JP2012088279A - Radar device and mobile target detecting method to be applied for radar device - Google Patents

Radar device and mobile target detecting method to be applied for radar device Download PDF

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Kazunari Kihira
一成 紀平
Tamotsu Nishino
有 西野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform detection or suppression of multi-pass, disturbance wave, etc., while capable of coping also with a high-speed mobile, by utilizing a multicarrier waveform as a transmission wave.SOLUTION: A detection method is provided with: a transmission waveform generation section; a wave separating section for separating reception signals of each element antenna for every subcarrier bandwidth; a signal synthesis section for synthesizing the wave separating subcarrier signals for every subcarrier signal positioned at the same frequency arrangement; and a target detection section. A speed estimation section is further provided for setting the number of subcarriers and the interval of subcarriers of the multicarrier transmission wave based on estimated speed information of the target, and the transmission waveform generation section creates the multicarrier transmission wave according to the number of subcarriers and the interval of the subcarriers, and the wave separating section extracts a first signal group consisting of the subcarrier signals in the bandwidth which is arranged with the subcarrier according to the number of subcarriers and the interval of the subcarriers, and the target detection section detects the target from a synthesis processing result regarding the first signal group.

Description

本発明は、目標の移動速度情報に基づき適応的に送信波形を制御し、その送信波形に関する情報を利用して受信信号に処理を施すことで、目標の検出性能および干渉抑圧性能を向上させるレーダ装置、およびレーダ装置に適用される移動目標検出方法に関する。   The present invention is a radar that adaptively controls a transmission waveform based on target moving speed information, and processes a received signal using information related to the transmission waveform, thereby improving target detection performance and interference suppression performance. The present invention relates to a moving target detection method applied to an apparatus and a radar apparatus.

捜索レーダにとって、できるだけ遠方のターゲット(目標)を検出し、捕捉することが重要である。レーダの代表的な測距方式としては、パルス圧縮方式、あるいはFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式が知られている。これらは、それぞれ時間遅延、周波数で距離を計測するという原理に基づいている。   It is important for search radars to detect and capture targets as far as possible. As a typical ranging method of a radar, a pulse compression method or an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) method is known. These are based on the principle of measuring distance by time delay and frequency, respectively.

パルス圧縮方式は、クラッタ抑圧性能や干渉抑圧性能に優れる。しかしながら、高速の相関処理演算が必要であり、高い距離分解能を必要とする場合には、信号処理系の規模が大きくなるという課題がある。   The pulse compression method is excellent in clutter suppression performance and interference suppression performance. However, when high-speed correlation processing is required and high distance resolution is required, there is a problem that the scale of the signal processing system increases.

一方、FMCW方式は、比較的低速の信号処理で、高い距離分解能が得られる方式であり、低コスト化が必要なレーダ装置において多く採用されている。しかしながら、FMCW方式は、送信波がCWであるがゆえに、送受のアイソレーション問題、伝播損失の小さい近距離の不要反射物からの不要波(クラッタ)問題がある。   On the other hand, the FMCW system is a system that can obtain a high distance resolution with relatively low-speed signal processing, and is often used in radar devices that require cost reduction. However, since the FMCW system uses a CW transmission wave, there are transmission / reception isolation problems and unnecessary wave (clutter) problems from unnecessary reflectors at short distances with small propagation loss.

また、近年では、地上ディジタル放送波を利用したパッシブレーダなど、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号をはじめとするマルチキャリア信号をレーダに利用することが検討されている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, the use of multi-carrier signals such as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signals, such as passive radar using terrestrial digital broadcast waves, for radar has been studied (for example, see Patent Document 1). .

マルチパス環境では、伝搬路環境に依存したマルチパスフェージングによる受信電界レベルの低下が避けられない。特に、単一周波数を前提とした上述の従来技術では、本質的に対応できないことになる。   In a multipath environment, a reduction in received electric field level due to multipath fading depending on the propagation path environment is inevitable. In particular, the above-described conventional technology based on a single frequency cannot be essentially handled.

さらに、直接波と反射波(マルチパス)の位相関係は、目標との距離にも依存する。このため、特定の領域において探知性能が著しく劣化することになるが、このような環境において、マルチパス耐性の強いマルチキャリア信号を適用することは、有効である。   Furthermore, the phase relationship between the direct wave and the reflected wave (multipath) also depends on the distance to the target. For this reason, the detection performance is significantly deteriorated in a specific region. However, in such an environment, it is effective to apply a multicarrier signal having high multipath tolerance.

特許第3918735号公報Japanese Patent No. 3918735

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
レーダでは、移動体への対処が必須である。しかしながら、OFDM信号のようなマルチキャリア信号は、サブキャリア間の周波数間隔の直交性を利用しており、移動速度が高速になるほど、ドップラーシフトによるサブキャリア間干渉が問題となる。したがって、マルチキャリア波形をレーダに適用するためには、高速移動する移動体(高速移動目標)への対処が重要となる。
However, the prior art has the following problems.
In radar, it is essential to deal with moving objects. However, a multicarrier signal such as an OFDM signal uses the orthogonality of the frequency interval between subcarriers, and as the moving speed increases, intersubcarrier interference due to Doppler shift becomes a problem. Therefore, in order to apply the multicarrier waveform to the radar, it is important to deal with a moving body (high-speed moving target) that moves at high speed.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、送信波としてマルチキャリア波形を利用した場合に、目標が高速移動体であっても対応可能であり、かつ、マルチパスや妨害波などの検出・抑圧を行うことが同時に可能であるレーダ装置、およびレーダ装置に適用される移動目標検出方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. When a multi-carrier waveform is used as a transmission wave, the present invention can cope with a high-speed moving object, and can perform multi-path. An object of the present invention is to obtain a radar apparatus capable of simultaneously detecting and suppressing interference waves, and a moving target detection method applied to the radar apparatus.

本発明に係るレーダ装置は、マルチキャリア送信波を生成し、送信アンテナを介して送信する送信波形生成部と、マルチキャリア送信波が目標に反射した信号を複数の素子アンテナからなる受信アンテナを介して受信し、各素子アンテナの受信信号をサブキャリア帯域毎にサブキャリア信号として分波する分波部と、分波部によりサブキャリア帯域毎に分波された各素子アンテナのサブキャリア信号を、同じ周波数配置にある各素子アンテナのサブキャリア信号ごとに合成する信号合成部と、信号合成部で合成された信号を用いて目標を検出する目標検出部とを備えたレーダ装置であって、信号合成部で合成された信号を解析することで目標の移動速度を推定速度情報として推定するとともに、推定した推定速度情報に基づいて、観測対象とする帯域内におけるマルチキャリア送信波のサブキャリア数およびサブキャリア間隔を設定する速度推定部をさらに備え、送信波形生成部は、速度推定部で設定されたサブキャリア数およびサブキャリア間隔に従ってマルチキャリア送信波を生成し、生成したマルチキャリア送信波を、送信アンテナを介して送信し、分波部は、速度推定部で設定されたサブキャリア数およびサブキャリア間隔に従って、サブキャリアを配置した帯域のサブキャリア信号からなる第1信号群と、サブキャリアを配置していない帯域のサブキャリア信号からなる第2信号群とに弁別し、信号合成部は、第1信号群を受信し、第1信号群に関して、サブキャリア帯域毎に分波された各素子アンテナのサブキャリア信号を同じ周波数配置にある各素子アンテナのサブキャリア信号ごとに合成するものである。   A radar apparatus according to the present invention generates a multicarrier transmission wave and transmits it via a transmission antenna, and a signal reflected from the multicarrier transmission wave to a target via a reception antenna including a plurality of element antennas. A demultiplexing unit that demultiplexes the reception signal of each element antenna as a subcarrier signal for each subcarrier band, and a subcarrier signal of each element antenna that is demultiplexed for each subcarrier band by the demultiplexing unit, A radar apparatus comprising: a signal synthesis unit that synthesizes each subcarrier signal of each element antenna having the same frequency arrangement; and a target detection unit that detects a target using the signal synthesized by the signal synthesis unit. By analyzing the signal synthesized by the synthesis unit, the target moving speed is estimated as estimated speed information, and based on the estimated estimated speed information, And a speed estimation unit that sets the number of subcarriers and subcarrier intervals of the multicarrier transmission wave within a predetermined band, and the transmission waveform generation unit performs multicarrier transmission according to the number of subcarriers and subcarrier interval set by the speed estimation unit Wave is generated, and the generated multi-carrier transmission wave is transmitted via the transmission antenna. The demultiplexing unit is configured to transmit the subcarrier in the band in which the subcarriers are arranged according to the number of subcarriers and the subcarrier interval set by the speed estimation unit. The signal synthesizer receives the first signal group and discriminates it into a first signal group composed of carrier signals and a second signal group composed of subcarrier signals in a band in which no subcarriers are arranged. With respect to the subcarrier signal of each element antenna demultiplexed for each subcarrier band, It is intended to be combined with each Yaria signal.

