JP2018205174A - Radar device and radar signal processing method thereof - Google Patents

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Abstract

To observe target speed and distance with LPI property secured.SOLUTION: A radar device for transmitting/receiving pulse or continuous wave to create range-Doppler (RD) data from N times (N≥1) CPI data, is configured to: extract a cell of the range-doppler shaft exceeding a predetermined threshold for the RD data; analyze a cluster using the extracted cell to select a representative value of the cluster as a target candidate; extract target range-Doppler from the representative value; and measure at least one of a distance, a speed and an angle to output a target observation value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本実施形態は、レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法に関する。   The present embodiment relates to a radar apparatus and a radar signal processing method thereof.

従来のレーダ方式では、低RCS(Radar Cross Section:レーダ反射断面積)の目標を検出する場合には、CFAR(Constant False Alarm Rate:定誤警報確率)のスレショルドを低減させて高感度化を図っているが、スレショルドを低減させると誤検出が増えてしまう。また、低空の目標を観測する場合にも、クラッタの影響によって誤検出が増えてしまう。このように、誤検出が増えると、検出後に目標か否かを弁別するための検定ビーム(専用のベリファイビーム)が多数必要になる。その結果、所定の時間内に目標を効率よく観測するための送受信ビームのスケジューリング(ビームマネージメント)の制約が大きくなって、全目標を観測できなくなる等の問題が生じてしまう。   In the conventional radar system, when detecting a low RCS (Radar Cross Section) target, the CFAR (Constant False Alarm Rate) threshold is reduced to increase sensitivity. However, reducing the threshold increases false detection. In addition, when observing a low altitude target, false detection increases due to the effect of clutter. As described above, when the number of false detections increases, a large number of verification beams (dedicated verify beams) are required to discriminate whether or not the target is detected after detection. As a result, there is a problem that transmission / reception beam scheduling (beam management) for efficiently observing the target within a predetermined period of time increases, making it impossible to observe all the targets.

FMレンジング、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.274-275(1996)FM ranging, Yoshida, "Revised radar technology", IEICE, pp.274-275 (1996) MPRFによるレンジレゾルバ方式、Guy Morris、AIRBORNE PULSED DOPPLER RADAR 2nd edition、pp.264-270(1996)MPRF range resolver method, Guy Morris, AIRBORNE PULSED DOPPLER RADAR 2nd edition, pp.264-270 (1996) 符号化レーダ、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.278-280(1996)Encoding radar, Yoshida, 'Revised radar technology', IEICE, pp.278-280 (1996) 符号コード(M系列)発生方式、M.I.Skolnik, Introduction to radar systems,pp.429-430,McGRAW-HILL(1980)Code code (M-sequence) generation method, M.I.Skolnik, Introduction to radar systems, pp.429-430, McGRAW-HILL (1980) BPSK、QPSK、西村、‘ディジタル信号処理による通信システム設計’、CQ出版社、pp.222-226(2006)BPSK, QPSK, Nishimura, "Communication system design by digital signal processing", CQ Publishing Co., pp. 222-226 (2006) SS変調、丸林、‘スペクトル拡散通信とその応用’、電子情報通信学会編、pp.1-18(1998)SS modulation, Marubayashi, 'Spread spectrum communication and its application', edited by IEICE, pp.1-18 (1998) CFAR処理、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.87-89(1996)CFAR processing, Yoshida, 'Revised radar technology', IEICE, pp.87-89 (1996) 最小2乗推定、中溝、‘信号解析とシステム同定処理’、コロナ社、pp.10-176(1987)Least-squares estimation, Nakamizo, 'Signal analysis and system identification processing', Corona, pp.10-176 (1987) DBSCAN(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise)Sebastian Raschka、Python機械学習プログラミング、インプレス、pp.319-323(2016)DBSCAN (Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise) Sebastian Raschka, Python Machine Learning Programming, Impress, pp.319-323 (2016) 拡張アレイ(KR積アレイ) Wing-Kin Ma,’DOA Estimation of Quasi-Stationary Signals With Less Sensors Than Sources and Unkown Spatial Noise Covariance: A Khatri-Rao Subspace Approach’,IEEE Trans. Signal Process., vol.58, no.4, pp.2168-2180, April(2010)Extended array (KR product array) Wing-Kin Ma, 'DOA Estimation of Quasi-Stationary Signals With Less Sensors Than Sources and Unkown Spatial Noise Covariance: A Khatri-Rao Subspace Approach', IEEE Trans. Signal Process., Vol.58, no.4, pp.2168-2180, April (2010) パルス圧縮、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.278-280(1996)Pulse compression, Yoshida, 'Revised radar technology', IEICE, pp.278-280 (1996) ニューラルネットワーク、岡谷、‘深層学習’、講談社、pp.7-26(2014)Neural network, Okaya, 'Deep learning', Kodansha, pp.7-26 (2014) 畳み込みニューラルネット、岡谷、‘深層学習’、講談社、pp.79-110(2014)Convolutional Neural Network, Okaya, 'Deep Learning', Kodansha, pp.79-110 (2014) 再帰型ニューラルネット、岡谷、‘深層学習’、講談社、pp.111-130(2014)Recursive neural network, Okaya, 'Deep Learning', Kodansha, pp.111-130 (2014)

以上述べたように、従来のレーダ方式では、高感度化のためのCFARスレショルドの低減、あるいは低空の目標観測の場合のクラッタの影響による誤検出が増えると、検出後に目標か否かを弁別するための検定ビームが多数必要になり、ビームマネージメントの制約が大きくなって全目標を観測できない等の問題が生じる。   As described above, in the conventional radar system, if the detection of CFAR threshold for high sensitivity or the number of false detections due to the influence of clutter in the case of target observation in the low sky increases, it is discriminated whether the target is detected after detection. For this reason, a large number of verification beams are required, and there are problems such as the restriction of beam management becomes large and all targets cannot be observed.

本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、誤検出を抑圧し、目標のみを高精度に抽出することのできるレーダ装置とそのレーダ信号処理方法を提供することを目的とする。   The present embodiment has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a radar apparatus capable of suppressing erroneous detection and extracting only a target with high accuracy and a radar signal processing method thereof.

上記の課題を解決するために、本実施形態によれば、パルス(または連続波)を送受信するレーダ装置において、N回(N≧1)のCPI(Coherent Pulse Interval:コヒーレントパルス積分期間)データからレンジ−ドップラ(RD)データを作成し、このRDデータについて所定のスレショルドを超えるレンジ−ドップラ軸のセルを用いてクラスタを分析することで目標候補となるクラスタの代表値を選出し、その代表値から目標のレンジ−ドップラを抽出して、測距、測速及び測角の少なくともいずれかの処理を行い、位置座標、速度等の目標観測値を出力する。   In order to solve the above-described problem, according to the present embodiment, in a radar device that transmits and receives pulses (or continuous waves), N times (N ≧ 1) CPI (Coherent Pulse Interval: Coherent Pulse Integration Period) data is used. Range-Doppler (RD) data is created, and a representative value of the target candidate cluster is selected by analyzing the cluster using cells of the range-Doppler axis exceeding the predetermined threshold for this RD data. The target range-Doppler is extracted from the target, and at least one of ranging, velocity measurement, and angle measurement is performed, and target observation values such as position coordinates and velocity are output.

すなわち、本実施形態に係るレーダ装置では、3次元座標軸における目標と誤検出の密度分布の差異によるクラスタ分析により、誤検出を抑圧し、目標のみを抽出することができる。   That is, in the radar apparatus according to the present embodiment, erroneous detection can be suppressed and only the target can be extracted by cluster analysis based on a difference in density distribution between the target and the false detection on the three-dimensional coordinate axis.

第1の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a radar apparatus according to a first embodiment. 第1の実施形態において、複数CPIクラスタから目標を抽出する様子を示す図。The figure which shows a mode that a target is extracted from several CPI cluster in 1st Embodiment. 第1の実施形態において、FMレンジングを説明するための図。The figure for demonstrating FM ranging in 1st Embodiment. 第1の実施形態において、MPRF測距を説明するための図。The figure for demonstrating MPRF ranging in 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態において、疑似高分解能化を説明するための図。The figure for demonstrating pseudo high-resolution in 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態において、複数クラスタ分析処理を説明するための図。The figure for demonstrating multi-cluster analysis processing in 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態において、補間曲線により目標範囲を設定する様子を示す図。The figure which shows a mode that the target range is set with an interpolation curve in 4th Embodiment. 第5の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on 5th Embodiment. 第5の実施形態において、DBSCAN方式を説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating a DBSCAN system in 5th Embodiment. 第6の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on 6th Embodiment. 第6の実施形態において、目標抽出フィルタの具体的な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the specific structure of a target extraction filter in 6th Embodiment. 第6の実施形態において、ニューラルネットワーク方式を説明するための図。The figure for demonstrating a neural network system in 6th Embodiment. 第6の実施形態において、ニューラルネットワークに用いられるユニットを説明するための図。The figure for demonstrating the unit used for a neural network in 6th Embodiment. 第6の実施形態において、レンジ−ドップラ2次元データに含まれるクラスタの分布状態の例を示す図。The figure which shows the example of the distribution state of the cluster contained in range-Doppler two-dimensional data in 6th Embodiment. 第7の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on 7th Embodiment. 第7の実施形態において、レンジングの符号化処理を説明するための図。The figure for demonstrating the encoding process of ranging in 7th Embodiment. 第7の実施形態において、レンジングの相関処理を説明するための図。The figure for demonstrating the correlation process of ranging in 7th Embodiment. 第8の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on 8th Embodiment. 第9の実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus which concerns on 9th Embodiment. 第9の実施形態において、拡張アレイ処理を説明するための図。The figure for demonstrating an extended array process in 9th Embodiment. 第9の実施形態において、拡張アレイ処理の観測ベルトルを示す図。The figure which shows the observation belt of an extended array process in 9th Embodiment. 第9の実施形態において、拡張アレイ処理によるモノパルスビーム形成を説明するための図。The figure for demonstrating the monopulse beam formation by an extended array process in 9th Embodiment. 第9の実施形態において、拡張アレイ処理によるモノパルス測角を説明するための図。The figure for demonstrating the monopulse angle measurement by an extended array process in 9th Embodiment.

