JP2015036628A - Passive radar device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自らは電波を送信せず、自らと非協調に動作している他の送信源からの送信信号を受信して目標探知等を行うパッシブレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a passive radar device that does not transmit radio waves and that receives a transmission signal from another transmission source operating in an uncooperative manner with itself and performs target detection and the like.
パッシブレーダは、自らは電波を送信せず、自らと非協調に動作している他の送信源からの送信信号を受信して、目標探知等を行う。送信源としては人工衛星や電波塔等を用い、テレビ放送波等を送信信号として用いる場合等がある。送信源からの送信信号の直接波と、目標等にて反射して到来する目標散乱波との相互相関を求めて目標信号の探知を行い、さらに伝搬距離や到来角度の推定値を求めて目標位置推定等を行う。
パッシブレーダは、直接波の受信を行うREF系と目標散乱波の受信を行うSUR系の2つの受信系統と、これらの出力を用いて目標探知等を行う信号処理部とから構成される。パッシブレーダにて受信する直接波電力は、目標信号電力に比べて一般に十分大きいことから、REF系は比較的低利得のアンテナを用いて直接波のみを選択的に受信できるように設計する。SUR系は、微弱な目標信号電力を受信できるように比較的高利得のアンテナを用いるとともに、目標探知能力の劣化を避けるため、直接波の受信電力を抑圧するように設計する。
SUR系にて直接波が受信される場合、相互相関出力には直接波の相互相関成分が含まれる。特に直接波抑圧が十分でない場合には、直接波の相互相関サイドローブに、微弱な目標信号の相互相関成分が埋もれてしまい、目標探知能力が劣化してしまう問題がある。
また、低高度目標を探知する場合にはSUR系のアンテナビームを低仰角方向に指向する。このとき、SUR系には、同方向に存在する建物、山、海などの複数の固定物に反射して到来するクラッタも受信される。クラッタ受信電力が大きい場合、クラッタの相互相関サイドローブに微弱な目標信号の相互相関成分が埋もれてしまい、直接波の場合と同様、目標探知能力が劣化してしまう問題がある。
The passive radar itself does not transmit radio waves but receives transmission signals from other transmission sources operating in an uncooperative manner with itself, and performs target detection and the like. As a transmission source, an artificial satellite, a radio tower, or the like is used, and a television broadcast wave or the like is used as a transmission signal. The target signal is detected by obtaining the cross-correlation between the direct wave of the transmission signal from the transmission source and the target scattered wave that is reflected and arrives at the target, etc., and the estimated value of the propagation distance and the arrival angle is further obtained. Perform position estimation.
The passive radar is composed of two reception systems, a REF system that receives direct waves and a SUR system that receives target scattered waves, and a signal processing unit that performs target detection and the like using these outputs. Since the direct wave power received by the passive radar is generally sufficiently larger than the target signal power, the REF system is designed to selectively receive only the direct wave using a relatively low gain antenna. The SUR system uses a relatively high gain antenna so as to receive a weak target signal power, and is designed to suppress the reception power of the direct wave in order to avoid degradation of the target detection capability.
When a direct wave is received by the SUR system, the cross-correlation output includes a cross-correlation component of the direct wave. In particular, when direct wave suppression is not sufficient, there is a problem that the cross-correlation component of the weak target signal is buried in the cross-correlation side lobe of the direct wave, and the target detection capability deteriorates.
When detecting a low altitude target, the SUR antenna beam is directed in the low elevation direction. At this time, the SUR system also receives clutter reflected by a plurality of fixed objects such as buildings, mountains, and seas existing in the same direction. When the clutter reception power is large, the cross-correlation component of the weak target signal is buried in the cross-correlation side lobe of the clutter, and there is a problem that the target detection capability deteriorates as in the case of the direct wave.
そこで、このような直接波およびクラッタ(以降、まとめて不要波と呼ぶ場合がある)による目標探知能力劣化の問題を解決するための方法として、例えば特許文献1に示されるようなパッシブレーダ装置があった。 Therefore, as a method for solving the problem of target detection capability degradation caused by such direct waves and clutter (hereinafter, sometimes referred to as unnecessary waves collectively), for example, a passive radar device as shown in Patent Document 1 is used. there were.
上記特許文献1に示された従来のパッシブレーダ装置は、目標探知能力劣化の要因となる直接波のみを選択的に抑圧することを目的にしたものである。従って、比較的高度の高い目標を探知する場合など、クラッタの影響が無視できる際には、直接波による目標探知能力劣化を改善することができる。しかしながら、低高度目標を探知する場合など、クラッタの影響が無視できない際には、目標探知能力劣化を十分には改善できないという課題があった。 The conventional passive radar device disclosed in Patent Document 1 is intended to selectively suppress only direct waves that cause degradation of target detection capability. Therefore, when the influence of clutter is negligible, such as when detecting a relatively high target, it is possible to improve target detection capability degradation due to direct waves. However, when the influence of clutter cannot be ignored, such as when detecting a low altitude target, there has been a problem that target detection capability deterioration cannot be sufficiently improved.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、直接波のみならずクラッタも抑圧可能なパッシブレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a passive radar device capable of suppressing not only direct waves but also clutter.
この発明に係るパッシブレーダ装置は、自らと非協調に動作する送信局から送信された信号による目標からの反射波とクラッタおよび送信局からの直接波を受信するSUR系受信部と、SUR系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるSUR系FFT部と、送信局から送信された信号の直接波を受信するREF系受信部と、REF系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるREF系FFT部と、SUR系FFT部およびREF系FFT部で求めた周波数スペクトルから受信信号ベクトルを形成する受信信号ベクトル形成部と、受信信号ベクトル形成部の受信信号ベクトルと、REF系FFT部からの周波数スペクトルとからSUR系受信部で受信した不要波の抑圧を行い、不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める不要波抑圧部と、不要波抑圧後受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を適用して、不要波抑圧後相互相関出力を求めるIFFT部とを備えたものである。 A passive radar device according to the present invention includes a SUR system receiving unit that receives a reflected wave from a target and a direct wave from a clutter and a transmission station by a signal transmitted from a transmitting station that operates uncoordinated with itself, and a SUR system receiving A SUR-based FFT unit that obtains a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to the received signal of the signal receiving unit, a REF-based receiving unit that receives a direct wave of the signal transmitted from the transmitting station, and a reception of the REF-based receiving unit A REF FFT unit that obtains a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to the signal, a received signal vector formation unit that forms a received signal vector from the frequency spectrum obtained by the SUR system FFT unit and the REF system FFT unit, Received by the SUR receiving unit from the received signal vector of the received signal vector forming unit and the frequency spectrum from the REF FFT unit. An unnecessary wave suppression unit that suppresses unnecessary waves and obtains a reception signal vector after unnecessary wave suppression, and an IFFT that calculates an inverse correlation after unnecessary wave suppression by applying an inverse fast discrete Fourier transform to the reception signal vector after unnecessary wave suppression Part.
この発明のパッシブレーダ装置は、受信信号ベクトル形成部の受信信号ベクトルと、REF系FFT部からの周波数スペクトルとからSUR系受信部で受信した不要波の抑圧を行い、不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める不要波抑圧部を備えたので、直接波のみならずクラッタも抑圧可能なパッシブレーダ装置を得ることができる。 The passive radar device according to the present invention suppresses unnecessary waves received by the SUR system reception unit from the reception signal vector of the reception signal vector forming unit and the frequency spectrum from the REF system FFT unit, and receives signal vectors after unnecessary wave suppression. Therefore, a passive radar device capable of suppressing not only direct waves but also clutter can be obtained.
実施の形態1.
本実施の形態1は、SUR系に到来する不要波抑圧を行うものである。
図1から図4は、本発明のパッシブレーダ装置の実施の形態1を示す構成図である。
まず図1について説明する。
図1において、送信局1は、送信信号をパッシブレーダと非協調に動作して生成する送信源である。送信アンテナ2は、送信局1にて生成した送信信号を空間放射するアンテナである。また、図1中、SUR系アンテナ3、SUR系受信機4、SUR系FFT部5、REF系アンテナ6、REF系受信機7、REF系FFT部8、受信信号ベクトル形成部9、不要波抑圧部10、IFFT部11は、実施の形態1におけるパッシブレーダ装置を示している。
Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, unnecessary waves that arrive at the SUR system are suppressed.
