JP2022018769A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、レーダ装置に関し、特にパッシブレーダに関する。 Embodiments of the present invention relate to radar devices, especially passive radar.
逆探装置は、船舶に搭載されたレーダ装置からの送信信号を受信して、送信源の方位及びレーダ装置の種類を分析する装置である。逆探装置は、送信源までの距離を特定することができず、よって、送信源の位置を特定することはできない。 The reverse probe device is a device that receives a transmission signal from a radar device mounted on a ship and analyzes the direction of the transmission source and the type of the radar device. The reverse probe cannot determine the distance to the source, and thus cannot determine the location of the source.
パッシブレーダは、他レーダ装置が送信した送信信号(直接波)が目標で反射した間接波と、他レーダ装置の直接波との時間差を使って目標までの距離を測定することができる。しかしながら、他レーダ装置の位置は既知であることが前提であり、これを測定することはできない。 The passive radar can measure the distance to the target by using the time difference between the indirect wave reflected by the transmission signal (direct wave) transmitted by the other radar device and the direct wave of the other radar device. However, it is premised that the positions of other radar devices are known, and this cannot be measured.
本発明が解決しようとする課題は、自ら送信することなく目標が送信した送信信号および他のレーダ装置が送信した送信信号を用いて目標位置の検出および周囲状況の確認が可能なレーダ装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a radar device capable of detecting a target position and confirming an ambient situation by using a transmission signal transmitted by a target and a transmission signal transmitted by another radar device without transmitting by itself. It is to be.
実施形態に係るレーダ装置は、複数のアンテナ素子を含み、受信信号を受信するアンテナ部と、複数の受信信号の1つを参照関数として抽出する抽出部と、前記参照関数を用いて受信信号にパルス圧縮処理を行い、第1目標を検出する第1検出部と、前記第1目標から受信した受信信号を用いて和信号及び差信号を生成し、前記和信号及び前記差信号を用いて前記第1目標の方位角を算出する測角部と、前記方位角を用いて、前記第1目標までの距離を算出する第1算出部とを具備する。 The radar device according to the embodiment includes an antenna unit that includes a plurality of antenna elements and receives a received signal, an extraction unit that extracts one of the plurality of received signals as a reference function, and a reception signal using the reference function. A sum signal and a difference signal are generated using the first detection unit that performs pulse compression processing and detects the first target and the received signal received from the first target, and the sum signal and the difference signal are used to generate the sum signal and the difference signal. It includes an angle measuring unit that calculates the azimuth angle of the first target, and a first calculation unit that calculates the distance to the first target using the azimuth angle.
