JP2023182088A - Signal processing device and radar system - Google Patents

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JP2023182088A JP2022095493A JP2022095493A JP2023182088A JP 2023182088 A JP2023182088 A JP 2023182088A JP 2022095493 A JP2022095493 A JP 2022095493A JP 2022095493 A JP2022095493 A JP 2022095493A JP 2023182088 A JP2023182088 A JP 2023182088A
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延正 長谷川
Nobutada Hasegawa
真吾 神野
Shingo Jinno
佳枝 小林
Yoshie Kobayashi
達也 榎並
Tatsuya Enami
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Abstract

To provide a technique capable of removing an interference component in a wider frequency domain when removing the interference component included in a beat signal in the frequency domain.SOLUTION: A signal processing device 200 performs Fourier transformation of a beat signal Bw of a time domain to a first signal Bwf1 of a frequency domain in which a frequency component is expressed for each frequency bin, executes adaptive processing of outputting an output signal based on a main input signal and a reference input signal by using each positive frequency component of a first signal sequentially as the main input signal of an adaptive filter 221 and using each corresponding negative frequency component sequentially as the reference input signal of the adaptive filter, executes FIR filter processing of processing the reference input signal by an FIR filter 222 in the adaptive processing, output processing of outputting a residual between the main input signal and the reference input signal processed by the FIR processing as the output signal, and update processing of updating a tap coefficient on the basis of the residual, and changes a step size parameter for updating the tap coefficient on the basis of the bin number.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、信号処理装置、および、レーダシステムに関する。 The present disclosure relates to a signal processing device and a radar system.

物標に電磁波として送信された送信信号と、物標に反射された電磁波が受信された受信信号とのミキシングによって得られるビート信号に基づいて物標を測定するレーダシステムにおいて、ビート信号に他のレーダシステムの送信信号の干渉による干渉信号が生じる場合がある。非特許文献1には、複素信号として表されたビート信号に含まれる干渉信号を、干渉信号の正の周波数成分と負の周波数成分との相関性を利用して、適応フィルタによって周波数領域で除去する技術が記載されている。 In a radar system that measures a target based on a beat signal obtained by mixing a transmitted signal sent as an electromagnetic wave to the target and a received signal obtained by receiving the electromagnetic waves reflected by the target, the beat signal is combined with other signals. Interference signals may occur due to interference of the radar system's transmitted signals. Non-Patent Document 1 discloses that an interference signal contained in a beat signal expressed as a complex signal is removed in the frequency domain by an adaptive filter using the correlation between the positive frequency component and the negative frequency component of the interference signal. The technology to do so is described.

Feng Jin, Siyang Cao “Automotive Radar Interference Mitigation Using Adaptive Noise Canceller”, IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, VOL. 68, NO. 4, APRIL 2019.Feng Jin, Siyang Cao “Automotive Radar Interference Mitigation Using Adaptive Noise Canceller”, IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, VOL. 68, NO. 4, APRIL 2019.

非特許文献1の技術では、近傍領域に対応する周波数域において効果的に干渉成分を除去できるが、より近い超近傍領域や、遠方領域に対応する周波数域においては、十分に干渉成分を除去できない場合がある。そのため、より広い周波数域で干渉成分を除去することについて、更なる改善の余地があった。 With the technique of Non-Patent Document 1, interference components can be effectively removed in a frequency range corresponding to a nearby region, but interference components cannot be sufficiently removed in a frequency region corresponding to a closer ultra-nearby region or a far region. There are cases. Therefore, there is room for further improvement in removing interference components in a wider frequency range.

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized as the following forms.

本開示の第1の形態によれば、信号処理装置(200)が提供される。この信号処理装置は、送信波を反射した物標(OB)からの反射波を受信して得られる受信信号(Dw)と、前記送信波を送信するための送信信号(Tw)と、が直交ミキサ(105)でミキシングされることによって生成される時間領域の信号を表すビート信号(Bw)を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第1信号(Bwf1)にフーリエ変換する変換部(210)と、FIRフィルタ(222)を含む適応フィルタ(221)を有し、前記第1信号から干渉信号成分(IFIf)が除去された干渉除去後信号(Ts)を生成する処理部(220)と、を備える。前記処理部は、前記第1信号の各正の周波数成分を順番に前記適応フィルタの主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する前記第1信号の各負の周波数成分を順番に前記適応フィルタの参照入力信号として、前記主要入力信号および前記参照入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理を実行する。前記処理部は、前記適応処理において、前記FIRフィルタによって前記参照入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、前記出力信号として、前記主要入力信号と、前記FIRフィルタ処理によって処理された前記参照入力信号と、の残差を出力する出力処理と、前記残差に基づいて、前記FIRフィルタのタップ係数を更新する更新処理と、を実行し、前記タップ係数を更新するためのステップサイズパラメータを、前記第1信号の周波数ビンのビン番号に基づいて変化させる。 According to a first aspect of the present disclosure, a signal processing device (200) is provided. In this signal processing device, a received signal (Dw) obtained by receiving a reflected wave from an object (OB) that reflected a transmitted wave and a transmitted signal (Tw) for transmitting the transmitted wave are orthogonal to each other. Transformation in which a beat signal (Bw) representing a time-domain signal generated by mixing in a mixer (105) is Fourier-transformed into a frequency-domain first signal (Bwf1) in which frequency components are expressed for each frequency bin. (210) and an adaptive filter (221) including an FIR filter (222), and a processing unit (210) that generates an interference-cancelled signal (Ts) in which the interference signal component (IFIf) is removed from the first signal. 220). The processing unit sequentially uses each positive frequency component of the first signal as a main input signal of the adaptive filter, and sequentially uses each negative frequency component of the first signal corresponding to each positive frequency component as the main input signal of the adaptive filter. Adaptive processing is performed to output an output signal based on the main input signal and the reference input signal as a reference input signal of the filter. In the adaptive processing, the processing unit performs FIR filter processing in which the reference input signal is processed by the FIR filter, and as the output signal, the main input signal and the reference input signal processed by the FIR filter processing. , and an update process of updating the tap coefficients of the FIR filter based on the residuals, and the step size parameter for updating the tap coefficients is set to the step size parameter for updating the tap coefficients of the FIR filter. It is changed based on the bin number of the frequency bin of one signal.

このような形態によれば、遠方に対応する周波数域において、残差を小さくできる可能性が高まる。そのため、遠方に対応する周波数域において、第1信号から干渉信号成分を効果的に除去できる可能性が高まる。 According to such a configuration, it is possible to reduce the residual error in a frequency range corresponding to a far distance. Therefore, it is more likely that the interference signal component can be effectively removed from the first signal in a frequency range corresponding to a far distance.

本開示の第2の形態によれば、信号処理装置(200)が提供される。この信号処理装置は、送信波を反射した物標(OB)からの反射波を受信して得られる受信信号(Dw)と、前記送信波を送信するための送信信号(Tw)と、が直交ミキサ(105)でミキシングされることによって生成される時間領域の信号を表すビート信号(Bw)を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第1信号(Bwf1)にフーリエ変換する変換部(210)と、FIRフィルタ(222)を含む適応フィルタ(221)を有し、前記第1信号から干渉信号成分(IFIf)が除去された干渉除去後信号(Ts)を生成する処理部(220)と、を備える。前記処理部は、前記第1信号の各正の周波数成分を順番に前記適応フィルタの主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する前記第1信号の各負の周波数成分を順番に前記適応フィルタの参照入力信号として、前記主要入力信号および前記参照入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理を実行する。前記処理部は、前記適応処理において、前記FIRフィルタによって前記参照入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、前記出力信号として、前記主要入力信号と、前記FIRフィルタ処理によって処理された前記参照入力信号と、の残差を出力する出力処理と、前記残差に基づいて、前記FIRフィルタのタップ係数を更新する更新処理と、を実行し、前記第1信号の次の周波数ビンの正の周波数成分を前記主要入力信号とする前に、前記第1信号の現在の周波数ビンに関して、更新された前記タップ係数を用いて前記FIRフィルタ処理と前記出力処理と前記更新処理とを実行する再計算処理を、予め定められた回数だけ実行する。 According to a second aspect of the present disclosure, a signal processing device (200) is provided. In this signal processing device, a received signal (Dw) obtained by receiving a reflected wave from an object (OB) that reflected a transmitted wave and a transmitted signal (Tw) for transmitting the transmitted wave are orthogonal to each other. Transformation in which a beat signal (Bw) representing a time-domain signal generated by mixing in a mixer (105) is Fourier-transformed into a frequency-domain first signal (Bwf1) in which frequency components are expressed for each frequency bin. (210) and an adaptive filter (221) including an FIR filter (222), and a processing unit (210) that generates an interference-cancelled signal (Ts) in which the interference signal component (IFIf) is removed from the first signal. 220). The processing unit sequentially uses each positive frequency component of the first signal as a main input signal of the adaptive filter, and sequentially uses each negative frequency component of the first signal corresponding to each positive frequency component as the main input signal of the adaptive filter. Adaptive processing is performed to output an output signal based on the main input signal and the reference input signal as a reference input signal of the filter. In the adaptive processing, the processing unit performs FIR filter processing in which the reference input signal is processed by the FIR filter, and as the output signal, the main input signal and the reference input signal processed by the FIR filter processing. , an output process for outputting the residual of , and an update process for updating the tap coefficient of the FIR filter based on the residual, and outputting the positive frequency component of the next frequency bin of the first signal. Before using the main input signal, a recalculation process of performing the FIR filter process, the output process, and the update process using the updated tap coefficient with respect to the current frequency bin of the first signal; Executes a predetermined number of times.

このような形態によれば、再計算処理を実行しない場合と比較して、タップ係数を更新する回数を増やすことができる。そのため、遠方に対応する周波数域において、第1信号から干渉信号成分を効果的に除去できる可能性が高まる。 According to this embodiment, the number of times the tap coefficients are updated can be increased compared to the case where the recalculation process is not performed. Therefore, it is more likely that the interference signal component can be effectively removed from the first signal in a frequency range corresponding to a far distance.

本開示の第3の形態によれば、信号処理装置(200)が提供される。この信号処理装置は、送信波を反射した物標(OB)からの反射波を受信して得られる受信信号(Dw)と、前記送信波を送信するための送信信号(Tw)と、が直交ミキサ(105)でミキシングされることによって生成される時間領域の信号を表すビート信号(Bw)を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第1信号(Bwf1)にフーリエ変換する変換部(210)と、FIRフィルタ(222)を含む適応フィルタ(221)を有し、前記第1信号から干渉信号成分(IFIf)が除去された干渉除去後信号(Ts)を生成する処理部(220)と、を備える。前記処理部は、前記第1信号の各正の周波数成分を順番に前記適応フィルタの主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する前記第1信号の各負の周波数成分を順番に前記適応フィルタの参照入力信号として、前記主要入力信号および前記参照入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理を実行する。前記処理部は、前記適応処理において、前記FIRフィルタによって前記参照入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、前記出力信号として、前記主要入力信号と、前記FIRフィルタ処理によって処理された前記参照入力信号と、の残差を出力する出力処理と、前記残差に基づいて、前記FIRフィルタのタップ係数を更新する更新処理と、を実行し、前記適応処理として、近距離に相当する周波数ビンから遠距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、前記第1信号の正の周波数成分を前記主要入力信号として入力する第1適応処理と、中距離に相当する周波数ビンから前記近距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、前記第1信号の正の周波数成分を前記主要入力信号として入力する第2適応処理と、を実行し、前記第1適応処理の出力処理によって出力される信号と、前記第2適応処理の出力処理によって出力される信号と、が接合された信号を、前記干渉除去後信号として出力する。 According to a third aspect of the present disclosure, a signal processing device (200) is provided. In this signal processing device, a received signal (Dw) obtained by receiving a reflected wave from an object (OB) that reflected a transmitted wave and a transmitted signal (Tw) for transmitting the transmitted wave are orthogonal to each other. Transformation in which a beat signal (Bw) representing a time-domain signal generated by mixing in a mixer (105) is Fourier-transformed into a frequency-domain first signal (Bwf1) in which frequency components are expressed for each frequency bin. (210) and an adaptive filter (221) including an FIR filter (222), and a processing unit (210) that generates an interference-cancelled signal (Ts) in which the interference signal component (IFIf) is removed from the first signal. 220). The processing unit sequentially uses each positive frequency component of the first signal as a main input signal of the adaptive filter, and sequentially uses each negative frequency component of the first signal corresponding to each positive frequency component as the main input signal of the adaptive filter. Adaptive processing is performed to output an output signal based on the main input signal and the reference input signal as a reference input signal of the filter. In the adaptive processing, the processing unit performs FIR filter processing in which the reference input signal is processed by the FIR filter, and as the output signal, the main input signal and the reference input signal processed by the FIR filter processing. , and an update process that updates the tap coefficients of the FIR filter based on the residual, and as the adaptive processing, the frequency bin corresponding to a short distance is changed to a frequency bin corresponding to a long distance. a first adaptive process in which positive frequency components of the first signal are inputted as the main input signal in order toward a frequency bin corresponding to the intermediate distance, and a frequency bin corresponding to the short distance from a frequency bin corresponding to the intermediate distance; a second adaptive process in which the positive frequency component of the first signal is input as the main input signal in order toward The signal outputted by the output processing of the second adaptive processing and the signal outputted by the output processing of the second adaptive processing are combined and output as the interference-removed signal.

このような形態によれば、干渉除去後信号に、残差の収束過程による影響が生じることを抑制できる。そのため、例えば、単に、近距離に相当する周波数ビンから遠距離に相当する周波数ビンに向かうように順に第1信号の周波数成分を適応処理によって処理する場合と比較して、超近傍に対応する周波数域において、第1信号から干渉信号成分を効果的に除去できる可能性が高まる。 According to this embodiment, it is possible to suppress the influence of the residual convergence process on the interference-removed signal. Therefore, for example, compared to the case where the frequency components of the first signal are simply processed by adaptive processing in order from the frequency bin corresponding to a short distance to the frequency bin corresponding to a long distance, the frequency corresponding to the ultra-nearby In this range, the possibility that the interference signal component can be effectively removed from the first signal increases.

