JP2016151552A - Signal generator, method, radar system, and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar system that increases the performances of identifying and separating a transmission signal component.SOLUTION: The radar system generates signals in which the sub-pulses of a pulse are chirp-modulated at a predetermined frequency bandwidth and the frequency bandwidths of the sub-pulses are arranged substantially randomly.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は信号発生装置と方法並びに該信号発生装置を備えたレーダ装置とプログラムに関する。   The present invention relates to a signal generation apparatus and method, and a radar apparatus and program including the signal generation apparatus.

例えば特許文献1等に記載されているように、MIMO(Multi Input Multi Output)レーダ装置において、例えば目標の高速移動によりドップラ周波数シフトを受けた信号を受信した場合、ドップラ周波数の増加と共に自己相関出力が大きく低下し、相互相関出力が大きく増加する。特許文献1では、所望の送信サブレーダからの受信信号成分が減衰し他の送信サブレーダからの信号成分が増加して所要の信号弁別性能が劣化する、という問題に対処するために、各送信サブレーダが、送信パルス幅内を複数のサブパルスに分割し、各サブパルスで同一の基準符号によりサブパルスを位相符号変調し、全てのサブパルスに時間の2乗に比例した位相回転を与えた多値位相符号信号を発生する送信信号発生装置を有し、各受信サブレーダは、受信信号とこれに対応する送信信号との相関処理を行う信号弁別器(信号識別器)を送信サブレーダ数だけ並設することにより、装置規模を抑制しつつ、ドップラ周波数シフトを受けた信号であっても、正確に分離できるようにした構成が開示されている。   For example, as described in Patent Document 1 and the like, in a MIMO (Multi Input Multi Output) radar apparatus, for example, when a signal subjected to Doppler frequency shift due to high-speed movement of a target is received, an autocorrelation output is increased with an increase in Doppler frequency. Greatly decreases, and the cross-correlation output greatly increases. In Patent Document 1, in order to cope with the problem that a received signal component from a desired transmission sub-radar is attenuated and a signal component from another transmission sub-radar is increased to deteriorate a required signal discrimination performance, The transmission pulse width is divided into a plurality of sub-pulses, each sub-pulse is phase-code modulated with the same reference code, and a multi-level phase code signal obtained by applying phase rotation proportional to the square of time to all sub-pulses. Each of the reception sub-radars includes a signal discriminator (signal discriminator) that performs correlation processing between the reception signal and the transmission signal corresponding to the reception signal. A configuration is disclosed in which a signal that has undergone a Doppler frequency shift can be accurately separated while suppressing the scale.

また、例えば特許文献2には、複数のレーダ装置を近接して使用する場合に周波数ホッピング時の周波数利用効率を向上し、かつ干渉を生じないように周波数ホッピングを行なう電波干渉対応型のレーダ装置が開示されている。このレーダ装置においては、第1のレーダ装置のパターン生成部で各レーダ装置の周波数ホッピングパターンと周波数チャネル切り換えタイミングを生成して各レーダ装置に分配し、外部からの妨害により周波数ホッピングが必要になった場合、すべてのレーダ装置が同期をとり、一斉に周波数ホッピングを行うことで、各レーダ装置間の干渉を低減し、同時に周波数利用効率の向上を図るようにしている。なお、特許文献2のレーダ装置では、GPS(Global Positioning System)衛星からの受信信号を受信し、そこに含まれる疑似ランダムコードを抽出している。   For example, Patent Document 2 discloses a radio wave interference-compatible radar device that improves frequency utilization efficiency during frequency hopping when a plurality of radar devices are used in close proximity and performs frequency hopping so as not to cause interference. Is disclosed. In this radar device, the pattern generation unit of the first radar device generates the frequency hopping pattern and frequency channel switching timing of each radar device and distributes them to each radar device, and frequency hopping is required due to external interference. In this case, all the radar devices are synchronized and perform frequency hopping at the same time, thereby reducing the interference between the radar devices and simultaneously improving the frequency utilization efficiency. Note that the radar apparatus of Patent Document 2 receives a received signal from a GPS (Global Positioning System) satellite and extracts a pseudo-random code included therein.

さらに、例えば特許文献3には、一次エコーと二次エコーとを分離して、ターゲットからの反射信号である一次エコーだけを出力する帯域合成処理を用いたパルスレーダ装置が開示されている。   Furthermore, for example, Patent Document 3 discloses a pulse radar device using band synthesis processing that separates primary echoes and secondary echoes and outputs only primary echoes that are reflected signals from a target.

ここで、二次エコーについて概説しておく。図15は、2次エコーを説明するために、本発明者が作図したものである。図15に示すように、レーダは、例えば偶数回目の送信パルス#2Xを送信してから、観測範囲内の往復時間までに受信したパルスをパルス#2Xから反射したパルスとみなす。観測範囲外目標から反射したパルスは通常十分に減衰されるため受信されることはないが、大目標等の場合、十分に減衰されずにレーダで受信される場合がある。観測範囲外目標から反射したパルスは、実際は、送信パルス#2Xからの反射信号であるが、奇数(2X+1)回目の送信パルス#2X+1の反射信号(もしくはその逆)とみなされる(二次エコー)。この二次エコーにより、いるはずがない位置に偽目標がいると認識される。   Here, the secondary echo will be outlined. FIG. 15 is drawn by the present inventor in order to explain the secondary echo. As shown in FIG. 15, for example, the radar regards a pulse received from the even-numbered transmission pulse # 2X to a round-trip time within the observation range as a pulse reflected from the pulse # 2X. A pulse reflected from a target outside the observation range is not sufficiently received because it is normally sufficiently attenuated. However, in the case of a large target or the like, it may be received by a radar without being sufficiently attenuated. The pulse reflected from the target outside the observation range is actually a reflected signal from the transmission pulse # 2X, but is regarded as an odd (2X + 1) th transmission pulse # 2X + 1 reflected signal (or vice versa) (secondary echo). . By this secondary echo, it is recognized that there is a false target at a position where it cannot be.

ドップラ周波数シフトを受けた信号を受信する場合、所要の送信信号成分を識別できずに分離できないという問題については、特許文献3では、速度補償部で送信信号に速度補償処理をして相関をとる構成としているが、装置構成が大きくなるという問題がある。   In the case of receiving a signal subjected to Doppler frequency shift, regarding the problem that a required transmission signal component cannot be identified and cannot be separated, in Patent Document 3, the speed compensation unit performs speed compensation processing on the transmission signal to obtain a correlation. Although it is configured, there is a problem that the apparatus configuration becomes large.

なお、非特許文献1には、複数の目標に対して受信前に各目標に連続でパルスを送信する処理を行うレーダが開示されている。   Note that Non-Patent Document 1 discloses a radar that performs processing for continuously transmitting pulses to a plurality of targets before reception.

非特許文献1では、同時に信号を受信する場合に信号が識別できる必要があり、ドップラ周波数シフトを受けた信号を受信する場合、所要の送信信号成分を識別できずに分離できないという問題を解消するための手段は開示されていない。   In Non-Patent Document 1, it is necessary to be able to identify a signal when receiving a signal at the same time, and when receiving a signal subjected to Doppler frequency shift, the problem that a required transmission signal component cannot be identified and cannot be separated is solved. Means for doing so are not disclosed.

特開2012−145332号公報JP 2012-145332 A 特開2005−195450号公報JP 2005-195450 A 特開2007−240485号公報JP 2007-240485 A

Farina, A.,and Neri, P. “Multitarget interleaved tracking for phased-array radar”, IEE Proceedings F, Communications, Radar and Signal Processing, 1980年8月Farina, A., and Neri, P. “Multitarget interleaved tracking for phased-array radar”, IEE Proceedings F, Communications, Radar and Signal Processing, August 1980

以下に関連技術の分析を与える。   The analysis of related technology is given below.

特許文献1に開示された構成では、移動目標からの反射によりドップラ周波数シフトを受けた受信信号から所要の送信信号成分を識別することが困難となる場合ある。これは、ドップラ周波数シフトを受けた送信信号と、参照信号(所望の送信信号のレプリカ)で実行される符号相関のドップラ耐性が低いためである。   In the configuration disclosed in Patent Document 1, it may be difficult to identify a required transmission signal component from a reception signal that has undergone a Doppler frequency shift due to reflection from a moving target. This is because the Doppler tolerance of the code correlation executed by the transmission signal subjected to the Doppler frequency shift and the reference signal (replica of the desired transmission signal) is low.

また、特許文献1では、耐ドップラ多値位相符号発生器において、図16(A)に示すように、送信パルス幅TをM個の長さΔTのサブパルスに分割し、各サブパルスはチップ長τのNビットの同じ基準符号で位相符号変調される(基準符号は、m個の送信サブレーダで異なる符号が選択される)。サブパルス幅ΔTを、受信サブアンテナ数Nで割った時間τ(ΔT=N・τ)で位相符号変調をかけるため、変調の切替えを行う回路に高速動作が求められる。このため、RF(Radio Frequency:無線)部の構成が複雑化する。なお、この問題は、例えば位相符号変調の切替えの周期を遅くすることで解消することができるが、この場合、長いパルス幅Tを必要とする。パルス幅Tが長くなると、送信中に受信を行わないレーダ装置において、近距離目標の探知を困難とする、という新たな問題が生じる。送信中に、受信を行わない構成は、受信時に送信信号からの漏れ込みによる干渉が問題となるレーダ装置では必要な動作である(なお、特許文献1については、本発明の実施形態の説明のあとに詳述する)。   In Patent Document 1, in the Doppler-resistant multilevel phase code generator, as shown in FIG. 16A, the transmission pulse width T is divided into M sub-pulses of length ΔT, and each sub-pulse has a chip length τ. Are phase code modulated with the same N-bit reference code (different codes are selected for the m transmission sub-radars). Since phase code modulation is performed at a time τ (ΔT = N · τ) obtained by dividing the subpulse width ΔT by the number of reception subantennas N, high-speed operation is required for a circuit that switches the modulation. This complicates the configuration of the RF (Radio Frequency) unit. This problem can be solved, for example, by delaying the phase code modulation switching period. In this case, a long pulse width T is required. When the pulse width T becomes long, a new problem arises that it is difficult to detect a short-range target in a radar apparatus that does not perform reception during transmission. The configuration in which reception is not performed during transmission is a necessary operation in a radar apparatus in which interference due to leakage from a transmission signal during reception is a problem (Note that Patent Document 1 describes the embodiment of the present invention). Will be explained in detail later).

したがって、本発明は上記問題点の少なくともいずれかを解消し、送信信号成分の識別・分離性能の向上を図る装置、方法、プログラムを提供すること目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus, a method, and a program for solving at least one of the above-described problems and improving transmission signal component identification / separation performance.

本発明の一つの側面によれば、パルスを複数に分割したサブパルスが予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調が施され、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する信号発生装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, chirp modulation is performed on a sub-pulse obtained by dividing a pulse into a plurality of predetermined frequency bandwidths, and the order of time-series arrangement of frequency bands for each sub-pulse is A signal generator is provided that generates a substantially random signal.

本発明の別の側面によれば、パルスを複数に分割したサブパルスが予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調が施され、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する、信号発生方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, sub-pulses obtained by dividing a pulse into a plurality of pulses are chirp modulated with a predetermined frequency bandwidth that is determined in advance, and the order of the time-series arrangement of the frequency bands for each sub-pulse is A signal generation method is provided that generates a substantially random signal.

本発明のさらに別の側面によれば、パルスを複数に分割したサブパルスが予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調が施され、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。本発明によれば、該プログラムを記録したコンピュータ読み出し可能な記録媒体(半導体メモリ、磁気/光ディスク等)が提供される。   According to still another aspect of the present invention, a sub-pulse obtained by dividing a pulse into a plurality of pulses is subjected to chirp modulation with a predetermined frequency bandwidth, and a time-series order of frequency bands for each sub-pulse. A program for causing a computer to execute a process of generating a substantially random signal is provided. According to the present invention, a computer-readable recording medium (semiconductor memory, magnetic / optical disk, etc.) on which the program is recorded is provided.

本発明によれば、送信信号成分の識別・分離性能を向上することができる。   According to the present invention, transmission signal component identification / separation performance can be improved.

本発明の第1の実施の形態の信号発生装置の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the signal generator of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の周波数ホッピング信号発生器の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of the frequency hopping signal generator of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態のサブパルス内チャープ変調器が生成する送信信号を説明する図である。It is a figure explaining the transmission signal which the chirp modulator in a subpulse of the 1st Embodiment of this invention produces | generates. 本発明の第1の実施の形態の信号識別装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the signal identification device of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の送信信号の別の例を説明する図である。It is a figure explaining another example of the transmission signal of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の送信信号のさらに別の例を説明する図である。It is a figure explaining another example of the transmission signal of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の変形例を例示する図である。It is a figure which illustrates the modification of the 1st Embodiment of this invention. (A)、(B)は本発明の第1の実施の形態のレーダ装置を例示する図である。(A), (B) is a figure which illustrates the radar apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態のレーダ装置の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the radar apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態のレーダ装置の信号識別部の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the signal identification part of the radar apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態のレーダ装置の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the radar apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態のレーダ装置の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the radar apparatus of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態のレーダ装置の信号識別部の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the signal identification part of the radar apparatus of the 4th Embodiment of this invention. (A)、(B)は本発明の第4の実施の形態において異なる方向にいる目標からの反射信号が合成される場合を説明する図である。(A), (B) is a figure explaining the case where the reflected signal from the target in a different direction is synthesize | combined in the 4th Embodiment of this invention. 二次エコーを説明する図である。It is a figure explaining a secondary echo. 関連技術(特許文献1)を説明する図である。It is a figure explaining a related technique (patent document 1).

はじめに本発明の基本概念について説明し、つづいて実施形態について説明する。   First, the basic concept of the present invention will be described, followed by embodiments.

本発明の基本概念によれば、図3を参照すると、パルスを時間軸上で複数に分割したサブパルス(サブパルス幅:Δt)が予め定められた所定の周波数帯域幅で周波数変調(チャープ変調)が施されており、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダム(疑似ランダム)となっている信号を生成する。図3では、サブパルス毎の周波数はf3(時間t0)、f1(時間t1)、f5(時間t2)、f2(時間t3)、f4(時間t4)であり、時間軸上のシーケンスはほぼランダム(疑似ランダムパターン)となっている。   According to the basic concept of the present invention, referring to FIG. 3, the frequency modulation (chirp modulation) of a sub-pulse (sub-pulse width: Δt) obtained by dividing a pulse into a plurality on the time axis is performed with a predetermined frequency bandwidth. And a signal in which the order of the time series in the frequency band of each sub-pulse is almost random (pseudo-random) is generated. In FIG. 3, the frequency for each sub-pulse is f3 (time t0), f1 (time t1), f5 (time t2), f2 (time t3), f4 (time t4), and the sequence on the time axis is almost random ( Pseudo-random pattern).

