JP2019152500A - Radar system and radar signal processing method therefor - Google Patents

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Abstract

To increase the resolution of a range or Doppler even when a frequency band is narrow or an observation time is short.SOLUTION: A radar system of an embodiment generates a range-Doppler (RD) image from a received radar signal and extracts a reflection point N, selects data of a prescribed range cell width by which a bank is selected for the range axis case and data of a prescribed bank width by which a range is selected for the Doppler axis case; separates the selected data of reflection points for each group of neighborhood points and arranges them on the range and the Doppler axes; forms the partial correlation matrix of range and Doppler axes using the range and Doppler axis data obtained by performing an FFT of the range axis and an IFFT of the Doppler axis; performs the extended array processing of the range and Doppler axes using a correlation matrix based on the average value of the partial correction matrix and performs an IFFT for the range axis and an FFT for the Doppler axis and visualizes again with regard to axes for which the extended array processing is performed, and amplitude superimposes the image results for N points and outputs a high-resolution image.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本実施形態は、拡張アレイ処理を適用したレーダシステム及びそのレーダ信号処理方法に関する。   The present embodiment relates to a radar system to which extended array processing is applied and a radar signal processing method thereof.

従来のレーダシステムにあっては、レンジ分解能、ドップラ分解能の向上が要求されている。レンジ分解能を向上させるためには、送信周波数帯域を広くしたパルス圧縮等の処理が有効であるが、広帯域化が必要となる。一方、ドップラ分解能を向上させるためには、観測時間を長くする(ヒット数を増やす)必要があるが、その分、捜索フレームタイムが低下してしまう。   Conventional radar systems are required to improve range resolution and Doppler resolution. In order to improve the range resolution, processing such as pulse compression with a wide transmission frequency band is effective, but a wider band is required. On the other hand, in order to improve the Doppler resolution, it is necessary to lengthen the observation time (increase the number of hits), but the search frame time decreases accordingly.

上記の対策のために、従来では、KR(Khatri-Rao)積アレイ(非特許文献1参照)等による拡張アレイ処理が適用されている。しかしながら、レーダ目標の場合には、反射点間で相関があるため、拡張アレイ処理の実行によって偽目標が発生することがあった。   Conventionally, an extended array process using a KR (Khatri-Rao) product array (see Non-Patent Document 1) or the like is applied for the above countermeasure. However, in the case of a radar target, since there is a correlation between reflection points, a false target may occur due to the execution of the extended array process.

特開2016−121935号公報JP 2006-121935 A

KR積アレイ, Wing-Kin Ma, ‘DOA Estimation of Quasi-Stationary Signals With Less Sensors Than Sources and Unknown Spatial Noise Covariance: A Khatri-Rao Subspace Approach’, IEEE Trans. Signal Process., vol.58, no.4, pp.2168-2180, April(2010)KR product array, Wing-Kin Ma, 'DOA Estimation of Quasi-Stationary Signals With Less Sensors Than Sources and Unknown Spatial Noise Covariance: A Khatri-Rao Subspace Approach', IEEE Trans.Signal Process., Vol.58, no.4 , pp.2168-2180, April (2010) SAR方式(ISAR)、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.280-283(1996)SAR method (ISAR), Yoshida, 'Revised radar technology', IEICE, pp.280-283 (1996) SAR方式(レンジ圧縮)、大内、‘リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎’、東京電機大学出版局、pp.131-149(2003)SAR method (range compression), Ouchi, “Basics of Synthetic Aperture Radar for Remote Sensing”, Tokyo Denki University Press, pp.131-149 (2003) SAR方式(Az圧縮)、大内、‘リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎’、東京電機大学出版局、pp.171-178(2003)SAR method (Az compression), Ouchi, 'Basics of Synthetic Aperture Radar for Remote Sensing', Tokyo Denki University Press, pp.171-178 (2003) 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) 空間平均法、菊間、‘アレーアンテナによる適応信号処理’、科学技術出版、pp.163-170, pp.336-337(1999)Spatial averaging method, Kikuma, 'Adaptive signal processing with array antenna', Science and Technology Publishing, pp.163-170, 336-337 (1999) MUSIC、ESPRIT、菊間、‘アダプティブアンテナ技術’、オーム社、pp.137-164(2003)MUSIC, ESPRIT, Kikuma, 'Adaptive Antenna Technology', Ohm, pp.137-164 (2003)

以上述べたように、従来のレーダシステムにおいて、レンジ分解能を向上させるためには、送信周波数帯域を広くしたパルス圧縮等が必要となるため、広帯域化が必要であった。一方、ドップラ分解能を向上させるためには、観測時間を長く(ヒット数を増やす)する必要があり、捜索フレームタイムが低下する問題があった。上記の対策のために、拡張アレイ処理が適用されているが、レーダ目標の場合に反射点間で相関があるため、拡張アレイ処理によって偽目標が発生する場合があった。   As described above, in the conventional radar system, in order to improve the range resolution, pulse compression or the like with a wide transmission frequency band is required, and thus a wide band is necessary. On the other hand, in order to improve the Doppler resolution, it is necessary to lengthen the observation time (increase the number of hits), and there is a problem that the search frame time decreases. For the above countermeasure, the extended array processing is applied. However, since there is a correlation between reflection points in the case of a radar target, a false target may be generated by the extended array processing.

本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、周波数帯域が比較的狭い場合や、観測時間が比較的短い場合でも、レンジ分解能またはドップラ分解能の少なくともいずれかを高分解能化することのできるレーダシステム及び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 a radar system capable of increasing the resolution of at least one of range resolution or Doppler resolution even when the frequency band is relatively narrow or the observation time is relatively short. And a radar signal processing method thereof.

上記の課題を解決するために、本実施形態に係るレーダシステムは、レーダ受信信号からレンジ−ドップラ画像を生成し、前記レンジ−ドップラ画像から振幅スレショルドにより反射点Nallを抽出し、反射点毎に、レンジ軸の場合はバンクを選定した所定のレンジセル幅のデータを、ドップラ軸の場合はレンジを選定した所定のバンク幅のデータを選定し、前記抽出された反射点Nallの選定したデータを近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離し、前記グループ毎に前記反射点毎の選定したデータをレンジ軸とドップラ軸に配置し、前記レンジ軸のNr点、前記ドップラ軸のNd点の少なくともいずれか一方の軸で、レンジ軸の場合はフーリエ変換、ドップラ軸の場合は逆フーリエ変換を行い、前記フーリエ変換及び逆フーリエ変換で得たレンジ軸及びドップラ軸の少なくともいずれか一方の軸のデータを用いて、レンジ軸のNrp点またはドップラ軸のNdp点による部分相関行列を形成し、前記部分相関行列の平均値による相関行列を用いて、レンジ軸の2Nrp−1点またはドップラ軸の2Ndp−1点の拡張アレイ処理を行うことで拡張アレイベクトルを抽出し、前記拡張アレイ処理を行った軸については、レンジ軸は逆フーリエ変換、ドップラ軸はフーリエ変換を行って再度画像化し、前記N点についての画像結果を振幅重畳する。   In order to solve the above-described problem, the radar system according to the present embodiment generates a range-Doppler image from a radar reception signal, extracts a reflection point Nall from the range-Doppler image by an amplitude threshold, In the case of the range axis, the data of the predetermined range cell width with the bank selected is selected. In the case of the Doppler axis, the data of the predetermined bank width with the selected range is selected, and the selected data of the extracted reflection point Nall is in the vicinity. Are separated into N (N ≦ Nall) groups of points, and the selected data for each reflection point is arranged on the range axis and the Doppler axis for each group, and the Nr point on the range axis and the Nd point on the Doppler axis In the case of the range axis, the Fourier transform is performed, and in the case of the Doppler axis, the inverse Fourier transform is performed. Using the data of at least one of the range axis and the Doppler axis, a partial correlation matrix is formed by the Nrp point of the range axis or the Ndp point of the Doppler axis, and the correlation matrix by the average value of the partial correlation matrix is used. An extended array vector is extracted by performing an extended array process of 2Nrp-1 points of the range axis or 2Ndp-1 points of the Doppler axis. For the axis subjected to the extended array process, the range axis is inverse Fourier transform, Doppler The axis is subjected to Fourier transform and imaged again, and the image result for the N points is amplitude superimposed.

すなわち、レンジ−ドップラ軸で目標反射点を分離した後、さらに平均化した相関行列を用いて拡張アレイ処理することにより、レーダ目標のように相関のある場合でも、偽目標を発生させずに、レンジ−ドップラ軸の高分解能化を図る。   That is, after separating the target reflection point on the range-Doppler axis, the array is further expanded using the averaged correlation matrix, so that even if there is a correlation like a radar target, a false target is not generated. Increase the resolution of the range-Doppler axis.