第1実施形態におけるレーダ装置の概略構成を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a radar device in a first embodiment. ミキシング前の高周波信号とミキシング後のビート信号との例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a high frequency signal before mixing and a beat signal after mixing. 第1実施形態における干渉信号処理のフローチャート。5 is a flowchart of interference signal processing in the first embodiment. 第1信号の例を示す説明図。An explanatory diagram showing an example of a first signal. ビート信号に窓関数が乗算された様子を示す第1の説明図。The first explanatory diagram showing how the beat signal is multiplied by the window function. ビート信号に窓関数が乗算された様子を示す第2の説明図。The second explanatory diagram showing how the beat signal is multiplied by the window function. 適応処理のフローチャート。Flowchart of adaptive processing. 適応フィルタの説明図。An explanatory diagram of an adaptive filter. FIRフィルタの説明図。An explanatory diagram of an FIR filter. ステップサイズパラメータとビン番号との関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between step size parameters and bin numbers. 出力信号の接合を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating joining of output signals. 適応処理のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of adaptive processing. 第2実施形態における干渉信号処理のフローチャート。5 is a flowchart of interference signal processing in the second embodiment. ビート信号の端部に干渉信号が生じた例を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example in which an interference signal occurs at the end of a beat signal. 第3実施形態における干渉信号処理のフローチャート。7 is a flowchart of interference signal processing in the third embodiment.

A.第1実施形態:
図1に示したレーダシステム100は、例えば、自動車や二輪車等の車両に搭載され、物標OBを測定する。物標OBとは、例えば、歩行者や、他の車両、道路上の障害物のことを指す。「物標OBを測定する」とは、例えば、レーダシステム100が搭載された自己の車両と物標OBとの間の距離や角度、自己の車両に対する物標OBの相対速度を測定することを指す。本実施形態におけるレーダシステム100は、FCM(Fast-Chirp Modulation)方式によって物標OBを測定するミリ波レーダによって構成されている。
A. First embodiment:
The radar system 100 shown in FIG. 1 is mounted on, for example, a vehicle such as a car or a motorcycle, and measures a target object OB. The target object OB refers to, for example, a pedestrian, another vehicle, or an obstacle on the road. "Measuring the target object OB" means, for example, measuring the distance and angle between the own vehicle equipped with the radar system 100 and the target object OB, and the relative speed of the target object OB with respect to the own vehicle. Point. The radar system 100 in this embodiment is configured with a millimeter wave radar that measures a target object OB using an FCM (Fast-Chirp Modulation) method.

図1に示すように、レーダシステム100は、信号生成部101、送信部102、受信部103、直交ミキサ105を有するビート信号生成部104、および、信号処理装置200を備えている。 As shown in FIG. 1, the radar system 100 includes a signal generating section 101, a transmitting section 102, a receiving section 103, a beat signal generating section 104 having a quadrature mixer 105, and a signal processing device 200.

信号生成部101は、例えば、PLL(Phase Locked Loop)回路によって構成され、送信信号Twを生成する。本実施形態における信号生成部101は、送信信号Twとして、周波数が時間に対して線形なチャープ信号を連続的に生成する。 The signal generation unit 101 is configured by, for example, a PLL (Phase Locked Loop) circuit, and generates a transmission signal Tw. The signal generation unit 101 in this embodiment continuously generates a chirp signal whose frequency is linear with respect to time as the transmission signal Tw.

送信部102は、送信信号Twを電磁波Ewとして空間に放射するアンテナとして構成され、パワーアンプPAによって増幅された送信信号Twを電磁波Ewとして放射する。受信部103は、物標OBで反射した電磁波Ewを、受信信号Dwとして受信するアンテナとして構成されている。以下では、送信信号Twによって送信された電磁波Ewのことを、送信波とも呼ぶ。また、物標OBによって反射された電磁波Ewのことを、反射波とも呼ぶ。 The transmitter 102 is configured as an antenna that radiates the transmission signal Tw into space as an electromagnetic wave Ew, and radiates the transmission signal Tw amplified by the power amplifier PA as the electromagnetic wave Ew. The receiving unit 103 is configured as an antenna that receives the electromagnetic wave Ew reflected by the target object OB as a received signal Dw. Hereinafter, the electromagnetic wave Ew transmitted by the transmission signal Tw will also be referred to as a transmission wave. Further, the electromagnetic wave Ew reflected by the target object OB is also called a reflected wave.

ビート信号生成部104は、ビート信号Bwを生成する。ビート信号Bwは、受信信号Dwと送信信号Twとが直交ミキサ105でミキシングされることによって生成される時間領域の複素信号を表す。ビート信号生成部104は、直交ミキサ105に加え、ローパスフィルタによって構成されたフィルタ部106と、アナログデジタル変換器(ADC:Analog-to-Digital Converter)によって構成されたアナログデジタル変換部107とを有している。 Beat signal generation section 104 generates beat signal Bw. The beat signal Bw represents a time domain complex signal generated by mixing the received signal Dw and the transmitted signal Tw by the orthogonal mixer 105. In addition to the orthogonal mixer 105, the beat signal generation section 104 includes a filter section 106 composed of a low-pass filter, and an analog-to-digital converter 107 composed of an analog-to-digital converter (ADC). are doing.

本実施形態では、ビート信号生成部104は、信号BwIと信号BwQとを生成する。信号BwIは、送信信号Twと同位相の局部発振信号LOと、低ノイズアンプLNAによって増幅された受信信号Dwとがミキシングされた信号に基づく信号である。信号BwQは、送信信号Twに対して位相を90°遅らせた局部発振信号LOと、同様に増幅された受信信号Dwとがミキシングされた信号に基づく信号である。フィルタ部106は、直交ミキサ105の出力信号から高周波成分を減衰させ、アナログデジタル変換部107におけるエイリアシングを抑制する。アナログデジタル変換部107は、フィルタ部106によって処理された信号を、時間領域のデジタル信号に変換して出力する。このようにビート信号生成部104によって出力される信号BwIは、ビート信号Bwの実数部に相当し、信号BwQは、ビート信号Bwの虚数部に相当する。 In this embodiment, the beat signal generation unit 104 generates a signal BwI and a signal BwQ. The signal BwI is a signal based on a signal obtained by mixing a local oscillation signal LO having the same phase as the transmission signal Tw and a reception signal Dw amplified by the low noise amplifier LNA. The signal BwQ is a signal based on a signal obtained by mixing a local oscillation signal LO whose phase is delayed by 90 degrees with respect to the transmission signal Tw and a similarly amplified reception signal Dw. Filter section 106 attenuates high frequency components from the output signal of quadrature mixer 105 and suppresses aliasing in analog-to-digital conversion section 107 . The analog-to-digital conversion section 107 converts the signal processed by the filter section 106 into a time domain digital signal and outputs the signal. The signal BwI output by the beat signal generating section 104 thus corresponds to the real part of the beat signal Bw, and the signal BwQ corresponds to the imaginary part of the beat signal Bw.

図2は、横軸を時間とし、縦軸を周波数とする模式的なグラフである。図2には、ビート信号Bwの例と、そのビート信号Bwの生成に用いられた局部発振信号LOおよび受信信号Dwの例と、が示されている。図2では、受信信号Dwは、所望信号Dwpと、混入信号Iwとによって、模式的に表されている。混入信号Iwは、他の車両に搭載されたレーダシステム等から送信された電磁波が受信信号Dwに入り込むことによって生じる。また、図2では、ビート信号Bwは、物標OBに由来する所望信号IFOと、混入信号Iwに由来する干渉信号IFIとによって、模式的に表されている。図2に示すように、所望信号IFOは、周波数として正の周波数のみを有する信号である。より詳細には、所望信号IFOは、物標OBに応じた、ある特定の正の周波数のみを有している。これに対して、干渉信号IFIは、正負両方の周波数を有する信号である。干渉信号IFIは、局部発振信号LOと混入信号Iwとが交差する時間Tcに対して対称性を有しており、干渉信号IFIの正の周波数域の時間波形と、負の周波数域の時間波形とは略対称である。 FIG. 2 is a schematic graph in which the horizontal axis is time and the vertical axis is frequency. FIG. 2 shows an example of a beat signal Bw, and examples of a local oscillation signal LO and a received signal Dw used to generate the beat signal Bw. In FIG. 2, the received signal Dw is schematically represented by a desired signal Dwp and a mixed signal Iw. The mixed signal Iw is generated when an electromagnetic wave transmitted from a radar system or the like mounted on another vehicle enters the received signal Dw. Furthermore, in FIG. 2, the beat signal Bw is schematically represented by a desired signal IFO originating from the target object OB and an interference signal IFI originating from the mixed signal Iw. As shown in FIG. 2, the desired signal IFO is a signal having only positive frequencies. More specifically, the desired signal IFO has only a certain positive frequency depending on the target object OB. In contrast, the interference signal IFI is a signal having both positive and negative frequencies. The interference signal IFI has symmetry with respect to the time Tc at which the local oscillation signal LO and the mixed signal Iw intersect, and the time waveform of the interference signal IFI in the positive frequency range and the time waveform in the negative frequency range It is almost symmetrical.

信号処理装置200は、CPUと、記憶部と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェイスとを備えるコンピュータとして構成されている。 The signal processing device 200 is configured as a computer including a CPU, a storage section, and an input/output interface that inputs and outputs signals to and from the outside.

信号処理装置200は、変換部210と、処理部220と、測定部230とを備える。本実施形態における変換部210と処理部220と測定部230とは、信号処理装置200の記憶部に記憶されたプログラムをCPUが実行することによって実現される機能部である。他の実施形態では、変換部210や処理部220、測定部230は、例えば、CPUからの指示によって動作する、信号処理装置200とは別体の装置として構成されていてもよい。また、信号処理装置200の機能の一部や全部が、例えば、ハードウェア回路によって実現されてもよい。 The signal processing device 200 includes a converting section 210, a processing section 220, and a measuring section 230. The converting unit 210, the processing unit 220, and the measuring unit 230 in this embodiment are functional units that are realized by the CPU executing a program stored in the storage unit of the signal processing device 200. In other embodiments, the conversion unit 210, the processing unit 220, and the measurement unit 230 may be configured as a separate device from the signal processing device 200, which operates according to instructions from the CPU, for example. Furthermore, some or all of the functions of the signal processing device 200 may be realized by, for example, a hardware circuit.

変換部210は、上述した複素時間波形であるビート信号Bwを、第1信号Bwf1にフーリエ変換する。より詳細には、変換部210は、ビート信号Bwを、第1信号Bwf1に高速フーリエ変換する。第1信号Bwf1とは、ビート信号Bwの周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の信号のことを指す。本実施形態では、ビート信号Bwの周波数ビンの数は、1024個である。 The converter 210 performs Fourier transform on the beat signal Bw, which is the complex time waveform described above, into a first signal Bwf1. More specifically, the converter 210 performs fast Fourier transform on the beat signal Bw into the first signal Bwf1. The first signal Bwf1 refers to a frequency domain signal in which frequency components of the beat signal Bw are expressed for each frequency bin. In this embodiment, the number of frequency bins of the beat signal Bw is 1024.

処理部220は、第1信号Bwf1から、第1信号Bwf1に含まれる干渉信号成分IFIfが除去された干渉除去後信号Tsを生成する。処理部220は、FIR(Finite Impulse Response)フィルタ222を含む適応フィルタ221を有している。適応フィルタ221やFIRフィルタ222の詳細については後述する。 The processing unit 220 generates, from the first signal Bwf1, an interference-cancelled signal Ts in which the interference signal component IFIf included in the first signal Bwf1 is removed. The processing unit 220 has an adaptive filter 221 including an FIR (Finite Impulse Response) filter 222 . Details of the adaptive filter 221 and the FIR filter 222 will be described later.

測定部230は、後述するように、生成された干渉除去後信号Tsに基づいて、物標OBを測定する。 The measuring unit 230 measures the target object OB based on the generated interference-cancelled signal Ts, as described later.

本実施形態における信号処理装置200は、図3に示した干渉信号処理を実行することによって、上述した干渉除去後信号Tsを生成する。本実施形態では、干渉信号処理は、信号処理装置200にビート信号Bwが入力されるたびに実行される。より詳細には、本実施形態では、送信部102によって複数の一連の送信信号Twが1セットのチャープ信号群として送信され、それらの送信信号Twに対応して複数のビート信号Bwが生成されて信号処理装置200に入力される。チャープ信号群は、通常、2の累乗数個のチャープ信号によって構成され、例えば、512個のチャープ信号によって構成される。 The signal processing device 200 in this embodiment generates the above-mentioned interference-cancelled signal Ts by executing the interference signal processing shown in FIG. In this embodiment, interference signal processing is executed every time the beat signal Bw is input to the signal processing device 200. More specifically, in the present embodiment, the transmission unit 102 transmits a series of transmission signals Tw as one set of chirp signals, and generates a plurality of beat signals Bw corresponding to these transmission signals Tw. The signal is input to the signal processing device 200. The chirp signal group is usually composed of a number of chirp signals that are a power of 2, for example, 512 chirp signals.

ステップS110にて、変換部210は、ビート信号Bwを、第1信号Bwf1にフーリエ変換する。変換部210は、ステップS110では、ビート信号Bwに窓関数(例えば、ハニング窓や、ハミング窓、ブラックマン窓)を積算した後に、その窓関数が乗算された信号を高速フーリエ変換することで、第1信号Bwf1を生成する。 In step S110, the converter 210 performs Fourier transform on the beat signal Bw into a first signal Bwf1. In step S110, the converting unit 210 multiplies the beat signal Bw by a window function (for example, Hanning window, Hamming window, Blackman window), and then performs fast Fourier transform on the signal multiplied by the window function. A first signal Bwf1 is generated.

図4は、横軸を周波数とし、縦軸を振幅とする模式的なグラフである。図4には、第1信号Bwf1の例が示されている。図4には、第1信号Bwf1の例として、図2で説明したビート信号Bwに由来する信号が示されている。図4では、第1信号Bwf1は、物標OBに由来する所望信号成分IFOfと、干渉信号成分IFIfとによって表されている。図4に示すように、第1信号Bwf1は、正の周波数における周波数成分を表す正の周波数成分と、負の周波数における周波数成分を表す負の周波数成分とを含む。なお、技術の理解を容易にするために、図4には第1信号Bwf1の周波数成分として振幅のみを示したが、第1信号Bwf1は複素信号であるので、実際には、周波数成分として、振幅に加え位相を有する。 FIG. 4 is a schematic graph in which the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents amplitude. FIG. 4 shows an example of the first signal Bwf1. FIG. 4 shows a signal derived from the beat signal Bw described in FIG. 2 as an example of the first signal Bwf1. In FIG. 4, the first signal Bwf1 is represented by a desired signal component IFOf originating from the target object OB and an interference signal component IFIf. As shown in FIG. 4, the first signal Bwf1 includes a positive frequency component representing a frequency component at a positive frequency and a negative frequency component representing a frequency component at a negative frequency. Note that in order to facilitate understanding of the technology, only the amplitude is shown as the frequency component of the first signal Bwf1 in FIG. 4, but since the first signal Bwf1 is a complex signal, in reality, as a frequency component, It has phase in addition to amplitude.