以下、実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。各機能ブロックは、ハードウェア及びソフトウェアのいずれかまたは両者を組み合わせたものとして実現することができる。各機能ブロックが以下の例のように区別されていることは必須ではない。例えば、一部の機能が例示の機能ブロックとは別の機能ブロックによって実行されてもよい。さらに、例示の機能ブロックがさらに細かい機能サブブロックに分割されていてもよい。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Some embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is specified by the shape, structure, arrangement, etc. of the components. It is not something that will be done. Each functional block can be realized as a combination of hardware and software, or both. It is not essential that each functional block be distinguished as in the example below. For example, some functions may be executed by a functional block different from the exemplary functional block. Further, the exemplary functional block may be subdivided into finer functional subblocks. In the following description, elements having the same function and configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
[1] 第1実施形態
[1-1] レーダ装置10の構成
図1は、第1実施形態に係るレーダ装置10の概略構成を説明する模式図である。レーダ装置10は、移動体1に搭載される。移動体1は、航空機、又は船舶などからなる。
[1] First Embodiment [1-1] Configuration of
レーダ装置10は、アンテナを用いて、マルチ受信ビームを形成する。レーダ装置10は、目標2から送信された送信信号を受信し、受信した受信信号を演算処理する。目標2は、移動体(航空機、及び船舶を含む)、又は固定物を含む。固定物は、地面に固定された物を意味する。また、固定物は、人工的に作られた物を含み、さらに、島、及び山などの地形を含む。
The
図2は、図1に示したレーダ装置10のブロック図である。レーダ装置10は、アンテナ部11、受信部13、A/D変換部15、信号処理装置17、及び表示部23を備える。
FIG. 2 is a block diagram of the
アンテナ部11は、移動体1の外装に取り付けられる。アンテナ部11は、例えばフェーズドアレイアンテナで構成される。アンテナ部11は、複数のアンテナ素子12-1~12-mを備える。mは、2以上の整数である。本明細書において、枝番を省略した参照符号に関する説明は、枝番付きの参照符号の説明に共通する。
The
受信部13は、アンテナ部11により受信された受信信号の受信レベルを増幅し、受信信号を判別する。受信部13は、複数の受信回路(Rx)14-1~14-mを備える。受信回路14は、アンテナ素子12ごとに設けられる。
The
受信回路14は、対応するアンテナ素子12により受信された受信信号にアナログ信号処理を施す。具体的には、受信回路14は、受信信号を低雑音増幅するとともに、受信信号の位相を制御する。そして、受信部13は、複数のアンテナ素子12により受信された複数の受信信号に位相制御を施しかつ合成することで、任意の方向に受信ビームを形成する。
The
A/D変換部15は、複数のA/D変換回路16-1~16-mを備える。A/D変換回路16は、アンテナ素子12ごとに設けられる。A/D変換回路16は、対応する受信回路14から入力された受信信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。具体的には、A/D変換回路16は、アナログ信号を、I成分(In-Phase信号成分)、及びQ成分(Quadrature信号成分)を持つ直交デジタル信号に変換する。直交デジタル信号(IQデータともいう)は、受信信号の振幅及び位相の情報を含む。
The A /
表示部23は、信号処理装置17から送られた表示データを、自身の画面に表示する。表示部23は、例えば液晶表示装置で構成される。
The
信号処理装置17は、アンテナ素子12-1~12-mにより受信された複数の受信信号に対応する複数のデジタル信号を処理する。信号処理装置17は、データ転送部18、直接波処理部19、パッシブレーダ処理部20、表示データ生成部21、及び記憶部22を備える。
The
データ転送部18は、A/D変換部15から出力された複数の受信信号を記憶部22に転送する。記憶部22は、データ転送部18から転送された複数の受信信号を格納する。また、データ転送部18は、記憶部22に格納された複数の受信信号を、直接波処理部19及びパッシブレーダ処理部20に転送する。このようなデータ転送部18の構成により、信号処理装置17は、現在受信した複数の受信信号以外に、過去に受信した複数の受信信号を任意に処理することが可能である。
The
直接波処理部19は、参照関数抽出部19A、目標検出部19B、測角部19C、及び距離算出部19Dを備える。
The direct
参照関数抽出部19Aは、複数の受信信号のうち直接波と推定される受信信号を抽出する。 The reference function extraction unit 19A extracts a received signal presumed to be a direct wave from a plurality of received signals.
目標検出部19Bは、参照関数抽出部19Aが抽出した受信信号を参照関数として用いて、受信信号にパルス圧縮処理を行い、目標を検出する。
The
測角部19Cは、目標から受信した受信信号を用いて、目標の方位角を算出する。
The
距離算出部19Dは、測角部19Cが算出した方位角を用いて、目標までの距離を算出する。
The
パッシブレーダ処理部20は、間接波検出部20A、位置算出部20B、及びビデオ信号生成部20Cを備える。
The passive
間接波検出部20Aは、直接波処理部19が検出した直接波と、受信信号との相関処理を行い、直接波と相関のある間接波を検出する。
The indirect
位置算出部20Bは、直接波処理部19が検出した直接波と、間接波検出部20Aが検出した間接波とを用いて、目標の位置を算出する。
The
ビデオ信号生成部20Cは、複数の間接波を用いて、目標のビデオ信号を生成する。 The video signal generation unit 20C generates a target video signal by using a plurality of indirect waves.
