JP2016099307A - Radar signal analysis device, radar device, radar signal analysis method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーダ装置、特には、レーダ信号として周波数変調信号を用いるレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar apparatus, and more particularly to a radar apparatus that uses a frequency modulation signal as a radar signal.
従来の、周波数変調信号をレーダ信号として用いるレーダ装置の１つとして、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のものが知られている。 As a conventional radar apparatus using a frequency modulation signal as a radar signal, an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) system is known.
ＦＭＣＷ方式では、時間が経過するにつれて周波数が線形、従って直線的、に変化する期間を有する周波数変調信号が使用される。そして、周波数変調信号と、観測対象で反射されるレーダ信号を受信した受信信号とから得られるビート信号において、信号周波数（以下、ビート周波数と記載。）が観測対象の距離及び速度に依存することを利用し、観測対象の検知、観測対象との距離及び相対速度の測定を行う。このため、原理的に、上記期間内で周波数変化が直線的に変化することが必要とされる。 In the FMCW system, a frequency modulation signal having a period in which the frequency changes linearly and therefore linearly as time passes is used. In the beat signal obtained from the frequency modulation signal and the reception signal received from the radar signal reflected by the observation target, the signal frequency (hereinafter referred to as beat frequency) depends on the distance and speed of the observation target. Is used to detect the object to be observed, measure the distance to the object and the relative velocity. For this reason, in principle, it is necessary for the frequency change to change linearly within the period.
周波数変化が直線的でない場合には、原理的に一定となる期間を有するはずのビート周波数がその期間内において時間的に変動し、ビート信号の周波数スペクトルにおいてパワーの分散が起こることでパワースペクトルの形状が急峻な形状でなくなる。 その結果、ピークパワーの低下及びビート周波数の特定精度の低下が起こり、ひいては、観測対象の検知性能と、距離及び速度の測定精度とが劣化するためである。 If the frequency change is not linear, the beat frequency, which should have a constant period in principle, fluctuates in time within that period, and power dispersion occurs in the frequency spectrum of the beat signal. The shape is not steep. As a result, a decrease in peak power and a decrease in the accuracy of beat frequency occur, and as a result, the detection performance of the observation target and the measurement accuracy of the distance and speed deteriorate.
上記のような直線的に周波数が変化する周波数変調信号を用い、ビート信号から観測対象に関する距離及び速度の情報を求めるとともに、観測対象の存在する方位の情報を求める技術が知られている。（特許文献１参照。）
A technique is known in which a frequency modulation signal whose frequency changes linearly as described above is used to obtain information on the distance and speed related to the observation target from the beat signal and information on the direction in which the observation target exists. (See
なお、ここで、および以下の説明において、方位の情報とは、例えば、（１）観測により直接求められた方位、方角、角度、方向及びそれらの絶対値または相対値の値、（２）上記（１）に対し、レーダ装置のアンテナの方向に例示される特定の基準を考慮して補正された値といった、各種の値および表現形態の情報を含むことが可能であるものとする。 Here, in the following description, the orientation information is, for example, (1) the orientation, direction, angle, direction and their absolute or relative values obtained directly by observation, (2) the above In contrast to (1), it is possible to include information on various values and expression forms such as values corrected in consideration of a specific reference exemplified in the direction of the antenna of the radar apparatus.
特許文献１のレーダ装置では、２つの受信アンテナの各々でレーダ信号を受信し、アンテナ毎に受信した信号からビート信号を発生させている。 そして、発生した２つのビート信号の位相は観測対象の存在する方位に依存して差が生じる、すなわち２つのビート信号には方位に依存する情報が含まれる、ということを利用して、２つのビート信号の位相を比較し、観測対象の存在する方位を計測している。
In the radar apparatus of
一方、上記のような周波数変調信号の周波数の非線形な時間変化に対応するための技術が知られている。（特許文献２参照。）
On the other hand, a technique for dealing with the non-linear time change of the frequency of the frequency modulation signal as described above is known. (See
特許文献２のレーダ装置では、１つの受信アンテナを用いるレーダ装置において、受信アンテナで受信した受信信号から生成したビート信号と、生成したビート信号を時間反転した信号と、を乗算する。
In the radar apparatus of
そして、乗算した結果を用いることで、ビート周波数の特定に必要なパワースペクトルの形状を、周波数変調信号の周波数変化が直線的に変化する場合と同程度に急峻にすることが可能となり、ビート周波数の特定精度の劣化を抑制でき、したがって周波数変調信号の周波数の非線形な時間変化に起因する、観測対象の検知性能、および距離及び速度の測定精度、の劣化を抑制することが可能となっている。 By using the result of multiplication, the shape of the power spectrum necessary for specifying the beat frequency can be made as steep as when the frequency change of the frequency modulation signal changes linearly, and the beat frequency Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the detection performance of the observation target and the measurement accuracy of the distance and the speed due to the non-linear time change of the frequency of the frequency modulation signal. .
特許文献１では、発生したビート信号をそのまま使用して方位を測定するため、周波数変調信号の周波数変化が直線的に変化しない場合には、レーダ装置の性能が劣化するという課題があった。
In
一方、特許文献２では、ビート信号とそのビート信号を時間反転した信号とを乗算しているため位相情報がキャンセルされ、従って方位に依存する情報が含まれないため、観測対象の位置する方位の計測ができないという課題があった。
On the other hand, in
本発明は上記課題を鑑み、観測対象が存在する方位が計測可能で、周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化を抑制可能なレーダ信号解析装置、レーダ装置、レーダ信号解析方法およびプログラムを実現することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a radar signal analysis device, a radar device, a radar signal analysis method, and a program capable of measuring an azimuth in which an observation target exists and suppressing deterioration in device performance due to nonlinearity of frequency change. It aims to be realized.
本発明に係るレーダ信号解析装置は、レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるようにしたものである。
The radar signal analyzing apparatus according to the present invention includes a first beat which is a beat signal of a frequency modulation signal transmitted as a radar signal and a received signal obtained by receiving the radar signal reflected by an observation target with a first antenna. signal,
as well as,
A second beat signal that is a beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving a radar signal reflected by the observation target by a second antenna different from the first antenna;
And a first multiplication value determining means for determining a first multiplication value of the second beat signal and a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Based on the phase of the frequency spectrum of the first multiplication value at the frequency at which the power peaks in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means, the observation target is Azimuth information determining means for determining information on the existing azimuth;
Is provided.
また、本発明に係る別のレーダ信号解析装置は、レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１および前記第２の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段(214)と、
を備えるようにしたものである。
Another radar signal analyzing apparatus according to the present invention is a beat signal of a frequency modulation signal transmitted as a radar signal and a reception signal received by the first antenna of the radar signal reflected from an observation target. The first beat signal,
as well as,
A second beat signal that is a beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving a radar signal reflected by the observation target by a second antenna different from the first antenna;
And a first multiplication value determining means for determining a first multiplication value of the second beat signal and a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Second multiplication value determining means for determining a second multiplication value of one beat signal of the first and second beat signals and a signal obtained by time-inversion of the time waveform of the one beat signal;
The power in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means and the power in the frequency spectrum of the second multiplication value obtained by the second multiplication value determining means Azimuth information determining means (214) for determining information of the azimuth in which the observation target exists based on the phases of the first and second frequency spectra at the frequency at which the sum power peaks;
Is provided.
また、本発明に係るレーダ装置は、周波数変調信号をレーダ信号として送信する送信手段(12)と、
前記周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号との第１のビート信号を決定する第１のビート信号決定手段と、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第２のアンテナで受信した受信信号との第２のビート信号を決定する第２のビート信号決定手段と、
前記第１のビート信号決定手段で得られた前記第１のビート信号および前記第２のビート信号決定手段で得られた前記第２のビート信号が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるようにしたものである。
Further, the radar apparatus according to the present invention, the transmission means (12) for transmitting the frequency modulation signal as a radar signal,
First beat signal determining means for determining a first beat signal of the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target by a first antenna;
Second beat signal determining means for determining a second beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target by a second antenna;
The first beat signal obtained by the first beat signal determining means and the second beat signal obtained by the second beat signal determining means are input, the second beat signal, First multiplication value determining means for determining a first multiplication value with a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Based on the phase of the frequency spectrum of the first multiplication value at the frequency at which the power peaks in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means, the observation target is Azimuth information determining means for determining information on the existing azimuth;
Is provided.
また、本発明に係る別のレーダ装置は、 周波数変調信号をレーダ信号として送信する送信手段と、
前記周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号との第１のビート信号を決定する第１のビート信号決定手段と、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第２のアンテナで受信した受信信号との第２のビート信号を決定する第２のビート信号決定手段と、
前記第１のビート信号決定手段で得られた前記第１のビート信号、及び前記第２のビート信号決定手段で得られた前記第２のビート信号が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１および前記第２の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるようにしたものである。
Further, another radar apparatus according to the present invention includes a transmission unit that transmits a frequency modulation signal as a radar signal,
First beat signal determining means for determining a first beat signal of the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target by a first antenna;
Second beat signal determining means for determining a second beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target by a second antenna;
The first beat signal obtained by the first beat signal determining means and the second beat signal obtained by the second beat signal determining means are input, and the second beat signal, First multiplication value determining means for determining a first multiplication value with a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Second multiplication value determining means for determining a second multiplication value of one beat signal of the first and second beat signals and a signal obtained by time-inversion of the time waveform of the one beat signal;
The power in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means and the power in the frequency spectrum of the second multiplication value obtained by the second multiplication value determining means Azimuth information determining means for determining information of the azimuth in which the observation target exists based on the phases of the first and second frequency spectra at the frequency at which the sum power peaks.
Is provided.
本発明のレーダ信号解析装置およびレーダ装置によれば、第２のビート信号と、第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段を備えている。 According to the radar signal analyzing apparatus and the radar apparatus of the present invention, the first multiplication value determination for determining the first multiplication value of the second beat signal and a signal obtained by time-inversion of the time waveform of the first beat signal. Means.
第１及び第２のビート信号は観測対象の存在する方位に依存して差が生じ、その差は第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数において、第１の乗算値の周波数スペクトルの位相の変化となって現れる、したがって第１の乗算値には観測対象が存在する方位に依存する情報が含まれる、ので観測対象が存在する方位の情報を決定することができる。 The first and second beat signals have a difference depending on the direction in which the observation target exists, and the difference is the frequency of the first multiplication value at the frequency at which the power peaks in the frequency spectrum of the first multiplication value. Since it appears as a change in the phase of the spectrum, and therefore, the first multiplication value includes information depending on the direction in which the observation target exists, information on the direction in which the observation target exists can be determined.
さらに、第２のビート信号と、第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との乗算値を利用するので、ビート周波数の時間変動成分が分離され、パワースペクトルの形状を周波数変調が直線的な場合と同様に急峻にすることができるので、周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化を抑制することができる。 Furthermore, since the multiplication value of the second beat signal and the signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal is used, the time fluctuation component of the beat frequency is separated, and the shape of the power spectrum is linearly modulated. Since it can be steep as in the case of a typical case, it is possible to suppress the deterioration of the apparatus performance due to the nonlinearity of the frequency change.
以下に、本発明の各実施の形態について図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、以下の各実施の形態の図においては、同一または同様なものについては、同一または同様の番号を付け、各実施の形態の説明においてその記載及び説明を省略する場合がある。 In the drawings of the following embodiments, the same or similar components are denoted by the same or similar numbers, and the description and description thereof may be omitted in the description of the embodiments.
また、図に記載した各構成要素は、本発明を説明するために便宜的に分割したものであり、その実装形態は図の構成、分割、名称等に限定されない。また、分割の仕方自体も図に示した分割に限定されない。 In addition, each component described in the figure is divided for convenience in order to describe the present invention, and the mounting form is not limited to the configuration, division, name, and the like in the figure. Further, the division method itself is not limited to the division shown in the figure.
また、図中及び以下の説明の記載における「・・部」の一部又は全部を、例えば「・・手段」、「・・処理手段」、「・・機能単位」、「・・処理機能単位」、「・・回路」、「・・処理回路」、「・・装置」、「・・処理装置」、「・・処理」、「・・ステップ」、「・・処理ステップ」と呼び換えてもよい。また、一連の「・・部」を「・・処理」、「・・ステップ」、「・・処理ステップ」と呼び換えた場合は、処理フローの図とみなしてもよい。 In addition, in the drawings and the following description, a part or all of “·· part” may be replaced with, for example, “·· means”, “·· processing means”, “·· functional unit”, “·· processing functional unit”. , "... Circuit", "... Processing Circuit", "... Device", "... Processing Device", "... Processing", "... Step", "... Processing Step" Also good. In addition, when a series of “•• parts” is referred to as “•• processing”, “•• step”, and “•• processing step”, they may be regarded as a processing flow diagram.
実施の形態１.
以下に、本発明の実施の形態１について図１から図４を用いて説明する。
Hereinafter,
なお、一般性を失わずに説明をわかりやすくするため、本実施の形態は、レーダ信号解析装置を有するＦＭＣＷ方式のレーダ装置の場合を例に説明する。 In order to make the description easy to understand without losing generality, the present embodiment will be described with an example of an FMCW radar device having a radar signal analysis device.
また、同様な構成又は機能を有する複数のブロックについて、個々のブロックを区別する場合に符号にａまたはｂの文字を付加し、複数のブロックをまとめて扱う場合には付加しない場合がある。 In addition, for a plurality of blocks having the same configuration or function, a letter “a” or “b” may be added to the code when distinguishing individual blocks, and may not be added when handling a plurality of blocks collectively.