第1の実施形態に係るレーダシステムの送信系統の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a transmission system of a radar system according to a first embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a receiving system of a radar system according to a first embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムにおいて、拡張アレイ処理を適用した場合のレンジ−ドップラ高分解能処理の流れを示すブロック図。The block diagram which shows the flow of the range-Doppler high resolution process at the time of applying an extended array process in the radar system which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムが適用された搭載レーダによるISAR処理を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the ISAR process by the mounted radar to which the radar system which concerns on 1st Embodiment was applied. 第1の実施形態に係るレーダシステムのレンジ軸演算処理を示す図。The figure which shows the range axis arithmetic processing of the radar system which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムのドップラ軸演算処理を示す図。The figure which shows the Doppler axis calculation process of the radar system which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムにおいて、ISAR画像から高分解能なレンジ−ドップラデータを得る処理の流れを示す概念図。The conceptual diagram which shows the flow of the process which acquires the high-resolution range-Doppler data from an ISAR image in the radar system which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the receiving system of the radar system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダシステムにおいて、ISAR画像から高分解能なレンジ−ドップラデータを得る処理の流れを示す概念図。The conceptual diagram which shows the flow of the process which acquires the high-resolution range-Doppler data from an ISAR image in the radar system which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the receiving system of the radar system which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係るレーダシステムにおいて、ISAR画像から高分解能なレンジ−ドップラデータを得る処理の流れを示す概念図。The conceptual diagram which shows the flow of the process which acquires the high-resolution range-Doppler data from an ISAR image in the radar system which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the receiving system of the radar system which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the receiving system of the radar system which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the receiving system of the radar system which concerns on 6th Embodiment. 第7の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the receiving system of the radar system which concerns on 7th Embodiment. 第8の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the receiving system of the radar system which concerns on 8th 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)RD軸分離後、拡張アレイ処理
図1乃至図7を参照して、第1の実施形態に係るレーダシステムを説明する。ここでは、飛翔体搭載用のレーダシステム(以下、搭載レーダ)を想定して説明する。
(First Embodiment) Extended Array Processing After RD Axis Separation A radar system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. Here, a description will be given assuming a radar system mounted on a flying object (hereinafter referred to as an on-board radar).

図1は本実施形態に係るレーダシステムの送信系統の概略構成を示すブロック図、図2は本実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図、図3はレンジ−ドップラ高分解能化の具体的な処理の流れを示すブロック図、図4は本実施形態が適用される搭載レーダによるISAR処理を説明するための概念図、図5はレンジ軸演算処理を示す図、図6はドップラ軸演算処理を示す図、図7はISAR画像から高分解能なレンジ−ドップラデータを得る処理の流れを示す概念図である。   1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a transmission system of a radar system according to the present embodiment, FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a reception system of the radar system according to the present embodiment, and FIG. 3 is a range-Doppler high resolution. FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining ISAR processing by an on-board radar to which the present embodiment is applied, FIG. 5 is a diagram showing range axis calculation processing, and FIG. FIG. 7 is a conceptual diagram showing a flow of processing for obtaining high-resolution range-Doppler data from an ISAR image.

まず、図1に示す送信系統では、送信信号生成器11で生成される送信用の基準信号を変調器12でチャープ信号により変調し、周波数変換器13で高周波(RF)信号に変換し、パルス変調器14でパルス変調して、送信アンテナ15から送信する。   First, in the transmission system shown in FIG. 1, a reference signal for transmission generated by a transmission signal generator 11 is modulated by a chirp signal by a modulator 12, converted to a radio frequency (RF) signal by a frequency converter 13, and a pulse The signal is modulated by the modulator 14 and transmitted from the transmission antenna 15.

次に、図2に示す受信系統では、目標からの反射信号を受信アンテナ21で捕捉し、受信器22でベースバンドに周波数変換した後、デジタル信号に変換する。その後、レンジ圧縮器23でパルス圧縮によるレンジ圧縮を実施し、クロスレンジ圧縮器24でslow-time軸におけるPRI(Pulse Repetition Interval:パルス繰り返し周期)間隔のFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)によるクロスレンジ圧縮を実施する。   Next, in the reception system shown in FIG. 2, the reflected signal from the target is captured by the reception antenna 21, frequency-converted to baseband by the receiver 22, and then converted to a digital signal. Thereafter, the range compressor 23 performs range compression by pulse compression, and the cross range compressor 24 performs FFT (Fast Fourier Transform) at a PRI (Pulse Repetition Interval) interval on the slow-time axis. Perform cross-range compression.

次に、反射点抽出器25でCFAR(Constant False Alarm:定誤警報確率)(非特許文献5参照)等によって反射点を抽出し、レンジ−ドップラデータを用いて、X−Y軸(レンジ−ドップラ軸に対応)画像の中で、振幅が所定のスレショルドを超える反射点のセル(Nall個)を抽出し、反射点選定器26で近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に、図3に示すレンジ−ドップラ軸(fast-slow-time軸)に配置する。   Next, the reflection point extractor 25 extracts reflection points by CFAR (Constant False Alarm: Constant False Alarm Probability) (see Non-Patent Document 5) or the like, and uses the range-Doppler data to obtain the XY axis (range- (Corresponding to the Doppler axis) In the image, the cells (Nall) of the reflection points whose amplitude exceeds the predetermined threshold are extracted, and the reflection point selector 26 is used for each N (N ≦ Nall) group of nearby points. It is arranged on the range-Doppler axis (fast-slow-time axis) shown in FIG.

次に、レンジ軸FFT/ドップラ軸IFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)27で、抽出セルに対してレンジ軸(Na点)のFFT処理、ドップラ軸(Nb点)のIFFT処理の少なくともいずれか一方を実行する。ここで、反射点間の相関を抑圧するために、図3に示すように、部分相関行列平均化処理器28でレンジ軸、ドップラ軸の相関行列を部分行列に分離して平均化する(非特許文献6参照)。レンジ軸のFFT出力は拡張処理器29の入力ベクトルXaとなり、ドップラ軸のIFFT出力は拡張処理器29の入力ベクトルXbとなる。   Next, in a range axis FFT / Doppler axis IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) 27, at least an FFT process of the range axis (Na point) and an IFFT process of the Doppler axis (Nb point) are performed on the extracted cell. Do either one. Here, in order to suppress the correlation between the reflection points, as shown in FIG. 3, the partial correlation matrix averaging processor 28 separates the correlation matrix of the range axis and the Doppler axis into partial matrices and averages them (non-null). (See Patent Document 6). The FFT output of the range axis becomes the input vector Xa of the extension processor 29, and the IFFT output of the Doppler axis becomes the input vector Xb of the extension processor 29.

次に、上記入力ベクトル信号(Xa,Xb)を用いて、拡張処理器29でKR積アレイ処理(非特許文献1参照)を行う。拡張アレイ処理後、レンジ軸IFFT/ドップラ軸FFT2Aで、レンジ軸(Na点)の場合は拡張アレイ出力XaをIFFT処理し、ドップラ軸(Nb点)の場合は拡張アレイ出力XbをFFT処理することで、それぞれ高分解能のレンジ−ドップラデータを得る。このように抽出した1点に対する処理を全抽出点に対応してN回繰り返し、重畳器2Bで重畳してレンジ−ドップラデータを得る。   Next, using the input vector signals (Xa, Xb), the extended processor 29 performs KR product array processing (see Non-Patent Document 1). After the extended array processing, the range axis IFFT / Doppler axis FFT2A performs IFFT processing on the extended array output Xa in the case of the range axis (Na point), and FFT processing on the extended array output Xb in the case of the Doppler axis (Nb point). Thus, high-resolution range-Doppler data is obtained. The processing for one point extracted in this way is repeated N times corresponding to all the extracted points, and is superposed by the superimposer 2B to obtain range-Doppler data.

上記構成によるレーダシステムにおいて、図4乃至図7を参照して本実施形態の具体的な処理内容を説明する。   In the radar system configured as described above, specific processing contents of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 7.

本実施形態に係るレーダシステムは、航空機の搭載レーダの場合、図4に示すように、飛翔経路上において、実開口ビームが目標に常に照射されるようにビームを向ける。そして、図5(a)〜(d)に示すように合成開口時間(1サイクル)内でPRI(Pulse Repetition Interval:パルス繰り返し間隔)(送受信データ間隔に相当)で送信したパルス毎に、PRI内のレンジセル単位でデータを取得し、この取得データを用いてISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar:合成開口レーダ)処理(非特許文献2参照)を実施する。   In the case of an aircraft-mounted radar, the radar system according to the present embodiment directs the beam so that the actual aperture beam is always irradiated to the target on the flight path as shown in FIG. Then, as shown in FIGS. 5A to 5D, for each pulse transmitted at PRI (Pulse Repetition Interval) (corresponding to transmission / reception data interval) within the synthetic aperture time (1 cycle), Data is acquired in units of range cells, and ISAR (Inverse Synthetic Aperture Radar) processing (see Non-Patent Document 2) is performed using the acquired data.

なお、図4は搭載レーダの場合の図であるが、本実施形態ではレンジ−ドップラデータ(RDデータ)が得られればよく、さらに高分解能化を図る場合にはISAR画像を得るものとする。また、レーダシステムは搭載レーダのように移動する場合のみでなく、固定した場合(目標は移動)でもよい。   FIG. 4 is a diagram in the case of an on-board radar. In this embodiment, it is sufficient that range-Doppler data (RD data) is obtained, and an ISAR image is obtained when higher resolution is to be achieved. Further, the radar system may be not only moved as in the case of the on-board radar but also fixed (the target is moving).

まずレンジ圧縮(23)について述べる(非特許文献3参照)。レンジ圧縮は、入力信号とレンジ圧縮用信号の相関処理であり、これを周波数領域で行う場合について定式化すると次式で表される。   First, range compression (23) will be described (see Non-Patent Document 3). The range compression is a correlation process between an input signal and a range compression signal. When this is performed in the frequency domain, it is expressed by the following equation.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

また、参照信号sref(線形チャープ信号)は次式で表現できる。 The reference signal sref (linear chirp signal) can be expressed by the following equation.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

この参照信号sref(t)を、サンプル長を入力信号に合わせて0埋めした信号に置き換える。   This reference signal sref (t) is replaced with a signal in which the sample length is zero-padded according to the input signal.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

時間軸上にするには、信号sをIFFT処理すればよいが、この後でクロスレンジ圧縮(24)(Az圧縮、非特許文献4参照)を行うために、信号sを(ω,u)軸のままとする。次にクロスレンジ圧縮を行うが、その参照信号は次式で表現できる。   The signal s may be IFFT-processed on the time axis. However, in order to perform cross-range compression (24) (Az compression, see Non-Patent Document 4) thereafter, the signal s is converted to (ω, u). Keep the axis. Next, cross range compression is performed, and the reference signal can be expressed by the following equation.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

(3)式と(6)式を乗算して信号csを得る。   The signal cs is obtained by multiplying the equations (3) and (6).

