JP2017032531A - レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法 - Google Patents
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図1A、図1B、図2乃至図10を参照して第1の実施形態に係るレーダ装置を説明する。このレーダ装置は、送信機能のみを搭載する送信レーダ1及び受信機能のみを搭載する受信レーダ2が互いに連携するシステム構成とする。ここでは、送信変調信号を周波数帯で分割して生成する周波数分割方式FDMM(Frequency Division MIMO)を用いた場合について説明する。
図1A、図1B、図2及び図3は、それぞれ第1の実施形態に係るレーダ装置のシステム構成を示すもので、図1Aは送信レーダ1の構成、図1Bは受信レーダ2の構成、図2は受信レーダ2のMIMO処理部の構成、図3は受信レーダ2のSIMO処理部の構成を示している。
第1の実施形態では、受信レーダ2において、SIMOビームによりレンジ−角度軸の高分解能化を図る手法について述べた。本実施形態では、受信レーダ2において、検出した目標範囲についてレンジ軸の高分解能化を図る手法について、図11に示す受信レーダの系統と図12に示す処理フローに沿って説明する。尚、レンジ軸高分解能化を図る手法としては、MUSIC(Multiple Signal Classification)処理(非特許文献6参照)やESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotation Invariance Techniques)処理(非特許文献7参照)が利用されるが、ここでは、一例としてMUSIC処理の場合について述べる。本実施形態において、送信レーダ1の構成は第1の実施形態と同様であるため、ここでは説明を割愛する。また、図11において、図1Bと同一部分には同一符号を付して示し、図12において、図4と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
第1の実施形態では、MIMO送受信ビームにおいて、Nchの周波数を同じ帯域に変換することで、角度高分解能化を図る手法について述べた。第3の実施形態では、角度分解能は低いが、レンジ高分解能化を実現する手法について2つの実施例を示して述べる。
第3の実施形態に係るレーダ装置において、図17に受信レーダの実施例1の系統図を示し、図18及び図19にそれぞれ処理1、処理2の処理内容を示す。送信レーダについては第1の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、図17において、図1Bと同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省力する。
第3の実施形態に係るレーダ装置において、図20に受信レーダの実施例2の系統図を示し、図21にその処理フローを示す。送信レーダについては第1の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、図20において、図1B及び図17と同一部分には同一符号を付して示し、図21において図4と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省力する。
第2の実施形態では、角度高分解能のMIMOビームとレンジ高分解能処理(MUSIC等)を組み合わせて、レンジ−角度で高分解化する手法について述べた。本実施形態では、第3の実施形態のMIMOビームによるレンジ−角度高分解能処理とレンジ高分解能処理(MUSIC等)を用いて、レンジ−角度軸でさらに分解能及び精度を向上させる手法について、図23に示す受信レーダの系統と図24に示す処理フローに沿って説明する。尚、図23において、図1B、図9、図17と同一部分には同一符号を付して示し、図24において、図12及び図21と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
本実施形態では、送信装置及び受信装置からなるレーダ装置を1セットとして、偏波、周波数等を変えたPセットのレーダ装置を、同一アンテナ開口面に共用配列したレーダ装置について述べる。
以上の第1乃至第4の実施形態及び第5の実施形態では、基本的な構成の場合について述べたが、他の構成に対する応用例として、アンテナ構成を追記しておく。