図１は、本発明の実施の形態１における、レーダ装置の機能ブロックを示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing functional blocks of a radar apparatus according to
図１において、１はレーダ装置、１１は制御演算部、１２は送信部、１３ａは第１の受信部、１３ｂは第２の受信部、１４ａは第１のアナログ・デジタル変換部、１４ｂは第２のアナログ・デジタル変換部、１５はメモリ部、１１１は制御部、１１２は異チャンネル間信号反転乗算部、１１３は周波数スペクトル生成部、１１４はパワーピーク探索部、１１５はピークデータ生成部、１１６はペアリング部、１２１は電圧生成部、１２２は電圧制御発振部、１２３は分配部、１２４は高周波増幅部、１２５は送信アンテナ、１３１ａは第１の受信アンテナ、１３１ｂは第２の受信アンテナ、１３２aは第１の混合部、１３２ｂは第２の混合部、１３３ａは第１の増幅部、１３３ｂは第２の増幅部、１３４ａは第１のフィルタ部、１３４ｂは第２のフィルタ部、Ｓ＿０は送信信号（周波数変調信号）、Ｓ＿１は第１の受信信号、Ｓ＿２は第２の受信信号、Ｓｂ１は第１のビート信号、Ｓｂ２は第２のビート信号、Ｓ＿２１は乗算結果を示す。また、図中の矢印は、信号及び情報の少なくとも１つの流れを示す。 In FIG. 1, 1 is a radar apparatus, 11 is a control calculation unit, 12 is a transmission unit, 13a is a first reception unit, 13b is a second reception unit, 14a is a first analog / digital conversion unit, and 14b is a first calculation unit. 2 is an analog / digital conversion unit, 15 is a memory unit, 111 is a control unit, 112 is an inter-channel signal inversion multiplication unit, 113 is a frequency spectrum generation unit, 114 is a power peak search unit, 115 is a peak data generation unit, 116 Is a pairing unit, 121 is a voltage generation unit, 122 is a voltage controlled oscillation unit, 123 is a distribution unit, 124 is a high frequency amplification unit, 125 is a transmission antenna, 131a is a first reception antenna, 131b is a second reception antenna, 132a is the first mixing unit, 132b is the second mixing unit, 133a is the first amplifying unit, 133b is the second amplifying unit, 134a is the first filter unit, and 134b is the second mixing unit. S_0 is a transmission signal (frequency modulation signal), S_1 is a first reception signal, S_2 is a second reception signal, Sb1 is a first beat signal, Sb2 is a second beat signal, and S_21 is a multiplication result. Indicates. Moreover, the arrow in a figure shows the flow of at least 1 of a signal and information.
なお、主に送信部１２を送信手段に、主に第１の受信部１３ａを第１のビート信号決定手段に、主に第２の受信部１３ｂを第２のビート信号決定手段に、各々対応させることができる。また、主に制御演算部１１をレーダ信号解析装置に、主に異チャンネル間信号反転乗算部１１２を第１の乗算値決定手段に、主にピークデータ生成部１１５を方位情報決定手段に、各々対応させることができる。
The transmission unit 12 mainly corresponds to the transmission unit, the first reception unit 13a mainly corresponds to the first beat signal determination unit, and the second reception unit 13b mainly corresponds to the second beat signal determination unit. Can be made. Also, the
なお、図示しない構成要素を含む広義の制御演算部１１（レーダ信号解析装置）を各種定義することも可能である。例えば、（１）電源機能、（２）各種制御機能、（３）通信機能、（４）各種インターフェース機能、（５）表示機能、（６）他の方式のレーダ信号解析機能、（７）各種のアプリケーション機能、のうちの１つ以上を含む装置を定義することが可能である。 Various control arithmetic units 11 (radar signal analysis devices) in a broad sense including components not shown can also be defined. For example, (1) power supply function, (2) various control functions, (3) communication functions, (4) various interface functions, (5) display functions, (6) radar signal analysis functions of other systems, (7) various functions A device can be defined that includes one or more of the following application functions.
また、図示した構成要素のうちで制御演算部１１以外の構成要素を含む広義の制御演算部（レーダ信号解析装置）を各種定義することも可能である。例えば、（１）アナログ・デジタル変換部１４、（２）メモリ部１５、のうちの１つ以上を含む装置を定義することが可能である。
It is also possible to define various control calculation units (radar signal analysis devices) in a broad sense including components other than the
レーダ装置１についても、上記レーダ信号解析装置と同様に、図示しない構成要素を含む広義のレーダ装置１を各種定義することも可能である。 なお、レーダ装置１を広義のレーダ信号解析装置を見做すことも可能である。
As with the radar signal analyzing apparatus, the
また、レーダ装置の実装としては、図示した構成要素の一部を含まない狭義のレーダ装置を定義してもよい。例えばアンテナは別途調達して組合せる方式のレーダ装置を定義することもできる。 Further, as implementation of the radar apparatus, a narrowly defined radar apparatus that does not include some of the illustrated components may be defined. For example, an antenna can be defined as a radar device that is separately procured and combined.
また、以下の説明において「入力」及び「出力」の語を、各図に示したブロックとそのブロックの外部との間の信号等のやり取りに関して用いるが、上記のような広義の装置を定義する場合には、装置に追加される構成要素との関係で、明示的に「入力」及び「出力」が定義または実装されない場合がありうる。 In the following description, the words “input” and “output” are used for the exchange of signals between the block shown in each figure and the outside of the block. In some cases, “input” and “output” may not be explicitly defined or implemented in relation to components added to the device.
レーダ装置１は、制御演算部１１、送信部１２、第１の受信部１３ａ、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａ、第２の受信部１３ｂ、第２のアナログ・デジタルアナログ・デジタル変換部１４ｂ及びメモリ部１５を有する。
The
本実施の形態は、送信部１２、受信部１３が主にアナログ処理、制御演算部１１がデジタル処理をする場合の例となっている。
This embodiment is an example in which the transmission unit 12 and the
制御演算部１１は、レーダ装置１の各部を制御するとともに、メモリ部１５に記憶されたデータを用いて、観測対象に関する距離及び速度の情報と、観測対象が存在する方位の情報とを決定する。
The
制御演算部１１の実装形態としては、従来および新規な各種形態が使用可能であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）機能を有するワンチップマイコン、あるいはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）に例示されるＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることができる。 また、各部の制御に関しては、例えば、（１）ワンチップマイコン及びその上で動作するプログラム、（２）ＦＰＧＡ上のロジック回路により構成することができる。
As the mounting form of the control
制御演算部１１の詳細については後述する。
Details of the
送信部１２は、電圧生成部１２１、電圧制御発振部１２２、分配部１２３、高周波増幅部１２４、送信アンテナ１２５を有する。
The transmission unit 12 includes a
電圧生成部１２１は、制御部１１１の制御にもとづき、電圧制御発振部１２２が生成する送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０の周波数を制御するための制御信号を生成する。また、電圧生成部１２１は、生成した制御信号を電圧制御発振部１２２に出力する。
Based on the control of the control unit 111, the
本実施の形態では、電圧生成部１２１は、制御部１１１の制御により、予め設定された時間波形のアナログ電圧信号を生成する。
In the present embodiment, the
具体的には、電圧生成部１２１は、時間が経過するにつれて電圧が上昇する期間と時間が経過するにつれて電圧が下降する期間とが交互に繰り返すアナログ電圧信号を生成して、生成したアナログ電圧信号を電圧制御発振部１２１に出力する。
Specifically, the
電圧生成部１２１の実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、デジタル・アナログ変換器といわゆるアナログ・ローパスフィルタを用いて構成することができる。
As a mounting form of the
電圧制御発振部１２２は、電圧生成部１２１で生成された制御信号を入力し、入力した制御信号に応じた送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を生成する。また、電圧制御発振部１２２は、生成した送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を分配部１２３に出力する。
The voltage controlled
本実施の形態では、アナログ電圧信号を入力し、その電圧に応じて周波数が変化する送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を生成する。 In this embodiment, an analog voltage signal is input, and a transmission signal (frequency modulation signal) S_0 whose frequency changes according to the voltage is generated.
図２は、本発明の実施の形態１における、レーダ信号（周波数変調信号）の時間変化を示す図である。なお、図２は、説明に必要な一部分を抜粋した図となっている。 FIG. 2 is a diagram showing a time change of a radar signal (frequency modulation signal) in the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an excerpt of a part necessary for the description.
図において、縦軸は周波数、横軸は時間、（Ａ）は時間が経過するにつれて周波数が上昇する期間（以下、周波数が上昇する期間と記載。）、（Ｂ）は時間が経過するにつれて周波数が下降する期間（以下、周波数が下降する期間と記載。）、太実線はレーダ信号（周波数変調信号）の非線形な周波数変化の１例を示す。 In the figure, the vertical axis represents frequency, the horizontal axis represents time, (A) represents a period in which the frequency increases as time elapses (hereinafter referred to as a period in which the frequency increases), and (B) represents frequency as time elapses. In the period during which the frequency falls (hereinafter referred to as the period in which the frequency falls), the thick solid line shows an example of a nonlinear frequency change of the radar signal (frequency modulation signal).
本実施の形態では、周波数が上昇する期間（Ａ）と周波数が下降する期間（Ｂ）とを交互に繰り返す送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を生成して、生成した送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を分配回路１２３に出力する場合を例に説明する。
In the present embodiment, a transmission signal (frequency modulation signal) S_0 is generated by alternately repeating a period (A) in which the frequency increases and a period (B) in which the frequency decreases, and the generated transmission signal (frequency modulation signal) A case where S_0 is output to the
なお、連続的に繰り返す必要は必ずしもなく、例えば、特許文献１の図２にように、間隔を置いて上昇する期間（Ａ）と周波数が下降する期間（Ｂ）とが繰り返されるようにしてもよい。 また、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０としては、連続的な信号であることが望ましい。
In addition, it is not always necessary to repeat continuously. For example, as shown in FIG. 2 of
電圧制御発振部１２２の実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、いわゆる電圧制御発信器を用いることができる。
As a mounting form of the voltage controlled
分配部１２３は、電圧制御発振部１２２で生成された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を入力し、高周波増幅部１２４、第１の受信部１３ａの第１の混合部１３２ａ及び第２の受信部１３ｂの第２の混合部１３２ｂに分配出力する。
The
分配部１２３の実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば（１）導波管、（２）分布定数線路、のうちの少なくとも１つを用いることができる。
As the mounting form of the
高周波増幅部１２４は、分配部１２３から入力された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を、既定の大きさに増幅する。 なお、既定の大きさとは固定であっても可変であってもよい。可変の場合に、制御部１１１が制御するように構成してもよい。
The high frequency amplification unit 124 amplifies the transmission signal (frequency modulation signal) S_0 input from the
また、高周波増幅部１２４は、増幅された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を送波アンテナ１２５に出力する。
Further, the high frequency amplifier 124 outputs the amplified transmission signal (frequency modulation signal) S_0 to the
高周波増幅部１２４の実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、トランジスタを用いたいわゆる電力増幅器を用いることができる。 As a mounting form of the high-frequency amplification unit 124, various conventional and novel forms are possible. For example, a so-called power amplifier using a transistor can be used.
送信アンテナ１２５は、高周波増幅部１２４で増幅された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を、レーダ信号である電磁波（図示しない）に変換して、空間に放射する。
The
一方、第１の受信部１３ａは、第１の受信アンテナ１３１ａ、第１の混合部１３２ａ、第１の増幅部１３３ａ、第１のフィルタ部１３４ａを有する。 On the other hand, the first receiving unit 13a includes a first receiving antenna 131a, a first mixing unit 132a, a first amplifying unit 133a, and a first filter unit 134a.
第１の受信アンテナ１３１ａは、観測対象となる物体で反射されたレーダ信号（電磁波）を受信する。 また、第１の受信アンテナ１３１ａは、受信したレーダ信号（電磁波）を第１の受信信号Ｓ＿１に変換し、第１の混合部１３２ａに出力する。 The first receiving antenna 131a receives a radar signal (electromagnetic wave) reflected by an object to be observed. The first receiving antenna 131a converts the received radar signal (electromagnetic wave) into the first received signal S_1 and outputs the first received signal S_1 to the first mixing unit 132a.
第１の混合部１３２ａは、送信部１２の分配部１２３からの送信信号（周波数信号）Ｓ＿０と、第１の受信アンテナ１３１ａからの第１の受信信号Ｓ＿１とを入力する。
The first mixing unit 132a receives the transmission signal (frequency signal) S_0 from the
また、第１の混合部１３２ａは、送信信号（周波数信号）Ｓ＿０と第１の受信信号Ｓ＿１とのビート信号である第１のビート信号Ｓｂ１を生成して、第１の増幅部１３３ａに出力する。 Also, the first mixing unit 132a generates a first beat signal Sb1 that is a beat signal of the transmission signal (frequency signal) S_0 and the first reception signal S_1, and outputs the first beat signal Sb1 to the first amplification unit 133a. .
なお、第１の混合部１３２ａから出力される信号には、第１の混合部１３２ａの構成に依存して、第１のビート信号Ｓｂ１以外の信号及び雑音が含まれる場合がある。 The signal output from the first mixing unit 132a may include a signal other than the first beat signal Sb1 and noise depending on the configuration of the first mixing unit 132a.
第１の混合部１３２ａの実装としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、トランジスタを用いたミキサ回路を用いることができる。 The first mixing unit 132a can be implemented in various conventional and novel forms. For example, a mixer circuit using a transistor can be used.
第１の増幅部１３３ａは、第１の混合器１３２ａが生成した第１のビート信号Ｓｂ１を、既定の大きさに増幅する。 The first amplifying unit 133a amplifies the first beat signal Sb1 generated by the first mixer 132a to a predetermined magnitude.
また、第１の増幅部１３３ａは、増幅した第１のビート信号Ｓｂ１を第１のフィルタ部１３４ａに出力する。 The first amplifying unit 133a outputs the amplified first beat signal Sb1 to the first filter unit 134a.
第１の増幅部１３３ａの実装としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、トランジスタを用いた低雑音増幅器を用いることができる。 The first amplifying unit 133a can be implemented in various conventional and novel forms. For example, a low-noise amplifier using a transistor can be used.
第１のフィルタ部１３４ａは、第１の増幅部１３３ａで増幅された第１のビート信号Ｓｂ１を入力するとともに、第１の混合部１３２ａから出力された信号のうち、上記第１のビート信号Ｓｂ１以外の信号及び雑音に例示される、不要な信号成分を抑圧する。 The first filter unit 134a receives the first beat signal Sb1 amplified by the first amplification unit 133a, and among the signals output from the first mixing unit 132a, the first beat signal Sb1. Unnecessary signal components exemplified by other signals and noise are suppressed.