また、本発明に係る移動目標検出方法は、レーダ装置に適用される移動目標検出方法であって、マルチキャリア送信波を生成し、送信アンテナを介して送信する送信波形生成ステップと、マルチキャリア送信波が目標に反射した信号を複数の素子アンテナからなる受信アンテナを介して受信し、各素子アンテナの受信信号をサブキャリア帯域毎にサブキャリア信号として分波する分波ステップと、分波ステップによりサブキャリア帯域毎に分波された各素子アンテナのサブキャリア信号を、同じ周波数配置にある各素子アンテナのサブキャリア信号ごとに合成する信号合成ステップと、信号合成ステップで合成された信号を用いて目標を検出する目標検出ステップとを備え、信号合成ステップで合成された信号を解析することで目標の移動速度を推定速度情報として推定するとともに、推定した推定速度情報に基づいて、観測対象とする帯域内におけるマルチキャリア送信波のサブキャリア数およびサブキャリア間隔を設定する速度推定ステップをさらに備え、送信波形生成ステップは、速度推定ステップで設定されたサブキャリア数およびサブキャリア間隔に従ってマルチキャリア送信波を生成し、生成したマルチキャリア送信波を、送信アンテナを介して送信し、分波ステップは、速度推定ステップで設定されたサブキャリア数およびサブキャリア間隔に従って、サブキャリアを配置した帯域のサブキャリア信号からなる第1信号群と、サブキャリアを配置していない帯域のサブキャリア信号からなる第2信号群とに弁別し、信号合成ステップは、第1信号群を受信し、第1信号群に関して、サブキャリア帯域毎に分波された各素子アンテナのサブキャリア信号を同じ周波数配置にある各素子アンテナのサブキャリア信号ごとに合成するものである。   The moving target detection method according to the present invention is a moving target detection method applied to a radar apparatus, which generates a multicarrier transmission wave and transmits it via a transmission antenna, and multicarrier transmission. A demultiplexing step of receiving a signal reflected by a wave through a receiving antenna composed of a plurality of element antennas, and demultiplexing the received signal of each element antenna as a subcarrier signal for each subcarrier band, and a demultiplexing step Using the signal synthesis step of synthesizing the subcarrier signals of each element antenna demultiplexed for each subcarrier band for each subcarrier signal of each element antenna in the same frequency arrangement, and the signal synthesized in the signal synthesis step A target detection step for detecting the target, and analyzing the signal synthesized in the signal synthesis step to Is estimated as estimated speed information, and further includes a speed estimation step for setting the number of subcarriers and the subcarrier interval of the multicarrier transmission wave within the band to be observed based on the estimated speed information, and generating a transmission waveform The step generates a multicarrier transmission wave according to the number of subcarriers and the subcarrier interval set in the speed estimation step, transmits the generated multicarrier transmission wave via a transmission antenna, and the branching step is a speed estimation step. A first signal group composed of subcarrier signals in a band in which subcarriers are arranged and a second signal group composed of subcarrier signals in a band in which no subcarriers are arranged In the signal synthesis step, the first signal group is received and the first signal is received. Regard the group, in which the synthesis for each sub-carrier signal of each antenna element in a sub-carrier signal of each antenna element that is demultiplexed into each sub-carrier band at the same frequency allocation.

本発明に係るレーダ装置、およびレーダ装置に適用される移動目標検出方法によれば、送信側では、移動する目標の推定速度情報に基づいて、移動速度に応じたサブキャリア数に適応した送信波形を生成し、受信側では、移動速度に応じたサブキャリア数の情報を利用して受信信号の分波処理、合成処理を行い、SNRが改善された信号に基づいて目標の検出等のレーダ信号処理を実行することにより、送信波としてマルチキャリア波形を利用した場合に、目標が高速移動体であっても対応可能であり、かつ、マルチパスや妨害波などの検出・抑圧を行うことが同時に可能であるレーダ装置、およびレーダ装置に適用される移動目標検出方法を得ることができる。   According to the radar apparatus and the moving target detection method applied to the radar apparatus according to the present invention, on the transmission side, a transmission waveform adapted to the number of subcarriers according to the moving speed based on the estimated speed information of the moving target. On the receiving side, the received signal is demultiplexed and combined using information on the number of subcarriers corresponding to the moving speed, and a radar signal such as target detection based on the signal with improved SNR. By executing processing, when a multi-carrier waveform is used as a transmission wave, it can be handled even if the target is a high-speed moving object, and at the same time, detection and suppression of multi-paths, interference waves, etc. It is possible to obtain a radar device that can be used and a moving target detection method applied to the radar device.

本発明の実施の形態1におけるレーダ装置の構成図である。It is a block diagram of the radar apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における送信波形生成部で生成された送信波形の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the transmission waveform produced | generated by the transmission waveform production | generation part in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における分波器の具体的な構成図である。It is a specific block diagram of the duplexer in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1におけるレーダ装置の一連処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a series of processes of the radar apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2におけるレーダ装置の構成図である。It is a block diagram of the radar apparatus in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における分波器の具体的な構成図である。It is a specific block diagram of the duplexer in the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2におけるレーダ装置の一連処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a series of processes of the radar apparatus in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における送信波形生成部で生成された送信波形の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the transmission waveform produced | generated by the transmission waveform production | generation part in Embodiment 3 of this invention.

以下、本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。   A preferred embodiment of a radar apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1におけるレーダ装置の構成図である。図1におけるレーダ装置は、受信アンテナ10、分波部20、信号合成部40、目標検出部50、送信アンテナ70、送信波形生成部80、および速度推定部90で構成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The radar apparatus in FIG. 1 includes a reception antenna 10, a demultiplexing unit 20, a signal synthesis unit 40, a target detection unit 50, a transmission antenna 70, a transmission waveform generation unit 80, and a speed estimation unit 90.

ここで、受信アンテナ10は、K個の素子アンテナ11(1)〜11(K)からなるアレーアンテナである。また、分波部20は、その個別構成品であるK個の分波器21(1)〜21(K)で構成されている。   Here, the receiving antenna 10 is an array antenna composed of K element antennas 11 (1) to 11 (K). The demultiplexing unit 20 includes K demultiplexers 21 (1) to 21 (K), which are individual components.

なお、この図1では、受信アンテナ10と送信アンテナ70を別個に記載しているが、本発明は、このような構成に限定されない。送受信アンテナとして、素子アンテナ11を共用する構成も可能である。また、送信アンテナ70は、単素子として図示されているが、もちろんアレーアンテナとしてもよい。   In FIG. 1, the receiving antenna 10 and the transmitting antenna 70 are described separately, but the present invention is not limited to such a configuration. A configuration in which the element antenna 11 is shared as a transmission / reception antenna is also possible. Further, although the transmission antenna 70 is illustrated as a single element, it may of course be an array antenna.

また、実際の装置においては、受信した高周波信号を周波数変換し、ベースバンドのディジタルデータに変換するための各種デバイス・回路が必要であるが、図1においては、これらは省略している。さらに、送信系についても、ディジタル信号を高周波信号に変換する各機能ブロックを、同様に省略している。すなわち、この図1に示す構成品は、本発明において主要な機能に限定して記載したものである。   In an actual apparatus, various devices and circuits for converting the received high-frequency signal to frequency and converting it into baseband digital data are necessary, but these are omitted in FIG. Further, in the transmission system, each functional block for converting a digital signal into a high frequency signal is similarly omitted. That is, the components shown in FIG. 1 are described only for main functions in the present invention.