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各実施形態の説明において、同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the description of each embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1の実施形態)−クラスタ分布
レーダ装置として、パルス変調や連続波の場合、またパルス変調として、PRI(Pulse Repetition Interval:パルス繰り返し周期)の区分により、速度にアンビギュイティがあるLPRF(Low Pulse Repetition Frequency:低パルス繰り返し周波数)、距離及び速度にアンビギュイティがあるMPRF(Medium Pulse Repetition Frequency:中パルス繰り返し周波数)、距離にアンビギュイティがあるHPRF(High Pulse Repetition Frequency:高パルス繰り返し周波数)の場合等に幅広く適用できるが、ここでは説明を簡単にするために、LPRFのパルス変調の場合について説明する。
(First Embodiment)-Cluster Distribution As a radar device, in the case of pulse modulation or continuous wave, or as pulse modulation, LPRF having an ambiguity in speed according to the division of PRI (Pulse Repetition Interval). Low Pulse Repetition Frequency: MPRF (Medium Pulse Repetition Frequency) with ambiguity in distance and speed, HPRF (High Pulse Repetition Frequency: High pulse repetition) with ambiguity in distance In the case of frequency), the case of LPRF pulse modulation will be described here for the sake of simplicity.

図1乃至図4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。図1はその概略構成を示すブロック図、図2は複数CPIクラスタから目標を抽出する様子を示す図、図3はFMレンジングを説明するための図、図4はMPRF測距を説明するための図である。   The radar apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a block diagram showing the schematic configuration, FIG. 2 is a diagram showing how targets are extracted from a plurality of CPI clusters, FIG. 3 is a diagram for explaining FM ranging, and FIG. 4 is a diagram for explaining MPRF ranging. FIG.

本実施形態に係るレーダ装置は、図1に示すように、複数のアンテナ素子によりモノパルスアンテナを構成し、Σ、Δの送受信ビームを形成するアンテナ1と、アンテナ1を通じて送信信号を送出し、目標からの反射信号を受信する送受信器2と、送受信器2で得られた受信信号から目標の距離・速度を観測し、3次元の位置座標を演算して出力する信号処理器3とを備える。   As shown in FIG. 1, the radar apparatus according to the present embodiment forms a monopulse antenna by a plurality of antenna elements, transmits a transmission signal through the antenna 1 that forms a transmission / reception beam of Σ and Δ, and the antenna 1. And a signal processor 3 for observing a target distance / velocity from the received signal obtained by the transceiver 2 and calculating and outputting a three-dimensional position coordinate.

上記送受信器2は、送受信部21、変調制御部22を備える。送受信部21は、変調制御部22のLPRFのパルス変調により生成されるモノパルスのパルス変調波をアンテナ1を通じて送信し、その送信出力の反射波を受信して、Σビーム、Δビームの受信信号(以下、Σ信号、Δ信号と記す)を出力する。   The transceiver 2 includes a transceiver 21 and a modulation controller 22. The transmission / reception unit 21 transmits a pulse modulated wave of a monopulse generated by the pulse modulation of LPRF of the modulation control unit 22 through the antenna 1, receives a reflected wave of the transmission output, and receives reception signals (Σ beams and Δ beams) (Hereinafter referred to as Σ signal and Δ signal).

上記信号処理器3は、Σ観測処理部31、CFAR処理部32、クラスタ分析部33、測距・測速部34、Δ観測処理部35、セル抽出部36、測角部37、3次元位置座標出力部38を備える。   The signal processor 3 includes a Σ observation processing unit 31, a CFAR processing unit 32, a cluster analysis unit 33, a distance measurement / speed measurement unit 34, a Δ observation processing unit 35, a cell extraction unit 36, an angle measurement unit 37, and a three-dimensional position coordinate. An output unit 38 is provided.

上記Σ観測処理部31は、モノパルスビームによるΣ受信信号を入力し、CPIデータを用いて、送信波形に応じたパルス圧縮やFFT等の信号処理を実施してレンジ−ドップラ(RD)データを得る。
上記CFAR処理部32は、アンテナ1のモノパルス出力によるΣ信号のRDデータを用いて、CFARにより所定のスレショルドを設定して反射点を検出する。
The Σ observation processing unit 31 receives a Σ reception signal using a monopulse beam, performs signal processing such as pulse compression or FFT according to the transmission waveform using CPI data, and obtains range-Doppler (RD) data. .
The CFAR processing unit 32 detects a reflection point by setting a predetermined threshold by the CFAR using the RD data of the Σ signal based on the monopulse output of the antenna 1.

上記クラスタ分析部33は、振幅の大きい目標付近のセル密度が高く、誤検出付近では小さいという密度差を利用したクラスタ分析を行い、1回のCPIの処理では反射点数が十分で無い場合に、複数回のCPIの検出セルを加算したCFAR後の出力を用いる。
上記測距・測速部34は、クラスタ分析によって得られた検出セルについて、時間軸を距離軸に変換することで目標距離を抽出し(測距)、その目標距離とビート周波数から速度を算出する(側速)。
The cluster analysis unit 33 performs cluster analysis using a density difference that a cell density near a target having a large amplitude is high and is small near a false detection, and when the number of reflection points is not enough in one CPI process, An output after CFAR obtained by adding a plurality of CPI detection cells is used.
The distance measurement / speed measurement unit 34 extracts a target distance by converting the time axis into a distance axis for the detection cell obtained by the cluster analysis (distance measurement), and calculates the velocity from the target distance and the beat frequency. (Side speed).

上記Δ観測処理部35は、モノパルスビームによるΔ受信信号を入力し、Σ観測処理部31と同様に、CPIデータを用いて、送信波形に応じたパルス圧縮やFFT等の信号処理を実施してレンジ−ドップラ(RD)データを得る。   The Δ observation processing unit 35 receives a Δ reception signal by a monopulse beam, and performs signal processing such as pulse compression or FFT according to the transmission waveform using the CPI data, similarly to the Σ observation processing unit 31. Range-Doppler (RD) data is obtained.

上記セル抽出部36は、上記クラスタ分析部33のクラスタ分析結果を利用して振幅の大きい目標付近のΣ信号の検出セルと同一セルを抽出する。   The cell extraction unit 36 uses the cluster analysis result of the cluster analysis unit 33 to extract the same cell as the detection cell of the Σ signal near the target having a large amplitude.

上記測角部37は、セル抽出部36で抽出されたセルについて、測距・測速部34で得られた目標の距離及び速度とモノパルス測角処理を行うことで、抽出セルごとのAZ,ELの角度を出力する。
上記3次元位置座標出力部38は、測角部37を通じて得られた目標の距離と角度から目標の3次元位置座標を演算出力する。
The angle measuring unit 37 performs AZ, EL for each extracted cell by performing monopulse angle measurement processing on the cell extracted by the cell extracting unit 36 and the target distance and speed obtained by the distance measuring / speed measuring unit 34. The angle of is output.
The three-dimensional position coordinate output unit 38 calculates and outputs a target three-dimensional position coordinate from the target distance and angle obtained through the angle measuring unit 37.

上記構成において、以下に本実施形態に係るCPIクラスタ検知方法について説明する。   In the above configuration, a CPI cluster detection method according to the present embodiment will be described below.

まず、Σ受信信号を入力して、CPIデータを用いて、送信波形に応じたパルス圧縮やFFT等の信号処理を実施してレンジ−ドップラ(RD)データを得る(31)。ここで、アンテナ1のモノパルス出力によるΣ信号のRDデータを用いて、CFARにより所定のスレショルドを設定して反射点を検出する(32)。   First, a Σ received signal is input, and signal processing such as pulse compression and FFT according to the transmission waveform is performed using CPI data to obtain range-Doppler (RD) data (31). Here, using the RD data of the Σ signal from the monopulse output of the antenna 1, a predetermined threshold is set by the CFAR to detect the reflection point (32).

この際に、1回のCPIの処理では反射点数が十分で無い場合を考慮して、図2に示すように、複数回のCPI1〜CPIMの検出セルを加算したCFAR後の出力CPIgr1〜CPIgrNを用いる。この検出セルは、図2に示すように、振幅の大きい目標付近のセル密度が高く、誤検出付近では小さい。この密度差を利用したクラスタ分析を行う(33)。   At this time, in consideration of the case where the number of reflection points is not sufficient in one CPI processing, as shown in FIG. 2, output CPIgr1 to CPIgrN after CFAR obtained by adding the detection cells of CPI1 to CPIM a plurality of times are obtained. Use. As shown in FIG. 2, this detection cell has a high cell density in the vicinity of the target having a large amplitude and is small in the vicinity of the erroneous detection. Cluster analysis using this density difference is performed (33).