なお、装置の実装においては、必ずしも完全に抑圧される必要はなく、装置に必要な性能の達成に必要な程度であればよい。 In mounting the device, it is not always necessary to suppress completely, as long as it is necessary to achieve the performance required for the device.
また、第１のフィルタ部１３４ａは、第１のビート信号Ｓｂ１を第１のアナログ・デジタル変換部１４ａに出力する。 The first filter unit 134a outputs the first beat signal Sb1 to the first analog / digital conversion unit 14a.
第１のフィルタ部１３４ａに実装形態としては、従来及び新規な各種の形態が可能であり、例えば、いわゆるアナログ・ローパスフィルタを用いることができる。 The first filter unit 134a can be implemented in various conventional and novel forms. For example, a so-called analog low-pass filter can be used.
第２の受信部１３ｂは、第２の受信アンテナ１３１ｂ、第２の混合部１３２ｂ、第２の増幅部１３３ｂ、第２のフィルタ部１３４ｂを有する。 The second reception unit 13b includes a second reception antenna 131b, a second mixing unit 132b, a second amplification unit 133b, and a second filter unit 134b.
基本的な構成、動作及び実装形態は第１の受信部１３ａと同様であるので、差異について簡単に説明する。 Since the basic configuration, operation, and mounting form are the same as those of the first receiving unit 13a, the difference will be briefly described.
第２の受信アンテナ１３１ｂは、観測対象となる物体で反射されたレーダ信号（電磁波）を受信する。 また、第２の受信アンテナ１３１ｂは、受信したレーダ信号（電磁波）を第２の受信信号Ｓ＿２に変換して、第２の混合部１３２ｂに出力する。 The second receiving antenna 131b receives a radar signal (electromagnetic wave) reflected by an object to be observed. The second receiving antenna 131b converts the received radar signal (electromagnetic wave) into the second received signal S_2 and outputs the second received signal S_2 to the second mixing unit 132b.
第２の混合部１３２ｂは、送信部１２の分配部１２３からの送信信号（周波数信号）Ｓ＿０と、第２の受信信号Ｓ＿２と、を入力する。
The second mixing unit 132b receives the transmission signal (frequency signal) S_0 from the
また、第２の混合部１３２ｂは、送信信号（周波数信号）Ｓ＿０と第２の受信信号Ｓ＿２とのビート信号である第２のビート信号Ｓｂ２を生成し、第２の増幅部１３３ｂに出力する。 Also, the second mixing unit 132b generates a second beat signal Sb2 that is a beat signal of the transmission signal (frequency signal) S_0 and the second reception signal S_2, and outputs the second beat signal Sb2 to the second amplification unit 133b.
第２の増幅部１３３ｂは、第２の混合器１３２ｂが生成した第２のビート信号Ｓｂ２を入力し、既定の大きさに増幅する。 The second amplifying unit 133b receives the second beat signal Sb2 generated by the second mixer 132b and amplifies it to a predetermined magnitude.
また、第２の増幅部１３３ｂは、増幅した第２のビート信号Ｓｂ２を第２のフィルタ部１３４ｂに出力する。 The second amplifying unit 133b outputs the amplified second beat signal Sb2 to the second filter unit 134b.
第２のフィルタ部１３４ｂは、第２の増幅部１３３ｂで増幅された第２のビート信号Ｓｂ２を入力するとともに、第２の混合部１３２ｂから出力された不要な周波数成分を抑圧する。 The second filter unit 134b receives the second beat signal Sb2 amplified by the second amplification unit 133b and suppresses unnecessary frequency components output from the second mixing unit 132b.
また、第２のフィルタ部１３４ｂは、第２のビート信号Ｓｂ２を第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂに出力する。 The second filter unit 134b outputs the second beat signal Sb2 to the second analog / digital conversion unit 14b.
一方、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａは、第１のビート信号Ｓｂ１を入力し、デジタル電圧データ（以下、チャンネル＃１のデジタル電圧データと記載。）に変換する。
On the other hand, the first analog / digital converter 14a receives the first beat signal Sb1 and converts it into digital voltage data (hereinafter referred to as
また、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａは、チャンネル＃１のデジタル電圧データをメモリ部１５に出力する。
The first analog / digital conversion unit 14 a outputs the digital voltage data of
また、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂは、第２のビート信号Ｓｂ２を入力し、デジタル電圧データ（以下、チャンネル＃２のデジタル電圧データと記載。）に変換する。
The second analog / digital converter 14b receives the second beat signal Sb2 and converts it into digital voltage data (hereinafter referred to as
また、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂは、チャンネル＃２のデジタル電圧データをメモリ１５部に出力する。
The second analog / digital converter 14b outputs the digital voltage data of
メモリ部１５は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａから出力されたチャンネル＃１のデジタル電圧データ、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂから出力されたチャンネル＃２のデジタル電圧データ、及び、後述する制御演算部１１のピークデータ生成部１１５が生成するピークデータセット、などの各種データまたは各種情報を入力して、記憶する。
The memory unit 15 is output from the first analog / digital conversion unit 14a for each period of a period in which the frequency increases ((A) in FIG. 2) and a period in which the frequency decreases ((B) in FIG. 2). Digital voltage data of
メモリ部１５に記憶されたチャンネル＃１のデジタル電圧データおよびチャンネル＃２のデジタル電圧データは、後述する異チャンネル間信号反転乗算部１１２に入力される。
The digital voltage data of
また、メモリ部１５に記憶されたピークデータセットは、制御演算部１１のペアリング部１１６に入力される。
The peak data set stored in the memory unit 15 is input to the pairing unit 116 of the
次に、制御演算部１１の詳細について説明する。
Next, details of the
制御演算部１１は、制御部１１１、異チャンネル間信号反転乗算部１１２、周波数スペクトル生成部１１３、パワーピーク探索部１１４、ピークデータ生成部１１５及びペアリング部１１６を有する。
The
また、制御演算部１１は、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０と第１の受信信号Ｓ＿１とのビート信号である第１のビート信号Ｓｂ１を入力する。
The
また、制御演算部１１は、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０と第２の受信信号Ｓ＿２とのビート信号である第２のビート信号Ｓｂ２の情報を入力する。
In addition, the
但し、本実施の形態においては、第１のビート信号Ｓｂ１はチャンネル＃１のデジタル電圧データの形で、また、第２のビート信号Ｓｂ２は、チャンネル＃２のデジタル電圧データの形で、入力される。
However, in the present embodiment, the first beat signal Sb1 is input in the form of digital voltage data of
制御部１１１は、電圧生成部１２１、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａ、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂ、メモリ部１５及び制御演算部１１の各部に対し動作、例えば動作タイミング、を制御するための信号及び情報を出力する。
The control unit 111 controls the operation, for example, operation timing, for each unit of the
なお、図１においては、制御部１１１から信号または情報が出力される場合のみ示しているが、図の構成に限定されない。例えば、（１）各部から信号及び情報の少なくとも一方を制御部１１１に入力して制御に反映する構成、及び（２）いわゆる双方向制御をする構成、のうちの１つ以上が可能なように構成してもよい。 In FIG. 1, only a case where a signal or information is output from the control unit 111 is illustrated, but the configuration is not limited to that illustrated in the drawing. For example, one or more of (1) a configuration in which at least one of a signal and information from each unit is input to the control unit 111 and reflected in the control, and (2) a configuration in which so-called bidirectional control is performed are possible. It may be configured.
異チャンネル間信号反転乗算部１１２は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶された２つのチャンネル＃１及び＃２のデジタル電圧データを読み出す。
The inter-channel signal
また、異チャンネル間信号反転乗算部１１２は、一方のチャンネルのデジタル電圧データを時間反転し、もう一方のチャンネルのデジタル電圧データと乗算して、乗算結果を周波数スペクトル生成部１１３に出力する。
Further, the inter-channel signal
周波数スペクトル生成部１１３は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、異チャンネル間信号反転乗算部１１２で得られた乗算結果を入力する。
The frequency
また、周波数スペクトル生成部１１３は、乗算結果の周波数スペクトルを生成し、パワーピーク探索部１１４およびピークデータ生成部１１５に出力する。 ここでは、複素数表現またはそれと同等な表現形式で周波数スペクトル（以下、周波数スペクトル（複素数）と記載。）を生成する場合の例を説明する。
Further, the frequency
パワーピーク探索部１１４は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、周波数スペクトル生成部１１３で生成された周波数スペクトル（複素数）を入力する。
The power peak search unit 114 generates a frequency spectrum generated by the frequency
また、パワーピーク探索部１１４は、入力した周波数スペクトル（複素数）から周波数スペクトルの一種であるパワースペクトルを求め、パワーがピーク（極大）となる周波数（以下、ピーク周波数と記載。）を探索して、得られたピーク周波数の情報をピークデータ生成部１１５へ出力する。 Further, the power peak searching unit 114 obtains a power spectrum that is a kind of frequency spectrum from the input frequency spectrum (complex number), and searches for a frequency (hereinafter referred to as a peak frequency) at which the power reaches a peak (maximum). The obtained peak frequency information is output to the peak data generating unit 115.
ピークデータ生成部１１５は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、周波数スペクトル生成部１１３で得られた周波数スペクトル（複素数）及びパワーピーク探索部１１４で得られたピーク周波数の情報を入力する。
The peak data generation unit 115 generates the frequency spectrum obtained by the frequency
また、ピークデータ生成部１１５は、ピーク周波数における周波数スペクトル（複素数）の位相を求め、得られた位相をもとに、観測対象が存在する方位の情報を決定し、得られたピーク周波数の情報及び方位の情報をピークデータセットとしてメモリ部１５へ出力する。 Further, the peak data generation unit 115 obtains the phase of the frequency spectrum (complex number) at the peak frequency, determines information on the direction in which the observation target exists based on the obtained phase, and obtains information on the obtained peak frequency And the direction information are output to the memory unit 15 as a peak data set.
ピーク周波数を探索する方法は、従来及び新規な方法が使用可能であり、例えば、（１）予め制御部１１１に設定した閾値より大きいパワーのピークにおける周波数を探索する方法、（２）式（１２）から求められる周波数の取りうる範囲のピークにおける周波数を探索する方法、のうちの１つ以上の方法が使用可能である。 Conventional and novel methods can be used as a method for searching for a peak frequency. For example, (1) a method for searching for a frequency at a peak of power greater than a threshold value set in advance in the control unit 111, (2) equation (12) One or more methods of searching for a frequency at a peak in a possible range of the frequency obtained from (1) can be used.
ペアリング部１１６は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））に係るピークデータセット及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））に係るピークデータセットをメモリ部１５から読み出す。 The pairing unit 116 reads from the memory unit 15 a peak data set related to a period during which the frequency increases ((A) in FIG. 2) and a peak data set related to a period during which the frequency decreases ((B) in FIG. 2).
また、ペアリング部１１６は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））に係るピークデータセットと、周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））に係るピークデータセットとを、同一の観測対象について対応付けを行い、対応付けされた２つのピークデータセットのピーク周波数の値から観測対象に関する距離及び速度の情報、例えば相対距離及び相対速度、を決定する。 Further, the pairing unit 116 has the same peak data set relating to the period in which the frequency rises ((A) in FIG. 2) and the peak data set relating to the period in which the frequency falls ((B) in FIG. 2). Are associated with each other, and information on the distance and speed relating to the observation object, for example, relative distance and relative speed, is determined from the peak frequency values of the two associated peak data sets.
なお、対応付けられた２つのピークデータセットのピーク周波数の情報を、必ずしも両方用いる必要はなく、片方のデータセットのピーク周波数の情報を用いて観測対象に関する距離と速度を決定してもよい。 Note that it is not always necessary to use both of the peak frequency information of the two associated peak data sets, and the distance and speed relating to the observation target may be determined using the peak frequency information of one of the data sets.
次に、上記のように構成されたレーダ装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、レーダ装置１は、送信部１２から送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０をレーダ信号（電磁波）（図示しない。）として空間へ放射する。
First, the
具体的には、まず、制御部１１の制御に従って、電圧生成部１２１が、時間が経過するにつれて電圧が上昇する期間と時間が経過するにつれて電圧が下降する期間を交互に繰り返すアナログ電圧信号を生成して、電圧制御発振部１２２に出力する。
Specifically, first, under the control of the
次に、電圧制御発振部１２２が、電圧生成部１２１で生成されたアナログ電圧信号を入力し、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を生成して、分配部１２３に出力する。
Next, the voltage controlled
次に、分配部１２３が、電圧制御発振部１２２で生成された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を入力し、高周波増幅部１２４、第１の混合部１３２ａ及び第２の混合部１３２ｂに出力する。
Next, the
次に、高周波増幅部１２４が、分配部１２３から出力された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０を、既定の大きさに増幅した後に、送信アンテナ１２５に出力する。
Next, the high frequency amplification unit 124 amplifies the transmission signal (frequency modulation signal) S_0 output from the
次に、送信アンテナ１２５が、高周波増幅部で増幅された送信信号Ｓ＿０を、レーダ信号である電磁波に変換して空間に放射する。
Next, the
送信アンテナ１２５から送信されたレーダ信号は、レーダ装置１の周辺に存在する、観測対象となる物体で反射され、レーダ装置１に戻ってくる。
The radar signal transmitted from the
第１の受信部１３ａと第２の受信部１３ｂは、観測対象で反射されたレーダ信号（電磁波）を各々受信し、対応するビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２を出力する。 The first receiver 13a and the second receiver 13b each receive a radar signal (electromagnetic wave) reflected from the observation target, and output corresponding beat signals Sb1 and Sb2.
具体的には、まず、第１の受信アンテナ１３１ａが、観測対象で反射されたレーダ信号（電磁波）を受信し、第１の受信信号Ｓ＿１として第１の混合器１３２ａに出力する。 Specifically, first, the first receiving antenna 131a receives the radar signal (electromagnetic wave) reflected by the observation target, and outputs it as the first received signal S_1 to the first mixer 132a.
