JP2019070565A - Radar device, false image reducing method for radar device, and false image reducing program for radar device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電波の送受信により障害物等の物標を探知するレーダ装置、レーダ装置の偽像低減方法およびレーダ装置の偽像低減プログラムに関する。 The present invention relates to a radar device that detects a target such as an obstacle by transmitting and receiving radio waves, a method of reducing a false image of the radar device, and a program of reducing a false image of the radar device.
レーダ装置には各種のものがあり、例えばアンテナを回転させないで電波を送受信する装置がある。こうしたレーダ装置では、アンテナに大きなサイドローブ発生する場合がある(例えば、特許文献1参照。)。この場合、物標が単一であっても、メインローブにより物標が検出されると共にサイドローブでも物標が検出される。この結果、1つの物標であっても、物標が複数検出されることになり、サイドローブによる偽像がレーダ上に発生する。 There are various types of radar devices, for example, devices that transmit and receive radio waves without rotating the antenna. In such a radar device, a large side lobe may be generated in the antenna (see, for example, Patent Document 1). In this case, even if the target is single, the target is detected by the main lobe and the target is also detected in the side lobe. As a result, even with one target, a plurality of targets will be detected, and false images due to side lobes will be generated on the radar.
こうしたサイドローブによる物標の検出を防ぐために、サイドローブそのものを小さくするアンテナつまり低サイドローブアンテナがある。この低サイドローブアンテナによれば、アンテナで発生するサイドローブを小さくして、その影響を少なくすることができる。 In order to prevent the detection of the target due to such side lobes, there is an antenna which makes the side lobe itself smaller, that is, a low side lobe antenna. According to this low side lobe antenna, it is possible to reduce the side lobe generated by the antenna and reduce its influence.
しかし、先に述べた低サイドローブアンテナには次の課題がある。レーダ装置のアンテナとして低サイドローブアンテナを使用し、サイドローブ自体を小さくしようとすると、アンテナの利得が下がってしまう。この結果、アンテナからのメインローブのビーム幅が広くなり、レーダの探知距離と分解能の両方が低下してしまう。 However, the low side lobe antenna described above has the following problems. If a low sidelobe antenna is used as the antenna of the radar device and the side lobe itself is made smaller, the gain of the antenna is lowered. As a result, the beam width of the main lobe from the antenna widens, and both the detection range and the resolution of the radar decrease.
この発明の目的は、前記の課題を解決し、サイドローブによる影響だけを低減することができるレーダ装置、レーダ装置の偽像低減方法およびレーダ装置の偽像低減プログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a radar device capable of reducing only the influence of side lobes, a method of reducing a false image of a radar device, and a program of reducing a false image of a radar device.
前記の課題を解決するために、請求項1の発明は、受信アンテナからの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置を備えるレーダ装置において、前記信号処理装置は、前記処理信号を基に物標を検出する第1の手段と、前記第1の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定する第2の手段と、前記第2の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する第3の手段と、を備えることを特徴とするレーダ装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a radar apparatus comprising: a signal processing apparatus for processing a received signal from a receiving antenna to create a processed signal representing a target; A first means for detecting a target based on the processed signal; a second means for determining whether a detection target detected by the first means is due to a side lobe of the antenna; Providing a third means for performing processing to reduce the amplitude of the detection target when the means is determined to be a detection target based on the side lobe, thereby producing a processing signal in which the influence by the side lobe is reduced It is a radar device that is characterized.
請求項1の発明では、受信アンテナからの受信信号を基に第1の手段が物標を検出する。第2の手段は、第1の手段が検出した検出物標がアンテナのサイドローブによるものかを判定する。次に、第2の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、第3の手段は、この検出物標の振幅を低減する処理を行う。これにより、第3の手段は、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する。 According to the first aspect of the present invention, the first means detects a target based on the received signal from the receiving antenna. The second means determines whether the detection target detected by the first means is due to the side lobe of the antenna. Next, when the second means determines that the detection target is a side lobe, the third means performs processing to reduce the amplitude of the detection target. Thereby, the third means creates a processed signal with reduced influence by side lobes.