Figure 2019152500
Figure 2019152500

これを用いて、u軸でFFT処理して信号fcs(ω,ku)を得る。   Using this, a signal fcs (ω, ku) is obtained by performing FFT processing on the u-axis.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

FFT画像出力(レンジ−ドップラデータ)は、fcsのω軸に関するIFFT処理により算出することができる。 The FFT image output (range-Doppler data) can be calculated by IFFT processing related to the ω axis of fcs.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

以上の処理は、レンジ圧縮とクロスレンジ圧縮を行う処理であるが、説明をわかりやすくするために、図5において、図5(a)にクロスレンジ圧縮を、図5(b)にレンジ圧縮として記述する。レンジ圧縮の後にクロスレンジ圧縮をするようにしても、同じであることは言うまでもない。   The above processing is processing for performing range compression and cross-range compression, but in order to make the explanation easy to understand, in FIG. 5, cross range compression is shown in FIG. 5 (a), and FIG. 5 (b) is shown as range compression. Describe. Needless to say, the cross range compression is performed after the range compression.

次に、図5(c)に示すように、CFAR(非特許文献5参照)等による反射点抽出(25)により、レンジ−ドップラデータを用いて、X−Y軸(レンジ−ドップラ軸に対応)画像の中で、振幅が所定のスレショルドを超えるセル(Nall個)を選定する。この抽出した各点は、振幅の大きな順にバンクを選定した後、所定のレンジセル幅のデータを抽出する。この抽出した信号を、反射点選定(26)により、近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎にレンジ−ドップラ軸(fast-slow-time軸)に配置する。   Next, as shown in FIG. 5C, the reflection point extraction (25) by CFAR (see Non-Patent Document 5) or the like is used to use the range-Doppler data to correspond to the XY axis (corresponding to the range-Doppler axis). ) Select cells (Nall cells) whose amplitude exceeds a predetermined threshold in the image. For each extracted point, after selecting a bank in descending order of amplitude, data of a predetermined range cell width is extracted. This extracted signal is arranged on the range-Doppler axis (fast-slow-time axis) for each N (N ≦ Nall) group of neighboring points by reflection point selection (26).

次に、選定したセルをレンジ軸(Na点)またはドップラ軸(Nb点)で、レンジ軸ではFFT処理、ドップラ軸ではIFFT処理を実施し(27)、これによりレンジ軸またはドップラ軸において、目標信号の位相勾配に対応する信号を得ることができる。この信号が、拡張アレイ処理(29)のための入力ベクトルXa(レンジ軸)とXb(ドップラ軸)となる。   Next, the selected cell is subjected to FFT processing for the range axis (Na point) or Doppler axis (Nb point), IFFT processing for the range axis, and IFFT processing for the Doppler axis (27). A signal corresponding to the phase gradient of the signal can be obtained. These signals become the input vectors Xa (range axis) and Xb (Doppler axis) for the extended array processing (29).

Figure 2019152500
Figure 2019152500

次に、レンジ軸、ドップラ軸の信号(Xa,Xb)を用いて、拡張アレイ処理として、KR積アレイ処理(非特許文献1参照)を行う。まず、相関行列は次式で表現できる。   Next, using the range axis and Doppler axis signals (Xa, Xb), KR product array processing (see Non-Patent Document 1) is performed as extended array processing. First, the correlation matrix can be expressed by the following equation.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

次に、反射点間の相関を抑圧するために、図5(d)に示すように、相関行列を部分行列に分離し、平均化する手法(28)を適用する(非特許文献6参照)。まず、レンジ軸Rxxaについては、次式となる。レーダシステムの送受信による複数の目標信号は、互いに相関を持つため、Xaの相関行列Rxxaの相関成分を抑圧するために、Xaの信号長のうち、順にNapセルずつ抽出し、そのたびにRxxaの算出を行う。   Next, in order to suppress the correlation between the reflection points, as shown in FIG. 5D, a method (28) of dividing the correlation matrix into sub-matrices and averaging is applied (see Non-Patent Document 6). . First, for the range axis Rxxa, the following equation is obtained. Since a plurality of target signals transmitted and received by the radar system are correlated with each other, in order to suppress the correlation component of the correlation matrix Rxxa of Xa, Nap cells are extracted in order from the signal length of Xa. Perform the calculation.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

CPI単位の時間平均については、例えば、Rxxapを忘却係数を用いた平均処理により算出する。   For the time average of CPI units, for example, Rxxap is calculated by an average process using a forgetting factor.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

一方、ドップラ軸Rxxbbについては、図6(a)〜(c)に示すように、レンジ軸と同様に次式によって求める。すなわち、図6(a)はレンジ軸圧縮とクロスレンジ圧縮を行った処理を示し、図6(b)はCFAR等による反射点の抽出により、振幅が所定のスレショルドを超えるセルを選定する様子を示している。抽出された各反射点については、振幅の大きな順にレンジを選定した後、所定のバンク幅のデータを抽出する。このデータを用いて、Xbの相関行列Rxxbの相関成分を抑圧するために、図6(c)に示すように、Xbの信号長のうち順にNbpセルずつ抽出し、そのたびにRxxbの算出を行う。 On the other hand, as shown in FIGS. 6A to 6C, the Doppler axis Rxxbb is obtained by the following equation similarly to the range axis. That is, FIG. 6A shows a process in which range axis compression and cross range compression are performed, and FIG. 6B shows a state in which a cell whose amplitude exceeds a predetermined threshold is selected by extraction of a reflection point by CFAR or the like. Show. For each extracted reflection point, after selecting a range in descending order of amplitude, data of a predetermined bank width is extracted. In order to suppress the correlation component of the Xb correlation matrix Rxxb using this data, as shown in FIG. 6C, Nbp cells are extracted in order from the Xb signal length, and Rxxb is calculated each time. Do.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

CPI単位の時間平均については、例えばRxxbpを忘却係数を用いた平均処理により算出する。 For the time average in CPI units, for example, Rxxbp is calculated by an average process using a forgetting factor.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

以上の部分相関行列の平均値であるRxxap及びRxxbpを用いて、拡張アレイ処理(29)により、この左端と上端の要素をベクトル化すると、次式となる。   Using Rxxap and Rxxbp, which are the average values of the partial correlation matrix, vectorizing the left and upper end elements by the extended array process (29) yields the following equation.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

このXkra,Xkrbを新しい拡張アレイの信号(Xa,Xb)として、レンジ軸またはドップラ軸について、FFT/IFFT(2A)すれば、高分解能のレンジ−ドップラデータを得ることができる。   If this Xkra, Xkrb is used as a new extended array signal (Xa, Xb) and FFT / IFFT (2A) is performed on the range axis or Doppler axis, high-resolution range-Doppler data can be obtained.

以上は、抽出した1点についての処理であり、これを全抽出点に対応してN回繰り返して、N通りのレンジ−ドップラデータが得られるので、これを振幅重畳(2B)する。   The above is the process for one extracted point. This is repeated N times corresponding to all the extracted points, and N range-Doppler data are obtained, and this is subjected to amplitude superposition (2B).

以上の概要を図7に示す。まず、レンジ−ドップラデータから図7(a)に示すISAR画像を作成し、その画像の特徴となるA〜E点を抽出する。次に、図7(b)に示すように抽出されたA〜E点毎に分離して、レンジ軸についてFFT処理し、部分相関行列の平均化を行い、拡張アレイ処理した後、IFFT処理し、図7(c)に示すようにN枚の拡張アレイ処理結果を重畳し、図7(d)に示すようにISAR画像を加えることで、高分解能のレンジ−ドップラデータが得られる。   The above outline is shown in FIG. First, the ISAR image shown in FIG. 7A is created from the range-Doppler data, and points A to E that are features of the image are extracted. Next, as shown in FIG. 7B, the extracted points A to E are separated and subjected to FFT processing on the range axis, averaging of the partial correlation matrix, extended array processing, and then IFFT processing. As shown in FIG. 7 (c), N expansion array processing results are superimposed, and an ISAR image is added as shown in FIG. 7 (d), thereby obtaining high-resolution range-Doppler data.

なお、図7ではレンジ軸に拡張アレイ処理を適用する場合を示しているが、ドップラ軸についても同様の手法を適用できる。また、本実施形態ではレンジ軸とドップラ軸の両者について、各々独立に処理する場合について述べたが、必要に応じていずれか一方の軸の処理のみでもよい。   Although FIG. 7 shows the case where the extended array processing is applied to the range axis, the same method can be applied to the Doppler axis. Further, in the present embodiment, the case has been described in which both the range axis and the Doppler axis are processed independently, but only one of the axes may be processed as necessary.

また、本実施形態では、拡張アレイ処理前のRDデータの分解能を向上するために、ISAR処理の内容で述べたが、通常のレンジ圧縮−クロスレンジ圧縮(FFT)のみを用いて、RDデータを生成して、所定の振幅スレショルド以上の点を抽出して拡張アレイの処理をしてもよい。   Further, in this embodiment, in order to improve the resolution of the RD data before the extended array processing, it has been described in the contents of the ISAR processing. However, only the normal range compression-cross range compression (FFT) is used to convert the RD data. The expanded array may be processed by extracting and extracting points that are above a predetermined amplitude threshold.