表示データ生成部21は、複数の直接波に関する複数の検出位置を、直接波処理部19から取得する。また、表示データ生成部21は、複数のビデオ信号を、パッシブレーダ処理部20から取得する。そして、表示データ生成部21は、複数の検出位置、及び複数のビデオ信号を重畳して、表示データを生成する。
The display
図3は、図2に示した信号処理装置17のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。信号処理装置17は、プロセッサ30、メモリ31、入力インターフェース部(入力I/F)32、出力インターフェース部(出力I/F)33、及びバス34を備える。プロセッサ30、メモリ31、入力インターフェース部32、及び出力インターフェース部33は、バス34を介して互いにデータの送受信を行う。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the
入力インターフェース部32は、外部回路に接続され、外部回路との間でデータの入力処理を行う。本実施形態では、入力インターフェース部32は、A/D変換部15から入力されるデータを受ける。
The
プロセッサ30は、信号処理装置17の動作を統括的に制御するCPU(Central Processing Unit)である。プロセッサ30は、メモリ31に格納された各種プログラムを実行する。
The
メモリ31は、本実施形態の信号処理を実現するための各種プログラム、及び信号処理を実行するために必要な各種データを不揮発に記憶する不揮発性メモリと、信号処理を実行する際に生成される各種データ及びテーブルを一時的に格納する揮発メモリとを含む。メモリ31は、ROM(Read Only Memory)、及びSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)などを含む。
The
出力インターフェース部33は、外部回路に接続され、外部回路との間でデータの出力処理を行う。本実施形態では、出力インターフェース部33は、表示部23にデータを出力する。
The
[1-2] 動作
上記のように構成されたレーダ装置10の動作について説明する。
[1-2] Operation The operation of the
[1-2-1] 直接波処理動作
まず、直接波処理動作について説明する。図4は、レーダ装置10の直接波処理動作を説明するフローチャートである。直接波とは、目標が直接送信した送信信号である。
[1-2-1] Direct wave processing operation First, the direct wave processing operation will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating the direct wave processing operation of the
受信部13は、移動体1の全周にわたってDBF(Digital Beam Forming)による受信マルチビームを形成し、移動体1の全周の電波を受信する(ステップS100)。移動体1の全周とは、方位方向、及び高度方向を含む3次元方向を意味する。
The receiving
続いて、A/D変換回路16は、アンテナ素子12ごとに、受信信号をアナログ信号からデジタル信号を変換する(ステップS101)。このデジタル信号は、I成分及びQ成分を含む直交デジタル信号である。
Subsequently, the A /
続いて、データ転送部18は、アンテナ素子12ごとに、A/D変換部15から送られるデジタル信号を記憶部22に格納する(ステップS102)。また、データ転送部18は、受信部13が受信信号を受信するごとに、デジタル信号を記憶部22に格納する。データ転送部18は、記憶部22に格納されたデジタル信号を、直接波処理部19及びパッシブレーダ処理部20に転送する。
Subsequently, the
続いて、参照関数抽出部19Aは、複数の受信信号のうち直接波と推定される受信信号を抽出する(ステップS103)。目標が直接送信した送信信号(直接波)は、振幅が大きい。参照関数抽出部19Aは、受信信号の振幅(受信レベル)が閾値以上である場合、当該受信信号を直接波であると判定する。また、受信信号のパルスが所定周期で繰り返される場合に、当該受信信号を直接波であると判定してもよい。 Subsequently, the reference function extraction unit 19A extracts a received signal presumed to be a direct wave from the plurality of received signals (step S103). The transmitted signal (direct wave) directly transmitted by the target has a large amplitude. When the amplitude (reception level) of the received signal is equal to or greater than the threshold value, the reference function extraction unit 19A determines that the received signal is a direct wave. Further, when the pulse of the received signal is repeated in a predetermined cycle, the received signal may be determined to be a direct wave.