請求項2の発明は、請求項1に記載のレーダ装置において、前記第2の手段は、サイドローブが出ると想定される方向に、前記アンテナのメインローブとサイドローブのレベル差分のレベルの物標が検出されていると、このサイドローブによる検出物標と判定する、ことを特徴とする。 The invention of claim 2 is the radar apparatus according to claim 1, wherein the second means is an object at the level difference level between the main lobe and the side lobe of the antenna in the direction in which the side lobe is assumed to come out. When a target is detected, it is determined that the target target is a side target.
請求項3の発明は、請求項1または2に記載のレーダ装置において、前記第3の手段は、前記メインローブと前記サイドローブとのレベル差分だけこのサイドローブによる検出物標の振幅を低減することで、このサイドローブによる影響を低減する、ことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the radar apparatus according to claim 1 or 2, wherein the third means reduces the amplitude of the detection target by the side lobes by the level difference between the main lobe and the side lobes. To reduce the influence of the side lobes.
請求項4の発明は、受信アンテナからの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置を備えるレーダ装置の偽像低減方法において、前記信号処理装置は、前記処理信号を基に物標を検出し、前記第1の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定し、前記第2の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する、ことを特徴とするレーダ装置の偽像低減方法である。
The invention according to
請求項5の発明は、受信アンテナからの受信信号を処理して物標を表す処理信号を作成する信号処理装置を備えるレーダ装置の偽像低減プログラムにおいて、前記信号処理装置のコンピュータに、前記処理信号を基に物標を検出する処理と、前記第1の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定する処理と、前記第2の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する処理と、を実行させるためのレーダ装置の偽像低減プログラムである。 The invention according to claim 5 is the fake image reduction program of a radar device comprising a signal processing device for processing a received signal from a receiving antenna to create a processed signal representing a target, the computer of the signal processing device A process of detecting a target based on a signal, a process of determining whether a detection target detected by the first means is due to a side lobe of the antenna, a detection target according to the second means is a side lobe When it is determined, the processing of reducing the amplitude of the detection target is performed to generate a processing signal in which the influence of side lobes is reduced, and a program of fake image reduction for a radar device.
請求項1、4、5の発明によれば、特別なアンテナを使用することが無くサイドローブによる影響を低減し、検出後の信号処理で安価にサイドローブによる検出物標を除去することができる。この結果、サイドローブによる影響だけを低減することができる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、サイドローブによる検出物標の判定を、サイドローブの方向と、サイドローブとメインローブのレベル差とにより行うことができる。 According to the invention of claim 2, the determination of the detection target by the side lobe can be performed by the direction of the side lobe and the level difference between the side lobe and the main lobe.
請求項3の発明によれば、メインローブとサイドローブとのレベル差分だけこのサイドローブによる検出物標の振幅を低減することで、サイドローブによる影響を低減することを可能にする。 According to the invention of claim 3, it is possible to reduce the influence of the side lobe by reducing the amplitude of the detection target by the side lobe by the level difference between the main lobe and the side lobe.
