this, and a different polarization channel may be observed to discriminate the clutter from the target signal.
Hereinafter, processing for observing six polarization channels and discriminating between a clutter and a target signal will be described. The block diagram showing the radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention is substantially the same as that shown in FIG.

図5は、この発明の実施の形態1に係るレーダ装置における水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5の各時刻の動作モードを示すタイミングチャートである。
図5において、1フレームは、3回のCPIの組から構成されている。また、1つめおよび2つめのCPIでは、実施の形態1と同様に、それぞれ水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5の何れか一方のみによってパルス信号が空間に放射される。
FIG. 5 is a timing chart showing operation modes at each time of the horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5 in the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 5, one frame is composed of a set of three CPIs. In the first and second CPI, as in the first embodiment, only one of the horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5 radiates a pulse signal to the space.

ここで、3つめのCPIでは、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5の両方から同時にパルス信号が空間に放射されている。このとき、偏波切り換え器2は、発振器1からのパルス信号を送受切り換え器3a、3bの両方に出力している。なお、ここでは、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5から放射されるパルス信号の位相を90度ずらすことにより、等価的に円偏波を送信しているものとする。   Here, in the third CPI, pulse signals are simultaneously radiated from both the horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5 to the space. At this time, the polarization switching unit 2 outputs the pulse signal from the oscillator 1 to both the transmission / reception switching units 3a and 3b. Here, it is assumed that circularly polarized waves are equivalently transmitted by shifting the phases of the pulse signals radiated from the horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5 by 90 degrees.

これにより、観測される偏波チャネルは、実施の形態1で示した4つ(水平偏波送信・水平偏波受信(HH)、水平偏波送信・垂直偏波受信(HV)、垂直偏波送信・水平偏波受信(VH)および垂直偏波送信・垂直偏波受信(VV))に、円偏波送信・水平偏波受信(CH)と円偏波送信・垂直偏波受信(CV)とを加えた6チャネルとなる。   As a result, the four polarization channels observed in the first embodiment (horizontal polarization transmission / horizontal polarization reception (HH), horizontal polarization transmission / vertical polarization reception (HV), vertical polarization) are observed. Transmission / horizontal polarization reception (VH) and vertical polarization transmission / vertical polarization reception (VV)), circular polarization transmission / horizontal polarization reception (CH) and circular polarization transmission / vertical polarization reception (CV) And 6 channels.

さらに、上記実施の形態1において、判別処理手段16は、交差偏波対VV偏波電力比およびHH偏波対VV偏波電力比に基づいて、クラッタと目標信号との判別処理を実行したが、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置では、これに加えて、CH偏波対VV偏波電力比およびCV偏波対VV偏波電力比を用いることができる。
そこで、この発明の実施の形態2に係るレーダ装置では、図1に示した電力比算出手段(交差偏波対VV偏波電力比・HH偏波対VV偏波電力比算出手段)15に代えて、交差偏波対VV偏波電力比・HH偏波対VV偏波電力比・CH偏波対VV偏波電力比・CV偏波対VV偏波電力比算出手段(図示せず)を有している。
Further, in the first embodiment, the discrimination processing means 16 executes the discrimination processing between the clutter and the target signal based on the cross polarization vs. VV polarization power ratio and the HH polarization vs. VV polarization power ratio. In addition, in the radar apparatus according to the second embodiment of the present invention, the CH polarization to VV polarization power ratio and the CV polarization to VV polarization power ratio can be used.
Therefore, in the radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, the power ratio calculation means (cross polarization vs. VV polarization power ratio / HH polarization vs. VV polarization power ratio calculation means) 15 shown in FIG. Cross polarization vs VV polarization power ratio, HH polarization vs VV polarization power ratio, CH polarization vs VV polarization power ratio, CV polarization vs VV polarization power ratio calculation means (not shown) is doing.

以上のように、実施の形態2によれば、互いに異なる偏波特性を有する2つのアンテナは、偏波切り換え器の制御により、3回のCPIにおいて、互いに異なる偏波状態で送信パルスを空間に放射する。これにより、6チャネル分の偏波チャネルが観測される。
また、判別処理手段は、6チャネル分の偏波チャネルの電力比に基づいて、クラッタと目標信号とを判別する。
そのため、受信信号における偏波チャネル間のコヒーレンスが低下した場合において、より高精度に目標を検出することができる。
As described above, according to the second embodiment, two antennas having different polarization characteristics can transmit transmission pulses in different polarization states in three CPIs under the control of a polarization switch. Radiates to. As a result, polarization channels for 6 channels are observed.
The discrimination processing means discriminates the clutter and the target signal based on the power ratio of the polarization channels for 6 channels.
Therefore, when the coherence between the polarization channels in the received signal is reduced, the target can be detected with higher accuracy.

なお、上記実施の形態2では、3つめのCPIにおいて、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5から放射されるパルス信号の位相を90度ずらすことにより、等価的に円偏波を送信すると説明した。しかしながら、これに限定されず、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5の位相をそろえて、45度直線偏波を送信してもよい。また、水平偏波アンテナ4および垂直偏波アンテナ5から放射されるパルス信号の振幅比や位相を任意に設定して、任意の偏波状態を送信してもよい。   In the second embodiment, circular polarization is equivalently transmitted by shifting the phase of the pulse signal radiated from the horizontal polarization antenna 4 and the vertical polarization antenna 5 by 90 degrees in the third CPI. explained. However, the present invention is not limited to this, and 45-degree linearly polarized waves may be transmitted with the phases of the horizontally polarized antenna 4 and the vertically polarized antenna 5 aligned. Further, an arbitrary polarization state may be transmitted by arbitrarily setting the amplitude ratio and phase of pulse signals radiated from the horizontal polarization antenna 4 and the vertical polarization antenna 5.