目標クラスタを抽出すれば、クラスタ内のセル値をそのまま出力するか、代表値としてクラスタ内3次元座標の平均値や振幅を用いた下記(1)式による重心値をセル値として算出する。

Figure 2018205174
If the target cluster is extracted, the cell value in the cluster is output as it is, or the centroid value by the following formula (1) using the average value and amplitude of the three-dimensional coordinates in the cluster as the representative value is calculated as the cell value.
Figure 2018205174

この検出セルにより、LPRFの場合はレンジセルを用いて測距することができる。 With this detection cell, in the case of LPRF, the distance can be measured using a range cell.

上記の処理により、目標クラスタを抽出すれば、クラスタ内のセル値をそのまま出力するか、代表値としてクラスタ内の3次元座標の平均値や振幅を用いた下記数式による重心値をセル値として出力する。なお、HPRFの場合は、ドップラセルを用いて測速できる。   If the target cluster is extracted by the above processing, the cell value in the cluster is output as it is, or the centroid value by the following formula using the average value and amplitude of the three-dimensional coordinates in the cluster as the representative value is output as the cell value To do. In the case of HPRF, the speed can be measured using a Doppler cell.

また、図3(a)〜(c)に示すように、アップスイープとダウンスイープによるFMレンジングの手法(非特許文献1)を用いて、受信ローカル信号もスイープした受信処理によってビート周波数を観測し、fast-time軸とSlow-time軸でFFT処理した出力を用いて、同様のクラスタ分析によりビート周波数セルを検出する。この検出結果から、次式により距離と速度を算出できる。ビート周波数は次式で与えられる。

Figure 2018205174
Further, as shown in FIGS. 3A to 3C, the beat frequency is observed by the reception process in which the received local signal is also swept using the FM ranging method (Non-patent Document 1) by the up sweep and the down sweep. The beat frequency cell is detected by the same cluster analysis using the output subjected to the FFT processing on the fast-time axis and the slow-time axis. From this detection result, the distance and speed can be calculated by the following equations. The beat frequency is given by
Figure 2018205174

アップスイ−プとダウンスイープでは次式となる。

Figure 2018205174
For up and down sweeps:
Figure 2018205174

したがって、距離Rと速度Vは次式で算出できる。

Figure 2018205174
Therefore, the distance R and the speed V can be calculated by the following equations.
Figure 2018205174

MPRFの場合は、PRI(パルス繰り返し周期)の異なる複数のCPIを送受信して、各々クラスタ分析して、レンジセルとドップラセルを抽出する。これにより、レンジ(MPRF測距)は、図4(a)に示すように、複数CPIの最小公倍数のセルによって算出される。同様に、ドップラ(MPRF測速)は、図4(b)に示すように、複数CPIの最小公倍数のセルによって算出することができる(非特許文献2)。このドップラを用いて、次式により速度を算出できる。

Figure 2018205174
In the case of MPRF, a plurality of CPIs having different PRIs (pulse repetition periods) are transmitted and received, and cluster analysis is performed to extract a range cell and a Doppler cell. As a result, the range (MPRF ranging) is calculated by a cell having the least common multiple of a plurality of CPIs as shown in FIG. Similarly, as shown in FIG. 4B, Doppler (MPRF speed measurement) can be calculated by a cell having the least common multiple of multiple CPIs (Non-patent Document 2). Using this Doppler, the speed can be calculated by the following equation.
Figure 2018205174

いずれも、CPIのデータを信号処理(パルス圧縮、FFT)処理したRDデータを用いて、クラスタ分析して、レンジ−ドップラセルを抽出する点で共通の処理である。   Both are common processes in that a cluster analysis is performed using RD data obtained by performing signal processing (pulse compression, FFT) on CPI data to extract a range-Doppler cell.

以上は、モノパルスビームのΣ受信信号の出力を用いてCFARにより所定のスレショルドを設定してクラスタ分析により目標検出し、検出したレンジセルにより目標距離を出力するものである。   As described above, a predetermined threshold is set by the CFAR using the output of the Σ reception signal of the monopulse beam, the target is detected by cluster analysis, and the target distance is output by the detected range cell.

さらに、モノパルスビームのΔ受信信号についても、同様の信号処理を実施し、Σ受信信号の検出セルと同一セルを抽出し、モノパルス測角処理によってAZ,ELの角度を演算する。このようにして得られた距離と角度から、3次元位置座標を算出する。   Further, the same signal processing is performed for the Δpulse reception signal of the monopulse beam, the same cell as the detection cell of the Σ reception signal is extracted, and the angles of AZ and EL are calculated by monopulse angle measurement processing. Three-dimensional position coordinates are calculated from the distance and angle thus obtained.

以上のように、本実施形態は、パルス(または連続波)を送受信するレーダ装置において、N回(N≧1)のCPIデータにより、RDデータを作成し、所定のスレショルドを超えるレンジ−ドップラ軸のセルを用いてクラスタ分析し、目標候補のクラスタの代表値により、目標のレンジ−ドップラを抽出して、測距、測速及び測角の少なくともいずれかの処理を行い、位置座標、速度等の目標観測値を出力する。これにより、3次元座標軸における目標と誤検出の密度分布の差異によるクラスタ分析により、誤検出を抑圧し、目標のみを抽出することができる。   As described above, in the present embodiment, in the radar device that transmits and receives pulses (or continuous waves), RD data is created from N times (N ≧ 1) CPI data, and the range-Doppler axis exceeds a predetermined threshold. Cluster analysis using the target cell, and by extracting the target range-Doppler from the representative value of the target candidate cluster, perform at least one of distance measurement, speed measurement, and angle measurement to determine the position coordinates, speed, etc. Outputs the target observation value. As a result, it is possible to suppress false detection and extract only the target by cluster analysis based on the difference in density distribution between the target and false detection on the three-dimensional coordinate axis.

(第2の実施形態)−擬似高分解能
第1の実施形態では、RDデータにおける目標と誤検出の密度差を用いてクラスタ分析する手法について述べた。この場合、密度差が十分で無い場合もあり、本実施形態ではその対策について述べる。
(Second Embodiment) -Pseudo High Resolution In the first embodiment, a method of performing cluster analysis using a density difference between target and false detection in RD data has been described. In this case, the density difference may not be sufficient, and this embodiment will describe the countermeasure.

本実施形態に係るレーダ装置は、図5に示すように、第1の実施形態のΣ観測処理部31とCFAR処理部32との間に疑似高分解能化処理部39を配置した構成である。   As shown in FIG. 5, the radar apparatus according to the present embodiment has a configuration in which a pseudo high resolution processing unit 39 is disposed between the Σ observation processing unit 31 and the CFAR processing unit 32 of the first embodiment.

すなわち、本実施形態では、第1の実施形態と同様に受信処理したRDデータに対して、レンジ軸とドップラ軸のいずれか少なくとも一方について、擬似高分解能化を行う。

Figure 2018205174
That is, in the present embodiment, pseudo high resolution is performed on at least one of the range axis and the Doppler axis for the RD data that has been received and processed in the same manner as in the first embodiment.
Figure 2018205174

このRDfに対して、レンジ軸とドップラ軸にゼロ埋めを行い、次元数をNz×Mz(Nz>N, Mz>M)にしたものをRDfzとする。このRDfzに対して、2次元FFT処理を行う。

Figure 2018205174
For this RDf, the range axis and the Doppler axis are zero-padded and the number of dimensions is Nz × Mz (Nz> N, Mz> M) is defined as RDfz. A two-dimensional FFT process is performed on this RDfz.
Figure 2018205174

これにより、図6(a)、(b)に示すように、レンジ−ドップラ軸で擬似高分解能化されたRDデータが得られるため、このデータを用いて第1の実施形態と同様の処理を行うことにより、目標を検出することができる。この場合、高分解能化されているため、目標と誤検出の密度差が大きくなり、目標を誤検出を弁別しやすくなる。 As a result, as shown in FIGS. 6A and 6B, RD data with pseudo-high resolution is obtained on the range-Doppler axis, and the same processing as that of the first embodiment is performed using this data. By doing so, the target can be detected. In this case, since the resolution is increased, the density difference between the target and the false detection becomes large, and it becomes easy to distinguish the false detection from the target.

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、各CPIのRDデータを2次元逆FFT処理して、レンジ軸とドップラ軸でゼロ埋めした後、2次元FFT処理したRDデータを用いて、測距、測速、測角のいずれか少なくとも1つの処理を行う。これにより、RDデータがレンジ−ドップラ軸で擬似高分解能化されているため、目標と誤検出の密度差が大きくなり、目標と誤検出とをより精度よく弁別することができる。   As described above, the radar apparatus according to the present embodiment performs two-dimensional inverse FFT processing on the RD data of each CPI, zero-pads the range axis and Doppler axis, and then uses the two-dimensional FFT processed RD data. At least one of distance measurement, speed measurement, and angle measurement is performed. As a result, since the RD data has a pseudo high resolution on the range-Doppler axis, the density difference between the target and the false detection becomes large, and the target and the false detection can be discriminated more accurately.

(第3の実施形態)−複数回のクラスタ分析
第1及び第2の実施形態では、誤検出が残留する場合がある。本実施形態では、その対策について述べる。
Third Embodiment—Multiple Cluster Analysis In the first and second embodiments, erroneous detection may remain. In this embodiment, the countermeasure is described.

