JP2021047106A - Passive type radar device, and passive type radar signal processing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明の実施形態は、パッシブ型レーダ装置、パッシブ型レーダ信号処理方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a passive radar device and a passive radar signal processing method.
他レーダを送信局とした電波により目標を検出するパッシブ型レーダ装置では、目標の検出信号に対して、測角処理により方位角度と仰角角度を導出し、送信局から直接波と目標を反射した間接波との検出時刻差から距離を導出することで、目標と想定される検出信号に対しての位置を位置推定する。 In a passive radar device that detects a target by radio waves using another radar as a transmitting station, the azimuth angle and elevation angle are derived by angle measurement processing for the target detection signal, and the wave and target are reflected directly from the transmitting station. By deriving the distance from the detection time difference from the indirect wave, the position with respect to the detection signal assumed to be the target is estimated.
このように、パッシブ型レーダ装置の位置推定時における距離の導出では、直接波の受信時刻と間接波の検出時刻の時刻差を把握する必要がある。もし、送信局がパッシブ型レーダ装置の電波の見通し外に位置する場合など、パッシブ型レーダ装置側で直接波が得られない環境下においては、パッシブ型レーダ装置では距離の算出が困難になり、目標の位置を位置推定することができなくなる。そのため、パッシブ型レーダ装置には、運用範囲が送信局の直接波が届く範囲(例えばLine Of Sight)に制限されてしまうという問題があった。 As described above, in deriving the distance at the time of estimating the position of the passive radar device, it is necessary to grasp the time difference between the reception time of the direct wave and the detection time of the indirect wave. If the transmitting station is located outside the line of sight of the radio waves of the passive radar device, or in an environment where direct waves cannot be obtained on the passive radar device side, it becomes difficult for the passive radar device to calculate the distance. It becomes impossible to estimate the position of the target. Therefore, the passive radar device has a problem that the operating range is limited to the range where the direct wave of the transmitting station can reach (for example, Line Of Sight).
以上のように、従来のパッシブ型レーダ装置では、運用範囲が送信局の直接波が届く範囲に制限されてしまうという問題があった。 As described above, the conventional passive radar device has a problem that the operating range is limited to the range where the direct wave of the transmitting station can reach.
本発明の実施形態は、送信局との同期に必要となる直接波が得られない環境下においても、目標の位置を特定することのできるパッシブ型レーダ装置及びパッシブ型レーダ信号処理方法を提供することを目的とする。 An embodiment of the present invention provides a passive radar device and a passive radar signal processing method capable of specifying a target position even in an environment where a direct wave required for synchronization with a transmitting station cannot be obtained. The purpose is.
一実施形態に係るパッシブ型レーダ装置は、送信諸元が既知の送信局から送信されるレーダ波の直接波が得られない環境下で、前記レーダ波が目標で反射された間接波を受信して目標の位置を検出する装置であって、パッシブレーダ処理部と、目標位置情報取得部と、情報処理部とを備える。パッシブレーダ処理部は、前記間接波を受信して前記送信局の送信諸元に基づいて目標検出を行う。目標位置情報取得部は、通信により位置情報を提供する目標から位置情報及び時刻情報を取得する。情報処理部は、前記パッシブレーダ処理部で得られた目標検出結果と目標位置情報取得部で得られた目標情報との相関をとって目標の位置推定を行い、送信局の送信諸元から送信局位置情報を取得し、位置推定された目標の位置情報及び目標検出時刻から前記送信局のパルス送信時刻を推定し、送信時刻推定結果を用いて送信局パルスタイミングを管理し、そのタイミング基づいて、実運用時の目標検出を行う。 The passive radar device according to the embodiment receives an indirect wave in which the radar wave is reflected by a target in an environment where a direct wave of a radar wave transmitted from a transmission station whose transmission specifications are known cannot be obtained. It is a device that detects the position of a target, and includes a passive radar processing unit, a target position information acquisition unit, and an information processing unit. The passive radar processing unit receives the indirect wave and