本実施の形態1では、レーダ装置が自ら信号を送出して、目標からの反射波を検出するアクティブレーダ方式を想定している。したがって、送信波については、任意に生成することができる。より具体的には、本実施の形態1におけるレーダ装置は、目標の移動速度に応じて、目標の検出および追尾に適した送信波形を生成することができる。この考えを実現するために、本実施の形態1では、送信波としてマルチキャリア信号(波形)を適用する。   In the first embodiment, an active radar system is assumed in which a radar device transmits a signal itself to detect a reflected wave from a target. Therefore, the transmission wave can be arbitrarily generated. More specifically, the radar apparatus according to the first embodiment can generate a transmission waveform suitable for target detection and tracking according to the target moving speed. In order to realize this idea, in the first embodiment, a multicarrier signal (waveform) is applied as a transmission wave.

次に、図1の構成を備えた本実施の形態1におけるレーダ装置の動作について、詳細に説明する。まず始めに、送信処理手順について説明する。送信側は、送信波形であるマルチキャリア信号を生成する際に、目標の移動速度に応じてどの周波数(帯域)にサブキャリアを配置するかを考慮して、マルチキャリア送信波を生成する。   Next, the operation of the radar apparatus according to the first embodiment having the configuration shown in FIG. 1 will be described in detail. First, the transmission processing procedure will be described. When generating a multicarrier signal that is a transmission waveform, the transmission side generates a multicarrier transmission wave in consideration of which frequency (band) the subcarrier is arranged in accordance with the target moving speed.

具体的には、まず、速度推定部90は、図1に示すように、受信処理の過程で得られた、信号合成部40からの出力信号を解析することで、目標である移動体の推定速度情報を求める。さらに、速度推定部90は、推定した推定速度情報に基づいて、観測対象とする帯域内におけるマルチキャリア送信波のサブキャリア数およびサブキャリア間隔を設定する。   Specifically, first, as shown in FIG. 1, the speed estimation unit 90 analyzes the output signal from the signal synthesis unit 40 obtained in the process of reception processing, thereby estimating the target mobile unit. Get speed information. Furthermore, the speed estimation unit 90 sets the number of subcarriers and the subcarrier interval of the multicarrier transmission wave within the band to be observed based on the estimated speed information.

次に、送信波形生成部80は、目標の推定速度情報に応じたサブキャリア数、およびサブキャリア間隔を速度推定部90から受信し、これらサブキャリア数、およびサブキャリア間隔に基づいて、所望のマルチキャリア送信波を生成する。   Next, the transmission waveform generation unit 80 receives the number of subcarriers and the subcarrier interval corresponding to the target estimated speed information from the speed estimation unit 90, and based on the number of subcarriers and the subcarrier interval, a desired waveform is obtained. A multicarrier transmission wave is generated.

図2は、本発明の実施の形態1における送信波形生成部80で生成された送信波形の一例を示す説明図である。上段の図2(a)は、基本となる設定モードを示した説明図であり、以下では、通常対応モードと呼ぶこととする。また、下段の図2(b)は、速度推定部90により検出された高速移動目標の推定速度情報に応じて設定されたサブキャリア数、およびサブキャリア間隔に基づく設定モードを示した説明図であり、以下では、高速対応モードと呼ぶこととする。   FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a transmission waveform generated by the transmission waveform generation unit 80 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2A in the upper stage is an explanatory diagram showing a basic setting mode, and is hereinafter referred to as a normal correspondence mode. 2B is an explanatory diagram showing a setting mode based on the number of subcarriers set according to the estimated speed information of the high-speed movement target detected by the speed estimation unit 90 and the subcarrier interval. In the following, it will be referred to as a high-speed compatible mode.

図2(a)の通常対応モード、および図2(b)の高速対応モードのそれぞれにおける左側に示した図は、サブキャリアの周波数配置を示したものであり、横軸が周波数、矢印で示された各線がサブキャリア100を表している。また、図2(a)の通常対応モード、および図2(b)の高速対応モードのそれぞれにおける右側に示した図は、横軸を時間としてパルス長およびデータ構成の関係を示したものである。   The diagrams shown on the left in each of the normal correspondence mode in FIG. 2 (a) and the high-speed correspondence mode in FIG. 2 (b) show the frequency arrangement of the subcarriers, and the horizontal axis indicates the frequency and the arrow indicates. Each line indicated represents a subcarrier 100. Also, the diagrams shown on the right side of the normal correspondence mode in FIG. 2A and the high-speed correspondence mode in FIG. 2B show the relationship between the pulse length and the data structure with the horizontal axis as time. .

図2(a)に示した通常対応モードでは、基本的に観測帯域内すべてにサブキャリア(N本)を配置する。サブキャリア間隔は、任意であるが、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号であれば、互いに直交関係を満たす間隔となる。   In the normal correspondence mode shown in FIG. 2A, basically, subcarriers (N) are arranged in the entire observation band. The subcarrier interval is arbitrary, but if it is an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal, the interval satisfies the orthogonal relationship.

左側に示した周波数配置の信号を逆フーリエ変換により時間波形に変換したものが、右側に示した図である。耐マルチパスのため、後半部分の波形の一部がCyclic Prefix(CP)として前段に付加(コピー)されている。この部分は、ガードインターバルとも呼ばれる。   A signal obtained by converting a signal having the frequency arrangement shown on the left side into a time waveform by inverse Fourier transform is shown on the right side. In order to withstand multipath, a part of the waveform in the latter half is added (copied) as a cyclic prefix (CP) to the previous stage. This part is also called a guard interval.

このようにして、通常対応モードにおいては、図2(a)の右側のようなパルス長を有する送信波形が、送信波形生成部80によって生成される。なお、CP長については、マルチパス遅延分散などの伝搬路特性に応じて適切な値が設定され、場合によっては付加しないこともあり得る。   In this manner, in the normal correspondence mode, the transmission waveform having the pulse length as shown on the right side of FIG. The CP length is set to an appropriate value according to propagation path characteristics such as multipath delay dispersion, and may not be added depending on circumstances.

OFDM信号をはじめとするマルチキャリア波形は、一般的に、サブキャリアが密に配置されており、目標の移動に伴うドップラーシフトに弱い。なぜならば、周波数シフトによる隣接キャリア間の干渉が生じるためである。   In a multicarrier waveform including an OFDM signal, generally, subcarriers are densely arranged and are vulnerable to Doppler shift accompanying target movement. This is because interference between adjacent carriers due to frequency shift occurs.

そこで、本発明では、速度推定部90により高速移動目標の推定速度情報に応じたサブキャリア数、およびサブキャリア間隔を設定することで、図2(b)のような高速対応モードに移行させている。すなわち、送信波形生成部80は、速度推定部90により検出された推定速度情報に基づいて特定されたサブキャリア数、およびサブキャリア間隔に基づいて、通常対応モードから高速対応モードに移行することで、通常対応モードでのサブキャリア数Nを削減して、隣接サブキャリア間隔を広くした送信信号(マルチキャリア送信波)を生成している。   Therefore, in the present invention, by setting the number of subcarriers and the subcarrier interval according to the estimated speed information of the high-speed movement target by the speed estimation unit 90, the mode is shifted to the high-speed compatible mode as shown in FIG. Yes. That is, the transmission waveform generation unit 80 shifts from the normal support mode to the high speed support mode based on the number of subcarriers and the subcarrier interval specified based on the estimated speed information detected by the speed estimation unit 90. In addition, a transmission signal (multicarrier transmission wave) in which the number of subcarriers N in the normal correspondence mode is reduced and the interval between adjacent subcarriers is wide is generated.

これは、サンプリング周波数を一定とした場合、時間波形として捉えると、シンボル長が短くなることを意味している。これにより、ドップラーシフトの影響を低減できる。レーダとしての距離分解能が一定であることが望ましい場合には、パルス長を揃えるために、複数のOFDMシンボルを連接する。   This means that when the sampling frequency is constant, the symbol length is shortened when viewed as a time waveform. Thereby, the influence of the Doppler shift can be reduced. When it is desirable that the distance resolution as a radar is constant, a plurality of OFDM symbols are concatenated to make the pulse length uniform.