1 to 4 are configuration diagrams showing Embodiment 1 of the passive radar device of the present invention.
First, FIG. 1 will be described.
In FIG. 1, a transmission station 1 is a transmission source that generates a transmission signal by operating in a coordinated manner with a passive radar. The transmission antenna 2 is an antenna that spatially radiates a transmission signal generated by the transmission station 1. Further, in FIG. 1, a
SUR系アンテナ3は、送信アンテナ2から空間放射された送信信号が航空機等の目標100にて反射した目標散乱波と、建物、山、海などにて反射したクラッタと、送信アンテナ2から直接伝搬した直接波を受信するアンテナである。SUR系受信機4は、SUR系アンテナ3での受信信号を所定の周波数変換およびAD変換によりデジタル化する装置であり、SUR系アンテナ3と共にSUR系受信部を構成している。SUR系FFT部5は、SUR系受信機4からの受信信号に高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求める処理部である。REF系アンテナ6は、送信アンテナ2から空間放射された送信信号が直接伝搬した直接波を受信するアンテナである。REF系受信機7は、REF系アンテナ6での受信信号を所定の周波数変換およびAD変換によりデジタル化する装置であり、REF系アンテナ6と共にREF系受信部を構成している。REF系FFT部8は、REF系受信機7からの受信信号に高速離散フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)を適用して周波数スペクトルを求める処理部である。受信信号ベクトル形成部9は、SUR系FFT部5およびREF系FFT部8からの周波数スペクトルから受信信号ベクトルを形成する処理部である。不要波抑圧部10は、受信信号ベクトル形成部9からの受信信号ベクトルと、REF系FFT部8からの周波数スペクトルとからSUR系受信部で受信した不要波の抑圧を行い、不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める処理部である。IFFT部11は、不要波抑圧部10からの不要波抑圧後受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換(IFFT:Inverse FFT)を適用して、不要波抑圧後相互相関出力を求める処理部である。
The
次に、上記不要波抑圧部10の構成について図2を用いて説明する。図2に示す不要波抑圧部10は、不要波遅延時間推定部20、不要波FFT部21、複素電力スペクトル推定部22、第1の直交射影行列算出部23、第1の直交射影部24を備えている。不要波遅延時間推定部20は、受信信号ベクトル形成部9からの受信信号ベクトルから、SUR系に対するREF系への不要波到来時刻の遅延時間を推定する処理部である。不要波FFT部21は、REF系受信機7からの受信信号に対し、不要波遅延時間に基づくFFTを適用した周波数スペクトルを求める処理部である。複素電力スペクトル推定部22は、REF系および不要波FFT部21の周波数スペクトルから複素電力スペクトルを求める処理部である。第1の直交射影行列算出部23は、複素電力スペクトル推定部22からの複素電力スペクトルと、不要波遅延時間推定部20からの不要波遅延時間とから、不要波抑圧のための直交射影行列を求める処理部である。第1の直交射影部24は、受信信号ベクトル形成部9からの受信信号ベクトルに、第1の直交射影行列算出部23からの直交射影行列を乗じて不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める処理部である。
Next, the configuration of the unnecessary
次に、図2における不要波遅延時間推定部20の構成について説明する。
図3は、不要波遅延時間推定部20の一例を示すブロック図である。この例では、不要波遅延時間推定部20として、遅延時間推定系IFFT部30、振幅検波部31、直接波遅延時間サンプル番号推定部32、クラッタ遅延時間サンプル番号推定部33を備えている。遅延時間推定系IFFT部30は、受信信号ベクトル形成部9からの受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を適用して、相互相関出力を求める処理部である。振幅検波部31は、遅延時間推定系IFFT部30からの相互相関出力の振幅検波信号を求める処理部である。直接波遅延時間サンプル番号推定部32は、振幅検波部31から出力された振幅検波信号から直接波遅延時間に対応するサンプル番号を推定する処理部である。クラッタ遅延時間サンプル番号推定部33は、振幅検波部31から出力された振幅検波信号と、直接波遅延時間サンプル番号推定部32から出力された直接波遅延時間サンプル番号と、クラッタ個数とから、クラッタ遅延時間サンプル番号を推定する処理部である。
Next, the configuration of the unnecessary wave delay
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the unnecessary wave delay
図4は、不要波遅延時間推定部20の他の例を示すブロック図である。この例では、不要波遅延時間推定部20として、遅延時間推定系IFFT部30、振幅検波部31、不要波遅延時間サンプル番号推定部34を備えており、遅延時間推定系IFFT部30と振幅検波部31は図3の構成と同様である。また、不要波遅延時間サンプル番号推定部34は、振幅検波部31から出力された振幅検波信号に対し、クラッタ個数、スレッショルド、累積電力比のいずれかに基づいて、不要波遅延時間サンプル番号を推定する処理部である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating another example of the unnecessary wave delay
続いて、実施の形態1のパッシブレーダ装置における処理の流れを図1から図4を用いて説明する。説明は、まず本発明のパッシブレーダ装置における不要波抑圧法の理論を述べた後、図1から図4に示す各処理との対応を示して処理の流れを明らかにする。 Next, the flow of processing in the passive radar device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the description, the theory of the unnecessary wave suppression method in the passive radar device of the present invention is first described, and then the flow of the processing is clarified by showing the correspondence with each processing shown in FIGS.
いま、REF系にて受信される送信信号、すなわち直接波をb(t)とし、これを一定間隔Δtにてサンプリングするとき、サンプリング後の直接波b[i]は以下のように表せる。ただし、iはサンプリング番号である。
SUR系には、直接波がREF系に到達した時間を基準とする遅延時間t0を伴う直接波b(t−t0)に加え、同遅延時間tk(k=1,…,K)を伴うK個のクラッタ、および同遅延時間tSの目標散乱波が到来する。これらを含む受信信号をzsur(t)とすると、そのサンプリング後の受信信号zsur[i]は以下のように与えられる。
ただし、○はアダマール積である。また,i0,ik,iSはそれぞれ遅延時間t0,tk,tsに対応するサンプリング番号である。
REF系には直接波を含む受信信号zref(t)が受信される。そのサンプリング後の受信信号zref[i]とすると、以下のように与えられる。ただし、β0,nref[i]はそれぞれ距離等による減衰係数、REF系受信機雑音である。
さらに以降の説明では、REF系アンテナの受信機雑音は直接波に比べて無視できるものとし、以降では次式のように扱う。
Now, when a transmission signal received by the REF system, that is, a direct wave is b (t) and this is sampled at a constant interval Δt, the direct wave b [i] after sampling can be expressed as follows. However, i is a sampling number.
In the SUR system, the delay time t k (k = 1,..., K) is added to the direct wave b (t−t 0 ) with a delay time t 0 based on the time when the direct wave reaches the REF system. And K target clutters with the same delay time t S arrive. If a received signal including these is z sur (t), the received signal z sur [i] after sampling is given as follows.
However, (circle) is a Hadamard product. Further, a i 0, i k, i S the delay time t 0, t k, a sampling number corresponding to the t s.
The REF system receives a reception signal z ref (t) including a direct wave. If the received signal z ref [i] after the sampling is given, it is given as follows. Here, β 0 , n ref [i] are an attenuation coefficient due to distance and the like, and REF receiver noise, respectively.
Further, in the following description, the receiver noise of the REF antenna is assumed to be negligible compared to the direct wave, and is handled as follows in the following.