本実施形態に係るレーダ装置は、図7に示すように、CFAR処理部32と測距・測速部34との間に配置されたクラスタ分析部33aにおいて、第1、第2の実施形態のクラスタ分析部33と同様のクラスタ分析処理を、パラメータを変化させて複数回行う構成である。   As shown in FIG. 7, the radar apparatus according to the present embodiment uses the cluster analysis unit 33 a disposed between the CFAR processing unit 32 and the distance measurement / speed measurement unit 34, in the clusters of the first and second embodiments. The cluster analysis process similar to that of the analysis unit 33 is performed a plurality of times while changing the parameters.

すなわち、本実施形態では、第1または第2の実施形態と同様の方法でクラスタを検知する。このとき、観測値の密度分布が変化するため、図8(a)〜(d)に示すように、再度クラスタ分析のパラメータを変化させて、複数回のクラスタ分析を行う。   That is, in this embodiment, a cluster is detected by the same method as in the first or second embodiment. At this time, since the density distribution of the observed values changes, as shown in FIGS. 8A to 8D, the cluster analysis parameters are changed again, and the cluster analysis is performed a plurality of times.

パラメータとしては、例えば、後述の第5の実施形態で述べるDBSCAN方式(非特許文献4)の場合は、ゲート半径とゲート内の観測値の点数等である。このクラスタ分析を所定の回数(≧2)繰り返すことにより、誤検出を抑圧することができる。この際、目標の観測値を抑圧する場合も想定されるが、第4の実施形態で述べる手法を用いて、欠落した目標の観測値を復活させることができる。   As the parameters, for example, in the case of the DBSCAN system (Non-Patent Document 4) described in a fifth embodiment to be described later, the gate radius, the number of observation values in the gate, and the like. By repeating this cluster analysis a predetermined number of times (≧ 2), erroneous detection can be suppressed. At this time, although it is assumed that the target observed value is suppressed, the missing target observed value can be restored using the method described in the fourth embodiment.

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、クラスタ分析処理をP(P≧1)回実施して誤検出を抑圧する。これにより、1回のクラスタ分析では抑圧できない残留誤検出を、複数回のクラスタ分析により抑圧することができる。   As described above, the radar apparatus according to the present embodiment suppresses erroneous detection by performing cluster analysis processing P (P ≧ 1) times. Thereby, residual erroneous detection that cannot be suppressed by one cluster analysis can be suppressed by a plurality of cluster analysis.

(第4の実施形態)−クラスタ補間による目標抽出
第1乃至第3の実施形態では、誤検出を抑圧する手法について述べた。この際に、目標のクラスタに欠落が生じる場合がある。本実施形態では、その対策について述べる。
(Fourth Embodiment)-Target extraction by cluster interpolation
In the first to third embodiments, the technique for suppressing the erroneous detection has been described. At this time, the target cluster may be missing. In this embodiment, the countermeasure is described.

本実施形態に係るレーダ装置は、図9に示すように、第3の実施形態のクラスタ分析部33aと測距・測速部34との間に目標補間部3Aを配置した構成である。   As shown in FIG. 9, the radar apparatus according to the present embodiment has a configuration in which a target interpolation unit 3A is arranged between the cluster analysis unit 33a and the distance measurement / speed measurement unit 34 of the third embodiment.

すなわち、本実施形態では、図10(a)〜(d)に示すように、クラスタを抽出した後、L(L≧1)フレームの観測値を用いて、目標候補範囲を抽出する。この際に、最小2乗曲線(非特許文献8)等を用いて補間曲線を抽出する。   That is, in the present embodiment, as shown in FIGS. 10A to 10D, after extracting a cluster, a target candidate range is extracted using the observation values of L (L ≧ 1) frames. At this time, an interpolation curve is extracted using a least square curve (Non-Patent Document 8) or the like.

ここで、最小2乗法による補間関数の算出手法について述べる。説明変数をベクトルx、目的変数をベクトルyで表現すると、次式となる。

Figure 2018205174
Here, a method of calculating an interpolation function by the least square method will be described. When the explanatory variable is expressed by the vector x and the objective variable is expressed by the vector y, the following expression is obtained.
Figure 2018205174

(7)式のデータの最小2乗曲線を算出するには、次式の最小化するパラメ−タθを算出することに対応する。

Figure 2018205174
The calculation of the least square curve of the data of equation (7) corresponds to the calculation of the parameter θ to be minimized in the following equation.
Figure 2018205174

なお、多項式の場合は、次式の通り、θは各項の係数となる。

Figure 2018205174
In the case of a polynomial, θ is a coefficient of each term as shown in the following equation.
Figure 2018205174

(9)式のθの算出方法は、例えば非特許文献8による。 The calculation method of θ in equation (9) is based on Non-Patent Document 8, for example.

この最小2乗曲線によるフィッティング補間曲線を用いて、図10(d)に示す所定の幅を設定し、その間に目標候補があるものとし、図10(b)で抑圧した目標をクラスタに加えればよい。   If the predetermined width shown in FIG. 10 (d) is set using the fitting curve by the least square curve, and there is a target candidate between them, the target suppressed in FIG. 10 (b) is added to the cluster. Good.

本実施形態の手法によれば、補間曲線を算出する際に、N点の(xn,yn)のデータを用いるが、N個のデータをスライディングさせながら、1〜N,2〜N+1,…等に選定すると、N個のデータを取得した以降は、連続して補間曲線を得ることができる。これにより、クラスタ分析により欠落したデータを補正することができる。   According to the method of this embodiment, (xn, yn) data of N points are used when calculating the interpolation curve, but 1 to N, 2 to N + 1, etc. while sliding N data. If N is selected, an interpolation curve can be continuously obtained after N pieces of data have been acquired. Thereby, the missing data by the cluster analysis can be corrected.

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、Nフレーム分の目標候補を抽出した後、補間曲線を用いて目標クラスタの領域を補間して、目標観測値の欠落を補間する。これにより、クラスタ分析により、目標観測値の抽出に欠落が生じた場合に、補間曲線により目標クラスタ範囲を補間して目標欠落を抑圧することができる。   As described above, after extracting target candidates for N frames, the radar apparatus according to the present embodiment interpolates the target cluster region using the interpolation curve, and interpolates missing target observation values. As a result, when the target analysis value is missing due to the cluster analysis, the target cluster range can be interpolated by the interpolation curve to suppress the target loss.

(第5の実施形態)−DBSCAN方式
本実施形態では、クラスタ分析手法としてDBSCAN(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise)(非特許文献9)を用いる手法について述べる。
(Fifth Embodiment) -DBSCAN Method In this embodiment, a method using DBSCAN (Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise) (Non-Patent Document 9) will be described.

本実施形態に係るレーダ装置は、図11に示すように、第4の実施形態のCFAR処理部32と目標補間部3Aとの間に配置したクラスタ分析部33bに特徴がある。   As shown in FIG. 11, the radar apparatus according to this embodiment is characterized by a cluster analysis unit 33b arranged between the CFAR processing unit 32 and the target interpolation unit 3A of the fourth embodiment.

すなわち、本実施形態では、クラスタ分析部33bにおいて、DBSCAN方式を採用し、図12に示すように、半径εのサークル範囲とこのサークル範囲内の観測値数MinPtsを設定し、密度の差異によりクラスタを分類する。設定した半径ε、観測値数MinPtsを満足するクラスタ毎に、複数のクラスタを生成し、それ以外はノイズとして分類できる。   That is, in the present embodiment, the cluster analysis unit 33b adopts the DBSCAN method, and as shown in FIG. 12, sets a circle range with a radius ε and the number of observations MinPts within this circle range, and the cluster difference due to the difference in density. Classify. A plurality of clusters are generated for each cluster satisfying the set radius ε and the number of observations MinPts, and the others can be classified as noise.

具体的には、設定した半径ε以内に少なくとも設定された観測値数MinPtsの隣接点がある点は、コア点とし、半径ε以内の隣接点の個数がMinPtsに満たない場合はボーダー点とみなされる。コア点でもボーダー点でもないような点は、ノイズ点とする。これにより、目標による反射点(コア点とボーダー点)と誤検出(ノイズ点)を弁別できる(非特許文献9)。   Specifically, a point that has at least the set number of observations MinPts within the set radius ε is a core point, and if the number of adjacent points within the radius ε is less than MinPts, it is considered a border point. It is. Points that are neither core points nor border points are noise points. Thereby, the reflection point (core point and border point) by a target and misdetection (noise point) can be distinguished (nonpatent literature 9).

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、クラスタ分析手法として、DBSCANを用いる。これにより、目標と誤検出の密度分布の差異によるクラスタ分析を効率よく行うことができる。   As described above, the radar apparatus according to the present embodiment uses DBSCAN as the cluster analysis method. Thereby, the cluster analysis by the difference of the density distribution of a target and false detection can be performed efficiently.

(第6の実施形態)−ニューラルネットワーク方式
本実施形態では、クラスタ検知手法として、目標と誤検出の密度差に着目する。さらに、目標と誤検出の弁別能力を高めるために、選定した目標クラスタを中心とした所定の範囲の座標データを入力として、ニューラルネットワーク(非特許文献12)を用いて識別する手法を適用できる。ニューラルネットワーク(NN)の具体例としては、畳み込みニューラルネット(非特許文献13)や再帰型ニューラルネット(非特許文献14)等を用いることができる。この場合、目標と誤検出の密度差の他、空間的な広がりの特徴の差を特徴量として抽出して弁別することができる。
(Sixth Embodiment) -Neural Network Method In this embodiment, attention is paid to a density difference between a target and a false detection as a cluster detection method. Furthermore, in order to enhance the discrimination capability between the target and the false detection, a method of identifying using a neural network (Non-patent Document 12) by inputting coordinate data in a predetermined range centered on the selected target cluster can be applied. As a specific example of the neural network (NN), a convolutional neural network (Non-Patent Document 13), a recursive neural network (Non-Patent Document 14), or the like can be used. In this case, in addition to the density difference between the target and the false detection, a difference in spatial spread characteristics can be extracted as a feature amount for discrimination.