performs target detection based on the transmission specifications of the transmitting station. The target position information acquisition unit acquires position information and time information from a target that provides position information by communication. The information processing unit estimates the target position by correlating the target detection result obtained by the passive radar processing unit with the target information obtained by the target position information acquisition unit, and transmits the target from the transmission specifications of the transmitting station. The station position information is acquired, the pulse transmission time of the transmitting station is estimated from the position-estimated target position information and the target detection time, the transmission station pulse timing is managed using the transmission time estimation result, and the transmission station pulse timing is managed based on the timing. , Perform target detection during actual operation.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態が適用されるパッシブ型レーダ装置(以下、パッシブレーダ)100を備えるレーダシステムの構成を示す概念図である。図1において、パッシブレーダ100は、送信局200から送出される送信波を直接受信する直接波W1と目標機Tに反射して到来する間接波W2を受信し、それぞれの受信波の角度及び時間差から目標機Tの位置を特定する。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a radar system including a passive radar device (hereinafter, passive radar) 100 to which the present embodiment is applied. In FIG. 1, the
図2は、上記パッシブレーダ100の構成を示すブロック図である。図2において、パッシブレーダ100は、第1のアンテナ部101と、間接波信号処理部102と、累積部103と、合成部104と、目標機位置特定部105とを備える。また、パッシブレーダ100は、第2のアンテナ部106と、直接波信号処理部107と、制御部108とを備える。なお、累積部103、合成部104及び目標機位置特定部105、制御部108は、演算回路及び制御回路としての機能を備えるコンピュータ装置で実現可能である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
第1のアンテナ部101は、到来波を捕捉して受信信号を得るアンテナ素子を備える。間接波信号処理部102は、制御部108からの制御を受けて、第1のアンテナ部101により得られた受信信号のうち間接波W2が到来する期間の信号(間接波信号)を抽出し、その間接波信号に対してリミッタ処理、増幅処理、フィルタ処理、およびA/D変換処理などの受信処理を施す。受信処理が施された間接波信号は、累積部103に出力される。
The
累積部103は、制御部108により制御される累積期間において、間接波信号の信号値を累積する演算器で、入力される間接波信号の信号値を累積する。
The
第2のアンテナ部106は、第1のアンテナ部101とは別に(共用または一部供用でもよい)、到来波を捕捉して受信信号を得るアンテナ素子を備える。直接波信号処理部107は、第2のアンテナ部106により得られた受信信号のうち直接波W1の到来する期間の信号(直接波信号)を抽出し、その直接波信号に対してリミッタ処理、増幅処理、フィルタ処理、およびA/D変換処理などの受信処理を施す。受信処理が施された直接波信号は、制御部108に出力される。
The
制御部108は、直接波信号処理部107により得られた直接波信号に基づいて、直接波W1の到来タイミング及びインターバルの開始タイミングを求め、直接波W1の到来タイミングに基づいて間接波信号を抽出する期間(間接波W2の到来期間)を制御する。また、制御部108は、累積部103における間接波信号の累積期間を制御する。
The
合成部104は、累積部103により累積された結果を合成する。目標機位置特定部105は、合成部104により合成された結果に基づいて目標機Tの位置を特定する。目標機位置特定部105により特定された目標機Tの位置情報は、例えば、外部に出力されて目標機Tの探知結果として表示される。
The
上記構成によるパッシブレーダ100では、目標機Tの検出信号に対して、測角処理により方位角度θと仰角角度φを導出し、図3に示すように、送信局200の直接波の受信時刻t1と間接波の検出時刻t2との時間差ΔTrt(=t2−t1)から距離Rrを導出することで、目標機Tと想定される検出信号に対しての位置(Rr,θ,φ)を位置推定する。なお、距離の導出には以下の式が適用される。
ここで、cは光速、Lはパッシブレーダ100と送信局200との距離(ベースライン)、αはパッシブレーダ100の測角角度(パッシブレーダ100から見た送信局100と目標機Tとのなす角)である。
Here, c is the speed of light, L is the distance between the
尚、本実施形態の前提条件として、パッシブレーダ100は送信局200の送信諸元(送信局位置、スキャンレート、パルスタイミング(PRI(Pulse Repeat Interval:パルス繰り返し周期)、パルス数など))が既知であるとする。また、パッシブレーダ100の監視空域に目標機Tとなる味方航空機または民航機が存在するシチュエーションを想定する。
As a precondition of this embodiment, the
上記レーダシステムにおいて、以下、本実施形態の処理の流れについて、図4及び図5を参照して説明する。図4は本実施形態における目標機Tの位置情報取得イメージを示す概念図、図5は相関処理(時刻整合処理)のイメージを示す図である。 In the radar system, the processing flow of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a conceptual diagram showing an image of acquiring position information of the target machine T in the present embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing an image of correlation processing (time matching processing).