相互相関とは次式による受信信号zsur(t),zref(t)との相関処理である。
さらにサンプリング後の受信信号で表すと以下のようになる。
実際の相互相関は±∞で定義されたzsur(t),zref(t)に対して有限な区間を設け、区間毎に処理を行う。本稿ではこの区間のことをPRI(Pulse Repetition Interval)と呼ぶことにする。以降では、PRI毎の相互相関処理の定式化を行う。
式(1)にて、サンプリング後の直接波b[i]を定義したが、インパルス信号δ[i]を用いれば、以下のように表すことができる。
次に、各PRI内での受信信号のサンプル数をRBとし、サンプル番号をj=1,…,RBとすると、iは次式のようなjとhの関数となる。ただし、hはPRIに与えるインデックス番号である。
よって、直接波b[i]は以下のように表すことができる。
Cross-correlation is a correlation process with received signals z sur (t) and z ref (t) according to the following equation.
Further, the received signal after sampling is expressed as follows.
In actual cross-correlation, a finite interval is provided for z sur (t) and z ref (t) defined by ± ∞, and processing is performed for each interval. In this paper, this section is referred to as PRI (Pulse Repeat Interval). Thereafter, the cross-correlation process for each PRI is formulated.
Although the direct wave b [i] after sampling is defined by the expression (1), if the impulse signal δ [i] is used, it can be expressed as follows.
Next, assuming that the number of received signal samples in each PRI is RB and the sample numbers are j = 1,..., RB, i is a function of j and h as shown in the following equation. Here, h is an index number given to PRI.
Therefore, the direct wave b [i] can be expressed as follows.
次に、第h番目のPRIでの相関処理を考える。対象となる受信信号は、当該PRIにて受信するもののみであり、当該PRI以外の受信信号は処理の対象ではない。そこで、第h番目のPRIにて処理する受信信号zref (h)[j],zsur (h)[j]を以下のように定義する。ただし、j=1,…,RBはPRI内でのサンプル番号であり、RBは受信信号のサンプル数である。zref (h)[j],zsur (h)[j]は、処理対象となるj=1,…,RB,h=hの条件にて定義されるものである。
式(11)および式(10)より、第h番目のPRIにて処理する直接波b(h)[j]が以下のように導かれる。
Next, consider the correlation processing in the h-th PRI. The target received signals are only those received by the PRI, and the received signals other than the PRI are not processing targets. Therefore, the received signals z ref (h) [j] and z sur (h) [j] processed in the h-th PRI are defined as follows. Here, j = 1,..., RB is a sample number in the PRI, and RB is the number of samples of the received signal. z ref (h) [j], z sur (h) [j] is defined under the condition of j = 1,..., RB, h = h to be processed.
From the equations (11) and (10), the direct wave b (h) [j] processed by the h-th PRI is derived as follows.
さらに、第h番目のPRIにて処理する遅延を伴う直接波b(h)[j−is]を以下のように定義する。なお、b(h)[j]、b(h)[j−is]の関係を図5に示す。
よって、式(13)および式(14)の関係を用いると、式(11)および式(12)の受信信号zref (h)[j],zsur (h)[j]はそれぞれ以下のように表される。
Further, a direct wave b (h) [j−i s ] with a delay processed in the h-th PRI is defined as follows. FIG. 5 shows the relationship between b (h) [j] and b (h) [j−i s ].
Therefore, using the relationship of Expression (13) and Expression (14), the received signals z ref (h) [j] and z sur (h) [j] in Expression (11) and Expression (12) are respectively It is expressed as follows.
以降では一般性を失わず、インデックス番号h=0に対応するPRIに関して説明を行う。
h=0の場合、式(15)および式(16)はそれぞれ以下のようになる。ただし、説明を簡略化するため、zref (0)[j],zsur (0)[j]をそれぞれzref[j],zsur[j]と表す。
よって、PRI内の受信信号zref[j],zsur[j]の相互相関出力y[j]は以下のように表される。
Hereinafter, the generality is not lost, and the PRI corresponding to the index number h = 0 will be described.
When h = 0, the equations (15) and (16) are as follows. However, in order to simplify the description, z ref (0) [j] and z sur (0) [j] are represented as z ref [j] and z sur [j], respectively.
Therefore, the cross-correlation output y [j] of the received signals z ref [j] and z sur [j] in the PRI is expressed as follows.
ここで、式(19)の演算は畳込み演算なので、時間ドメインではなく周波数ドメインにて実施して高速化を図る場合が多い。これは、式(19)の離散フーリエ変換が受信信号zsur[j]の周波数スペクトルzsur[m]と受信信号zref[j]の周波数スペクトルの複素共役zref *[m]の積に等しいという相関定理に基づく。すなわち、以下の関係が成り立つ。矢印⇔は離散フーリエ変換および逆離散フーリエ変換操作を表す。なお、m=1,…,Mは周波数スペクトル番号であり、M(≧2・RB−1)は周波数スペクトル点数である。
よって、SUR系とREF系の受信信号の周波数スペクトルをそれぞれ離散フーリエ変換(通常はFFTを用いる)により求め、これらのスペクトル積を逆離散フーリエ変換(通常はIFFTを用いる)することにより、相互相関出力y[j]を求めることができる。
Here, since the calculation of Expression (19) is a convolution calculation, it is often performed in the frequency domain instead of the time domain to increase the speed. This is because the discrete Fourier transform of Equation (19) is the product of the frequency spectrum z sur [m] of the received signal z sur [j] and the complex conjugate z ref * [m] of the frequency spectrum of the received signal z ref [j]. Based on the correlation theorem of equality. That is, the following relationship is established. Arrow ⇔ represents discrete Fourier transform and inverse discrete Fourier transform operations. Here, m = 1,..., M is a frequency spectrum number, and M (≧ 2 · RB−1) is a frequency spectrum score.
Therefore, the cross-correlation is obtained by obtaining the frequency spectra of the received signals of the SUR system and the REF system by discrete Fourier transform (usually using FFT) and inverse discrete Fourier transform (usually using IFFT) of these spectral products. The output y [j] can be determined.
ここで、B[m]を着目PRIの直接波b[j]の周波数スペクトルとすると、以下のように表せる。
Here, when B [m] is a frequency spectrum of the direct wave b [j] of the PRI of interest, it can be expressed as follows.
次に遅延を伴うSUR系での直接波について、b[j−is]を用いて考える。b[j−is]は以下のように表され、右辺第一項は着目PRIの直前PRIでのREF系で受信される直接波後半のisサンプルを、isサンプル遅延させたものであり、第二項は着目PRIの直接波前半のRB−isサンプルである。
以上の説明に基づき、式(17)および式(18)によるzref[j],zsur[j]の周波数スペクトルは以下のように表せる。
よって、スペクトル乗算値X(m)は以下のように表される。ただし、N[m]=B*[m]Nsur[m]である。
Next, a direct wave in the SUR system with a delay will be considered using b [j−i s ]. b [j−i s ] is expressed as follows, and the first term on the right side is obtained by delaying the s samples of the latter half of the direct wave received by the REF system in the PRI immediately before the PRI of interest by s samples. There, the second term is a RB-i s samples of the direct wave front half of interest PRI.
Based on the above description, the frequency spectra of z ref [j] and z sur [j] according to the equations (17) and (18) can be expressed as follows.
Therefore, the spectrum multiplication value X (m) is expressed as follows. However, N [m] = B * [m] N sur [m].
X[m]を並べたシングルスナップショットの受信信号ベクトルxを定義する。
式(30)より、以下のように変形できる。ただし、以降の議論に関係のないβ0 *は省略した(β0 *=1とした)。
A single snapshot received signal vector x in which X [m] are arranged is defined.
From the equation (30), it can be modified as follows. However, β 0 * which is not related to the following discussion was omitted (β 0 * = 1).
続いて、従来法の相互相関出力y[j]を得るために受信信号ベクトルに対するIFFTを行う。FFTの第m番目の係数ベクトルをwmとし、以下のようなyIFFTを求める。
Auuここで、yIFFT,Wはそれぞれ以下のとおりである。
このとき、従来の相互相関出力は、Mサンプルで構成されるyIFFTからRBサンプルを取り出したyとなる。
Subsequently, in order to obtain the cross-correlation output y [j] of the conventional method, IFFT is performed on the received signal vector. The m-th coefficient vector of FFT is set to w m , and the following y IFFT is obtained.
A u u where y IFFT and W are as follows.