本実施形態に係るレーダ装置の概略構成を図13に示し、図13に示す目標抽出フィルタの具体的な構成を図14に示す。すなわち、本実施形態に係るレーダ装置は、目標補間部3Aと測距・測速部34との間に目標候補抽出フィルタ3Bを配置した構成である。   FIG. 13 shows a schematic configuration of the radar apparatus according to this embodiment, and FIG. 14 shows a specific configuration of the target extraction filter shown in FIG. That is, the radar apparatus according to the present embodiment has a configuration in which the target candidate extraction filter 3B is disposed between the target interpolation unit 3A and the distance measurement / speed measurement unit 34.

上記目標候補抽出フィルタ3Bにおいては、2次元データ生成部3B1、列ベクトル変換部3B2、NN(ニューラルネットワーク)処理部3B3、フィルタ3B4を備え、目標補間部3Aにおいて、クラスタ分布による検出結果から抽出した目標候補をもとに、ニューラルネットワークNNにより目標か誤検出かを識別し、目標候補のみを抽出する。そのために用いるNNの構成例を図15(多層パーセプトロン方式)を示し、そのユニット構成を図16に示す(非特許文献12)。NNを構成する各ユニットは、図16に示すように構成され、定式化すると次式となる。

Figure 2018205174
The target candidate extraction filter 3B includes a two-dimensional data generation unit 3B1, a column vector conversion unit 3B2, an NN (neural network) processing unit 3B3, and a filter 3B4. The target interpolation unit 3A extracts the detection result from the cluster distribution. Based on the target candidates, the neural network NN identifies whether it is a target or a false detection, and only the target candidates are extracted. FIG. 15 (multilayer perceptron system) shows a configuration example of the NN used for this purpose, and FIG. 16 shows the unit configuration (Non-patent Document 12). Each unit constituting the NN is configured as shown in FIG. 16, and is formulated as follows.
Figure 2018205174

活性化関数としてては、シグモイド関数(非特許文献12)等、種々な関数を適用できる。 As the activation function, various functions such as a sigmoid function (Non-Patent Document 12) can be applied.

入力データとしては、クラスタ分布による検出(33a)、目標候補抽出(3A)により抽出した目標候補の座標をもとに、図17に示すように2次元の座標(レンジ−ドップラ)の点にプロットし、2次元データ(Nx,Ny)を、目標の存在しない点も含めて、1次元の列ベクトル(1〜Nx×Ny)に変換して、NNに入力する。   As input data, plotting at two-dimensional coordinates (range-Doppler) points as shown in FIG. 17 based on the coordinates of the target candidates extracted by the cluster distribution detection (33a) and the target candidate extraction (3A). Then, the two-dimensional data (Nx, Ny) is converted into a one-dimensional column vector (1 to Nx × Ny) including the point where the target does not exist, and is input to the NN.

NNのウェイトの学習としては、シミュレータや実測値により、真値(目標か誤検出かの教師信号)の既知の3次元の学習用のデータとを生成し、生成した信号(X,Y,Z)と教師信号(目標か誤検出か)を用いて、事前に学習しておく。目標か誤検出かの識別は、2値分類や多クラス分類(クラス数=2)に相当する。   As the learning of the weight of NN, by using a simulator or an actual measurement value, known three-dimensional learning data of a true value (target or false detection teacher signal) is generated, and the generated signal (X, Y, Z ) And a teacher signal (whether it is a target or a false detection). The identification of the target or false detection corresponds to binary classification or multi-class classification (number of classes = 2).

一般的に多クラス分類とすると、学習用の訓練データは次式で定義できる。

Figure 2018205174
In general, when classifying into multiple classes, training data for learning can be defined by the following equation.
Figure 2018205174

また、誤差関数Eを次式のようにNNの出力yと教師データdの2乗誤差を全入力データについて加算したものの1/2で定義する。

Figure 2018205174
Further, the error function E is defined as 1/2 of the sum of the square error of the output NN and the square data of the teacher data d for all input data as in the following equation.
Figure 2018205174

これが最も小さくなるように、wを選択する。このためには確率的勾配降下法(非特許文献12)等を用いればよい。 Select w so that this is the smallest. For this purpose, a stochastic gradient descent method (Non-Patent Document 12) or the like may be used.

学習後の実際の処理の際には、固定したウェイトを用いて、図15のNNを動作させ、目標か誤検出か目標候補フィルタ3Bを通過させて、目標候補のみを用いて測距・測速部34により測距・測速の観測値を算出し出力する。以上により、より誤検出の影響の少ない目標信号の観測値を出力することができる。   In actual processing after learning, the NN of FIG. 15 is operated using a fixed weight, and the target or false detection or the target candidate filter 3B is passed, and the distance / speed measurement is performed using only the target candidate. The observation value of the distance measurement / speed measurement is calculated and output by the unit 34. As described above, the observed value of the target signal with less influence of erroneous detection can be output.

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、クラスタ分析により抽出した目標クラスタ候補の観測値座標を用いて2次元座標(レンジ−ドップラ軸)にプロットし、2次元のプロット座標を入力として、ニューラルネットワーク(NN)を用いて目標か誤検出かのフィルタ処理を行う。これにより、NN処理を用いて目標と誤検出を識別し、より誤検出を抑圧した処理を行うことができる。   As described above, the radar apparatus according to the present embodiment plots two-dimensional coordinates (range-Doppler axis) using the observation value coordinates of the target cluster candidate extracted by the cluster analysis as input. Then, a filter process for target or false detection is performed using a neural network (NN). Thereby, the target and the erroneous detection can be identified using the NN process, and the process in which the erroneous detection is further suppressed can be performed.

(第7の実施形態)−レンジング
第1の実施形態において、HPRFやMPRFについてクラスタ分析を行って、レンジ−ドップラセルを抽出し、測距、測速する手法について述べた。但し、SN(信号対雑音比)が高い場合には、クラスタ分析により高精度なセルを抽出できるが、低SNの場合には、検出セルが真値からずれて、距離及び速度の算出値に誤差が生じる場合がある。そこで、本実施形態では、図18、19を用いて、改善策について述べる。
(Seventh Embodiment) -Ranging In the first embodiment, the method of performing range analysis by measuring the HPRF and MPRF, extracting the range-Doppler cell, and measuring the distance and speed has been described. However, when SN (signal-to-noise ratio) is high, high-accuracy cells can be extracted by cluster analysis. However, in the case of low SN, the detected cell deviates from the true value, and the calculated values of distance and speed are obtained. An error may occur. Therefore, in this embodiment, an improvement measure will be described with reference to FIGS.

図18は本実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示し、図19は本実施形態において送信パルスのタイミングと各送信パルスの変調符号例を示す。すなわち、本実施形態に係るレーダ装置は、上記測距・測速部34を測速部34aと測距部34bに分け、参照信号生成部3C、レンジ圧縮部3D、CFAR処理部3Eを追加した構成である。   FIG. 18 shows a schematic configuration of a radar apparatus according to the present embodiment, and FIG. 19 shows an example of a transmission pulse timing and a modulation code of each transmission pulse in the present embodiment. That is, the radar apparatus according to this embodiment has a configuration in which the distance measurement / speed measurement unit 34 is divided into a speed measurement unit 34a and a distance measurement unit 34b, and a reference signal generation unit 3C, a range compression unit 3D, and a CFAR processing unit 3E are added. is there.

上記参照信号生成部3Cは、測速部34aで得られた速度に基づいて参照信号を生成する。上記レンジ圧縮部3Dは、Σ受信信号(レンジ観測値)を参照信号に基づいてレンジ圧縮する。上記CFAR処理部3Eは、レンジ圧縮信号から所定の閾値を超えるセルを抽出する。上記測距部34bは、抽出されたセルのレンジを測定する。   The reference signal generator 3C generates a reference signal based on the speed obtained by the speed measuring unit 34a. The range compressor 3D performs range compression on the Σ received signal (range observation value) based on the reference signal. The CFAR processing unit 3E extracts cells exceeding a predetermined threshold value from the range compressed signal. The distance measuring unit 34b measures the range of the extracted cell.

上記構成において、以下、本実施形態に係るレンジング処理について説明する。   In the above configuration, the ranging process according to the present embodiment will be described below.

本実施形態に係るレーダ装置は、パルス列をCW期間とレンジング期間に分割し、CW期間ではクラスタ分析を用いて目標速度を算出し、レンジング期間では目標速度を用いて圧縮のための参照信号を補正して測距する手法である。   The radar apparatus according to the present embodiment divides a pulse train into a CW period and a ranging period, calculates a target speed using cluster analysis in the CW period, and corrects a reference signal for compression using the target speed in the ranging period. It is a method to measure the distance.