続いて、目標検出部19Bは、ステップS103で抽出した受信信号を参照関数として用いて、受信信号にパルス圧縮処理を行い、目標を検出する(ステップS104)。パルス圧縮処理において、目標検出部19Bは、パルス圧縮用の参照関数と、任意の受信信号との相関を判定する。参照関数と受信信号との間に相関がある場合、当該受信信号の振幅が大きくなって検出される。そして、参照関数と相関がある受信信号が、目標から送信された直接波であると判定される。
Subsequently, the
また、目標検出部19Bは、送信信号の特性(周波数、パルス幅、及びパルス間隔を含む)が異なる場合、特性が異なる複数の送信信号ごとに別目標として検出する。そして、目標検出部19Bは、目標ごとに検出処理を実行する。
Further, when the transmission signal characteristics (including frequency, pulse width, and pulse interval) are different, the
続いて、直接波処理部19は、ステップS104で検出された目標の位置を算出する。具体的には、測角部19Cは、目標から受信した受信信号を用いて、目標の方位角を算出する(ステップS105)。
Subsequently, the direct
図5は、目標の測角処理を説明する模式図である。測角部19Cは、複数のアンテナ素子12により受信された複数の受信信号を用いて、方位方向における和信号(Σ信号)、及び差信号(Δ信号)を算出する。和信号は、全てのアンテナ素子12により受信された信号の和で算出される。差信号は、全てのアンテナ素子12からなるアレイのうち右半分の領域の信号の和と、左半分の領域の信号の和との差で算出される。角度誤差電圧εは、差信号を和信号で正規化した数値であり、すなわち、ε=Δ/Σで算出される。図5(a)は、和信号及び差信号における方位角と振幅(受信レベル)との関係を示す図であり、図5(b)は、方位角と角度誤差電圧との関係を示す図である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a target angle measurement process. The
測角部19Cは、角度誤差電圧εが±1となる範囲で、測角テーブル等を用いて角度誤差電圧εを算出し、目標の方位角を算出する。すなわち、測角部19Cは、ε=0に対応する方位角を算出する。
The
続いて、距離算出部19Dは、ステップS105で算出した方位角を用いて、目標までの距離を算出する(ステップS106)。例えば船舶のレーダは一定周期で受信されるため、経過時間、及び経過時間の間に変化した角度とから、以下の式(1)により距離を算出する。
Subsequently, the
R=VT/Δθ ・・・(1)
R:目標までの距離(m)
V:目標方位と直交する自機速度成分(m/s)
T:経過時間(s)
Δθ:方位角変化量(rad)
経過時間Tとは、目標から第1受信信号を受信してから次に第2受信信号を受信するまでの時間である。自機速度成分Vとは、レーダ装置10を搭載した移動体1における目標方位と直交する方向の速度である。方位角変化量Δθとは、経過時間Tの間に変化した方位角である。
R = VT / Δθ ・ ・ ・ (1)
R: Distance to the target (m)
V: Own speed component (m / s) orthogonal to the target direction
T: Elapsed time (s)
Δθ: Azimuth change amount (rad)
The elapsed time T is the time from the reception of the first received signal to the next reception of the second received signal from the target. The own speed component V is the speed in the direction orthogonal to the target direction in the moving
以上の処理で算出した目標方位及び距離を基に、各目標の追跡を行う。 Based on the target direction and distance calculated in the above process, each target is tracked.
[1-2-2] パッシブレーダ処理動作
次に、パッシブレーダ処理動作について説明する。図6は、レーダ装置10のパッシブレーダ処理動作を説明するフローチャートである。パッシブレーダは、送信機から送信された直接波が目標で反射した間接波を受信し、直接波と間接波との間の遅延時間、及び間接波の到来方向から目標位置を算出する方式である。
[1-2-2] Passive radar processing operation Next, the passive radar processing operation will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating the passive radar processing operation of the
パッシブレーダ処理は、直接波処理部19による直接波を検出する処理の後に行われる。すなわち、直接波処理部19により、直接波として送信信号を送信している目標の位置情報は算出されている。パッシブレーダ処理部20は、直接波の情報を直接波処理部19から取得する(ステップS200)。
The passive radar processing is performed after the processing for detecting the direct wave by the direct
続いて、間接波検出部20Aは、ステップS200で取得した直接波と、受信信号との相関処理を行い、直接波と相関のある間接波を検出する(ステップS201)。
Subsequently, the indirect
続いて、位置算出部20Bは、ステップS200で取得した直接波と、ステップS201で検出した間接波とを用いて、目標の位置を算出する(ステップS202)。
Subsequently, the
図7は、パッシブレーダ処理により目標までの距離を算出する動作を説明する模式図である。図7において、直接波を送信する送信機3、目標4である。送信機3と移動体1との距離R1、送信機3と目標4との距離R2、移動体1と目標4との距離R3、直接波と間接波との間の遅延時間τ、光速cである。距離R1~R3は、以下の式(2)の関係を有する。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an operation of calculating the distance to the target by passive radar processing. In FIG. 7, the
R2+R3=c・τ+R1 ・・・(2)
