JP2014174068A - Radar device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in which, upon detecting and tracking by an M-PRF(Medium-Pulse Repetition Frequency) in a pulsed Doppler radar, target tracking may be unstable due to an influence of a cloud in the vicinity of the target.SOLUTION: In a selection of a noise area upon performing a CFAR (Constant False Alarm Rate) process, when respective frequencies of highest signal intensity in top two noise areas having high average signal intensity coincide with each other, the top two noise areas are configured to be excluded from a selection object. Thereby, an influence of a cloud can be removed, and it becomes possible to continue to always perform correct and stable tracking.

Description

この発明は、レーダ装置に関するものである。詳しくはM−PRF(Medium-Pulse Repetition Frequency)追尾信号処理を行うレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus. More specifically, the present invention relates to a radar apparatus that performs M-PRF (Medium-Pulse Repetition Frequency) tracking signal processing.

従来、航空機搭載用パルス・ドップラ・レーダは、M−PRF追尾信号処理において、CFAR(Constant False Alarm Rate:一定誤警報確率)処理を実施している(例えば非特許文献1、特許文献1参照)。 Conventionally, an aircraft-mounted pulse Doppler radar has performed CFAR (Constant False Alarm Rate) processing in M-PRF tracking signal processing (see, for example, Non-Patent Document 1 and Patent Document 1). .

特開2012−159343号公報JP 2012-159343 A

Guy Morris Linda Harkness 著、「Airborne Pulsed Doppler Radar Second Edition」、ARTECH HOUSE, Inc、Chapter 6Guy Morris Linda Harkness, "Airborne Pulsed Doppler Radar Second Edition", ARTECH HOUSE, Inc, Chapter 6

CFAR処理とは、受信信号中の検出対象位置と、その周辺に設定したノイズ領域との信号強度の差によってS/N比を算出し、検出対象位置に目標信号が存在するか否かを判定する処理である。 CFAR processing calculates the S / N ratio based on the difference in signal strength between the detection target position in the received signal and the noise region set around it, and determines whether the target signal exists at the detection target position. It is processing to do.

しかし、目標の近傍に雲からの反射信号が存在した場合、CFAR処理でのノイズ領域に雲からの反射信号が入り込むことによって目標信号のS/N比が劣化し、探知及び追尾が不安定になるという問題点がある。
特許文献1のように、反射信号の大きさによるウェザークラッタの判定や、単純なしきい値の調整によるウェザークラッタの除去が考えられているが、航空機搭載用のパルス・ドップラ・レーダにおけるM−PRF処理においては、目標検出精度において更なる改善策が求められていた。
However, when there is a reflected signal from the cloud in the vicinity of the target, the S / N ratio of the target signal deteriorates due to the reflected signal from the cloud entering the noise area in the CFAR processing, and detection and tracking become unstable. There is a problem of becoming.
As disclosed in Patent Document 1, it is considered to determine weather clutter based on the magnitude of a reflected signal, or to remove weather clutter by simply adjusting a threshold value, but M-PRF in a pulse Doppler radar mounted on an aircraft. In processing, further improvement measures have been demanded in target detection accuracy.

M−PRF探知及び追尾におけるCFAR処理は、時間(距離)、ドップラ周波数(速度)で表される2次元の軸上に描写したFRマップ(Frequency-Range)上にて実施される。一般的なCFAR処理では、検出対象セルに存在する信号の強度と、周辺に設定したノイズ領域に存在する信号の強度との比をS/N比として、検出対象セルにおける追尾対象となる信号の存在有無を判定していた。 The CFAR processing in M-PRF detection and tracking is performed on an FR map (Frequency-Range) depicted on a two-dimensional axis represented by time (distance) and Doppler frequency (velocity). In general CFAR processing, the ratio of the intensity of a signal present in a detection target cell and the intensity of a signal present in a surrounding noise region is defined as an S / N ratio, and the signal to be tracked in the detection target cell is detected. The presence or absence was judged.

航空機搭載用パルス・ドップラ・レーダで広く用いられているXバンド帯の電磁波は、航空機等の人工物の他、雲によっても反射する性質を持つ。そのため、目標機の周辺に雲が存在し、それが自機レーダのビーム内に捉えられた場合には、FRマップにおいても雲からの反射信号が写りこむことがある。 X-band electromagnetic waves widely used in aircraft-mounted pulse Doppler radars have the property of being reflected by clouds as well as artificial objects such as aircraft. For this reason, when a cloud exists around the target aircraft and is captured in the beam of the own radar, a reflected signal from the cloud may be reflected in the FR map.