次に、第１の混合部１３２ａが、第１の受信アンテナ１３１ａから出力された第１の受信信号Ｓ＿１と送信部１２の分配部１２３から出力された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０とを入力して混合することにより、第１のビート信号Ｓｂ１を生成して、第１の増幅部１３３ａに出力する。
Next, the first mixing unit 132a receives the first reception signal S_1 output from the first reception antenna 131a and the transmission signal (frequency modulation signal) S_0 output from the
次に、第１の増幅部１３３ａが、第１の混合器１３２ａで生成された第１のビート信号Ｓｂ１を、既定の大きさに増幅して第１のフィルタ回路１３４ａに出力する。 Next, the first amplifying unit 133a amplifies the first beat signal Sb1 generated by the first mixer 132a to a predetermined magnitude and outputs the amplified signal to the first filter circuit 134a.
次に、第１のフィルタ部１３４ａが、第１の増幅部１３３ａで増幅された第１のビート信号Ｓｂ１を入力するとともに、第１のビート信号Ｓｂ１以外の信号である不要な信号成分を抑圧して、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａに出力する。 Next, the first filter unit 134a receives the first beat signal Sb1 amplified by the first amplification unit 133a and suppresses unnecessary signal components that are signals other than the first beat signal Sb1. Output to the first analog / digital converter 14a.
上記第１の受信部１３ａの動作と同様に、まず、第２の受信アンテナ１３１ｂが、観測対象で反射されたレーダ信号（電磁波）を受信し、第２の受信信号Ｓ＿２として第２の混合器１３２ｂに出力する。 Similar to the operation of the first receiving unit 13a, first, the second receiving antenna 131b receives the radar signal (electromagnetic wave) reflected from the observation target, and the second mixer serves as the second received signal S_2. To 132b.
次に、第２の混合部１３２ｂが、第２の受信アンテナ１３１ｂから出力された第２の受信信号Ｓ＿２と分配部１２３から分配出力された送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０とを入力して混合することにより、第２のビート信号Ｓｂ２を生成して、第２の増幅部１３３ｂに出力する。
Next, the second mixing unit 132b inputs and mixes the second reception signal S_2 output from the second reception antenna 131b and the transmission signal (frequency modulation signal) S_0 distributed and output from the
次に、第２の増幅部１３３ｂが、第２の混合器１３２ｂで生成された第２のビート信号Ｓｂ２を入力し、既定の大きさに増幅して第２のフィルタ回路１３４ｂに出力する。 Next, the second amplifier 133b receives the second beat signal Sb2 generated by the second mixer 132b, amplifies the signal to a predetermined magnitude, and outputs the amplified signal to the second filter circuit 134b.
次に、第２のフィルタ回路１３４ｂが、第２の増幅部１３３ｂで増幅された第２のビート信号Ｓｂ２を入力し、不要な信号成分を抑圧して第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂに出力する。 Next, the second filter circuit 134b receives the second beat signal Sb2 amplified by the second amplification unit 133b, suppresses unnecessary signal components, and outputs it to the second analog / digital conversion unit 14b. To do.
次に、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａと第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂが、周波数が上昇する期間（Ａ）と周波数が下降する期間（Ｂ）の各々の期間毎に、第１および第２のビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２を各々デジタル電圧データに変換し、メモリ部１５に出力する。メモリ部１５は、上記２つのデジタル電圧データを記憶する。 Next, the first analog / digital conversion unit 14a and the second analog / digital conversion unit 14b perform the first period for each of the period (A) in which the frequency increases and the period (B) in which the frequency decreases. The second beat signals Sb1 and Sb2 are converted into digital voltage data and output to the memory unit 15. The memory unit 15 stores the two digital voltage data.
具体的には、まず、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａが、第１のフィルタ部１３４ａから出力された第１のビート信号Ｓｂ１をチャンネル＃１のデジタル電圧データに変換して、メモリ部１５に出力する。
Specifically, first, the first analog / digital conversion unit 14a converts the first beat signal Sb1 output from the first filter unit 134a into digital voltage data of
同様に、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂが、第２のフィルタ回路１３４ｂから出力された第２のビート信号Ｓｂ２をチャンネル＃２のデジタル電圧データに変換して、メモリ部１５に出力する。
Similarly, the second analog / digital conversion unit 14b converts the second beat signal Sb2 output from the second filter circuit 134b into digital voltage data of
次に、メモリ部１５が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａから出力されたチャンネル＃１のデジタル電圧データおよび第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂから出力されたチャンネル＃２のデジタル電圧データを記憶する。
Next, the memory unit 15 starts from the first analog-to-digital conversion unit 14a for each of the period in which the frequency increases ((A) in FIG. 2) and the period in which the frequency decreases ((B) in FIG. 2). The output digital voltage data of
次に、制御演算部１１が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶されたチャンネル＃１のデジタル電圧データおよびチャンネル＃２のデジタル電圧データを読み出して、読み出したデジタル電圧データからピークデータセットを生成してメモリ部１５に出力する。
Next, the
制御演算部１１における具体的な処理フローは以下の通り。
A specific processing flow in the
図３は、本発明の実施の形態１におけるレーダ信号解析フローの概要を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an outline of the radar signal analysis flow in the first embodiment of the present invention.
具体的には、まず、異チャンネル間信号反転乗算部１１２が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶されたチャンネル＃１、＃２のデジタル電圧データを読み出し、基準のチャンネルとして用いる一方のチャンネルのデジタル電圧データを時間反転し、もう一方のチャンネルのデジタル電圧データと乗算し、得られた乗算結果Ｓ＿２１を周波数スペクトル生成部に出力する。（ステップＳＴ１）
Specifically, first, the inter-channel signal
ここで、次のステップＳＴ３を説明する前に、乗算結果Ｓ＿２１と方位の決定方法の原理との関係について説明をする。 Here, before describing the next step ST3, the relationship between the multiplication result S_21 and the principle of the direction determination method will be described.
なお、以下では、周波数が下降する期間を例に説明するが、周波数が上昇する期間についても同様にして考えることができる。 また、原理についてわかりやすく説明するため以下では、観測対象との距離に対する依存性はあるが観測対象の速度に対する依存性はない場合を例に説明する。 In the following, a period in which the frequency decreases will be described as an example, but a period in which the frequency increases can be considered in the same manner. In order to explain the principle in an easy-to-understand manner, an example will be described below in which there is a dependency on the distance to the observation target but no dependency on the speed of the observation target.
また、基準として用いるチャンネルを＃１とする場合、すなわち第１の受信部１３ａにおいて得られるビート信号Ｓｂ１を基準チャンネルのビート信号とする場合、を例に説明する。 Further, a case where the channel used as a reference is # 1, that is, a case where the beat signal Sb1 obtained in the first receiving unit 13a is used as a reference channel beat signal will be described as an example.
図４は、本発明の実施の形態１におけるレーダ信号（周波数変調信号）の時間変化の一部を示す図である。 図の見方は、上記図２と同様である。 FIG. 4 is a diagram showing a part of the time change of the radar signal (frequency modulation signal) in the first embodiment of the present invention. The way of viewing the figure is the same as in FIG.
図において、ｆ０は周波数が下降する期間の開始時点の周波数、Ｂは周波数変調幅、Ｔは変調時間幅を示す。 In the figure, f0 is the frequency at the start of the period during which the frequency drops, B is the frequency modulation width, and T is the modulation time width.
送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０の周波数の時間変化をＦ（ｔ）（ｔ：時間）とし、図４に示すようにＦ（ｔ）が直線的でない場合として、例えば時間ｔに関する２次関数で表現される場合を仮定すると、周波数が下降する期間におけるＦ（ｔ）は以下のように表される。
ここで、αは周波数の時間変化が線形でない度合いを表す係数であり、α＝０の場合にＦ（ｔ）が直線的な変化となる。 Here, α is a coefficient representing the degree to which the time change of the frequency is not linear, and when α = 0, F (t) is a linear change.
送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０の位相は、Ｆ（ｔ）を時間積分したものであるので、送信信号（周波数変調信号）の時間変化Ｓ＿０（ｔ）は次式で表わされる。
ここで、Ａ０は送信信号（周波数変調信号）の振幅を、ψは定数を表す。 Here, A0 represents the amplitude of the transmission signal (frequency modulation signal), and ψ represents a constant.
上記から、第１の受信信号Ｓ＿１の時間変化Ｓ＿１（ｔ）は、次式で表わされる。
ここで、Ａ１は第１の受信信号の振幅を、τ＿１は、送信アンテナ１２５から観測対象となる物体までの距離と物体から第１の受信アンテナ１３１ａまでの距離との合計の距離を、レーダ信号（電磁波）が伝わる時間によって決まる遅れ時間を表す。
Here, A1 is the amplitude of the first received signal, τ_1 is the total distance between the distance from the transmitting
同様に、第２の受信信号Ｓ＿２の時間変化Ｓ＿２（ｔ）は、次式で表わされる。
ここで、Ａ２は第２の受信信号の振幅を、τ＿２は、送信アンテナ１２５から物体までの距離と物体から第２の受信アンテナ１３１ａまでの距離との合計の距離を、電磁波が伝わる時間によって決まる遅れ時間を表す。
Here, A2 is the amplitude of the second received signal, and τ_2 is the total distance between the distance from the transmitting
したがって、第１のビート信号Ｓｂ１の時間変化Ｓｂ＿１（ｔ）は信号振幅Ａ０１を用いて次式で表わされる。
ここで、Ａ０１は、第１のビート信号Ｓｂ１の振幅を表す。 Here, A01 represents the amplitude of the first beat signal Sb1.
同様に、第２のビート信号Ｓｂ＿２の時間変化Ｓｂ＿２（ｔ）は次式で表わされる。
ここで、Ａ０２は、第２のビート信号Ｓｂ２の振幅を表す。 Here, A02 represents the amplitude of the second beat signal Sb2.
また、第１のビート信号Ｓｂ１を時間反転した信号の時間変化Ｓｂ＿１（Ｔ−ｔ）は次式で表される。
異チャンネル間信号反転乗算部１１２において得られる、Ｓｂ＿２（ｔ）とＳｂ＿１（Ｔ−ｔ）との乗算結果Ｓ＿２１の時間変化Ｓ＿２１（ｔ）は次式で表される。
Ｓ＿２１（ｔ）は、三角関数の積和公式ｃｏｓ（Ａ）・ｃｏｓ（Ｂ）＝｛ｃｏｓ（Ａ＋Ｂ）＋ｃｏｓ（Ａ―Ｂ）｝／２を用いて、Ｓｂ＿２（ｔ）の位相とＳｂ＿１（Ｔ−ｔ）の位相との和の位相（以下、Ｓｐ＿２１（ｔ）と記載。）を有する成分と、Ｓｂ＿２（ｔ）の位相とＳｂ＿１（Ｔ−ｔ）の位相との差の位相（以下、Ｓｍ＿２１（ｔ）と記載。）を有する成分と、に分解することができる。 S_21 (t) is obtained by using the trigonometric product-sum formula cos (A) · cos (B) = {cos (A + B) + cos (AB)} / 2, and the phase of Sb_2 (t) and Sb_1 (T -T) and the phase difference between the phase of Sb_2 (t) and the phase of Sb_1 (T−t) (hereinafter, Sm — 21). And a component having (t).).
ここでＳｍ＿２１（ｔ）に注目すると、Ｓｍ＿２１（ｔ）のうちで、時間ｔに依存する項は次式で表わされ、
また、時間ｔに依存しない項は次式で表わされる。
観測対象物体までの距離が数百ｍ以下の近距離の場合で、かつ、送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０の周波数変化の非線形性が最大で周波数変調幅の数十パーセント以下（例えば、周波数変調幅Ｂが１００ＭＨｚ、最大偏差が数十ＭＨｚ。）の場合には、周波数変調幅Ｂの値と変調時間幅Ｔの値との組合せを適宜選択することによって、式（９）及び式（１０）の一部の項を省略（無視）することが可能となる。 When the distance to the object to be observed is a short distance of several hundred meters or less, and the non-linearity of the frequency change of the transmission signal (frequency modulation signal) S_0 is a maximum of several tens percent or less of the frequency modulation width (for example, frequency modulation In the case where the width B is 100 MHz and the maximum deviation is several tens of MHz), the combination of the value of the frequency modulation width B and the value of the modulation time width T is selected as appropriate, so that the expressions (9) and (10) It is possible to omit (ignore) some of the terms.
その結果、Ｓｍ＿２１（ｔ）は次式のように近似することができる。
さらに、式（１１）の第３項Ｂτ＿１の値が他の項より十分小さくなるよう変調周波数幅Ｂの値を選択すると、Ｓｍ＿２１（ｔ）は、最終的に次式で近似することができる。
式（１２）を見ると、Ｓｍ＿２１（ｔ）のうち時間ｔに依存しない項は、遅延時間差（τ＿２−τ＿１）に比例する位相差を含むことがわかる。 Looking at Equation (12), it can be seen that the term that does not depend on time t in Sm_21 (t) includes a phase difference proportional to the delay time difference (τ_2−τ_1).
位相差（２π・ｆ０（τ＿２−τ＿１））及び遅延時間差（τ＿２−τ＿１）は、観測対象の存在する方位に依存して経路差が生じることよって変化するので、乗算結果Ｓ＿２１（ｔ）には、観測対象が存在する方位に依存する情報が含まれることになる。 Since the phase difference (2π · f0 (τ_2−τ_1)) and the delay time difference (τ_2−τ_1) change depending on the direction in which the observation target exists and change due to the path difference, the multiplication result S_21 (t) , Information depending on the direction in which the observation target exists is included.
したがって、乗算結果Ｓ＿２１（ｔ）に含まれる位相情報にもとづいて、観測対象の存在する方位の情報を決定することができる。位相差から方位を決定する方法については、従来および新規な各種方法を適用することができる。 Therefore, it is possible to determine information on the direction in which the observation target exists based on the phase information included in the multiplication result S_21 (t). Various conventional and novel methods can be applied to determine the direction from the phase difference.
例えば、時間ｔに依存しない項の値と周波数ｆ０との比から遅延時間差（τ＿２−τ＿１）を決定し、遅延時間差（τ＿２−τ＿１）と第１および第２のアンテナの位置関係の情報とから、幾何学的にアンテナを基準とした角度を計算することができる。 さらに、その角度の値から、各種の方位の情報へ変換することもできる。 For example, the delay time difference (τ_2−τ_1) is determined from the ratio between the value of the term not dependent on the time t and the frequency f0, and the delay time difference (τ_2−τ_1) is determined from the positional relationship between the first and second antennas. The angle relative to the antenna can be calculated geometrically. Further, the angle value can be converted into various orientation information.