以上のように、第1の実施形態に係るレーダシステムでは、レンジ−ドップラ画像を生成した後、振幅スレショルドにより抽出したNall点を近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離し、グループ毎にレンジ−ドップラ軸(fast-slow-time軸)に配置し、レンジ軸(Nr点)及びドップラ軸(Nd点)の各々でIFFT処理して得られたレンジ軸及びドップラ軸の少なくともいずれか一方の軸のデータを用いて、Nrp(Ndp)点による部分相関行列を形成し、その平均値による相関行列を用いて、2Nrp−1(2Ndp−1)点の拡張アレイベクトルを抽出し、拡張アレイ処理をした軸についてはFFT処理して再度画像化し、N点についての画像結果を振幅重畳して、高分解能な画像を得る。   As described above, in the radar system according to the first embodiment, after generating the range-Doppler image, the Nall points extracted by the amplitude threshold are separated into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points, and the group At least one of the range axis and the Doppler axis obtained by IFFT processing on each of the range axis (Nr point) and the Doppler axis (Nd point), arranged on the range-Doppler axis (fast-slow-time axis) A partial correlation matrix by Nrp (Ndp) points is formed using the data of one axis, and an extended array vector of 2Nrp-1 (2Ndp-1) points is extracted using the correlation matrix by the average value. The array-processed axis is subjected to FFT processing to form an image again, and the image result for N points is superimposed on the amplitude to obtain a high-resolution image.

すなわち、本実施形態では、レンジ−ドップラ軸で目標反射点を分離した後、さらに平均化した相関行列を用いて拡張アレイ処理することにより、レーダ目標のように相関のある場合でも、偽目標を発生させずに、レンジ−ドップラ軸の高分解能化を図ることができる。   That is, in this embodiment, after the target reflection point is separated by the range-Doppler axis, the array is further expanded using the averaged correlation matrix, so that even if there is a correlation such as a radar target, a false target is detected. It is possible to increase the resolution of the range-Doppler shaft without generating it.

(第2の実施形態)(RD軸の拡張アレイ処理、並列処理)
第1の実施形態では、レンジ−ドップラ軸で反射点を分離した後、レンジ軸またはドップラ軸の少なくともいずれか一方の軸の高分解能化を図る手法について述べた。第2の実施形態では、両軸について高分解能化を図る場合について述べる。
Second Embodiment (RD axis extended array processing, parallel processing)
In the first embodiment, the method of increasing the resolution of at least one of the range axis and the Doppler axis after separating the reflection points on the range-Doppler axis has been described. In the second embodiment, a case will be described in which high resolution is achieved for both axes.

図8は第2の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図である。送信系統は第1の実施形態と同じであるので、ここでは説明を省略する。   FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a receiving system of the radar system according to the second embodiment. Since the transmission system is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted here.

図8に示すレーダシステムの受信系統では、レンジ−ドップラ画像の生成後に、反射点抽出部25でNall点の反射点を抽出して、レンジ軸の反射点を反射点選定部26Rに、ドップラ軸の反射点を26Dに振り分ける。レンジ軸では、選定された反射点をFFT処理し(27R)、部分相関行列を平均化し(28R)、近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎にレンジ軸の拡張アレイ(KR)処理を行って(29R)、N枚のRDデータ(1〜N)を得る。一方、ドップラ軸では、選定された反射点をIFFT処理し(27D)、部分相関行列を平均化し(28D)、Nグループ毎にドップラ軸の拡張アレイ(KR)処理を行う(29D)。この際、レンジ軸とドプラ軸の分解能を合わせるために、レンジ軸、ドップラ軸それぞれでゼロ埋めを行い(2CR,2CD)、レンジ軸ではIFFT処理し(2AR)、ドップラ軸ではFFT処理する(2AD)。レンジ軸とドップラ軸のKR処理をした結果の画像を重畳(振幅加算)(2B)して、全体の高分解能なRDデータ(画像)を得る。   In the receiving system of the radar system shown in FIG. 8, after the generation of the range-Doppler image, the reflection point extraction unit 25 extracts the reflection point of the Nall point, and the reflection point of the range axis is sent to the reflection point selection unit 26R. The reflection points are distributed to 26D. In the range axis, the selected reflection point is FFT processed (27R), the partial correlation matrix is averaged (28R), and the extended array (KR) processing of the range axis is performed for each N (N ≦ Nall) group of neighboring points. (29R) to obtain N pieces of RD data (1 to N). On the other hand, in the Doppler axis, the selected reflection point is subjected to IFFT processing (27D), the partial correlation matrix is averaged (28D), and the expanded array (KR) processing of the Doppler axis is performed for each N group (29D). At this time, in order to match the resolution of the range axis and the Doppler axis, zero filling is performed on each of the range axis and the Doppler axis (2CR, 2CD), IFFT processing is performed on the range axis (2AR), and FFT processing is performed on the Doppler axis (2AD). ). An image resulting from the KR processing of the range axis and the Doppler axis is superimposed (amplitude addition) (2B) to obtain the entire high-resolution RD data (image).

以上の処理の概要を図9に示す。まず、レンジ−ドップラデータから図9(a)に示すISAR画像を作成し、その画像の特徴となるA〜E点を抽出し、図9(b)に示すように抽出されたA〜E点毎に分離する。続いて、レンジ軸についてはFFT処理し、部分相関行列の平均化を行い、拡張アレイ処理した後、IFFT処理し、ドップラ軸についてはIFFT処理し、部分相関行列の平均化を行い、拡張アレイ処理した後、FFT処理し、図9(c)に示すようにレンジ軸、ドップラ軸それぞれでN枚の拡張アレイ処理結果を重畳し、図9(d)に示すようにISAR画像を加えることで、高分解能のレンジ−ドップラデータが得られる。   An outline of the above processing is shown in FIG. First, the ISAR image shown in FIG. 9A is created from the range-Doppler data, the points A to E that are characteristic of the image are extracted, and the points A to E extracted as shown in FIG. 9B. Separate every time. Subsequently, the FFT processing is performed on the range axis, the partial correlation matrix is averaged, the extended array processing is performed, and then the IFFT processing is performed. The IFFT processing is performed on the Doppler axis, the partial correlation matrix is averaged, and the extended array processing is performed. After that, by performing FFT processing, superimposing N expansion array processing results on each of the range axis and the Doppler axis as shown in FIG. 9C, and adding an ISAR image as shown in FIG. 9D, High resolution range-Doppler data can be obtained.

以上のように、第2の実施形態に係るレーダシステムでは、レンジ−ドップラ画像を生成した後、振幅スレショルドにより抽出したNall点を近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離して、グループ毎にレンジ−ドップラ軸に配置し、レンジ軸及びドップラ軸についてIFFT処理した後、Nrp(Ndp)点による部分相関行列を形成し、その平均値による相関行列を用いて、2Nrp-1(2Ndp-1)点の拡張アレイベクトルを抽出し、レンジ軸及びドップラ軸について、分解能を合わせるためのゼロ埋めをした後、レンジ軸及びドップラ軸についてFFT処理して、再度画像化し、N点についての画像結果を振幅重畳して、高分解能な画像を得る。   As described above, in the radar system according to the second embodiment, after generating the range-Doppler image, the Nall points extracted by the amplitude threshold are separated into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points, Each group is arranged on a range-Doppler axis, and after IFFT processing is performed on the range axis and the Doppler axis, a partial correlation matrix is formed by Nrp (Ndp) points, and 2Nrp-1 (2Ndp -1) Extracting the extended array vector of points and zero-filling the range axis and Doppler axis to match the resolution, then performing FFT processing on the range axis and Doppler axis, re-imaging, and image for N points The result is amplitude superimposed to obtain a high resolution image.

すなわち、本実施形態では、レンジ軸とドップラ軸の両者に、平均化した相関行列を用いて拡張アレイ処理することにより、レーダ目標のように相関のある場合でも、偽目標を発生させずに、レンジ−ドップラ軸の高分解能化を図ることができる。   That is, in this embodiment, by performing an extended array process using an averaged correlation matrix for both the range axis and the Doppler axis, even if there is a correlation like a radar target, a false target is not generated. The resolution of the range-Doppler axis can be increased.

(第3の実施形態)(RD軸の拡張アレイ処理、縦続処理)
第2の実施形態では、レンジ軸またはドップラ軸の両者を並行して高分解能化を図り、振幅加算することにより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、両軸について高分解能化を図る場合に、各々の軸を順に処理する例について述べる。
(Third embodiment) (RD axis extended array processing, cascade processing)
In the second embodiment, a technique has been described in which both the range axis and the Doppler axis are increased in parallel and the resolution is increased by adding amplitude. In the third embodiment, an example will be described in which each axis is processed in order when increasing the resolution of both axes.

図10は第3の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図である。送信系統は第1の実施形態と同じであるので、ここでは説明を省略する。   FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a receiving system of a radar system according to the third embodiment. Since the transmission system is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted here.