目標機の近傍に雲が存在した場合、FRマップでの時間軸において、雲信号は目標信号の近傍に発生する。
移動速度について、目標である航空機と雲との間では大幅に異なるが、それぞれの進行方向及びFRマップでの周波数軸の折り返し処理の条件によっては、FRマップ上の周波数軸においても、雲信号が目標信号の近傍に発生する場合がある。
When a cloud exists in the vicinity of the target aircraft, a cloud signal is generated in the vicinity of the target signal on the time axis in the FR map.
Although the moving speed is significantly different between the target aircraft and the cloud, the cloud signal may also appear on the frequency axis on the FR map depending on the direction of travel and the frequency axis folding processing in the FR map. It may occur near the target signal.

このように、目標信号の近傍に雲信号が映りこみ、さらにCFAR処理におけるノイズ領域内に入り込んだ場合、ノイズ領域の信号強度が上昇するため、相対的に追尾対象である目標信号のS/N比が低下してしまう。
その結果、目標探知の失敗や追尾外れ、及び雲信号への追尾乗り移り等が発生するという問題があった。
In this way, when a cloud signal appears in the vicinity of the target signal and further enters the noise region in the CFAR process, the signal strength in the noise region increases, so the S / N of the target signal that is the target of tracking relatively. The ratio will decrease.
As a result, there have been problems such as failure in target detection, tracking failure, tracking transfer to a cloud signal, and the like.

この発明は係る課題を解決するために成されたものであり、目標信号と雲信号との特徴の差異を利用することで両者の切り分けを行い、雲からの反射信号の影響を除去することによって、雲が目標機近傍に存在する状況においても安定探知及び安定追尾を実現する事を目的とする。 The present invention has been made to solve the problem, and by using the difference in characteristics between the target signal and the cloud signal, the two are separated, and the influence of the reflected signal from the cloud is removed. The purpose is to realize stable detection and tracking even in a situation where clouds exist in the vicinity of the target aircraft.

この発明に係るレーダ装置は、アンテナと接続する受信機と、前記受信機で受信したレーダ受信信号の中から目標信号を検出する信号処理部を備えたレーダ装置であって、前記信号処理部は、距離データと周波数データで表される2次元座標上に前記レーダ受信信号の信号強度をプロットしたFRマップを作成するFR信号生成部と、前記FRマップ上でCFAR処理の対象となる領域を選択し、選択した領域における平均信号強度と、選択した目標候補信号の信号強度を用いてS/N比を算出し、前記S/N比が所定のしきい値以上である場合に前記目標候補信号は目標信号であると判定する目標判定部とを備え、前記目標判定部は、前記CFAR処理の対象領域のうち、2つの領域において同一周波数に所定の強度以上の信号が存在する場合に、前記2つの領域を前記CFAR処理の対象領域から除外するようにした。 A radar apparatus according to the present invention includes a receiver connected to an antenna, and a signal processing unit that detects a target signal from radar reception signals received by the receiver, wherein the signal processing unit includes: An FR signal generation unit that creates an FR map in which the signal strength of the radar reception signal is plotted on two-dimensional coordinates represented by distance data and frequency data, and an area to be subjected to CFAR processing on the FR map The S / N ratio is calculated using the average signal strength in the selected region and the signal strength of the selected target candidate signal, and the target candidate signal is calculated when the S / N ratio is equal to or greater than a predetermined threshold value. Includes a target determination unit that determines that the signal is a target signal, and the target determination unit includes signals having a predetermined intensity or higher at the same frequency in two regions of the target regions of the CFAR processing. The case was the two regions to be excluded from the target area of the CFAR processing.

この発明に係るレーダ装置によれば、目標信号の近傍に雲信号等が映りこむことによって相対的に追尾対象である目標信号のS/N比が低下してしまう状況においても、目標信号を精度良く検出して目標の安定探知及び安定追尾を行うことができる。 According to the radar apparatus of the present invention, the target signal is accurately detected even in a situation where the S / N ratio of the target signal to be tracked relatively decreases due to the cloud signal or the like being reflected in the vicinity of the target signal. It is possible to detect well and perform stable detection and stable tracking of the target.

この発明の実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における信号処理部の動作を示すブロック図である。It is a block diagram which shows operation | movement of the signal processing part in Embodiment 1 of this invention. 一般的な信号処理方法による目標検出を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the target detection by a general signal processing method. 雲信号の発生を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating generation | occurrence | production of a cloud signal. この発明の実施の形態1における信号処理部(図2)による目標検出を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the target detection by the signal processing part (FIG. 2) in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における信号処理部(図2)による目標検出を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the target detection by the signal processing part (FIG. 2) in Embodiment 1 of this invention.