一方、式（１２）で表される位相を時間微分すると、位相Ｓｍ＿２１（ｔ）を有する成分の周波数を求めることができる。 On the other hand, when the phase represented by Expression (12) is time-differentiated, the frequency of the component having the phase Sm_21 (t) can be obtained.
ここで、遅延時間差τ＿２をτ＿２＝τ＿１＋Δτと置換えると、位相Ｓｍ＿２１（ｔ）のうちで時間ｔに依存する項のτ＿２＋τ＿１は、２×τ＿１＋Δτと変形できる。 Here, when the delay time difference τ_2 is replaced with τ_2 = τ_1 + Δτ, the term τ_2 + τ_1 of the phase Sm_21 (t) depending on the time t can be transformed to 2 × τ_1 + Δτ.
ここで、多くの場合、２×τ＿１＞＞Δτと見做せるので、位相Ｓｍ＿２１（ｔ）を有する成分の周波数が、遅延時間の２倍に比例することがわかる。 （但し、この周波数は、周波数変調が直線的に時間変化する場合におけるビート周波数の、２倍の周波数に当たる。） Here, in many cases, it can be assumed that 2 × τ_1 >> Δτ, and thus it can be seen that the frequency of the component having the phase Sm — 21 (t) is proportional to twice the delay time. (However, this frequency corresponds to twice the beat frequency when the frequency modulation changes linearly with time.)
したがって、例えばビート周波数を用いる公知なレーダの原理を応用することで、観測対象に関する距離及び速度の情報、例えば観測対象とレーダ装置１との相対距離及び相対速度、を決定することができる。
Therefore, for example, by applying a known radar principle using a beat frequency, it is possible to determine distance and speed information relating to the observation target, for example, the relative distance and relative speed between the observation target and the
位相Ｓｍ＿２１（ｔ）を有する成分の周波数は、乗算結果Ｓ＿２１（ｔ）の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数として探索することができるので、その周波数を決定することできる。 Since the frequency of the component having the phase Sm_21 (t) can be searched for as the frequency at which the power reaches a peak in the frequency spectrum of the multiplication result S_21 (t), the frequency can be determined.
また、式（１１）及び式（１２）にはαが含まれていないので、周波数変調の非線形性に起因するビート周波数の時間変動、が分離されることが分かる。 したがって、位相Ｓｍ＿２１（ｔ）を有する成分のパワースペクトルの形状は、周波数変調が直線的な場合と同様に急峻になることが分かる。 In addition, since α is not included in the equations (11) and (12), it can be seen that the time fluctuation of the beat frequency due to the nonlinearity of the frequency modulation is separated. Therefore, it can be seen that the shape of the power spectrum of the component having the phase Sm — 21 (t) becomes steep as in the case where the frequency modulation is linear.
次に、図３のレーダ信号解析フローに戻って、説明を続ける。 Next, returning to the radar signal analysis flow of FIG. 3, the description will be continued.
周波数スペクトル生成部１１３が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、異チャンネル間信号反転乗算部１１２の乗算結果Ｓ＿２１を入力する。
The frequency
また、周波数スペクトル生成部１１３は、乗算結果Ｓ＿２１の周波数スペクトル（複素数）を求める。（ステップＳＴ２）
また、周波数スペクトル生成部１１３は、得られた周波数スペクトル（複素数）を、パワーピーク探索部１１４およびピークデータ生成部１１５に出力する。
Further, the frequency
In addition, the frequency
次に、パワーピーク探索部１１４が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、周波数スペクトル生成部１１３で得られた周波数スペクトル（複素数）を入力する。
Next, the power peak search unit 114 is obtained by the frequency
また、パワーピーク探索部１１４は、入力した周波数スペクトル（複素数）からパワースペクトルを求め、ピーク周波数を探索する。（ステップＳＴ３）
ピーク周波数を探索する方法は、従来及び新規な方法が使用可能であり、例えば、（１）予め制御部１１１に設定した閾値より大きいパワーを有するピークを探索する方法、（２）式（１２）から求められる周波数の取りうる範囲からピークを探索する方法、のうちの１つ以上の方法が使用可能である。
Further, the power peak search unit 114 obtains a power spectrum from the input frequency spectrum (complex number) and searches for the peak frequency. (Step ST3)
Conventional and novel methods can be used as a method for searching for a peak frequency. For example, (1) a method for searching for a peak having a power larger than a threshold set in the control unit 111 in advance, (2) Equation (12) One or more methods of searching for a peak from a possible range of frequencies obtained from the above can be used.
また、パワーピーク探索部１１４は、得られたピーク周波数の情報をピークデータ生成部１１５へ出力する。 Further, the power peak searching unit 114 outputs the obtained peak frequency information to the peak data generating unit 115.
次に、ピークデータ生成部１１５が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と時周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、周波数スペクトル生成部１１３で得られた周波数スペクトル（複素数）とパワーピーク探索部１１４で得られたピーク周波数の情報とを入力する。
Next, the peak data generation unit 115 obtains the frequency
また、ピークデータ生成部１１５は、ピーク周波数における周波数スペクトル（複素数）の位相を求め、得られた位相をもとに、観測対象の存在する方位の情報を決定する。 方位の情報としては、例えば、特定の方向を基準とした角度を算出する。（ステップＳＴ４）
また、ピークデータ生成部１１５は、得られたピーク周波数及び方位の情報を、ピークデータセットとしてメモリ部１５へ出力する。
Further, the peak data generation unit 115 obtains the phase of the frequency spectrum (complex number) at the peak frequency, and determines information on the direction in which the observation target exists based on the obtained phase. As the azimuth information, for example, an angle based on a specific direction is calculated. (Step ST4)
The peak data generation unit 115 outputs the obtained peak frequency and azimuth information to the memory unit 15 as a peak data set.
次に、メモリ部１５が、ピークデータ生成部１１５において周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））について得られたピークデータセットを、周波数が上昇する期間のピークデータセットとして記憶する。 Next, the memory unit 15 stores the peak data set obtained in the peak data generation unit 115 during the frequency increase period ((A) in FIG. 2) as the peak data set during the frequency increase period.
同様に、メモリ部１５は、ピークデータ生成部１１５において周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））について得られたピークデータセットを、周波数が下降する期間のピークデータセットとして記憶する。（ステップＳＴ５） Similarly, the memory unit 15 stores the peak data set obtained in the peak data generation unit 115 during the period in which the frequency decreases ((B) in FIG. 2) as the peak data set in the period in which the frequency decreases. (Step ST5)
次に、制御演算部１１が、メモリ部１５に記憶されたピークデータセットを読み出して、観測対象となる物体に関する距離と速度に関する情報を決定する。（ステップＳＴ６）
Next, the
具体的には、ペアリング部１１６が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））のピークデータセット及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））のピークデータセットをメモリ部１５から読み出し、同一の観測対象について対応付けを行い、対応付けられた２つのピークデータセットにおけるピーク周波数の値から、例えば公知のレーダの原理により距離と速度を算出する。 Specifically, the pairing unit 116 stores the peak data set in the period in which the frequency increases (FIG. 2A) and the peak data set in the period in which the frequency decreases (FIG. 2B) into the memory unit 15. And the same observation object is associated with each other, and the distance and the speed are calculated from the peak frequency values in the two associated peak data sets by, for example, a known radar principle.
以上のように、本発明の実施の形態１のレーダ信号解析装置によれば、観測対象の存在する方位の情報を決定することができる。 また、周波数変調信号の周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化を、抑制することができる。 As described above, according to the radar signal analyzing apparatus of the first embodiment of the present invention, it is possible to determine information on the direction in which the observation target exists. In addition, it is possible to suppress deterioration in apparatus performance due to the nonlinearity of the frequency change of the frequency modulation signal.
また、本発明の実施の形態１のレーダ装置によれば、観測対象の存在する方位を計測することができる。 また、周波数変調信号の周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化を、抑制することができる。
Moreover, according to the radar apparatus of
なお、本実施の形態においては、図１に示した各ブロックを有するレーダ装置を例に説明したが、レーダ装置としては必ずしも一体的なものとして実装する必要はなく図の構成に限定されない。 In the present embodiment, the radar apparatus having each block shown in FIG. 1 has been described as an example. However, the radar apparatus does not necessarily have to be integrated and is not limited to the configuration shown in the figure.
例えば、分割及び組立てが可能なように、（１）送信アンテナ１２５、（２）受信１３１、（３）送信部１２及び受信部１３、（３）アナログ・デジタル変換部１４、メモリ部１５及び制御演算部１１、を別々に作製（または組立て可能なものを調達）し、レーダ装置１としては、上記（１）から（３）を組み立てることで作製するようにしてもよい。
For example, (1)
また、本実施の形態においては、ビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２を、受信信号（Ｓ＿１、Ｓ＿２）及び周波数変調信号（Ｓ＿０）から直接生成する構成を用いた場合の例となっているが、受信信号（Ｓ＿１、Ｓ＿２）と周波数変調信号（Ｓ＿０）とのビート信号が得られれば他の混合方式及び周波数変換方式を用いてもよく、第１および第２の受信部１３の構成は、図の構成に限定されない。
In this embodiment, the beat signals Sb1 and Sb2 are generated directly from the reception signals (S_1 and S_2) and the frequency modulation signal (S_0). As long as a beat signal of S_1, S_2) and a frequency modulation signal (S_0) is obtained, other mixing methods and frequency conversion methods may be used. The configuration of the first and second receiving
また、本実施の形態においては、例えば混合部１３２、増幅部１３３及びフィルタ部を別々のブロックとしているが、受信部１３の実装においては例えば混合部１３２が増幅作用及びフィルタ作用を持つように構成するといった変形が可能であり、等価な機能を実現できれば図に示した構成に限定されない。
In the present embodiment, for example, the
送信系についても同様に、等価な機能を実現できれば図に示した構成に限定されない。 Similarly, the transmission system is not limited to the configuration shown in the figure as long as an equivalent function can be realized.
また、本実施の形態においては、受信アンテナ１３１が２つある場合を例に説明したが、レーダ装置１の実装としては２つの場合に限定されない。 例えば、３つの受信アンテナを有するようにレーダ装置１を構成し、観測対象が存在する方位の情報を決定する場合には、３つの受信アンテナから２つを選択して、選択したアンテナに関するビート信号を用いるようにレーダ装置１を構成してもよい。
In the present embodiment, the case where there are two
また、例えば、方位の情報を決定する場合に、選択する２つのアンテナの組合せを変更できるようにレーダ装置１を構成してもよい。
Further, for example, when determining the direction information, the
また、本実施の形態においては、送信部１２及び受信部１３のように高周波信号を扱うブロックと、制御演算部１１及びメモリ部１５のように比較的低周波信号を扱うブロックとの間において、アナログ・デジタル変換およびデジタル・アナログ変換を行う構成となっているが、アナログ・デジタル変換処理およびデジタル・アナログ変換処理を挿入する位置は図の構成に限定されない。
In the present embodiment, between a block that handles high-frequency signals such as the transmission unit 12 and the
例えば、（１）高速なアナログ・デジタル変換器を用いて高周波信号をデジタルデータに変換してから、デジタルデータ形式のビート信号を生成し、その後はデジタル処理をする、（２）混合部１３２の出力を、アナログ・デジタル変換器を用いてデータに変換し、フィルタ処理以降の処理をデジタル処理にする、といった変形が可能である。 For example, (1) a high-frequency signal is converted into digital data using a high-speed analog-digital converter, and then a beat signal in a digital data format is generated, and then digital processing is performed. It is possible to modify such that the output is converted into data using an analog / digital converter, and the processing after the filter processing is changed to digital processing.
また、本実施の形態においては、制御演算部１１を有するレーダ装置１を例に説明したが、制御演算部１１を独立したレーダ信号解析装置として作製してもよく、図に示したレーダ信号解析装置の構成及び仕様に限定されない。
In the present embodiment, the
例えば、複数種類のレーダ装置で得られたビート信号の時間波形情報を入力可能なレーダ信号解析装置をして実装することができる。 また、独立したレーダ信号解析装置においても、上記説明と同様に、広義のレーダ信号解析装置を各種定義または構成することができる。 For example, a radar signal analysis device that can input time waveform information of beat signals obtained by a plurality of types of radar devices can be implemented. Also, in the independent radar signal analyzing apparatus, various definitions or configurations of the radar signal analyzing apparatus in a broad sense can be made as in the above description.
実施の形態２.
以下に、本発明の各実施の形態２について図５及び図６を用いて説明する。
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
本実施の形態と上記実施の形態１との主要な差異は、異なる２つのチャンネルのビート信号について乗算を行うとともに、２つのチャンネルのうちの１方のみについての乗算を行い、両方の乗算の乗算結果をもとに方位の情報を決定する点である。 The main difference between the present embodiment and the first embodiment is that multiplication is performed for beat signals of two different channels, multiplication is performed for only one of the two channels, and multiplication of both multiplications is performed. The point is to determine the direction information based on the result.
なお、その他の構成要素及びその基本的な動作については、上記実施の形態１と同一または同様であるので、以下では主に差異について説明し、上記実施の形態１と同様な構成等についてはその説明を省略する場合がある。 The other components and the basic operations thereof are the same as or similar to those of the first embodiment, and therefore, the differences will be mainly described below, and the configurations and the like similar to those of the first embodiment will be described. The description may be omitted.
図５は、本発明の実施の形態２における、レーダ装置の機能ブロックを示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing functional blocks of the radar apparatus according to
図において、２はレーダ装置、２１は第２の制御演算部、１１３ａは第１の周波数スペクトル生成部、１１３ｂは第２の周波数スペクトル生成部、２１１は第２の制御部、２１２は基準チャンネル信号反転乗算部、２１３は第２のパワーピーク探索部、２１４は第２のピークデータ生成部、Ｓ＿１１は乗算結果を示す。 In the figure, 2 is a radar device, 21 is a second control calculation unit, 113a is a first frequency spectrum generation unit, 113b is a second frequency spectrum generation unit, 211 is a second control unit, and 212 is a reference channel signal. An inversion multiplication unit, 213 indicates a second power peak search unit, 214 indicates a second peak data generation unit, and S_11 indicates a multiplication result.