次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施の形態によるレーダ装置を図1に示す。図1のレーダ装置1はアレーアンテナ装置10と信号処理装置20とを備えている。
A radar apparatus according to this embodiment is shown in FIG. The radar device 1 of FIG. 1 includes an
アレーアンテナ装置10は、送信アンテナ11と受信アンテナ12とが上下に配置されたものであり、MIMO(Multiple Input Multiple Output)レーダアンテナである。この実施の形態では、MIMOレーダアンテナを例としているが、アレーアンテナ装置10としては、各種の方式のアンテナが使用可能である。
The
このアレーアンテナ装置10は、例えば図2に示すように、アンテナ素子FTが第1の間隔d1で配設された送信アンテナTx(送信アンテナ11)と、アンテナ素子FRが第2の間隔d2で配設され、送信アンテナTxのアンテナ素子間隔d1と同じ配列長を有する受信アンテナRx(受信アンテナ12)とで構成される。そして、送信アンテナTxの各アンテナ素子FTからの送信信号を受信アンテナRxの各アンテナ素子FRで受信し、信号処理装置20による信号処理(MIMOアレー処理)を施すことで、図中VAで示すように、間隔が広い送信アンテナTxのアンテナ素子FT間を受信アンテナRxのアンテナ素子FRで補間するように、仮想アレーアンテナVAが形成される。これにより、従来必要とされていた数分の1のアンテナ素子数で、所望のアンテナ指向性を実現できる。
For example, as shown in FIG. 2, in the
アレーアンテナ装置10では、例えば図3に示すように、所望のアンテナ指向性に係るメインローブMLの他にも、メインローブMLの両側にサイドローブSLが発生する。図3では、代表的なサイドローブについて符号を付けている。サイドローブSLは、アレーアンテナ装置10の送信アンテナ11と受信アンテナ12の素子間のばらつきなどで発生する。
In the
アレーアンテナ装置10は、受信アンテナ12の各アンテナ素子FR(図2)が受信した信号(受信信号)を信号処理装置20に送る。
The
信号処理装置20は、内部にマイクロコンピュータ等のコンピュータを備えて、アレーアンテナ装置10からの受信信号を受け取ると、各受信信号を基に仮想アレーアンテナVA(図2)のアンテナ素子からの信号を生成する。この後、信号処理装置20は、生成した信号に対してデジタルビームフォーミング(DBF)等の信号処理を行って処理信号を作成する。この処理信号は検出した物標を表すものであり、この処理信号により例えばレーダ映像が表示装置に表示される。
The
この実施の形態では、信号処理装置20は、処理信号に対して偽像低減処理を行い、偽像低減処理を行った処理信号を偽像低減信号として後段の装置、例えば表示装置に送る。このために、信号処理装置20は偽像低減処理部を備えている。この偽像低減処理部の一例を図4に示す。図4に示す偽像低減処理部21は、物標検出部21Aと、サイドローブ判定部21Bと、サイドローブ低減処理部21Cとを備えている。
In this embodiment, the
物標検出部21Aは、処理信号を受け取ると物標を検出する。例えば図5に示すように、アレーアンテナ装置10がメインローブMLとサイドローブSLとから成る放射特性をもつ場合、物標検出部21Aは、メインローブMLによる物標(検出物標)a1、b1を検出すると同時に、サイドローブSLでも物標を検出する。これにより、図6の距離−方向特性で表すように、物標検出部21Aは、メインローブMLによる物標a1、b1を検出し、サイドローブSLによる物標(検出物標)a2、b2を検出する。
The
サイドローブ判定部21Bは、物標検出部21Aによる検出物標がサイドローブによるものかどうかを判定する。このために、例えば先の図5に示す放射特性のアンテナを使用したアレーアンテナ装置10では、図7に示すように、角度差θとレベル差Dをサイドローブ判定部21Bが前もって得ておく。角度差θは、メインローブMLの角度とサイドローブSLの角度との差であり、サイドローブSLが出る角度は計算によってあらかじめ求めることができる。レベル差Dは、メインローブMLのレベルとサイドローブSLのレベルとの差である。
The side
サイドローブ判定部21Bは、物標検出部21Aから例えば図8のレベル−方位特性で示すような、検出物標a1、b1、a2、b2を示す検出結果を受け取ると、アレーアンテナ装置10におけるメインローブMLとサイドローブSLとによる角度差θとレベル差Dとを基に、サイドローブSLによる検出物標を判定する。つまり、サイドローブSLによる検出物標は、メインローブMLによる本来の検出物標a1、b1と角度差分方位とレベル差分が異なるような方向に検出される。サイドローブ判定部21Bは、検出レベルの高い検出物標から、順次サイドローブSLが出ると想定される方向に、メインローブMLとサイドローブSLのレベル差分のレベルの物標を検出した場合、これをサイドローブSLによる検出物標として抽出する。