<信号発生装置>
図1を参照すると、本発明の一形態に係る信号発生装置10は、周波数ホッピング信号生成器11と、疑似乱数パターン生成器12と、サブパルス内チャープ変調器13とを備えている。
<Signal generator>
Referring to FIG. 1, a signal generator 10 according to an embodiment of the present invention includes a frequency hopping signal generator 11, a pseudo random number pattern generator 12, and an intra-subpulse chirp modulator 13.

疑似乱数パターン生成器12は、送信アンテナ(送信サブアンテナ)の送信信号諸元に基づき、各送信サブアンテナ間の送信信号が低相関となるように、例えばM系列のような、疑似ランダム系列に基づき、周波数ホッピングパターンを生成する。   The pseudo random number pattern generator 12 generates a pseudo random sequence such as an M sequence based on the transmission signal specifications of the transmission antenna (transmission sub antenna) so that the transmission signal between the transmission sub antennas has a low correlation. Based on this, a frequency hopping pattern is generated.

周波数ホッピング信号生成器11は、送信信号諸元と、疑似乱数パターンに基づき、サブパルス間隔で周波数が変更する信号を生成する。   The frequency hopping signal generator 11 generates a signal whose frequency is changed at sub-pulse intervals based on the transmission signal specifications and the pseudo random number pattern.

サブパルス内チャープ変調器13は、周波数ホッピング信号生成器11の出力であるサブパルス間で周波数が一定の周波数ホッピング信号に対して、チャープ変調をかけて、サブパルス内の信号周波数が時間に対して線形に変化するチャープ信号に成形する。   The intra-subpulse chirp modulator 13 performs chirp modulation on the frequency hopping signal having a constant frequency between the subpulses, which is the output of the frequency hopping signal generator 11, so that the signal frequency in the subpulse is linear with respect to time. Shape into a changing chirp signal.

<信号発生装置:周波数ホッピングパターンの一例>
周波数ホッピング信号生成器11は、図2に示すような信号を生成する。図2において、Δfは単位ホッピング間隔、Δtはサブパルス幅である。図2には、ホッピングのパターン数が5の場合の送信信号(周波数ホッピング信号)が例示されている。
<Signal generator: an example of a frequency hopping pattern>
The frequency hopping signal generator 11 generates a signal as shown in FIG. In FIG. 2, Δf is a unit hopping interval, and Δt is a sub-pulse width. FIG. 2 illustrates a transmission signal (frequency hopping signal) when the number of hopping patterns is five.

<信号発生装置:送信信号の第1の例>
サブパルス内チャープ変調器13は、周波数ホッピング信号生成器11の出力信号に対して、サブパルス内でチャープ変調を施し、図3のような信号を生成する。チャープ変調の傾き(周波数の時間変化率)は、サブパルスの周波数帯域が想定するドップラ周波数シフトに十分な帯域となるように設定されている。
<Signal Generator: First Example of Transmission Signal>
The sub-pulse chirp modulator 13 performs chirp modulation within the sub-pulse on the output signal of the frequency hopping signal generator 11 to generate a signal as shown in FIG. The gradient of chirp modulation (frequency change rate of frequency) is set so that the frequency band of the sub-pulse is sufficient for the assumed Doppler frequency shift.

本実施形態の信号発生装置10においては、他の信号発生器からの送信信号との送信信号間の相互相関を下げるために、疑似乱数パターン生成器12で生成する送信サブアンテナ毎の周波数ホッピングパターンに基づき、周波数ホッピング信号生成器11がサブパルス幅間隔で周波数ホッピングした信号を生成する。   In the signal generation device 10 of the present embodiment, the frequency hopping pattern for each transmission sub-antenna generated by the pseudo random number pattern generator 12 in order to reduce the cross-correlation between the transmission signals from other signal generators. The frequency hopping signal generator 11 generates a frequency hopped signal at sub-pulse width intervals.

サブパルス内チャープ変調器13は、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号であっても送信信号と相関を有するように、想定するドップラ周波数シフトに対して、十分な帯域幅でチャープ変調を施す。   The sub-pulse chirp modulator 13 performs chirp modulation with a sufficient bandwidth on the assumed Doppler frequency shift so that the received signal that has undergone the Doppler frequency shift has a correlation with the transmission signal.

異なる送信サブアンテナからの送信信号間では、信号発生装置10は、サブパルス間隔毎に異なる系列の周波数ホッピングを行う。このため、受信側(信号識別装置)では、異なる送信サブアンテナからの送信信号間の識別を可能としている。   Between transmission signals from different transmission sub-antennas, the signal generation apparatus 10 performs different series of frequency hopping for each sub-pulse interval. For this reason, the reception side (signal identification device) can distinguish between transmission signals from different transmission sub-antennas.

また、信号発生装置10は、パルス内において、想定するドップラ周波数シフトに対して十分な帯域幅でチャープ変調をかける。このため、受信側(信号識別装置)では、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号について、該受信信号と所要の送信信号成分との相関を有する信号としている。この結果、ドップラ周波数シフトを受けた信号を受信する場合、所要の送信信号成分を正確に識別し、分離することができる。   Further, the signal generator 10 performs chirp modulation with a sufficient bandwidth for the assumed Doppler frequency shift in the pulse. For this reason, on the reception side (signal identification device), the received signal subjected to the Doppler frequency shift is a signal having a correlation between the received signal and a required transmission signal component. As a result, when a signal subjected to Doppler frequency shift is received, a required transmission signal component can be accurately identified and separated.

なお、図1の信号発生装置10の各部11〜13は、プロセッサ(例えばデジタルシグナルプロセッサ等)で実行させるプログラムによりその処理を実現するようにしてもよい。   1 may be implemented by a program executed by a processor (for example, a digital signal processor).

<信号識別装置>
図4は、本発明の一形態の信号識別装置の構成を例示する図である。図4を参照すると、信号識別装置20は、受信信号(デジタル信号)を、例えばFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)等によりフーリエ変換して周波数領域に変換するフーリエ変換器21と、信号発生器から出力される送信信号の複製(レプリカ)をフーリエ変換するフーリエ変換器24と、フーリエ変換器21とフーリエ変換器24の出力信号の相間を演算する相間処理器22と、相間処理器22の出力信号を、例えばIFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)等により逆フーリエ変換する逆フーリエ変換器23を備えている。自分自身が送信した信号だけを識別し、分離する。なお、図4において、送信信号の複製(レプリカ)のかわりに、信号識別装置20内に図1の信号発生装置10を備え、信号発生装置10の出力をフーリエ変換器24に入力する構成としてもよい。なお、図4の信号識別装置20の各部21〜24は、プロセッサ(例えばデジタルシグナルプロセッサ等)で実行させるプログラムによりその処理を実現するようにしてもよい。
<Signal identification device>
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a signal identification device according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the signal identification device 20 includes a Fourier transformer 21 that transforms a received signal (digital signal) into a frequency domain by Fourier transform using, for example, FFT (Fast Fourier Transform), and a signal generator. A Fourier transformer 24 that Fourier-transforms a replica (replica) of the transmission signal output from the transformer, an interphase processor 22 that computes the phase between the output signals of the Fourier transformer 21 and the Fourier transformer 24, and an interphase processor 22 An inverse Fourier transformer 23 is provided that performs inverse Fourier transform on the output signal by, for example, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform). Identify and separate only the signals that you send yourself. In FIG. 4, instead of replicating (replicating) the transmission signal, the signal identification device 20 includes the signal generation device 10 of FIG. 1, and the output of the signal generation device 10 is input to the Fourier transformer 24. Good. 4 may be realized by a program executed by a processor (for example, a digital signal processor or the like).

<信号発生装置:送信信号の第2の例>
信号発生装置10において、図5に示すようなガードバンド帯域(隣接する周波数帯域を利用する他システム等との干渉を防ぐために設けられる未使用の周波数帯域)を設けるようにしてもよい。ドップラ周波数シフトを受けた波形は、異なる周波数帯域への干渉により、自己相関及び相互相関の特性が悪くなる。その回避策として、図5に示すように、想定するドップラ周波数シフト分だけ、ガードバンド帯域を設ける。これにより、干渉を回避することができる。しかしながら、この場合、チャープ変調の帯域幅を狭くするか、チャープ変調で使用する帯域幅を増加させる必要がある。チャープ変調の帯域幅を狭くすると、相関の利得が低くなる。チャープ変調で使用する帯域幅を増加させると、帯域に対する利用面での無駄が生じる。
<Signal Generator: Second Example of Transmission Signal>
In the signal generator 10, a guard band band (an unused frequency band provided to prevent interference with other systems or the like using adjacent frequency bands) as shown in FIG. 5 may be provided. The waveform subjected to the Doppler frequency shift has poor autocorrelation and cross-correlation characteristics due to interference with different frequency bands. As a workaround, as shown in FIG. 5, a guard band band is provided for the assumed Doppler frequency shift. Thereby, interference can be avoided. However, in this case, it is necessary to reduce the bandwidth of chirp modulation or increase the bandwidth used in chirp modulation. When the chirp modulation bandwidth is narrowed, the correlation gain is lowered. Increasing the bandwidth used for chirp modulation causes waste in bandwidth usage.

<信号発生装置:送信信号の第3の例>
信号発生装置10において、図6に示すように、サブパルス内で異なる傾きのチャープ信号を連続して組合せた波形としてもよい。ドップラ周波数シフトを受けた場合の異なる周波数帯域への干渉の回避のために、干渉する箇所のチャープの傾きが異なるようにすることにより、干渉を低減する。ガードバンドを設ける場合と比べ、干渉回避の効果は低いが、チャープ変調の帯域幅を狭くしたり、使用する帯域幅を増加させたりする必要はない。図6では、サブパルス幅を2つの区間に区切り、各区間で異なる傾きとしている。サブパルス幅を複数の区間に分割し、各区間毎に異なる傾きとしてもよい。ただし、サブパルスを分割しているため、周波数変調の切り替えの高速化が必要とされる。
<Signal generator: Third example of transmission signal>
In the signal generator 10, as shown in FIG. 6, it is good also as a waveform which combined the chirp signal of a different inclination within a subpulse continuously. In order to avoid interference in different frequency bands when subjected to Doppler frequency shift, interference is reduced by making the slopes of chirps at different locations different from each other. Compared with the case of providing a guard band, the effect of avoiding interference is low, but it is not necessary to narrow the bandwidth of chirp modulation or increase the bandwidth to be used. In FIG. 6, the sub-pulse width is divided into two sections, and each section has a different slope. The sub-pulse width may be divided into a plurality of sections, and the slope may be different for each section. However, since the sub-pulses are divided, it is necessary to increase the switching speed of the frequency modulation.

<信号発生装置の別の例>
図7は、別の形態の信号発生装置の構成を例示する図である。図1の信号発生装置10では、周波数ホッピング波形に対してサブパルス間でチャープ変調している。図7の信号発生装置30では、送信信号諸元に基づき、はじめにチャープ信号生成器31でパルス間のチャープ変調を作成する。サブパルス分割器32でパルスをサブパルスに分割する。サブパルス並べ替え器33で、疑似乱数パターン生成器34で生成された周波数ホッピングパターンに基づき、サブパルスを並べかえて、図3と同じ波形を生成する。なお、図7の信号発生装置30の各部31〜34は、プロセッサ(例えばデジタルシグナルプロセッサ等)で実行させるプログラムによりその処理を実現するようにしてもよい。
<Another example of signal generator>
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of another form of signal generation apparatus. In the signal generator 10 of FIG. 1, chirp modulation is performed between subpulses with respect to the frequency hopping waveform. In the signal generation device 30 of FIG. 7, chirp modulation between pulses is first created by the chirp signal generator 31 based on the transmission signal specifications. The sub pulse divider 32 divides the pulse into sub pulses. The subpulse rearranger 33 rearranges the subpulses based on the frequency hopping pattern generated by the pseudo random number pattern generator 34 to generate the same waveform as in FIG. 7 may be realized by a program executed by a processor (for example, a digital signal processor).

<レーダ波の送信装置>
図8(A)は、本発明の一形態のレーダ波の送信装置の構成を例示する図である。図1又は図7の信号発生装置10又は30からなる信号発生部41からの送信信号(RF処理前)を、送信RF部42で空中線部43で放射可能な送信信号に変調する。空中線部43は、送信RF部42からの送信信号を空間に放射する。
<Radar wave transmitter>
FIG. 8A illustrates the structure of a radar wave transmission device according to one embodiment of the present invention. A transmission signal (before RF processing) from the signal generation unit 41 including the signal generation device 10 or 30 of FIG. 1 or 7 is modulated by the transmission RF unit 42 into a transmission signal that can be radiated by the antenna unit 43. The antenna unit 43 radiates the transmission signal from the transmission RF unit 42 to the space.

<レーダ波の受信装置>
図8(B)は、本発明の一形態のレーダ波の受信装置の構成を例示する図である。空中線部51から受信信号(例えば送信信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受ける)を受信し、受信RF部52は、空中線部51で受信した受信信号を受け増幅して復調し、図4の信号識別装置20からなる信号識別部53は、受信信号と、送信信号のレプリカとの相関をとり、自身が送信した所望の送信信号を識別し分離する。信号処理部54は、信号識別部53で得た相関値に基づき、目標情報や外環境情報を得る。図8(A)と図8(B)のレーダ波の送信装置と受信装置を通信接続し離して設置することで、例えばバイスタティックレーダ装置が構成される。
<Radar wave receiver>
FIG. 8B illustrates a configuration of a radar wave receiving device according to one embodiment of the present invention. The reception signal (for example, the transmission signal is reflected by the target and receives the Doppler frequency shift) is received from the antenna unit 51, and the reception RF unit 52 receives and amplifies and demodulates the reception signal received by the antenna unit 51. FIG. The signal discriminating unit 53 comprising the signal discriminating device 20 takes a correlation between the received signal and the replica of the transmission signal, and identifies and separates the desired transmission signal transmitted by itself. The signal processing unit 54 obtains target information and external environment information based on the correlation value obtained by the signal identification unit 53. For example, a bistatic radar device is configured by connecting the radar wave transmitting device and the receiving device shown in FIGS.