実施の形態1.
この発明に係るレーダ装置、および信号の流れについて図を用いて説明する。
図1はこの発明の実施の形態1に係るレーダ装置の構成を示した図であり、レーダ装置内でのレーダ波の受信からレンジ算出処理を行う機器の構成を示している。図1においてレーダ装置はアンテナ1と、励振受信機2と、信号処理器3から構成される。信号処理機3は、さらに信号処理部4とデータ処理部5から構成される。
図1において、アンテナ1が受信信号を受信し、励振受信機2によって処理された受信信号は、信号処理器3に送られる。そして信号処理部4において、高速フーリエ変換、CFAR処理及びピーク検出が行われ、ドップラ周波数データを取得する。
得られたドップラ周波数データはデータ処理部5に送られる。
Embodiment 1 FIG.
A radar apparatus and a signal flow according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a configuration of a device that performs a range calculation process from reception of a radar wave in the radar apparatus. In FIG. 1, the radar apparatus includes an antenna 1, an excitation receiver 2, and a signal processor 3. The signal processor 3 further includes a signal processing unit 4 and a data processing unit 5.
In FIG. 1, the antenna 1 receives a received signal, and the received signal processed by the excitation receiver 2 is sent to the signal processor 3. The signal processing unit 4 performs fast Fourier transform, CFAR processing, and peak detection, and acquires Doppler frequency data.
The obtained Doppler frequency data is sent to the data processing unit 5.

信号処理部4にて行われるCFAR処理について説明する。図2は信号処理部4の動作を示すブロック図である。
信号処理部4は励振受信機2から受け取った受信信号の中から目標信号を検出し、データ処理部5に出力する機能を有している。
信号処理部4はFR信号生成部101、検出信号強度算出部102、検出信号データ記憶部103、検出対象指示部104、ノイズレベル算出部105、ノイズデータ記憶部106、ノイズ領域選択部107、目標判定部108から構成される。
The CFAR process performed by the signal processing unit 4 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the operation of the signal processing unit 4.
The signal processing unit 4 has a function of detecting a target signal from the reception signals received from the excitation receiver 2 and outputting the target signal to the data processing unit 5.
The signal processing unit 4 includes an FR signal generation unit 101, a detection signal intensity calculation unit 102, a detection signal data storage unit 103, a detection target instruction unit 104, a noise level calculation unit 105, a noise data storage unit 106, a noise region selection unit 107, a target The determination unit 108 is configured.

FR信号生成部101では、励振受信機2から入力されたレーダ受信信号に対してFRマップを構成するデータを生成する。距離データは信号の受信時間によって得られ、それぞれの距離ごとに高速フーリエ変換と振幅検出を行うことで周波数データを算出する。
FR信号生成部101は、距離データ(時間軸)と周波数データ(周波数軸)で表される2次元座標上に信号強度をプロットすることでFRマップを作成し、作成したFRマップを検出信号強度算出部102とノイズレベル算出部105に出力する。
The FR signal generation unit 101 generates data constituting an FR map for the radar reception signal input from the excitation receiver 2. The distance data is obtained from the signal reception time, and the frequency data is calculated by performing fast Fourier transform and amplitude detection for each distance.
The FR signal generation unit 101 creates an FR map by plotting the signal intensity on two-dimensional coordinates represented by distance data (time axis) and frequency data (frequency axis), and uses the created FR map as a detection signal intensity. It outputs to the calculation part 102 and the noise level calculation part 105.

検出信号強度算出部102は、作成したFRマップ上において目標検出処理対象となる範囲内の全てのセルに対して信号強度を求め、セルのアドレスを付与して検出信号データ記憶部103に格納する。
なお、目標検出処理対象とする範囲は外部操作や動作モードから与えられるものであり、捜索と追尾の違い等によって異なるが、この差異は発明の効果に影響しない。
The detection signal strength calculation unit 102 obtains signal strengths for all cells in the target detection processing target range on the created FR map, assigns cell addresses, and stores them in the detection signal data storage unit 103. .
Note that the target detection processing target range is given by an external operation or operation mode, and varies depending on the difference between search and tracking, but this difference does not affect the effect of the invention.

検出信号データ記憶部103は、検出信号強度算出部102から入力されたセルの信号強度データを格納する。また、検出対象指示部104の指示に従って信号強度データを目標判定部108へ出力する。 The detection signal data storage unit 103 stores cell signal strength data input from the detection signal strength calculation unit 102. Further, the signal strength data is output to the target determination unit 108 in accordance with the instruction of the detection target instruction unit 104.