図2(b)に示した高速対応モードの場合には、4シンボルを連接して1パルスとしている。なお、ドップラーシフト量がキャリア間隔の2.5%を超えると、キャリア間干渉が無視できなくなると一般的に言われている。そこで、速度推定部90は、この2.5%を超えないようなキャリア間隔となるように、サブキャリア数Nを決めることが可能である。一例として、速度推定部90は、2.5%を超えない範囲で、目標の移動速度に反比例したサブキャリア数Nを設定することができる。   In the case of the high-speed correspondence mode shown in FIG. 2B, four symbols are connected to form one pulse. It is generally said that when the Doppler shift amount exceeds 2.5% of the carrier interval, inter-carrier interference cannot be ignored. Therefore, the speed estimation unit 90 can determine the number N of subcarriers so that the carrier interval does not exceed 2.5%. As an example, the speed estimation unit 90 can set the number N of subcarriers in inverse proportion to the target moving speed within a range not exceeding 2.5%.

あるいは、速度推定部は、移動速度とサブキャリア数の対応テーブルをあらかじめ記憶部(図示せず)に用意しておき、推定速度情報に対応したサブキャリア数Nを読み出して設定することも有効である。このようにして、速度推定部90により、送信波形のサブキャリア数、およびサブキャリア間隔の設定が決まると、送信波形生成部80にて送信信号が生成され、送信アンテナ70から空間に放射される。   Alternatively, it is also effective for the speed estimation unit to prepare a correspondence table between the moving speed and the number of subcarriers in a storage unit (not shown) in advance and to read and set the number N of subcarriers corresponding to the estimated speed information. is there. In this way, when the setting of the number of subcarriers and the subcarrier interval of the transmission waveform is determined by the speed estimation unit 90, a transmission signal is generated by the transmission waveform generation unit 80 and is radiated from the transmission antenna 70 to the space. .

次に、目標を検出するための受信処理手順について説明する。上記のようにして生成された送信信号が、送信アンテナ70より発射されると、受信アンテナ10の各素子アンテナ11(1)〜11(K)は、この送信信号による目標からの反射波を含む入射信号を受信する。   Next, a reception processing procedure for detecting a target will be described. When the transmission signal generated as described above is emitted from the transmission antenna 70, each element antenna 11 (1) to 11 (K) of the reception antenna 10 includes a reflected wave from the target by the transmission signal. An incident signal is received.

受信された入射信号は、分波部20に入力され、それぞれ分波器21(1)〜21(K)において、サブキャリア単位に周波数分離される。この分離処理を行うに当たって、分波器21(1)〜21(K)のそれぞれは、速度推定部90からの送信処理手順にて設定したサブキャリア数N、およびサブキャリア間隔の情報に基づき、内部の動作を設定する。この具体的な動作を、図3を用いて説明する。   The received incident signal is input to the demultiplexing unit 20, and frequency-separated in units of subcarriers in the demultiplexers 21 (1) to 21 (K), respectively. In performing this separation processing, each of the duplexers 21 (1) to 21 (K) is based on the number of subcarriers N set in the transmission processing procedure from the speed estimation unit 90 and information on the subcarrier interval. Set internal operation. This specific operation will be described with reference to FIG.

図3は、本発明の実施の形態1における分波器21(k)の具体的な構成図であり、送信波形がOFDM信号である場合の例を示している。K個のそれぞれの分波器21(k)(k=1〜K)は、直並列変換部22、FFT部23、および弁別回路24で構成されている。   FIG. 3 is a specific configuration diagram of the duplexer 21 (k) according to Embodiment 1 of the present invention, and shows an example where the transmission waveform is an OFDM signal. Each of the K duplexers 21 (k) (k = 1 to K) includes a series-parallel converter 22, an FFT unit 23, and a discrimination circuit 24.

直並列変換部22は、素子アンテナ11(k)からの出力信号を、N個単位の信号群に並び替える。次に、FFT(Fast Fourier Transform)部23は、N個の信号群を各サブキャリアに分離する。   The serial-parallel converter 22 rearranges the output signals from the element antenna 11 (k) into N signal groups. Next, an FFT (Fast Fourier Transform) unit 23 separates the N signal groups into subcarriers.

ここで、Nは、サブキャリア数(あるいは、FFTサイズ、FFTポイント数とも言う)を表し、前述した速度推定部90により、推定速度情報を基に動的に制御され、直並列変換部22に与えられる。また、弁別回路24は、N個の信号群から分離されたサブキャリアのうち、サブキャリア間隔に対応して、実際に信号成分(変調波、CW波など)が配置されたサブキャリアのみを抽出して、信号合成部40に出力する。   Here, N represents the number of subcarriers (also referred to as the FFT size or the number of FFT points), and is dynamically controlled based on the estimated speed information by the speed estimation unit 90 described above. Given. Also, the discrimination circuit 24 extracts only subcarriers in which signal components (modulated waves, CW waves, etc.) are actually arranged, corresponding to the subcarrier interval, from among the subcarriers separated from the N signal groups. And output to the signal synthesis unit 40.

信号合成部40は、各分波器21(1)〜21(K)で抽出されたそれぞれのサブキャリアを受信し、同じ周波数配置にある各素子アンテナ11(1)〜11(K)のサブキャリア信号を合成して出力する。この結果、SNR(Signal-to-Noise Ratio:信号対雑音電力比)を改善し、目標の検出性能を向上させることができる。   The signal synthesizer 40 receives the subcarriers extracted by the demultiplexers 21 (1) to 21 (K), and the subs of the element antennas 11 (1) to 11 (K) in the same frequency arrangement. The carrier signal is synthesized and output. As a result, signal-to-noise ratio (SNR) can be improved and target detection performance can be improved.

具体的には、信号合成部40は、各素子アンテナ11(1)〜11(K)の出力の振幅に応じた重みで同相合成する、いわゆる最大比合成ダイバーシチとして動作すればよい。このようにして、SNRが改善された信号に基づいて、目標検出部50は、目標の検出・捕捉・追尾等のレーダ信号処理を行う。   Specifically, the signal combining unit 40 may operate as so-called maximum ratio combining diversity that performs in-phase combining with a weight corresponding to the amplitude of the output of each element antenna 11 (1) to 11 (K). Thus, based on the signal with improved SNR, the target detection unit 50 performs radar signal processing such as target detection, acquisition, and tracking.

次に、上述した一連処理を、フローチャートを用いて説明する。図4は、本発明の実施の形態1におけるレーダ装置の一連処理を示すフローチャートである。まず始めに、ステップS401において、速度推定部90は、移動する目標に対して推定した推定速度情報に応じて、サブキャリア数N、およびサブキャリア間隔を動的に設定する。なお、初期値としては、先の図2(a)に示した通常対応モードにおいてあらかじめ設定されているサブキャリア数Nを用いることができる。   Next, the series of processes described above will be described using a flowchart. FIG. 4 is a flowchart showing a series of processes of the radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. First, in step S401, the speed estimation unit 90 dynamically sets the number N of subcarriers and the subcarrier interval according to the estimated speed information estimated for the moving target. As an initial value, the number N of subcarriers set in advance in the normal correspondence mode shown in FIG. 2A can be used.

次に、ステップS402において、送信波形生成部80は、速度推定部90により設定されたサブキャリア数N、およびサブキャリア間隔に応じて、送信パルス信号を生成する(図2(b)参照)。次に、ステップS403において、送信アンテナ70は、送信波形生成部80で生成された送信パルス信号を送信する。   Next, in step S402, the transmission waveform generation unit 80 generates a transmission pulse signal according to the number N of subcarriers set by the speed estimation unit 90 and the subcarrier interval (see FIG. 2B). Next, in step S <b> 403, the transmission antenna 70 transmits the transmission pulse signal generated by the transmission waveform generation unit 80.