以下、レーダ装置の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the radar apparatus will be described.

<実施形態1:MIMOレーダ>
図9は、実施形態1のレーダ装置の構成を例示する図である。図9を参照すると、表示部111と、データ処理部121と、各々が信号発生部131−1〜131−Mと送信RF(Radio Frequency:無線)部132−1〜132−Mと空中線部133−1〜133−Mとを備えた複数の送信サブアンテナ(「送信サブレーダ」ともいう)#1〜#Mと、各々が空中線部171−1〜171−Nと受信RF部172−1〜172−Nと信号識別部173−1〜173−Nとを備えた複数の受信サブアンテナ(「受信サブレーダ」ともいう)#1〜#Nと、信号処理部181と、を備えている。以下、各部について説明する。
<Embodiment 1: MIMO radar>
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the radar apparatus according to the first embodiment. Referring to FIG. 9, the display unit 111, the data processing unit 121, each of which includes a signal generation unit 131-1 to 131-M, a transmission RF (Radio Frequency) unit 132-1 to 132-M, and an antenna unit 133. -1 to 133-M, a plurality of transmission sub-antennas (also referred to as “transmission sub-radars”) # 1 to #M, antenna units 171-1 to 171-N and reception RF units 172-1 to 172, respectively. -N and a plurality of reception sub-antennas (also referred to as “reception sub-radars”) # 1 to #N including signal identification units 173-1 to 173 -N, and a signal processing unit 181. Hereinafter, each part will be described.

表示部111は、例えば操作者からの指示をデータ処理部121に伝達をするとともにデータ処理部121のデータ処理結果を表示する。   For example, the display unit 111 transmits an instruction from the operator to the data processing unit 121 and displays the data processing result of the data processing unit 121.

データ処理部121は、表示部111からの指示及び信号処理部181からの処理結果(目標情報及び外環境情報)に基づき、送信サブアンテナ#1〜#M(130−1〜130−M)にそれぞれの送信信号諸元を出力するとともに、全送信サブアンテナの送信諸元を各受信サブアンテナ(170−1〜170−N)に出力し、さらに信号発生部131にデータ処理結果を出力する。   Based on the instruction from the display unit 111 and the processing result (target information and external environment information) from the signal processing unit 181, the data processing unit 121 sends the transmission sub-antennas # 1 to #M (130-1 to 130 -M). Each transmission signal specification is output, the transmission specification of all the transmission sub-antennas is output to each reception sub-antenna (170-1 to 170-N), and the data processing result is output to the signal generation unit 131.

送信RF部132−1〜132−Mは、データ処理部121の送信信号諸元に基づき送信信号(RF部処理前)を発生させると、信号発生部131−1〜131−Mからの送信信号(RF部処理前)に基づき、空中線部133−1〜133−Mで放射可能な送信信号141−1〜141−Mに変調する(信号発生部131−1〜131−Mからの送信信号(デジタル信号)を、アナログ信号に変換し、周波数アップコンバートし、さらに電力増幅する)。   When the transmission RF units 132-1 to 132-M generate transmission signals (before the RF unit processing) based on the transmission signal specifications of the data processing unit 121, the transmission signals from the signal generation units 131-1 to 131-M are transmitted. Based on (before RF unit processing), the signals are modulated into transmission signals 141-1 to 141-M that can be radiated by the antenna units 133-1 to 133-M (transmission signals from the signal generation units 131-1 to 131-M ( Digital signal) is converted to an analog signal, frequency up-converted, and further power amplified).

空中線部133−1〜133−Mは、送信RF部132−1〜132−Mからの送信信号141−1〜141−Mを空間に放射する。   The antenna units 133-1 to 133-M radiate the transmission signals 141-1 to 141-M from the transmission RF units 132-1 to 132-M into the space.

空中線部171−1〜171−Nは、送信信号141−1〜141−Mが目標151に反射しドップラ周波数シフトを受けて空間合成される受信信号161−1〜161−Nを受信する。   The antenna units 171-1 to 171-N receive the reception signals 161-1 to 161-N that are spatially synthesized by the transmission signals 141-1 to 141-M being reflected by the target 151 and subjected to Doppler frequency shift.

空中線部171−1〜171−Nで受信した受信信号161−1〜161−Nを信号識別部173−1〜173−Nで扱える受信信号(RF部処理後)に復調する(低雑音増幅、周波数ダウンコンバートし、さらにデジタル信号に変換)。   The received signals 161-1 to 161-N received by the antenna units 171-1 to 171-N are demodulated into received signals (after RF processing) that can be handled by the signal identifying units 173-1 to 173-N (low noise amplification, Frequency down-converted and converted to digital signal).

信号識別部173−1〜173−Nは、各受信信号(RF部処理後)とデータ処理部121からの全送信サブアンテナの送信諸元に基づき、各受信サブアンテナの受信信号と全ての送信サブアンテナの送信信号のレプリカとの相関結果(すなわち、受信サブアンテナ毎にM個の相関結果)を出力する。   The signal identification units 173-1 to 173 -N, based on each received signal (after RF unit processing) and the transmission specifications of all the transmission sub-antennas from the data processing unit 121, receive signals and all transmissions of each reception sub-antenna. A correlation result with the replica of the transmission signal of the sub-antenna (that is, M correlation results for each reception sub-antenna) is output.

信号処理部181は、M個の受信サブアンテナからの各受信サブアンテナの各受信信号とN個の送信サブアンテナの送信信号のレプリカとの相関結果(すなわち、M×N個の相関結果)に基づき、目標情報や外環境情報を得る。   The signal processing unit 181 calculates a correlation result (that is, M × N correlation results) between each reception signal of each reception subantenna from M reception subantennas and a replica of a transmission signal of N transmission subantennas. Based on this, target information and external environment information are obtained.

信号発生部131−1〜131−Mの各々は、例えば図1の構成とされる。   Each of the signal generators 131-1 to 131-M has the configuration of FIG.

図1の疑似乱数パターン生成器12は、データ処理部121からの送信サブアンテナの送信信号諸元に基づき、各送信サブアンテナ間の送信信号が低相関となるように、例えばM系列のような、疑似ランダム系列に基づき周波数ホッピングパターンを生成する。周波数ホッピング信号生成器11は、そのパターンに基づき、サブパルス間隔で周波数が変更する波形(図2参照)の信号を生成する。   The pseudorandom pattern generator 12 in FIG. 1 is based on the transmission signal specifications of the transmission subantennas from the data processing unit 121 so that the transmission signals between the transmission subantennas have a low correlation, such as an M sequence. Then, a frequency hopping pattern is generated based on the pseudo random sequence. Based on the pattern, the frequency hopping signal generator 11 generates a signal having a waveform (see FIG. 2) whose frequency changes at sub-pulse intervals.

図1のサブパルス内チャープ変調器13は、周波数ホッピング信号生成器11の出力であるサブパルス間で周波数が一定の周波数ホッピング信号に対してサブパルス内の信号を周波数が時間に対して線形に変化するチャープ信号に成形する。   The sub-pulse chirp modulator 13 shown in FIG. 1 is a chirp in which the frequency in a sub-pulse changes linearly with respect to time with respect to a frequency hopping signal having a constant frequency between the sub-pulses that are output from the frequency hopping signal generator 11. Shape to signal.

<信号発生部からの送信信号>
信号発生部131−1〜131−Mでは、例えば、図3のような信号を生成する。信号発生部131−1〜131−Mで発生する送信信号(RF部処理前)は次式(1)のように表せる。
<Transmission signal from signal generator>
For example, the signal generators 131-1 to 131-M generate signals as shown in FIG. The transmission signals (before the RF unit processing) generated by the signal generation units 131-1 to 131-M can be expressed as the following equation (1).


Figure 2016151552
・・・(1)
Figure 2016151552
... (1)

ここで、
tは時間、
(t)は送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)の送信信号(RF部処理前)、
(t)は送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)の振幅、
Fh(t)は送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)の周波数ホッピングパターン、
Tb(t)は送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)のサブパルス内基準時間、
Δtはサブパルス間隔、
Δfは単位ホッピング間隔
である。
here,
t is time,
s k (t) is a transmission signal of transmission subantenna #k (k = 1,..., M) (before RF section processing),
A k (t) is the amplitude of transmission subantenna #k (k = 1,..., M),
Fh k (t) is a frequency hopping pattern of transmission subantenna #k (k = 1,..., M),
Tb k (t) is a sub-pulse reference time of transmission sub-antenna #k (k = 1,..., M),
Δt is the sub-pulse interval,
Δf is a unit hopping interval.

図2は、周波数のホッピングパターンの数が5の場合の送信信号の例示した図である。このときサブパルスも5となる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a transmission signal when the number of frequency hopping patterns is five. At this time, the sub-pulse also becomes 5.

上式(1)のA(t):送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)の振幅は、次式(2)で表される。 A k (t) in the above equation (1): The amplitude of the transmission sub-antenna #k (k = 1,..., M) is expressed by the following equation (2).


Figure 2016151552
・・・(2)
Figure 2016151552
... (2)

ここで、Cは予め定められた定数である。   Here, C is a predetermined constant.

また、上式(1)のFh(t):周波数ホッピングパターンは。次式(3)で表せる。 Also, Fh k (t) in the above formula (1): the frequency hopping pattern. It can be expressed by the following formula (3).


Figure 2016151552
・・・(3)
Figure 2016151552
... (3)

上式(1)のTb(t):送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)のサブパルス内基準時間は、次式(4)で表せる。 Tb k (t) in the above equation (1): The sub-pulse reference time of the transmission sub-antenna #k (k = 1,..., M) can be expressed by the following equation (4).


Figure 2016151552
・・・(4)
Figure 2016151552
... (4)

図9の送信RF部132−1〜132−Mは、それぞれ、信号発生部131−1〜131−Mから受け取った送信信号(RF部処理前)を変調し、空中線部133−1〜133−Mに出力する。   The transmission RF units 132-1 to 132-M in FIG. 9 modulate the transmission signals (before the RF unit processing) received from the signal generation units 131-1 to 131-M, respectively, and the antenna units 133-1 to 133- Output to M.

空中線部133−1〜133−Mは、それぞれ、送信信号141−1〜141−Mを空間に放射する。送信信号141−1〜141−Mは、移動目標に反射した場合はドップラ周波数シフトを受け、空間で合成され、受信サブアンテナ170−1〜170−Nにそれぞれ受信信号161−1〜161−Nが到来する。なお、図1では、図面の簡単のため、目標は1目標とされているが、一般には、複数の目標からの合成信号が受信信号となる。   The antenna units 133-1 to 133 -M radiate transmission signals 141-1 to 141 -M, respectively, in space. The transmission signals 141-1 to 141-M are subjected to Doppler frequency shift when reflected on the moving target, synthesized in space, and received by the reception sub-antennas 170-1 to 170-N, respectively. Will arrive. In FIG. 1, for simplicity of the drawing, the target is set to one target, but in general, a composite signal from a plurality of targets is a received signal.

空中線部171−1〜171−Nは、それぞれ、受信信号161−1〜161−Nを受信し、受信RF部172−1〜172−Nにおいて、それぞれ、信号識別部173−1〜173−Nで扱える受信信号(RF部処理後)に復調し、信号識別部173−1〜173−Nに出力する。   The antenna units 171-1 to 171-N receive the reception signals 161-1 to 161-N, respectively, and the reception RF units 172-1 to 172-N receive signal identification units 173-1 to 173-N, respectively. Is demodulated to a received signal (after RF processing) and output to the signal identification units 173-1 to 173-N.

<受信信号>
受信信号(RF部処理後)は、例えば1目標からの受信においては、次式(5)のように表せる。ただし、雑音成分は無視している。
<Received signal>
For example, the reception signal (after processing of the RF unit) can be expressed by the following equation (5) in reception from one target. However, the noise component is ignored.


Figure 2016151552
・・・(5)
Figure 2016151552
... (5)

ここで、
(t)は受信サブアンテナ#l(l=1,…,N)の受信信号、
l,kは受信サブアンテナ#l(l=1,…,N)で受信した送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)の振幅値、
Fhl,kは送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)の周波数ホッピングパターン(送信サブアンテナ#kから受信サブアンテナ#lでの時間遅延を含む)、
Tbl,kは送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)のサブパルス内基準時間(送信サブアンテナ#kから受信サブアンテナ#lでの時間遅延を含む)、
Fdl、kは送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)からの送信信号の受信サブアンテナ#l(l=1,…,N)でのドップラ周波数、
Δtはサブパルス間隔、
Δfは単位ホッピング間隔、
である。
here,
r l (t) is a reception signal of the reception sub-antenna #l (l = 1,..., N),
A l, k is the amplitude value of the transmission sub-antenna #k (k = 1,..., M) received by the reception sub-antenna #l (l = 1,..., N),
Fh l, k is the frequency hopping pattern of transmission sub-antenna #k (k = 1,..., M) (including the time delay from transmission sub-antenna #k to reception sub-antenna #l),
Tb l, k is the sub-pulse reference time of the transmission sub-antenna #k (k = 1,..., M) (including the time delay from the transmission sub-antenna #k to the reception sub-antenna # 1),
Fd l, k is the Doppler frequency at the reception sub-antenna #l (l = 1,..., N) of the transmission signal from the transmission sub-antenna #k (k = 1,..., M),
Δt is the sub-pulse interval,
Δf is the unit hopping interval,
It is.

信号識別部173−1〜173−Nでは、上記各受信信号(RF部処理後)とデータ処理部121からの全送信サブアンテナの送信諸元に基づき、受信信号から、各送信信号成分を取り出す。   The signal identification units 173-1 to 173 -N extract each transmission signal component from the reception signal based on each reception signal (after the RF unit processing) and transmission specifications of all transmission sub-antennas from the data processing unit 121. .

<実施形態1の信号識別部>
図10は、図9の信号識別部173−1〜173−Nの各々の構成を例示する図である。図10を参照すると、受信RF部172−1〜172−Nで各々復調された各受信信号(RF部処理後)を、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換するフーリエ変換器311と、情報管理器331と、図9の送信サブアンテナ#1〜#Mに対応して信号識別ブロック#1(320−1)〜#M(320−M)を備えている。
<Signal Identification Unit of Embodiment 1>
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of each of the signal identification units 173-1 to 173 -N in FIG. 9. Referring to FIG. 10, a Fourier transformer 311 that converts each received signal (after RF section processing) demodulated by the reception RF units 172-1 to 172-N from a time domain signal to a frequency domain signal, An information manager 331 and signal identification blocks # 1 (320-1) to #M (320-M) are provided corresponding to the transmission sub-antennas # 1 to #M in FIG.