検出対象指示部104は、FRマップ上でCFAR処理の対象となる範囲を予め記憶している。
検出対象指示部104は、この範囲内で検出対象セルを設定し、そのセルのアドレスを検出信号データ記憶部103に送る。さらに、ノイズ領域選択部107に検出対象セルのアドレスを送り、検出対象セルに対応したノイズデータを選択させる。これらの処理を対象範囲内の全てのセルに対して順に実施していく。
なお、CFAR処理の対象範囲は外部操作や動作モードから与えられるものであり、捜索と追尾の違い等によって異なるが、この差異は発明の効果に影響しない。
The detection target instruction unit 104 stores in advance a range to be subjected to CFAR processing on the FR map.
The detection target instruction unit 104 sets a detection target cell within this range, and sends the address of the cell to the detection signal data storage unit 103. Further, the address of the detection target cell is sent to the noise region selection unit 107, and noise data corresponding to the detection target cell is selected. These processes are sequentially performed on all cells in the target range.
The target range of the CFAR process is given by an external operation or an operation mode, and varies depending on the difference between search and tracking, but this difference does not affect the effect of the invention.

ノイズレベル算出部105では、得られたFRマップ上の処理対象範囲に存在する全てのセルに対し、それぞれのセルを基準としたノイズ領域を設定し、ノイズ領域内の平均信号強度を算出する。
さらに本発明では、平均信号強度だけではなく、ノイズエリア(ノイズ領域)内で最も信号強度の高いセルの周波数を算出する。
これらの平均信号強度及び最も信号強度の高いセルの周波数の組合せを一つのノイズデータとし、セルのアドレスを付与してノイズデータ記憶部106に格納する。
なお、ノイズ領域はFRマップ上で一定の広さを持った領域であり、その形状はノイズレベル算出部105に予め記憶されている。ノイズ領域の形状については周波数軸方向に一定の長さを有している必要があるが、その他の特徴については発明の効果に影響しない。
The noise level calculation unit 105 sets a noise region based on each cell for all cells existing in the processing target range on the obtained FR map, and calculates an average signal intensity in the noise region.
Furthermore, in the present invention, not only the average signal strength but also the frequency of the cell having the highest signal strength in the noise area (noise region) is calculated.
A combination of the average signal strength and the frequency of the cell having the highest signal strength is set as one noise data, and a cell address is assigned and stored in the noise data storage unit 106.
Note that the noise region is a region having a certain size on the FR map, and its shape is stored in the noise level calculation unit 105 in advance. The shape of the noise region needs to have a certain length in the frequency axis direction, but other features do not affect the effect of the invention.

ノイズデータ記憶部106は、ノイズレベル算出部105から入力されたノイズデータを格納する。また、ノイズ領域選択部107の指示に従ってノイズデータをノイズ領域選択部107へ出力する。 The noise data storage unit 106 stores the noise data input from the noise level calculation unit 105. Further, noise data is output to the noise region selection unit 107 in accordance with an instruction from the noise region selection unit 107.

ノイズ領域選択部107は、検出対象指示部104から指示されたアドレスに対応したノイズデータをノイズデータ記憶部106から取得し、目標判定部108に出力する。 The noise region selection unit 107 acquires noise data corresponding to the address instructed from the detection target instruction unit 104 from the noise data storage unit 106 and outputs the noise data to the target determination unit 108.

一般的にCFAR処理では周囲と比較して強度の高い箇所を信号として認識するために、検出対象セルを基準として、その周辺に存在する複数の領域をノイズ領域として設定する。検出対象セルと、選択するノイズ領域との相対位置は、予めノイズ領域選択部107に記憶されている。
図3は、一般的な信号処理方法による目標検出を説明するための説明図であり、例えば図3(a)に示すように、ノイズ領域選択部107は検出対象セル109の周波数方向、レンジ方向ともに、左右対称となる4つのノイズ領域110〜113のノイズデータをノイズデータ記憶部106から取得する。ここで、ノイズ領域の数については、この発明の効果に影響するものではなく、一つの周波数に対して時間軸の異なる複数のノイズ領域が設定されていればよい。
In general, in the CFAR processing, in order to recognize a portion having a higher intensity than the surrounding as a signal, a plurality of regions existing around the detection target cell are set as a noise region on the basis of the detection target cell. The relative position between the detection target cell and the noise region to be selected is stored in the noise region selection unit 107 in advance.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining target detection by a general signal processing method. For example, as shown in FIG. 3A, the noise region selection unit 107 has a frequency direction and a range direction of the detection target cell 109. In both cases, the noise data of the four noise regions 110 to 113 that are symmetrical is acquired from the noise data storage unit 106. Here, the number of noise regions does not affect the effect of the present invention, and a plurality of noise regions having different time axes may be set for one frequency.