At this time, the conventional cross-correlation output is y obtained by extracting the RB sample from the y IFFT composed of M samples.
受信信号ベクトルxに含まれる不要波は、式(35)中のAuuである。そこで、以下の射影行列Pnullを求める。
式(49)による射影行列Pnullを受信信号ベクトルxに乗じると、以下のように不要波抑圧後受信信号ベクトルxnullが得られる。
次いで、不要波抑圧後の相互相関出力ynull[j]を得るために不要波抑圧後受信信号ベクトルxnullに対するIFFTを行い、以下のyIFFT,nullを求める。
このとき、不要波抑圧後の相互相関出力は、Mサンプルで構成されるyIFFT,nullからRBサンプルを取り出したynullとなる。
The unnecessary wave included in the received signal vector x is A u u in Expression (35). Therefore, the following projection matrix P null is obtained.
By multiplying the reception signal vector x by the projection matrix P null according to Equation (49), a reception signal vector x null after unnecessary wave suppression is obtained as follows.
Next, in order to obtain the cross-correlation output y null [j] after unnecessary wave suppression, IFFT is performed on the reception signal vector x null after unnecessary wave suppression to obtain the following y IFFT, null .
At this time, the cross-correlation output after unnecessary wave suppression is y null obtained by extracting the RB sample from y IFFT, null composed of M samples.
以上のとおり、本発明のパッシブレーダ装置における不要波抑圧法の理論を説明した。以降では、上記理論と、図1から図4に示す各処理との対応を示し、処理の流れを明らかにする。
まず図1の構成要素の処理について説明する。パッシブレーダと非協調に動作する送信局1にて生成された送信信号b(t)が送信アンテナ2より空間放射され、目標100にて反射した目標散乱波と、K個のクラッタおよび送信アンテナ2から直接伝搬した直接波がSUR系アンテナ3およびSUR系受信機4にて受信される。REF系アンテナ6およびREF系受信機7では直接波が受信される。これらの受信信号zsur[i],zref[i]は、それぞれ式(2)および式(3)のように表される。次に、SUR系FFT部5およびREF系FFT部8において、受信信号zsur[i],zref[i]から周波数スペクトルZsur[m]およびZref[m]が求められ、それぞれ式(25)および式(26)のように表される。周波数スペクトルZsur[m]およびZref[m]より受信信号ベクトル形成部9にて、式(35)に示すM次元受信信号ベクトルxが形成される。不要波抑圧部10には、受信信号ベクトルx、REF系周波数スペクトルZref[m]およびREF系受信信号zref[i]が入力され、不要波抑圧後受信信号ベクトルxnullが出力される。IFFT部11ではxnullが入力され、式(51)により不要波抑圧後の相互相関出力ynullが得られる。
As described above, the theory of the unwanted wave suppression method in the passive radar device of the present invention has been described. In the following, the correspondence between the above theory and each process shown in FIGS. 1 to 4 will be shown, and the flow of the process will be clarified.
First, processing of the components shown in FIG. 1 will be described. A transmission signal b (t) generated by the transmission station 1 operating in a non-cooperative manner with the passive radar is spatially radiated from the transmission antenna 2 and reflected by the
次に図2について説明する。不要波遅延時間推定部20では、式(48)に示す通常の相互相関出力yを振幅検波した波形から、直接波およびK個のクラッタの遅延時間推定値に対応するサンプル番号i0,ikを求める。なお、サンプル番号i0,ikの求め方は後述する。次に、不要波FFT部21では、まず不要波遅延時間のサンプル番号i0,ikから、式(23)によるb[j−i0]およびb[j−ik]をREF系受信信号zref[i]より取り出す。続いて、b[j−i0]およびb[j−ik]にFFTを適用し、式(27)および式(28)による不要波周波数スペクトルB0[m],Bk[m]を求める。複素電力スペクトル推定部22では、REF系および不要波の周波数スペクトルから式(31)、式(32)、式(36)および式(37)による複素電力スペクトルベクトルc0,ckを求める。第1の直交射影行列算出部23では、サンプル番号i0,ikより式(39)および式(40)による遅延時間ステアリングベクトルa0,akを求め、この遅延時間ステアリングベクトルa0,akと複素電力スペクトルベクトルc0,ckとから式(49)による射影行列Pnullを求める。第1の直交射影部24では、射影行列Pnullと受信信号ベクトルxから式(50)により不要波抑圧後受信信号ベクトルxnullを得る。
Next, FIG. 2 will be described. In the unnecessary wave delay
図3はサンプル番号i0,ikの求め方の一例を示すものである。遅延時間推定系IFFT部30では、受信信号ベクトルより式(45)から式(48)に基づく相互相関出力を求める。振幅検波部31は、相互相関出力より振幅検波信号を求める。直接波遅延時間サンプル番号推定部32では、振幅検波信号の最大値に対応するサンプル番号を直接波遅延時間に対応するサンプル番号i0として出力する。クラッタ遅延時間サンプル番号推定部33では、サンプル番号i0と予め設定するクラッタ個数Kに基づき、サンプル番号i0より遠方距離に対応するK個の振幅検波信号のピークを選択し、これに対応するサンプル番号をクラッタ遅延時間に対応するサンプル番号ikとして出力する。あるいは、サンプル番号i0より遠方距離に対応するK個の隣接するサンプル番号をクラッタ遅延時間に対応するサンプル番号ikとして出力としてもよい。
FIG. 3 shows an example of how to obtain the sample numbers i 0 and i k . The delay time estimation
図4は、図3と同様、サンプル番号i0,ikの求め方の他の例を示すものである。遅延時間推定系IFFT部30と振幅検波部31は、図3での説明した動作と同様である。不要波遅延時間サンプル番号推定部34では、サンプル番号i0と予め設定するクラッタ個数Kに基づき、振幅検波信号より値の大きい上位K+1個の振幅検波値あるいはピークを選択し、これに対応するサンプル番号を不要波遅延時間に対応するサンプル番号i0,ikとして出力する。また、クラッタ個数Kを用いずに振幅検波値に対するスレッショルドを設定し、スレッショルドを超える振幅検波値のサンプル番号を不要波遅延時間に対応するサンプル番号i0,ikとして出力してもよい。さらに、クラッタ個数K、あるいはスレッショルドを用いずに、予め設定する累積電力比に基づき不要波の振幅検波値を選択し、これに対応するサンプル番号を不要波遅延時間に対応するサンプル番号i0,ikとして出力してもよい。なお、累積電力比は、振幅検波信号の検波値を降順ソートし、これよりソート順に適当な個数の検波値を選択した場合、これらの検波値の総和と全検波値の総和との比とする。
FIG. 4 shows another example of how to obtain the sample numbers i 0 and i k as in FIG. The delay time estimation
以上説明したように実施の形態1のパッシブレーダ装置によれば、自らと非協調に動作する送信局から送信された信号による目標からの反射波とクラッタおよび送信局からの直接波を受信するSUR系受信部と、SUR系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるSUR系FFT部と、送信局から送信された信号の直接波を受信するREF系受信部と、REF系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるREF系FFT部と、SUR系FFT部およびREF系FFT部で求めた周波数スペクトルから受信信号ベクトルを形成する受信信号ベクトル形成部と、受信信号ベクトル形成部の受信信号ベクトルと、REF系FFT部からの周波数スペクトルとからSUR系受信部で受信した不要波の抑圧を行い、不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める不要波抑圧部と、不要波抑圧後受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を適用して、不要波抑圧後相互相関出力を求めるIFFT部とを備えたので、直接波のみならずクラッタの影響も無視できない場合でも、直接波およびクラッタを抑圧することができる。 As described above, according to the passive radar device of the first embodiment, the SUR that receives the reflected wave from the target and the direct wave from the clutter and the transmitting station by the signal transmitted from the transmitting station that operates in cooperation with itself. System receiving unit, SUR system FFT unit for obtaining a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to the received signal of the SUR system receiving unit, and a REF system receiving unit for receiving a direct wave of a signal transmitted from a transmitting station A REF FFT unit for obtaining a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to the received signal of the REF receiving unit, and a received signal vector from the frequency spectrum obtained by the SUR FFT unit and the REF FFT unit The received signal vector forming unit, the received signal vector of the received signal vector forming unit, the frequency spectrum from the REF FFT unit, etc. Suppression of unwanted waves received by the SUR system receiver, unnecessary wave suppression unit for obtaining a received signal vector after unnecessary wave suppression, and unnecessary fast wave suppression by applying inverse fast discrete Fourier transform to the received signal vector after unnecessary wave suppression Since the IFFT unit for obtaining the post-correlation output is provided, the direct wave and the clutter can be suppressed even when not only the direct wave but also the influence of the clutter cannot be ignored.