はじめに、パッシブレーダ100は、図4(a)に示すように、送信局200の電波を利用し、目標機Tに対する検出信号によりその航跡の確立を図る。その際、パッシブレーダ100は送信局200の直接波が得られないため、目標機Tの航跡に対する距離の算出が困難となる。そこで、本実施形態に係るパッシブレーダ100は、距離の位置推定を行うために、例えば図4(b)に示すように、味方航空機または民航機を目標機Tとし、SIF/IFF(Special Identification of Feature / Identification friend or foe)装置の質問−応答情報による目標機Tの時刻に対する位置情報を取得する方法や、例えば目標機Tが時刻に対する位置情報を通信信号に付与し、パッシブレーダ100に通知するなどの方法により、目標機Tの時刻に対する位置情報を取得する。
First, as shown in FIG. 4A, the
この時、目標機Tの時刻に対する位置情報は離散情報である。このため、図5に示すように、目標機Tに対する航跡について、相関処理による内挿補間を用いて時刻の整合をとる。これにより、離散的な位置情報から高精度な航跡を取得することができ、この目標機Tの航跡から距離を容易に算出することができる。 At this time, the position information of the target machine T with respect to the time is discrete information. Therefore, as shown in FIG. 5, the time of the track with respect to the target aircraft T is matched by using interpolation by correlation processing. As a result, a highly accurate track can be obtained from the discrete position information, and the distance can be easily calculated from the track of the target aircraft T.
相関処理により、目標機Tの航跡の位置が特定できた場合には、その後、目標機Tと送信局200の距離情報より送信局200から送信されるレーダパルスの送信時刻を推定する。送信局200によるパルスの送信時刻ttxの推定式は以下に示すようになる。
ここで、tpは目標機Tの航跡のいずれかの目標機検出時刻、Rsは目標機Tと送信局200の距離、cは光速である。
Here, t p is the target machine detection time of any of the tracks of the target machine T, R s is the distance between the target machine T and the
送信時刻ttxの推定値を算出した後、直接波の受信時刻trxを以下の式で求める。
ここで、Lは送信局200とパッシブレーダ100との距離(ベースライン)となる。以降、送信局200の送信時刻ttxとPRIを基に送信局200のパルスタイミングをパッシブレーダ100で管理することで、目標機Tに対する位置推定を行うことが可能となる。
Here, L is the distance (baseline) between the transmitting
図6は、パッシブレーダ100において、送信局200との同期に必要となる直接波が得られない環境下におかれた場合の、制御部108によるレーダ信号処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a radar signal processing procedure by the
図6において、パッシブレーダ100の制御部108は、直接波信号が得られない環境下において、別途入手して登録される送信局200の送信局諸元(パルス圧縮係数、パルス繰り返し周期、送信局位置情報)からパルス圧縮係数を入力して、受信レーダパルスについてパルス圧縮処理を行って信号成分を抽出し(ステップS13)、送信局諸元からパルス繰り返し周期を入力してパルス積分処理を行って(ステップS14)、信号検出処理により積み上がった信号成分から目標機検出を行う(ステップS15)。検出なしの場合、送信時刻推定不可としてステップS11に戻り、次の目標機検出に移行する。
In FIG. 6, the
一方で、SIF/IFF等による目標機位置情報取得処理において、目標機位置情報を取得する(ステップS15)。この目標機位置情報は離散的であるため、時刻整合処理により一定の時刻間隔となるように整合をとる(ステップS16)。この目標機位置情報は、パッシブレーダ処理で得られた目標機検出位置との相関処理によって目標機Tの位置推定がなされ、目標機位置情報+目標機検出時刻の目標機情報が得られる(ステップS17)。続いて、送信局送信時刻推定により、送信局諸元から送信局位置情報を取得し、相関処理で得られた目標機情報と合わせて送信局からレーダパルスが送信された時刻を推定する(ステップS18)。このようにして得られた送信時刻推定結果は送信局パルスタイミングの管理下におかれ(ステップS19)、以後、実運用時の目標機検出に用いられる。 On the other hand, in the target machine position information acquisition process by SIF / IFF or the like, the target machine position information is acquired (step S15). Since the target machine position information is discrete, the target machine position information is matched so as to have a constant time interval by the time matching process (step S16). The position of the target machine T is estimated by the correlation processing with the target machine detection position obtained by the passive radar processing, and the target machine position information + the target machine information of the target machine detection time can be obtained (step). S17). Subsequently, the transmission station position information is acquired from the transmission station specifications by the transmission station transmission time estimation, and the time when the radar pulse is transmitted from the transmission station is estimated together with the target machine information obtained by the correlation processing (step). S18). The transmission time estimation result obtained in this way is placed under the control of the transmission station pulse timing (step S19), and is subsequently used for detecting the target machine during actual operation.