第1信号Bwf1における周波数ビンの番号のことを、ビン番号nとも呼ぶ。第1信号Bwf1において、互いに対応する正の周波数ビンおよび負の周波数ビンには、同一のビン番号nが付与される。この「互いに対応する周波数ビン」とは、周波数の絶対値が互いに同じである正の周波数ビンおよび負の周波数ビンのことを指す。図4には、ビン番号nが模式的に示されている。図4に示すように、正の周波数ビンおよび負の周波数ビンには、それぞれ、周波数の絶対値が小さい周波数ビンから大きい周波数ビンへと順に、1ずつ増える連続番号が付与される。以下では、「互いに対応する周波数ビン」を有する正の周波数成分や負の周波数成分のことを、単に、「負の周波数成分に対応する正の周波数成分」や、「正の周波数成分に対応する負の周波数成分」とも呼ぶ。 The frequency bin number in the first signal Bwf1 is also referred to as the bin number n. In the first signal Bwf1, the same bin number n is assigned to mutually corresponding positive frequency bins and negative frequency bins. The term "frequency bins that correspond to each other" refers to a positive frequency bin and a negative frequency bin that have the same absolute value of frequency. FIG. 4 schematically shows the bin number n. As shown in FIG. 4, the positive frequency bins and the negative frequency bins are each given a serial number that increases by 1 from the frequency bin with the smallest absolute value of frequency to the frequency bin with the largest absolute value. In the following, positive frequency components and negative frequency components that have "frequency bins that correspond to each other" are simply referred to as "positive frequency components that correspond to negative frequency components" and "positive frequency components that correspond to positive frequency components." Also called "negative frequency component".

上述したように、複素時間波形であるビート信号Bwに含まれる干渉信号IFIの正の周波数域と負の周波数域とは略対称であり相関するため、ビート信号Bwをフーリエ変換した第1信号Bwf1に含まれる干渉信号成分IFIfの正の周波数成分と負の周波数成分ともまた相関する。より詳細には、干渉信号成分IFIfの正の周波数成分と負の周波数成分とは、周波数位置のゼロ位置に対して略対称である。なお、図4には示されていないが、干渉信号成分IFIfの、互いに対応する正の周波数成分と負の周波数成分との差は、実際には、より高い周波数域においてより大きくなる。そのため、干渉信号成分IFIfの正の周波数成分と負の周波数成分とは、全体として周波数のゼロ位置に対して略対称であるが、より高い周波数域では、その対称性がやや低くなる。 As described above, since the positive frequency range and the negative frequency range of the interference signal IFI included in the beat signal Bw, which is a complex time waveform, are substantially symmetrical and correlated, the first signal Bwf1 obtained by Fourier transforming the beat signal Bw It also correlates with the positive and negative frequency components of the interference signal component IFIf contained in . More specifically, the positive frequency component and the negative frequency component of the interference signal component IFIf are approximately symmetrical with respect to the zero frequency position. Although not shown in FIG. 4, the difference between the mutually corresponding positive frequency component and negative frequency component of the interference signal component IFIf actually becomes larger in a higher frequency range. Therefore, the positive frequency component and the negative frequency component of the interference signal component IFIf are generally symmetrical with respect to the zero position of the frequency, but the symmetry becomes slightly lower in the higher frequency range.

図5および図6は、横軸を時間とし、縦軸を振幅とする模式的なグラフである。図5には、ビート信号Bwの時間Tcより早い側に干渉信号IFIが生じている場合に、ビート信号Bwにハニング窓が乗算された様子が示されている。図6には、時間Tcに干渉信号IFIが生じている場合に、ビート信号Bwにハニング窓が乗算された様子が示されている。図5および図6に示すように、ビート信号Bwへの窓関数の乗算によって、ビート信号Bwの時間位置の端に近いほど、ビート信号Bwの信号強度が減少する。より詳細には、図5には、ビート信号Bwに含まれる干渉信号IFIのより早い側の強度が、窓関数の乗算によって、より遅い側の強度よりも減少した様子が示されている。つまり、図5では、干渉信号IFIの正の周波数域の強度は、負の周波数域の強度よりも低い。また、図5の例とは逆に、例えば、ビート信号Bwの時間Tcより遅い側に干渉信号IFIが生じている場合には、ビート信号Bwにハニング窓等の窓関数を乗算することにより、干渉信号IFIの負の周波数域の強度が正の周波数域の強度よりも減少する。そのため、ビート信号Bwの時間Tcより早い側、あるいは遅い側に干渉信号IFIが生じている場合、このビート信号Bwから生成される第1信号Bwf1における干渉信号成分IFIfのより高い周波数域における正の周波数成分と負の周波数成分との差は、より大きくなる。 5 and 6 are schematic graphs in which the horizontal axis is time and the vertical axis is amplitude. FIG. 5 shows how the beat signal Bw is multiplied by the Hanning window when the interference signal IFI occurs earlier than the time Tc of the beat signal Bw. FIG. 6 shows how the beat signal Bw is multiplied by the Hanning window when the interference signal IFI occurs at time Tc. As shown in FIGS. 5 and 6, by multiplying the beat signal Bw by the window function, the signal strength of the beat signal Bw decreases as the time position of the beat signal Bw approaches the edge. More specifically, FIG. 5 shows how the intensity of the earlier side of the interference signal IFI included in the beat signal Bw is reduced by the multiplication of the window function than the intensity of the slower side. That is, in FIG. 5, the strength of the positive frequency range of the interference signal IFI is lower than the strength of the negative frequency range. Moreover, contrary to the example of FIG. 5, if the interference signal IFI occurs on the side later than the time Tc of the beat signal Bw, for example, by multiplying the beat signal Bw by a window function such as a Hanning window, The strength of the negative frequency range of the interference signal IFI is reduced compared to the strength of the positive frequency range. Therefore, if the interference signal IFI occurs earlier or later than the time Tc of the beat signal Bw, the interference signal component IFIf in the first signal Bwf1 generated from the beat signal Bw has a positive value in the higher frequency range. The difference between the frequency component and the negative frequency component becomes larger.

図3のステップS120にて、処理部220は、第1信号Bwf1の干渉信号成分IFIfの強度が、所定の強度以上であるか否かを判定する。本実施形態では、処理部220は、ステップS120において、第1信号Bwf1の負の周波数域における電力の積算値が、予め定められた基準電力値以上であるか否かを判定する。なお、他の実施形態では、処理部220は、ステップS120において、例えば、第1信号Bwf1の負の周波数域における振幅の積算値が、予め定められた基準振幅以上であるか否かを判定してもよい。 In step S120 of FIG. 3, the processing unit 220 determines whether the intensity of the interference signal component IFIf of the first signal Bwf1 is equal to or greater than a predetermined intensity. In this embodiment, the processing unit 220 determines in step S120 whether the integrated value of the power in the negative frequency range of the first signal Bwf1 is equal to or greater than a predetermined reference power value. Note that in other embodiments, the processing unit 220 determines in step S120, for example, whether the integrated value of the amplitude in the negative frequency range of the first signal Bwf1 is equal to or greater than a predetermined reference amplitude. It's okay.

ステップS120で電力の積算値が基準電力値以上であると判定された場合、つまり、干渉信号成分IFIfの強度が所定の強度以上であると判定された場合、ステップS130にて、処理部220は、適応処理を実行する。適応処理とは、第1信号Bwf1の各正の周波数成分を順番に適応フィルタ221の主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する負の周波数成分を順番に適応フィルタ221の参照入力信号として、主要入力信号および参照入力信号に基づく出力信号を出力する処理のことを指す。適応フィルタ221の主要入力信号は、観測信号や主信号、主入力とも呼ばれ、適応フィルタ221のP端子に入力される。適応フィルタ221の参照入力信号は、参照信号や参照入力とも呼ばれ、適応フィルタ221のN端子に入力される。適応処理の適応アルゴリズムとしては、例えば、最小平均二乗(LMS:Least Mean Square)アルゴリズムや、正規化最小平均二乗(NLMS:Normalized Least Mean Square)アルゴリズム、再帰的最小二乗(RLS:Recursive Least Square)アルゴリズムが用いられる。 If it is determined in step S120 that the integrated power value is equal to or greater than the reference power value, that is, if it is determined that the intensity of the interference signal component IFIf is equal to or greater than the predetermined intensity, in step S130, the processing unit 220 , performs adaptive processing. Adaptive processing means that each positive frequency component of the first signal Bwf1 is sequentially used as a main input signal of the adaptive filter 221, and each positive frequency component and the corresponding negative frequency component are sequentially used as a reference input signal of the adaptive filter 221. , refers to the process of outputting an output signal based on a main input signal and a reference input signal. The main input signal of the adaptive filter 221 is also called an observation signal, main signal, or main input, and is input to the P terminal of the adaptive filter 221. The reference input signal of the adaptive filter 221 is also called a reference signal or reference input, and is input to the N terminal of the adaptive filter 221. Examples of adaptive algorithms for adaptive processing include a least mean square (LMS) algorithm, a normalized least mean square (NLMS) algorithm, and a recursive least square (RLS) algorithm. is used.

図3に示すように、本実施形態では、処理部220は、適応処理として、第1適応処理と、第2適応処理とを実行する。第1適応処理と第2適応処理とでは、周波数ビンが処理される順番がそれぞれ異なる。より詳細には、第1適応処理では、処理部220は、近距離に相当する周波数ビンから遠距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、正の周波数成分を適応フィルタ221の主要入力信号とする。第2適応処理では、処理部220は、中距離に相当する周波数ビンから近距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、負の周波数成分を適応フィルタ221の主要入力信号とする。中距離とは、近距離よりも遠く、遠距離よりも近い距離のことを指す。遠距離とは、近距離および中距離よりも遠い距離のことを指す。より小さいビン番号nを有する周波数ビンは、より近い距離に相当する周波数ビンであり、より大きいビン番号nを有する周波数ビンは、より遠い距離に相当する周波数ビンである。以下では、第1適応処理と第2適応処理とを特に区別しない場合、両者を単に適応処理とも呼ぶ。 As shown in FIG. 3, in this embodiment, the processing unit 220 executes a first adaptive process and a second adaptive process as adaptive processes. The order in which frequency bins are processed differs between the first adaptive process and the second adaptive process. More specifically, in the first adaptive processing, the processing unit 220 sequentially selects positive frequency components as the main input signal of the adaptive filter 221 from frequency bins corresponding to short distances to frequency bins corresponding to long distances. do. In the second adaptive processing, the processing unit 220 uses negative frequency components as the main input signal of the adaptive filter 221 in order from frequency bins corresponding to intermediate distances to frequency bins corresponding to short distances. Medium distance refers to a distance that is farther than short distance and closer than long distance. Long distance refers to a distance that is further than short distance and medium distance. A frequency bin with a smaller bin number n is a frequency bin corresponding to a closer distance, and a frequency bin with a larger bin number n is a frequency bin corresponding to a farther distance. Below, when the first adaptive processing and the second adaptive processing are not particularly distinguished, they are also simply referred to as adaptive processing.

本実施形態では、処理部220は、第1適応処理では、最も近い距離に相当する周波数ビンから最も遠い距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、正の周波数成分を処理する。つまり、例えば、周波数ビンの数が1024個である場合、処理部220は、第1適応処理において、ビン番号が1番の周波数ビンから、ビン番号が1024番の周波数ビンに向かうように順に、正の周波数成分を処理する。 In the present embodiment, in the first adaptive process, the processing unit 220 processes positive frequency components in order from the frequency bin corresponding to the closest distance to the frequency bin corresponding to the farthest distance. That is, for example, when the number of frequency bins is 1024, the processing unit 220 sequentially performs the following steps in the first adaptive process, starting from the frequency bin with the bin number 1 and proceeding to the frequency bin with the bin number 1024. Process positive frequency components.

処理部220は、適応処理において、図7に示した各ステップを実行する。本実施形態では、処理部220は、1つの周波数ビンに関して、図10に示したステップS131~ステップS135を複数回繰り返し実行する。 The processing unit 220 executes each step shown in FIG. 7 in the adaptive processing. In this embodiment, the processing unit 220 repeatedly executes steps S131 to S135 shown in FIG. 10 multiple times for one frequency bin.

図7に示すように、適応処理では、まず、ステップS131にて、処理部220は、FIRフィルタ処理を実行する。FIRフィルタ処理とは、FIRフィルタ222によって、
適応フィルタ221の参照入力信号を処理する処理のことを指す。
As shown in FIG. 7, in the adaptive processing, first, in step S131, the processing unit 220 executes FIR filter processing. FIR filter processing means that the FIR filter 222
Refers to processing of the reference input signal of the adaptive filter 221.

図8に示すように、ビン番号nの負の周波数成分N(n)がFIRフィルタ222に入力されることによって、出力成分y(n)が出力される。出力成分y(n)は、FIRフィルタ処理によって処理された参照入力信号であるとも言える。出力成分y(n)は、下記式(1)によって表される。
y(n)=w(n)X …(1)
上記式(1)におけるXは入力ベクトルを表す。w(n)は、FIRフィルタ222のタップ係数を表す。添え字Tは、ベクトルの転置を表す。タップ係数w(n)は、FIRフィルタ係数とも呼ばれる。
As shown in FIG. 8, by inputting the negative frequency component N(n) of bin number n to the FIR filter 222, an output component y(n) is output. It can also be said that the output component y(n) is a reference input signal processed by FIR filter processing. The output component y(n) is expressed by the following equation (1).
y(n)=w(n) TX ...(1)
X in the above formula (1) represents an input vector. w(n) represents the tap coefficient of the FIR filter 222. The subscript T represents the transposition of the vector. The tap coefficient w(n) is also called the FIR filter coefficient.