クラスタ分析は、CW期間のみに適用して、誤検出が多い場合でも目標候補を抽出する。レンジング期間ではクラスタ分析を用いず、CW期間で抽出した速度により補正した参照信号を用いて相関抽出する。これにより、目標を抽出できるだけでなく、誤検出による速度の場合は相関値が小さくなるため、誤検出を抑圧できる効果がある。図19では、一例として単パルス送信の場合を示しているが、複数パルス送信等の他の手法でもよい。   Cluster analysis is applied only to the CW period, and target candidates are extracted even when there are many false detections. In the ranging period, the cluster analysis is not used, but the correlation is extracted using the reference signal corrected by the speed extracted in the CW period. As a result, not only can the target be extracted, but in the case of a speed due to erroneous detection, the correlation value becomes small, so that it is possible to suppress erroneous detection. Although FIG. 19 shows the case of single pulse transmission as an example, other methods such as multiple pulse transmission may be used.

単パルス列の場合は、各パルス単位で符号変調を行う。まず、CW期間では、ドップラを観測する必要があり、図19に示すように、同一周波数のパルスを、Mcwall回繰り返す。HPRFの場合のレンジング期間では、Mrngチップの符号を用いて、Mrng個のパルスを符号変調する。   In the case of a single pulse train, code modulation is performed for each pulse. First, in the CW period, it is necessary to observe Doppler, and pulses of the same frequency are repeated Mcwall times as shown in FIG. In the ranging period in the case of HPRF, Mrng pulses are code-modulated using the code of the Mrng chip.

レンジング期間の符号化の方式としては、SS変調(非特許文献3)が考えられる。具体的には、例えばM系列コード(非特許文献4)があり、他のコードでもよい。この符号化の中には、±1内の小数を含むランダム信号(ノイズ)も含まれるものとする。   As a coding method for the ranging period, SS modulation (Non-patent Document 3) is considered. Specifically, for example, there is an M series code (Non-Patent Document 4), and other codes may be used. This encoding includes a random signal (noise) including a decimal number within ± 1.

また、ランダム信号としては、位相をランダムにすることであり、例えば周波数を変えて変調(周波数ホッピング)する方式も含まれる。この場合は、ローカル信号は同一にして、ローカル信号からの周波数を変化させれば、コヒーレント性を確保して周波数を変化できる。この信号符号列を用いて、次式に示すように、信号位相を変化させて、送信用信号を生成する。

Figure 2018205174
Further, the random signal is to make the phase random, and includes a method of modulating (frequency hopping) by changing the frequency, for example. In this case, if the local signal is the same and the frequency from the local signal is changed, the frequency can be changed while ensuring coherency. Using this signal code string, as shown in the following equation, the signal phase is changed to generate a transmission signal.
Figure 2018205174

上記はBPSK(Binary Phase shift Keying、非特許文献3)の場合であるが、他の位相変調方式でもよい。   The above is the case of BPSK (Binary Phase Shift Keying, Non-Patent Document 3), but other phase modulation methods may be used.

本実施形態では、レンジング期間の信号を用いて相関処理をするための基準参照信号を生成する。基準参照信号としては、CW期間で出力した目標速度を用いる。

Figure 2018205174
In the present embodiment, a reference signal for correlation processing is generated using a signal in the ranging period. As the reference reference signal, the target speed output in the CW period is used.
Figure 2018205174

設定した基準参照信号長はMrngであり、レンジ圧縮処理(相関処理、非特許文献11)のために符号長(Mrng)をレンジング期間にする。このために、ゼロ埋めしたものを参照信号とする。

Figure 2018205174
The set standard reference signal length is Mrng, and the code length (Mrng) is set to the ranging period for the range compression process (correlation process, Non-Patent Document 11). For this purpose, the zero-padded signal is used as a reference signal.
Figure 2018205174

この参照信号と入力信号との相関を算出するために、参照信号をFFT処理する。

Figure 2018205174
In order to calculate the correlation between the reference signal and the input signal, the reference signal is subjected to FFT processing.
Figure 2018205174

一方、レンジング期間の受信信号は次式で表すことができる。

Figure 2018205174
On the other hand, the received signal during the ranging period can be expressed by the following equation.
Figure 2018205174

受信信号をFFT処理して

Figure 2018205174
The received signal is FFT processed
Figure 2018205174

レンジ圧縮処理42(相関処理)は周波数軸の乗算を逆FFTして、次式となる。

Figure 2018205174
In the range compression process 42 (correlation process), the multiplication of the frequency axis is inverse FFTed to obtain the following expression.
Figure 2018205174

Figure 2018205174
Figure 2018205174

この様子を図20に示す。目標距離は、srng(t)をCFAR(3D)等によりスレショルド検出して、距離抽出(34b)において時間軸を距離軸に変換すれば算出できる。速度(34a)については、CW期間のデータにより算出した結果を出力する。   This is shown in FIG. The target distance can be calculated by detecting the threshold of srng (t) with CFAR (3D) or the like and converting the time axis to the distance axis in the distance extraction (34b). For the speed (34a), the result calculated from the data of the CW period is output.

CW期間では、図18に示すように、送受信器2からのΣ受信信号を用いてCFAR(32)により検出したデータを用いてクラスタ分析(33a)による検出を行い、目標のレンジ−ドップラセルを特定する。一方、送受信器2からのΔ受信信号(ΔAZとΔEL)について、Σ信号と同一の検出セルを用いれば、測角(37)できる。この測角値(AZ角とEL角)と、測距されたレンジを用いれば、目標の3次元位置座標(38)を算出できる。   In the CW period, as shown in FIG. 18, detection by the cluster analysis (33a) is performed using the data detected by the CFAR (32) using the Σ received signal from the transceiver 2, and the target range-Doppler cell is specified. To do. On the other hand, with respect to the Δ received signals (ΔAZ and ΔEL) from the transmitter / receiver 2, angle measurement (37) can be performed by using the same detection cell as the Σ signal. The target three-dimensional position coordinate (38) can be calculated by using the angle measurement value (AZ angle and EL angle) and the range measured.

以上、観測時間をCW期間とレンジング期間に分けて、CW期間でクラスタ分析により目標速度を算出し、レンジング期間において、目標速度により補正した参照信号を用いてレンジ圧縮して目標距離を出力する手法について述べた。   As described above, the observation time is divided into the CW period and the ranging period, the target speed is calculated by cluster analysis in the CW period, and the target distance is output by compressing the range using the reference signal corrected by the target speed in the ranging period. Said.

なお、本実施形態では、CW期間とレンジング期間を、単パルス(HPRF)の場合について述べたが、長パルスを用いて、パルス内でSS変調を行う場合にも、同様の手法が適用できる。   In the present embodiment, the case where the CW period and the ranging period are single pulses (HPRF) has been described. However, the same technique can be applied to the case where SS modulation is performed within a pulse using a long pulse.

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、クラスタ分析により抽出した目標クラスタ候補の観測値座標を用いて2次元座標(レンジ−ドップラ軸)にプロットし、2次元のプロット座標を入力として、ニューラルネットワーク(NN)を用いて目標か誤検出かのフィルタ処理を行う。これにより、符号化またはランダム信号(ノイズ)による変調パルスを送受信し、誤検出中の目標を抽出して目標速度を検出し、その速度により補正した参照信号を用いて、レンジ圧縮し、目標の速度と距離を出力することができる。   As described above, the radar apparatus according to the present embodiment plots two-dimensional coordinates (range-Doppler axis) using the observation value coordinates of the target cluster candidate extracted by the cluster analysis as input. Then, a filter process for target or false detection is performed using a neural network (NN). As a result, a modulated pulse by encoding or random signal (noise) is transmitted / received, a target being erroneously detected is detected, a target speed is detected, a range is compressed using a reference signal corrected by the speed, Speed and distance can be output.

(第8の実施形態)−モノパルス測角
第7の実施形態では、測角についてCW期間(ドップラ観測)のΣとΔを用いて行う方式について述べた。この場合、クラスタ分析後に残留した誤検出に対してもΣとΔ信号による測角処理を実施することになり、処理規模が増える。
(Eighth Embodiment) -Monopulse Angle Measurement In the seventh embodiment, a method is described in which angle measurement is performed using Σ and Δ in the CW period (Doppler observation). In this case, the angle measurement processing using the Σ and Δ signals is performed even for erroneous detection remaining after the cluster analysis, and the processing scale increases.

この対策として、本実施形態では、レンジング期間(レンジ観測)のデータを用いて、測角処理を行う場合について述べる。   As a countermeasure, in the present embodiment, a case where angle measurement processing is performed using data of a ranging period (range observation) will be described.

本実施形態に係るレーダ装置は、図21に示すように、Δ系レンジ観測用の系統としてレンジ圧縮部3F及びセル抽出部36を備える。すなわち、CW期間のΣの速度を用いて、参照信号を生成するまでは第7の実施形態と同じである。Σ信号を用いてクラスタ分析により検出した算出速度を用いて、Σ信号とΔ信号のレンジ圧縮を行う。Σ信号によりCFAR検出を行い(3D)、測距する(34b)。また、ΣとΔのレンジ圧縮処理後のデータを用いて、Σ信号により検出したセルと同じΔ信号のレンジ−ドップラのセルをセル抽出して(36)、モノパルス測角を行い(37)、3次元の位置座標を出力する(38)。このように、レンジ圧縮の際の相関処理により、誤検出は抑圧されるため、目標の検出セルのみに対して測角することができ、処理規模を低減できる効果が期待できる。   As shown in FIG. 21, the radar apparatus according to the present embodiment includes a range compression unit 3F and a cell extraction unit 36 as a Δ system range observation system. That is, it is the same as in the seventh embodiment until the reference signal is generated using the speed of Σ in the CW period. The range compression of the Σ signal and the Δ signal is performed using the calculation speed detected by the cluster analysis using the Σ signal. CFAR detection is performed using the Σ signal (3D), and the distance is measured (34b). Further, using the data after the range compression processing of Σ and Δ, the cell of a range-Doppler cell having the same Δ signal as that detected by the Σ signal is extracted (36), and monopulse angle measurement is performed (37), Three-dimensional position coordinates are output (38). As described above, since the erroneous detection is suppressed by the correlation processing at the time of range compression, the angle can be measured only with respect to the target detection cell, and an effect of reducing the processing scale can be expected.