2…受信レーダ、211〜21M…アンテナ素子、221〜22M…増幅器、23…周波数変換器、24…AD変換器、251〜25M…レンジ軸FFT処理部、
26,26A,26B…MIMO処理部、A11〜A1N,…,AM1〜AMN…周波数抽出部、B1〜BN…MIMOΣ&Δウェイト設定部(Mch)、C1〜CN…MIMOΣ&Δビーム形成部(Mch合成)、D1〜DN…PRI−FFT処理部、E1〜EN…参照信号発生部、F1〜FN…レンジ軸FFT処理部、G1〜GN…乗算部、H1〜HN…レンジ軸逆FFT処理部、I…DBF処理部、
27,27A,27B…CFAR処理部、28,28A,28B…測角部、29…ビーム方向抽出部、30…レンジ−角度軸相関処理部、
31…SIMO処理部、J1〜JN…周波数抽出部、K…Σ&Δウェイト設定部(Mch)、L…Σ&Δビーム形成部(Mch合成)、M…PRI軸FFT処理部、N…参照信号発生部、O…レンジ軸FFT処理部、P…乗算部、Q…レンジ軸逆FFT処理部、
32…CFAR処理部、33…測角部、34…Σ&Δ抽出部、35…レンジ高分解能処理部、351…Σch1・Σch2生成部、352…Σ1 形成部、353…レンジ軸FFT処理部、354…平均相関行列演算部、355…MUSIC処理部、356…CFAR検出部、357…Σ2形成部、358…レンジ軸FFT処理部、359…平均相関行列演算部、35A…MUSIC処理部、35B…CFAR検出部、35C…レンジ・測角算出部。
Claims (6)
- 第1の軸の一次元に配列したN(Nは2以上)段の送信アンテナを備える送信レーダと、前記第1の軸と異なる第2の軸の一次元に配列したM(Mは2以上)列の受信アンテナを備える受信レーダとを具備し、
前記送信レーダは、レーダ割当帯域の全周波数帯域内で変調した信号をN個の周波数帯に分割し、アンテナ開口面をN個に分割したサブアレイ(素子数≧1)に対応させて変調した信号を送信し、
前記受信レーダは、前記送信アンテナの開口面をM個(1以上)のサブアレイ(素子数≧1)に分割し、前記サブアレイ毎に、送信のN通りの周波数帯域に応じて受信信号を分割し、分割したN個の周波数帯の信号毎にMチャンネル分のビーム合成をした後、それぞれ同一の周波数帯に変換して、各周波数帯に対応する変調信号により圧縮処理し、Nチャンネル分のビーム合成をしたEL面Nbel本×AZ面Nbaz本のMIMO(Multiple Input Multiple Output)ビーム出力を得て、各ビーム出力から目標が存在する範囲を選定する第1の処理を備え、前記第1の処理で選定された範囲に向けてSIMO(Single Input Multiple Output )ビームを形成して、前記SIMOビームの受信出力から目標を観測出力するレーダ装置。 - 第1の軸の一次元に配列したN(Nは2以上)段の送信アンテナを備える送信レーダと、前記第1の軸と異なる第2の軸の一次元に配列したM(Mは2以上)列の受信アンテナを備える受信レーダとを具備し、
前記送信レーダは、レーダ割当帯域の全周波数帯域内で変調した信号をN個の周波数帯に分割し、アンテナ開口面をN個に分割したサブアレイ(素子数≧1)に対応させて変調した信号を送信し、
前記受信レーダは、前記送信アンテナの開口面をM個(1以上)のサブアレイ(素子数≧1)に分割し、前記サブアレイ毎に、送信のN通りの周波数帯域に応じて受信信号を分割し、分割したN個の周波数帯の信号毎にMチャンネル分のビーム合成をした後、それぞれ同一の周波数帯に変換して、各周波数帯に対応する変調信号により圧縮処理し、Nチャンネル分のビーム合成をしたEL面Nbel本×AZ面Nbaz本のMIMO(Multiple Input Multiple Output)ビーム出力を得て、各ビーム出力から目標が存在する範囲を選定する第1の処理を備え、前記第1の処理により選定された範囲についてレンジ軸に対する高分解能処理を施して目標を観測出力するレーダ装置。 - 第1の軸の一次元に配列したN(Nは2以上)段の送信アンテナを備える送信レーダと、前記第1の軸と異なる第2の軸の一次元に配列したM(Mは2以上)列の受信アンテナを備える受信レーダとを具備し、
前記送信レーダは、レーダ割当帯域の全周波数帯域内で変調した信号をN個の周波数帯に分割し、アンテナ開口面をN個に分割したサブアレイ(素子数≧1)に対応させて変調した信号を送信し、
前記受信レーダは、