When the side
図8では、サイドローブ判定部21Bは、検出レベルの高い検出物標a1から、サイドローブSLによる物標が出ると想定される角度差θの方向に、レベル差Dのレベルの物標a2を検出した場合に、検出物標a2をサイドローブSLによるものと判定する。この判定後に、サイドローブ判定部21Bは、次に検出レベルの高い検出物標b1について、同様にしてサイドローブSLによるものと判定する。
In FIG. 8, the side
サイドローブ低減処理部21Cは、サイドローブ判定部21BでサイドローブSLによるものと判定された検出物標について、サイドローブSLの低減処理をする。この実施の形態では、サイドローブ低減処理部21Cは、サイドローブSLによるものと判定された検出物標については、メインローブMLとサイドローブSLとのレベル差分(レベル差D)だけ検出物標の振幅を低減する。この後、サイドローブ低減処理部21Cは、サイドローブSLの低減処理をした処理信号を偽像低減信号として後段の装置に送る。
The side lobe
以上がこの実施の形態によるレーダ装置の構成である。次に、このレーダ装置1の作用について説明する。レーダ装置1のアレーアンテナ装置10は、送信アンテナTx(図2)の各アンテナ素子FTからの送信信号を受信アンテナRxの各アンテナ素子FRで受信し、受信信号を信号処理装置20に送る。
The above is the configuration of the radar device according to this embodiment. Next, the operation of the radar device 1 will be described. The
信号処理装置20は、アレーアンテナ装置10からの受信信号を受け取ると、各受信信号を基に仮想アレーアンテナVA(図2)のアンテナ素子からの信号を生成する。この後、信号処理装置20は、生成した信号に対してデジタルビームフォーミング(DBF)等の信号処理を行って処理信号を作成する。
When the
この後、信号処理装置20は処理信号に対して偽像低減処理を行う。つまり、信号処理装置20の物標検出部21Aは、処理信号を受け取ると物標を検出する。例えば、アレーアンテナ装置10がメインローブMLとサイドローブSLとから成る放射特性(図5)をもつ場合、物標検出部21Aは、メインローブMLによる物標(検出物標)a1、b1を検出すると同時に、サイドローブSLでも物標を検出する。
Thereafter, the
サイドローブ判定部21Bは、物標検出部21Aによる検出物標がサイドローブによるものかどうかを判定する。このために、例えば先の図5に示す放射特性のアンテナを使用したアレーアンテナ装置10では、角度差θ(図7)とレベル差Dをサイドローブ判定部21Bが前もって得ておく。サイドローブ判定部21Bは、物標検出部21Aから検出物標a1、b1、a2、b2(図8)を示す検出結果を受け取ると、メインローブMLとサイドローブSLとによる角度差θとレベル差Dとを基に、サイドローブSLによる検出物標を判定する。つまり、サイドローブ判定部21Bは、検出レベルの高い検出物標a1から、サイドローブSLによる物標が出ると想定される角度差θの方向に、レベル差Dのレベルの検出物標a2を検出した場合に、検出物標a2をサイドローブSLによるものと判定する。サイドローブ判定部21Bは、検出物標b2についても同様にして、サイドローブSLによるものと判定する。
The side
サイドローブ低減処理部21Cは、サイドローブ判定部21Bでサイドローブによるものと判定された検出物標について、メインローブMLとサイドローブSLとのレベル差分(レベル差D)だけ検出物標の振幅を低減する。これにより、サイドローブSLによる検出物標a2、b2を低減する。この後、サイドローブ低減処理部21Cは、サイドローブの低減処理をした処理信号を偽像低減信号として後段の装置に送る。
The side lobe
以上説明したように、この実施の形態によれば、特別なアンテナを使用することが無く、検出後の信号処理で安価にサイドローブによる検出物標の振幅を低減するので、サイドローブの影響を除去することができる。 As described above, according to this embodiment, since the amplitude of the detection target by the side lobe is reduced inexpensively by signal processing after detection without using a special antenna, the influence of the side lobe is It can be removed.