通常時の信号処理の概要を図3(b)に示す。一般的には、これらの4箇所のノイズデータ114〜117のうち、平均信号強度が最も高いノイズ領域のノイズデータ115を選択し、その平均信号強度を信号検出セルのS/N比算出におけるノイズ値として使用する。
図3(b)の例では、ノイズデータ115の平均信号強度は目標信号118の信号強度と比較して十分小さいため、算出されたS/N比が判定しきい値を超えることにより目標信号118の検出に成功する。
FIG. 3B shows an outline of normal signal processing. In general, the noise data 115 in the noise region having the highest average signal strength is selected from the noise data 114 to 117 at these four locations, and the average signal strength is used as the noise in calculating the S / N ratio of the signal detection cell. Use as a value.
In the example of FIG. 3B, since the average signal strength of the noise data 115 is sufficiently smaller than the signal strength of the target signal 118, the target signal 118 is exceeded when the calculated S / N ratio exceeds the determination threshold value. Successful detection.

この手法によると、標準的なノイズと比較して信号強度の大きい雲信号がノイズ領域に入り込み、ノイズ領域の平均信号強度を上昇させていた場合には、信号検出セルのS/N比が相対的に低下してしまい、正常なCFAR処理結果を得ることができなくなる。
そこで、本実施の形態では、本発明ではノイズ領域選択の手法として、雲信号判定を追加する。
According to this method, when a cloud signal having a larger signal strength than the standard noise enters the noise region, and the average signal strength of the noise region is increased, the S / N ratio of the signal detection cell is relative. And the normal CFAR processing result cannot be obtained.
Therefore, in the present embodiment, cloud signal determination is added as a noise region selection method in the present invention.

通常、目標の追尾に影響を与えるような雲は、航空機を大きく上回る大きさを有している。
図4は雲信号の発生を説明するための説明図であり、図4に示すとおり、自機から照射されたレーダのビームは、その射線上に存在する雲の端から端まで、連続的に反射を起こす。実空間での距離情報は、FRマップ上では時間軸上に現れるため、雲信号119は、FRマップ上において時間軸方向に長く伸びた信号として映りこむことになる。また、雲は全体がほぼ一定の速度を有しており、FRマップ上では周波数軸上で一定の値を取ることになる。
Usually, clouds that affect target tracking are much larger than aircraft.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the generation of cloud signals. As shown in FIG. 4, the radar beam emitted from the own aircraft is continuously transmitted from one end of the cloud to the other end of the cloud. Causes reflection. Since the distance information in the real space appears on the time axis on the FR map, the cloud signal 119 is reflected as a signal extending long in the time axis direction on the FR map. Further, the entire cloud has a substantially constant velocity, and takes a constant value on the frequency axis on the FR map.

雲信号判定の概要を図5に示す。図5は信号処理部4による目標検出を説明する図であり、目標信号118の近傍に雲信号119が存在していることを示している。
雲信号119は先述のとおり、同一の周波数で時間軸方向に長く伸びた形状となっている。
ここで、信号検出対象セルの周辺に均等に配置されているノイズ領域110〜113のうち、ノイズ領域112及びノイズ領域113には雲信号の影響が発生する。
このため、本実施の形態における信号処理部4は、周波数軸上において雲信号とは反対側に存在するノイズ領域110及びノイズ領域111を信号検出のS/N比算出に用いることで、雲信号の影響を除去する。
An outline of cloud signal determination is shown in FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining target detection by the signal processing unit 4 and shows that a cloud signal 119 exists in the vicinity of the target signal 118.
As described above, the cloud signal 119 has a shape extending long in the time axis direction at the same frequency.
Here, of the noise regions 110 to 113 that are evenly arranged around the signal detection target cell, the noise region 112 and the noise region 113 are affected by the cloud signal.
For this reason, the signal processing unit 4 in the present embodiment uses the noise region 110 and the noise region 111 existing on the opposite side of the cloud signal on the frequency axis to calculate the S / N ratio for signal detection, thereby Remove the effects of.

雲信号の影響を受けたノイズ領域を処理の過程から除去するためには、雲信号の存在有無を判定する必要がある。ノイズ領域に雲信号が映りこんでいることを判定するため、本実施の形態では、雲信号特有の同一周波数で時間軸方向に長く伸びた形状を利用する。ノイズデータ記憶部106に格納されているノイズデータとして、ノイズ領域の平均信号強度の他に、最も信号強度の高いセルの周波数がある。同一の周波数で時間軸方向に長く伸びた雲信号は、ノイズ領域112とノイズ領域113の両方に映り込むため、ノイズ領域112のノイズデータ116とノイズ領域113のノイズデータ117では、最も信号強度の高いセルの周波数が一致することになる。 In order to remove the noise region affected by the cloud signal from the process, it is necessary to determine whether the cloud signal exists. In order to determine that the cloud signal is reflected in the noise region, the present embodiment uses a shape that extends long in the time axis direction at the same frequency peculiar to the cloud signal. The noise data stored in the noise data storage unit 106 includes the frequency of the cell having the highest signal strength in addition to the average signal strength in the noise region. Since the cloud signal extending long in the time axis direction at the same frequency is reflected in both the noise region 112 and the noise region 113, the noise data 116 of the noise region 112 and the noise data 117 of the noise region 113 have the highest signal intensity. High cell frequencies will match.