1 発振器、2 偏波切り換え器、3a、3b 送受切り換え器、4 水平偏波アンテナ、5 垂直偏波アンテナ、6 水平偏波受信機、7 垂直偏波受信機、8 メモリ、9 小目標検出手段、10 ドップラー処理手段、11 平均電力算出手段、12 平均全電力算出手段、13 CFAR手段、14 閾値処理手段、15 電力比算出手段、16 判別処理手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oscillator, 2 Polarization switching device, 3a, 3b Transmission / reception switching device, 4 Horizontal polarization antenna, 5 Vertical polarization antenna, 6 Horizontal polarization receiver, 7 Vertical polarization receiver, 8 Memory, 9 Small target detection means 10 Doppler processing means, 11 Average power calculation means, 12 Average total power calculation means, 13 CFAR means, 14 Threshold processing means, 15 Power ratio calculation means, 16 Discrimination processing means

Claims (3)

互いに異なる偏波特性を有し、発振器で生成されたパルス信号を空間に放射するとともに、観測対象で散乱された散乱波を受信信号として受信する2つのアンテナと、
前記発振器と前記アンテナとの間に設けられ、前記パルス信号を、前記アンテナの一方に複数回連続して出力した後、前記アンテナの他方に複数回連続して出力する偏波切り換え器と、
各レンジセルについて前記受信信号をFFT処理することにより、レンジセル毎のドップラースペクトルを算出するドップラー処理手段と、
各偏波チャネルについて、複数フレーム分の前記レンジ・ドップラーマップの平均電力を算出して、平均電力レンジ・ドップラーマップを生成する平均電力算出手段と、
各分解能セルについて、前記平均電力レンジ・ドップラーマップの総和を算出して、平均全電力レンジ・ドップラーマップを生成する平均全電力算出手段と、
前記平均全電力レンジ・ドップラーマップに対して、各注目セルの電力値を、それぞれに対応する参照セルの平均電力で正規化するCFAR手段と、
前記参照セルの平均電力で正規化された電力値を、あらかじめ設定された閾値と比較することにより、前記閾値を超える電力値を有するセルを検出する閾値処理手段と、
前記閾値処理手段で検出されたセルについて、交差偏波対VV偏波電力比およびHH偏波対VV偏波電力比を算出する電力比算出手段と、
前記交差偏波対VV偏波電力比および前記HH偏波対VV偏波電力比に基づいて、クラッタと目標との判別処理を実行する判別処理手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
Two antennas having different polarization characteristics, radiating a pulse signal generated by an oscillator into space, and receiving a scattered wave scattered by an observation target as a reception signal;
A polarization switching device provided between the oscillator and the antenna, and continuously outputting the pulse signal to one of the antennas a plurality of times, and then outputting to the other of the antennas a plurality of times;
Doppler processing means for calculating a Doppler spectrum for each range cell by performing FFT processing on the received signal for each range cell;
For each polarization channel, an average power calculating means for calculating an average power of the range-Doppler map for a plurality of frames and generating an average power range-Doppler map;
For each resolution cell, calculate the sum of the average power range / Doppler map, and generate an average total power range / Doppler map;
CFAR means for normalizing the power value of each cell of interest with the average power of the reference cell corresponding to the average total power range / Doppler map;
Threshold value processing means for detecting a cell having a power value exceeding the threshold value by comparing the power value normalized by the average power of the reference cell with a preset threshold value;
Power ratio calculation means for calculating a cross polarization vs. VV polarization power ratio and an HH polarization vs. VV polarization power ratio for the cells detected by the threshold processing means;
Discrimination processing means for executing discrimination processing between a clutter and a target based on the cross polarization vs. VV polarization power ratio and the HH polarization vs. VV polarization power ratio;
A radar apparatus comprising:
前記偏波切り換え器は、前記パルス信号を、前記アンテナの一方に複数回連続して出力し、前記アンテナの他方に複数回連続して出力した後、前記アンテナの両方に同時に複数回連続して出力し、
前記判別処理手段は、6チャネル分の偏波チャネルの電力比に基づいて、前記判別処理を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
The polarization switching device continuously outputs the pulse signal to one of the antennas a plurality of times, continuously outputs the pulse signal to the other of the antennas a plurality of times, and then continuously to both of the antennas a plurality of times simultaneously. Output,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the discrimination processing unit executes the discrimination processing based on a power ratio of polarization channels for six channels.
前記偏波切り換え器は、前記パルス信号を、前記アンテナの両方に同時に複数回連続して出力する際に、前記パルス信号の振幅比や位相を任意に設定して、任意の偏波状態を送信する
ことを特徴とする請求項2に記載のレーダ装置。
The polarization switch transmits an arbitrary polarization state by arbitrarily setting the amplitude ratio and phase of the pulse signal when the pulse signal is output to both of the antennas simultaneously and continuously several times. The radar apparatus according to claim 2, wherein:
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