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、信号処理装置20の偽像低減処理部21を物標検出部21A、サイドローブ判定部21B、サイドローブ低減処理部21Cで構成したが、これらをプログラムによって実現し、信号処理装置20が備えるコンピュータで、このプログラムを実行するようにしてもよい。
As mentioned above, although the embodiment of this invention has been described in detail, the specific configuration is not limited to this embodiment, and even if there is a design change or the like within the scope of the present invention, Included in the invention. For example, although the false image reduction processing unit 21 of the
また、この実施の形態では、サイドローブによるものと判定された検出物標については、メインローブMLとサイドローブSLとのレベル差分(レベル差D)だけ検出物標の振幅を低減したが、特にこれに限定されることは無い。例えば、振幅を0(ゼロ)や、これに近い値にしてもよい。 Further, in this embodiment, for the detection target determined to be due to the side lobe, the amplitude of the detection target is reduced by the level difference (level difference D) between the main lobe ML and the side lobe SL. There is no limitation to this. For example, the amplitude may be 0 (zero) or a value close to this.
1 レーダ装置
10 アレーアンテナ装置
11 送信アンテナ
12 受信アンテナ
20 信号処理装置
21 偽像低減処理部
21A 物標検出部(第1の手段)
21B サイドローブ判定部(第2の手段)
21C サイドローブ低減処理部(第3の手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
21B Side lobe judgment unit (second means)
21C Side lobe reduction processing unit (third means)
Claims (5)
前記信号処理装置は、
前記処理信号を基に物標を検出する第1の手段と、
前記第1の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定する第2の手段と、
前記第2の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する第3の手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 In a radar device comprising a signal processing device that processes a received signal from a receiving antenna to create a processed signal representing a target,
The signal processing device
First means for detecting a target based on the processed signal;
A second means for determining whether a detection target detected by the first means is due to a side lobe of the antenna;
A third means for performing processing for reducing the amplitude of the detection target when the second means determines that the detection target is a side lobe, thereby producing a processing signal in which the influence of the side lobe is reduced;
A radar apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 The second means determines that a target at the level difference level between the main lobe and the side lobe of the antenna is detected in the direction in which the side lobe is assumed to be out, and the target is determined as the detection target by the side lobe. Do,
The radar device according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーダ装置。 The third means reduces the influence of the side lobe by reducing the amplitude of the detection target by the side lobe by the level difference between the main lobe and the side lobe.
The radar apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記信号処理装置は、
前記処理信号を基に物標を検出し、
前記第1の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定し、
前記第2の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する、
ことを特徴とするレーダ装置の偽像低減方法。 A false image reduction method of a radar device comprising a signal processing device for processing a received signal from a receiving antenna to create a processed signal representing a target,
The signal processing device
Detecting a target based on the processed signal;
Determining whether the detection target detected by the first means is due to the side lobe of the antenna;
When the second means determines that the detection target is a side lobe, processing for reducing the amplitude of the detection target is performed to create a processing signal in which the influence of the side lobe is reduced.
A false image reduction method of a radar device characterized in that.
前記信号処理装置のコンピュータに、
前記処理信号を基に物標を検出する処理と、
前記第1の手段が検出した検出物標が前記アンテナのサイドローブによるものかを判定する処理と、
前記第2の手段がサイドローブによる検出物標と判定した場合に、この検出物標の振幅を低減する処理を行って、サイドローブによる影響を低減した処理信号を作成する処理と、
を実行させるためのレーダ装置の偽像低減プログラム。 In a false image reduction program of a radar device comprising a signal processing device for processing a received signal from a receiving antenna to create a processed signal representing a target,
In the computer of the signal processor,
A process of detecting a target based on the processed signal;
Determining whether the detection target detected by the first means is due to the side lobe of the antenna;
When the second means determines that the detection target is a side lobe, processing for reducing the amplitude of the detection target is performed to create a processing signal in which the influence of the side lobe is reduced;
Program to reduce false image of radar device to make it run.
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