なお、主に第２の制御演算部２１をレーダ信号解析装置に、主に異チャンネル間信号反転乗算部２１２を第１の乗算値決定手段に、主に基準チャンネル信号反転乗算部２１２を第２の乗算値決定手段に、主に第２のピークデータ生成部１１５を方位情報決定手段に、各々対応させることができる。
The second
また、上記実施の形態１と同様に、広義のレーダ信号解析装置及びレーダ装置を各種定義することができる。 Further, as in the first embodiment, various radar signal analysis devices and radar devices in a broad sense can be defined.
レーダ装置２は、第２の制御演算部２１、送信部１２、第１の受信部１３ａ、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａ、第２の受信部１３ｂ、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂ及びメモリ部１５を有する。
The
第２の制御演算部２１は、レーダ装置２の各部を制御するとともに、メモリ部１５に記憶されたデータを用いて、観測対象に関する距離及び速度の情報と、観測対象の存在する方位の情報と、を決定する。
The second
実施の形態１の制御演算部１との差異は、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ及び基準チャンネル信号反転乗算部２１２に対する制御が追加されている点である。 第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ及び基準チャンネル信号反転乗算部２１２に対する制御の基本的な動作原理は、上記実施の形態１の制御部１１１が行う、異チャンネル間信号反転乗算部１１２及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂに対する制御と同様である。
The difference from the
次に、第２の制御演算部２１の詳細について説明する。
Next, the detail of the 2nd
第２の制御演算部２１は、第２の制御部２１１、基準チャンネル信号反転乗算部２１２、異チャンネル間信号反転乗算部１１２、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂ、第２のパワーピーク探索部２１３、第２のピークデータ生成部２１４、およびペアリング部１１６を有する。
The second
また、第２の制御演算部２１のうちで、第２の制御部２１１、基準チャンネル信号反転乗算部２１２、第２のパワーピーク探索部２１３及び第２のピークデータ生成部２１４を除いては、実施の形態１と同一または同様である。
In the second
このため、第２の制御部２１１、基準チャンネル信号反転乗算部２１２、第２のパワーピーク探索部２１３及び第２のピークデータ生成部２１４と関係しない構成要素については、その説明を省略する場合がある。
For this reason, description of components not related to the second control unit 211, the reference channel signal
第２の制御部２１１は、電圧生成部１２１、第１のアナログ・デジタル変換部１４ａ、第２のアナログ・デジタル変換部１４ｂ、メモリ部１５及び第２の制御演算部２１の各部における動作、例えば動作タイミング、を制御するための、信号及び情報を出力する。
The second control unit 211 operates in each part of the
なお、図５においては、第２の制御部２１１から信号及び（または）情報が出力される場合のみ示しているが、図の構成に限定されない。例えば、（１）各部から信号及び情報の少なくとも一方を第２の制御部２１１に入力して制御に反映する、及び（または）（２）いわゆる双方向制御をする、ように構成してもよい。 In FIG. 5, only the case where a signal and / or information is output from the second control unit 211 is illustrated, but the configuration is not limited to that illustrated in the drawing. For example, (1) at least one of signals and information from each unit may be input to the second control unit 211 and reflected in the control, and / or (2) so-called bidirectional control may be performed. .
基準チャンネル信号反転乗算部２１２は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶された２つのチャンネル＃１、＃２のデジタル電圧データのうちの一方（以下、基準チャンネルのデジタル電圧データと記載。以下では、チャンネル＃１を基準チャンネルとした場合を例に説明する。）を読み出す。
The reference channel signal
また、基準チャンネル信号反転乗算部２１２は、読みだされた基準チャンネル（チャンネル＃１）のデジタル電圧データを時間反転して、反転前のデジタル電圧データと乗算して、乗算結果Ｓ＿１１を第１の周波数スペクトル生成部１１３ａに出力する。
In addition, the reference channel signal
チャンネル＃１のデジタル電圧データは、第１のビート信号がアナログ・デジタル変換器１４ａで変換されたものであるので、乗算結果Ｓ＿１１は、第１のビート信号Ｓｂ１を時間反転した信号と、反転前の第１のビート信号Ｓｂ１との乗算したものに対応する。
Since the digital voltage data of
第１の周波数スペクトル生成部１１３ａは、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、基準チャンネル信号反転乗算部２１２で得られた乗算結果Ｓ＿１１を入力する。
The first frequency spectrum generation unit 113a uses the reference channel signal
また、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａは、乗算結果Ｓ＿１１の周波数スペクトル（複素数）を生成し、第２のパワーピーク探索部２１３および第２のピークデータ生成部２１４に出力する。
Also, the first frequency spectrum generation unit 113a generates a frequency spectrum (complex number) of the multiplication result S_11 and outputs it to the second power
異チャンネル間信号反転乗算部１１２は、第２の制御部２１１の制御の下に動作する以外は、上記実施の形態１の異チャンネル間信号反転乗算部１１２と同様である。 但し、乗算結果Ｓ＿２１は、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂに出力される。
The different channel signal
第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂは、第２の制御部２１１の制御の下に動作する以外は、上記実施の形態１の周波数スペクトル生成部１１３と同様にして、乗算結果Ｓ＿２１の周波数スペクトルを生成する。 得られた周波数スペクトルは、第２のパワーピーク探索部２１３及び第２のピークデータ生成部２１４に出力される。
The second frequency spectrum generation unit 113b generates a frequency spectrum of the multiplication result S_21 in the same manner as the frequency
第２のパワーピーク探索部２１３は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と時間が経過するにつれて周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａで得られた周波数スペクトル及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂで得られた周波数スペクトルを入力する。
The second power
また、第２のパワーピーク探索部２１３は、入力した上記２つの周波数スペクトル（複素数）の各々のパワースペクトルから、和のパワーのスペクトルを求め、和のパワーがピーク（極大）となる周波数（ピーク周波数）を探索し、得られたピーク周波数を第２のピークデータ生成部２１４へ出力する。
Further, the second power
第２のピークデータ生成部２１４は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂで得られた２つの周波数スペクトル（複素数）と、第２のパワーピーク探索部２１３で得られたピーク周波数とを入力する。
The second peak
また、第２のピークデータ生成部２１４は、ピーク周波数における第１及び第２の周波数スペクトル（複素数）についてそれぞれ位相を求め、得られた２つの位相の位相差を求め、得られた位相差をもとに観測対象の存在する方位の情報を決定し、ピーク周波数の情報及び方位の情報をピークデータセットとしてメモリ部１５へ出力する。 メモリ部１５の動作は上記実施の形態１と同様である。
Further, the second peak
ペアリング部１１６は、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））に係るピークデータセットと、周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））に係るピークデータセットとを、同一の観測対象について対応付けを行い、対応付けされた２つのピークデータセットのピーク周波数から、例えば公知のレーダ現地を用いて距離及び速度を決定する。 The pairing unit 116 performs the same observation on the peak data set related to the period in which the frequency increases ((A) in FIG. 2) and the peak data set related to the period in which the frequency decreases ((B) in FIG. 2). The objects are associated with each other, and the distance and speed are determined from the peak frequencies of the two associated peak data sets using, for example, a known radar site.
次に、上記のように構成されたレーダ装置２の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、レーダ装置２は、送信部１２から送信信号（周波数変調信号）Ｓ＿０をレーダ信号（電磁波）として空間へ放射する。
First, the
次に、第１の受信部１３ａと第２の受信部１３ｂは、レーダ装置１に戻ってきたレーダ信号（電磁波）を各々受信し、対応するビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２を出力する。
Next, the 1st receiving part 13a and the 2nd receiving part 13b each receive the radar signal (electromagnetic wave) which returned to the
送信部１２、受信部１３、アナログ・デジタル変換部１４及びメモリ部１５の具体的な動作は、上記実施の形態１において制御部１１１の制御に従って動作する点が第２の制御部２１１の制御に従って動作するように置き換わった以外は同様であるので、その説明を省略する。
The specific operations of the transmission unit 12, the
次に、第２の制御演算部２１が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ部１５に記憶されたチャンネル＃１のデジタル電圧データおよび、チャンネル＃２のデジタル電圧データを読み出して、ピークデータセットを生成してメモリ部１５に出力する。
Next, the second
第２の制御演算部２１１の具体的な処理フローは、以下の通り。 A specific processing flow of the second control calculation unit 211 is as follows.
図６は、本発明の実施の形態２における、レーダ信号解析フローの概要を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an outline of a radar signal analysis flow in the second embodiment of the present invention.
具体的は、まず、基準チャンネル信号反転乗算部２１２が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間の各々の期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、メモリ図１５に記憶された基準チャンネルのデジタル電圧データを読み出し、読みだされたデジタル電圧データを時間反転し、時間反転前のデジタル電圧データと乗算して、得られた乗算結果Ｓ＿１１を第１の周波数スペクトル生成部１１３ａに出力する。（ステップＳＴ７）
Specifically, first, the reference channel signal
次に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａが、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、基準チャンネル信号反転乗算部２１２で得られた乗算結果Ｓ＿１１を入力する。（ステップＳＴ８）
Next, the first frequency spectrum generation unit 113a performs the reference channel signal inversion multiplication for each of the period in which the frequency increases ((A) in FIG. 2) and the period in which the frequency decreases ((B) in FIG. 2). The multiplication result S_11 obtained by the
また、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａは、入力した乗算結果Ｓ＿１１の周波数スペクトル（複素数）を求め、得られた第２のパワーピーク探索部２１３および第２のピークデータ生成部２１４に出力する。
In addition, the first frequency spectrum generation unit 113a obtains the frequency spectrum (complex number) of the input multiplication result S_11 and outputs it to the obtained second power
一方、異チャンネル間信号反転乗算部１１２は、第２の制御部２１１の制御のものに動作する以外は、上記実施の形態１の異チャンネル間信号反転乗算部１１２と同様である。 但し、乗算結果Ｓ＿２１は、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂに出力される。（ステップＳＴ１）
On the other hand, the inter-channel signal
次に、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂが、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、異チャンネル間信号反転乗算部１１２で得られた乗算結果Ｓ＿２１を入力する。
Next, the second frequency spectrum generation unit 113b performs signal inversion between different channels for each of the period in which the frequency increases ((A) in FIG. 2) and the period in which the frequency decreases ((B) in FIG. 2). The multiplication result S_21 obtained by the
また、周波数スペクトル生成部１１３は、乗算結果Ｓ＿２１の周波数スペクトル（複素数）を求める。（ステップＳＴ２）
また、第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂは、得られた周波数スペクトル（複素数）を、第２のパワーピーク探索部２１３および第２のピークデータ生成部２１４に出力する。
Further, the frequency
Further, the second frequency spectrum generation unit 113b outputs the obtained frequency spectrum (complex number) to the second power
ここで、次のステップであるステップＳＴ９を説明する前に、乗算結果Ｓ＿１１及びＳ＿２１と方位の情報の決定方法の原理との関係について説明する。 Here, before describing step ST9 which is the next step, the relationship between the multiplication results S_11 and S_21 and the principle of the direction information determination method will be described.
なお、以下では、上記実施の形態１と同様に、周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の場合を例に説明するが、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））についても同様に考えることができる。 In the following, as in the first embodiment, the case where the frequency decreases (FIG. 2B) will be described as an example. However, the frequency increases (FIG. 2A). Can be considered similarly.
基準チャンネル信号反転乗算部２１２で得られる乗算結果Ｓ＿１１について、積和公式を用いて分解し、Ｓｂ１（Ｔ−ｔ）の位相とＳｂ１（ｔ）の位相との差の位相（以下、Ｓｍ＿１１（ｔ）と記載。）を有する成分に注目する。
The multiplication result S_11 obtained by the reference channel signal
Ｓｍ＿１１（ｔ）は、上記実施の形態１の式（１１）において、τ＿２＝τ＿１の場合に相当するので、次式で近似される。
また、式（１１）に示したＳｍ＿２１（ｔ）における時間ｔに依存しない項と式（１３）に示したＳｍ＿１１（ｔ）における時間ｔに依存しない項との間の位相差は、次式で表される。
式（１４）を見ると、遅延時間差（τ＿２−τ＿１）に比例する位相差を含むことがわかる。 From the equation (14), it can be seen that a phase difference proportional to the delay time difference (τ_2−τ_1) is included.
位相差（２π・ｆ０（τ＿２−τ＿１））及び遅延時間差（τ＿２−τ＿１）は、観測対象の存在する方位に依存して経路差が生じることよって生じるので、観測対象が存在する方位に依存する情報が含まれることになる。 The phase difference (2π · f0 (τ_2−τ_1)) and the delay time difference (τ_2−τ_1) depend on the direction in which the observation target exists, and thus depend on the direction in which the observation target exists. Information will be included.
したがって、上記実施の形態１と同様に、観測対象の存在する方位の情報、例えば角度、を位相差から決定することができる。 Therefore, as in the first embodiment, information on the direction in which the observation target exists, for example, the angle, can be determined from the phase difference.
また、式（１３）における時間ｔに関わる項と式（１１）における時間ｔに関わる項とを比較すると、２×τ＿１≒τ＿１＋τ＿２であることから、差の位相Ｓｍ＿１１（ｔ）を有する成分の周波数は、異チャンネル間信号反転乗算部１１２で得られる乗算結果に関する差の位相Ｓｍ＿２１を有する成分の周波数と等しいことがわかる。
Further, comparing the term related to the time t in the equation (13) with the term related to the time t in the equation (11), it is 2 × τ_1≈τ_1 + τ_2, and therefore the frequency of the component having the difference phase Sm_11 (t). Is equal to the frequency of the component having the difference phase Sm_21 regarding the multiplication result obtained by the inter-channel signal
したがって、２つの乗算結果（基準チャンネル信号反転乗算部２１２で得られる乗算結果、異チャンネル間信号反転乗算部１１２で得られる乗算結果）の周波数スペクトルの同じ周波数の位置において、パワーのピークが現れることになる。
Accordingly, a power peak appears at the same frequency position in the frequency spectrum of two multiplication results (the multiplication result obtained by the reference channel signal
次に、図６のレーダ信号解析フローに戻って、説明を続ける。 Next, returning to the radar signal analysis flow of FIG. 6, the description will be continued.