図9に示すように、FIRフィルタ222は、タップ数Lの直接型のフィルタとして構成されている。上述した入力ベクトルXは、成分として負の周波数成分N(n)~N(n-(L-1))を有するL次のベクトルである。タップ係数w(n)は、成分としてw(n)~w(n)を有するL次のベクトルである。図9に示すように、FIRフィルタ222は、入力ベクトルXにタップ係数w(n)を畳み込む。これにより、FIRフィルタ222の出力成分y(n)として、FIRフィルタ222の各タップにおける、入力ベクトルXの成分と、タップ係数w(n)の成分との積の和が出力される。なお、他の実施形態では、FIRフィルタ222は、転置型や、縦続型、格子型のフィルタとして構成されていてもよい。 As shown in FIG. 9, the FIR filter 222 is configured as a direct filter with L taps. The input vector X described above is an L-order vector having negative frequency components N(n) to N(n-(L-1)) as components. The tap coefficient w(n) is an L-order vector having w 1 (n) to w L (n) as components. As shown in FIG. 9, the FIR filter 222 convolves the input vector X with the tap coefficient w(n). As a result, the sum of the products of the input vector X component and the tap coefficient w(n) component at each tap of the FIR filter 222 is output as the output component y(n) of the FIR filter 222. Note that in other embodiments, the FIR filter 222 may be configured as a transposed type, cascaded type, or lattice type filter.

次に、図7のステップS132にて、処理部220は、出力処理を実行する。出力処理とは、図8に示した適応フィルタ221の出力信号として、適応フィルタ221の主要入力信号と、FIRフィルタ処理によって処理された参照入力信号との残差ε(n)を出力する処理のことを指す。つまり、出力処理では、残差ε(n)として、ビン番号nの周波数ビンにおける正の周波数成分P(n)と出力成分y(n)との残差が出力される。以下では、残差ε(n)のことを出力信号ε(n)とも呼ぶ。出力信号ε(n)は、図8に示すように減算器223によって生成される。出力信号(n)は、下記式(2)によって表される。
ε(n)=P(n)-y(n) …(2)
Next, in step S132 of FIG. 7, the processing unit 220 executes output processing. Output processing is processing for outputting the residual ε(n) between the main input signal of the adaptive filter 221 and the reference input signal processed by the FIR filter processing as the output signal of the adaptive filter 221 shown in FIG. refers to something. That is, in the output process, the residual between the positive frequency component P(n) in the frequency bin of bin number n and the output component y(n) is output as the residual ε(n). Hereinafter, the residual ε(n) will also be referred to as the output signal ε(n). The output signal ε(n) is generated by the subtracter 223 as shown in FIG. The output signal (n) is expressed by the following equation (2).
ε(n)=P(n)−y(n)…(2)

次に、図7のステップS133にて、処理部220は、更新処理を実行する。更新処理とは、残差ε(n)に基づいて、上述した適応アルゴリズムを用いて、タップ係数w(n)を更新する処理のことを指す。タップ係数w(n)は、下記式(3)を用いて更新される。
(n)=w(n)+με(n)X …(3)
上記式(3)におけるwは、更新後のタップ係数を表す。μは、タップ係数w(n)を更新するためのステップサイズパラメータを表す。Xは、入力ベクトルXの複素共役を表す。
Next, in step S133 of FIG. 7, the processing unit 220 executes update processing. The update process refers to the process of updating the tap coefficient w(n) based on the residual ε(n) using the above-mentioned adaptive algorithm. The tap coefficient w(n) is updated using equation (3) below.
w R (n)=w(n)+με(n)X * …(3)
w R in the above equation (3) represents the updated tap coefficient. μ represents a step size parameter for updating the tap coefficient w(n). X * represents the complex conjugate of the input vector X.

本実施形態では、処理部220は、ステップサイズパラメータμを、ビン番号nに基づいて変化させる。より詳細には、処理部220は、ステップサイズパラメータμを、ビン番号nに対して全体として増加させる。より具体的には、本実施形態では、処理部220は、ステップサイズパラメータμを、ビン番号nに対して単調増加させる。図10に示すように、本実施形態におけるステップサイズパラメータμは、ビン番号nに対して正の傾きを有する一次関数として定義されている。なお、本明細書において、単調増加とは、ある変数が他の変数に対して減少することなく増加することを指す。そのため、他の実施形態において、ステップサイズパラメータμをビン番号nに対して単調増加させる場合、ステップサイズパラメータμは、例えば、ビン番号nに対して単調増加する二次関数や指数関数等として定義されてもよいし、ビン番号nに対して一定の値をとるステップ状の部分を有する関数として定義されてもよい。 In this embodiment, the processing unit 220 changes the step size parameter μ based on the bin number n. More specifically, the processing unit 220 increases the step size parameter μ as a whole for the bin number n. More specifically, in this embodiment, the processing unit 220 monotonically increases the step size parameter μ with respect to the bin number n. As shown in FIG. 10, the step size parameter μ in this embodiment is defined as a linear function having a positive slope with respect to the bin number n. Note that, in this specification, monotonically increasing refers to a certain variable increasing without decreasing relative to other variables. Therefore, in other embodiments, when the step size parameter μ is monotonically increased with respect to the bin number n, the step size parameter μ is defined as, for example, a quadratic function, an exponential function, etc. that monotonically increases with respect to the bin number n. or may be defined as a function having a step-like part that takes a constant value for the bin number n.

上述したように、干渉信号成分IFIfの正の周波数成分と負の周波数成分との差は、より高い周波数域においてより大きくなるので、例えば、ステップサイズパラメータμをビン番号nによらず一定とした場合、より低い周波数域においてタップ係数w(n)を適切に更新できても、より高い周波数域においてタップ係数w(n)の更新幅が不足し、タップ係数w(n)を適切に更新できない場合がある。これにより、より低い周波数域において残差ε(n)が比較的小さくても、より高い周波数域において残差ε(n)が大きくなる場合がある。本実施形態では、上記のようにステップサイズパラメータμをビン番号nに基づいて変化させるので、より高い周波数域においても、つまり、より遠い領域に対応する周波数域においても、タップ係数w(n)を適切に更新できる可能性が高まる。そのため、遠方領域に対応する周波数域において、残差ε(n)を小さくできる可能性が高まる。 As mentioned above, the difference between the positive frequency component and the negative frequency component of the interference signal component IFIf becomes larger in the higher frequency range, so for example, the step size parameter μ is set constant regardless of the bin number n. In this case, even if the tap coefficient w(n) can be updated appropriately in the lower frequency range, the update width of the tap coefficient w(n) is insufficient in the higher frequency range, and the tap coefficient w(n) cannot be updated appropriately. There are cases. As a result, even if the residual error ε(n) is relatively small in a lower frequency range, the residual error ε(n) may become large in a higher frequency range. In this embodiment, since the step size parameter μ is changed based on the bin number n as described above, the tap coefficient w(n) is This increases the possibility that the information can be updated appropriately. Therefore, the possibility that the residual error ε(n) can be made small in the frequency range corresponding to the far region increases.

次に、図7のステップS134にて、処理部220は、再計算回数が予め定められた回数以上であるか否かを判定する。再計算回数とは、後述する再計算処理が実行された回数のことを指す。再計算回数は、周波数ビンごとにカウントされる。ある周波数ビンに関してステップS134が初めて実行された場合、再計算回数は0回である。本実施形態では、処理部220は、ステップS134において、再計算回数が2回以上であるか否かを判定する。 Next, in step S134 of FIG. 7, the processing unit 220 determines whether the number of recalculations is equal to or greater than a predetermined number of times. The number of recalculations refers to the number of times that recalculation processing, which will be described later, has been executed. The number of recalculations is counted for each frequency bin. When step S134 is executed for the first time with respect to a certain frequency bin, the number of times of recalculation is zero. In this embodiment, the processing unit 220 determines whether the number of recalculations is two or more in step S134.

ステップS134で再計算回数が2回未満であると判定された場合、処理部220は、ステップS131に処理を戻す。再度実行されるステップS131~ステップS133では、処理部220は、直前に更新されたタップ係数を用いて、FIRフィルタ処理と、出力処理と、更新処理とを再度実行する。 If it is determined in step S134 that the number of recalculations is less than two, the processing unit 220 returns the process to step S131. In steps S131 to S133, which are executed again, the processing unit 220 uses the tap coefficients updated immediately before to execute the FIR filter process, output process, and update process again.

例えば、ある周波数ビンに関して2回目に実行されるステップS131では、処理部220は、上記式(1)におけるタップ係数w(n)として、1回目に実行されたステップS133で更新されたタップ係数w(n)を用いる。同様に、2回目に実行されるステップS132では、処理部220は、上記式(2)における出力成分y(n)として、更新されたタップ係数w(n)を用いて算出された出力成分y(n)を用いて、出力信号ε(n)を出力する。同様に、2回目に実行されるステップS133では、処理部220は、上記式(3)におけるタップ係数w(n)として、更新されたタップ係数w(n)を用いて、タップ係数を更に更新する。 For example, in step S131 executed for the second time regarding a certain frequency bin, the processing unit 220 uses the tap coefficient w updated in step S133 executed the first time as the tap coefficient w(n) in the above equation (1). Use R (n). Similarly, in step S132 executed for the second time, the processing unit 220 calculates the output component calculated using the updated tap coefficient w R (n) as the output component y(n) in the above equation (2). Using y(n), an output signal ε(n) is output. Similarly, in step S133 executed for the second time, the processing unit 220 uses the updated tap coefficient w R (n) as the tap coefficient w(n) in the above equation (3) to further increase the tap coefficient. Update.

このように、本実施形態では、処理部220は、第1信号Bwf1の次の周波数ビンの周波数成分を適応処理によって処理する前に、より詳細には、次の周波数ビンの正の周波数成分を適応フィルタ221の主要入力信号とする前に、更新されたタップ係数を用いて、現在の周波数ビンに対して、FIRフィルタ処理と更新処理と出力処理とを再度実行する処理である再計算処理を実行する。なお、第1適応処理における現在の周波数ビンのビン番号がnである場合、「次の周波数ビン」は、n+1番の周波数ビンである。第2適応処理における現在の周波数ビンのビン番号がnである場合、「次の周波数ビン」は、ビン番号がn-1番の周波数ビンである。 In this manner, in the present embodiment, before processing the frequency component of the next frequency bin of the first signal Bwf1 by adaptive processing, the processing unit 220, more specifically, processes the positive frequency component of the next frequency bin. Before using the updated tap coefficients as the main input signal of the adaptive filter 221, a recalculation process is performed, which is a process of re-executing the FIR filter process, update process, and output process on the current frequency bin. Execute. Note that when the bin number of the current frequency bin in the first adaptive process is n, the "next frequency bin" is the n+1-th frequency bin. When the bin number of the current frequency bin in the second adaptive process is n, the "next frequency bin" is the frequency bin with the bin number n-1.

ステップS134で再計算回数が2回以上であると判定された場合、処理部220は、ステップS135に処理を進める。つまり、本実施形態では、処理部220は、再計算処理を予め定められた回数だけ、より詳細には2回だけ実行する。本実施形態では、ある周波数ビンに関して、ステップS131~ステップS133が、計3回実行されるとも言える。他の実施形態では、再計算回数は、例えば、1回であっても3回以上であってもよい。ただし、再計算回数は、1回~3回であると好ましい。 If it is determined in step S134 that the number of recalculations is two or more, the processing unit 220 advances the process to step S135. That is, in this embodiment, the processing unit 220 executes the recalculation process a predetermined number of times, more specifically, only twice. In this embodiment, it can be said that steps S131 to S133 are executed a total of three times for a certain frequency bin. In other embodiments, the number of recalculations may be, for example, one time or three or more times. However, the number of recalculations is preferably 1 to 3 times.

なお、本実施形態とは異なり、例えば、時間領域の信号を適応フィルタによってリアルタイムで処理する場合、上述した再計算処理と同様の処理を実行すること、つまり、1つの時間成分に対してFIRフィルタによる処理等を複数回実行することは、一般的に、時間的な制約により難しい。これに対して、本実施形態では、適応処理において、周波数領域の信号である第1信号Bwf1を処理するので、再計算処理を容易に実行できる。 Note that, unlike this embodiment, for example, when a time domain signal is processed in real time by an adaptive filter, a process similar to the recalculation process described above is executed, that is, an FIR filter is applied to one time component. Generally, it is difficult to perform processing such as multiple times due to time constraints. In contrast, in the present embodiment, the first signal Bwf1, which is a frequency domain signal, is processed in the adaptive processing, so that the recalculation processing can be easily executed.

ステップS135にて、処理部220は、現在の周波数ビンが、適応処理における最後の周波数ビンであるか否かを判定する。処理部220は、最後の周波数ビンではないと判定した場合、ステップS131に処理を戻す。その後、次の周波数ビンに関して、同様に、ステップS131~ステップS134を実行する。処理部220は、ステップS135で最後の周波数ビンであると判定した場合、適応処理を終了させる。 In step S135, the processing unit 220 determines whether the current frequency bin is the last frequency bin in the adaptive process. If the processing unit 220 determines that it is not the last frequency bin, it returns the process to step S131. Thereafter, steps S131 to S134 are similarly executed for the next frequency bin. If the processing unit 220 determines in step S135 that it is the last frequency bin, it ends the adaptation process.

図3のステップS140にて、処理部220は、第1適応処理の出力信号、および、第2適応処理の出力信号を接合し、接合されて生成された信号を、干渉除去後信号Tsとして、測定部230へと出力する。 In step S140 of FIG. 3, the processing unit 220 splices the output signal of the first adaptive process and the output signal of the second adaptive process, and uses the spliced and generated signal as the interference-cancelled signal Ts. It is output to the measuring section 230.