次に、ステップS404において、受信アンテナ10は、目標からの反射波を受信する。また、分波部20は、送信処理手順にて設定したサブキャリア数N、およびサブキャリア間隔の情報を速度推定部90から受信し、このサブキャリア数Nに基づき、FFTポイント数を制御して、受信アンテナ10による受信信号をサブキャリア単位に分波する。さらに、分波部20は、サブキャリア間隔に応じて、信号成分が割り当てられているサブキャリア信号を抽出する。   Next, in step S404, the receiving antenna 10 receives the reflected wave from the target. Further, the demultiplexing unit 20 receives information on the number of subcarriers N and the subcarrier interval set in the transmission processing procedure from the speed estimation unit 90, and controls the number of FFT points based on the number of subcarriers N. The signal received by the receiving antenna 10 is demultiplexed in units of subcarriers. Further, the demultiplexing unit 20 extracts a subcarrier signal to which a signal component is assigned according to the subcarrier interval.

次に、ステップS405において、信号合成部40は、サブキャリア単位に分波された受信信号の中から、分波部20内の弁別回路24により抽出された、信号成分が割り当てられているサブキャリア信号を用いて、目標信号の最大比合成を実施する。   Next, in step S405, the signal synthesizer 40 extracts subcarriers to which signal components extracted by the discrimination circuit 24 in the demultiplexer 20 from the received signals demultiplexed in units of subcarriers are assigned. Using the signal, the maximum ratio synthesis of the target signal is performed.

次に、ステップS406において、目標検出部50は、信号合成部40によりSNRが改善された最終的な出力信号を用いて、目標の検出等のレーダ信号処理を実行する。一方、ステップS407において、速度推定部90は、信号合成部40によりSNRが改善された最終的な出力信号を用いて、移動体の速度推定を行う。   Next, in step S406, the target detection unit 50 performs radar signal processing such as target detection using the final output signal whose SNR is improved by the signal synthesis unit 40. On the other hand, in step S407, the speed estimation unit 90 estimates the speed of the moving object using the final output signal whose SNR is improved by the signal synthesis unit 40.

速度推定部90は、この速度推定を逐次実行し、推定速度情報を生成する。さらに、先のステップS401に戻り、速度推定部90は、ステップS407で生成した推定速度情報に応じて、サブキャリア数N、およびサブキャリア間隔を動的に設定することとなる。   The speed estimation unit 90 sequentially executes this speed estimation and generates estimated speed information. Furthermore, returning to the previous step S401, the speed estimation unit 90 dynamically sets the number N of subcarriers and the subcarrier interval according to the estimated speed information generated in step S407.

このような一連処理により、送信側では、推定速度情報に応じたサブキャリア数N、およびサブキャリア間隔をフィードバックして送信波形を生成することで、順次、次の送信パルスを発射している。一方、受信側では、移動速度に応じたサブキャリア数、およびサブキャリア間隔の情報を利用して受信信号の分波処理、合成処理を行い、SNRが改善された信号を生成している。本実施の形態1におけるレーダ装置は、このような一連処理を、定期的あるいは必要なタイミングで繰り返しながら、実行することになる。   Through such a series of processing, the transmission side sequentially emits the next transmission pulse by generating a transmission waveform by feeding back the number N of subcarriers and the subcarrier interval according to the estimated speed information. On the other hand, on the receiving side, the received signal is demultiplexed and combined using information on the number of subcarriers and the subcarrier interval according to the moving speed to generate a signal with improved SNR. The radar apparatus according to the first embodiment executes such a series of processes periodically or while repeating at a necessary timing.

以上のように、実施の形態1によれば、送信側では、移動する目標の推定速度情報に基づいて、移動速度に応じたサブキャリア数、およびサブキャリア間隔に適応した送信波形を生成している。さらに、受信側では、移動速度に応じたサブキャリア数、およびサブキャリア間隔の情報を利用して受信信号の分波処理、合成処理を行い、SNRが改善された信号に基づいて目標の検出等のレーダ信号処理を実行している。この結果、高速移動目標に対しても、安定的な追尾・捕捉を実現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, the transmission side generates a transmission waveform adapted to the number of subcarriers according to the moving speed and the subcarrier interval based on the estimated speed information of the moving target. Yes. Furthermore, on the receiving side, the received signal is demultiplexed and combined using information on the number of subcarriers and subcarrier interval according to the moving speed, and target detection is performed based on the signal with improved SNR. The radar signal processing is executed. As a result, it is possible to obtain a radar apparatus that can realize stable tracking and capturing even for a high-speed moving target.

実施の形態2.
本実施の形態2では、妨害波あるいはマルチパス波を除去する構成をさらに備えたレーダ装置について説明する。図5は、本発明の実施の形態2におけるレーダ装置の構成図である。図5におけるレーダ装置は、受信アンテナ10、分波部20、干渉除去部30、信号合成部40、目標検出部50、干渉検出部60、送信アンテナ70、送信波形生成部80、および速度推定部90で構成されている。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, a radar apparatus further provided with a configuration for removing interference waves or multipath waves will be described. FIG. 5 is a configuration diagram of the radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The radar apparatus in FIG. 5 includes a reception antenna 10, a demultiplexing unit 20, an interference removal unit 30, a signal synthesis unit 40, a target detection unit 50, an interference detection unit 60, a transmission antenna 70, a transmission waveform generation unit 80, and a speed estimation unit. 90.

先の実施の形態1における図1の構成と比較すると、本実施の形態2におけるレーダ装置は、干渉除去部30および干渉検出部60をさらに備えている点が異なっている。図5において、先の図1と同一の構成要素は、同一の符号を付し、異なる構成である干渉除去部30および干渉検出部60を中心に、以下に説明する。   Compared with the configuration of FIG. 1 in the first embodiment, the radar apparatus in the second embodiment is different in that it further includes an interference removing unit 30 and an interference detecting unit 60. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and will be described below with a focus on the interference removal unit 30 and the interference detection unit 60 which are different configurations.

送信処理手順については、先の実施の形態1と同様である。主に異なるのは、目標を検出するための受信処理手順であり、詳細を以下に示す。分波器21(1)〜21(K)においてサブキャリア単位に周波数分離された信号は、送信処理手順でのサブキャリア配置に基づき、使用している帯域のサブキャリア信号については干渉除去部30に、使用していない帯域のサブキャリア信号については干渉検出部60にそれぞれ出力される。この具体的な動作を、図6を用いて説明する。   The transmission processing procedure is the same as in the first embodiment. The main difference is a reception processing procedure for detecting a target, and details will be described below. The signals frequency-separated in units of subcarriers in the demultiplexers 21 (1) to 21 (K) are based on the subcarrier arrangement in the transmission processing procedure, and the interference removing unit 30 is used for subcarrier signals in the band being used. In addition, subcarrier signals in unused bands are output to the interference detector 60, respectively. This specific operation will be described with reference to FIG.

図6は、本発明の実施の形態2における分波器21(k)の具体的な構成図であり、送信波形がOFDM信号である場合の例を示している。K個のそれぞれの分波器21(k)(k=1〜K)は、直並列変換部22、FFT部23、および弁別回路24で構成されている。   FIG. 6 is a specific configuration diagram of the duplexer 21 (k) according to Embodiment 2 of the present invention, and shows an example where the transmission waveform is an OFDM signal. Each of the K duplexers 21 (k) (k = 1 to K) includes a series-parallel converter 22, an FFT unit 23, and a discrimination circuit 24.

図6における直並列変換部22およびFFT部23の動作は、先の図3に示した実施の形態1と同様である。一方、最終段の弁別回路24は、サブキャリア間隔に対応して、サブキャリア単位に周波数分離されたN個の信号を、干渉除去部30への出力信号(M個からなる第1信号群に相当)と干渉検出部60への出力信号(L個からなる第2信号群に相当)とに弁別する。ここで、N、M、Lについては、N≧M+Lの関係が成り立つ。また、M本の配置(位置)とその数については、伝搬路特性などを鑑みて決定され、帯域内に均一(等間隔)であったり、ランダムであったり、特定箇所に集中配置であったりしてよい。   The operations of the serial-parallel conversion unit 22 and the FFT unit 23 in FIG. 6 are the same as those in the first embodiment shown in FIG. On the other hand, the discrimination circuit 24 at the final stage converts the N signals frequency-separated into subcarriers corresponding to the subcarrier interval into output signals (a first signal group consisting of M signals) to the interference removing unit 30. And an output signal to the interference detection unit 60 (corresponding to a second signal group consisting of L signals). Here, for N, M, and L, the relationship of N ≧ M + L is established. Further, the arrangement (positions) of M pieces and the number thereof are determined in consideration of propagation path characteristics and the like, and are uniform (equal intervals) within the band, are random, or are concentrated at specific locations. You can do it.