また、実施の形態1のパッシブレーダ装置によれば、不要波抑圧部は、受信信号ベクトルから、SUR系に対するREF系への不要波到来時刻の遅延時間を推定する不要波遅延時間推定部と、REF系受信機からの受信信号に対し、不要波遅延時間に基づく高速離散フーリエ変換を適用した周波数スペクトルを求める不要波FFT部と、REF系および不要波FFT部の周波数スペクトルから複素電力スペクトルを求める複素電力スペクトル推定部と、複素電力スペクトルと不要波遅延時間とから、不要波抑圧のための直交射影行列を求める第1の直交射影行列算出部と、受信信号ベクトルに直交射影行列を乗じて不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める第1の直交射影部とを備えたので、直接波およびクラッタを効率よく抑圧することができる。 In addition, according to the passive radar device of the first embodiment, the unnecessary wave suppression unit estimates the delay time of the unnecessary wave arrival time from the received signal vector to the REF system relative to the SUR system, A complex power spectrum is obtained from an unnecessary wave FFT unit for obtaining a frequency spectrum to which a fast discrete Fourier transform based on an unnecessary wave delay time is applied to a reception signal from a REF system receiver, and a frequency spectrum of the REF system and the unnecessary wave FFT unit. Complex power spectrum estimation unit, first orthogonal projection matrix calculation unit for obtaining orthogonal projection matrix for unnecessary wave suppression from complex power spectrum and unnecessary wave delay time, and reception signal vector multiplied by orthogonal projection matrix Since the first orthogonal projection unit for obtaining the received signal vector after wave suppression is provided, direct waves and clutter can be efficiently suppressed. That.
また、実施の形態1のパッシブレーダ装置によれば、不要波遅延時間推定部は、受信信号ベクトル形成部からの受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を適用して、相互相関出力を求める遅延時間推定系IFFT部と、遅延時間推定系IFFT部からの相互相関出力の振幅検波信号を求める振幅検波部と、振幅検波信号から直接波遅延時間に対応するサンプル番号を推定する直接波遅延時間サンプル番号推定部と、振幅検波信号、直接波遅延時間サンプル番号、およびクラッタ個数から、クラッタ遅延時間サンプル番号を推定するクラッタ遅延時間サンプル番号推定部とを備えたので、直接波およびクラッタを効率よく抑圧することができる。 Further, according to the passive radar device of the first embodiment, the unnecessary wave delay time estimation unit applies the inverse fast discrete Fourier transform to the received signal vector from the received signal vector forming unit to obtain the cross correlation output. An estimation system IFFT unit, an amplitude detection unit for obtaining an amplitude detection signal of a cross-correlation output from the delay time estimation system IFFT unit, and a direct wave delay time sample number for estimating a sample number corresponding to the direct wave delay time from the amplitude detection signal Equipped with an estimation unit and a clutter delay time sample number estimation unit that estimates the clutter delay time sample number from the amplitude detection signal, direct wave delay time sample number, and the number of clutters, so that direct waves and clutters can be efficiently suppressed. be able to.
また、実施の形態1のパッシブレーダ装置によれば、不要波遅延時間推定部は、受信信号ベクトル形成部からの受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を適用して、相互相関出力を求める遅延時間推定系IFFT部と、遅延時間推定系IFFT部からの相互相関出力の振幅検波信号を求める振幅検波部と、振幅検波信号に対し、クラッタ個数、スレッショルドおよび累積電力比のいずれかに基づく不要波遅延時間サンプル番号を推定する不要波遅延時間サンプル番号推定部とを備えたので、直接波およびクラッタを効率よく抑圧することができる。 Further, according to the passive radar device of the first embodiment, the unnecessary wave delay time estimation unit applies the inverse fast discrete Fourier transform to the received signal vector from the received signal vector forming unit to obtain the cross correlation output. An estimation system IFFT unit, an amplitude detection unit for obtaining an amplitude detection signal of a cross-correlation output from the delay time estimation system IFFT unit, and an unnecessary wave delay based on any of the number of clutters, a threshold, and a cumulative power ratio with respect to the amplitude detection signal Since the unnecessary wave delay time sample number estimation unit for estimating the time sample number is provided, direct waves and clutter can be efficiently suppressed.
実施の形態2.
Embodiment 2. FIG.
図6は、実施の形態2における不要波抑圧部10の構成図である。なお、実施の形態2における基本的な構成は図1に示したパッシブレーダ装置と同様であるため、図1を用いて説明する。ただし、実施の形態2では、図1におけるREF系受信機7から不要波抑圧部10への接続線は不要となる。
図6に示す不要波抑圧部10は、不要波遅延時間推定部20、第2の直交射影行列算出部23a、第2の直交射影部24a、電力スペクトル推定部25を備えている。ここで、不要波遅延時間推定部20は、実施の形態1の図3や図4で示した不要波遅延時間推定部20と同様であるため、その説明は省略する。電力スペクトル推定部25は、REF系周波数スペクトルの電力スペクトルを求める処理部である。第2の直交射影行列算出部23aは、電力スペクトル推定部25で求めた電力スペクトルと遅延時間ステアリングベクトルとから、不要波抑圧のための直交射影行列を求める処理部である。第2の直交射影部24aは、受信信号ベクトルに第2の直交射影行列算出部23aからの直交射影行列を乗じて不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める処理部である。
FIG. 6 is a configuration diagram of the unnecessary
The unnecessary
次に、実施の形態2のパッシブレーダ装置における処理の流れを説明する。ただし、実施の形態1で説明した処理と同様の流れについてはその説明を省略する。
Next, the flow of processing in the passive radar device of the second embodiment will be described. However, the description of the same flow as the process described in the first embodiment is omitted.
以上説明したように実施の形態2のパッシブレーダ装置によれば、不要波抑圧部は、受信信号ベクトルから、SUR系に対するREF系への不要波到来時刻の遅延時間を推定する不要波遅延時間推定部と、REF系受信機からの受信信号に対し、不要波遅延時間に基づく高速離散フーリエ変換を適用した周波数スペクトルを求める不要波FFT部と、REF系および不要波FFT部の周波数スペクトルから複素電力スペクトルを求める複素電力スペクトル推定部と、複素電力スペクトルと不要波遅延時間とから、不要波抑圧のための直交射影行列を求める第1の直交射影行列算出部と、受信信号ベクトルに直交射影行列を乗じて不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める第1の直交射影部とを備えたので、効率よく不要波抑圧を行うことができる。 As described above, according to the passive radar device of the second embodiment, the unnecessary wave suppression unit estimates the unnecessary wave delay time estimation that estimates the delay time of the unnecessary wave arrival time from the received signal vector to the REF system with respect to the SUR system. And an unnecessary wave FFT unit for obtaining a frequency spectrum obtained by applying a fast discrete Fourier transform based on an unnecessary wave delay time to a received signal from the REF receiver, and complex power from the frequency spectrum of the REF system and the unnecessary wave FFT unit. A complex power spectrum estimation unit for obtaining a spectrum, a first orthogonal projection matrix calculation unit for obtaining an orthogonal projection matrix for suppressing unnecessary waves from the complex power spectrum and unnecessary wave delay time, and an orthogonal projection matrix for a received signal vector Since the first orthogonal projection unit that multiplies and obtains the received signal vector after unnecessary wave suppression is provided, unnecessary wave suppression can be performed efficiently. .
実施の形態3.