前記送信アンテナの開口面をM個(1以上)のサブアレイ(素子数≧1)に分割し、前記サブアレイ毎に、送信のN通りの周波数帯域に応じて受信信号を分割し、分割したN個の周波数帯の信号毎にMチャンネル分のビーム合成をした後、それぞれ同一の周波数帯に変換して、各周波数帯に対応する変調信号により圧縮処理し、Nチャンネル分のビーム合成をしたEL面Nbel本×AZ面Nbaz本のMIMO(Multiple Input Multiple Output)ビーム出力を得て、各ビーム出力から目標の観測値を取得すると共に、前記目標が存在する範囲を選定する第1の処理と、
前記送信アンテナの開口面をM個(1以上)のサブアレイ(素子数≧1)に分割し、前記サブアレイ毎に、送信のN通りの周波数帯域に応じて受信信号を分割し、分割したN個の周波数帯の信号毎にMチャンネル分のビーム合成をした後、それぞれ全周波数帯に周波数合成して、全周波数帯に対応する変調信号により圧縮処理してMIMOビーム出力を得て、各ビーム出力から目標の観測値を取得する第2の処理と、
前記第1及び第2の処理それぞれの観測値による相関処理により、角度−レンジ軸における高分解能出力を取得し、前記第1の処理で選定された範囲に向けてSIMO(Single Input Multiple Output )ビームを形成して、前記SIMOビームの受信出力から目標を観測出力して前記高分解能出力と相関処理して前記目標のレンジ及び角度を演算出力するレーダ装置。 - 第1の軸の一次元に配列したN(Nは2以上)段の送信アンテナを備える送信レーダと、前記第1の軸と異なる第2の軸の一次元に配列したM(Mは2以上)列の受信アンテナを備える受信レーダとを具備し、
前記送信レーダは、レーダ割当帯域の全周波数帯域内で変調した信号をN個の周波数帯に分割し、アンテナ開口面をN個に分割したサブアレイ(素子数≧1)に対応させて変調した信号を送信し、
前記受信レーダは、
前記送信アンテナの開口面をM個(1以上)のサブアレイ(素子数≧1)に分割し、前記サブアレイ毎に、送信のN通りの周波数帯域に応じて受信信号を分割し、分割したN個の周波数帯の信号毎にMチャンネル分のビーム合成をした後、それぞれ同一の周波数帯に変換して、各周波数帯に対応する変調信号により圧縮処理し、Nチャンネル分のビーム合成をしたEL面Nbel本×AZ面Nbaz本のMIMO(Multiple Input Multiple Output)ビーム出力を得て、各ビーム出力から目標の観測値を取得すると共に、前記目標が存在する範囲を選定する第1の処理と、
前記送信アンテナの開口面をM個(1以上)のサブアレイ(素子数≧1)に分割し、前記サブアレイ毎に、送信のN通りの周波数帯域に応じて受信信号を分割し、分割したN個の周波数帯の信号毎にMチャンネル分のビーム合成をした後、それぞれ全周波数帯に周波数合成して、全周波数帯に対応する変調信号により圧縮処理してMIMOビーム出力を得て、各ビーム出力から目標の観測値を取得する第2の処理と、
前記第1及び第2の処理それぞれの観測値による相関処理により、角度−レンジ軸における高分解能出力を取得し、さらにレンジ軸に対する高分解能処理を施して目標を観測出力するレーダ装置。 - 請求項1乃至請求項4いずれか記載のレーダ装置であり、送受信パラメータの異なる複数セットのレーダ装置について同一アンテナ開口面に共用配列した共用アンテナ装置に接続されるレーダ装置。
- 第1の軸の一次元に配列したN(Nは2以上)段の送信アンテナを備える送信レーダと、前記第1の軸と異なる第2の軸の一次元に配列したM(Mは2以上)列の受信アンテナを備える受信レーダとを具備するレーダ装置に用いられ、
前記送信レーダ側は、レーダ割当帯域の全周波数帯域内で変調した信号をN個の周波数帯に分割し、アンテナ開口面をN個に分割したサブアレイ(素子数≧1)に対応させて変調した信号を送信し、
前記受信レーダ側は、前記送信アンテナの開口面をM個(1以上)のサブアレイ(素子数≧1)に分割し、前記サブアレイ毎に、送信のN通りの周波数帯域に応じて受信信号を分割し、分割したN個の周波数帯の信号毎にMチャンネル分のビーム合成をした後、それぞれ同一の周波数帯に変換して、各周波数帯に対応する変調信号により圧縮処理し、Nチャンネル分のビーム合成をしたEL面Nbel本×AZ面Nbaz本のMIMO(Multiple Input Multiple Output)ビーム出力を得て、各ビーム出力から目標が存在する範囲を選定し、選定された範囲に向けてSIMO(Single Input Multiple Output )ビームを形成して、前記SIMOビームの受信出力から目標を観測出力するレーダ装置のレーダ信号処理方法。
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