位置算出部20Bは、直接波の到来方向と間接波の到来方向と間の方位角θを算出する。そして、位置算出部20Bは、式(2)と方位角θとを用いて、目標4までの距離を算出する。
R2 + R3 = c ・ τ + R1 ・ ・ ・ (2)
The
続いて、ビデオ信号生成部20Cは、複数の間接波を用いて、目標のビデオ信号を生成する(ステップS203)。複数の間接波には、クラッタが含まれる。クラッタは、目標の周囲の固定物(地形など)で反射した間接波であり、また、受信レベルの低い受信エコーである。ビデオ信号は、画像に関する信号である。ビデオ信号に含まれる画像には、移動体(船舶などを含む)、及び固定物(島、波など)が含まれる。ビデオ信号の生成処理は、直接波処理部19により検出された目標ごとに行われる。
Subsequently, the video signal generation unit 20C generates a target video signal using a plurality of indirect waves (step S203). Multiple indirect waves include clutter. A clutter is an indirect wave reflected by a fixed object (such as terrain) around the target, and is a received echo with a low reception level. A video signal is a signal relating to an image. Images included in video signals include moving objects (including ships, etc.) and fixed objects (islands, waves, etc.). The video signal generation process is performed for each target detected by the direct
[1-2-3] 表示データ生成動作
次に、表示データ生成動作について説明する。図8は、レーダ装置10の表示データ生成動作を説明するフローチャートである。
[1-2-3] Display data generation operation Next, the display data generation operation will be described. FIG. 8 is a flowchart illustrating the display data generation operation of the
表示データ生成部21は、複数の直接波に関する複数の検出位置を、直接波処理部19から取得する(ステップS300)。
The display
続いて、表示データ生成部21は、複数のビデオ信号を、パッシブレーダ処理部20から取得する(ステップS301)。
Subsequently, the display
図9は、複数の検出位置、及び複数のビデオ信号の流れを説明する模式図である。直接波処理部19は、複数の直接波検出処理♯1~♯Nを実行し、複数の検出位置♯1~♯Nを生成する。また、複数の直接波♯1~♯Nに関す情報は、パッシブレーダ処理部20に送られる。パッシブレーダ処理部20は、複数のパッシブレーダ処理♯1~♯Nを実行し、複数のビデオ信号♯1~♯Nを生成する。複数のビデオ信号♯1~♯Nはそれぞれ、複数の直接波♯1~♯Nを用いて生成される。表示データ生成部21は、複数の検出位置♯1~♯N、及び複数のビデオ信号♯1~♯Nを取得する。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a plurality of detection positions and a plurality of video signal flows. The direct
続いて、表示データ生成部21は、複数の検出位置、及び複数のビデオ信号を重畳して、表示データを生成する(ステップS302)。
Subsequently, the display
続いて、表示データ生成部21は、ステップS302で生成した表示データを、表示部23に表示する(ステップS303)。
Subsequently, the display
図10は、表示データの一例を説明する図である。直接波処理部19により検出位置♯1、♯2が生成され、パッシブレーダ処理部20によりビデオ信号♯1、♯2が生成される。検出位置♯1、♯2は、黒い点で表される。ビデオ信号♯1、♯2は、例えば、領域を持った地形(例えば島)で表される。ビデオ信号♯1、♯2には、送信信号を送信していない船舶などが黒い点などで表され得る。ビデオ信号♯1、♯2はそれぞれ、直接波♯1、♯2を用いて生成される。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of display data. The direct
表示データ生成部21は、検出位置♯1、♯2、及びビデオ信号♯1、♯2を重畳して、表示部23に表示する。
The display
[1-3] 第1実施形態の効果
以上詳述したように第1実施形態では、参照関数抽出部19Aは、複数の受信信号の1つを参照関数として抽出する。目標検出部19Bは、参照関数を用いて受信信号にパルス圧縮処理を行い、目標を検出する。測角部19Cは、目標から受信した受信信号を用いて和信号(Σ信号)及び差信号(Δ信号)を生成し、和信号及び差信号を用いて目標の方位角を算出する。距離算出部19Dは、測角部19Cにより算出された方位角を用いて、目標までの距離を算出する。
[1-3] Effect of First Embodiment As described in detail above, in the first embodiment, the reference function extraction unit 19A extracts one of a plurality of received signals as a reference function. The
従って第1実施形態によれば、直接波として送信信号を送信する目標を検出でき、さらに目標の方位角及び目標までの距離を算出することができる。これにより、目標のより正確な位置を算出することができる。すなわち、目標が送信した送信信号を用いて目標の位置を検出することが可能なレーダ装置10を実現できる。
Therefore, according to the first embodiment, the target for transmitting the transmission signal as a direct wave can be detected, and the azimuth angle of the target and the distance to the target can be calculated. This makes it possible to calculate a more accurate position of the target. That is, it is possible to realize a