実施の形態3は、実施の形態2にて、射影行列Pnullを処理周期毎に求めず、事前に求めるようにし、演算負荷を低減するためのものである。実施の形態3における基本的な構成は図1と同様であり、不要波抑圧部10の構成が異なっている。
In the third embodiment, the projection matrix P null is not obtained every processing cycle in the second embodiment, but is obtained in advance, thereby reducing the calculation load. The basic configuration in the third embodiment is the same as that in FIG. 1, and the configuration of the unwanted
図7は、実施の形態3における不要波抑圧部10を示す構成図である。
実施の形態3における不要波抑圧部10は、不要波遅延時間推定部20、第3の直交射影行列算出部23b、第3の直交射影部24b、電力スペクトル推定部25を備えている。不要波遅延時間推定部20および電力スペクトル推定部25は実施の形態2の構成と同様であるため、これらの説明は省略する。第3の直交射影行列算出部23bは、遅延時間ステアリングベクトルから不要波抑圧のための直交射影行列を求める処理部である。第3の直交射影部24bは、受信信号ベクトルに、電力スペクトル推定部25で求めた電力スペクトルベクトルと第3の直交射影行列算出部23bで求めた直交射影行列を乗じて不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める処理部である。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating the unwanted
The unnecessary
次に、実施の形態3のパッシブレーダ装置の動作について説明する。
ここで、以下のような射影行列Pnullを求める。
式(59)から不要波が抑圧されていることがわかる。
Next, the operation of the passive radar device according to the third embodiment will be described.
Here, the following projection matrix P null is obtained.
It can be seen from the equation (59) that unnecessary waves are suppressed.
次に、図7に示した不要波抑圧部10の動作について説明する。第3の直交射影行列算出部23bでは、サンプル番号i0,ikより式(39)および式(40)による遅延時間ステアリングベクトルa0,akを求め、式(58)による射影行列Pnullを求める。
Next, the operation of the unwanted
このように、実施の形態3では、実施の形態2にて、射影行列Pnullを処理周期毎に求めず、事前に求めるようにして、演算負荷を低減しつつ、不要波抑圧を可能とすることができる。 As described above, in the third embodiment, the projection matrix P null is not obtained for each processing cycle in the second embodiment, but is obtained in advance, thereby reducing the calculation load and enabling unnecessary wave suppression. be able to.
以上説明したように実施の形態3のパッシブレーダ装置によれば、不要波抑圧部は、受信信号ベクトルから、SUR系に対するREF系への不要波到来時刻の不要波遅延時間を推定する不要波遅延時間推定部と、不要波遅延時間から、不要波抑圧のための直交射影行列を求める第3の直交射影行列算出部と、REF系周波数スペクトルの電力スペクトルを求める電力スペクトル推定部と、受信信号ベクトルに電力スペクトルと直交射影行列とを乗じて不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める第3の直交射影部とを備えたので、効率よく不要波抑圧を行うことができる。 As described above, according to the passive radar device of the third embodiment, the unnecessary wave suppression unit estimates the unnecessary wave delay time of the unnecessary wave arrival time from the received signal vector to the REF system with respect to the SUR system. A time estimation unit; a third orthogonal projection matrix calculation unit for determining an orthogonal projection matrix for unnecessary wave suppression from the unnecessary wave delay time; a power spectrum estimation unit for determining a power spectrum of a REF frequency spectrum; and a received signal vector Since the third orthogonal projection unit for multiplying the power spectrum by the orthogonal projection matrix to obtain the received signal vector after unnecessary wave suppression is provided, unnecessary wave suppression can be performed efficiently.
実施の形態4.
実施の形態4は、受信信号ベクトルをサブバンド分割し、サブバンド毎に実施の形態1から3のうちのいずれかに示す不要波抑圧を行う例である。サブバンド分割により、サブバンド毎に受信信号ベクトルの次元数が削減され、演算負荷を低減するためのものである。また同時に、REF系とSUR系受信機の周波数特性の違いによる不要波抑圧性能の劣化を軽減するためのものでもある。
The fourth embodiment is an example in which the received signal vector is divided into subbands and unnecessary wave suppression shown in any of the first to third embodiments is performed for each subband. By subband division, the number of dimensions of the received signal vector is reduced for each subband, and the calculation load is reduced. At the same time, it is also for reducing the deterioration of unnecessary wave suppression performance due to the difference in frequency characteristics between the REF and SUR receivers.
図8は、実施の形態4におけるパッシブレーダ装置を示す構成図である。
図8に示すパッシブレーダ装置は、SUR系アンテナ3、SUR系受信機4、SUR系FFT部5、REF系アンテナ6、REF系受信機7、REF系FFT部8、受信信号ベクトル形成部9、第1のサブバンド分割部12、第2のサブバンド分割部13、サブバンド不要波抑圧部10a、サブバンド合成部14、IFFT部11を備えている。ここで、SUR系アンテナ3〜受信信号ベクトル形成部9およびIFFT部11は、図1に示した実施の形態1の構成と同様であるため、これらの説明は省略する。
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a passive radar device according to the fourth embodiment.
The passive radar device shown in FIG. 8 includes a
第1のサブバンド分割部12は、受信信号ベクトル形成部9からの受信信号ベクトルをL個のサブバンドに分割する処理部である。第2のサブバンド分割部13は、REF系FFT部8からの周波数スペクトルをL個のサブバンドに分割する処理部である。サブバンド不要波抑圧部10aは、第1のサブバンド分割部12からのサブバンド分割後受信信号ベクトルと、第2のサブバンド分割部13からのサブバンド分割後周波数スペクトルとからサブバンド毎の不要波抑圧を行い、L個の不要波抑圧後のサブバンド分割後受信信号ベクトルを求める処理部である。サブバンド合成部14は、サブバンド不要波抑圧部10aからのL個の不要波抑圧後のサブバンド分割後受信信号ベクトルを合成し、不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める処理部である。
The first
次に、実施の形態4におけるパッシブレーダ装置の動作について実施の形態1とは異なる部分を説明する。
図8の第1のサブバンド分割部12では、受信信号ベクトル形成部9からの受信信号ベクトルをL個のサブバンドに分割する。第2のサブバンド分割部13では、REF系FFT部8からの周波数スペクトルをL個のサブバンドに分割する。なお、Lは2以上の整数である。サブバンド不要波抑圧部10aでは、第1のサブバンド分割部12からのサブバンド分割後受信信号ベクトルと、第2のサブバンド分割部13からのサブバンド分割後周波数スペクトルとから、サブバンド毎に、実施の形態1〜3のうちのいずれかの処理と同様の不要波抑圧を行い、L個の不要波抑圧後のサブバンド分割後受信信号ベクトルを求める。ただし、図2の不要波抑圧部10を用いた場合、不要波FFT部21では、その前段にてサブバンド分割を行い所望のサブバンドにおける不要波の周波数スペクトルを求めるものとする。
Next, the difference of the operation of the passive radar device according to the fourth embodiment from the first embodiment will be described.
The first
このように、実施の形態4では、パッシブレーダ装置は、受信信号ベクトルをサブバンド分割し、サブバンド毎に実施の形態1から実施の形態3のいずれかに示す不要波抑圧を行う。サブバンド分割により、サブバンド毎に受信信号ベクトルの次元数が削減され、演算負荷を低減できる。また、同時に、REF系とSUR系受信機の周波数特性の違いによる不要波抑圧性能の劣化を軽減することができる。 Thus, in the fourth embodiment, the passive radar device divides the received signal vector into subbands, and performs unnecessary wave suppression shown in any of the first to third embodiments for each subband. By subband division, the number of dimensions of the received signal vector is reduced for each subband, and the calculation load can be reduced. At the same time, it is possible to reduce the deterioration of unnecessary wave suppression performance due to the difference in frequency characteristics between the REF and SUR receivers.