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、モノパルス出力のΣ(和)とΔ(差、ΔAZまたはΔEL)のうち、Σ信号の送受信信号のクラスタ分析により目標検出して目標速度を抽出した後、符号化またはランダム信号(ノイズ)による変調パルスを送受信し、目標からの反射信号の受信信号を、目標速度により補正した参照信号を用いてレンジ圧縮して距離を出力し、モノパルス出力のΔ信号については、目標速度により補正した参照信号を用いて、レンジ圧縮した信号を用いて、モノパルス測角処理する。これにより、低SN信号や誤検出が多い場合でも、クラスタ分析により抽出したΣ信号と同じセルのΔ信号を用いることで、モノパルス測角が可能となる。   As described above, the radar apparatus according to the present embodiment extracts a target speed by detecting a target by cluster analysis of a transmission / reception signal of a Σ signal, out of Σ (sum) and Δ (difference, ΔAZ or ΔEL) of a monopulse output. After that, a modulated pulse by encoding or random signal (noise) is transmitted / received, the received signal of the reflected signal from the target is range compressed using the reference signal corrected by the target speed, and the distance is output, and the monopulse output For the Δ signal, monopulse angle measurement processing is performed using a range-compressed signal using a reference signal corrected by the target speed. Thereby, even when there are many low SN signals and false detections, monopulse angle measurement is possible by using the Δ signal of the same cell as the Σ signal extracted by cluster analysis.

(第9の実施形態)−拡張アレイによるモノパルス測角
第8の実施形態では、測角についてレンジング期間(レンジ観測)のデータを用いて、測角処理を行う場合について述べた。この場合、目標SNが低い場合には、測角精度が劣化する。本実施形態では、この対策について述べる。
(Ninth embodiment)-Monopulse angle measurement by expansion array In the eighth embodiment, the case where angle measurement processing is performed using the data of the ranging period (range observation) is described. In this case, when the target SN is low, the angle measurement accuracy deteriorates. In this embodiment, this countermeasure will be described.

本実施形態に係るレーダ装置は、図22に示すように、測距部34bと測角部37との間に拡張アレイ3Fが配置される。すなわち、本実施形態では、CW期間のΣの速度を用いて参照信号を生成し、Σ信号とΔ信号のレンジ圧縮を行う(3D,3F)。Σ信号によりCFAR検出を行い(3E)、測距する(34b)。また、検出したセルと同じレンジ−ドップラのセルを抽出して(36)、拡張アレイ処理を行う(3G)。この様子を図23に示す。   In the radar apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 22, an extended array 3 </ b> F is disposed between the distance measuring unit 34 b and the angle measuring unit 37. That is, in this embodiment, a reference signal is generated using the speed of Σ in the CW period, and range compression of the Σ signal and the Δ signal is performed (3D, 3F). CFAR detection is performed using the Σ signal (3E), and the distance is measured (34b). Further, a cell of the same range-Doppler as the detected cell is extracted (36), and an extended array process is performed (3G). This is shown in FIG.

図23において、A軸(EL軸)では、モノパルス出力ΣとΔELより、上下に開口分割した信号Xa1とXa2の信号を生成する。

Figure 2018205174
In FIG. 23, on the A axis (EL axis), signals Xa1 and Xa2 are generated by dividing the aperture vertically from monopulse outputs Σ and ΔEL.
Figure 2018205174

同様に、B軸(AZ軸)では、モノパルス出力ΣとΔELより、左右に開口分割した信号Xb1とXb2の信号を生成する。

Figure 2018205174
Similarly, on the B axis (AZ axis), signals Xb1 and Xb2 that are divided into left and right apertures are generated from the monopulse outputs Σ and ΔEL.
Figure 2018205174

拡張アレイ処理としては、KR積を用いると、次式となる。レンジ−ドップラ軸で分離したP個の信号の各々について、A軸とB軸アレイ信号(XaとXb)を抽出し、拡張アレイ処理を行う部分を定式化する。まず、観測方向(AZ,EL)を含めた2軸の入力信号を、それぞれXa、Xbと表すと図24の座標系により次式となる。なお、位相中心は、A軸とB軸で一致する。

Figure 2018205174
When the KR product is used as the extended array process, the following expression is obtained. For each of the P signals separated by the range-Doppler axis, the A-axis and B-axis array signals (Xa and Xb) are extracted, and a portion for performing the extended array processing is formulated. First, when the biaxial input signals including the observation direction (AZ, EL) are expressed as Xa and Xb, respectively, the following equation is obtained by the coordinate system of FIG. The phase center coincides with the A axis and the B axis.
Figure 2018205174

Figure 2018205174
Figure 2018205174

本実施形態では、Na=2、Nb=2である。

Figure 2018205174
In this embodiment, Na = 2 and Nb = 2.
Figure 2018205174

以上より、仮想平面アレイの位相中心に入力される信号Xinとして、2軸の信号XaとXbは次式となる。

Figure 2018205174
From the above, as the signal Xin input to the phase center of the virtual plane array, the biaxial signals Xa and Xb are expressed by the following equations.
Figure 2018205174

次にこの信号(Xa,Xb)を用いて、拡張アレイ処理としてKR積アレイ処理を行う。

Figure 2018205174
Next, using this signal (Xa, Xb), KR product array processing is performed as extended array processing.
Figure 2018205174

Figure 2018205174
Figure 2018205174

この左端と上端の要素をベクトル化すると、次式となる。

Figure 2018205174
When the left and upper end elements are vectorized, the following equation is obtained.
Figure 2018205174

このXkra,Xkrbを新しい拡張アレイの素子信号(XaとXb)として、受信ビームを形成すればよい。   A reception beam may be formed by using Xkra and Xkrb as element signals (Xa and Xb) of the new expansion array.

受信ビーム出力は、(27)式の要素に、ビーム指向方向制御用の複素ウェイトを乗算後、DBF(Digital Beam Forming、非特許文献1)による加算を行い、次式となる。

Figure 2018205174
The received beam output is multiplied by a complex weight for beam directing direction control by the element of equation (27), and then added by DBF (Digital Beam Forming, Non-Patent Document 1) to obtain the following equation.
Figure 2018205174

ビーム指向方向制御用のウェイトWapnm,Wbpnmは次式で表現できる。

Figure 2018205174
The weights Wapnm and Wbpnm for controlling the beam direction can be expressed by the following equations.
Figure 2018205174

Figure 2018205174
Figure 2018205174

本実施形態のNa=Nb=2の場合、拡張アレイは、図25に示すようになり、拡張アレイの全体のサブアレイを用いて、ΣallとΔallを形成できる。

Figure 2018205174
When Na = Nb = 2 in the present embodiment, the extended array is as shown in FIG. 25, and Σall and Δall can be formed using the entire subarray of the extended array.
Figure 2018205174

このビームを用いて、図21の誤差電圧を計算してテーブル化しておき、観測値の誤差電圧により目標角度を算出する。

Figure 2018205174
Using this beam, the error voltage of FIG. 21 is calculated and tabulated, and the target angle is calculated from the error voltage of the observed value.
Figure 2018205174

以上のように、本実施形態に係るレーダ装置は、モノパルス出力のΣ(和)とΔ(差、ΔAZまたはΔEL)のうち、Σ信号の送受信信号のクラスタ分析により目標検出して目標速度を抽出した後、符号化またはランダム信号(ノイズ)による変調パルスを送受信し、目標からの反射信号を、目標速度により補正した参照信号を用いてレンジ圧縮したΣ信号と、モノパルス出力のΔ信号については、目標速度により補正した参照信号を用いて、レンジ圧縮したΔ信号を得て、Σ信号とΔ信号より、開口2分割(AZ面またはEL面)の信号Σ1とΣ2を算出し、Σ1とΣ2の拡張アレイ処理により、Σa1〜Σa3の仮想アレイ信号を得て、仮想アレイ信号より、全体開口のΣallとΔallを算出し、モノパルス測角により測角値を出力する。これにより、低SN信号や誤検出が多い場合でも、クラスタ分析により抽出したΣ信号と同じセルのΔ信号を用いて、拡張アレイ処理することで高精度なモノパルス測角が可能となる。   As described above, the radar apparatus according to the present embodiment extracts a target speed by detecting a target by cluster analysis of a transmission / reception signal of a Σ signal, out of Σ (sum) and Δ (difference, ΔAZ or ΔEL) of a monopulse output. After that, the modulation pulse by encoding or random signal (noise) is transmitted and received, and the Σ signal obtained by performing range compression on the reflected signal from the target using the reference signal corrected by the target speed, and the Δ signal of the monopulse output, A range-compressed Δ signal is obtained using the reference signal corrected according to the target speed, and the signals Σ1 and Σ2 of the aperture divided into two (AZ plane or EL plane) are calculated from the Σ signal and Δ signal, and Σ1 and Σ2 The expanded array process obtains the virtual array signals Σa1 to Σa3, calculates Σall and Δall of the entire aperture from the virtual array signal, and outputs a measured value by monopulse angle measurement. As a result, even when there are many low SN signals and false detections, highly accurate monopulse angle measurement is possible by performing an extended array process using the Δ signal of the same cell as the Σ signal extracted by cluster analysis.