図10では、高分解能化の順序として、レンジ軸の処理の後でドップラ軸の処理を行う場合を説明するが、逆の場合でもよい。図10に示すレーダシステムでは、受信アンテナ21、受信器22、レンジ圧縮器23、クロスレンジ圧縮器24によるレンジ−ドップラ画像の生成後に、反射点抽出部25でN1all点の反射点を抽出し、反射点選定部26Rでレンジ軸の反射点を選定する。次に、選定されたレンジ軸の反射点をFFT処理し(27R)、部分相関行列を平均化し(28R)、近傍の点のN1(N1≦Nall)グループ毎にレンジ軸の拡張アレイ(KR)処理を行って(29R)、N1枚のRDデータ(1〜N1)を得て、レンジ軸のゼロ埋め処理を行い(2CR)、レンジ軸のIFFT処理を実行する(2AR)。続いて、N枚のRDデータ毎に、反射点抽出部25aでドップラ軸のN2all点の反射点を抽出する。N枚の各々で反射点数が異なる場合もあるが、簡単のため、例えば所定の数N2all以下の点数を抽出することとする。この近傍の点のN2(N2≦N2all)グループ毎に、反射点選定部26Dでドップラ軸の反射点を選定し、選定された反射点をIFFT処理し(27D)、部分相関行列を平均化し(28D)、N2グループ毎にドップラ軸の拡張アレイ(KR)処理を行う(29D)。次に、ドップラ軸のゼロ埋め処理を行い(2CD)、FFT処理する(2AD)。このようにしてレンジ軸とドップラ軸のKR処理をした結果の画像を重畳(振幅加算)(2B)して、全体の高分解能なRDデータ(画像)を得る。   In FIG. 10, the case where the Doppler axis processing is performed after the range axis processing is described as the order of resolution enhancement, but the reverse case may be used. In the radar system shown in FIG. 10, after the range-Doppler image is generated by the receiving antenna 21, the receiver 22, the range compressor 23, and the cross range compressor 24, the reflection point extraction unit 25 extracts the reflection point of the N1all point, The reflection point selection unit 26R selects the reflection point of the range axis. Next, the selected reflection point of the range axis is subjected to FFT processing (27R), the partial correlation matrix is averaged (28R), and the extended array of range axis (KR) for each N1 (N1 ≦ Nall) group of neighboring points Processing is performed (29R), N1 RD data (1 to N1) are obtained, range axis zero padding processing is performed (2CR), and range axis IFFT processing is performed (2AR). Subsequently, for each of the N pieces of RD data, the reflection point extraction unit 25a extracts the reflection points of the N2all point of the Doppler axis. Although the number of reflection points may be different for each of the N sheets, for the sake of simplicity, for example, a number less than a predetermined number N2all is extracted. For each N2 (N2 ≦ N2all) group of neighboring points, the reflection point selection unit 26D selects a reflection point on the Doppler axis, performs IFFT processing on the selected reflection point (27D), and averages the partial correlation matrix ( 28D), Doppler axis expansion array (KR) processing is performed for each N2 group (29D). Next, zero padding processing of the Doppler axis is performed (2CD), and FFT processing is performed (2AD). The image resulting from the KR processing of the range axis and the Doppler axis is superimposed (amplitude addition) (2B) to obtain the entire high-resolution RD data (image).

以上の処理により、N1×N2枚の加算した高分解能なRDデータが得られるため、これを重畳(振幅加算)して、全体の高分解能なRDデータ(画像)を得る。以上の処理の概要を図11に示す。まず、レンジ−ドップラデータから図11(a)に示すISAR画像を作成し、その画像の特徴となるA〜E点を抽出し、図11(b)に示すように抽出されたA〜E点毎に分離する。続いて、レンジ軸についてFFT処理し、部分相関行列の平均化を行い、拡張アレイ処理した後、IFFT処理し、図11(c)に示すようにレンジ軸でN1枚の拡張アレイ処理を行う。次に、ドップラ軸についてIFFT処理し、部分相関行列の平均化を行い、拡張アレイ処理した後、FFT処理し、図11(d)に示すようにドップラ軸でN2枚の拡張アレイ処理を行う。最後に、それぞれ拡張アレイ処理結果を重畳し、図11(e)に示すようにISAR画像を加えることで、高分解能のレンジ−ドップラデータが得られる。   With the above processing, N1 × N2 high-resolution RD data is obtained, and is superposed (amplitude addition) to obtain the entire high-resolution RD data (image). An outline of the above processing is shown in FIG. First, the ISAR image shown in FIG. 11A is created from the range-Doppler data, the points A to E that are characteristic of the image are extracted, and the points A to E extracted as shown in FIG. 11B. Separate every time. Subsequently, the FFT processing is performed on the range axis, the partial correlation matrix is averaged, the extended array processing is performed, and then the IFFT processing is performed. As shown in FIG. 11C, N1 extended array processing is performed on the range axis. Next, IFFT processing is performed on the Doppler axis, the partial correlation matrix is averaged, extended array processing is performed, and then FFT processing is performed. As shown in FIG. 11D, N2 extended array processing is performed on the Doppler axis. Finally, the extended array processing results are superimposed, and an ISAR image is added as shown in FIG. 11E to obtain high-resolution range-Doppler data.

以上のように、第3の実施形態に係るレーダシステムは、レンジ−ドップラ画像を生成した後、振幅スレショルドにより抽出したN1all点を近傍の点のN1(N1≦N1all)グループ毎に分離して、グループ毎に、レンジ−ドップラ軸に配置し、レンジ軸(またはドップラ軸)について、Nrp(またはNdp)点による部分相関行列を形成し、その平均値による相関行列を用いて、2Nrp−1(または2Ndp−1)点の拡張アレイベクトルを抽出し、振幅スレショルドにより抽出したN2all点を各々分離し、抽出した点のN2(N2≦N2all)グループ毎に分離して、グループ毎に、レンジ−ドップラ軸に配置し、ドップラ軸(またはレンジ軸)のFFT処理(またはIFFT処理)を行って再度画像化し、N2点についての画像結果を振幅重畳して、高分解能な画像を得る。すなわち、レンジ軸(またはドップラ軸)で平均化した相関行列を用いて拡張アレイ処理を行った後、ドップラ軸(またはレンジ軸)について平均化した相関行列を用いて拡張アレイ処理することにより、レーダ目標のように相関のある場合でも、偽目標を発生させずに、レンジ−ドップラ軸の高分解能化を図ることができる。   As described above, the radar system according to the third embodiment, after generating the range-Doppler image, separates the N1all points extracted by the amplitude threshold into N1 (N1 ≦ N1all) groups of neighboring points, For each group, it is arranged on the range-Doppler axis, and for the range axis (or Doppler axis), a partial correlation matrix by Nrp (or Ndp) points is formed, and a correlation matrix by its average value is used to calculate 2Nrp-1 (or 2Ndp-1) Extracts the extended array vector of points, separates the N2all points extracted by the amplitude threshold, separates each N2 (N2≤N2all) group of extracted points, and sets the range-Doppler axis for each group , Doppler axis (or range axis) FFT processing (or IFFT processing) to image again, image results for N2 points are superimposed on amplitude, and high resolution Obtain an image. That is, after performing an extended array process using a correlation matrix averaged on the range axis (or Doppler axis), an extended array process is performed using the correlation matrix averaged on the Doppler axis (or range axis), thereby providing radar. Even when there is a correlation like a target, the resolution of the range-Doppler axis can be increased without generating a false target.

本実施形態では、レンジ軸(またはドップラ軸)の高分解能化の後に、ドップラ軸(またはレンジ軸)について高分解能を図るため、第2の実施形態よりも、処理規模は増えるが、レンジ−ドップラ軸で、更なる高分解能化を図ることができる。   In the present embodiment, since the resolution of the Doppler axis (or range axis) is increased after the resolution of the range axis (or Doppler axis) is increased, the processing scale increases compared to the second embodiment, but the range-Doppler A higher resolution can be achieved with the shaft.

(第4の実施形態)レンジ軸の拡張アレイ処理
第1乃至第3の実施形態では、2軸のレンジ−ドップラ軸のデータを用いた高分解能化の場合について述べた。第4の実施形態では、レンジ軸の1軸の高分解能化の場合について述べる。
(Fourth Embodiment) Range Axis Extended Array Processing In the first to third embodiments, the case of high resolution using the data of the 2-axis range-Doppler axis has been described. In the fourth embodiment, a case of increasing the resolution of one axis of the range axis will be described.

図12は第4の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図である。送信系統は第1の実施形態と同じであるので、ここでは説明を省略する。   FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a receiving system of a radar system according to the fourth embodiment. Since the transmission system is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted here.

図12に示すレーダシステムでは、受信アンテナ21、受信器22、レンジ圧縮器23によるレンジ画像の生成後に、反射点抽出部25でNall点の反射点を抽出し、反射点選定部26Rでレンジ軸の反射点を選定する。次に、選定されたレンジ軸の反射点をFFT処理し(27R)、部分相関行列を平均化し(28R)、近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎にレンジ軸の拡張アレイ(KR)処理を行って(29R)、N枚のレンジデータ(1〜N)を得て、レンジ軸のIFFT処理を実行し(2AR)、N点についての結果を振幅重畳して(2B)、全体で高分解能なレンジ軸データを得る。   In the radar system shown in FIG. 12, after the range image is generated by the receiving antenna 21, the receiver 22, and the range compressor 23, the reflection point extraction unit 25 extracts the reflection point of the Nall point, and the reflection point selection unit 26R extracts the range axis. Select the reflection point. Next, the selected reflection point of the range axis is subjected to FFT processing (27R), the partial correlation matrix is averaged (28R), and the extended array of range axis (KR) for every N (N ≦ Nall) groups of neighboring points. Perform processing (29R) to obtain N range data (1 to N), execute the range axis IFFT processing (2AR), superimpose the results for N points (2B), and overall Obtain high-resolution range axis data.

すなわち、第1の実施形態では、拡張アレイ処理前に、レンジ−ドップラ軸で反射点を分離したが、本実施形態では、レンジ軸のみで反射点を分離する点が異なる。反射点を分離した後は、部分相関行列による平均化相関行列を用いて拡張アレイ処理し、FFT処理することで、レンジ軸の高分解能のデータを出力する。   That is, in the first embodiment, the reflection point is separated by the range-Doppler axis before the extended array processing, but the present embodiment is different in that the reflection point is separated only by the range axis. After separating the reflection points, extended array processing is performed using an averaged correlation matrix based on a partial correlation matrix, and FFT processing is performed to output high-resolution data on the range axis.