したがって、本実施形態に係るパッシブレーダによれば、送信局との同期に必要となる直接波が得られない環境下においても、実運用時の目標機の位置を特定することができる。 Therefore, according to the passive radar according to the present embodiment, the position of the target machine in actual operation can be specified even in an environment where the direct wave required for synchronization with the transmitting station cannot be obtained.
なお、本発明は上記実施形態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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by an appropriate combination of the plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. In addition, components across different embodiments may be combined as appropriate.
100…パッシブレーダ、101…第1のアンテナ部、102…間接波信号処理部、103…累積部、104…合成部、105…目標機位置特定部、106…第2のアンテナ部、107…直接波信号処理部、108…制御部。200…送信局。 100 ... Passive radar, 101 ... First antenna unit, 102 ... Indirect wave signal processing unit, 103 ... Cumulative unit, 104 ... Synthesis unit, 105 ... Target machine position identification unit, 106 ... Second antenna unit, 107 ... Direct Wave signal processing unit, 108 ... Control unit. 200 ... Transmitting station.
Claims (4)
前記間接波を受信して前記送信局の送信諸元に基づいて目標検出を行うパッシブレーダ処理部と、
通信により位置情報を提供する目標から位置情報及び時刻情報を取得する目標位置情報取得部と、
前記パッシブレーダ処理部で得られた目標検出結果と目標位置情報取得部で得られた目標情報との相関をとって目標の位置推定を行い、送信局の送信諸元から送信局位置情報を取得し、位置推定された目標の位置情報及び目標検出時刻から前記送信局のパルス送信時刻を推定し、送信時刻推定結果を用いて送信局パルスタイミングを管理する情報処理部と
を具備するパッシブ型レーダ装置。 A passive radar device that detects the position of a target by receiving the indirect wave reflected by the target in an environment where the direct wave of the radar wave transmitted from a transmission station whose transmission specifications are known cannot be obtained. And
A passive radar processing unit that receives the indirect wave and detects a target based on the transmission specifications of the transmitting station.
A target location information acquisition unit that acquires location information and time information from a target that provides location information by communication,
The target position is estimated by correlating the target detection result obtained by the passive radar processing unit with the target information obtained by the target position information acquisition unit, and the transmission station position information is acquired from the transmission specifications of the transmission station. A passive radar including an information processing unit that estimates the pulse transmission time of the transmitting station from the position-estimated target position information and the target detection time, and manages the transmission station pulse timing using the transmission time estimation result. apparatus.
前記レーダ波が目標で反射された間接波を受信し、
前記送信局の送信諸元に基づくパッシブレーダ処理によって目標検出を行い、
通信により位置情報を提供する目標から位置情報及び時刻情報を取得し、
前記パッシブレーダ処理による目標検出結果と目標との通信により得られた目標情報との相関をとって目標の位置推定を行い、送信局の送信諸元から送信局位置情報を取得し、位置推定された目標の位置情報及び目標検出時刻から前記送信局のパルス送信時刻を推定し、送信時刻推定結果を用いて送信局パルスタイミングを管理する
パッシブ型レーダ信号処理方法。 In an environment where direct waves of radar waves transmitted from transmission stations with known transmission specifications cannot be obtained.
The radar wave receives the indirect wave reflected by the target and receives the indirect wave.
Target detection is performed by passive radar processing based on the transmission specifications of the transmitting station.
Obtain location information and time information from a target that provides location information by communication,
The target position is estimated by correlating the target detection result obtained by the passive radar processing with the target information obtained by communication with the target, and the transmission station position information is acquired from the transmission specifications of the transmission station to estimate the position. A passive radar signal processing method that estimates the pulse transmission time of the transmission station from the target position information and the target detection time, and manages the transmission station pulse timing using the transmission time estimation result.
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