目標判定部108が4つのノイズ領域からS/N比算出に用いるノイズ領域を選択する際に、この特徴を用いた条件を追加する。一般的なノイズ領域選択においては、最も平均信号強度の高いノイズ領域を選択するが、本発明ではまず平均信号強度が高い、上位2つのノイズ領域(ノイズ領域112及びノイズ領域113)を選択する。これらのノイズ領域が有するノイズデータ(ノイズデータ117及びノイズデータ118)について、最も信号強度の高いセルの周波数が一致した場合には雲信号が双方のノイズ領域に映りこんでいると判定し、これらをノイズ領域選択対象から除外する。 When the target determination unit 108 selects a noise region to be used for S / N ratio calculation from the four noise regions, a condition using this feature is added. In general noise region selection, a noise region having the highest average signal strength is selected. In the present invention, the top two noise regions (noise region 112 and noise region 113) having the highest average signal strength are selected first. Regarding the noise data (noise data 117 and noise data 118) included in these noise regions, if the frequencies of the cells having the highest signal intensity match, it is determined that the cloud signal is reflected in both noise regions. Are excluded from the noise region selection target.

目標判定部108は、残った2つのノイズ領域(ノイズ領域110及びノイズ領域111)のうち平均信号強度が大きい方を選択し、その平均信号強度を検出対象信号のS/N比算出におけるノイズ値として用いる。算出されたS/N比が予め設定されていた閾値を満足し、かつピーク検出に成功すれば検出対象セルの信号を目標信号としてデータ処理部5へ出力する。 The target determination unit 108 selects the larger one of the remaining two noise regions (the noise region 110 and the noise region 111), and uses the average signal strength as a noise value in calculating the S / N ratio of the detection target signal. Used as If the calculated S / N ratio satisfies a preset threshold value and the peak detection is successful, the signal of the detection target cell is output as a target signal to the data processing unit 5.

以上により、雲信号の時間軸方向に長く伸びるという信号形状の特徴を利用し、その影響を除去した状態での信号検出処理を行うことが可能となる。 As described above, it is possible to perform signal detection processing in a state where the influence of the signal shape is removed by using the feature of the signal shape of the cloud signal extending in the time axis direction.

次に、信号処理部4の動作について説明する。
図6は図2の信号処理部4の動作を示すフローチャート図である。図2において、信号処理部4は励振受信機2から入力されたレーダ受信信号を用いてFRマップを生成し、FRマップ上の対象範囲となる全セルに対して、検出信号強度とノイズデータを算出し、それぞれをデータ系列として記憶する(ステップS101)。
Next, the operation of the signal processing unit 4 will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the signal processing unit 4 of FIG. In FIG. 2, the signal processing unit 4 generates an FR map using the radar reception signal input from the excitation receiver 2, and detects the detected signal intensity and noise data for all cells in the target range on the FR map. Each is calculated and stored as a data series (step S101).

信号処理部4はFRマップ中のCFAR対象範囲内に存在するセルのうち、1つを検出対象セルとして選択する(ステップS102)。また、検出対象セルの信号強度をS/N比算出時のシグナル値として記憶する(ステップS103)。 The signal processing unit 4 selects one of the cells existing within the CFAR target range in the FR map as a detection target cell (step S102). Further, the signal intensity of the detection target cell is stored as a signal value at the time of calculating the S / N ratio (step S103).

信号処理部4はFRマップ上において、検出対象セルを基準として予め規定された位置に存在するノイズ領域から、最も平均信号強度の高い上位2つのノイズ領域を選択する(ステップS104)。これらのノイズ領域が有するノイズデータについて、最も信号強度が高いセルの周波数を比較する(ステップS105)。比較の結果、両者が一致した場合にはこれら2つのノイズ領域を選択対象から除外し、残りの2つのノイズ領域で平均信号強度による判定を実施する(ステップS106)。 On the FR map, the signal processing unit 4 selects the top two noise regions having the highest average signal strength from the noise regions existing at positions defined in advance with reference to the detection target cell (step S104). For the noise data of these noise regions, the frequency of the cell having the highest signal strength is compared (step S105). If the two match as a result of the comparison, these two noise regions are excluded from selection targets, and the determination based on the average signal intensity is performed on the remaining two noise regions (step S106).