信号識別ブロック#1(320−1)〜#M(320−M)は、情報管理器331からの送信サブアンテナの送信信号諸元に基づき、参照信号(所望の送信信号のレプリカ)を発生させる信号発生器323−1〜323−Mと、信号発生器323−1〜323−Mが生成した時間領域の参照信号(所望の送信信号のレプリカ)を周波数領域に変換するフーリエ変換器324−1〜324−Mと、フーリエ変換器311から出力される周波数領域の受信信号と、信号発生器323−1〜323−Mからの時間領域の送信信号をそれぞれフーリエ変換器324−1〜324−Mで周波数領域に変換した参照信号(所望の送信信号のレプリカ)と、を複素乗算して、相関処理を得る相関処理器321−1〜321−Mと、周波数領域の相関結果を時間領域に変換する逆フーリエ変換器322−1〜322−Mを備えている。   The signal identification blocks # 1 (320-1) to #M (320-M) generate reference signals (replicas of desired transmission signals) based on the transmission signal specifications of the transmission subantennas from the information manager 331. The signal generators 323-1 to 323-M and the Fourier transformer 324-1 for converting the time domain reference signals (replicas of desired transmission signals) generated by the signal generators 323-1 to 323-M into the frequency domain. 324-M, the frequency domain reception signal output from the Fourier transformer 311 and the time domain transmission signal from the signal generators 323-1 to 323-M, respectively. And a correlation processor 321-1 to 321-M for performing a complex multiplication on the reference signal (replica of a desired transmission signal) converted into the frequency domain by the And a inverse Fourier transformer 322-1 to 322-M convert the region.

フーリエ変換器311は、受信サブアンテナ#l(l=1,…,N)の受信信号として、上式(5)の時間領域の受信信号(RF部処理後)r(t)を、周波数領域の信号R(f)に変換し、相関処理器321−1〜321−Mへ出力する。 The Fourier transformer 311 uses the time domain received signal (after RF processing) r l (t) of the above equation (5) as the received signal of the received sub-antenna #l (l = 1,..., N) as the frequency. The signal is converted into a region signal R l (f) and output to the correlation processors 321-1 to 321-M.

情報管理器331は、予めデータ処理部121から受信した全送信サブアンテナの送信信号諸元を、各送信サブアンテナの送信信号諸元に分割し、該当する信号識別ブロック#1(320−1)〜信号識別ブロック#M(320−M)へ出力する。   The information manager 331 divides the transmission signal specifications of all the transmission sub-antennas received from the data processing unit 121 in advance into the transmission signal specifications of the respective transmission sub-antennas, and the corresponding signal identification block # 1 (320-1). ~ Output to signal identification block #M (320-M).

信号発生器323−1〜323−Mは、情報管理器331から出力された送信サブアンテナの送信信号諸元を受け取り、図9の信号発生器131−1〜131−Mと同様に、式(1)で表される送信信号のレプリカを作成し、フーリエ変換器324−1〜324−Mへ出力する。   The signal generators 323-1 to 323 -M receive the transmission signal specifications of the transmission subantennas output from the information manager 331, and in the same way as the signal generators 131-1 to 131 -M of FIG. A replica of the transmission signal represented by 1) is created and output to the Fourier transformers 324-1 to 324-M.

フーリエ変換器324−1〜324−Mでは、それぞれ、上式(5)の時間領域の送信信号のレプリカを、周波数領域の信号S(f)に変換する。 In the Fourier transformers 324-1 to 324-M, the replica of the transmission signal in the time domain of the above equation (5) is converted into the signal S k (f) in the frequency domain.

相関処理器321−1〜321−Mでは、それぞれ、フーリエ変換器311からの周波数領域の信号R(f)と、フーリエ変換器324−1〜324−MからのS(f)の複素共役変換したS (f)との複素乗算を行う。 In the correlation processors 321-1 to 321-M, the frequency domain signal R l (f) from the Fourier transformer 311 and the complex of S k (f) from the Fourier transformers 324-1 to 324-M, respectively. Complex multiplication with conjugate-transformed S k * (f) is performed.


Figure 2016151552
・・・(6)
Figure 2016151552
... (6)

上記演算により、各送信サブアンテナからの送信信号が互いに低相関となるように、送信信号にサブパルス毎の周波数ホッピングをかけ、さらに、ドップラ周波数シフトを受けても、十分なチャープ変調帯域を設けて参照信号(送信信号のレプリカ)との高い相関を維持するようにしている(0又は0に近い値にならないようにしている)。   By the above calculation, frequency hopping for each sub-pulse is applied to the transmission signal so that the transmission signals from each transmission sub-antenna have low correlation with each other, and a sufficient chirp modulation band is provided even if subjected to Doppler frequency shift. A high correlation with the reference signal (a replica of the transmission signal) is maintained (so that it does not become 0 or a value close to 0).

このため、相関処理器321−1〜321−Mの出力信号(周波数領域)Zl,k(f)(l=1,…,N,k=1,…,M)は、移動目標からの反射によりドップラ周波数を受けた受信信号に対しても、所要の送信信号のみとの相関をとることができる。 Therefore, output signals (frequency domain) Z l, k (f) (l = 1,..., N, k = 1,..., M) of the correlation processors 321-1 to 321-M A received signal that has received the Doppler frequency due to reflection can be correlated with only a required transmission signal.

逆フーリエ変換器322−1〜322−Mでは、それぞれ、周波数領域の信号Zl,k(f)を時間領域の信号zl,k(t)に変換し、これを、受信サブアンテナ#lにおける送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)の送信信号のレプリカとの相関結果として、情報管理器331に出力する。 Inverse Fourier transformers 322-1 to 322 -M respectively convert frequency domain signals Z l, k (f) into time domain signals z l, k (t), which are received by receiving subantenna #l. Is output to the information manager 331 as a correlation result with the transmission signal replica of the transmission sub-antenna #k (k = 1,..., M).

情報管理器331では、信号識別ブロック#1〜#Mの各送信サブアンテナの送信信号のレプリカとの相関結果を同期させ、受信サブアンテナ#lでの全送信サブアンテナ#k(k=1,…,M)の送信信号のレプリカとの相関結果として、信号処理部181へ出力する。   The information manager 331 synchronizes the correlation results with the transmission signal replicas of the transmission sub-antennas of the signal identification blocks # 1 to #M, and all the transmission sub-antennas #k (k = 1, ..., M) is output to the signal processing unit 181 as a correlation result with the replica of the transmission signal.

図9の信号処理部181は、信号識別部173−1〜173−Nの各々から、全送信サブアンテナの送信信号#k(k=1,…,M)のレプリカとの相関結果を受け取る。このため、信号処理部181は、信号識別部173−1〜173−NからM×N個の相関結果を受けることになる。   The signal processing unit 181 in FIG. 9 receives the correlation results with the replicas of the transmission signals #k (k = 1,..., M) of all the transmission sub-antennas from each of the signal identification units 173-1 to 173-N. For this reason, the signal processing unit 181 receives M × N correlation results from the signal identification units 173-1 to 173-N.

信号処理部181は、M×N個の相関結果に対して、MIMOレーダの信号処理を行い、目標情報及び外環境情報をデータ処理部121に出力する。MIMOレーダの信号処理は、各種テキスト等の記載された公知の手法が用いられる(例えば、Jian Li, Petre Stoica, “MIMO Radar Signal Processing”、John Wiley & Sons,Inc., (2008年10月)等が参照される)。   The signal processing unit 181 performs MIMO radar signal processing on the M × N correlation results, and outputs target information and external environment information to the data processing unit 121. For MIMO radar signal processing, known methods such as various texts are used (for example, Jian Li, Petre Stoica, “MIMO Radar Signal Processing”, John Wiley & Sons, Inc., October 2008). Etc.).

信号処理部181において、MIMOレーダの信号処理では、M×N個の相関結果が得られるが、これは、仮想的に、M×N個のアンテナで信号を受信したことに相当する。   In the signal processing unit 181, in the MIMO radar signal processing, M × N correlation results are obtained, which is virtually equivalent to receiving signals with M × N antennas.

信号処理部181では、各相関結果に対して適切な重み付けをすることにより、空中線の開口長を、仮想定的に広げることが可能である。その結果、目標に対して高い方位分解能を得ることができる。これは、よく知られたMIMOレーダの特徴の1つである。なお、MIMOレーダでは、ビーム合成は信号処理部181で行われる。   The signal processing unit 181 can virtually increase the antenna opening length by appropriately weighting each correlation result. As a result, a high azimuth resolution can be obtained with respect to the target. This is one of the well-known features of MIMO radar. In the MIMO radar, the beam synthesis is performed by the signal processing unit 181.

<実施形態1の作用効果>
第1の実施形態においては、前述した本発明の基本概念の作用効果に加えて、MIMOレーダの特徴の1つである目標に対して高い方位分解能を得ることができるという作用効果を奏する。
<Effect of Embodiment 1>
In the first embodiment, in addition to the operational effect of the basic concept of the present invention described above, there is an operational effect that a high azimuth resolution can be obtained for a target which is one of the features of the MIMO radar.

<実施形態2:周波数共有レーダ>
図11は、本発明の第2の実施の形態の構成を説明する図である。周波数を共有する近接配置した複数のレーダ装置に関して、他のレーダ装置から送信された信号との干渉を回避するために、互いに低相関な送信信号を送信する。図11を参照すると、複数(K個)のレーダ#1〜#K(510−1〜510−K)は、それぞれ、表示部511−1〜511−Kと、データ処理部512−1〜512−Kと、信号発生部513−1〜513−Kと、送受信RF部514−1〜514−Kと、空中線部515−1〜515−Kと、ビーム合成部516−1〜516−Kと、信号識別部517−1〜517−Kと、信号処理部518−1〜518−Kと、を備えている。
<Embodiment 2: Frequency sharing radar>
FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the second exemplary embodiment of the present invention. In order to avoid interference with signals transmitted from other radar devices, a plurality of closely spaced radar devices sharing a frequency are transmitted with low correlation to each other. Referring to FIG. 11, a plurality (K) of radars # 1 to #K (510-1 to 510-K) include display units 511-1 to 511-K and data processing units 512-1 to 512, respectively. -K, signal generation units 513-1 to 513-K, transmission / reception RF units 514-1 to 514-K, antenna units 515-1 to 515-K, and beam combining units 516-1 to 516-K , Signal identification units 517-1 to 517-K and signal processing units 518-1 to 518-K.

図11の構成を、図9に示した前記第1の実施形態と比較すると、図9の前記第1の実施形態では、送信と受信を分離した構成とされているが、図11では、空中線部515と送受信RF部514を送受一体とした構成とされる。また、信号発生部513は、信号識別部517に対して送信信号のレプリカを送信する処理が追加したこと以外は、図9と同じ構成とされ、図3に示すような波形の送信信号を発生させる。   When the configuration of FIG. 11 is compared with the first embodiment shown in FIG. 9, the first embodiment of FIG. 9 has a configuration in which transmission and reception are separated, but in FIG. The unit 515 and the transmission / reception RF unit 514 are integrated with each other. The signal generation unit 513 has the same configuration as that of FIG. 9 except that a process of transmitting a transmission signal replica to the signal identification unit 517 is added, and generates a transmission signal having a waveform as shown in FIG. Let

前記第1の実施形態では、1つの表示部111、1つのデータ処理部121、1つの信号処理部181に対して、複数の空中線部(133−1〜133−M及び171−1〜171−N)の結果を扱う構成とされている。これに対して、第2の実施形態では、レーダ#1〜#K(510−1〜510−K)がそれぞれ独立した構成である。このため、1つの表示部511、1つのデータ処理部512、1つの信号処理部518に対して、1つの空中線部515の結果を扱う。   In the first embodiment, a plurality of antenna units (133-1 to 133-M and 171-1 to 171-) are used for one display unit 111, one data processing unit 121, and one signal processing unit 181. N) is configured to handle the result. On the other hand, in the second embodiment, radars # 1 to #K (510-1 to 510-K) have independent configurations. Therefore, the result of one antenna unit 515 is handled for one display unit 511, one data processing unit 512, and one signal processing unit 518.

また、前記第1の実施形態では、信号識別部173の情報管理器331において、受信信号の同期をとってまとめる必要がある。これに対して、第2の実施形態の信号識別部517では、情報管理器は不要とされる。また、全ての送信信号諸元も不要となり、信号発生部513は、信号識別部517に対して送信信号のレプリカを送ることで、図9の前記第1の実施形態の信号識別部173内に配設された信号発生器323が不要となる。   In the first embodiment, the information manager 331 of the signal identification unit 173 needs to collect the received signals in synchronization. In contrast, in the signal identification unit 517 of the second embodiment, an information manager is not required. Further, all transmission signal specifications are not required, and the signal generation unit 513 sends a replica of the transmission signal to the signal identification unit 517, so that the signal identification unit 173 of the first embodiment in FIG. The provided signal generator 323 becomes unnecessary.

第2の実施形態の信号識別部517は、図4に示す構成とされ、自レーダが送信した信号だけを識別し、分離する処理となる。信号処理部518における信号処理もMIMOレーダ特有の処理は行わない。なお、ビーム合成部516は、空中線部でのビーム合成をデジタル段で行う場合に必要とされる。ただし、送受信RF部514でアナログ合成される場合には、ビーム合成部516は不要である。なお、図9のMIMOレーダでは、ビーム合成は信号処理部181で行われる。   The signal identification unit 517 of the second embodiment is configured as shown in FIG. 4, and is a process for identifying and separating only the signal transmitted by the own radar. The signal processing in the signal processing unit 518 also does not perform processing unique to the MIMO radar. The beam combining unit 516 is required when performing beam combining at the antenna unit in a digital stage. However, when analog synthesis is performed by the transmission / reception RF unit 514, the beam synthesis unit 516 is not necessary. In the MIMO radar of FIG. 9, beam synthesis is performed by the signal processing unit 181.

互いに独立して動作するレーダ#1〜#K間の低相関なパターンの生成は、データ処理部512−1〜512−Kにおいて、予め定められた互いに低相関なパターンのみを用い、非同期に動作してもよい。   Generation of a low-correlation pattern between radars # 1 to #K that operate independently of each other is performed asynchronously using only predetermined low-correlation patterns in the data processing units 512-1 to 512-K. May be.