図11の上部には、第1適応処理の出力信号の例としての信号Op1と、第2適応処理の出力信号の例としての信号Op2とが示されている。また、図11の上部には、第1適応処理および第2適応処理によって処理された第1信号Bwf1の例として、信号Bwf1aが示されている。図11の下部には、信号Op1と信号Op2とが接合された信号Ojが示されている。図11には、第1適応処理において最初に処理される周波数ビンSt1と、第2適応処理において最初に処理される周波数ビンSt2と、信号Op1と信号Op2とが接合される周波数ビンEとが示されている。なお、図11では、信号Op1、信号Op2、信号Bwf1a、および、信号Ojは、いずれも干渉信号成分IFIfのみによって表されているが、実際には、信号Op1と信号Op2との少なくとも一方、および、信号Bwf1a、信号Ojには、物標OBに由来する信号が含まれる。周波数ビンEのビン番号は、周波数ビンSt1のビン番号よりも大きく、周波数ビンSt2のビン番号よりも小さい。より詳細には、図11の例では、周波数ビンEのビン番号に対応する周波数位置は、信号Op2の極小点に相当し、後述する収束過程が終了する点に相当する。信号Ojは、周波数ビンEのビン番号以下の周波数域では、信号Op2と同様の周波数成分を有し、周波数ビンEのビン番号より大きい周波数域では、信号Op1と同様の周波数成分を有する信号として生成されている。 In the upper part of FIG. 11, a signal Op1 as an example of the output signal of the first adaptive process and a signal Op2 as an example of the output signal of the second adaptive process are shown. Further, in the upper part of FIG. 11, a signal Bwf1a is shown as an example of the first signal Bwf1 processed by the first adaptive processing and the second adaptive processing. The lower part of FIG. 11 shows a signal Oj that is a combination of the signal Op1 and the signal Op2. FIG. 11 shows a frequency bin St1 that is processed first in the first adaptive processing, a frequency bin St2 that is processed first in the second adaptive processing, and a frequency bin E where the signal Op1 and the signal Op2 are joined. It is shown. Note that in FIG. 11, the signal Op1, the signal Op2, the signal Bwf1a, and the signal Oj are all represented by only the interference signal component IFIf, but in reality, at least one of the signal Op1 and the signal Op2, and , signal Bwf1a, and signal Oj include signals originating from target object OB. The bin number of frequency bin E is larger than the bin number of frequency bin St1 and smaller than the bin number of frequency bin St2. More specifically, in the example of FIG. 11, the frequency position corresponding to the bin number of frequency bin E corresponds to the minimum point of the signal Op2, and corresponds to the point at which the convergence process described below ends. Signal Oj has the same frequency components as signal Op2 in the frequency range below the bin number of frequency bin E, and has the same frequency components as signal Op1 in the frequency range greater than the bin number of frequency bin E. is being generated.

一般に、適応処理における残差の収束には、ある程度の時間を要する。なお、本実施形態における適応処理のように、周波数領域の離散信号を処理する場合、「ある程度の時間」とは、「ある程度の周波数ビンの数」のことを指す。例えば、図11の例では、信号Op1の周波数ビンSt1付近の周波数域と、信号Op2の周波数ビンSt2付近の周波数域とには、残差ε(n)が比較的高い領域が存在する。この領域は、残差ε(n)が収束するまでの収束過程に対応する領域である。本実施形態では、信号Op1と信号Op2とを接合して信号Ojを生成し、この信号Ojを干渉除去後信号Tsとして出力するので、例えば、単一の出力信号からなる信号を干渉除去後信号Tsとして出力する場合と比較して、干渉除去後信号Tsに、こういった収束過程の影響が生じることを抑制できる。なお、例えば、第2適応処理に代えて、遠距離に相当する周波数ビンから近距離に相当する周波数ビンに向かうように順に正の周波数成分を適応フィルタ221の主要入力信号とする適応処理を実行した場合、上述したように、より高い周波数域では正の周波数成分と負の周波数成分との差が大きいので、残差ε(n)が収束せず発散する可能性がある。本実施形態における第2適応処理では、中距離に相当する周波数ビンから負の周波数成分を処理するので、このような残差ε(n)の発散を抑制できる。 Generally, it takes a certain amount of time for residuals to converge in adaptive processing. Note that when processing a discrete signal in the frequency domain as in the adaptive processing in this embodiment, "a certain amount of time" refers to "a certain number of frequency bins." For example, in the example of FIG. 11, a region in which the residual error ε(n) is relatively high exists in a frequency region near frequency bin St1 of signal Op1 and a frequency region near frequency bin St2 of signal Op2. This region corresponds to the convergence process until the residual ε(n) converges. In this embodiment, the signal Op1 and the signal Op2 are combined to generate the signal Oj, and this signal Oj is output as the interference-cancelled signal Ts. Compared to the case of outputting as Ts, it is possible to suppress the influence of such a convergence process from occurring on the interference-cancelled signal Ts. For example, instead of the second adaptive processing, adaptive processing is performed in which positive frequency components are used as the main input signal of the adaptive filter 221 in order from frequency bins corresponding to long distances to frequency bins corresponding to short distances. In this case, as described above, since the difference between the positive frequency component and the negative frequency component is large in the higher frequency range, the residual error ε(n) may not converge but may diverge. In the second adaptive processing in this embodiment, since negative frequency components are processed from the frequency bin corresponding to the middle distance, such divergence of the residual error ε(n) can be suppressed.

図12は、横軸を周波数ビンとし、縦軸を電力とするグラフである。図12では、負の周波数成分の周波数ビンのビン番号には、負の符号が付されている。図12は、上述した時間Tcに干渉信号IFIを含むビート信号Bwがフーリエ変換された信号Bwf1bを、適応処理で処理した場合のシミュレーション結果を示している。図12には、干渉除去後信号Tsとして、信号Bwf1bを、上述した適応処理によって処理することにより生成される信号Tsaのシミュレーション結果が示されている。また、図12には、同様の信号Bwf1aを、上述した適応処理とは別の適応処理で処理することによって生成される信号Tsbのシミュレーション結果が示されている。この別の適応処理とは、ビン番号が1番の周波数ビンから1024番の周波数ビンに向かうように順に、信号Bwf1aの各周波数成分を、ステップサイズパラメータμを一定とし、かつ、再計算処理を実行することなく処理する適応処理である。信号Bw1fbは、図4で説明した第1信号Bwf1と同様に、物標OBに由来する所望信号成分IFOfと、干渉信号成分IFIfとを含んでいる。図12の例では、所望信号成分IFOfは、ビン番号nが180の周波数ビンの位置付近に含まれている。信号Bwf1bの干渉信号成分IFIfは、全周波数域に亘って含まれている。 FIG. 12 is a graph in which the horizontal axis represents frequency bins and the vertical axis represents power. In FIG. 12, the bin number of the frequency bin of the negative frequency component is given a negative sign. FIG. 12 shows the simulation results when the signal Bwf1b obtained by Fourier transforming the beat signal Bw including the interference signal IFI at the above-described time Tc is processed by adaptive processing. FIG. 12 shows a simulation result of a signal Tsa generated by processing the signal Bwf1b by the above-described adaptive processing as the interference-cancelled signal Ts. Further, FIG. 12 shows a simulation result of a signal Tsb generated by processing a similar signal Bwf1a by an adaptive process different from the above-described adaptive process. This other adaptive processing involves recalculating each frequency component of the signal Bwf1a in order from the frequency bin with bin number 1 to the frequency bin with bin number 1024, while keeping the step size parameter μ constant. This is an adaptive process that is processed without execution. The signal Bw1fb, like the first signal Bwf1 described in FIG. 4, includes a desired signal component IFOf originating from the target object OB and an interference signal component IFIf. In the example of FIG. 12, the desired signal component IFOf is included near the position of the frequency bin with bin number n of 180. The interference signal component IFIf of the signal Bwf1b is included over the entire frequency range.

図12に示すように、信号Bwf1bが干渉信号処理で処理されることによって、干渉信号成分IFIfが減少するため、信号Tsaにおける干渉信号成分IFIfに対する所望信号成分IFOfのS/N比は、信号Bw1faにおけるS/N比と比較して上昇する。また、図12に示すように、信号Tsaでは、信号Tsbと比較して、超近傍領域に対応する周波数域や遠方領域に対応する周波数域において、干渉信号成分IFIfが特に効果的に除去されたことがわかる。より詳細には、信号Tsaでは、信号Tsbと比較して、ビン番号が1~20の周波数位置、および、ビン番号が600以上の周波数位置において、干渉信号成分IFIfが効果的に低減したことがわかる。本実施形態では、ビン番号が1~20の周波数位置は、受信部103からの距離が約0m~6mの位置に相当する周波数位置であり、ビン番号が600以上の周波数位置は、受信部103からの距離が約180m以上の位置に相当する周波数位置である。 As shown in FIG. 12, since the interference signal component IFIf is reduced by processing the signal Bwf1b in interference signal processing, the S/N ratio of the desired signal component IFOf to the interference signal component IFIf in the signal Tsa is The S/N ratio increases compared to the S/N ratio at . Furthermore, as shown in FIG. 12, in the signal Tsa, compared to the signal Tsb, the interference signal component IFIf is particularly effectively removed in the frequency range corresponding to the very near region and the frequency region corresponding to the far region. I understand that. More specifically, in the signal Tsa, compared to the signal Tsb, the interference signal component IFIf is effectively reduced at the frequency positions with bin numbers 1 to 20 and at the frequency positions with bin numbers 600 or more. Recognize. In this embodiment, the frequency positions with bin numbers 1 to 20 are frequency positions corresponding to positions at a distance of about 0 m to 6 m from the receiving unit 103, and the frequency positions with bin numbers 600 or more are the frequency positions corresponding to the distances from the receiving unit 103. This is a frequency position corresponding to a position at a distance of about 180 m or more from

処理部220は、ステップS140の後、干渉信号処理を終了させる。また、処理部220は、上述したステップS120で干渉信号成分IFIfの強度が所定の強度未満であると判定された場合にも、干渉信号処理を終了させる。この場合、第1信号Bwf1が、測定部230へと出力される。干渉信号成分IFIfの強度が所定の強度未満であると判定された場合、第1信号Bwf1における干渉信号成分IFIfの強度は、所望信号成分IFOfと比較して相対的に小さい。そのため、この場合、第1信号Bwf1を物標OBの測定に用いても、干渉信号成分IFIfによる影響が物標OBの測定結果に及ぶことが抑制される。 The processing unit 220 ends the interference signal processing after step S140. Further, the processing unit 220 also ends the interference signal processing when it is determined in step S120 described above that the intensity of the interference signal component IFIf is less than the predetermined intensity. In this case, the first signal Bwf1 is output to the measuring section 230. If the intensity of the interference signal component IFIf is determined to be less than the predetermined intensity, the intensity of the interference signal component IFIf in the first signal Bwf1 is relatively small compared to the desired signal component IFOf. Therefore, in this case, even if the first signal Bwf1 is used to measure the target object OB, the influence of the interference signal component IFIf on the measurement results of the target object OB is suppressed.

測定部230は、上述した干渉信号処理によって生成された干渉除去後信号Tsに基づいて、物標OBの測定を実行する。本実施形態では、測定部230は、上述したチャープ信号群を構成する各信号に基づくビート信号Bwが干渉信号処理によって処理されることで生成される全ての干渉除去後信号Ts、および、干渉信号成分IFIfの強度が所定の強度未満であると判定された全ての第1信号Bwf1に基づいて、物標OBを測定する。この場合、測定部230は、例えば、これらの信号を個別に解析することによって物標OBを測定してもよいし、これらの信号を更にフーリエ変換した結果に基づいて物標OBを測定してもよい。 The measurement unit 230 measures the target object OB based on the interference-cancelled signal Ts generated by the interference signal processing described above. In the present embodiment, the measurement unit 230 includes all the interference-cancelled signals Ts generated by processing the beat signal Bw based on each signal constituting the chirp signal group described above through interference signal processing, and the interference signal The target object OB is measured based on all the first signals Bwf1 for which the intensity of the component IFIf is determined to be less than a predetermined intensity. In this case, the measurement unit 230 may, for example, measure the target object OB by analyzing these signals individually, or measure the target object OB based on the results of further Fourier transform of these signals. Good too.

以上で説明した本実施形態における信号処理装置200によれば、処理部220は、第1信号Bwf1の各正の周波数成分を順番に適応フィルタ221の主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する各負の周波数成分を順番に適応フィルタ221の参照入力信号として、主要入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理において、FIRフィルタ222によって参照入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、適応フィルタ221の出力信号として、適応フィルタ221の主要入力信号とFIRフィルタ222によって処理された参照入力信号との残差ε(n)を出力する出力処理と、残差ε(n)に基づいてタップ係数w(n)を更新する更新処理とを実行する。そして、処理部220は、タップ係数w(n)を更新するためのステップサイズパラメータμを、ビン番号nに基づいて変化させる。これにより、遠方領域に対応する周波数域において、残差ε(n)を小さくできる可能性が高まる。そのため、遠方領域に対応する周波数域において、第1信号Bwf1から干渉信号成分IFIfを効果的に除去できる可能性が高まる。 According to the signal processing device 200 in this embodiment described above, the processing unit 220 sequentially uses each positive frequency component of the first signal Bwf1 as a main input signal of the adaptive filter 221, and corresponds to each positive frequency component. In the adaptive processing of sequentially using each negative frequency component as a reference input signal of the adaptive filter 221 and outputting an output signal based on the main input signal, the FIR filter processing in which the reference input signal is processed by the FIR filter 222, and the adaptive filter 221 Output processing that outputs the residual ε(n) between the main input signal of the adaptive filter 221 and the reference input signal processed by the FIR filter 222 as an output signal, and tap coefficient w based on the residual ε(n). (n) An update process for updating the file is executed. Then, the processing unit 220 changes the step size parameter μ for updating the tap coefficient w(n) based on the bin number n. This increases the possibility that the residual error ε(n) can be made small in the frequency range corresponding to the far region. Therefore, the possibility that the interference signal component IFIf can be effectively removed from the first signal Bwf1 increases in the frequency range corresponding to the far region.

また、本実施形態では、処理部220は、ステップサイズパラメータμを、ビン番号nに対して単調増加させる。これにより、干渉信号成分IFIfの正の周波数成分と負の周波数成分との差がより高い周波数域においてより大きくなるのに対応して、ステップサイズパラメータμを大きくできる。そのため、タップ係数w(n)をより適切に更新できる可能性が高まるので、遠方領域に対応する周波数域において、第1信号Bwf1から干渉信号成分IFIfを効果的に除去できる可能性がより高まる。 Furthermore, in the present embodiment, the processing unit 220 monotonically increases the step size parameter μ with respect to the bin number n. Thereby, the step size parameter μ can be increased in response to the fact that the difference between the positive frequency component and the negative frequency component of the interference signal component IFIf becomes larger in a higher frequency range. Therefore, the possibility that the tap coefficient w(n) can be updated more appropriately increases, so the possibility that the interference signal component IFIf can be effectively removed from the first signal Bwf1 increases in the frequency range corresponding to the far region.