なお、最も平均信号強度の高い上位2つのノイズ領域について、そのノイズデータから最も信号強度が高いセルの周波数が一致しなかった場合には、従来どおり最も平均信号強度の高いノイズ領域をCFAR処理に用いる(ステップS107)。 If the frequency of the cell with the highest signal strength does not match for the top two noise regions with the highest average signal strength from the noise data, the noise region with the highest average signal strength is used for CFAR processing as before. Used (step S107).

信号処理部4は、検出対象セルの信号強度をシグナル値とし、また選択されたノイズ領域の平均信号強度をノイズ値としてS/N比を算出する。S/N比の値が予め設定されたCFAR閾値を超え、かつピーク検出に成功すれば目標信号と判定してデータ処理部5に目標信号データを出力する(ステップS108、S109)。目標信号と判定しなければデータ処理部5には何も出力しない(ステップS110)。以降、FRマップ中のCFAR対象範囲内に存在する全てのセルに対して同様の動作を繰り返す。 The signal processing unit 4 calculates the S / N ratio using the signal intensity of the detection target cell as a signal value and the average signal intensity of the selected noise region as a noise value. If the value of the S / N ratio exceeds a preset CFAR threshold value and the peak detection is successful, it is determined as a target signal and the target signal data is output to the data processing unit 5 (steps S108 and S109). If it is not determined to be the target signal, nothing is output to the data processing unit 5 (step S110). Thereafter, the same operation is repeated for all cells existing in the CFAR target range in the FR map.

以上のように、この実施の形態によれば、航空機搭載レーダによるM-PRF探知及び追尾において、雲の影響を除外し、常に安定した探知及び追尾を実施することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, in the M-PRF detection and tracking by the airborne radar, it is possible to exclude the influence of clouds and always perform stable detection and tracking.

なお、上記の実施の形態はあくまでも一例であって、周波数情報とレンジ(時間)情報を用いて目標の探知及び追尾を行うパルス・ドップラ・レーダであれば、航空機のみならず、地上設置型のレーダなどに対しても同様に適用できるのは言うまでもない。 Note that the above embodiment is merely an example, and if it is a pulse Doppler radar that detects and tracks a target using frequency information and range (time) information, it is not only an aircraft but also a ground-mounted type. Needless to say, the present invention can be similarly applied to a radar or the like.

1 アンテナ、2 励振受信機、3 信号処理器、4 信号処理部、5 データ処理部、101 FR信号生成部、102 検出信号強度算出部、103 検出信号データ記憶部、104 検出対象指示部、105 ノイズレベル算出部、106 ノイズデータ記憶部、107 ノイズ領域選択部、108 目標判定部、109 検出対象セル、110〜113 ノイズ領域、114〜117 ノイズデータ、118 目標信号、119 雲信号。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna, 2 Excitation receiver, 3 Signal processor, 4 Signal processing part, 5 Data processing part, 101 FR signal generation part, 102 Detection signal strength calculation part, 103 Detection signal data storage part, 104 Detection object instruction | indication part, 105 Noise level calculation unit 106 Noise data storage unit 107 Noise region selection unit 108 Target determination unit 109 Detection target cell 110-113 Noise region 114-117 Noise data 118 Target signal 119 Cloud signal

Claims (4)