また、受信時の他レーダからの送信信号の漏れ込みが問題になるようであれば、例えば、データ処理部512−1〜512−Kにおいて、例えばGPS(Global Positioning System)衛星からの疑似ランダムコードを受信し、送信タイミングの同期や疑似乱数パターンの生成をしてもよい。   Further, if leakage of transmission signals from other radars at the time of reception becomes a problem, for example, in the data processing units 512-1 to 512 -K, for example, a pseudo random code from a GPS (Global Positioning System) satellite. May be received to synchronize the transmission timing or generate a pseudo random number pattern.

<実施形態2の作用効果>
第2の実施形態によれば、周波数を共有する近接配置した複数のレーダに関して、移動目標からの反射によってドップラ周波数シフトした受信信号から、他のレーダ装置から送信された信号との干渉を回避し、所望の送信信号の識別・分離を可能としている。
<Effects of Second Embodiment>
According to the second embodiment, with respect to a plurality of closely arranged radars sharing a frequency, interference with a signal transmitted from another radar device is avoided from a received signal shifted by Doppler frequency due to reflection from a moving target. The desired transmission signal can be identified and separated.

<実施形態3>
図12は、本発明の第3の実施形態を説明する図である。第3の実施形態は、図15を参照して説明した二次エコーに対して、本発明に係る信号発生を適用した実施形態である。第3の実施形態は、1レーダ構成である。
<Embodiment 3>
FIG. 12 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention. The third embodiment is an embodiment in which the signal generation according to the present invention is applied to the secondary echo described with reference to FIG. The third embodiment has a single radar configuration.

図12を参照すると、レーダ610は、表示部制御部611と、データ処理部612と、信号発生部613と、送受信RF部614と、空中線部615と、ビーム合成部616と、信号識別部617と、信号処理部618とを備えている。以下各部について説明する。   Referring to FIG. 12, the radar 610 includes a display control unit 611, a data processing unit 612, a signal generation unit 613, a transmission / reception RF unit 614, an antenna unit 615, a beam combining unit 616, and a signal identification unit 617. And a signal processing unit 618. Each part will be described below.

表示制御部611は、操作者からの指示をデータ処理部612に伝達し、データ処理部612のデータ処理結果を表示する。   The display control unit 611 transmits an instruction from the operator to the data processing unit 612 and displays the data processing result of the data processing unit 612.

データ処理部612は、表示制御部611からの指示及び信号処理部618からの処理結果(目標情報及び外環境情報)に基づき、送信信号諸元を出力するとともに、信号処理部618にデータ処理結果を出力する。   The data processing unit 612 outputs transmission signal specifications based on an instruction from the display control unit 611 and a processing result (target information and external environment information) from the signal processing unit 618, and also outputs a data processing result to the signal processing unit 618. Is output.

信号発生部613は、例えば図1の構成とされ、データ処理部612の送信信号諸元に基づき、送信信号(RF処理前)を発生させ、信号識別部617に送信信号のレプリカを出力する。   The signal generation unit 613 is configured as shown in FIG. 1, for example, generates a transmission signal (before RF processing) based on the transmission signal specifications of the data processing unit 612, and outputs a transmission signal replica to the signal identification unit 617.

送受信RF部614は、信号発生部613の送信信号(RF処理前)を、空中線部615で放射可能な送信信号に変調する。   The transmission / reception RF unit 614 modulates the transmission signal (before RF processing) of the signal generation unit 613 into a transmission signal that can be emitted by the antenna unit 615.

空中線部615は、送受信RF部614からの送信信号を空間に放射するとともに、観測範囲内の目標に反射しドップラ周波数シフトを受けた信号と、1つ前に送信したパルスが観測範囲外からの目標やクラッタに反射しドップラ周波数シフトを受けた信号とが合成された受信信号を受信する。   The antenna unit 615 radiates the transmission signal from the transmission / reception RF unit 614 to the space, reflects the signal that has been reflected by the target within the observation range and has undergone Doppler frequency shift, and the pulse transmitted immediately before from the outside of the observation range. A received signal obtained by combining the signal reflected by the target and the clutter and subjected to the Doppler frequency shift is received.

送受信RF部614は、空中線部615で受信した受信信号を受け増幅し復調する。   The transmission / reception RF unit 614 receives and amplifies and demodulates the reception signal received by the antenna unit 615.

ビーム合成部616は、空中線部615からの受信信号を受信する送受信RF部614の出力を受け、デジタル段でビーム合成を行う。   The beam combining unit 616 receives the output of the transmission / reception RF unit 614 that receives the reception signal from the antenna unit 615, and performs beam combining at the digital stage.

信号識別部617は、図4の構成とされ、ビーム合成部616でビーム合成された受信信号と、信号発生部613からの送信信号のレプリカとの相関をとり、1観測範囲内の目標に反射しドップラ周波数シフトを受けた信号のみを識別・分離する。   The signal identification unit 617 has the configuration shown in FIG. 4, and correlates the received signal synthesized by the beam synthesis unit 616 with the replica of the transmission signal from the signal generation unit 613, and reflects it to the target within one observation range. Only signals that have undergone Doppler frequency shift are identified and separated.

信号処理部618は、信号識別部617で得た相関値に基づき、目標情報や外環境情報を得る。   The signal processing unit 618 obtains target information and external environment information based on the correlation value obtained by the signal identification unit 617.

信号発生部613は、図3に示すような送信信号を発生させる。ただし、信号発生部613において、図15に示すように、偶数(2X)回目に送信するパルスと、奇数(2X+1)回目に送信するパルスとして図3で示すような波形を用いることで、互いに低相関として送信する。   The signal generator 613 generates a transmission signal as shown in FIG. However, in the signal generator 613, as shown in FIG. 15, the waveforms shown in FIG. 3 are used as the pulses to be transmitted at the even number (2X) times and the pulses to be transmitted at the odd number (2X + 1) times, thereby reducing each other. Send as correlation.

これにより、信号識別部617では、送信信号のレプリカと、観測範囲内からの反射信号とのみ相関をとることができる。   Thus, the signal identification unit 617 can correlate only the replica of the transmission signal and the reflected signal from within the observation range.

また、観測範囲外からの目標やクラッタの反射信号は抑圧される。このため、移動目標からの反射により、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号に対しても、二次エコーの対策を可能とすることが分かる。なお、二次エコーだけでなく、P次エコー(Pは2以上)でも可能であり、その場合、低相関な波形をP個用意する必要がある   In addition, reflection signals of targets and clutter from outside the observation range are suppressed. For this reason, it can be seen that it is possible to take measures against the secondary echo even for the received signal subjected to the Doppler frequency shift due to the reflection from the moving target. It is possible to use not only the secondary echo but also the P-order echo (P is 2 or more). In this case, it is necessary to prepare P low-correlated waveforms.

<実施形態3の作用効果>
第3の実施形態によれば、前述した本発明の基本概念の作用効果に加えて、移動目標からの反射により、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号に対しても、二次エコーの対策を可能とするという作用効果を奏する。
<Effect of Embodiment 3>
According to the third embodiment, in addition to the effects of the basic concept of the present invention described above, it is possible to take measures against secondary echo even for a received signal that has undergone Doppler frequency shift due to reflection from a moving target. It has the effect of being.

<実施形態4>
第4の実施形態の基本構成は、第3の実施形態の説明で参照した図12と同一である。第4の実施形態では、例えば図14(A)に示すような方位の異なる複数の目標に対して、受信前に各目標に対して、連続で互いに低相関な送信信号を送信する。
<Embodiment 4>
The basic configuration of the fourth embodiment is the same as FIG. 12 referred to in the description of the third embodiment. In the fourth embodiment, for example, for a plurality of targets having different azimuths as shown in FIG. 14A, transmission signals having low correlation are continuously transmitted to each target before reception.

図12の信号発生部613は、データ処理部612からの情報に基づき、図14(A)に示すように方位の異なる複数の目標#1〜#Yに対して、各ビーム#1〜#Yを、図3に示すような、各目標に対して、互いに低相関な送信信号として、それぞれの送信信号を受信する前に送信する。各ビーム#1〜#Yの送信信号のレプリカを信号識別部617に出力する。   Based on the information from the data processing unit 612, the signal generation unit 613 in FIG. 12 applies each beam # 1 to #Y to a plurality of targets # 1 to #Y having different directions as shown in FIG. Are transmitted as low-correlation transmission signals with respect to each target as shown in FIG. 3 before receiving the respective transmission signals. Replicas of transmission signals of the beams # 1 to #Y are output to the signal identification unit 617.

<実施形態4の信号識別部>
空中線部615では、それぞれの移動目標からの反射によりドップラ周波数シフトを受けて空間で合成された受信信号を受信する。信号識別部617では、どの目標に向けたビームの送信信号かを識別し、分離する必要がある。
<Signal Identification Unit of Embodiment 4>
The antenna unit 615 receives a Doppler frequency shift due to reflection from each moving target and receives a reception signal synthesized in space. In the signal identification unit 617, it is necessary to identify and separate which target the beam transmission signal is directed to.

このため、信号識別部617は、例えば図13に示すような構成とされる。図13において、フーリエ変換器1411は、レーダの受信信号を周波数領域の信号に変換し、信号識別ブロック#1〜#Yの相関処理器1421−1〜1421−Yへ出力する。信号発生部613からのビーム#1〜ビーム#Yの送信信号のレプリカは、それぞれフーリエ変換器1422−1〜1422−Yへ入力される。フーリエ変換器1422−1〜1422−Yでは、それぞれ、ビーム#1〜#Yの時間領域の送信信号のレプリカを、周波数領域の信号(上式(5))に変換する。   For this reason, the signal identification part 617 is configured as shown in FIG. 13, for example. In FIG. 13, a Fourier transformer 1411 converts a radar reception signal into a frequency domain signal and outputs the signal to the correlation processors 1421-1 to 1421-Y of the signal identification blocks # 1 to #Y. Replicas of the transmission signals of beam # 1 to beam #Y from the signal generation unit 613 are input to Fourier transformers 1422-1 to 1422-Y, respectively. In the Fourier transformers 1422-1 to 1422-Y, the replicas of the transmission signals in the time domain of the beams # 1 to #Y are converted into signals in the frequency domain (the above formula (5)).

相関処理器1421−1〜1421−Yでは、それぞれ、フーリエ変換器1411からの周波数領域の信号と、フーリエ変換器1422−1〜1422−Yからの信号の複素共役変換した信号との複素乗算(上式(6))を行う。   In the correlation processors 1421-1 to 1421-Y, complex multiplications of signals in the frequency domain from the Fourier transformer 1411 and signals obtained by complex conjugate transformation of the signals from the Fourier transformers 1422-1 to 1422-Y ( The above formula (6) is performed.

上記演算により、各送信サブアンテナからの送信信号が互いに低相関となるように、送信信号にサブパルス毎の周波数ホッピングをかけ、さらに、ドップラ周波数シフトを受けても、十分なチャープ変調帯域を設けて参照信号(送信信号のレプリカ)との高い相関を維持するようにしている(0又は0に近い値にならないようにしている)。   By the above calculation, frequency hopping for each sub-pulse is applied to the transmission signal so that the transmission signals from each transmission sub-antenna have low correlation with each other, and a sufficient chirp modulation band is provided even if subjected to Doppler frequency shift. A high correlation with the reference signal (a replica of the transmission signal) is maintained (so that it does not become 0 or a value close to 0).

このため、相関処理器1421−1〜1421−Yの出力信号(周波数領域)は、移動目標#1〜#Yからの反射によりドップラ周波数を受けた受信信号に対しても、所要の送信信号のみとの相関をとることができる。   For this reason, the output signals (frequency domain) of the correlation processors 1421-1 to 1421-Y are only required transmission signals even for reception signals that have received the Doppler frequency due to reflection from the movement targets # 1 to #Y. Can be correlated.

逆フーリエ変換器1423−1〜1423−Yでは、それぞれ、相関処理器1421−1〜1421−Yの出力信号(周波数領域)を時間領域の信号に変換し、これを移動目標#1〜#Yからの反射した受信信号と送信信号のレプリカとの相関結果として出力する。   Inverse Fourier transformers 143-1 to 1423-Y convert the output signals (frequency domain) of correlation processors 1421-1 to 1421-Y into time domain signals, which are converted into movement targets # 1 to #Y. Is output as a correlation result between the reception signal reflected from and the replica of the transmission signal.

信号発生部613からの各目標#1〜#Yに向けて送信される信号は、図3に示す波形とされており、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号から、所望の送信信号を識別し、分離することができる。   The signal transmitted from the signal generator 613 toward each of the targets # 1 to #Y has the waveform shown in FIG. 3, and identifies a desired transmission signal from the reception signal subjected to the Doppler frequency shift, Can be separated.

このため、方位の異なる複数の目標に対して受信前に各目標に連続で互いに低相関な送信信号を送信し、それぞれが移動目標に反射しドップラ周波数シフトを受けて空間上で合成されても、所要の送信信号の識別・分離が可能となることが分かる。   For this reason, even if a plurality of targets having different azimuths are transmitted to a plurality of targets having different azimuths continuously before transmission, they are reflected on the moving target and subjected to Doppler frequency shift and combined in space. It can be seen that the required transmission signal can be identified and separated.

<実施形態4の作用効果>
第4の実施形態によれば、前述した本発明の基本概念の作用効果に加えて、方位の異なる複数の目標に対して、受信前に各目標に連続で互いに低相関な送信信号を送信することで、それぞれが移動目標に反射しドップラ周波数シフトを受けて空間上で合成されても、所要の送信信号の識別・分離が可能としている。
<Effect of Embodiment 4>
According to the fourth embodiment, in addition to the operational effects of the basic concept of the present invention described above, transmission signals that are continuously low-correlated to each target are transmitted to a plurality of targets having different azimuths before reception. As a result, even if each of the signals is reflected on the moving target and subjected to the Doppler frequency shift and synthesized in space, the required transmission signal can be identified and separated.