また、直接波の送信源の方位及び距離が算出できると、この直接波が地形または他の船舶などで反射してレーダ装置10に受信される間接波を用いて、パッシブレーダ処理を行うことができる。これにより、目標の周囲のビデオ信号を生成することができる。
Further, if the direction and distance of the source of the direct wave can be calculated, the passive radar processing can be performed using the indirect wave that the direct wave is reflected by the terrain or another ship and received by the
また、複数の直接波の検出結果、及びそれらを送信源とする間接波によりパッシブレーダ処理結果をすべて重畳表示することで、地形の状況及び送信していない船舶についても位置を把握することが可能となる。 In addition, by superimposing all the passive radar processing results on the detection results of multiple direct waves and the indirect waves that use them as the transmission source, it is possible to grasp the topographical conditions and the positions of vessels that are not transmitting. Will be.
また、間接波のパッシブレーダ処理結果を特定の送信源についてだけ表示すると、送信源の船舶などから見えているレーダスコープの状況を推測することが可能である。 Further, by displaying the passive radar processing result of the indirect wave only for a specific transmission source, it is possible to infer the state of the radar scope seen from the ship or the like of the transmission source.
また、直接波は、間接波よりも距離減衰が小さいので、送信源の遠方でも直接波を探知することが可能である。加えて、間接波も利用することで送信源の周囲の状況を確認することが可能である。 Further, since the direct wave has a smaller distance attenuation than the indirect wave, it is possible to detect the direct wave even at a distance from the transmission source. In addition, it is possible to check the situation around the transmission source by using indirect waves.
[2] 第2実施形態
第2実施形態は、直接波を送信する目標までの距離を算出するための他の実施例である。第2実施形態では、予め管理された船舶などの送信信号の特性に関する情報を用いて、目標までの距離を算出するようにしている。
[2] Second Embodiment The second embodiment is another embodiment for calculating the distance to the target for transmitting the direct wave. In the second embodiment, the distance to the target is calculated by using the information regarding the characteristics of the transmission signal of the ship or the like that is managed in advance.
[2-1] レーダ装置10の構成
図11は、第2実施形態に係るレーダ装置10のブロック図である。信号処理装置17は、送信信号情報記憶部24を備える。送信信号情報記憶部24は、目標としての例えば船舶と、送信信号の特性(周波数、パルス幅、及びパルス間隔などを含む)との対応関係を格納する。
[2-1] Configuration of
直接波処理部19は、送信信号判定部19E、及び距離算出部19Dを備える。
The direct
送信信号判定部19Eは、目標から受信した受信信号の特性と、送信信号情報記憶部24に格納された情報とを比較して、目標が送信する送信信号を特定する。
The transmission
距離算出部19Dは、送信信号情報記憶部24に格納された送信信号の情報と、実際に受信した受信信号の受信レベルとを用いて、目標までの距離を算出する。
The
[2-2] 動作
図12は、第2実施形態に係るレーダ装置10の直接波処理動作を説明するフローチャートである。ステップS100~S104までの動作は、第1実施形態と同じである。
[2-2] Operation FIG. 12 is a flowchart illustrating a direct wave processing operation of the
続いて、送信信号判定部19Eは、ステップS104で検出した目標から受信した受信信号の特性と、送信信号情報記憶部24に格納された情報とを比較して、目標が送信する送信信号を特定する(ステップS400)。
Subsequently, the transmission
続いて、距離算出部19Dは、送信信号情報記憶部24に格納された送信信号の信号強度情報と、実際に受信した受信信号の受信レベルとを用いて、目標までの距離を算出する(ステップS401)。すなわち、距離算出部19Dは、信号の減衰レベルを用いて、目標までの距離を算出する。目標までの距離Rは、以下の式(3)で算出される。
Subsequently, the
IT:直接波の信号強度
GR:アンテナ利得(dB)
PR:受信レベル(W)
λ:波長(m)
信号強度ITは、送信電力PT、送信利得GTとすると、“PT×GT”で表される。
IT : Direct wave signal strength GR : Antenna gain (dB)
PR : Reception level (W)
λ: Wavelength (m)
The signal strength IT is represented by “ PT × GT ” where the transmission power PT and the transmission gain GT are taken.