次に、干渉検出部60は、分波部20内の弁別回路24から受信したL個のサブキャリア信号に基づいて、妨害となる干渉波の有無を調べる。干渉検出部60に入力されるL個のサブキャリア信号は、送信波形生成部80において信号成分を配置しない、すなわち、送信波に使用していない周波数に該当する。したがって、入力されたサブキャリア信号の受信レベルを判定するだけで、干渉波(妨害波)の有無が識別可能となる。   Next, based on the L subcarrier signals received from the discrimination circuit 24 in the demultiplexing unit 20, the interference detection unit 60 checks the presence or absence of an interference wave that becomes a disturbance. The L subcarrier signals input to the interference detection unit 60 correspond to frequencies in which no signal component is arranged in the transmission waveform generation unit 80, that is, they are not used for transmission waves. Therefore, the presence / absence of an interference wave (jamming wave) can be identified only by determining the reception level of the input subcarrier signal.

なお、素子アンテナ毎に複数のサブキャリア信号が得られるため、干渉検出部60は、これらの受信レベルを平均化することで、識別精度を向上させることが容易にできる。   Since a plurality of subcarrier signals are obtained for each element antenna, the interference detection unit 60 can easily improve the identification accuracy by averaging these reception levels.

このようにして、干渉検出部60において干渉波の存在が検出された場合には、干渉除去部30は、受信信号から干渉波成分を除去する処理を施す。すでに、素子アンテナ毎に干渉波成分のみを含むL個のサブキャリア信号が分波されている。したがって、干渉除去部30は、これらL個のサブキャリア信号を用いて干渉波方向にヌル(受信感度の低い点)を形成する重み係数を算出して、M個のサブキャリア信号のそれぞれに作用させることで、干渉波を除去することができる。   In this way, when the interference detection unit 60 detects the presence of an interference wave, the interference removal unit 30 performs a process of removing the interference wave component from the received signal. Already, L subcarrier signals including only interference wave components are demultiplexed for each element antenna. Therefore, the interference removal unit 30 calculates a weighting factor that forms a null (a point with low reception sensitivity) in the interference wave direction using these L subcarrier signals, and acts on each of the M subcarrier signals. By doing so, interference waves can be removed.

こうして、干渉波成分が除去された複数のサブキャリア信号が、干渉除去部30から信号合成部40に出力される。そして、信号合成部40は、同じ周波数配置にあるサブキャリア同士を合成して、SNR(Signal-to-Noise Ratio:信号対雑音電力比)をさらに改善することで、後段の目標検出部50による目標の検出性能を向上させる。   In this way, the plurality of subcarrier signals from which the interference wave components are removed are output from the interference removal unit 30 to the signal synthesis unit 40. Then, the signal combining unit 40 combines the subcarriers in the same frequency arrangement to further improve the SNR (Signal-to-Noise Ratio), so that the target detection unit 50 in the subsequent stage Improve target detection performance.

すでに、干渉波成分は除去されているので、信号合成部40は、各出力の振幅に応じた重みで同相合成する、いわゆる最大比合成ダイバーシチとして動作すればよい。このようにして、干渉波が除去され、SNRが改善された信号に基づいて、目標検出部50は、目標の検出・捕捉・追尾等のレーダ信号処理を行う。   Since the interference wave component has already been removed, the signal combining unit 40 may operate as so-called maximum ratio combining diversity that performs in-phase combining with a weight corresponding to the amplitude of each output. In this way, based on the signal from which the interference wave is removed and the SNR is improved, the target detection unit 50 performs radar signal processing such as target detection, acquisition, and tracking.

次に、上述した一連処理を、フローチャートを用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態2におけるレーダ装置の一連処理を示すフローチャートである。まず始めに、ステップS701において、速度推定部90は、移動する目標に対して推定した推定速度情報に応じて、サブキャリア数N、およびサブキャリア間隔を動的に設定する。なお、初期値としては、先の図2(a)に示した通常対応モードにおいてあらかじめ設定されているサブキャリア数Nを用いることができる。   Next, the series of processes described above will be described using a flowchart. FIG. 7 is a flowchart showing a series of processes of the radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. First, in step S701, the speed estimation unit 90 dynamically sets the number N of subcarriers and the subcarrier interval according to the estimated speed information estimated for the moving target. As an initial value, the number N of subcarriers set in advance in the normal correspondence mode shown in FIG. 2A can be used.

次に、ステップS702において、送信波形生成部80は、速度推定部90により設定されたサブキャリア数N、およびサブキャリア間隔に応じて、送信パルス信号を生成する(図2(b)参照)。次に、ステップS703において、送信アンテナ70は、送信波形生成部80で生成された送信パルス信号を送信する。   Next, in step S702, the transmission waveform generation unit 80 generates a transmission pulse signal according to the number N of subcarriers and the subcarrier interval set by the speed estimation unit 90 (see FIG. 2B). Next, in step S <b> 703, the transmission antenna 70 transmits the transmission pulse signal generated by the transmission waveform generation unit 80.

次に、ステップS704において、受信アンテナ10は、目標からの反射波を受信する。さらに、分波部20は、送信処理手順にて設定したサブキャリア数N、およびサブキャリア間隔の情報を速度推定部90から受信し、このサブキャリア数Nに基づき、FFTポイント数を制御して、受信アンテナ10による受信信号をサブキャリア単位に分波する。そして、分波部20は、サブキャリア間隔に応じて、サブキャリア単位に周波数分離されたN個の信号を、干渉除去部30への出力信号(M個)と干渉検出部60への出力信号(L個)とに弁別する。   Next, in step S704, the receiving antenna 10 receives the reflected wave from the target. Further, the demultiplexing unit 20 receives the information on the subcarrier number N and the subcarrier interval set in the transmission processing procedure from the speed estimation unit 90, and controls the number of FFT points based on the subcarrier number N. The signal received by the receiving antenna 10 is demultiplexed in units of subcarriers. Then, the demultiplexing unit 20 outputs N signals frequency-separated in units of subcarriers according to the subcarrier interval, and outputs an output signal (M) to the interference removal unit 30 and an output signal to the interference detection unit 60. Discriminate into (L).

次に、ステップS705において、干渉検出部60は、分波されたサブキャリアのうち、信号成分を配置していないサブキャリア(L本)を用いて、干渉波の検出を行う。そして、干渉検出部60により干渉波が検出された場合には、干渉除去部30は、干渉波のサブキャリア信号群を使って、目標からの反射波を含むサブキャリア(M本)から干渉波成分を除去する。   Next, in step S <b> 705, the interference detection unit 60 detects an interference wave using subcarriers (L) on which no signal component is arranged among the demultiplexed subcarriers. When an interference wave is detected by the interference detection unit 60, the interference removal unit 30 uses the subcarrier signal group of the interference wave to generate an interference wave from the subcarriers (M) including the reflected wave from the target. Remove ingredients.

その後、ステップS706において、信号合成部40は、素子アンテナ間で目標信号成分の最大比合成処理を実施する。次に、ステップS707において、目標検出部50は、信号合成部40により出力された、干渉波が除去され、SNRが改善された最終的な信号を用いて、目標の検出等のレーダ信号処理を実行する。   Thereafter, in step S706, the signal synthesis unit 40 performs a maximum ratio synthesis process of the target signal component between the element antennas. Next, in step S707, the target detection unit 50 performs radar signal processing such as target detection using the final signal output from the signal synthesis unit 40 from which the interference wave is removed and the SNR is improved. Execute.