ステップＳＴ２の次に、第２のパワーピーク探索部２１３が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））及び周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａで得られた周波数スペクトル（複素数）及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂで得られた周波数スペクトル（複素数）を入力する。
After step ST2, the second power
また、第２のパワーピーク探索部２１３は、入力した上記２つの周波数スペクトル（複素数）の各々のパワースペクトルから、和のパワーのスペクトルを求め、和のパワーがピーク（極大）となる周波数（ピーク周波数）を探索する。 ピーク周波数の探索方法は上記実施の形態１と同様に各種方法が使用可能である。 （ステップＳＴ９）
また、第２のパワーピーク探索部２１３は、得られたピーク周波数の情報をピークデータ生成部２１４へ出力する。
Further, the second power
The second power
次に、第２のピークデータ生成部２１４が、周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））と周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））の期間毎に、第１の周波数スペクトル生成部１１３ａ及び第２の周波数スペクトル生成部１１３ｂで得られた２つの周波数スペクトル（複素数）と、第２のパワーピーク探索部２１３で得られたピーク周波数とを入力する。
Next, the second peak
また、第２のピークデータ生成部２１４が、ピーク周波数における２つの周波数スペクトル（複素数）についてそれぞれ位相を求め、得られた２つの位相の間の位相差を求める。（ステップＳＴ１０）
また、第２のピークデータ生成部２１４は、得られた位相差をもとに、観測対象の存在する方位の情報を決定し、得られたピーク周波数の情報及び方位の情報をピークデータセットとしてメモリ部１５へ出力する。
In addition, the second peak
Further, the second peak
次に、メモリ部１５が、ピークデータ生成部１１５において周波数が上昇する期間（図２の（Ａ））について得られたピークデータセットを、周波数が上昇する期間のピークデータセットとして記憶する。 Next, the memory unit 15 stores the peak data set obtained in the peak data generation unit 115 during the frequency increase period ((A) in FIG. 2) as the peak data set during the frequency increase period.
同様に、メモリ部１５は、ピークデータ生成部１１５において周波数が下降する期間（図２の（Ｂ））について得られたピークデータセットを、周波数が下降する期間のピークデータセットとして記憶する。（ステップＳＴ５） Similarly, the memory unit 15 stores the peak data set obtained in the peak data generation unit 115 during the period in which the frequency decreases ((B) in FIG. 2) as the peak data set in the period in which the frequency decreases. (Step ST5)
次に、第２の制御演算部２１が、メモリ部１５に記憶されたピークデータセットを読み出して、観測対象に関する距離と速度の情報を決定する。（ステップＳＴ６）
Next, the second
具体的には、上記実施の形態１のペアリング部１１６と同様の処理を行う。 Specifically, the same processing as the pairing unit 116 of the first embodiment is performed.
以上のように、本発明の実施の形態２のレーダ信号解析装置によれば、観測対象の存在する方位の情報を決定することができる。 また、周波数変調信号の周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化、を抑制することができる。 As described above, according to the radar signal analysis apparatus of the second embodiment of the present invention, it is possible to determine information on the direction in which the observation target exists. In addition, it is possible to suppress deterioration in apparatus performance due to the nonlinearity of the frequency change of the frequency modulation signal.
また、本発明の実施の形態２のレーダ装置によれば、観測対象の存在する方位を計測することができる。 また、周波数変調信号の周波数変化の非線形性に起因する装置性能の劣化、を抑制することができる。
Moreover, according to the radar apparatus of
また、２つのビート信号Ｓｂ１、Ｓｂ２のうちの一方を基準とすることで、上記実施の形態１において近似式（１１）から近似式（１２）を求める際の変調周波数帯域幅Ｂに対する更なる制限、が必要とされないので、レーダ信号解析装置及びレーダ装置の作製条件を緩和することができる。 Further, by using one of the two beat signals Sb1 and Sb2 as a reference, further limitation on the modulation frequency bandwidth B when obtaining the approximate expression (12) from the approximate expression (11) in the first embodiment. Are not required, the conditions for producing the radar signal analyzing apparatus and the radar apparatus can be relaxed.
なお、本実施の形態においては、図６に示したレーダ信号解析フローのステップＳＴ７及びステップＳＴ８と、ステップＳＴ１及びステップＳＴ２とが、直列的に処理されているが、例えば、並列的に処理されてもよく、図６に示すステップの処理順に限定されない。 In the present embodiment, steps ST7 and ST8 and steps ST1 and ST2 of the radar signal analysis flow shown in FIG. 6 are processed in series, but are processed in parallel, for example. The order of processing of the steps shown in FIG. 6 is not limited.
また、上記実施の形態１に記載した各種の変形を、本実施の形態にも同様に適用することができる。 Various modifications described in the first embodiment can be similarly applied to the present embodiment.
実施の形態３.
以下に、本発明の各実施の形態３について図７を用いて説明する。
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
図７は、本発明の実施の形態３における、レーダ装置の機能ブロックを示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing functional blocks of the radar apparatus according to
図において、７０はレーダ装置、７１はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、７２は入力インターフェース（Ｉｎｐｕｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、７３は制御インターフェース（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、７４はバス（Ｂｕｓ）、７５はＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、７６はＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、７７は出力インターフェース（Ｏｕｔｐｕｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を示す。 In the figure, 70 is a radar device, 71 is a CPU (Central Processing Unit), 72 is an input interface (Input Interface), 73 is a control interface (Control Interface), 74 is a bus (Bus), 75 is a RAM (Random Access Memory). , 76 indicates a ROM (Read Only Memory), and 77 indicates an output interface (Output Interface).
なお、図示しない構成要素を含む広義のレーダ装置７０を各種定義することも可能である。例えば、（１）電源機能、（２）各種制御機能、（３）通信機能、（４）各種インターフェース機能、（５）各種アプリケーション処理機能、（６）表示機能、の中の１つ以上を含む装置を定義することが可能である。
It is possible to define
ＣＰＵ７１は、各種処理、例えば（１）制御処理及び（２）演算処理のうち１つ以上を行なう。
The
入力インターフェース７２は、レーダ装置７０の外部から、例えば（１）信号、（２）情報、（３）プログラムのうち少なくとも１つ以上を入力する。
The input interface 72 inputs at least one of, for example, (1) signal, (2) information, and (3) program from the outside of the
制御用インターフェース１３３は、レーダ装置７０の外部と各種制御情報をやり取りする。
The control interface 133 exchanges various control information with the outside of the
バス７４は、図に示したブロック間を接続し、各種信号、データ、情報のうちの１つ以上のやり取りに用いられる。 なお、バス７４の接続関係は図に示した接続関係に限定されず、レーダ装置７０の実装形態によって異なってよい。
The
ＲＡＭ１３５及びＲＯＭ１３６は、レーダ装置７０の動作において記憶することが必要な、例えば（１）各種信号、（２）各種情報、（３）処理中の一時的なデータ、（４）プログラムのうちの１つ以上を記憶する。
The RAM 135 and the ROM 136 need to be stored in the operation of the
出力インターフェース７７は、レーダ装置７０の外部へ、例えば（１）方位の情報、距離の情報、（３）速度の情報のうちの１つ以上を出力する。
The
本実施の形態においては、図７に示した構成要素と、上記各実施の形態の図に示したいずれか１つまたは複数の構成要素と、を対応させることができる。 In the present embodiment, the components shown in FIG. 7 can correspond to any one or more components shown in the drawings of the above embodiments.
例えば、図７に示した構成要素と、上記各実施の形態の図に示したレーダ装置とを対応させると、主に出力インターフェース１３４、ＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７を、送信部１２に対応させることができる。
For example, when the components shown in FIG. 7 are associated with the radar apparatus shown in the drawings of the above embodiments, the
また、例えば、主に入力インターフェース７１を、受信部１３に対応させることができる。
For example, the
また、例えば、主にＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７、ＲＯＭ１３８を、メモリ部１５及び制御演算部１１、１２に対応させることができる。
For example, the CPU 136, the RAM 137, and the
レーダ装置としての動作原理については、上記各実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 Since the principle of operation as a radar device is the same as that in each of the above embodiments, the description thereof is omitted.
以上のように、本実施の形態のレーダ装置によれば、対応させる上記実施の形態に応じて、対応させた実施の形態と効果と同じ効果または同様な効果を奏する。 As described above, according to the radar apparatus of the present embodiment, the same or similar effect as the corresponding embodiment can be obtained according to the corresponding embodiment.
なお、本実施の形態の上記説明では、図７をレーダ装置１及び２と対応させて説明したが、図７をレーダ信号解析装置１１（または２１）と対応させることも可能である。
In the above description of the present embodiment, FIG. 7 has been described in association with the
例えば、主に出力インターフェース１３４、ＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７を、制御部１１１（または第２の制御部２１１）、ピークデータ生成部１１５（または第２のピークデータ生成部２１４）に対応させることができる。
For example, the
また、例えば、主に入力インターフェース７１、ＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７を、異チャンネル間信号反転乗算部１１２及びペアリング部受信部１３に対応させることができる。
For example, the
また、例えば、主にＣＰＵ１３６、ＲＡＭ１３７、ＲＯＭ１３８を、制御部１１１及び第２の制御部２１１の内部のブロックに対応させることができる。
Further, for example, the CPU 136, the RAM 137, and the
レーダ信号解析装置としての動作原理については、上記各実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 Since the principle of operation as a radar signal analyzing apparatus is the same as that in each of the above embodiments, description thereof is omitted.
また、本実施の形態におけるＣＰＵ１３１は、単にＣＰＵと記載しているが、各種実装形態が選択可能であり、決定処理に代表される各種処理機能を実現可能であればよく、例えば、（１）マイクロプロセッサ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、（２）ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、（３）ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、（４）ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、（５）ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）に代表されるＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）のいずれか１つ、または複数の選択肢の組合せであってもよい。 また、汎用品を用いても、専用品を用いても、両者を組み合わせて構成してもよい。
Further, the
また、本実施の形態では、ＣＰＵ１３１は１つのみとしているが、各種実装形態が選択可能であり、例えば、（１）複数のＣＰＵを有して、複数の処理機能、例えば各種制御処理と画像データ演算処理、を異なるＣＰＵで処理をする、（２）複数のＣＰＵが連携して１つの処理をする、ように構成してもよい。 その他のブロックについても同様である。
In the present embodiment, only one
また、各種の処理の実装形態としては、（１）アナログ処理、（２）デジタル処理、（３）両者の混在処理、のいずれであってもよい。さらに、（１）ハードウェアによる実装、（２）ソフトウェア（プログラム）による実装、（３）両者の混在による実装、などが選択可能である。 Further, various processing implementation forms may be any of (1) analog processing, (2) digital processing, and (3) mixed processing of both. Furthermore, (1) mounting by hardware, (2) mounting by software (program), (3) mounting by mixing both, etc. can be selected.
また、本実施の形態のＲＡＭ７５は、単にＲＡＭと記載しているが、各種実装形態が選択可能であり、データを揮発的に記憶・保持可能なものであればよく、例えば、（１）ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、（２）ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ）、（３）ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＤＲＡＭ）、（４）ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ ＳＤＲＡＭ）であってもよい。また、その数も１つに限定されない。
In addition, the
また、ＲＡＭ７５は、（１）ハードウェアによる実装、（２）ソフトウェアによる実装、（３）両者の混在による実装、などが選択可能である。
The
また、本実施の形態のＲＯＭ７６は、単にＲＯＭと記載しているが、各種実装形態が選択可能であり、データを記憶・保持可能なものであればよく、例えば、（１）ＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、（２）ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、であってもよい。また、その数も１つに限定されない。
Further, the
また、図のその他の各構成要素についても、（１）ハードウェアによる実装、（２）ソフトウェアによる実装、（３）両者の混在による実装、などが選択可能である。 For each of the other components shown in the figure, (1) mounting by hardware, (2) mounting by software, (3) mounting by a mixture of both can be selected.
また、上記各実施の形態の図において実線及び矢印で示される信号、データ、情報の内容は、レーダ装置１及び２の内部構成の分割の仕方によってその属性が変わることがあり、その場合、（１）明示的に実装されるものか黙示的に実装されるものか、また、（２）明示的に規定されるものか否か、といった属性が異なってもよい。また、上記各実施の形態に記載した以外の信号、データ、情報を含んでいてもよい。
The attributes of the contents of signals, data, and information indicated by solid lines and arrows in the drawings of the above embodiments may change depending on how the internal configurations of the
また、上記各実施の形態における各種処理または動作は、（１）実質的に等価（または相当する）処理（または動作）に変形して実装する、（２）実質的に等価な複数の処理に分割して実装する、（３）複数のブロックに共通する処理はそれらを含むブロックの処理として実装する、（４）あるブロックがまとめて処理するよう実装する、など本発明の課題及び効果の範囲で各種変形が可能である。 In addition, the various processes or operations in each of the above embodiments are implemented by (1) transforming and implementing substantially equivalent (or equivalent) processes (or operations), and (2) a plurality of substantially equivalent processes. The scope of the problems and effects of the present invention include: (3) mounting in a divided manner, (3) mounting a process common to a plurality of blocks as a processing of a block including them, and (4) mounting so that a certain block is processed collectively. Various modifications are possible.
また、本発明のレーダ信号解析装置またはレーダ装置の実装において、上記各実施の形態において説明した全ての処理を行う必要がない場合には、（１）必要のない処理に対応する機能・回路等を備えない構成の装置、または、（２）潜在的に機能・回路等は備えるが、制御設定あるいは回路の配線等によって実動作では機能させないようにした構成の装置、としてもよい。 In the implementation of the radar signal analysis apparatus or radar apparatus of the present invention, when it is not necessary to perform all the processes described in the above embodiments, (1) functions / circuits corresponding to unnecessary processes, etc. Or (2) a device that is potentially provided with functions / circuits, but is configured not to function in actual operation by control settings or circuit wiring.