なお、本発明は上記実施形態をそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

1…アンテナ、
2…送受信器、21…送受信部、22…変調制御部、
3…信号処理器、31…Σ観測処理部、32…CFAR処理部、33,33a,33b…クラスタ分析部、34…測距・測速部、34a…測速部、34b…測距部、35…Δ観測処理部、36…セル抽出部、37…測角部、38…3次元位置座標出力部、39…疑似高分解能化処理部、3A…目標補間部、3B…目標候補抽出フィルタ、3B1…2次元データ生成部、3B2…列ベクトル変換部、3B3…NN(ニューラルネットワーク)処理部、3B4…フィルタ、3C…参照信号生成部、3D,3F…レンジ圧縮部、3E…CFAR処理部、3G…拡張アレイ。
1 ... antenna,
2 ... transceiver, 21 ... transceiver, 22 ... modulation controller,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Signal processor, 31 ... (Sigma) observation processing part, 32 ... CFAR processing part, 33, 33a, 33b ... Cluster analysis part, 34 ... Distance measurement / speed measurement part, 34a ... Speed measurement part, 34b ... Distance measurement part, 35 ... Δ observation processing unit, 36 ... cell extraction unit, 37 ... angle measurement unit, 38 ... three-dimensional position coordinate output unit, 39 ... pseudo high resolution processing unit, 3A ... target interpolation unit, 3B ... target candidate extraction filter, 3B1 ... 2D data generation unit, 3B2 ... column vector conversion unit, 3B3 ... NN (neural network) processing unit, 3B4 ... filter, 3C ... reference signal generation unit, 3D, 3F ... range compression unit, 3E ... CFAR processing unit, 3G ... Expansion array.

Claims (10)

パルスまたは連続波を送受信してN回(N≧1)のCPI(Coherent Pulse Interval:コヒーレントパルス積分期間)データからレンジ−ドップラデータを作成するレーダ装置において、
前記レンジ−ドップラデータについて所定のスレショルドを超えるレンジ−ドップラ軸のセルを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出されたセルを用いてクラスタを分析することで目標候補となるクラスタの代表値を選出するクラスタ分析手段と、
前記代表値から目標のレンジ−ドップラを抽出し、測距、測速及び測角の少なくともいずれかの処理を行って目標観測値を出力する観測値出力手段と
を具備するレーダ装置。
In a radar apparatus that generates range-Doppler data from N times (N ≧ 1) CPI (Coherent Pulse Interval) data by transmitting and receiving pulses or continuous waves,
Extraction means for extracting cells of a range-Doppler axis exceeding a predetermined threshold for the range-Doppler data;
Cluster analysis means for selecting a representative value of the target cluster by analyzing the cluster using the cells extracted by the extraction means;
A radar apparatus comprising: an observation value output means for extracting a target range-Doppler from the representative value, performing at least one of ranging, speed measurement, and angle measurement to output a target observation value.
さらに、各CPIのレンジ−ドップラデータを2次元逆FFT処理して、レンジ軸とドップラ軸でゼロ埋めした後、2次元FFT処理して疑似高分解能化して前記レンジ−ドップラデータを作成する疑似高分解能化手段を備える請求項1記載のレーダ装置。   Further, the range-Doppler data of each CPI is subjected to two-dimensional inverse FFT processing, zero-filled with the range axis and the Doppler axis, and then subjected to two-dimensional FFT processing to increase the pseudo-high resolution to create the range-Doppler data. The radar apparatus according to claim 1, further comprising resolution means. 前記クラスタ分析手段は、前記クラスタの分析処理を複数回実施する請求項1記載のレーダ装置。   The radar apparatus according to claim 1, wherein the cluster analysis unit performs the cluster analysis processing a plurality of times. さらに、前記クラスタ分析手段の分析結果について、Nフレーム分の目標候補を抽出した後、補間曲線を用いて目標クラスタの領域を補間して、目標観測値の欠落を補間する目標補間手段を備える請求項1記載のレーダ装置。   Furthermore, after extracting target candidates for N frames from the analysis result of the cluster analysis means, a target interpolation means for interpolating a target cluster region using an interpolation curve to interpolate missing target observation values is provided. Item 2. The radar device according to item 1. 前記クラスタ分析手段は、前記クラスタの分析手法としてDBSCAN(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise)方式を用いる請求項1記載のレーダ装置。   The radar apparatus according to claim 1, wherein the cluster analysis unit uses a DBSCAN (Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise) method as the cluster analysis method. さらに、前記クラスタの分析により抽出した目標クラスタ候補の観測値座標を用いてレンジ−ドップラ軸の2次元座標にプロットし、その2次元のプロット座標を入力として、ニューラルネットワークを用いて目標か誤検出かのフィルタ処理を行うフィルタ処理手段を備える請求項1記載のレーダ装置。   Further, using the observed value coordinates of the target cluster candidate extracted by the analysis of the cluster, it is plotted on the two-dimensional coordinates of the range-Doppler axis, and the two-dimensional plot coordinates are used as input, and the target is erroneously detected using a neural network. The radar apparatus according to claim 1, further comprising filter processing means for performing such filter processing. さらに、前記送受信するフレーム期間をCW期間とレンジング期間に分割し、CW期間では前記クラスタの分析処理を用いて目標速度を算出し、レンジング期間では目標速度を用いて圧縮のための参照信号を補正して測距する期間分割処理手段を備える請求項1記載のレーダ装置。   Further, the frame period to be transmitted / received is divided into a CW period and a ranging period. In the CW period, a target speed is calculated using the analysis processing of the cluster, and a reference signal for compression is corrected using the target speed in the ranging period. The radar apparatus according to claim 1, further comprising a period division processing unit that measures the distance. 前記送受信において、モノパルス出力のΣ(和)とΔ(差、ΔAZまたはΔEL)のうち、Σ信号の送受信信号のクラスタ分析により目標検出して目標速度を抽出した後、符号化またはランダム信号(ノイズ)による変調パルスを送受信し、目標からの反射信号の受信信号を、目標速度により補正した参照信号を用いてレンジ圧縮して距離を出力し、モノパルス出力のΔ信号については、目標速度により補正した参照信号を用いて、レンジ圧縮した信号を用いて、モノパルス測角処理する請求項1記載のレーダ装置。   In the transmission / reception, the target speed is extracted by cluster analysis of the Σ signal transmission / reception signal out of Σ (sum) and Δ (difference, ΔAZ or ΔEL) of the monopulse output, and then the encoded or random signal (noise) is detected. ), The range of the received signal of the reflected signal from the target is compressed using the reference signal corrected by the target speed, and the distance is output, and the Δ signal of monopulse output is corrected by the target speed The radar apparatus according to claim 1, wherein monopulse angle measurement processing is performed using a range-compressed signal using a reference signal. 前記送受信において、モノパルス出力のΣ(和)とΔ(差)のうち、Σ信号の送受信信号のクラスタ分析により目標検出して目標速度を抽出した後、符号化またはランダム信号(ノイズ)による変調パルスを送受信し、目標からの反射信号を、目標速度により補正した参照信号を用いてレンジ圧縮したΣ信号と、モノパルス出力のΔ信号については、目標速度により補正した参照信号を用いて、レンジ圧縮したΔ信号を得て、Σ信号とΔ信号より、開口2分割の信号を算出し、拡張アレイ処理により仮想アレイ信号を得て、仮想アレイ信号より、全体開口のΣ信号とΔ信号を算出し、モノパルス測角により測角値を出力する請求項1記載のレーダ装置。   In the transmission / reception, a target pulse is extracted by cluster analysis of the Σ signal transmission / reception signal out of Σ (sum) and Δ (difference) of the monopulse output, and then the target pulse is extracted, and then a modulated pulse by encoding or random signal (noise) The Σ signal that was range compressed using the reference signal corrected by the target speed and the Δ signal of the monopulse output was subjected to range compression using the reference signal corrected by the target speed. Obtain the Δ signal, calculate the signal divided by the aperture from the Σ signal and the Δ signal, obtain the virtual array signal by the extended array processing, calculate the Σ signal and the Δ signal of the entire aperture from the virtual array signal, The radar apparatus according to claim 1, wherein the angle measurement value is output by monopulse angle measurement. パルスまたは連続波を送受信してN回(N≧1)のCPI(Coherent Pulse Interval:コヒーレントパルス積分期間)データからレンジ−ドップラデータを作成するレーダ装置のレーダ信号処理方法において、
前記レンジ−ドップラデータについて所定のスレショルドを超えるレンジ−ドップラ軸のセルを抽出し、
抽出されたセルを用いてクラスタを分析することで目標候補となるクラスタの代表値を選出し、
前記代表値から目標のレンジ−ドップラを抽出し、測距、測速及び測角の少なくともいずれかの処理を行って目標観測値を出力するレーダ装置のレーダ信号処理方法。
In a radar signal processing method of a radar apparatus that generates range-Doppler data from N times (N ≧ 1) CPI (Coherent Pulse Interval) data by transmitting and receiving pulses or continuous waves,
Extracting cells of the range-Doppler axis exceeding the predetermined threshold for the range-Doppler data;
Analyzing clusters using the extracted cells to select representative values for target candidate clusters,
A radar signal processing method of a radar apparatus that extracts a target range-Doppler from the representative value, performs at least one of distance measurement, speed measurement, and angle measurement, and outputs a target observation value.
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