一方、ステップS708において、速度推定部90は、信号合成部40により出力された、干渉波が除去され、SNRが改善された最終的な信号を用いて、移動体の速度推定を行う。速度推定部90は、この速度推定を逐次実行し、推定速度情報を生成する。さらに、先のステップS701に戻り、速度推定部90は、ステップS708で生成された推定速度情報に応じて、サブキャリア数N、およびサブキャリア間隔を動的に設定することとなる。   On the other hand, in step S708, the speed estimation unit 90 estimates the speed of the moving object using the final signal output from the signal synthesis unit 40 from which the interference wave is removed and the SNR is improved. The speed estimation unit 90 sequentially executes this speed estimation and generates estimated speed information. Furthermore, returning to the previous step S701, the speed estimation unit 90 dynamically sets the number N of subcarriers and the subcarrier interval according to the estimated speed information generated in step S708.

このような一連処理により、送信側では、推定速度情報に応じたサブキャリア数N、およびサブキャリア間隔をフィードバックして送信波形を生成することで、順次、次の送信パルスを発射している。一方、受信側では、移動速度に応じたサブキャリア数、およびサブキャリア間隔の情報を利用して受信信号の分波処理、干渉除去処理、および合成処理を行い、SNRが改善された信号を生成している。本実施の形態2におけるレーダ装置は、このような一連処理を、定期的あるいは必要なタイミングで繰り返しながら、実行することになる。   Through such a series of processing, the transmission side sequentially emits the next transmission pulse by generating a transmission waveform by feeding back the number N of subcarriers and the subcarrier interval according to the estimated speed information. On the other hand, the receiving side uses the information on the number of subcarriers and subcarrier spacing according to the moving speed to perform demultiplexing processing, interference cancellation processing, and combining processing on the received signal to generate a signal with improved SNR. is doing. The radar apparatus according to the second embodiment executes such a series of processes periodically or at a necessary timing.

以上のように、実施の形態2によれば、先の実施の形態1の効果に加え、さらに、妨害波やマルチパス波などの干渉成分に対して耐性を有することができる。すなわち、より厳しい環境においても、安定的に目標の追尾・捕捉が可能となる。   As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to have resistance against interference components such as interference waves and multipath waves. That is, the target can be tracked and captured stably even in a harsh environment.

実施の形態3.
本実施の形態3では、上述した実施の形態1、2の変形例について説明する。
(1)目標の速度推定について
目標検出部50は、一般的なレーダ信号処理を想定しており、この中で対象のドップラー周波数を含めた速度情報を解析する機能を含む場合もある。したがって、このような場合には、目標検出部50で得た速度情報を、速度推定部90にフィードバックしてもよい。また、速度推定部90は、その他の手段により得た速度情報を、外部から参照して利用しても、もちろんよい。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a modified example of the first and second embodiments will be described.
(1) About target speed estimation The target detection unit 50 assumes general radar signal processing, and may include a function of analyzing speed information including the target Doppler frequency. Therefore, in such a case, the speed information obtained by the target detection unit 50 may be fed back to the speed estimation unit 90. Of course, the speed estimation unit 90 may use speed information obtained by other means by referring to the outside.

(2)送信波形について
図8は、本発明の実施の形態3における送信波形生成部で生成された送信波形の一例を示す説明図である。高速対応モードにおける送信パルスの生成については、図8に示すように、通常対応モードとサブキャリア数Nは同じとして(すなわち、FFTポイント数は固定として)、実際に信号成分を配置するサブキャリア以外には信号成分を配置しないゼロキャリア103を割り当てることも可能である。
(2) Transmission waveform FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a transmission waveform generated by the transmission waveform generation unit according to Embodiment 3 of the present invention. For transmission pulse generation in the high-speed compatible mode, as shown in FIG. 8, the number N of subcarriers is the same as that in the normal compatible mode (that is, the number of FFT points is fixed), and other than the subcarriers in which signal components are actually arranged. It is also possible to assign a zero carrier 103 to which no signal component is arranged.

この場合も、隣接キャリア間の間隔は、先の図2の場合と同様に広がるので、耐ドップラーシフト特性を得ることが期待できる。なお、図8の右側に示すように、この場合の時間領域でのシンボル長は、通常対応モードと同じである。   Also in this case, the interval between adjacent carriers is widened as in the case of FIG. 2, and it can be expected to obtain Doppler shift resistance. As shown on the right side of FIG. 8, the symbol length in the time domain in this case is the same as in the normal correspondence mode.

(3)目標の速度推定が困難な場合の対応について
なお、目標の速度推定が困難なため、移動速度に応じた1つのサブキャリア数Nを特定することが困難な場合には、次の方法を採ることができる。この場合には、複数のサブキャリア数N、およびサブキャリア間隔を設定し、それに対応した送信パルスをそれぞれ生成して順次送信し、それぞれの受信パルス信号を処理して、最も特性のよいパラメータを選択するなどのフィードバック制御を行うことも可能である。
(3) Response when target speed estimation is difficult Note that it is difficult to specify the number of subcarriers according to the moving speed because target speed estimation is difficult. Can be taken. In this case, a plurality of subcarrier numbers N and subcarrier intervals are set, transmission pulses corresponding to the subcarriers are generated and sequentially transmitted, and each received pulse signal is processed to obtain the parameter with the best characteristics. It is also possible to perform feedback control such as selection.

10 受信アンテナ、11、11(1)〜11(K) 各素子アンテナ、20 分波部、21、21(1)〜21(K) 分波器、22 直並列変換部、23 FFT部、24 弁別回路、30 干渉除去部、40 信号合成部、50 目標検出部、60 干渉検出部、70 送信アンテナ、80 送信波形生成部、90 速度推定部。   10 receiving antennas, 11, 11 (1) to 11 (K), each element antenna, 20 demultiplexing unit, 21, 21 (1) to 21 (K) demultiplexer, 22 series-parallel conversion unit, 23 FFT unit, 24 Discrimination circuit, 30 interference removal unit, 40 signal synthesis unit, 50 target detection unit, 60 interference detection unit, 70 transmission antenna, 80 transmission waveform generation unit, 90 speed estimation unit.

Claims (7)