<実施形態1−4の変形例1>
図9、図11、図12を参照して説明した実施形態1−4の信号発生部131、513、613において、各サブパルス内で、各送信サブアンテナの送信信号の周波数が重ならないように、M個のサブパルスに分割(つまり、帯域の分割数もM)としているが、サブパルスの分割数はMに制限されるものでないことは勿論である。
<Modification 1 of Embodiment 1-4>
In the signal generators 131, 513, and 613 of Embodiment 1-4 described with reference to FIG. 9, FIG. 11, and FIG. 12, the frequency of the transmission signal of each transmission sub-antenna does not overlap in each sub-pulse. Although it is divided into M subpulses (that is, the number of divisions of the band is also M), the number of subpulse divisions is of course not limited to M.

例えばサブパルスの分割数をMよりも小さくしてもよい。この場合、送信信号間の相互相関特性は劣化するが、必要な周波数帯域幅の削減、又は、周波数帯域幅を分割する際に、1つに割り当てる帯域幅を増やすことができる。あるいは、周波数帯域の分割数を、Mより大きくしてもよい。しかしながら、この場合、必要な周波数帯域幅の増加、又は、周波数帯域幅を分割する際に、1つに割り当てる帯域幅の削減が必要となる。   For example, the number of sub-pulse divisions may be smaller than M. In this case, although the cross-correlation characteristics between the transmission signals are deteriorated, it is possible to increase the bandwidth allocated to one when reducing the necessary frequency bandwidth or dividing the frequency bandwidth. Or you may make the division | segmentation number of a frequency band larger than M. However, in this case, it is necessary to increase the necessary frequency bandwidth or reduce the bandwidth allocated to one when dividing the frequency bandwidth.

前記第1の実施形態において、送信サブアンテナと受信サブアンテナとを別体で構成しているが、送信と受信が切替え可能な、送受信一体のサブアンテナでも良い。送受信一体のサブアンテナとした場合、送信サブアンテナと受信サブアンテナの空中線部が一体化し、空中線部の前段の送信RF部と後段の受信RF部は、切替え器を追加して、1体にまとめた送受信RF部で置き換えられる。   In the first embodiment, the transmission sub-antenna and the reception sub-antenna are configured separately, but a transmission / reception integrated sub-antenna that can be switched between transmission and reception may be used. In the case of a sub-antenna integrated with transmission and reception, the antenna part of the transmission sub-antenna and the reception sub-antenna are integrated, and the transmission RF part at the front stage of the antenna part and the reception RF part at the rear stage are combined into one body by adding a switch. It is replaced with a transmission / reception RF unit.

前記第2、3、4の実施形態については、上記とは逆で送受一体の構成を送信と受信別々としてもよい。送信と受信で別々の空中線部を有する構成は、送信位置と受信位置を異なる配置にすることが可能となる。常時、送信しながら受信したりすることができる。しかし、受信時の送信信号の漏れ込みを考慮する必要がある。一方、送受一体の構成の場合は、送信中は受信することはできないが、空間の有効活用が可能である。   In the second, third, and fourth embodiments, the configuration in which transmission and reception are integrated is opposite to the above, and transmission and reception may be separately performed. A configuration having separate antenna portions for transmission and reception makes it possible to arrange the transmission position and the reception position differently. You can always receive while sending. However, it is necessary to consider leakage of the transmission signal at the time of reception. On the other hand, in the case of a transmission / reception integrated configuration, reception is not possible during transmission, but space can be used effectively.

<実施形態1−4の変形例2>
図9、図11、図12を参照して説明した実施形態1−4の信号発生部131、513、613において、図2で示すような系統で信号を発生させるのではなく、図7に示すような系統で信号を発生させる構成としてもよい。図2では、周波数ホッピング波形に対してサブパルス間でリニアチャープ変調するのに対し、図7では、チャープ信号生成器31でパルス間のチャープ変調を作成し、サブパルス分割器32でサブパルスを分割し、疑似乱数パターン生成器34で生成された周波数ホッピングパターンに基づき並べかえて、図2と同じ波形を生成する。
<Modification 2 of Embodiment 1-4>
In the signal generation units 131, 513, and 613 of the embodiment 1-4 described with reference to FIGS. 9, 11, and 12, signals are not generated in the system as shown in FIG. 2, but are shown in FIG. It is good also as a structure which generates a signal by such a system | strain. In FIG. 2, linear chirp modulation is performed between subpulses on a frequency hopping waveform, whereas in FIG. 7, chirp modulation between pulses is created by a chirp signal generator 31, and subpulses are divided by a subpulse divider 32. The same waveform as in FIG. 2 is generated by rearranging based on the frequency hopping pattern generated by the pseudo random number pattern generator 34.

<実施形態1−4の変形例3>
図9、図11、図12を参照して説明した実施形態1−4の信号発生部131、513、613において、図2で示すような波形ではなく、図5に示すようなガードバンド帯域を設けた波形にする。図2の波形において、ドップラ周波数シフトを受けた波形は、異なる周波数帯域への干渉により、自己相関及び相互相関特性が悪くなる。その回避策として図5に示すように想定するドップラ周波数シフト分だけガードバンド帯域を設けた波形とする。干渉回避ができるかわりに、チャープ変調の帯域幅を狭くするか、あるいは、使用する帯域幅を増加させる必要がある。しかしながら、前者では相関時の利得が低くなり、後者では帯域に対する利用面での無駄が生じる。
<Modification 3 of Embodiment 1-4>
In the signal generation units 131, 513, and 613 of Embodiment 1-4 described with reference to FIGS. 9, 11, and 12, the guard band band as shown in FIG. 5 is used instead of the waveform as shown in FIG. Use the provided waveform. In the waveform of FIG. 2, the waveform subjected to the Doppler frequency shift has poor autocorrelation and cross-correlation characteristics due to interference with different frequency bands. As a workaround, a waveform having a guard band band corresponding to the assumed Doppler frequency shift is used as shown in FIG. Instead of avoiding interference, it is necessary to reduce the bandwidth of chirp modulation or increase the bandwidth to be used. However, in the former case, the gain at the time of correlation is low, and in the latter case, there is a waste in use in terms of bandwidth.

<実施形態1−4の変形例4>
図9、図11、図12を参照して説明した実施形態1−4の信号発生部131、513、613において、図2で示すような波形ではなく、図6に示すような異なる傾きのチャープ信号を連続して組合せた波形としてもよい。ドップラ周波数シフトを受けた場合の異なる周波数帯域への干渉の回避のために、干渉する箇所のチャープの傾きが異なるようにすることにより干渉を低減する。ガードバンドを設けた場合と比べ、干渉回避の効果は低いが、チャープ変調の帯域幅を狭くしたり、使用する帯域幅を増加させたりする必要はない。
<Modification 4 of Embodiment 1-4>
In the signal generators 131, 513, and 613 of the embodiment 1-4 described with reference to FIGS. 9, 11, and 12, chirps having different slopes as shown in FIG. 6 instead of the waveforms as shown in FIG. It is good also as a waveform which combined the signal continuously. In order to avoid interference in different frequency bands when subjected to Doppler frequency shift, interference is reduced by making the chirp slopes of the interference portions different. Compared with the case where a guard band is provided, the effect of avoiding interference is low, but it is not necessary to narrow the bandwidth of chirp modulation or increase the bandwidth to be used.

図6では、サブパルス間を2つに区切り異なる傾きとしているが、サブパルス間を複数に分割し、それ毎に異なる傾きとしてもよい。ただし、サブパルス間を分割していくので周波数変調の切り替え速度の上昇を招く。   In FIG. 6, the subpulses are divided into two and have different slopes, but the subpulses may be divided into a plurality of slopes, and the slopes may be different for each. However, since the sub-pulses are divided, the frequency modulation switching speed is increased.

図9、図11、図12を参照して説明した実施形態1−4の信号識別部173、517、617において、参照信号として、送信信号のレプリカの使用に加え、並列して、一定のドップラ周波数シフトを加えた送信信号のレプリカを使用して相関処理を行う信号識別部(173、517、617)としてもよい。ドップラ周波数シフトによる相関利得の低減が回避できる一方、処理負荷が高くなる。   In the signal identification units 173, 517, and 617 of Embodiment 1-4 described with reference to FIGS. 9, 11, and 12, in addition to using a replica of the transmission signal as a reference signal, a fixed Doppler is provided in parallel. A signal identification unit (173, 517, 617) that performs correlation processing using a replica of the transmission signal to which the frequency shift is added may be used. While reduction of the correlation gain due to the Doppler frequency shift can be avoided, the processing load increases.

<実施形態と関連技術との対比>
図1等を参照して説明した本発明(の基本概念)及び前述した本発明の実施形態と、関連技術(例えば特許文献1)とを対比して説明する。特許文献1では、送信信号間を低相関にするために、送信サブアンテナ毎の位相変調パターンに基づき、図16(A)を参照して説明したように、サブパルス内で時間の2乗に比例した位相回転を与えた多値位相符号信号を生成している。
<Contrast between embodiment and related technology>
The present invention (the basic concept thereof) described with reference to FIG. 1 and the like, the embodiment of the present invention described above, and related technology (for example, Patent Document 1) will be described in comparison. In Patent Document 1, in order to make the correlation between transmission signals low, based on the phase modulation pattern for each transmission subantenna, as described with reference to FIG. 16A, it is proportional to the square of time within the subpulse. A multi-level phase code signal to which the phase rotation is given is generated.

さらに、特許文献1では、各送信サブレーダのM個のサブパルスにおいては、チップ長τのNビットの基準符号を繰り返し用いる。Nビットの基準符号をM個繰り返した信号に対し線形周波数変調(チャープ変調)の信号波形を乗算することによりアンビギュイティの発生を抑圧する。   Further, in Patent Document 1, an N-bit reference code having a chip length τ is repeatedly used in M subpulses of each transmission subradar. Generation of ambiguity is suppressed by multiplying a signal obtained by repeating M N-bit reference codes by a signal waveform of linear frequency modulation (chirp modulation).

このとき、符号(位相符号変調)を繰り返すことによる相関維持の効果を高めるために、想定しているドップラ周波数シフトに対して、チャープ変調の傾きに沿った符号成分のシフト量を大きくするため、チャープ変調の帯域幅は狭く設定される。チャープ変調の周波数帯域幅(周波数変調の幅)は、例えば想定するドップラ周波数シフトの数倍程度とされ、チャープ変調の傾きは、本実施形態よりも、緩やかとなる。   At this time, in order to increase the effect of maintaining the correlation by repeating the code (phase code modulation), in order to increase the shift amount of the code component along the chirp modulation slope with respect to the assumed Doppler frequency shift, The bandwidth of chirp modulation is set narrow. The frequency bandwidth of the chirp modulation (frequency modulation width) is, for example, about several times the assumed Doppler frequency shift, and the gradient of the chirp modulation is gentler than that of the present embodiment.

図16(B)は、特許文献1において、ドップラ周波数シフトを受けた送信信号が所望の送信信号のレプリカのサブパルス内の符号の繰り返し部分と一致する例を模式的に示す図である(本発明者により作図された図面であり特許文献1にはない)。図16(B)に示すように、1パルスが5つのサブパルスからなり、想定するドップラ周波数シフトをΔfDopplerとし、サブパルス幅をΔt、チャープ変調の周波数帯域を2.5ΔDoppler、したがって、傾きを2.5ΔfDoppler/(5Δt)とした場合、該ドップラ周波数シフト=ΔfDopplerを受けた送信信号の符号成分は、時間t=ΔfDoppler/(2.5ΔfDoppler/(5Δt))=2Δt、すなわち、2サブパルス幅分、時間軸上前にシフトすることで、送信信号のレプリカのサブパルスの符号と一致する。   FIG. 16B is a diagram schematically showing an example in which the transmission signal subjected to the Doppler frequency shift matches the repeated part of the code in the sub-pulse of the replica of the desired transmission signal in Patent Document 1 (the present invention). This is a drawing drawn by a person and is not in Patent Document 1). As shown in FIG. 16B, one pulse is composed of five subpulses, the assumed Doppler frequency shift is ΔfDoppler, the subpulse width is Δt, the frequency band of the chirp modulation is 2.5ΔDoppler, and the slope is therefore 2.5ΔfDoppler. / (5Δt), the code component of the transmission signal subjected to the Doppler frequency shift = ΔfDoppler is time t = ΔfDoppler / (2.5ΔfDoppler / (5Δt)) = 2Δt, that is, two sub-pulse widths, time axis Shifting up and down matches the subpulse sign of the replica of the transmission signal.

一方、特許文献1において、チャープ変調の周波数帯域幅(チャープ変調傾き)を大きくした場合、ドップラ周波数シフトを受けた送信信号の符号成分は、時間軸上、送信信号のレプリカの符号の繰り返し部分にまでシフトしなくなる。すなわち、ドップラ周波数シフトを受けた信号は、前記送信信号のレプリカの符号の繰り返し部分と重ならず、サブパルス内で符号を繰り返す意味がなくなってしまう。   On the other hand, in Patent Document 1, when the frequency bandwidth of the chirp modulation (chirp modulation slope) is increased, the code component of the transmission signal subjected to the Doppler frequency shift is repeated on the time axis in the code repetition portion of the transmission signal replica. No longer shifts. That is, the signal that has undergone the Doppler frequency shift does not overlap with the repeated portion of the code of the replica of the transmission signal, and the meaning of repeating the code within the subpulse is lost.

特許文献1では、サブパルス内で符号変調し、サブパルス毎に、符号を繰り返しているため、ドップラ周波数シフトを受けた受信信号と、送信信号の符号相関の強度がドップラ周波数シフトにより、周期的に強くなったり弱くなったりする。このとき、符号の相関の特性上、相関の出方は、非線形であり、ほとんど相関が得られない場合もある。   In Patent Document 1, since code modulation is performed within a subpulse and the code is repeated for each subpulse, the strength of the code correlation between the received signal subjected to the Doppler frequency shift and the transmission signal is periodically increased due to the Doppler frequency shift. Become weak or weak. At this time, due to the correlation characteristics of the code, the way of generating the correlation is non-linear, and there is a case where the correlation is hardly obtained.

これに対して、本発明の実施形態によれば、想定するドップラ周波数シフトに対して、十分な帯域幅でチャープ変調をかけることで、ドップラ周波数シフトに対して、チャープ変調による相関が線形的に減少するようにし、その減少量も微小としている。   On the other hand, according to the embodiment of the present invention, by applying chirp modulation with a sufficient bandwidth to the assumed Doppler frequency shift, the correlation due to the chirp modulation is linear with respect to the Doppler frequency shift. The amount of decrease is also very small.