以上説明したように実施の形態4のパッシブレーダ装置によれば、自らと非協調に動作する送信局から送信された信号による目標からの反射波とクラッタおよび送信局からの直接波を受信するSUR系受信部と、SUR系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるSUR系FFT部と、送信局から送信された信号の直接波を受信するREF系受信部と、REF系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるREF系FFT部と、SUR系FFT部およびREF系FFT部で求めた周波数スペクトルから受信信号ベクトルを形成する受信信号ベクトル形成部と、受信信号ベクトル形成部からの受信信号ベクトルを複数個のサブバンドに分割する第1のサブバンド分割部と、REF系FFT部からの周波数スペクトルを複数個のサブバンドに分割する第2のサブバンド分割部と、第1のサブバンド分割部からのサブバンド分割後受信信号ベクトルと、2のサブバンド分割部からのサブバンド分割後周波数スペクトルとからサブバンド毎の前SUR系受信部で受信した不要波の抑圧を行い、複数個の不要波抑圧後のサブバンド分割後受信信号ベクトルを求めるサブバンド不要波抑圧部と、サブバンド不要波抑圧部からの複数個の不要波抑圧後のサブバンド分割後受信信号ベクトルを合成し、不要波抑圧後受信信号ベクトルを求めるサブバンド合成部と、不要波抑圧後受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を行って、不要波抑圧後相互相関出力を求めるIFFT部とを備えたので、直接波およびクラッタを効率よく抑圧することができる。 As described above, according to the passive radar device of the fourth embodiment, the SUR that receives the reflected wave from the target and the direct wave from the clutter and the transmitting station by the signal transmitted from the transmitting station that operates in uncoordinated manner with itself. System receiving unit, SUR system FFT unit for obtaining a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to the received signal of the SUR system receiving unit, and a REF system receiving unit for receiving a direct wave of a signal transmitted from a transmitting station A REF FFT unit for obtaining a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to the received signal of the REF receiving unit, and a received signal vector from the frequency spectrum obtained by the SUR FFT unit and the REF FFT unit Received signal vector forming section, and a first subband that divides the received signal vector from the received signal vector forming section into a plurality of subbands. A sub-band division unit, a second sub-band division unit that divides the frequency spectrum from the REF FFT unit into a plurality of sub-bands, a received signal vector after sub-band division from the first sub-band division unit, and 2 Suppress unnecessary waves received by the previous SUR receiving unit for each subband from the frequency spectrum after subband division from the subband division unit of the subband, and obtain a received signal vector after subband division after suppressing a plurality of unnecessary waves. A subband unnecessary wave suppression unit to be obtained; and a subband combining unit for combining a plurality of unnecessary wave-suppressed subband divided reception signal vectors from the subband unnecessary wave suppression unit to obtain a reception signal vector after unnecessary wave suppression; And an IFFT unit that performs inverse fast discrete Fourier transform on the received signal vector after unnecessary wave suppression and obtains a cross-correlation output after unnecessary wave suppression. The jitter can be efficiently suppressed.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 送信局、2 送信アンテナ、3 SUR系アンテナ、4 SUR系受信機、5 SUR系FFT部、6 REF系アンテナ、7 REF系受信機、8 REF系FFT部、9 受信信号ベクトル形成部、10,10a 不要波抑圧部、11 IFFT部、12 第1のサブバンド分割部、13 第2のサブバンド分割部、14 サブバンド合成部、20 不要波遅延時間推定部、21 不要波FFT部、22 複素電力スペクトル推定部、23 第1の直交射影行列算出部、23a 第2の直交射影行列算出部、23b 第3の直交射影行列算出部、24 第1の直交射影部、24a 第2の直交射影部、24b 第3の直交射影部、25 電力スペクトル推定部、30 遅延時間推定系IFFT部、31 振幅検波部、32 直接波遅延時間サンプル番号推定部、33 クラッタ遅延時間サンプル番号推定部、34 不要波遅延時間サンプル番号推定部、100 目標。 1 transmitting station, 2 transmitting antenna, 3 SUR system antenna, 4 SUR system receiver, 5 SUR system FFT unit, 6 REF system antenna, 7 REF system receiver, 8 REF system FFT unit, 9 received signal vector forming unit, 10 , 10a Unnecessary wave suppression unit, 11 IFFT unit, 12 First subband division unit, 13 Second subband division unit, 14 Subband synthesis unit, 20 Unnecessary wave delay time estimation unit, 21 Unnecessary wave FFT unit, 22 Complex power spectrum estimation unit, 23 1st orthogonal projection matrix calculation unit, 23a 2nd orthogonal projection matrix calculation unit, 23b 3rd orthogonal projection matrix calculation unit, 24 1st orthogonal projection unit, 24a 2nd orthogonal projection , 24b Third orthogonal projection unit, 25 Power spectrum estimation unit, 30 Delay time estimation system IFFT unit, 31 Amplitude detection unit, 32 Direct wave delay time sample number Tough, 33 clutter delay sample number estimation section, 34 unnecessary wave delay sample number estimating unit, 100 target.
Claims (8)
前記SUR系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるSUR系FFT部と、
前記送信局から送信された信号の直接波を受信するREF系受信部と、
前記REF系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるREF系FFT部と、
前記SUR系FFT部および前記REF系FFT部で求めた周波数スペクトルから受信信号ベクトルを形成する受信信号ベクトル形成部と、
前記受信信号ベクトル形成部からの受信信号ベクトルと、前記REF系FFT部からの周波数スペクトルとから前記SUR系受信部で受信した不要波の抑圧を行い、不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める不要波抑圧部と、
前記不要波抑圧後受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を適用して、不要波抑圧後相互相関出力を求めるIFFT部とを備えたことを特徴とするパッシブレーダ装置。 A SUR system receiver that receives a reflected wave and a clutter from a target by a signal transmitted from a transmitting station that operates in an uncoordinated manner with itself, and a direct wave from the transmitting station;
A SUR system FFT unit that obtains a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to the received signal of the SUR system reception unit;
A REF system receiver that receives a direct wave of a signal transmitted from the transmitter station;
A REF FFT unit that obtains a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to a received signal of the REF system receiver;
A received signal vector forming unit that forms a received signal vector from the frequency spectrum obtained by the SUR system FFT unit and the REF system FFT unit;
An unnecessary wave that suppresses unnecessary waves received by the SUR receiving unit from the received signal vector from the received signal vector forming unit and the frequency spectrum from the REF FFT unit and obtains a received signal vector after suppressing unnecessary waves. The repressor,
A passive radar device comprising: an IFFT unit that obtains a cross-correlation output after suppressing unnecessary waves by applying inverse fast discrete Fourier transform to the received signal vector after suppressing unnecessary waves.
前記受信信号ベクトルから、SUR系に対するREF系への不要波到来時刻の遅延時間を推定する不要波遅延時間推定部と、
前記REF系受信部からの受信信号に対し、前記不要波遅延時間に基づく高速離散フーリエ変換を適用した周波数スペクトルを求める不要波FFT部と、
前記REF系および不要波FFT部の周波数スペクトルから複素電力スペクトルを求める複素電力スペクトル推定部と、
前記複素電力スペクトルと前記不要波遅延時間とから、不要波抑圧のための直交射影行列を求める第1の直交射影行列算出部と、
前記受信信号ベクトルに前記直交射影行列を乗じて不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める第1の直交射影部とを備えたことを特徴とする請求項1記載のパッシブレーダ装置。 The unnecessary wave suppression unit is
An unnecessary wave delay time estimation unit that estimates a delay time of an unnecessary wave arrival time to the REF system with respect to the SUR system from the received signal vector;
An unnecessary wave FFT unit for obtaining a frequency spectrum obtained by applying a fast discrete Fourier transform based on the unnecessary wave delay time to a reception signal from the REF system receiving unit;
A complex power spectrum estimation unit for obtaining a complex power spectrum from the frequency spectrum of the REF system and the unwanted wave FFT unit;
A first orthogonal projection matrix calculation unit for obtaining an orthogonal projection matrix for unnecessary wave suppression from the complex power spectrum and the unnecessary wave delay time;
The passive radar device according to claim 1, further comprising a first orthogonal projection unit that multiplies the reception signal vector by the orthogonal projection matrix to obtain a reception signal vector after unnecessary wave suppression.