以上のように、第4の実施形態に係るレーダシステムは、レンジ圧縮データを生成した後、振幅スレショルドにより抽出したNall点を近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離して、グループ毎にレンジ軸(fast-time軸)に配置し、レンジ軸(Nr点)の各々でFFT処理して得たレンジ軸のデータを用いて、Nrp(Ndp)点による部分相関行列を形成し、その平均値による相関行列を用いて、2Nrp−1(2Ndp−1)点の拡張アレイベクトルを抽出し、拡張アレイ処理をした軸についてはIFFT処理を行って再度圧縮し、N点についての結果を振幅重畳して、レンジ軸で高分解能な出力を得る。すなわち、本実施形態では、レンジ軸に、平均化した相関行列を用いて拡張アレイ処理を行うことにより、レーダ目標のように相関のある場合でも、偽目標を発生させずに、レンジ軸の高分解能化を図ることができる。   As described above, the radar system according to the fourth embodiment, after generating the range compressed data, separates the Nall points extracted by the amplitude threshold into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points, Each is arranged on the range axis (fast-time axis), and by using the range axis data obtained by FFT processing on each of the range axes (Nr points), a partial correlation matrix by Nrp (Ndp) points is formed, Using the correlation matrix based on the average value, an extended array vector of 2Nrp-1 (2Ndp-1) points is extracted, the axis subjected to the extended array processing is subjected to IFFT processing and compressed again, and the result for N points is obtained. High-resolution output is obtained on the range axis by superimposing the amplitude. That is, in the present embodiment, by performing an extended array process using an averaged correlation matrix on the range axis, even if there is a correlation such as a radar target, a false target is not generated and the range axis height is increased. Resolution can be improved.

(第5の実施形態)(ドップラ軸の拡張アレイ処理)
第1乃至第3の実施形態では2軸のレンジ−ドップラ軸のデータを用いた高分解能化の場合について、第4の実施形態ではレンジ軸の1軸の高分解能化の場合について述べた。第5の実施形態では、ドップラ軸の1軸の場合の高分解能化について述べる。
(Fifth Embodiment) (Expansion array processing of Doppler shaft)
In the first to third embodiments, the case of increasing the resolution using the data of the two-axis range-Doppler axis is described, and in the fourth embodiment, the case of increasing the resolution of one axis of the range axis has been described. In the fifth embodiment, an increase in resolution in the case of one Doppler axis will be described.

図13は第5の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図である。送信系統は第1の実施形態と同じであるので、ここでは説明を省略する。   FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a receiving system of a radar system according to the fifth embodiment. Since the transmission system is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted here.

図13に示すレーダシステムでは、受信アンテナ21、受信器22、レンジ圧縮器に代わるFFT23aによるドップラ画像の生成後に、反射点抽出部25でNall点の反射点を抽出し、反射点選定部26Dでドップラ軸の反射点を選定する。次に、選定されたドップラ軸の反射点をIFFT処理し(27D)、部分相関行列を平均化し(28D)、近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎にドップラ軸の拡張アレイ(KR)処理を行って(29D)、N枚のレンジデータ(1〜N)を得て、ドップラ軸のFFT処理を実行し(2AD)、N点についての結果を振幅重畳して(2B)、ドップラ軸で高分解能な出力を得る。   In the radar system shown in FIG. 13, after the Doppler image is generated by the FFT 23a instead of the reception antenna 21, the receiver 22, and the range compressor, the reflection point extraction unit 25 extracts the reflection point of the Nall point, and the reflection point selection unit 26D Select the Doppler axis reflection point. Next, IFFT processing is performed on the reflection points on the selected Doppler axis (27D), the partial correlation matrix is averaged (28D), and an expanded array of Doppler axes (KR) for each N (N ≦ Nall) group of neighboring points. Perform processing (29D), obtain N range data (1 to N), execute FFT processing of Doppler axis (2AD), superimpose the result for N point (2B), Doppler axis To obtain high resolution output.

すなわち、第1の実施形態では、拡張アレイ処理前に、レンジ−ドップラ軸で反射点を分離したが、本実施形態では、ドップラ軸のみで反射点を分離する点が異なる。反射点を分離した後は、部分相関行列による平均化相関行列を用いて拡張アレイ処理し、FFT処理することでドップラ軸の高分解能のデータを出力する。   That is, in the first embodiment, the reflection points are separated by the range-Doppler axis before the extended array processing, but the present embodiment is different in that the reflection points are separated only by the Doppler axis. After separating the reflection points, extended array processing is performed using an averaged correlation matrix based on a partial correlation matrix, and FFT processing is performed to output high-resolution data of the Doppler axis.

以上のように、第5の実施形態に係るレーダシステムは、ドップラ軸データを生成した後、振幅スレショルドにより抽出したNall点を近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離して、グループ毎にドップラ軸(slow-time軸)に配置し、ドップラ軸(Nd点)の各々でIFFT処理して得たドップラ軸のデータを用いて、Nrp(Ndp)点による部分相関行列を形成し、その平均値による相関行列を用いて、2Nrp−1(2Ndp−1)点の拡張アレイベクトルを抽出し、拡張アレイ処理をした軸についてはFFT処理して、N点についての結果を振幅重畳して、ドップラ軸で高分解能な出力を得る。すなわち、ドップラ軸に、平均化した相関行列を用いて拡張アレイ処理することにより、レーダ目標のように相関のある場合でも、偽目標を発生させずに、ドップラ軸の高分解能化を図ることができる。   As described above, the radar system according to the fifth embodiment, after generating Doppler axis data, separates the Nall points extracted by the amplitude threshold into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points, Each is arranged on the Doppler axis (slow-time axis), and the Doppler axis data obtained by IFFT processing on each of the Doppler axes (Nd points) is used to form a partial correlation matrix by Nrp (Ndp) points, Using the correlation matrix based on the average value, an extended array vector of 2Nrp-1 (2Ndp-1) points is extracted, the axis subjected to the extended array processing is subjected to FFT processing, and the result of N points is superimposed on the amplitude. Get high resolution output with Doppler axis. That is, by performing extended array processing using an averaged correlation matrix on the Doppler axis, even if there is a correlation like a radar target, it is possible to increase the resolution of the Doppler axis without generating a false target. it can.

(第6の実施形態)(複数回KR積)
第1乃至第5の実施形態では、拡張アレイ処理について1回のKR積アレイで処理を行っている。KR積アレイでは、(12))式に示すように、1回の処理で波源信号XinとXin*の乗算により実数(振幅)になるため、複数回繰り返しても、波源信号は実数のままであり、SN(信号対雑音電力比)以外の影響はない。このため、所定のSN以上であれば、KR積アレイ処理を複数回繰り返すと、更に角度軸高分解能化を図ることができる。
(Sixth embodiment) (multiple KR products)
In the first to fifth embodiments, the extended array processing is performed by one KR product array. In the KR product array, since the real number (amplitude) is obtained by multiplying the wave source signal Xin and Xin * by one processing as shown in the equation (12)), the wave source signal remains a real number even if it is repeated a plurality of times. Yes, there is no effect other than SN (signal to noise power ratio). For this reason, if it is more than predetermined SN, if the KR product array processing is repeated a plurality of times, it is possible to further increase the resolution of the angle axis.

図14は第6の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の概略構成を示すブロック図である。送信系統は第1の実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。また、図14において、第1の実施形態と異なる点は、複数回のKR積処理(29a)を行う点にあり、他の構成は第1の実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。   FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of a receiving system of a radar system according to the sixth embodiment. Since the transmission system is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here. Further, in FIG. 14, the difference from the first embodiment is that a plurality of KR product processes (29a) are performed, and other configurations are the same as those of the first embodiment. Is omitted.

すなわち、初期アレイ長をMとすると、1回の拡張アレイ処理により、アレイ長は2M−1になるため、例えば、3回繰り返すと、レンジ軸(ドップラ軸)の信号アレイ長は、次のようになる。   That is, if the initial array length is M, the array length becomes 2M-1 by one extended array process. Therefore, for example, when the number of repetitions is repeated three times, the signal array length of the range axis (Doppler axis) is as follows: become.

Figure 2019152500
Figure 2019152500

信号アレイ長が増えると、レンジ軸(またはドップラ軸)の高分解能化と等価である。   Increasing the signal array length is equivalent to increasing the resolution of the range axis (or Doppler axis).

以上のように、第6の実施形態に係るレーダシステムは、拡張アレイ処理を、必要に応じて振幅規格化を含めてNkr回実施して、レンジ軸またはドップラ軸の高分解能化を図る。すなわち、平均化した相関行列を用いて拡張アレイ処理を複数回繰り返すことにより、レーダ目標のように相関のある場合でも、偽目標を発生させずに、レンジまたはドップラ軸の分解能を更に向上させることができる。   As described above, the radar system according to the sixth embodiment performs the extended array process Nkr times including the amplitude normalization as necessary to increase the resolution of the range axis or the Doppler axis. In other words, by repeating the extended array processing multiple times using the averaged correlation matrix, even if there is a correlation like a radar target, the resolution of the range or Doppler axis can be further improved without generating a false target. Can do.

(第7の実施形態)(MUSIC,ESPRIT)
上記第1乃至第6の実施形態では、拡張アレイを形成して分解能を向上する手法について述べた。第7の実施形態では、拡張アレイを用いて、固有値分析手法(MUSIC、ESPRIT等、非特許文献7参照)を適用する手法について述べる。この際、拡張アレイを形成する前に、部分相関行列の平均化を用いており、反射点間は無相関化されているため、更なる部分行列の平均化手法は必要ない。
(Seventh embodiment) (MUSIC, ESPRIT)
In the first to sixth embodiments, the method for forming the extended array to improve the resolution has been described. In the seventh embodiment, a method of applying an eigenvalue analysis method (MUSIC, ESPRIT, etc., see Non-Patent Document 7) using an extended array will be described. At this time, since the averaging of the partial correlation matrix is used before the extended array is formed and the reflection points are uncorrelated, no further submatrix averaging method is required.

図15は第7の実施形態に係るレーダシステムの受信系統の、レンジ軸とクロスレンジ軸の2軸の場合の概略構成を示すブロック図である。図15において、拡張アレイ処理(29)までは、第1の実施形態と同様であり、その拡張アレイ処理後、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technigues)処理等の固有値分析処理(2D)を実行する。MUSIC処理について、以下に定式化する(非特許文献7参照)。   FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of the receiving system of the radar system according to the seventh embodiment in the case of two axes of a range axis and a cross range axis. In FIG. 15, the process up to the expansion array process (29) is the same as that of the first embodiment. The eigenvalue analysis process (2D) is executed. The MUSIC process is formulated below (see Non-Patent Document 7).