マルチキャリア送信波を生成し、送信アンテナを介して送信する送信波形生成部と、
前記マルチキャリア送信波が目標に反射した信号を複数の素子アンテナからなる受信アンテナを介して受信し、各素子アンテナの受信信号をサブキャリア帯域毎にサブキャリア信号として分波する分波部と、
前記分波部により前記サブキャリア帯域毎に分波された前記各素子アンテナのサブキャリア信号を、同じ周波数配置にある各素子アンテナのサブキャリア信号ごとに合成する信号合成部と、
前記信号合成部で合成された信号を用いて前記目標を検出する目標検出部と
を備えたレーダ装置であって、
前記信号合成部で合成された信号を解析することで前記目標の移動速度を推定速度情報として推定するとともに、推定した前記推定速度情報に基づいて、観測対象とする帯域内におけるマルチキャリア送信波のサブキャリア数およびサブキャリア間隔を設定する速度推定部をさらに備え、
前記送信波形生成部は、前記速度推定部で設定された前記サブキャリア数および前記サブキャリア間隔に従ってマルチキャリア送信波を生成し、生成した前記マルチキャリア送信波を、前記送信アンテナを介して送信し、
前記分波部は、前記速度推定部で設定された前記サブキャリア数および前記サブキャリア間隔に従って、サブキャリアを配置した帯域のサブキャリア信号からなる第1信号群と、サブキャリアを配置していない帯域のサブキャリア信号からなる第2信号群とに弁別し、
前記信号合成部は、前記第1信号群を受信し、前記第1信号群に関して、前記サブキャリア帯域毎に分波された前記各素子アンテナのサブキャリア信号を同じ周波数配置にある各素子アンテナのサブキャリア信号ごとに合成する
ことを特徴とするレーダ装置。
A transmission waveform generation unit that generates a multicarrier transmission wave and transmits it via a transmission antenna;
A demultiplexing unit that receives a signal reflected by the multicarrier transmission wave to a target via a reception antenna including a plurality of element antennas, and demultiplexes the reception signal of each element antenna as a subcarrier signal for each subcarrier band;
A signal synthesizer for synthesizing the subcarrier signals of each element antenna demultiplexed by the demultiplexing unit for each subcarrier band for each subcarrier signal of each element antenna in the same frequency arrangement;
A radar apparatus comprising: a target detection unit that detects the target using the signal combined by the signal combining unit;
By analyzing the signal synthesized by the signal synthesis unit, the target moving speed is estimated as estimated speed information, and based on the estimated speed information, the multicarrier transmission wave in the band to be observed is estimated. A speed estimation unit for setting the number of subcarriers and the subcarrier interval;
The transmission waveform generation unit generates a multicarrier transmission wave according to the number of subcarriers and the subcarrier interval set by the speed estimation unit, and transmits the generated multicarrier transmission wave via the transmission antenna. ,
The demultiplexing unit does not arrange the first signal group composed of subcarrier signals in the band in which the subcarriers are arranged and the subcarriers according to the number of subcarriers and the subcarrier interval set by the speed estimation unit. Discriminated into a second signal group consisting of subcarrier signals in the band,
The signal synthesizer receives the first signal group, and with respect to the first signal group, the subcarrier signals of the element antennas demultiplexed for each subcarrier band with respect to the element antennas having the same frequency arrangement. A radar apparatus characterized by combining each subcarrier signal.
請求項1に記載のレーダ装置において、
前記分波部から前記第2信号群を受信し、前記第2信号群に基づいて干渉波の検出を行う干渉検出部と、
前記分波部と前記信号合成部との間に配置され、前記分波部から前記第1信号群を受信し、前記干渉検出部において干渉波が検出された場合には、前記第1信号群に対して前記干渉波の抑圧を行う干渉除去部と
をさらに備え、
前記信号合成部は、干渉波の抑圧を行った後の第1信号群を前記干渉除去部から受信し、前記第1信号群に関して、前記サブキャリア帯域毎に分波された前記各素子アンテナのサブキャリア信号を同じ周波数配置にある各素子アンテナのサブキャリア信号ごとに合成する
ことを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1, wherein
An interference detection unit that receives the second signal group from the demultiplexing unit and detects an interference wave based on the second signal group;
The first signal group is disposed between the demultiplexing unit and the signal combining unit, receives the first signal group from the demultiplexing unit, and detects an interference wave in the interference detection unit. An interference canceller that suppresses the interference wave with respect to
The signal combining unit receives the first signal group after suppressing the interference wave from the interference removing unit, and with respect to the first signal group, each of the element antennas demultiplexed for each subcarrier band A radar apparatus, wherein a subcarrier signal is synthesized for each subcarrier signal of each element antenna having the same frequency arrangement.
請求項1または2に記載のレーダ装置において、
前記速度推定部は、推定した前記推定速度情報に反比例するように、前記サブキャリア数を設定することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1 or 2,
The radar apparatus, wherein the speed estimation unit sets the number of subcarriers so as to be inversely proportional to the estimated speed information.
請求項1または2に記載のレーダ装置において、
前記速度推定部は、推定速度情報とサブキャリア数との対応関係があらかじめ設定されている対応テーブルを記憶部に有し、推定した前記推定速度情報に応じたサブキャリア数を前記対応テーブルから取り出すことで、前記推定速度情報に応じたサブキャリア数を設定することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1 or 2,
The speed estimation unit has a correspondence table in which a correspondence relationship between estimated speed information and the number of subcarriers is set in advance, and extracts the number of subcarriers corresponding to the estimated speed information estimated from the correspondence table. Thus, the radar apparatus is characterized in that the number of subcarriers corresponding to the estimated speed information is set.
請求項1ないし4のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
前記速度推定部は、観測対象とする帯域内におけるマルチキャリア送信波のサブキャリア数は固定値として設定し、推定した前記推定速度情報に基づいて、実際に信号成分を配置するサブキャリア以外には信号成分を配置しないゼロキャリアを割り当てるようにして前記サブキャリア間隔を設定することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The speed estimation unit sets the number of subcarriers of a multicarrier transmission wave within a band to be observed as a fixed value, and based on the estimated speed information, the subcarriers that actually arrange signal components A radar apparatus, characterized in that the subcarrier interval is set by allocating zero carriers that do not arrange signal components.
請求項1ないし5のいずれか1項に記載のレーダ装置において、
前記目標検出部は、前記目標のドップラー周波数から前記目標の移動速度を推定し、
前記速度推定部は、前記信号合成部で合成された信号を解析することで前記推定速度情報を推定する代わりに、前記目標検出部から受信した前記目標の移動速度を推定速度情報とすることを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The target detection unit estimates the moving speed of the target from the target Doppler frequency,
The speed estimator uses the moving speed of the target received from the target detector as estimated speed information instead of estimating the estimated speed information by analyzing the signal synthesized by the signal synthesizer. A characteristic radar device.
請求項1ないし6のいずれか1項に記載のレーダ装置に適用される移動目標検出方法であって、
マルチキャリア送信波を生成し、送信アンテナを介して送信する送信波形生成ステップと、
前記マルチキャリア送信波が目標に反射した信号を複数の素子アンテナからなる受信アンテナを介して受信し、各素子アンテナの受信信号をサブキャリア帯域毎にサブキャリア信号として分波する分波ステップと、
前記分波ステップにより前記サブキャリア帯域毎に分波された前記各素子アンテナのサブキャリア信号を、同じ周波数配置にある各素子アンテナのサブキャリア信号ごとに合成する信号合成ステップと、
前記信号合成ステップで合成された信号を用いて前記目標を検出する目標検出ステップと
を備え、
前記信号合成ステップで合成された信号を解析することで前記目標の移動速度を推定速度情報として推定するとともに、推定した前記推定速度情報に基づいて、観測対象とする帯域内におけるマルチキャリア送信波のサブキャリア数およびサブキャリア間隔を設定する速度推定ステップをさらに備え、
前記送信波形生成ステップは、前記速度推定ステップで設定された前記サブキャリア数および前記サブキャリア間隔に従ってマルチキャリア送信波を生成し、生成した前記マルチキャリア送信波を、前記送信アンテナを介して送信し、
前記分波ステップは、前記速度推定ステップで設定された前記サブキャリア数および前記サブキャリア間隔に従って、サブキャリアを配置した帯域のサブキャリア信号からなる第1信号群と、サブキャリアを配置していない帯域のサブキャリア信号からなる第2信号群とに弁別し、
前記信号合成ステップは、前記第1信号群を受信し、前記第1信号群に関して、前記サブキャリア帯域毎に分波された前記各素子アンテナのサブキャリア信号を同じ周波数配置にある各素子アンテナのサブキャリア信号ごとに合成する
ことを特徴とする移動目標検出方法。
A moving target detection method applied to the radar device according to any one of claims 1 to 6,
A transmission waveform generation step of generating a multicarrier transmission wave and transmitting the transmission wave via a transmission antenna;
A demultiplexing step of receiving a signal reflected by the multicarrier transmission wave to a target via a receiving antenna including a plurality of element antennas, and demultiplexing the reception signal of each element antenna as a subcarrier signal for each subcarrier band;
A signal synthesizing step for synthesizing the subcarrier signals of each element antenna demultiplexed for each subcarrier band by the demultiplexing step for each subcarrier signal of each element antenna in the same frequency arrangement;
A target detection step of detecting the target using the signal synthesized in the signal synthesis step, and
By analyzing the signal synthesized in the signal synthesis step, the target moving speed is estimated as estimated speed information, and based on the estimated speed information, the multicarrier transmission wave in the band to be observed is estimated. A speed estimation step for setting the number of subcarriers and the subcarrier interval;
The transmission waveform generation step generates a multicarrier transmission wave according to the number of subcarriers and the subcarrier interval set in the speed estimation step, and transmits the generated multicarrier transmission wave via the transmission antenna. ,
In the demultiplexing step, a first signal group composed of subcarrier signals in a band in which subcarriers are arranged according to the number of subcarriers and the subcarrier interval set in the speed estimation step, and no subcarriers are arranged. Discriminated into a second signal group consisting of subcarrier signals in the band,
The signal combining step receives the first signal group, and with respect to the first signal group, the subcarrier signals of the element antennas demultiplexed for each subcarrier band with respect to the element antennas having the same frequency arrangement. A moving target detection method characterized by combining each subcarrier signal.
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