また、本発明の実施形態は、特許文献1のような、同じ符号を繰り返すような信号発生ではないため、符号を繰り返すことによる、見かけ上新たな符号系列が出てくることによる相互相関特性の劣化を回避している。   Further, since the embodiment of the present invention does not generate a signal that repeats the same code as in Patent Document 1, the cross-correlation characteristics of an apparently new code sequence appearing by repeating the code. Deterioration is avoided.

さらに、図1等を参照して説明した本発明によれば、サブパルス間隔Δtで周波数ホッピングを行う構成とされている。このため、特許文献1とパルス幅Tを同じとした場合、変調の切替え速度は、本発明の実施形態のほうが、特許文献1よりも遅くなる。その結果、回路・装置構成を簡易化することができる。これは、図1の実施形態では、サブパルス幅間隔で周波数変調をしているのに対し、特許文献1では、サブパルス幅内を受信サブアンテナ数Nで分割したチップ長で符号変調する必要があるためである。   Furthermore, according to the present invention described with reference to FIG. 1 and the like, the frequency hopping is performed at the subpulse interval Δt. For this reason, when the pulse width T is the same as that in Patent Document 1, the modulation switching speed is slower in the embodiment of the present invention than in Patent Document 1. As a result, the circuit / device configuration can be simplified. In the embodiment of FIG. 1, frequency modulation is performed at subpulse width intervals, whereas in Patent Document 1, it is necessary to perform code modulation with a chip length obtained by dividing the subpulse width by the number N of receiving subantennas. Because.

送信中に受信しないレーダ(受信時に送信信号からの漏れ込みによる干渉が問題となるレーダでは必要な動作)で1km先の近距離目標を見る場合を例に説明する。送信している間に反射する信号は受信できないことから、例えば1km先の目標を見たい場合、最大のパルス幅は約3μs(micro second)となる。追加の条件で送信サブアンテナ数と受信サブアンテナ数をともに10本とした場合、実施形態での周波数変調の切替え速度は3MHz(MegaHerz)であるのに対して、特許文献1では、位相符号変調の切替え速度は30MHzとなる。変調の切替えに必要な速度は、実施形態の方が、より低速である。このため、回路構成が容易化する。   An example will be described in which a near-field target 1 km away is viewed with a radar that does not receive during transmission (operation necessary for a radar in which interference caused by leakage from a transmission signal during reception) is a problem. Since a signal reflected during transmission cannot be received, for example, when it is desired to see a target 1 km away, the maximum pulse width is about 3 μs (micro second). When the number of transmission sub-antennas and the number of reception sub-antennas are both 10 under additional conditions, the frequency modulation switching speed in the embodiment is 3 MHz (MegaHerz), whereas in Patent Document 1, phase code modulation is used. The switching speed is 30 MHz. The speed required for switching the modulation is lower in the embodiment. For this reason, the circuit configuration is facilitated.

また、回路構成を同等にして比較する場合、したがって、変調の切替え速度を同じとした場合に、実施形態によれば、必要なパルス幅は、特許文献1の信号より短くなる。このため、送信時に受信しないレーダで比較した場合、実施形態によれば、より近距離での目標の探知が可能となる。そして、変調の切替え速度を同じとした場合、特許文献1は、実施形態よりも、パルス幅が長くなるので、近距離目標の探知が困難となる。   Further, when the circuit configurations are compared with each other, and therefore, when the modulation switching speed is the same, the required pulse width is shorter than the signal of Patent Document 1 according to the embodiment. For this reason, when compared with a radar that does not receive at the time of transmission, according to the embodiment, it becomes possible to detect a target at a shorter distance. If the switching speed of modulation is the same, Patent Document 1 has a longer pulse width than that of the embodiment, making it difficult to detect a short-range target.

なお、上記の特許文献、非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。   It should be noted that the disclosures of the above-mentioned patent documents and non-patent documents are incorporated herein by reference. Within the scope of the entire disclosure (including claims) of the present invention, the embodiments and examples can be changed and adjusted based on the basic technical concept. Various combinations or selections of various disclosed elements (including each element of each claim, each element of each embodiment, each element of each drawing, etc.) are possible within the scope of the claims of the present invention. . That is, the present invention of course includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea.

10、30 信号発生装置
11 周波数ホッピング信号生成器
12 疑似乱数パターン生成器
13 サブパルス内チャープ変調器
20 信号識別装置
21、24 フーリエ変換器
22 相関処理器
23 逆フーリエ変換器
31 チャープ信号生成器
32 サブパルス分割器
33 サブパルス並び変え器
34 疑似乱数パターン生成器
40 送信装置
41 信号発生部
42 送信RF部
43 空中線部
50 受信装置
51 空中線部
52 受信RF部
53 信号識別部
54 信号処理部
111 表示部
121 データ処理部
130 送信サブアンテナ
131 信号発生部
132 送信RF部
133 空中線部
141 送信信号
151 目標
161 受信信号
170 受信サブアンテナ
171 空中線部
172 受信RF部
173 信号識別部
181 信号処理部
311 フーリエ変換器
320 信号識別
321 相関処理器
322 逆フーリエ変換器
323 信号発生器
324 フーリエ変換器
331 情報管理器
510 レーダ
511 表示部
512 データ処理部
513 信号発生部
514 送受信RF部
515 空中線部
516 ビーム合成部
517 信号識別部
518 信号処理部
610 レーダ
611 表示制御部
612 データ処理部
613 信号発生部
614 送受信RF部
615 空中線部
616 ビーム合成部
617 信号識別部
618 信号処理部
1011 疑似乱数パターン生成器
1021 サブパルス内位相符号変調信号発生器
1031 サブパルス繰り返し処理器
1041 パルス内チャープ変調器
1411 フーリエ変換器
1420 信号識別
1421 相関処理器
1422 フーリエ変換器
1423 逆フーリエ変換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 30 Signal generator 11 Frequency hopping signal generator 12 Pseudo random pattern generator 13 Intra-sub-pulse chirp modulator 20 Signal discriminator 21, 24 Fourier transformer 22 Correlator 23 Inverse Fourier transformer 31 Chirp signal generator 32 Sub-pulse Divider 33 Sub-pulse rearranger 34 Pseudo-random pattern generator 40 Transmitter 41 Signal generator 42 Transmit RF unit 43 Antenna unit 50 Receiver unit 51 Antenna unit 52 Receive RF unit 53 Signal identification unit 54 Signal processing unit
111 Display Unit 121 Data Processing Unit 130 Transmission Sub-antenna 131 Signal Generation Unit 132 Transmission RF Unit 133 Antenna Unit 141 Transmission Signal 151 Target 161 Reception Signal 170 Reception Sub-Antenna 171 Antenna Unit 172 Reception RF Unit 173 Signal Identification Unit 181 Signal Processing Unit 311 Fourier Transformer 320 Signal Identification 321 Correlation Processor 322 Inverse Fourier Transformer 323 Signal Generator 324 Fourier Transformer 331 Information Manager 510 Radar 511 Display Unit 512 Data Processing Unit 513 Signal Generation Unit 514 Transmission / Reception RF Unit 515 Aerial Line Unit 516 Beam Synthesis Unit 517 signal identification unit 518 signal processing unit 610 radar 611 display control unit 612 data processing unit 613 signal generation unit 614 transmission / reception RF unit 615 antenna unit 616 beam combining unit 617 signal identification unit 618 signal processing unit 1011 pseudo Random number pattern generator 1021 Intra-sub-phase phase code modulation signal generator 1031 Sub-pulse repetition processor 1041 In-pulse chirp modulator 1411 Fourier transformer 1420 Signal identification 1421 Correlation processor 1422 Fourier transformer 1423 Inverse Fourier transformer

Claims (24)