Figure 2019152500
Figure 2019152500

このRxxを用いてMUSIC処理し、次式によりMUSICスペクトルを算出する(非特許文献5参照)。   MUSIC processing is performed using this Rxx, and a MUSIC spectrum is calculated by the following equation (see Non-Patent Document 5).

Figure 2019152500
Figure 2019152500

1軸の場合は、PRI軸とレンジ周波数軸のいずれかの軸を削除すればよい。ESPRITの場合は、非特許文献7に記述してあるので割愛する。   In the case of one axis, one of the PRI axis and the range frequency axis may be deleted. In the case of ESPRIT, since it is described in Non-Patent Document 7, it is omitted.

2軸の場合は、レンジ軸とドップラ軸の処理がある。図16に具体例を示す。この場合、図16に示すように、第2の実施形態と同様に、レンジ軸とドップラ軸の各々の処理を行い、レンジ軸、ドップラ軸それぞれの固有値分析結果(2DR,2DD)を重畳(2B)すればよい。   In the case of two axes, there is processing of a range axis and a Doppler axis. A specific example is shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 16, each of the range axis and the Doppler axis is processed as in the second embodiment, and the eigenvalue analysis results (2DR, 2DD) of the range axis and the Doppler axis are superimposed (2B). )do it.

以上のように、第7の実施形態に係るレーダシステムは、拡張アレイ処理した出力に対して、固有値分析手法(MUSIC、ESPRIT等)を適用して、レンジ軸またはドップラ軸の高分解能化を図る。このように、拡張アレイ処理の出力に対して、固有値分析手法を適用することで、更に、レンジ−ドップラ軸の高分解能化を図ることができる。   As described above, the radar system according to the seventh embodiment applies the eigenvalue analysis method (MUSIC, ESPRIT, etc.) to the output subjected to the extended array processing, thereby achieving high resolution of the range axis or Doppler axis. . In this way, by applying the eigenvalue analysis method to the output of the extended array processing, it is possible to further increase the resolution of the range-Doppler axis.

なお、上記の実施形態では、レンジ軸とドップラ軸について、レンジ軸またはドップラ軸のいずれか一方のセルに反射点を分離後、更に、信号列の部分相関行列の平均化法を用いて、複数反射点の相関を抑圧した後、KR積アレイにより拡張アレイを形成してレンジ軸またはドップラ軸の分解能を向上する手法について述べた。この手法は、角度軸における相関行列の平均化法である空間平均化法(非特許文献6参照)を適用すれば、角度軸の高分解能化に適用できるのは言うまでもない。この場合、アンテナアレイ素子の信号ベクトルをもとに部分相関行列を形成し、空間平均化した後、拡張アレイを抽出すればよい。   In the above-described embodiment, after the reflection points are separated into either the range axis or the Doppler axis for the range axis and the Doppler axis, a plurality of values are obtained by using the averaging method of the partial correlation matrix of the signal sequence. A method for improving the resolution of the range axis or Doppler axis by forming an extended array by the KR product array after suppressing the correlation of the reflection points has been described. Needless to say, this method can be applied to increase the resolution of the angle axis by applying a spatial averaging method (see Non-Patent Document 6), which is an averaging method of the correlation matrix in the angle axis. In this case, a partial correlation matrix is formed based on the signal vector of the antenna array element, and after performing spatial averaging, the extended array may be extracted.

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。更に、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.

11…送信信号生成器、12…変調器、13…周波数変換器、14…パルス変調器、15…送信アンテナ、
21…受信アンテナ、22…受信器、23…レンジ圧縮器、24…クロスレンジ圧縮器、25…反射点抽出器、26,26R,26D…反射点選定器、27…レンジ軸FFT/ドップラ軸IFFT、27R…レンジ軸FFT、27D…ドップラ軸IFFT、28,28R,28D…部分相関行列平均化処理器、29,29R,29D…拡張アレイ処理器、29a…複数回拡張アレイ処理器、2A…レンジ軸IFFT/ドップラ軸FFT、2AR…レンジ軸IFFT、2AD…ドップラ軸FFT、2B点重畳器、2CR,2CD…ゼロ埋め処理器、2DR,2DD…固有値分析処理器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Transmission signal generator, 12 ... Modulator, 13 ... Frequency converter, 14 ... Pulse modulator, 15 ... Transmission antenna,
21 ... Receiving antenna, 22 ... Receiver, 23 ... Range compressor, 24 ... Cross range compressor, 25 ... Reflection point extractor, 26, 26R, 26D ... Reflection point selector, 27 ... Range axis FFT / Doppler axis IFFT 27R ... Range axis FFT, 27D ... Doppler axis IFFT, 28, 28R, 28D ... Partial correlation matrix averaging processor, 29, 29R, 29D ... Expanded array processor, 29a ... Multiple expanded array processor, 2A ... Range Axis IFFT / Doppler Axis FFT, 2AR ... Range Axis IFFT, 2AD ... Doppler Axis FFT, 2B Point Superimposer, 2CR, 2CD ... Zero Filler, 2DR, 2DD ... Eigenvalue Analyzer.

Claims (8)