その後のパッシブレーダ処理部20によるビデオ信号を生成する動作は、第1実施形態と同じである。
The subsequent operation of the passive
[2-3] 第2実施形態の効果
第2実施形態では、予め管理された船舶などの送信信号の特性に関する情報を用いて、目標までの距離を算出することができる。
[2-3] Effect of the Second Embodiment In the second embodiment, the distance to the target can be calculated by using the information regarding the characteristics of the transmission signal of a ship or the like that is managed in advance.
その他の効果は、第1実施形態と同じである。 Other effects are the same as in the first embodiment.
なお、第1実施形態の直接波検出処理と、第2実施形態の直接波検出処理とを並行して行うようにしてもよい。そして、精度の高い検出結果を用いるようにしてもよい。 The direct wave detection process of the first embodiment and the direct wave detection process of the second embodiment may be performed in parallel. Then, a highly accurate detection result may be used.
[3] 第3実施形態
第3実施形態は、目標の移動方向を算出するようにしている。
[3] Third Embodiment In the third embodiment, the moving direction of the target is calculated.
図13は、第3実施形態に係るレーダ装置10のブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram of the
直接波処理部19は、移動方向算出部19Fを備える。移動方向算出部19Fは、直接波に関する情報を用いて、目標の移動方向を算出する。
The direct
図14は、第3実施形態に係るレーダ装置10における目標の移動方向を算出する動作を説明するフローチャートである。既に、目標の直接波が検出されているものとする。目標の移動方向を算出する動作は、目標の直接波が検出された後に任意のタイミングで行うことが可能である。
FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation of calculating a moving direction of a target in the
移動方向算出部19Fは、直接波に関する複数の受信信号をデータ転送部18から受ける(ステップS500)。 The moving direction calculation unit 19F receives a plurality of received signals related to the direct wave from the data transfer unit 18 (step S500).
続いて、移動方向算出部19Fは、複数の受信信号を用いて、ドップラー周波数を算出する(ステップS501)。すなわち、移動方向算出部19Fは、複数の受信信号の周波数を算出する。そして、移動方向算出部19Fは、周波数の差を演算することで、ドップラー周波数を算出する。 Subsequently, the moving direction calculation unit 19F calculates the Doppler frequency using the plurality of received signals (step S501). That is, the moving direction calculation unit 19F calculates the frequencies of the plurality of received signals. Then, the moving direction calculation unit 19F calculates the Doppler frequency by calculating the difference in frequency.
続いて、移動方向算出部19Fは、ドップラー周波数を用いて、目標の移動方向を算出する(ステップS502)。 Subsequently, the movement direction calculation unit 19F calculates the target movement direction using the Doppler frequency (step S502).