アンテナと接続する受信機と、前記受信機で受信したレーダ受信信号の中から目標信号を検出する信号処理部を備えたレーダ装置であって、
前記信号処理部は、距離データと周波数データで表される2次元座標上に前記レーダ受信信号の信号強度をプロットしたFRマップを作成するFR信号生成部と、前記FRマップ上でCFAR(Constant False Alarm Rate:一定誤警報確率)処理の対象となる領域を選択し、選択した領域における平均信号強度と、選択した目標候補信号の信号強度を用いてS/N比を算出し、前記S/N比が所定のしきい値以上である場合に前記目標候補信号は目標信号であると判定する目標判定部と、を備え、
前記目標判定部は、前記CFAR処理の対象領域のうち、2つの領域において同一周波数に所定の強度以上の信号が存在する場合に、前記2つの領域を前記CFAR処理の対象領域から除外することを特徴とするレーダ装置。
A radar device comprising a receiver connected to an antenna, and a signal processing unit for detecting a target signal from radar received signals received by the receiver,
The signal processing unit generates an FR map in which the signal intensity of the radar reception signal is plotted on two-dimensional coordinates represented by distance data and frequency data, and a CFAR (Constant False) on the FR map. (Alarm Rate: constant false alarm probability) A region to be processed is selected, an S / N ratio is calculated using the average signal strength in the selected region and the signal strength of the selected target candidate signal, and the S / N A target determination unit that determines that the target candidate signal is a target signal when the ratio is equal to or greater than a predetermined threshold;
The target determining unit excludes the two areas from the target area for the CFAR process when signals having a predetermined intensity or higher exist at the same frequency in the two areas among the target areas for the CFAR process. A characteristic radar device.
アンテナと接続する受信機と、前記受信機で受信したレーダ受信信号の中から目標信号を検出する信号処理部を備えたレーダ装置であって、
前記信号処理部は、
距離データと周波数データで表される2次元座標上に前記レーダ受信信号の信号強度をプロットしたFRマップを作成し、前記FRマップを検出信号強度算出部とノイズレベル算出部に出力するFR信号生成部と、
前記FRマップにおいて、目標検出の対象範囲であってアドレスを付与された複数のセルにおける信号強度を求める検出信号強度算出部と、
前記セル毎の信号強度のデータを記憶し、検出対象指示部が指示するセルにおける信号強度のデータを目標判定部に出力する検出信号データ記憶部と、
前記FRマップにおいて前記対象範囲内のセル毎に前記セルを基準としたノイズ領域を予め設定し、前記ノイズ領域内の平均信号強度と前記ノイズ領域内で最も信号強度の高いセルの周波数を算出するノイズレベル算出部と、
前記ノイズ領域毎に、前記ノイズ領域内の前記平均信号強度と前記最も信号強度の高いセルの周波数の組み合わせをノイズデータとして記憶するノイズデータ記憶部と、
前記ノイズデータ記憶部から、前記ノイズ領域毎のノイズデータを取得し目標判定部に出力するノイズ領域選択部と、
前記検出信号データ記憶部から入力した信号強度と、前記ノイズ領域選択部から入力した前記ノイズ領域毎の前記平均信号強度の中で最も高い平均信号強度とを用いてS/N比を算出し、前記S/N比が所定のしきい値以上である場合に前記セルにおける信号を目標信号であると判定する目標判定部と、を備え、
前記目標判定部は、前記ノイズ領域選択部から入力した前記ノイズ領域毎の前記平均信号強度の中で、平均信号強度の高い上位2つのノイズ領域を選択し、選択したノイズ領域における最も信号強度の高いセルの周波数が一致する場合は、前記上位2つのノイズ領域を除外した他のノイズ領域の平均信号強度の中で最も高い平均信号強度を用いてS/N比を算出することを特徴とするレーダ装置。
A radar device comprising a receiver connected to an antenna, and a signal processing unit for detecting a target signal from radar received signals received by the receiver,
The signal processing unit
Create an FR map in which the signal strength of the radar reception signal is plotted on two-dimensional coordinates represented by distance data and frequency data, and output the FR map to a detection signal strength calculation unit and a noise level calculation unit And
In the FR map, a detection signal strength calculation unit that obtains signal strengths in a plurality of cells to which addresses are assigned in a target detection target range;
A detection signal data storage unit that stores data of signal strength for each cell and outputs data of signal strength in a cell indicated by a detection target instruction unit to a target determination unit;
In the FR map, a noise region based on the cell is preset for each cell in the target range, and an average signal strength in the noise region and a frequency of a cell having the highest signal strength in the noise region are calculated. A noise level calculator,
For each noise region, a noise data storage unit that stores, as noise data, a combination of the average signal strength in the noise region and the frequency of the cell having the highest signal strength;
A noise region selection unit that obtains noise data for each noise region from the noise data storage unit and outputs the noise data to the target determination unit;
An S / N ratio is calculated using the signal strength input from the detection signal data storage unit and the highest average signal strength among the average signal strengths for each of the noise regions input from the noise region selection unit, A target determination unit that determines that a signal in the cell is a target signal when the S / N ratio is equal to or greater than a predetermined threshold;
The target determination unit selects the top two noise regions having the highest average signal strength among the average signal strengths for each of the noise regions input from the noise region selection unit, and has the highest signal strength in the selected noise region. When the frequencies of the high cells match, the S / N ratio is calculated using the highest average signal strength among the average signal strengths of other noise regions excluding the upper two noise regions. Radar device.
前記ノイズ領域は、距離と周波数で表される2次元座標において、周波数軸方向に一定の長さを有していることを特徴とする請求項2記載のレーダ装置。 The radar apparatus according to claim 2, wherein the noise region has a certain length in the frequency axis direction in two-dimensional coordinates represented by a distance and a frequency. 前記ノイズ領域は、距離と周波数で表される2次元座標において、目標信号の位置を中心として予め4箇所以上設定されていることを特徴とする請求項3記載のレーダ装置。 4. The radar apparatus according to claim 3, wherein the noise region is set in advance at four or more locations around the position of the target signal in two-dimensional coordinates represented by distance and frequency.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020138108A1 (en) * 2018-12-25 2020-07-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Detection device and detection method
CN112363142A (en) * 2020-11-13 2021-02-12 西安空间无线电技术研究所 Efficient engineering implementation method for CFAR (computational fluid dynamics) detection of spaceborne detection radar

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