レーダ受信信号からレンジ−ドップラ画像を生成し、
前記レンジ−ドップラ画像から振幅スレショルドにより反射点Nallを抽出し、
反射点毎に、レンジ軸の場合はバンクを選定した所定のレンジセル幅のデータを、ドップラ軸の場合はレンジを選定した所定のバンク幅のデータを選定し、
前記抽出された反射点Nallの選定したデータを近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離し、
前記グループ毎に前記反射点毎の選定したデータをレンジ軸とドップラ軸に配置し、
前記レンジ軸のNr点、前記ドップラ軸のNd点の少なくともいずれか一方の軸で、レンジ軸の場合はフーリエ変換、ドップラ軸の場合は逆フーリエ変換を行い、
前記フーリエ変換及び逆フーリエ変換で得たレンジ軸及びドップラ軸の少なくともいずれか一方の軸のデータを用いて、レンジ軸のNrp点またはドップラ軸のNdp点による部分相関行列を形成し、
前記部分相関行列の平均値による相関行列を用いて、レンジ軸の2Nrp−1点またはドップラ軸の2Ndp−1点の拡張アレイ処理を行うことで拡張アレイベクトルを抽出し、
前記拡張アレイ処理を行った軸については、レンジ軸は逆フーリエ変換、ドップラ軸はフーリエ変換を行って再度画像化し、
前記N点についての画像結果を振幅重畳する
レーダシステム。
Generate a range-Doppler image from the radar received signal,
A reflection point Nall is extracted from the range-Doppler image by an amplitude threshold;
For each reflection point, in the case of the range axis, select the data of the predetermined range cell width that selected the bank, in the case of the Doppler axis, select the data of the predetermined bank width that selected the range,
Separating the selected data of the extracted reflection points Nall into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points;
Place the selected data for each reflection point for each group on the range axis and Doppler axis,
At least one of the Nr point of the range axis and the Nd point of the Doppler axis, Fourier transform is performed for the range axis, and inverse Fourier transform is performed for the Doppler axis.
Using the data of at least one of the range axis and the Doppler axis obtained by the Fourier transform and the inverse Fourier transform, a partial correlation matrix by the Nrp point of the range axis or the Ndp point of the Doppler axis is formed.
An extended array vector is extracted by performing an extended array process of 2Nrp-1 points on the range axis or 2Ndp-1 points on the Doppler axis using a correlation matrix obtained by averaging the partial correlation matrices,
For the axis subjected to the extended array processing, the range axis is inverse Fourier transformed, the Doppler axis is Fourier transformed and imaged again,
A radar system that superimposes the image results for the N points with amplitude.
レーダ受信信号からレンジ−ドップラ画像を生成し、
前記レンジ−ドップラ画像から振幅スレショルドにより反射点Nallを抽出し、反射点毎に、レンジ軸の場合はバンクを選定した所定のレンジセル幅のデータを、ドップラ軸の場合はレンジを選定した所定のバンク幅のデータを選定し、
前記抽出された反射点Nallの選定したデータを近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離し、
前記グループ毎に前記反射点の設定したデータをレンジ軸とドップラ軸に配置し、
前記レンジ軸はフーリエ変換、ドップラ軸は逆フーリエ変換を行い、
前記逆フーリエ変換で得たレンジ軸及びドップラ軸のデータを用いて、レンジ軸のNrp点及びドップラ軸のNdp点による部分相関行列を形成し、
前記部分相関行列の平均値による相関行列を用いて、レンジ軸の2Nrp−1点及びドップラ軸の2Ndp−1点の拡張アレイ処理を行うことで拡張アレイベクトルを抽出し、
前記レンジ軸及びドップラ軸について、分解能を合わせるためのゼロ埋めを行い、
前記レンジ軸は逆フーリエ変換、ドップラ軸はフーリエ変換を行って再度画像化し、
前記再度画像化されたN点についての画像結果を振幅重畳する
レーダシステム。
Generate a range-Doppler image from the radar received signal,
A reflection point Nall is extracted from the range-Doppler image by an amplitude threshold, and for each reflection point, data of a predetermined range cell width in which a bank is selected in the case of a range axis, and a predetermined bank in which a range is selected in the case of a Doppler axis. Select width data,
Separating the selected data of the extracted reflection points Nall into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points;
Place the data set for the reflection point for each group on the range axis and the Doppler axis,
The range axis performs Fourier transform, the Doppler axis performs inverse Fourier transform,
Using the range axis and Doppler axis data obtained by the inverse Fourier transform, a partial correlation matrix is formed by the Nrp point of the range axis and the Ndp point of the Doppler axis,
An extended array vector is extracted by performing an extended array process of 2Nrp-1 points on the range axis and 2Ndp-1 points on the Doppler axis using a correlation matrix obtained by averaging the partial correlation matrices,
For the range axis and Doppler axis, perform zero padding to match the resolution,
The range axis is inverse Fourier transformed, the Doppler axis is Fourier transformed and imaged again,
A radar system that superimposes the amplitude of the image result for the N points imaged again.
レーダ受信信号からレンジ−ドップラ画像を生成し、
前記レンジ−ドップラ画像から振幅スレショルドにより反射点Nallを抽出し、レンジ軸の場合はバンクを選定した所定のレンジセル幅のデータを、ドップラ軸の場合はレンジを選定した所定のバンク幅のデータを選定し、
前記抽出された反射点Nallの選定したデータを近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離し、
前記グループ毎に前記反射点の選定したデータをレンジ軸に配置し、
前記レンジ軸のフーリエ変換を行い、
前記フーリエ変換で得たレンジ軸のデータを用いて、レンジ軸のNrp点による部分相関行列を形成し、
前記部分相関行列の平均値による相関行列を用いて、レンジ軸の2Nrp−1点の拡張アレイ処理を行うことで拡張アレイベクトルを抽出し、
前記レンジ軸について前記ドップラ軸との分解能を合わせるためのゼロ埋めを行い、
前記レンジ軸について逆フーリエ変換を行って再度画像化し、
前記グループ毎に前記反射点の選定したデータをドップラ軸に配置し、
前記ドップラ軸の逆フーリエ変換を行い、
前記逆フーリエ変換で得たドップラ軸のデータを用いて、ドップラ軸のNdp点による部分相関行列を形成し、
前記部分相関行列の平均値による相関行列を用いて、ドップラ軸の2Ndp−1点の拡張アレイ処理を行うことで拡張アレイベクトルを抽出し、
前記ドップラ軸について前記レンジ軸との分解能を合わせるためのゼロ埋めを行い、
前記ドップラ軸についてフーリエ変換を行って再度画像化し、
前記再度画像化された前記レンジ軸のN点及び前記ドップラ軸のN点の画像結果を振幅重畳する
レーダシステム。
Generate a range-Doppler image from the radar received signal,
The reflection point Nall is extracted from the range-Doppler image by the amplitude threshold, and in the case of the range axis, data of a predetermined range cell width in which the bank is selected is selected, and in the case of the Doppler axis, data of a predetermined bank width in which the range is selected is selected. And
Separating the selected data of the extracted reflection points Nall into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points;
Place the selected data of the reflection point for each group on the range axis,
Perform Fourier transform of the range axis,
Using the data of the range axis obtained by the Fourier transform, a partial correlation matrix by Nrp points of the range axis is formed,
An extended array vector is extracted by performing an extended array process of 2Nrp-1 points on the range axis using a correlation matrix based on an average value of the partial correlation matrix,
Perform zero padding to match the resolution with the Doppler axis for the range axis,
Perform an inverse Fourier transform on the range axis and re-image,
Place the selected data of the reflection point for each group on the Doppler axis,
Performing an inverse Fourier transform of the Doppler axis,
Using the Doppler axis data obtained by the inverse Fourier transform, a partial correlation matrix by Ndp points of the Doppler axis is formed.
An extended array vector is extracted by performing an extended array process of 2Ndp-1 points on the Doppler axis using a correlation matrix based on an average value of the partial correlation matrix,
Perform zero padding to match the resolution with the range axis for the Doppler axis,
Perform Fourier transform on the Doppler axis and re-image,
A radar system that superimposes the image results of the N points on the range axis and the N points on the Doppler axis that have been imaged again.
レーダ受信信号からレンジ画像を生成し、
前記レンジ画像から振幅スレショルドにより反射点Nallを抽出し、
前記抽出された反射点Nallの選定したデータを近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離し、
前記グループ毎に前記反射点の選定したデータをレンジ軸に配置し、
前記レンジ軸のフーリエ変換を行い、
前記フーリエ変換で得たレンジ軸のデータを用いて、レンジ軸のNrp点による部分相関行列を形成し、
前記部分相関行列の平均値による相関行列を用いて、レンジ軸の2Nrp−1点の拡張アレイ処理を行うことで拡張アレイベクトルを抽出し、
前記レンジ軸について逆フーリエ変換を行って再度圧縮して画像化し、
前記画像化された前記レンジ軸のN点の画像結果を振幅重畳する
レーダシステム。
Generate range image from radar received signal,
The reflection point Nall is extracted from the range image by the amplitude threshold,
Separating the selected data of the extracted reflection points Nall into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points;
Place the selected data of the reflection point for each group on the range axis,
Perform Fourier transform of the range axis,
Using the data of the range axis obtained by the Fourier transform, a partial correlation matrix by Nrp points of the range axis is formed,
An extended array vector is extracted by performing an extended array process of 2Nrp-1 points on the range axis using a correlation matrix based on an average value of the partial correlation matrix,
Perform inverse Fourier transform on the range axis and re-compress and image,
A radar system that superimposes the imaged N-point image result of the range axis.
レーダ受信信号からドップラ画像を生成し、
前記ドップラ画像から振幅スレショルドにより反射点Nallを抽出し、
前記抽出された反射点Nallの選定したデータを近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離し、
前記グループ毎に前記反射点の選定したデータをドップラ軸に配置し、
前記ドップラ軸の逆フーリエ変換を行い、
前記逆フーリエ変換で得たドップラ軸のデータを用いて、ドップラ軸のNrp点による部分相関行列を形成し、
前記部分相関行列の平均値による相関行列を用いて、ドップラ軸の2Ndp−1点の拡張アレイ処理を行うことで拡張アレイベクトルを抽出し、
前記ドップラ軸についてフーリエ変換を行って再度圧縮して画像化し、
前記画像化された前記ドップラ軸のN点の画像結果を振幅重畳する
レーダシステム。
Generate Doppler image from radar received signal,
A reflection point Nall is extracted from the Doppler image by an amplitude threshold,
Separating the selected data of the extracted reflection points Nall into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points;
Place the selected data of the reflection point for each group on the Doppler axis,
Performing an inverse Fourier transform of the Doppler axis,
Using the Doppler axis data obtained by the inverse Fourier transform, a partial correlation matrix by Nrp points of the Doppler axis is formed.
An extended array vector is extracted by performing an extended array process of 2Ndp-1 points on the Doppler axis using a correlation matrix based on an average value of the partial correlation matrix,
Perform Fourier transform on the Doppler axis and recompress and image,
A radar system that superimposes the imaged image results of N points of the Doppler axis in amplitude.
前記拡張アレイ処理を振幅規格化を含めて複数回実施する請求項1乃至5いずれか記載のレーダシステム。   The radar system according to claim 1, wherein the extended array process is performed a plurality of times including amplitude normalization. 前記拡張アレイ処理を行った出力に対して、固有値分析手法を適用する請求項1乃至6いずれか記載のレーダシステム。   The radar system according to claim 1, wherein an eigenvalue analysis technique is applied to the output subjected to the extended array processing. レーダ受信信号からレンジ−ドップラ画像を生成し、
前記レンジ−ドップラ画像から振幅スレショルドにより反射点Nallを抽出し、レンジ軸の場合はバンクを選定した所定のレンジセル幅のデータを、ドップラ軸の場合はレンジを選定した所定のバンク幅のデータを選定し、
前記抽出された反射点Nallの選定したデータを近傍の点のN(N≦Nall)グループ毎に分離し、
前記グループ毎に前記反射点の選定したデータをレンジ軸とドップラ軸に配置し、
前記レンジ軸のNr点、前記ドップラ軸のNd点の少なくともいずれか一方の軸で、レンジ軸の場合はフーリエ変換、ドップラ軸の場合は逆フーリエ変換を行い、
前記フーリエ変換及び逆フーリエ変換で得たレンジ軸及びドップラ軸の少なくともいずれか一方の軸のデータを用いて、レンジ軸のNrp点またはドップラ軸のNdp点による部分相関行列を形成し、
前記部分相関行列の平均値による相関行列を用いて、レンジ軸の2Nrp−1点またはドップラ軸の2Ndp−1点の拡張アレイ処理を行うことで拡張アレイベクトルを抽出し、
前記拡張アレイ処理を行った軸については、レンジ軸は逆フーリエ変換、ドップラ軸はフーリエ変換を行って再度画像化し、
前記N点についての画像結果を振幅重畳する
レーダシステムのレーダ信号処理方法。
Generate a range-Doppler image from the radar received signal,
The reflection point Nall is extracted from the range-Doppler image by the amplitude threshold, and in the case of the range axis, data of a predetermined range cell width in which the bank is selected is selected, and in the case of the Doppler axis, data of a predetermined bank width in which the range is selected is selected. And
Separating the selected data of the extracted reflection points Nall into N (N ≦ Nall) groups of neighboring points;
Place the selected data of the reflection point for each group on the range axis and the Doppler axis,
At least one of the Nr point of the range axis and the Nd point of the Doppler axis, Fourier transform is performed for the range axis, and inverse Fourier transform is performed for the Doppler axis.
Using the data of at least one of the range axis and the Doppler axis obtained by the Fourier transform and the inverse Fourier transform, a partial correlation matrix by the Nrp point of the range axis or the Ndp point of the Doppler axis is formed.
An extended array vector is extracted by performing an extended array process of 2Nrp-1 points on the range axis or 2Ndp-1 points on the Doppler axis using a correlation matrix obtained by averaging the partial correlation matrices,
For the axis subjected to the extended array processing, the range axis is inverse Fourier transformed, the Doppler axis is Fourier transformed and imaged again,
A radar signal processing method of a radar system for superimposing an amplitude of an image result for the N points.
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