また、本実施形態では、処理部220は、次の周波数ビンの正の周波数成分を適応フィルタ221の主要入力信号とする前に、更新されたタップ係数w(n)を用いて、現在の周波数ビンに関して、FIRフィルタ処理と出力処理と更新処理とを実行する再計算処理を、予め定められた回数だけ実行する。これにより、再計算処理を実行しない場合と比較して、タップ係数w(n)を更新する回数を増やすことができる。そのため、遠方領域に対応する周波数域において、第1信号Bwf1から干渉信号成分IFIfを効果的に除去できる可能性が高まる。 Furthermore, in the present embodiment, the processing unit 220 uses the updated tap coefficient w R (n) to input the current Regarding the frequency bin, recalculation processing that performs FIR filter processing, output processing, and update processing is performed a predetermined number of times. Thereby, the number of times the tap coefficient w(n) is updated can be increased compared to the case where the recalculation process is not executed. Therefore, the possibility that the interference signal component IFIf can be effectively removed from the first signal Bwf1 increases in the frequency range corresponding to the far region.

また、本実施形態では、処理部220は、適応処理として、近距離に相当する周波数ビンから遠距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、正の周波数成分を適応フィルタ221の主要入力信号とする第1適応処理と、中距離に相当する周波数ビンから近距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、正の周波数成分を適応フィルタ221の主要入力信号とする第2適応処理とを実行する。処理部220は、第1適応処理の出力処理によって出力される信号Op1と、第2適応処理の出力処理によって出力される信号Op2とが接合された信号Ojを、干渉除去後信号Tsとして出力する。これにより、干渉除去後信号Tsに、残差ε(n)の収束過程による影響が生じることを抑制できる。そのため、例えば、単に、近距離に相当する周波数ビンから遠距離に相当する周波数ビンに向かうように順に第1信号の周波数成分を適応処理によって処理する場合と比較して、超近傍領域に対応する周波数域において、第1信号Bwf1から干渉信号成分IFIfを効果的に除去できる可能性が高まる。 Further, in the present embodiment, as an adaptive process, the processing unit 220 sequentially converts positive frequency components into the main input signal of the adaptive filter 221 from frequency bins corresponding to a short distance to frequency bins corresponding to a long distance. and a second adaptive process in which the positive frequency component is used as the main input signal of the adaptive filter 221 in order from the frequency bin corresponding to the middle distance to the frequency bin corresponding to the short distance. . The processing unit 220 outputs a signal Oj, which is a combination of the signal Op1 output by the output process of the first adaptive process and the signal Op2 output by the output process of the second adaptive process, as the interference-cancelled signal Ts. . Thereby, it is possible to suppress the influence of the convergence process of the residual ε(n) on the interference-removed signal Ts. Therefore, for example, compared to the case where the frequency components of the first signal are simply processed by adaptive processing in order from the frequency bin corresponding to a short distance to the frequency bin corresponding to a long distance, In the frequency domain, the possibility that the interference signal component IFIf can be effectively removed from the first signal Bwf1 increases.

B.第2実施形態:
第2実施形態における信号処理装置200は、図13の干渉信号処理を実行する。図13では、第1実施形態で説明した図3と同様の工程には、図3と同じ符号が付されている。本実施形態における信号処理装置200は、干渉信号処理において、第1実施形態とは異なり、適応処理を実行する前に、後述する判定処理を実行する。第2実施形態におけるレーダシステム100や信号処理装置200の構成のうち、特に説明しない点については、第1実施形態と同様である。
B. Second embodiment:
The signal processing device 200 in the second embodiment executes the interference signal processing shown in FIG. 13. In FIG. 13, the same steps as in FIG. 3 described in the first embodiment are given the same reference numerals as in FIG. In interference signal processing, the signal processing device 200 in this embodiment, unlike the first embodiment, executes a determination process, which will be described later, before executing adaptive processing. Of the configurations of the radar system 100 and the signal processing device 200 in the second embodiment, points not particularly described are the same as those in the first embodiment.

判定処理とは、図14の下部に示した第2信号Bwf2の高周波域における正の周波数成分と、高周波域における負の周波数成分との信号強度差が、予め定められた基準値以下であるか否かを判定する処理のことを指す。第2信号Bwf2は、ビート信号Bwが、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の信号にフーリエ変換されることによって生成される。本明細書において、「高周波域」は、周波数の絶対値が予め定められた周波数より高い周波数域を表す。 The determination process is to determine whether the signal strength difference between the positive frequency component in the high frequency range and the negative frequency component in the high frequency range of the second signal Bwf2 shown at the bottom of FIG. 14 is less than or equal to a predetermined reference value. Refers to the process of determining whether or not the The second signal Bwf2 is generated by Fourier transforming the beat signal Bw into a frequency domain signal in which frequency components are expressed for each frequency bin. In this specification, a "high frequency range" refers to a frequency range in which the absolute value of the frequency is higher than a predetermined frequency.

図13のステップS102にて、変換部210は、ビート信号Bwを第2信号Bwf2にフーリエ変換する。ステップS102では、変換部210は、ビート信号Bwにおける混入信号Iwに由来する干渉信号IFIの対称性を変化させないように、ビート信号Bwを第2信号Bwf2にフーリエ変換する。より詳細には、変換部210は、ステップS102において、ビート信号Bwに窓関数を積算することなく、ビート信号Bwをそのままフーリエ変換する。 In step S102 of FIG. 13, the converter 210 performs Fourier transform on the beat signal Bw into a second signal Bwf2. In step S102, the converter 210 performs Fourier transform on the beat signal Bw into a second signal Bwf2 so as not to change the symmetry of the interference signal IFI derived from the mixed signal Iw in the beat signal Bw. More specifically, in step S102, the converting unit 210 performs Fourier transform on the beat signal Bw as it is without integrating the window function on the beat signal Bw.

ステップS104にて、処理部220は、判定処理を実行する。本実施形態では、処理部220は、ステップS104において、高周波域における正の周波数成分の電力の積算値と、対応する周波数域における負の周波数成分の電力の積算値との差が、正の周波数成分の電力の積算値に対して10%以下であるか否かを判定する。処理部220は、ステップS104で電力の積算値の差が10%以下であると判定した場合、つまり、信号強度差が基準値以下であると判定した場合、図3で説明したのと同様に、ステップS110以降を実行する。 In step S104, the processing unit 220 executes determination processing. In the present embodiment, in step S104, the processing unit 220 determines that the difference between the integrated value of power of positive frequency components in the high frequency range and the integrated value of power of negative frequency components in the corresponding frequency range is equal to It is determined whether the integrated value of the component power is 10% or less. If the processing unit 220 determines in step S104 that the difference in the integrated power values is 10% or less, that is, if it determines that the signal strength difference is equal to or less than the reference value, the processing unit 220 performs the same processing as described in FIG. , execute step S110 and subsequent steps.

ステップS104で電力の積算値の差が10%を超えると判定された場合、つまり、信号強度差が基準値より大きいと判定された場合、ステップS142にて、処理部220は、ビート信号Bwを第1信号Bwf1にフーリエ変換する。その後、処理部220は、干渉信号処理を終了させる。この場合、測定部230には、この第1信号Bwf1が測定部230に出力される。なお、本実施形態におけるステップS110やステップS142で第1信号Bwf1に変換されるビート信号Bwは、ステップS102で第2信号Bwf2に変換されるビート信号Bwと同様の信号である。 If it is determined in step S104 that the difference in the integrated power values exceeds 10%, that is, if it is determined that the signal strength difference is greater than the reference value, in step S142, the processing unit 220 converts the beat signal Bw into Fourier transform is applied to the first signal Bwf1. After that, the processing unit 220 ends the interference signal processing. In this case, this first signal Bwf1 is output to the measuring section 230. Note that the beat signal Bw converted into the first signal Bwf1 in step S110 and step S142 in this embodiment is a signal similar to the beat signal Bw converted into the second signal Bwf2 in step S102.

図14の上部には、横軸を時間とし、縦軸を振幅とする模式的なグラフが示され、図14の下部には、横軸を周波数とし、縦軸を振幅とする模式的なグラフが示されている。図14の上部には、ビート信号Bwの時間位置における左端部、つまり、ビート信号Bwのより早い側の端部において、干渉信号IFIが生じた例が示されている。図14の下部には、このビート信号Bwがフーリエ変換されて生成された第2信号Bwf2の例が示されている。図14では、第2信号Bwf2は、図4で説明した第1信号Bwf1と同様に、所望信号成分IFOfと、干渉信号成分IFIfとによって表されている。 The upper part of FIG. 14 shows a schematic graph in which the horizontal axis is time and the vertical axis is amplitude, and the lower part of FIG. 14 shows a schematic graph in which the horizontal axis is frequency and the vertical axis is amplitude. It is shown. The upper part of FIG. 14 shows an example in which the interference signal IFI occurs at the left end of the beat signal Bw in terms of time position, that is, at the earlier end of the beat signal Bw. In the lower part of FIG. 14, an example of the second signal Bwf2 generated by Fourier transforming the beat signal Bw is shown. In FIG. 14, the second signal Bwf2 is represented by a desired signal component IFOf and an interference signal component IFIf, similar to the first signal Bwf1 described in FIG.

図14に示すように、ビート信号Bwの端部に干渉信号IFIが生じた場合、干渉信号IFIの全部や一部が欠ける場合がある。より詳細には、図14の例では、図14の上部に示すように、干渉信号IFIの正の周波数域の信号の一部が欠けている。また、これにより、図14の下部に示すように、第2信号Bwf2に含まれる干渉信号成分IFIfの正の周波数成分の一部が欠けている。このように、ビート信号Bwの端に干渉信号IFIが生じた場合、第1信号Bwf1や第2信号Bwf2に含まれる干渉信号成分IFIfの正の周波数成分と負の周波数成分との対称性が低下する。そのため、この場合に、第1信号Bwf1に対して適応処理を実行すると、残差ε(n)が発散して収束しない可能性がある。本実施形態では、上述した判定処理によって、正の周波数成分と負の周波数成分との信号強度差に基づいて、正の周波数成分と負の周波数成分との対称性を判定できる。そして、信号強度差が基準値以下と判定された場合、つまり、正の周波数成分と負の周波数成分との対称性が高い場合に適応処理を実行し、逆の場合には適応処理を実行しないので、上記の適応処理における残差ε(n)の発散を抑制できる。上述した高周波域の範囲や、基準値の大きさは、例えば、正の周波数成分と負の周波数成分との対称性を適切に判定できるように定められると好ましい。 As shown in FIG. 14, when the interference signal IFI occurs at the end of the beat signal Bw, all or part of the interference signal IFI may be missing. More specifically, in the example of FIG. 14, as shown in the upper part of FIG. 14, a part of the signal in the positive frequency range of the interference signal IFI is missing. Furthermore, as a result, as shown in the lower part of FIG. 14, a part of the positive frequency component of the interference signal component IFIf included in the second signal Bwf2 is missing. In this way, when the interference signal IFI occurs at the end of the beat signal Bw, the symmetry between the positive frequency component and the negative frequency component of the interference signal component IFIf included in the first signal Bwf1 and the second signal Bwf2 decreases. do. Therefore, in this case, if the adaptive processing is performed on the first signal Bwf1, the residual error ε(n) may diverge and not converge. In this embodiment, the above-described determination process allows the symmetry between the positive frequency component and the negative frequency component to be determined based on the signal strength difference between the positive frequency component and the negative frequency component. Then, if the signal strength difference is determined to be less than the reference value, that is, if the symmetry between the positive frequency component and the negative frequency component is high, then the adaptive process is executed, and in the opposite case, the adaptive process is not executed. Therefore, the divergence of the residual error ε(n) in the above adaptive processing can be suppressed. It is preferable that the above-mentioned range of the high frequency region and the magnitude of the reference value are determined such that, for example, the symmetry between the positive frequency component and the negative frequency component can be appropriately determined.

また、図示は省略するが、ビート信号Bwの右端部、つまり、ビート信号Bwのより遅い側の端部において干渉信号IFIが生じた場合も上記と同様である。この場合、干渉信号IFIの負の周波数域の信号の一部や全部が欠けることにより、第1信号Bwf1や第2信号Bwf2に含まれる干渉信号成分IFIfの負の周波数成分の一部や全部が欠ける。 Further, although not shown, the same applies to the case where the interference signal IFI occurs at the right end of the beat signal Bw, that is, at the slower end of the beat signal Bw. In this case, some or all of the signals in the negative frequency range of the interference signal IFI are missing, so that some or all of the negative frequency components of the interference signal component IFIf included in the first signal Bwf1 and the second signal Bwf2 are missing. Missing.

なお、上述したように、ビート信号Bwに窓関数を乗じることによりビート信号Bwの端側における信号強度は低下するので、ビート信号Bwの時間位置の端部に干渉信号IFIが生じた場合、ビート信号Bwにハニング窓等の窓関数を乗じることで、ビート信号Bwの時間Tcに干渉信号IFIが生じた場合と比較して、干渉信号IFIの振幅をより減少させることができる。その後、この窓関数が乗じられたビート信号Bwをフーリエ変換して第1信号Bwf1を生成することで、第1信号Bwf1における干渉信号成分IFIfの信号強度を低下させることができる。つまり、ビート信号Bwの端部に干渉信号IFIが生じた場合、上述したステップS142を実行することで、第1信号Bwf1における干渉信号成分IFIfの信号強度を効果的に低減できる。そのため、この場合、例えば、ステップS142で生成された第1信号Bwf1を物標OBの測定に用いても、干渉信号成分IFIfによる影響が物標OBの測定結果に及ぶことが抑制される。 As mentioned above, by multiplying the beat signal Bw by a window function, the signal strength at the edge of the beat signal Bw decreases, so if the interference signal IFI occurs at the edge of the time position of the beat signal Bw, the beat By multiplying the signal Bw by a window function such as a Hanning window, the amplitude of the interference signal IFI can be further reduced compared to the case where the interference signal IFI occurs at the time Tc of the beat signal Bw. Thereafter, the beat signal Bw multiplied by this window function is Fourier-transformed to generate the first signal Bwf1, thereby making it possible to reduce the signal strength of the interference signal component IFIf in the first signal Bwf1. That is, when the interference signal IFI occurs at the end of the beat signal Bw, the signal strength of the interference signal component IFIf in the first signal Bwf1 can be effectively reduced by executing step S142 described above. Therefore, in this case, for example, even if the first signal Bwf1 generated in step S142 is used to measure the target object OB, the influence of the interference signal component IFIf on the measurement results of the target object OB is suppressed.