第3実施形態によれば、移動体1に対して目標の移動方向が判定できる。よって、移動体1に対して目標が近づいているのか、遠ざかっているのかを確認できる。
According to the third embodiment, the moving direction of the target can be determined with respect to the moving
なお、上記各実施形態では、目標を検出する際の測角を方位角方向として説明したが、仰角方向であってもよい。また、これらを組み合せて方位角方向及び仰角方向にわたって角度を算出するようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the measurement angle at the time of detecting the target is described as the azimuth angle direction, but the elevation angle direction may be used. Further, these may be combined to calculate the angle over the azimuth direction and the elevation angle direction.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…移動体、2…目標、3…送信機、4…目標、10…レーダ装置、11…アンテナ部、12…アンテナ素子、13…受信部、14…受信回路、15…A/D変換部、16…A/D変換回路、17…信号処理装置、18…データ転送部、19…直接波処理部、19A…参照関数抽出部、19B…目標検出部、19C…測角部、19D…距離算出部、19E…送信信号判定部、19F…移動方向算出部、20…パッシブレーダ処理部、20A…間接波検出部、20B…位置算出部、20C…ビデオ信号生成部、21…表示データ生成部、22…記憶部、23…表示部、24…送信信号情報記憶部、30…プロセッサ、31…メモリ、32…入力インターフェース部、33…出力インターフェース部、34…バス。 1 ... mobile body, 2 ... target, 3 ... transmitter, 4 ... target, 10 ... radar device, 11 ... antenna unit, 12 ... antenna element, 13 ... receiver unit, 14 ... receiver circuit, 15 ... A / D converter unit , 16 ... A / D conversion circuit, 17 ... signal processing device, 18 ... data transfer unit, 19 ... direct wave processing unit, 19A ... reference function extraction unit, 19B ... target detection unit, 19C ... angle measuring unit, 19D ... distance Calculation unit, 19E ... Transmit signal determination unit, 19F ... Movement direction calculation unit, 20 ... Passive radar processing unit, 20A ... Indirect wave detection unit, 20B ... Position calculation unit, 20C ... Video signal generation unit, 21 ... Display data generation unit , 22 ... storage unit, 23 ... display unit, 24 ... transmission signal information storage unit, 30 ... processor, 31 ... memory, 32 ... input interface unit, 33 ... output interface unit, 34 ... bus.
Claims (10)
複数の受信信号の1つを参照関数として抽出する抽出部と、
前記参照関数を用いて受信信号にパルス圧縮処理を行い、第1目標を検出する第1検出部と、
前記第1目標から受信した受信信号を用いて和信号及び差信号を生成し、前記和信号及び前記差信号を用いて前記第1目標の方位角を算出する測角部と、
前記方位角を用いて、前記第1目標までの距離を算出する第1算出部と、
を具備するレーダ装置。 An antenna unit that includes multiple antenna elements and receives received signals,
An extractor that extracts one of multiple received signals as a reference function,
A first detection unit that performs pulse compression processing on the received signal using the reference function to detect the first target, and
An angle measuring unit that generates a sum signal and a difference signal using the received signal received from the first target and calculates the azimuth angle of the first target using the sum signal and the difference signal.
The first calculation unit that calculates the distance to the first target using the azimuth, and
A radar device equipped with.
請求項1に記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 1, wherein the extraction unit extracts the first received signal as the reference function when the amplitude of the first received signal is equal to or larger than a threshold value.
請求項1に記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 1, wherein the extraction unit extracts the first received signal as the reference function when the pulse of the first received signal is repeated in a predetermined cycle.
請求項1乃至3の何れか1項に記載のレーダ装置。 The radar device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first calculation unit calculates the distance by using the elapsed time and the amount of change in azimuth angle changed during the elapsed time.
前記複数のデジタル信号を格納する記憶部とをさらに具備する
請求項1乃至4の何れか1項に記載のレーダ装置。 A conversion unit that converts the plurality of received signals received by the antenna unit into a plurality of digital signals, respectively.
The radar device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a storage unit for storing the plurality of digital signals.
請求項5に記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 5, further comprising a transfer unit that transfers a plurality of digital signals stored in the storage unit to the extraction unit and the first detection unit.
前記第2検出部により検出された複数の間接波を用いて、前記第2目標のビデオ信号を生成する第1生成部とをさらに具備する
請求項1乃至6の何れか1項に記載のレーダ装置。 A second detection unit that detects an indirect wave in which the direct wave transmitted by the first target is reflected by the second target,
The radar according to any one of claims 1 to 6, further comprising a first generation unit that generates a video signal of the second target by using a plurality of indirect waves detected by the second detection unit. Device.
請求項7に記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 7, further comprising a second generation unit that generates display data obtained by superimposing the position of the first target and the video signal.
請求項1乃至8の何れか1項に記載のレーダ装置。 Claims 1 to 8 further include a second calculation unit that calculates a Doppler frequency using a plurality of received signals received from the first target and calculates a moving direction of the first target using the Doppler frequency. The radar device according to any one of the following items.
請求項1乃至9の何れか1項に記載のレーダ装置。 The radar device according to any one of claims 1 to 9, wherein the antenna unit is a phased array antenna.
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