パルスを複数に分割したサブパルスが予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調が施され、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する、ことを特徴とする信号発生装置。   The sub-pulses obtained by dividing the pulse into a plurality are chirp modulated with a predetermined frequency bandwidth, and a signal in which the order of the time series of the frequency band for each sub-pulse is almost random is generated. A featured signal generator. 疑似ランダムパターンを生成する手段と、
前記サブパルス毎に前記疑似ランダムパターンにしたがって周波数をホッピングさせる手段と、
前記サブパルス内において予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調をかける手段と、
を備えた、ことを特徴とする請求項1記載の信号発生装置。
Means for generating a pseudo-random pattern;
Means for hopping the frequency according to the pseudo-random pattern for each sub-pulse;
Means for applying chirp modulation with a predetermined frequency bandwidth within the sub-pulse;
The signal generator according to claim 1, further comprising:
前記パルスに対して予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調をかける手段と、
前記パルスを時間軸上複数のサブパルスに分割する手段と、
疑似ランダムパターンを生成する手段と、
前記サブパルス毎に、前記疑似ランダムパターンにしたがって、前記サブパルスの順番を並び替える手段と、
を備えた、ことを特徴とする請求項1記載の信号発生装置。
Means for subjecting the pulse to chirp modulation at a predetermined frequency bandwidth determined in advance;
Means for dividing the pulse into a plurality of sub-pulses on a time axis;
Means for generating a pseudo-random pattern;
Means for rearranging the order of the sub-pulses according to the pseudo-random pattern for each sub-pulse;
The signal generator according to claim 1, further comprising:
前記サブパルス毎にガードバンド帯域を設ける、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずか1項に記載の信号発生装置。   The signal generator according to claim 1, wherein a guard band band is provided for each sub-pulse. 前記チャープ変調をかける手段は、前記サブパルス内でチャープ変調の傾きが異なる複数の波形を組合せた信号を生成する、ことを特徴とする請求項2又は3記載の信号発生装置。   4. The signal generating apparatus according to claim 2, wherein said chirp modulation means generates a signal in which a plurality of waveforms having different chirp modulation slopes are combined in said sub-pulse. 前記予め定められた所定の周波数帯域幅が想定するドップラ周波数シフトを十分にカバーする帯域幅である、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずか1項に記載の信号発生装置。   The signal generator according to claim 1, wherein the predetermined frequency bandwidth is a bandwidth that sufficiently covers an assumed Doppler frequency shift. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号発生装置で生成された送信信号を変調し空中線を介して空間に放射された信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受けた信号を空中線を介して受信し復調した受信信号を識別する信号識別装置であって、
前記受信信号を周波数領域に変換し、前記送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相間を計算し、前記相間結果を時間領域に変換して出力する手段を備えた、ことを特徴とする信号識別装置。
A signal obtained by modulating a transmission signal generated by the signal generator according to any one of claims 1 to 6 and receiving a Doppler frequency shift by reflecting a signal radiated to the space via the antenna and reflecting to a target. A signal identification device for identifying a received signal demodulated through reception,
Characterized in that it comprises means for converting the received signal into a frequency domain, calculating a phase with a signal obtained by converting a replica of the transmission signal into a frequency domain, and converting the phase result into a time domain and outputting it. Signal identification device.
表示部と、
データ処理部と、
各々が信号発生部と送信RF部と空中線部とを備えた複数の送信サブアンテナと、
各々が空中線部と受信RF部と信号識別部とを備えた複数の受信サブアンテナと、
信号処理部と、
を備え、
前記表示部は、入力された指示情報を前記データ処理部に伝達をするとともに、前記データ処理部のデータ処理結果を表示し、
前記データ処理部は、前記表示部からの指示と前記信号処理部からの処理結果とに基づき、前記各送信サブアンテナに送信信号諸元を出力し、前記複数の送信サブアンテナの送信諸元を前記各受信サブアンテナに出力し、さらに、前記信号処理部にデータ処理結果を出力し、
前記各送信サブアンテナにおいて、
前記信号発生部は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号発生装置からなり、前記データ処理部の送信信号諸元に基づき、送信信号を発生し、
前記送信RF部は、前記信号発生部からの前記送信信号を前記空中線部で放射可能な送信信号に変調し、
前記空中線部は、前記送信RF部からの前記送信信号を空間に放射し、
前記各受信サブアンテナにおいて、
前記空中線部は、前記各送信サブアンテナからの前記送信信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受けて合成された受信信号を受信し、
前記受信RF部は、前記空中線部で受信した受信信号を前記信号識別部で扱える受信信号に復調し、
前記信号識別部は、前記受信信号と前記データ処理部からの前記複数の送信サブアンテナの送信諸元に基づき、前記各受信サブアンテナの受信信号から、前記複数の送信サブアンテナの送信信号のレプリカとの相関結果を出力し、
前記信号処理部は、前記複数の受信サブアンテナからの前記相関結果に基づき、目標情報や外環境情報を得る、ことを特徴とするレーダ装置。
A display unit;
A data processing unit;
A plurality of transmission sub-antennas each including a signal generation unit, a transmission RF unit, and an antenna unit;
A plurality of reception sub-antennas each including an antenna unit, a reception RF unit, and a signal identification unit;
A signal processing unit;
With
The display unit transmits the input instruction information to the data processing unit and displays the data processing result of the data processing unit,
The data processing unit outputs transmission signal specifications to each transmission sub-antenna based on an instruction from the display unit and a processing result from the signal processing unit, and sets transmission specifications of the plurality of transmission sub-antennas. Output to each of the receiving sub-antennas, and further output a data processing result to the signal processing unit,
In each of the transmission sub-antennas,
The signal generation unit includes the signal generation device according to any one of claims 1 to 6, and generates a transmission signal based on transmission signal specifications of the data processing unit,
The transmission RF unit modulates the transmission signal from the signal generation unit into a transmission signal that can be radiated by the antenna unit,
The antenna unit radiates the transmission signal from the transmission RF unit to space,
In each receiving sub-antenna,
The antenna unit receives a reception signal synthesized by receiving a Doppler frequency shift by reflecting the transmission signal from each transmission sub-antenna to a target,
The reception RF unit demodulates the reception signal received by the antenna unit into a reception signal that can be handled by the signal identification unit,
The signal identification unit, based on the transmission signal of the plurality of transmission sub-antennas from the reception signal and the data processing unit, from the reception signal of each reception sub-antenna, a replica of the transmission signal of the plurality of transmission sub-antennas Output the correlation result with
The radar apparatus, wherein the signal processing unit obtains target information and external environment information based on the correlation results from the plurality of reception sub-antennas.
前記信号識別部が、
前記受信RF部からの受信信号を周波数領域に変換する第1の手段と、
前記複数の送信サブアンテナに対応して複数(M個)の信号識別ブロックと、
情報管理部と、
を備え、
i番目(i=1〜M)の信号識別ブロックは、
i番目の送信サブアンテナの送信信号諸元に基づき、i番目の送信サブアンテナの信号発生部からの送信信号のレプリカを発生する手段と、
前記第1の手段で周波数領域に変換した受信信号と、前記i番目の送信サブアンテナの信号発生部からの送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相間を計算する手段と、
前記相間結果を時間領域に変換して出力する手段と、
を備え、
前記情報管理部は、前記データ処理部から前記複数の送信サブアンテナの送信信号諸元を受信し、各送信サブアンテナの送信信号諸元を、対応する前記各信号識別ブロックに供給する、ことを特徴とする請求項8記載のレーダ装置。
The signal identification unit is
A first means for converting a reception signal from the reception RF section into a frequency domain;
A plurality (M) of signal identification blocks corresponding to the plurality of transmission sub-antennas;
An information management department;
With
The i-th (i = 1 to M) signal identification block is
means for generating a replica of the transmission signal from the signal generation unit of the i-th transmission sub-antenna based on the transmission signal specifications of the i-th transmission sub-antenna;
Means for calculating a phase between the received signal converted into the frequency domain by the first means and a signal obtained by converting a replica of the transmission signal from the signal generation unit of the i-th transmission subantenna into the frequency domain;
Means for converting the interphase results into a time domain and outputting them;
With
The information management unit receives transmission signal specifications of the plurality of transmission sub-antennas from the data processing unit, and supplies transmission signal specifications of each transmission sub-antenna to the corresponding signal identification blocks; The radar apparatus according to claim 8, wherein:
周波数を共有し近接配置された複数のレーダのそれぞれにおいて、
表示部と、
データ処理部と、
信号発生部と、
送受信RF部と、
空中線部と、
ビーム合成部と、
信号識別部と、
信号処理部と、
を備え、
前記表示部は、入力された指示情報を前記データ処理部に伝達し、前記データ処理部のデータ処理結果を表示し、
前記データ処理部は、前記表示部からの指示と、前記信号処理部からの処理結果に基づき、送信信号諸元を出力し、さらに前記信号処理部にデータ処理結果を出力し、
前記信号発生部は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号発生装置からなり、前記データ処理部の送信信号諸元に基づき送信信号を発生させ、さらに前記信号識別部に対して前記送信信号のレプリカを出力し、
前記送受信RF部は、前記信号発生部からの前記送信信号を前記空中線部で放射可能な送信信号に変調し、
前記空中線部は、前記送受信RF部からの送信信号を空間に放射し、前記各レーダの空中線部それぞれからの送信信号が複数目標に反射してドップラ周波数シフトを受けて合成された受信信号を受信し、
前記送受信RF部は、前記空中線部で受信した受信信号を復調し、
前記ビーム合成部は、前記送受信RF部からの受信信号をビーム合成し、
前記信号識別部は、前記ビーム合成部でビーム合成された受信信号と、前記信号発生部からの送信信号のレプリカとの相関を計算し、
前記信号処理部は、前記信号識別部で計算された相関値に基づき、目標情報や外環境情報を得る、ことを特徴とするレーダ装置。
In each of multiple radars that share frequency and are closely located,
A display unit;
A data processing unit;
A signal generator;
A transmission / reception RF unit;
The antenna part,
A beam combiner;
A signal identification unit;
A signal processing unit;
With
The display unit transmits the input instruction information to the data processing unit, displays the data processing result of the data processing unit,
The data processing unit outputs a transmission signal specification based on an instruction from the display unit and a processing result from the signal processing unit, and further outputs a data processing result to the signal processing unit,
The signal generation unit includes the signal generation device according to any one of claims 1 to 6, and generates a transmission signal based on transmission signal specifications of the data processing unit, and further to the signal identification unit Outputting a replica of the transmitted signal;
The transmission / reception RF unit modulates the transmission signal from the signal generation unit into a transmission signal that can be radiated by the antenna unit,
The antenna unit radiates a transmission signal from the transmission / reception RF unit to the space, and receives a reception signal synthesized by receiving a Doppler frequency shift by reflecting the transmission signal from each antenna unit of each radar to a plurality of targets. And
The transmission / reception RF unit demodulates a reception signal received by the antenna unit,
The beam combining unit beam combines the received signals from the transmission / reception RF unit,
The signal identification unit calculates a correlation between the received signal beam synthesized by the beam synthesis unit and a replica of the transmission signal from the signal generation unit,
The radar apparatus, wherein the signal processing unit obtains target information and external environment information based on the correlation value calculated by the signal identification unit.
表示部制御部と、
データ処理部と、
信号発生部と、
送受信RF部と、
空中線部と、
ビーム合成部と、
信号識別部と、
信号処理部と、
を備え、
前記表示制御部は、入力された指示情報を前記データ処理部に伝達し、前記データ処理部のデータ処理結果を表示し、
前記データ処理部は、前記表示部からの指示と前記信号処理部からの処理結果に基づき、送信信号諸元を出力し、前記信号処理部にデータ処理結果を出力し、
前記信号発生部は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号発生装置からなり、前記データ処理部の送信信号諸元に基づき送信信号を発生させ、さらに、前記信号識別部に送信信号のレプリカを出力し、
前記送受信RF部は、前記信号発生部からの前記送信信号を前記空中線部で放射可能な送信信号に変調し、
前記空中線部は、前記送受信RF部からの前記送信信号を空間に放射し、観測範囲内の目標に反射しドップラ周波数シフトを受けた信号と、1つ前に送信したパルスが観測範囲外からの目標やクラッタに反射しドップラ周波数シフトを受けた信号とが合成された受信信号を受信し、
前記送受信RF部は、前記空中線部で受信した受信信号を復調し、
前記ビーム合成部は、前記送受信RF部からの受信信号をビーム合成し、
前記信号識別部は、前記ビーム合成部でビーム合成された受信信号と、前記信号発生からの送信信号のレプリカとの相関を計算し、
前記信号処理部は、前記信号識別部で計算された相関値に基づき、目標情報や外環境情報を得る、ことを特徴とするレーダ装置。
A display control unit;
A data processing unit;
A signal generator;
A transmission / reception RF unit;
The antenna part,
A beam combiner;
A signal identification unit;
A signal processing unit;
With
The display control unit transmits the input instruction information to the data processing unit, displays the data processing result of the data processing unit,
The data processing unit outputs a transmission signal specification based on an instruction from the display unit and a processing result from the signal processing unit, and outputs a data processing result to the signal processing unit,
The signal generation unit includes the signal generation device according to claim 1, generates a transmission signal based on transmission signal specifications of the data processing unit, and further transmits the transmission signal to the signal identification unit. Outputs a replica of the signal,
The transmission / reception RF unit modulates the transmission signal from the signal generation unit into a transmission signal that can be radiated by the antenna unit,
The antenna unit radiates the transmission signal from the transmission / reception RF unit to the space, reflects the signal reflected by the target within the observation range and undergoes a Doppler frequency shift, and a pulse transmitted one before from the outside of the observation range. Receive the received signal that is synthesized with the signal reflected by the target and clutter and subjected to the Doppler frequency shift,
The transmission / reception RF unit demodulates a reception signal received by the antenna unit,
The beam combining unit beam combines the received signals from the transmission / reception RF unit,
The signal identification unit calculates a correlation between the received signal beam synthesized by the beam synthesis unit and a replica of the transmission signal from the signal generation,
The radar apparatus, wherein the signal processing unit obtains target information and external environment information based on the correlation value calculated by the signal identification unit.
前記信号発生部が、方位の異なる複数(Y個)の目標に対して互いに低相間な複数(Y個)のビームの送信信号を発生し、
前記信号識別部が、
前記受信RF部からの受信信号を周波数領域に変換する第1の手段と、
複数のビームに対応して複数(Y個)の信号識別ブロックと、
を備え、
i番目(i=1〜Y)の前記信号識別ブロックは、
前記第1の手段で周波数領域に変換した信号と、前記信号発生部からのi番目のビームの送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相間を計算する手段と、
前記相間結果を時間領域に変換して出力する手段を備えた、ことを特徴とする請求項11記載のレーダ装置。
The signal generation unit generates transmission signals of a plurality of (Y) beams having a low phase with respect to a plurality of (Y) targets having different directions,
The signal identification unit is
A first means for converting a reception signal from the reception RF section into a frequency domain;
A plurality of (Y) signal identification blocks corresponding to the plurality of beams;
With
The i th (i = 1 to Y) signal identification block is:
Means for calculating the phase between the signal converted into the frequency domain by the first means and the signal converted from the replica of the transmission signal of the i-th beam from the signal generator into the frequency domain;
12. The radar apparatus according to claim 11, further comprising means for converting the interphase result into a time domain and outputting the result.
パルスを複数に分割したサブパルスが予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調が施され、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する、ことを特徴とする信号発生方法。   The sub-pulses obtained by dividing the pulse into a plurality are chirp modulated with a predetermined frequency bandwidth, and a signal in which the order of the time series of the frequency band for each sub-pulse is almost random is generated. A characteristic signal generation method. サブパルス毎に前記疑似ランダムパターンにしたがって周波数をホッピングさせ、
前記サブパルス内において予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調をかける、ことを特徴とする請求項13記載の信号発生方法。
Hopping frequency according to the pseudo-random pattern for each sub-pulse,
14. The signal generation method according to claim 13, wherein chirp modulation is performed in a predetermined frequency bandwidth predetermined within the sub-pulse.
前記パルスに対して予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調を施し、
前記パルスを時間軸上複数のサブパルスに分割し、
前記サブパルス毎に、疑似ランダムパターンにしたがって、前記サブパルスの順番を並び替える、ことを特徴とする請求項13記載の信号発生方法。
Chirp modulation with a predetermined frequency bandwidth predetermined for the pulse,
Dividing the pulse into a plurality of sub-pulses on the time axis;
The signal generation method according to claim 13, wherein the order of the sub-pulses is rearranged according to a pseudo-random pattern for each sub-pulse.
前記サブパルス毎にガードバンド帯域を設ける、ことを特徴とする請求項13乃至15のいずか1項に記載の信号発生方法。   The signal generation method according to claim 13, wherein a guard band is provided for each sub-pulse. 前記サブパルス内でチャープ変調の傾きが異なる複数の波形を組合せた信号を生成する、ことを特徴とする請求項13乃至15のいずか1項に記載の信号発生方法。   The signal generation method according to claim 13, wherein a signal in which a plurality of waveforms having different chirp modulation slopes is combined in the sub-pulse is generated. 前記予め定められた所定の周波数帯域幅が想定するドップラ周波数シフトを十分にカバーする帯域幅である、ことを特徴とする請求項13乃至17のいずか1項に記載の信号発生方法。   18. The signal generation method according to claim 13, wherein the predetermined frequency bandwidth is a bandwidth that sufficiently covers an assumed Doppler frequency shift. 請求項13乃至18のいずれか1項に記載の信号発生方法で生成された送信信号を変調し空中線を介して空間に放射された信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受けた信号を空中線を介して受信し復調した受信信号を識別する信号識別方法であって、
前記受信信号を周波数領域に変換し、前記送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相間を計算し、前記相間結果を時間領域に変換して出力する、ことを特徴とする信号識別方法。
A signal obtained by modulating a transmission signal generated by the signal generation method according to any one of claims 13 to 18 and reflecting a signal radiated to the space through the antenna to a target and receiving a Doppler frequency shift is transmitted to the antenna. A signal identification method for identifying a received signal demodulated through reception,
A signal identification method comprising: converting the received signal into a frequency domain; calculating a phase with a signal obtained by converting a replica of the transmission signal into a frequency domain; and converting the phase result into a time domain and outputting the result. .
パルスを複数に分割したサブパルスが予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調が施され、且つ、前記サブパルス毎の周波数帯域の時系列の並びの順がほぼランダムな信号を生成する処理をコンピュータに実行させるプログラム。   A computer that generates a signal in which a sub-pulse obtained by dividing a pulse into a plurality of signals is chirp modulated with a predetermined frequency bandwidth that is determined in advance, and a time-series sequence of the frequency bands for each sub-pulse is almost random. A program to be executed. 疑似ランダムパターンを生成する処理と、
前記サブパルス毎に前記疑似ランダムパターンにしたがって周波数をホッピングさせる処理と、
前記サブパルス内において予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調をかける処理と、
を前記コンピュータに実行させる請求項20記載のプログラム。
Processing to generate a pseudo-random pattern;
Hopping frequency according to the pseudo-random pattern for each sub-pulse;
A process of performing chirp modulation with a predetermined frequency bandwidth determined in advance in the sub-pulse;
21. The program according to claim 20, wherein the program is executed by the computer.
前記パルスに対して予め定められた所定の周波数帯域幅でチャープ変調を施す処理と、
前記パルスを時間軸上複数のサブパルスに分割する処理と、
疑似ランダムパターンを生成する処理と、
前記サブパルス毎に、前記疑似ランダムパターンにしたがって、前記サブパルスの順番を並び替える処理と、
を前記コンピュータに実行させる請求項20記載のプログラム。
A process of performing chirp modulation with a predetermined frequency bandwidth on the pulse;
A process of dividing the pulse into a plurality of sub-pulses on the time axis;
Processing to generate a pseudo-random pattern;
For each subpulse, the process of rearranging the order of the subpulses according to the pseudo-random pattern;
21. The program according to claim 20, wherein the program is executed by the computer.
前記予め定められた所定の周波数帯域幅が想定するドップラ周波数シフトを十分にカバーする帯域幅である、ことを特徴とする請求項20乃至22のいずか1項に記載のプログラム。   The program according to any one of claims 20 to 22, wherein the predetermined frequency bandwidth is a bandwidth that sufficiently covers an assumed Doppler frequency shift. 請求項20乃至23のいずれか1項に記載のプログラムで生成された送信信号を変調し空中線を介して空間に放射された信号が目標に反射してドップラ周波数シフトを受けた信号を空中線を介して受信し復調した受信信号を識別する処理であって、
前記受信信号を周波数領域に変換し、前記送信信号のレプリカを周波数領域に変換した信号との相間を計算し、前記相間結果を時間領域に変換して出力する処理を、コンピュータに実行させるプログラム。
A signal obtained by modulating a transmission signal generated by the program according to any one of claims 20 to 23 and receiving a Doppler frequency shift by reflecting a signal radiated to the space via the antenna and reflecting to the target via the antenna. A process of identifying a received signal demodulated
A program for causing a computer to execute a process of converting the received signal into a frequency domain, calculating a phase with a signal obtained by converting a replica of the transmission signal into a frequency domain, converting the interphase result into a time domain, and outputting the result.
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