また、上記各実施の形態における各種選択肢及び変形例を、他の実施の形態に適用し、新たな実施の形態とすることができる。 In addition, various options and modifications in each of the above embodiments can be applied to other embodiments to form a new embodiment.
１ レーダ装置、１１ 制御演算部（レーダ信号解析装置）、１２ 送信部、１３ａ 第１の受信部、１３ｂ 第２の受信部、１４（１４ａ、１４ｂ） アナログ・デジタル変換部、１５ メモリ部、１１１ 制御部、１１２ 異チャンネル間信号反転乗算部（第１の乗算値決定手段）、１１３ 周波数スペクトル生成部、１１４ パワーピーク探索部、１１５ ピークデータ生成部（方位情報決定手段）、１１６ ペアリング部、１２１ 電圧生成部、１２２ 電圧制御発振部、１２３ 分配部、１２４ 高周波増幅部、１２５ 送信アンテナ、１３１（１３１ａ、１３１ｂ） 受信アンテナ、１３２（１３２ａ、１３２ｂ） 混合部、１３３（１３３ａ、１３３ｂ） 増幅部、１３４（１３４ａ、１３４ｂ） フィルタ部、Ｓｂ１ 第１のビート信号、Ｓｂ２ 第２のビート信号、Ｓ＿０ 送信信号（周波数変調信号）、Ｓ＿１ 第１の受信信号、Ｓ＿２ 第２の受信信号、Ｓ＿１１及びＳ＿２１ 乗算結果
DESCRIPTION OF
Claims (20)
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるレーダ信号解析装置。 A first beat signal that is a beat signal of a frequency modulation signal transmitted as a radar signal and a reception signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target with a first antenna;
as well as,
A second beat signal that is a beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving a radar signal reflected by the observation target by a second antenna different from the first antenna;
And a first multiplication value determining means for determining a first multiplication value of the second beat signal and a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Based on the phase of the frequency spectrum of the first multiplication value at the frequency at which the power peaks in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means, the observation target is Azimuth information determining means for determining information on the existing azimuth;
A radar signal analyzing apparatus comprising:
前記パワーがピークとなる周波数における前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相の、時間に依存しない位相成分の値から、前記方位の情報を決定する、
請求項１に記載のレーダ信号解析装置。 The direction information determining means includes
Determining the azimuth information from the time-dependent phase component value of the phase of the frequency spectrum of the first multiplication value at the frequency at which the power reaches a peak;
The radar signal analyzing apparatus according to claim 1.
前記時間に依存しない位相成分の値と前記周波数変調信号の周波数との比から、前記観測対象と前記第１および第２のアンテナとの間の前記レーダ信号の伝搬時間差を決定し、
前記伝搬時間差から前記方位の情報を決定する、
請求項２に記載のレーダ信号解析装置。 The direction information determining means includes
From the ratio between the value of the phase component independent of time and the frequency of the frequency modulation signal, the propagation time difference of the radar signal between the observation target and the first and second antennas is determined,
Determining the direction information from the propagation time difference;
The radar signal analyzing apparatus according to claim 2.
をさらに備える、
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のレーダ信号解析装置。 Based on the frequency at which power peaks in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means, a first distance Speed information determination means,
Further comprising
The radar signal analyzing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１および前記第２の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるレーダ信号解析装置。 A first beat signal that is a beat signal of a frequency modulation signal transmitted as a radar signal and a reception signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target with a first antenna;
as well as,
A second beat signal that is a beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving a radar signal reflected by the observation target by a second antenna different from the first antenna;
And a first multiplication value determining means for determining a first multiplication value of the second beat signal and a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Second multiplication value determining means for determining a second multiplication value of one beat signal of the first and second beat signals and a signal obtained by time-inversion of the time waveform of the one beat signal;
The power in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means and the power in the frequency spectrum of the second multiplication value obtained by the second multiplication value determining means Azimuth information determining means for determining information of the azimuth in which the observation target exists based on the phases of the first and second frequency spectra at the frequency at which the sum power peaks.
A radar signal analyzing apparatus comprising:
前記和のパワーがピークとなる周波数における前記第１および前記第２の周波数スペクトルの位相の、時間に依存しない位相成分の値の差から、前記方位の情報を決定する、
請求項５に記載のレーダ信号解析装置。 The direction information determining means includes
The direction information is determined from the difference between the phase component values independent of time of the phases of the first and second frequency spectra at the frequency at which the sum power peaks.
The radar signal analyzing apparatus according to claim 5.
前記時間に依存しない位相成分の値の差と前記周波数変調信号の周波数との比から、前記観測対象と前記第１および第２のアンテナとの間の前記レーダ信号の伝搬時間差を決定し、
前記伝搬時間差から前記方位の情報を決定する、
請求項６に記載のレーダ信号解析装置。 The direction information determining means includes
From the difference between the value of the phase component independent of the time and the frequency of the frequency modulation signal, the propagation time difference of the radar signal between the observation target and the first and second antennas is determined,
Determining the direction information from the propagation time difference;
The radar signal analyzing apparatus according to claim 6.
をさらに備える請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のレーダ信号解析装置。 A second distance / speed determining means for determining distance and speed information related to the observation target based on a frequency at which the sum power reaches a peak;
The radar signal analyzing apparatus according to any one of claims 5 to 7, further comprising:
前記周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号との第１のビート信号を決定する第１のビート信号決定手段と、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第２のアンテナで受信した受信信号との第２のビート信号を決定する第２のビート信号決定手段と、
前記第１のビート信号決定手段で得られた前記第１のビート信号および前記第２のビート信号決定手段で得られた前記第２のビート信号が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるレーダ装置。 Transmitting means for transmitting the frequency modulation signal as a radar signal;
First beat signal determining means for determining a first beat signal of the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target by a first antenna;
Second beat signal determining means for determining a second beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target by a second antenna;
The first beat signal obtained by the first beat signal determining means and the second beat signal obtained by the second beat signal determining means are input, the second beat signal, First multiplication value determining means for determining a first multiplication value with a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Based on the phase of the frequency spectrum of the first multiplication value at the frequency at which the power peaks in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means, the observation target is Azimuth information determining means for determining information on the existing azimuth;
A radar apparatus comprising:
前記パワーがピークとなる周波数における前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相の、時間に依存しない位相成分の値から、前記方位の情報を決定する、
請求項９に記載のレーダ装置。 The direction information determining means includes
Determining the azimuth information from the time-dependent phase component value of the phase of the frequency spectrum of the first multiplication value at the frequency at which the power reaches a peak;
The radar apparatus according to claim 9.
前記時間に依存しない位相成分の値と前記周波数変調信号の周波数との比から、前記観測対象と前記第１および第２のアンテナとの間の前記レーダ信号の伝搬時間差を決定し、
前記伝搬時間差から前記方位の情報を決定する、
請求項１０に記載のレーダ装置。 The direction information determining means includes
From the ratio between the value of the phase component independent of time and the frequency of the frequency modulation signal, the propagation time difference of the radar signal between the observation target and the first and second antennas is determined,
Determining the direction information from the propagation time difference;
The radar device according to claim 10.
をさらに備える請求項９から請求項１１のいずれか１つに記載のレーダ装置。 Based on the frequency at which power peaks in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means, a first distance Speed information determination means,
The radar apparatus according to any one of claims 9 to 11, further comprising:
前記周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号との第１のビート信号を決定する第１のビート信号決定手段と、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第２のアンテナで受信した受信信号との第２のビート信号を決定する第２のビート信号決定手段と、
前記第１のビート信号決定手段で得られた前記第１のビート信号、及び前記第２のビート信号決定手段で得られた前記第２のビート信号が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１および前記第２の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段と、
を備えるレーダ装置。 Transmitting means for transmitting the frequency modulation signal as a radar signal;
First beat signal determining means for determining a first beat signal of the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target by a first antenna;
Second beat signal determining means for determining a second beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target by a second antenna;
The first beat signal obtained by the first beat signal determining means and the second beat signal obtained by the second beat signal determining means are input, and the second beat signal, First multiplication value determining means for determining a first multiplication value with a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Second multiplication value determining means for determining a second multiplication value of one beat signal of the first and second beat signals and a signal obtained by time-inversion of the time waveform of the one beat signal;
The power in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means and the power in the frequency spectrum of the second multiplication value obtained by the second multiplication value determining means Azimuth information determining means for determining information of the azimuth in which the observation target exists based on the phases of the first and second frequency spectra at the frequency at which the sum power peaks.
A radar apparatus comprising:
前記和のパワーがピークとなる周波数における前記第１および前記第２の周波数スペクトルの位相の、時間に依存しない位相成分の値、の差から前記方位の情報を決定する、
請求項１３に記載のレーダ装置。 The direction information determining means includes
Determining the orientation information from the difference between the phase components of the phases of the first and second frequency spectra at the frequency at which the sum power peaks, independent of time.
The radar apparatus according to claim 13.
前記時間に依存しない位相成分の値の差と前記周波数変調信号の周波数との比から、前記観測対象と前記第１および第２のアンテナとの間の前記レーダ信号の伝搬時間差を決定し、
前記伝搬時間差から前記方位の情報を決定する、
請求項１４に記載のレーダ装置。 The direction information determining means includes
From the difference between the value of the phase component independent of the time and the frequency of the frequency modulation signal, the propagation time difference of the radar signal between the observation target and the first and second antennas is determined,
Determining the direction information from the propagation time difference;
The radar apparatus according to claim 14.
をさらに備える請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載のレーダ装置。 A second distance / speed determining means for determining distance and speed information related to the observation object based on the frequency at which the sum power peaks;
The radar device according to any one of claims 13 to 15, further comprising:
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力されるビート信号入力ステップと、
前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する乗算値決定ステップと、
前記第１の乗算値決定ステップで得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定ステップと、
を備えるレーダ信号解析方法。 A first beat signal that is a beat signal of a frequency modulation signal transmitted as a radar signal and a reception signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target with a first antenna;
as well as,
A second beat signal that is a beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving a radar signal reflected by the observation target by a second antenna different from the first antenna;
A beat signal input step in which
A multiplication value determining step for determining a first multiplication value of the second beat signal and a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Based on the phase of the frequency spectrum of the first multiplication value at the frequency at which the power peaks in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained in the first multiplication value determining step, the observation target is An orientation information determination step for determining information of an existing orientation;
A radar signal analysis method comprising:
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力されるビート信号入力ステップと、
前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定ステップと、
前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定ステップと、
前記第１の乗算値決定ステップで得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定ステップで得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１および前記第２の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定ステップと、
を備えたレーダ信号解析方法。 A first beat signal that is a beat signal of a frequency modulation signal transmitted as a radar signal and a reception signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target with a first antenna;
as well as,
A second beat signal that is a beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving a radar signal reflected by the observation target by a second antenna different from the first antenna;
A beat signal input step in which
A first multiplication value determining step for determining a first multiplication value of the second beat signal and a signal obtained by time-inversion of the time waveform of the first beat signal;
A second multiplication value determining step for determining a second multiplication value of one beat signal of the first and second beat signals and a signal obtained by time-inversion of the time waveform of the one beat signal;
The power in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained in the first multiplication value determination step and the power in the frequency spectrum of the second multiplication value obtained in the second multiplication value determination step. A direction information determining step for determining information of a direction in which the observation target exists based on the phases of the first and second frequency spectrums at a frequency at which the sum power peaks.
A radar signal analysis method comprising:
前記レーダ信号として送信される周波数変調信号と、前記観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおいてパワーがピークとなる周波数における、前記第１の乗算値の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段、
として機能させるためのプログラム。 In order to determine information on the direction in which the observation target exists from the radar signal reflected from the observation target,
A first beat signal which is a beat signal of a frequency modulation signal transmitted as the radar signal and a reception signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target with a first antenna;
as well as,
A second beat signal that is a beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving a radar signal reflected by the observation target by a second antenna different from the first antenna;
And a first multiplication value determining means for determining a first multiplication value of the second beat signal and a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
The observation target exists based on the phase of the frequency spectrum of the first multiplication value at the frequency at which the power peaks in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value means. Direction information determining means for determining the direction information to be
Program to function as.
レーダ信号として送信される周波数変調信号と、観測対象で反射される前記レーダ信号を第１のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第１のビート信号、
及び、
前記周波数変調信号と、前記観測対象で反射されるレーダ信号を前記第１のアンテナと異なる第２のアンテナで受信した受信信号とのビート信号である第２のビート信号、
が入力され、前記第２のビート信号と、前記第１のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第１の乗算値を決定する第１の乗算値決定手段と、
前記第１及び第２のビート信号の一方のビート信号と、前記一方のビート信号の時間波形を時間反転した信号との第２の乗算値を決定する第２の乗算値決定手段と、
前記第１の乗算値決定手段で得られた前記第１の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーと、前記第２の乗算値決定手段で得られた前記第２の乗算値の周波数スペクトルにおけるパワーとの和のパワーがピークとなる周波数における、前記第１および前記第２の周波数スペクトルの位相をもとに、前記観測対象が存在する方位の情報を決定する方位情報決定手段、
として機能させるためのプログラム。 In order to determine information on the direction in which the observation target exists from the radar signal reflected from the observation target,
A first beat signal that is a beat signal of a frequency modulation signal transmitted as a radar signal and a reception signal obtained by receiving the radar signal reflected by the observation target with a first antenna;
as well as,
A second beat signal that is a beat signal between the frequency modulation signal and a received signal obtained by receiving a radar signal reflected by the observation target by a second antenna different from the first antenna;
And a first multiplication value determining means for determining a first multiplication value of the second beat signal and a signal obtained by inverting the time waveform of the first beat signal.
Second multiplication value determining means for determining a second multiplication value of one beat signal of the first and second beat signals and a signal obtained by time-inversion of the time waveform of the one beat signal;
The power in the frequency spectrum of the first multiplication value obtained by the first multiplication value determining means and the power in the frequency spectrum of the second multiplication value obtained by the second multiplication value determining means Azimuth information determining means for determining azimuth information in which the observation target exists based on the phases of the first and second frequency spectra at the frequency at which the sum power peaks.
Program to function as.
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