以上で説明した第2実施形態によれば、処理部220は、第2信号Bwf2の高周波衰期における正の周波数成分と負の周波数成分との信号強度差が基準値以下であるか否かを判定する判定処理を実行し、信号強度差が基準値以下である場合に、適応処理を実行する。そのため、適応処理における残差ε(n)の発散を抑制できる。 According to the second embodiment described above, the processing unit 220 determines whether the signal strength difference between the positive frequency component and the negative frequency component in the high frequency decay period of the second signal Bwf2 is equal to or less than the reference value. A determination process is executed, and when the signal strength difference is less than or equal to a reference value, an adaptive process is executed. Therefore, it is possible to suppress the divergence of the residual error ε(n) in the adaptive processing.

C.第3実施形態:
第3実施形態における信号処理装置200は、図15の干渉信号処理を実行する。図15では、第2実施形態で説明した図13と同様の工程には、図13と同じ符号が付されている。本実施形態における信号処理装置200は、第2実施形態と同様に判定処理を実行する。一方で、本実施形態では、信号処理装置200は、第2実施形態とは異なり、判定処理において、第2信号Bwf2の高周波域における正の周波数成分の電力の最頻値と負の周波数成分の電力の最頻値とを比較する。第3実施形態におけるレーダシステム100や信号処理装置200の構成のうち、特に説明しない点については、第2実施形態と同様である。
C. Third embodiment:
The signal processing device 200 in the third embodiment executes the interference signal processing shown in FIG. 15. In FIG. 15, the same steps as in FIG. 13 described in the second embodiment are given the same reference numerals as in FIG. 13. The signal processing device 200 in this embodiment executes determination processing similarly to the second embodiment. On the other hand, in the present embodiment, unlike the second embodiment, the signal processing device 200 determines the mode of the power of the positive frequency component and the power of the negative frequency component in the high frequency range of the second signal Bwf2 in the determination process. Compare with the mode value of power. Of the configurations of the radar system 100 and the signal processing device 200 in the third embodiment, points not particularly described are the same as those in the second embodiment.

図15のステップS104bにて、処理部220は、判定処理を実行する。本実施形態では、処理部220は、ステップS104bにおいて、上述した高周波域における電力の最頻値の差が、正の周波数成分の電力の最頻値に対して10%以下であるか否かを判定する。処理部220は、ステップS104bで電力の最頻値の差が10%以下であると判定した場合、つまり、信号強度差が基準値以下であると判定した場合、図13で説明したのと同様に、ステップS110以降を実行する。また、信号強度差が基準値より大きいと判定した場合、図13で説明したのと同様に、ステップS142を実行する。 In step S104b of FIG. 15, the processing unit 220 executes determination processing. In the present embodiment, in step S104b, the processing unit 220 determines whether the difference in the mode of power in the above-mentioned high frequency range is 10% or less with respect to the mode of power in the positive frequency component. judge. If the processing unit 220 determines in step S104b that the difference in the mode of power is 10% or less, that is, if it determines that the signal strength difference is equal to or less than the reference value, the processing unit 220 performs the same process as described in FIG. 13. Then, steps S110 and subsequent steps are executed. Furthermore, if it is determined that the signal strength difference is greater than the reference value, step S142 is executed in the same manner as described with reference to FIG.

以上で説明した第3実施形態によっても、第2実施形態と同様に適応処理における残差ε(n)の発散を抑制できる。なお、第2実施形態や第3実施形態では、判定処理において、各成分の電力の積算値や最頻値を比較しているが、他の実施形態において判定処理を実行する場合、例えば、各成分の振幅の積算値や最頻値を比較してもよい。 Similarly to the second embodiment, the third embodiment described above can suppress the divergence of the residual ε(n) in the adaptive processing. Note that in the second and third embodiments, the integrated value and the mode of power of each component are compared in the determination process, but when performing the determination process in other embodiments, for example, each component The integrated value or mode of the amplitudes of the components may be compared.

D.他の実施形態:
(D-1)上記実施形態では、処理部220は、(a)適応処理においてステップサイズパラメータμをビン番号nに基づいて変化させること、(b)適応処理において再計算処理を予め定められた回数だけ実行すること、および、(c)適応処理として第1適応処理および第2適応処理を実行すること、の全てを実行している。これに対して、処理部220は、上記(a)~(c)のうちいずれか1つのみ、あるいは、いずれか2つのみを実行してもよい。
D. Other embodiments:
(D-1) In the above embodiment, the processing unit 220 (a) changes the step size parameter μ based on the bin number n in the adaptive process, and (b) performs a recalculation process in the adaptive process based on a predetermined value. (c) executing the first adaptive process and the second adaptive process as the adaptive process. On the other hand, the processing unit 220 may execute only one or two of the above (a) to (c).

(D-2)上記実施形態では、処理部220は、適応処理において、ステップサイズパラメータμをビン番号nに対して単調増加させている。これに対して、処理部220は、適応処理において、ステップサイズパラメータμをビン番号nに対して単調増加させなくてもよい。この場合、ステップサイズパラメータμが、例えば、部分的にビン番号nに対して減少する部分を有し、かつ、全体としてビン番号nに対して増加する関数として定義されていてもよい。 (D-2) In the above embodiment, the processing unit 220 monotonically increases the step size parameter μ with respect to the bin number n in the adaptive processing. On the other hand, the processing unit 220 does not need to monotonically increase the step size parameter μ with respect to the bin number n in the adaptive processing. In this case, the step size parameter μ may be defined, for example, as a function that partially decreases with respect to the bin number n and increases as a whole with respect to the bin number n.

(D-3)上記実施形態では、処理部220は、図3や図13、図15のステップS120において、第1信号Bwf1の干渉信号成分IFIfの強度が所定の強度以上であるか否かを判定しているが、この判定を実行しなくてもよい。 (D-3) In the above embodiment, the processing unit 220 determines whether the intensity of the interference signal component IFIf of the first signal Bwf1 is equal to or higher than a predetermined intensity in step S120 of FIG. 3, FIG. 13, or FIG. Although this determination is made, it is not necessary to perform this determination.

E.他の形態:
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
E. Other forms:
The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments may be replaced or combined as appropriate in order to solve some or all of the above-mentioned problems or to achieve some or all of the above-mentioned effects. is possible. Further, unless the technical feature is described as essential in this specification, it can be deleted as appropriate.

<形態1>信号処理装置(200)は、送信波を反射した物標(OB)からの反射波を受信して得られる受信信号(Dw)と、前記送信波を送信するための送信信号(Tw)と、が直交ミキサ(105)でミキシングされることによって生成される時間領域の信号を表すビート信号(Bw)を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第1信号(Bwf1)にフーリエ変換する変換部(210)と、FIRフィルタ(222)を含む適応フィルタ(221)を有し、前記第1信号から干渉信号成分(IFIf)が除去された干渉除去後信号(Ts)を生成する処理部(220)と、を備える。前記処理部は、前記第1信号の各正の周波数成分を順番に前記適応フィルタの主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する前記第1信号の各負の周波数成分を順番に前記適応フィルタの参照入力信号として、前記主要入力信号および前記参照入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理を実行する。前記処理部は、前記適応処理において、前記FIRフィルタによって前記参照入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、前記出力信号として、前記主要入力信号と、前記FIRフィルタ処理によって処理された前記参照入力信号と、の残差を出力する出力処理と、前記残差に基づいて、前記FIRフィルタのタップ係数を更新する更新処理と、を実行し、前記タップ係数を更新するためのステップサイズパラメータを、前記第1信号の周波数ビンのビン番号に基づいて変化させる。 <Form 1> A signal processing device (200) receives a received signal (Dw) obtained by receiving a reflected wave from an object (OB) that reflected a transmitted wave, and a transmitted signal (Dw) for transmitting the transmitted wave. A beat signal (Bw) representing a time-domain signal generated by mixing Tw) and Tw with an orthogonal mixer (105) is converted into a frequency-domain first signal (Bwf1) in which frequency components are expressed for each frequency bin. ), and an adaptive filter (221) including an FIR filter (222), and an interference-cancelled signal (Ts) in which an interference signal component (IFIf) is removed from the first signal. and a processing unit (220) that generates. The processing unit sequentially uses each positive frequency component of the first signal as a main input signal of the adaptive filter, and sequentially uses each negative frequency component of the first signal corresponding to each positive frequency component as the main input signal of the adaptive filter. Adaptive processing is performed to output an output signal based on the main input signal and the reference input signal as a reference input signal of the filter. In the adaptive processing, the processing unit performs FIR filter processing in which the reference input signal is processed by the FIR filter, and as the output signal, the main input signal and the reference input signal processed by the FIR filter processing. , and an update process of updating the tap coefficients of the FIR filter based on the residuals, and the step size parameter for updating the tap coefficients is set to the step size parameter for updating the tap coefficients of the FIR filter. It is changed based on the bin number of the frequency bin of one signal.

<形態2>上記形態1の信号処理装置において、前記処理部は、前記ステップサイズパラメータを、前記ビン番号に対して単調増加させてもよい。 <Form 2> In the signal processing device of the above-mentioned Form 1, the processing unit may monotonically increase the step size parameter with respect to the bin number.

<形態3>信号処理装置(200)は、送信波を反射した物標(OB)からの反射波を受信して得られる受信信号(Dw)と、前記送信波を送信するための送信信号(Tw)と、が直交ミキサ(105)でミキシングされることによって生成される時間領域の信号を表すビート信号(Bw)を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第1信号(Bwf1)にフーリエ変換する変換部(210)と、FIRフィルタ(222)を含む適応フィルタ(221)を有し、前記第1信号から干渉信号成分(IFIf)が除去された干渉除去後信号(Ts)を生成する処理部(220)と、を備える。前記処理部は、前記第1信号の各正の周波数成分を順番に前記適応フィルタの主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する前記第1信号の各負の周波数成分を順番に前記適応フィルタの参照入力信号として、前記主要入力信号および前記参照入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理を実行する。前記処理部は、前記適応処理において、前記FIRフィルタによって前記参照入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、前記出力信号として、前記主要入力信号と、前記FIRフィルタ処理によって処理された前記参照入力信号と、の残差を出力する出力処理と、前記残差に基づいて、前記FIRフィルタのタップ係数を更新する更新処理と、を実行し、前記第1信号の次の周波数ビンの正の周波数成分を前記主要入力信号とする前に、前記第1信号の現在の周波数ビンに関して、更新された前記タップ係数を用いて前記FIRフィルタ処理と前記出力処理と前記更新処理とを実行する再計算処理を、予め定められた回数だけ実行する。 <Form 3> A signal processing device (200) receives a received signal (Dw) obtained by receiving a reflected wave from an object (OB) that reflected a transmitted wave, and a transmitted signal (Dw) for transmitting the transmitted wave. A beat signal (Bw) representing a time-domain signal generated by mixing Tw) and Tw with an orthogonal mixer (105) is converted into a frequency-domain first signal (Bwf1) in which frequency components are expressed for each frequency bin. ), and an adaptive filter (221) including an FIR filter (222), and an interference-cancelled signal (Ts) in which an interference signal component (IFIf) is removed from the first signal. and a processing unit (220) that generates. The processing unit sequentially uses each positive frequency component of the first signal as a main input signal of the adaptive filter, and sequentially uses each negative frequency component of the first signal corresponding to each positive frequency component as the main input signal of the adaptive filter. Adaptive processing is performed to output an output signal based on the main input signal and the reference input signal as a reference input signal of the filter. In the adaptive processing, the processing unit performs FIR filter processing in which the reference input signal is processed by the FIR filter, and as the output signal, the main input signal and the reference input signal processed by the FIR filter processing. , an output process for outputting the residual of , and an update process for updating the tap coefficient of the FIR filter based on the residual, and outputting the positive frequency component of the next frequency bin of the first signal. Before using the main input signal, a recalculation process of performing the FIR filter process, the output process, and the update process using the updated tap coefficient with respect to the current frequency bin of the first signal; Executes a predetermined number of times.

<形態4>信号処理装置(200)は、送信波を反射した物標(OB)からの反射波を受信して得られる受信信号(Dw)と、前記送信波を送信するための送信信号(Tw)と、が直交ミキサ(105)でミキシングされることによって生成される時間領域の信号を表すビート信号(Bw)を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第1信号(Bwf1)にフーリエ変換する変換部(210)と、FIRフィルタ(222)を含む適応フィルタ(221)を有し、前記第1信号から干渉信号成分(IFIf)が除去された干渉除去後信号(Ts)を生成する処理部(220)と、を備える。前記処理部は、前記第1信号の各正の周波数成分を順番に前記適応フィルタの主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する前記第1信号の各負の周波数成分を順番に前記適応フィルタの参照入力信号として、前記主要入力信号および前記参照入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理を実行する。前記処理部は、前記適応処理において、前記FIRフィルタによって前記主要入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、前記出力信号として、前記主要入力信号と、前記FIRフィルタ処理によって処理された前記参照入力信号と、の残差を出力する出力処理と、前記残差に基づいて、前記FIRフィルタのタップ係数を更新する更新処理と、を実行し、前記適応処理として、近距離に相当する周波数ビンから遠距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、前記第1信号の正の周波数成分を前記主要入力信号とする第1適応処理と、中距離に相当する周波数ビンから近距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、前記第1信号の正の周波数成分を前記主要入力信号とする第2適応処理と、を実行し、前記第1適応処理の出力処理によって出力される信号と、前記第2適応処理の出力処理によって出力される信号と、が接合された信号を、前記干渉除去後信号として出力する。 <Form 4> A signal processing device (200) receives a received signal (Dw) obtained by receiving a reflected wave from an object (OB) that reflected a transmitted wave, and a transmitted signal (Dw) for transmitting the transmitted wave. A beat signal (Bw) representing a time-domain signal generated by mixing Tw) and Tw with an orthogonal mixer (105) is converted into a frequency-domain first signal (Bwf1) in which frequency components are expressed for each frequency bin. ), and an adaptive filter (221) including an FIR filter (222), and an interference-cancelled signal (Ts) in which an interference signal component (IFIf) is removed from the first signal. and a processing unit (220) that generates. The processing unit sequentially uses each positive frequency component of the first signal as a main input signal of the adaptive filter, and sequentially uses each negative frequency component of the first signal corresponding to each positive frequency component as the main input signal of the adaptive filter. Adaptive processing is performed to output an output signal based on the main input signal and the reference input signal as a reference input signal of the filter. In the adaptive processing, the processing unit includes FIR filter processing in which the main input signal is processed by the FIR filter, and the main input signal and the reference input signal processed by the FIR filter processing as the output signals. , and an update process that updates the tap coefficients of the FIR filter based on the residual, and as the adaptive processing, the frequency bin corresponding to a short distance is changed to a frequency bin corresponding to a long distance. a first adaptive process in which the positive frequency component of the first signal is used as the main input signal in order from a frequency bin corresponding to a medium distance to a frequency bin corresponding to a short distance; and a second adaptive process in which the positive frequency component of the first signal is used as the main input signal, and the signal output by the output process of the first adaptive process and the second adaptive process are A signal output by the output processing of and a signal obtained by splicing are output as the interference-removed signal.