前記受信信号ベクトルから、SUR系に対するREF系への不要波到来時刻の不要波遅延時間を推定する不要波遅延時間推定部と、
前記REF系周波数スペクトルの電力スペクトルを求める電力スペクトル推定部と、
前記電力スペクトルと前記不要波遅延時間とから、不要波抑圧のための直交射影行列を求める第2の直交射影行列算出部と、
前記受信信号ベクトルに前記直交射影行列を乗じて不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める第2の直交射影部とを備えたことを特徴とする請求項1記載のパッシブレーダ装置。 The unnecessary wave suppression unit is
An unnecessary wave delay time estimation unit that estimates an unnecessary wave delay time of an unnecessary wave arrival time to the REF system with respect to the SUR system from the received signal vector;
A power spectrum estimation unit for obtaining a power spectrum of the REF system frequency spectrum;
A second orthogonal projection matrix calculation unit for obtaining an orthogonal projection matrix for unnecessary wave suppression from the power spectrum and the unnecessary wave delay time;
The passive radar device according to claim 1, further comprising: a second orthogonal projection unit that multiplies the reception signal vector by the orthogonal projection matrix to obtain a reception signal vector after unnecessary wave suppression.
前記受信信号ベクトルから、SUR系に対するREF系への不要波到来時刻の不要波遅延時間を推定する不要波遅延時間推定部と、
前記不要波遅延時間から、不要波抑圧のための直交射影行列を求める第3の直交射影行列算出部と、
前記REF系周波数スペクトルの電力スペクトルを求める電力スペクトル推定部と、
前記受信信号ベクトルに前記電力スペクトルと前記直交射影行列とを乗じて不要波抑圧後受信信号ベクトルを求める第3の直交射影部とを備えたことを特徴とする請求項1記載のパッシブレーダ装置。 The unnecessary wave suppression unit is
An unnecessary wave delay time estimation unit that estimates an unnecessary wave delay time of an unnecessary wave arrival time to the REF system with respect to the SUR system from the received signal vector;
A third orthogonal projection matrix calculation unit for obtaining an orthogonal projection matrix for unnecessary wave suppression from the unnecessary wave delay time;
A power spectrum estimation unit for obtaining a power spectrum of the REF system frequency spectrum;
The passive radar device according to claim 1, further comprising: a third orthogonal projection unit that obtains a reception signal vector after unnecessary wave suppression by multiplying the reception signal vector by the power spectrum and the orthogonal projection matrix.
前記受信信号ベクトル形成部からの受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を適用して、相互相関出力を求める遅延時間推定系IFFT部と、
前記遅延時間推定系IFFT部からの相互相関出力の振幅検波信号を求める振幅検波部と、
前記振幅検波信号から直接波遅延時間に対応するサンプル番号を推定する直接波遅延時間サンプル番号推定部と、
前記振幅検波信号、前記直接波遅延時間サンプル番号、およびクラッタ個数から、クラッタ遅延時間サンプル番号を推定するクラッタ遅延時間サンプル番号推定部とを備えたことを特徴とする請求項2から請求項4のうちいずれか1項記載のパッシブレーダ装置。 The unnecessary wave delay time estimation unit is
A delay time estimation system IFFT unit for obtaining a cross-correlation output by applying an inverse fast discrete Fourier transform to the received signal vector from the received signal vector forming unit;
An amplitude detector for obtaining an amplitude detection signal of a cross-correlation output from the delay time estimation system IFFT unit;
A direct wave delay time sample number estimation unit that estimates a sample number corresponding to a direct wave delay time from the amplitude detection signal;
The clutter delay time sample number estimation part which estimates a clutter delay time sample number from the said amplitude detection signal, the said direct wave delay time sample number, and the number of clutters is provided. The passive radar device according to any one of the above.
前記受信信号ベクトル形成部からの受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を適用して、相互相関出力を求める遅延時間推定系IFFT部と、
前記遅延時間推定系IFFT部からの相互相関出力の振幅検波信号を求める振幅検波部と、
前記振幅検波信号に対し、クラッタ個数、スレッショルドおよび累積電力比のいずれかに基づく不要波遅延時間サンプル番号を推定する不要波遅延時間サンプル番号推定部とを備えたことを特徴とする請求項2から請求項4のうちのいずれか1項記載のパッシブレーダ装置。 The unnecessary wave delay time estimation unit is
A delay time estimation system IFFT unit for obtaining a cross-correlation output by applying an inverse fast discrete Fourier transform to the received signal vector from the received signal vector forming unit;
An amplitude detector for obtaining an amplitude detection signal of a cross-correlation output from the delay time estimation system IFFT unit;
3. An unnecessary wave delay time sample number estimation unit that estimates an unnecessary wave delay time sample number based on any one of the number of clutters, a threshold, and a cumulative power ratio for the amplitude detection signal. The passive radar device according to claim 4.
前記SUR系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるSUR系FFT部と、
前記送信局から送信された信号の直接波を受信するREF系受信部と、
前記REF系受信部の受信信号に対して高速離散フーリエ変換を適用して周波数スペクトルを求めるREF系FFT部と、
前記SUR系FFT部および前記REF系FFT部で求めた周波数スペクトルから受信信号ベクトルを形成する受信信号ベクトル形成部と、
前記受信信号ベクトル形成部からの受信信号ベクトルを複数個のサブバンドに分割する第1のサブバンド分割部と、
前記REF系FFT部からの周波数スペクトルを複数個のサブバンドに分割する第2のサブバンド分割部と、
前記第1のサブバンド分割部からのサブバンド分割後受信信号ベクトルと、前記第2のサブバンド分割部からのサブバンド分割後周波数スペクトルとからサブバンド毎の前記SUR系受信部で受信した不要波の抑圧を行い、複数個の不要波抑圧後のサブバンド分割後受信信号ベクトルを求めるサブバンド不要波抑圧部と、
前記サブバンド不要波抑圧部からの複数個の不要波抑圧後のサブバンド分割後受信信号ベクトルを合成し、不要波抑圧後受信信号ベクトルを求めるサブバンド合成部と、
前記不要波抑圧後受信信号ベクトルに逆高速離散フーリエ変換を行って、不要波抑圧後相互相関出力を求めるIFFT部とを備えたことを特徴とするパッシブレーダ装置。 A SUR system receiver that receives a reflected wave and a clutter from a target by a signal transmitted from a transmitting station that operates in an uncoordinated manner with itself, and a direct wave from the transmitting station;
A SUR system FFT unit that obtains a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to the received signal of the SUR system reception unit;
A REF system receiver that receives a direct wave of a signal transmitted from the transmitter station;
A REF FFT unit that obtains a frequency spectrum by applying a fast discrete Fourier transform to a received signal of the REF system receiver;
A received signal vector forming unit that forms a received signal vector from the frequency spectrum obtained by the SUR system FFT unit and the REF system FFT unit;
A first subband splitting unit for splitting a received signal vector from the received signal vector forming unit into a plurality of subbands;
A second subband splitting unit for splitting the frequency spectrum from the REF-based FFT unit into a plurality of subbands;
Unnecessary signal received by the SUR receiver for each subband from the received signal vector after subband division from the first subband divider and the frequency spectrum after subband division from the second subband divider. A subband unnecessary wave suppression unit that performs wave suppression and obtains a received signal vector after subband division after a plurality of unnecessary wave suppressions;
A subband combining unit that synthesizes a reception signal vector after subband division after suppression of a plurality of unnecessary waves from the subband unnecessary wave suppression unit and obtains a reception signal vector after suppression of unnecessary waves;
A passive radar device comprising: an IFFT unit that performs inverse fast discrete Fourier transform on the received signal vector after suppressing the unnecessary wave to obtain a cross-correlation output after suppressing the unnecessary wave.
請求項2から請求項6のうちのいずれか1項に記載の不要波抑圧部を、サブバンド分割数に等しい数だけ用いて構成することを特徴とする請求項7記載のパッシブレーダ装置。 The subband unnecessary wave suppression unit is
8. The passive radar device according to claim 7, wherein the unnecessary wave suppression unit according to any one of claims 2 to 6 is configured using a number equal to the number of subband divisions.
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