<形態5>上記形態1から4のいずれか一の形態のレーダ装置において、前記変換部は、前記ビート信号を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第2信号(Bwf2)にフーリエ変換し、前記処理部は、前記第2信号の、予め定められた周波数より高い周波数域を表す高周波域における正の周波数成分と負の周波数成分との信号強度差が、予め定められた基準値以下であるか否かを判定する判定処理を実行し、前記信号強度差が前記基準値以下である場合に、前記適応処理を実行してもよい。 <Embodiment 5> In the radar device according to any one of Embodiments 1 to 4 above, the converter converts the beat signal into a second signal (Bwf2) in a frequency domain in which frequency components are expressed for each frequency bin. Fourier transform is performed, and the processing unit calculates a signal strength difference between a positive frequency component and a negative frequency component in a high frequency range representing a frequency range higher than a predetermined frequency of the second signal based on a predetermined standard. A determination process may be executed to determine whether the signal strength difference is equal to or less than the reference value, and when the signal strength difference is equal to or less than the reference value, the adaptive process may be executed.

<形態6>レーダシステム(100)は、上記形態1から5のいずれか一の形態の信号処理装置と、前記送信信号に基づいて前記物標に前記送信波を送信する送信部(102)と、前記受信信号を受信する受信部(103)と、前記直交ミキサと、前記出力信号に基づいて前記物標を測定する測定部と、を備える。 <Embodiment 6> A radar system (100) includes a signal processing device according to any one of embodiments 1 to 5 above, and a transmitter (102) that transmits the transmission wave to the target object based on the transmission signal. , a receiving section (103) that receives the received signal, the orthogonal mixer, and a measuring section that measures the target based on the output signal.

100…レーダシステム、101…信号生成部、102…送信部、103…受信部、105…直交ミキサ、106…フィルタ部、107…アナログデジタル変換部、200…信号処理装置、210…変換部、220…処理部、221…適応フィルタ、222…FIRフィルタ、230…測定部、Bw…ビート信号、Bwf1…第1信号、Bwf2…第2信号、Dw…受信信号、Ew…電磁波、IFIf…干渉信号成分、OB…物標、Ts…干渉除去後信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Radar system, 101... Signal generation part, 102... Transmission part, 103... Receiving part, 105... Orthogonal mixer, 106... Filter part, 107... Analog-to-digital conversion part, 200... Signal processing device, 210... Conversion part, 220 ...processing unit, 221...adaptive filter, 222...FIR filter, 230...measuring unit, Bw...beat signal, Bwf1...first signal, Bwf2...second signal, Dw...received signal, Ew...electromagnetic wave, IFIf...interference signal component , OB...target, Ts...signal after interference removal

Claims (7)

信号処理装置(200)であって、
送信波を反射した物標(OB)からの反射波を受信して得られる受信信号(Dw)と、前記送信波を送信するための送信信号(Tw)と、が直交ミキサ(105)でミキシングされることによって生成される時間領域の信号を表すビート信号(Bw)を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第1信号(Bwf1)にフーリエ変換する変換部(210)と、
FIRフィルタ(222)を含む適応フィルタ(221)を有し、前記第1信号から干渉信号成分(IFIf)が除去された干渉除去後信号(Ts)を生成する処理部(220)と、を備え、
前記処理部は、前記第1信号の各正の周波数成分を順番に前記適応フィルタの主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する前記第1信号の各負の周波数成分を順番に前記適応フィルタの参照入力信号として、前記主要入力信号および前記参照入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理を実行し、
前記処理部は、前記適応処理において、
前記FIRフィルタによって前記参照入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、
前記出力信号として、前記主要入力信号と、前記FIRフィルタ処理によって処理された前記参照入力信号と、の残差を出力する出力処理と、
前記残差に基づいて、前記FIRフィルタのタップ係数を更新する更新処理と、を実行し、
前記タップ係数を更新するためのステップサイズパラメータを、前記第1信号の周波数ビンのビン番号に基づいて変化させる、
信号処理装置。
A signal processing device (200),
A received signal (Dw) obtained by receiving the reflected wave from the target object (OB) that reflected the transmitted wave and a transmitted signal (Tw) for transmitting the transmitted wave are mixed by an orthogonal mixer (105). a transformer (210) that performs Fourier transform on a beat signal (Bw) representing a time-domain signal generated by
a processing unit (220) having an adaptive filter (221) including an FIR filter (222) and generating an interference-cancelled signal (Ts) in which an interference signal component (IFIf) is removed from the first signal; ,
The processing unit sequentially uses each positive frequency component of the first signal as a main input signal of the adaptive filter, and sequentially uses each negative frequency component of the first signal corresponding to each positive frequency component as the main input signal of the adaptive filter. performing adaptive processing to output an output signal based on the main input signal and the reference input signal as a reference input signal of a filter;
In the adaptive processing, the processing unit includes:
FIR filter processing of processing the reference input signal by the FIR filter;
Output processing that outputs, as the output signal, a residual difference between the main input signal and the reference input signal processed by the FIR filter processing;
performing an update process of updating tap coefficients of the FIR filter based on the residual;
changing a step size parameter for updating the tap coefficients based on a bin number of frequency bins of the first signal;
Signal processing device.
請求項1に記載の信号処理装置であって、
前記処理部は、前記ステップサイズパラメータを、前記ビン番号に対して単調増加させる、信号処理装置。
The signal processing device according to claim 1,
The processing unit is a signal processing device, wherein the processing unit monotonically increases the step size parameter with respect to the bin number.
信号処理装置(200)であって、
送信波を反射した物標(OB)からの反射波を受信して得られる受信信号(Dw)と、前記送信波を送信するための送信信号(Tw)と、が直交ミキサ(105)でミキシングされることによって生成される時間領域の信号を表すビート信号(Bw)を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第1信号(Bwf1)にフーリエ変換する変換部(210)と、
FIRフィルタ(222)を含む適応フィルタ(221)を有し、前記第1信号から干渉信号成分(IFIf)が除去された干渉除去後信号(Ts)を生成する処理部(220)と、を備え、
前記処理部は、前記第1信号の各正の周波数成分を順番に前記適応フィルタの主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する前記第1信号の各負の周波数成分を順番に前記適応フィルタの参照入力信号として、前記主要入力信号および前記参照入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理を実行し、
前記処理部は、前記適応処理において、
前記FIRフィルタによって前記参照入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、
前記出力信号として、前記主要入力信号と、前記FIRフィルタ処理によって処理された前記参照入力信号と、の残差を出力する出力処理と、
前記残差に基づいて、前記FIRフィルタのタップ係数を更新する更新処理と、を実行し、
前記第1信号の次の周波数ビンの正の周波数成分を前記主要入力信号とする前に、前記第1信号の現在の周波数ビンに関して、更新された前記タップ係数を用いて前記FIRフィルタ処理と前記出力処理と前記更新処理とを実行する再計算処理を、予め定められた回数だけ実行する、信号処理装置。
A signal processing device (200),
A received signal (Dw) obtained by receiving the reflected wave from the target object (OB) that reflected the transmitted wave and a transmitted signal (Tw) for transmitting the transmitted wave are mixed by an orthogonal mixer (105). a transformer (210) that performs Fourier transform on a beat signal (Bw) representing a time-domain signal generated by
a processing unit (220) having an adaptive filter (221) including an FIR filter (222) and generating an interference-cancelled signal (Ts) in which an interference signal component (IFIf) is removed from the first signal; ,
The processing unit sequentially uses each positive frequency component of the first signal as a main input signal of the adaptive filter, and sequentially uses each negative frequency component of the first signal corresponding to each positive frequency component as the main input signal of the adaptive filter. performing adaptive processing to output an output signal based on the main input signal and the reference input signal as a reference input signal of a filter;
In the adaptive processing, the processing unit includes:
FIR filter processing of processing the reference input signal by the FIR filter;
Output processing that outputs, as the output signal, a residual difference between the main input signal and the reference input signal processed by the FIR filter processing;
performing an update process of updating tap coefficients of the FIR filter based on the residual;
Before taking the positive frequency component of the next frequency bin of the first signal as the main input signal, the FIR filter processing and the A signal processing device that executes a recalculation process that performs an output process and the update process a predetermined number of times.
信号処理装置(200)であって、
送信波を反射した物標(OB)からの反射波を受信して得られる受信信号(Dw)と、前記送信波を送信するための送信信号(Tw)と、が直交ミキサ(105)でミキシングされることによって生成される時間領域の信号を表すビート信号(Bw)を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第1信号(Bwf1)にフーリエ変換する変換部(210)と、
FIRフィルタ(222)を含む適応フィルタ(221)を有し、前記第1信号から干渉信号成分(IFIf)が除去された干渉除去後信号(Ts)を生成する処理部(220)と、を備え、
前記処理部は、前記第1信号の各正の周波数成分を順番に前記適応フィルタの主要入力信号とし、各正の周波数成分と対応する前記第1信号の各負の周波数成分を順番に前記適応フィルタの参照入力信号として、前記主要入力信号および前記参照入力信号に基づく出力信号を出力する適応処理を実行し、
前記処理部は、前記適応処理において、
前記FIRフィルタによって前記参照入力信号を処理するFIRフィルタ処理と、
前記出力信号として、前記主要入力信号と、前記FIRフィルタ処理によって処理された前記参照入力信号と、の残差を出力する出力処理と、
前記残差に基づいて、前記FIRフィルタのタップ係数を更新する更新処理と、を実行し、
前記適応処理として、近距離に相当する周波数ビンから遠距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、前記第1信号の正の周波数成分を前記主要入力信号とする第1適応処理と、中距離に相当する周波数ビンから前記近距離に相当する周波数ビンに向かうように順に、前記第1信号の正の周波数成分を前記主要入力信号とする第2適応処理と、を実行し、
前記第1適応処理の出力処理によって出力される信号と、前記第2適応処理の出力処理によって出力される信号と、が接合された信号を、前記干渉除去後信号として出力する、
信号処理装置。
A signal processing device (200),
A received signal (Dw) obtained by receiving the reflected wave from the target object (OB) that reflected the transmitted wave and a transmitted signal (Tw) for transmitting the transmitted wave are mixed by an orthogonal mixer (105). a transformer (210) that performs Fourier transform on a beat signal (Bw) representing a time-domain signal generated by
a processing unit (220) having an adaptive filter (221) including an FIR filter (222) and generating an interference-cancelled signal (Ts) in which an interference signal component (IFIf) is removed from the first signal; ,
The processing unit sequentially uses each positive frequency component of the first signal as a main input signal of the adaptive filter, and sequentially uses each negative frequency component of the first signal corresponding to each positive frequency component as the main input signal of the adaptive filter. performing adaptive processing to output an output signal based on the main input signal and the reference input signal as a reference input signal of a filter;
In the adaptive processing, the processing unit includes:
FIR filter processing of processing the reference input signal by the FIR filter;
Output processing that outputs, as the output signal, a residual difference between the main input signal and the reference input signal processed by the FIR filter processing;
performing an update process of updating tap coefficients of the FIR filter based on the residual;
The adaptive processing includes a first adaptive processing in which the positive frequency component of the first signal is used as the main input signal in order from a frequency bin corresponding to a short distance to a frequency bin corresponding to a long distance; performing a second adaptive process in which the positive frequency component of the first signal is used as the main input signal in order from a frequency bin corresponding to the short distance to a frequency bin corresponding to the short distance;
outputting a signal obtained by splicing the signal output by the output process of the first adaptive process and the signal output by the output process of the second adaptive process as the interference-removed signal;
Signal processing device.
請求項1から4のいずれか一項に記載の信号処理装置であって、
前記変換部は、前記ビート信号を、周波数成分が周波数ビンごとに表された周波数領域の第2信号(Bwf2)にフーリエ変換し、
前記処理部は、前記第2信号の、予め定められた周波数より高い周波数域を表す高周波域における正の周波数成分と負の周波数成分との信号強度差が、予め定められた基準値以下であるか否かを判定する判定処理を実行し、
前記信号強度差が前記基準値以下である場合に、前記適応処理を実行する、信号処理装置。
The signal processing device according to any one of claims 1 to 4,
The transform unit performs Fourier transform on the beat signal into a second signal (Bwf2) in the frequency domain in which frequency components are expressed for each frequency bin,
The processing unit is configured such that a signal strength difference between a positive frequency component and a negative frequency component in a high frequency range representing a frequency range higher than a predetermined frequency of the second signal is less than or equal to a predetermined reference value. Execute a determination process to determine whether or not,
A signal processing device that performs the adaptive processing when the signal strength difference is less than or equal to the reference value.
レーダシステム(100)であって、
請求項1から4のいずれか一項に記載の信号処理装置と、
前記送信信号に基づいて前記物標に前記送信波を送信する送信部(102)と、
前記受信信号を受信する受信部(103)と、
前記直交ミキサと、
前記出力信号に基づいて前記物標を測定する測定部と、を備える、レーダシステム。
A radar system (100),
The signal processing device according to any one of claims 1 to 4,
a transmitter (102) that transmits the transmission wave to the target object based on the transmission signal;
a receiving section (103) that receives the received signal;
the orthogonal mixer;
A radar system comprising: a measurement unit that measures the target based on the output signal.
レーダシステム(100)であって、
請求項5に記載の信号処理装置と、
前記送信信号に基づいて前記物標に前記送信波を送信する送信部(102)と、
前記受信信号を受信する受信部(103)と、
前記直交ミキサと、
前記出力信号に基づいて前記物標を測定する測定部と、を備える、レーダシステム。
A radar system (100),
The signal processing device according to claim 5;
a transmitter (102) that transmits the transmission wave to the target object based on the transmission signal;
a receiving section (103) that receives the received signal;
the orthogonal mixer;
A radar system comprising: a measurement unit that measures the target based on the output signal.
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