JP2569786B2 - 信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は目標の捜索，追尾を行うパルスレーダ，その
中でも特に地上設置の対空監視用レーダに搭載される信
号処理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に目標の捜索，追尾を行うレーダの信号処理装置
は受信信号より固定目標からの受信波即ちクラツタや，
受信機ノイズ，他レーダからのジヤマー等の不要信号を
抑圧し，必要な目標信号のみを抽出することをその第１
の目的とする。

従来このような目的を達成するための手段としては第
４図に示されるような信号処理装置が提案されている。
図において（１）はレーダ受信機からの出力であるアナ
ログビデオ信号，（２）は上記アナログビデオ信号
（１）をデイジタルビデオ信号に変換するアナログデイ
ジタル変換器，（３）は上記アナログデイジタル変換器
（２）出力の信号を周波数分析するフーリエ変換器，
（４）は上記フーリエ変換器（３）の出力をあるスレツ
シヨルドと比較し有意信号であるかないかを判別する信
号検出回路，（５）は上記信号検出回路の出力のうち周
波数０付近を除いた部分を周波数方向に論理和演算する
論理和回路，（９）は目標検出信号である。

受信機からのアナログビデオ信号（１）はまずアナロ
グデイジタル変換器（２）においてデイジタルビデオ信
号に変換される。この時点でのデイジタルビデオ信号に
は必要な信号である目標からの受信信号の他に，固定目
標からの信号であるクラツタ信号等の不要な信号が存在
する。そこでそれぞれの信号のドツプラ周波数差を利用
して不要な信号を除去することが必要となる。第５図に
受信信号のドツプラ周波数を表わすグラフを示す。（1
5）は周波数，（16）はゲイン，（17）はクラツタ信号
のドツプラ周波数，（18）は目標信号のドツプラ周波数
である。第５図に示すようにクラツタ等の不要信号は静
止しているため，静止状態のレーダから見た場合クラツ
タ信号のドツプラ周波数（17）は０付近にある。これに
対し目標はレーダに対して相対運動を行つているため，
目標信号のドツプラ周波数（18）は０以外の値を持つこ
とになる。従って第６図に示すようなフイルタバンクの
周波数特性を有するフーリエ変換器（３）を通してや
り，ドツプラ周波数０付近のフイルタバンクとそれ以外
のフイルタバンクを分離することにより，目標信号とク
ラツタ信号の分離が可能となる。但し実際にクラツタ信
号を除去するのは回路の簡素化を計るため後段の論理和
回路（５）においてであり，フーリエ変換器（３）及び
信号検出回路（４）までは全ての信号が分離された状態
でし処理される。なおフーリエ変換器（３）には通常Co
oley and Tukeyによる「高速フーリエ変換アルゴリズ
ム」を用いる。フーリエ変換器（３）出力は次に有意信
号とノイズの判別を行い信号のみを分離するために信号
検出回路（４）に入力される。信号検出回路（４）では
入力データをあるスレツシヨルドと比較しスレツシヨル
ド以上であれば有意信号として“1"を以下であればノイ
ズであるとして“0"を出力する。従つて信号検出回路
（４）でデータは２値化されることになる。なおここで
用いるスレツシヨルドはレンジ方向に移動平均を施こし
た値を用いるため，全体のレベルに応じてアダプテイブ
に変化する。この信号検出回路（４）出力は最終的に論
理和回路（５）において０付近の周波数部分のフイルタ
バンク出力を除いた分について周波数方向に論理和演算
を施され目標検出信号（９）として出力される。さらに
この目標検出信号（９）に対して後段に於て時間相関処
理等を施することによってさらにクラツタ抑圧を行い，
指示器等の表示装置へ転送する。

以上のようにしてクラツタ信号を除去し，目標信号の
みを検出することが可能になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

対空監視用レーダにとって最大の脅威となる目標はロ
ーターを回転させた状態で空中に静止しているヘリコプ
ター（以下ホバリングヘリと呼ぶ）である。しかしなが
ら従来の信号処理装置はホバリングヘリとその他の目標
を区別することができないばかりでなく，時間相関処理
を行うことにより静止していることからホバリングヘリ
をクラツタとみなし消去してしまい，オペレータに脅威
がわからなくなるという危険な課題を有していた。

この発明はこのような課題を解決するためになされた
もので，ホバリングヘリを検出することを目的とするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る信号処理装置は信号検出回路の有意信
号出力を周波数方向にカウントする計数器と，上記計数
器の計数値をあるスレツシヨルド値と比較する比較器を
設けたものである。

〔作用〕

この発明においては，ホバリングヘリからの受信信号
のドツプラ周波数帯域が広がることを利用し，ドツプラ
周波数帯域に相当する計数器の計数値をあるスレツシヨ
ルド値と比較器によつて比較し，大きければその目標は
ホバリングヘリであるとしてホバリングヘリ検出信号を
出力する。

〔実施例〕

第１図はこの発明による信号処理装置の実施例の１つ
を示すブロツク図である。第１図において（１）〜
（５），（９）は従来の装置と全く同一のものである。
（６）は信号検出回路（４）の出力のうちある一定周波
数帯域の部分の出力の信号検出をカウントする計数器，
（７）は上記計数器（６）の出力である計数値をあるス
レツシヨルドと比較してホバリングヘリ検出信号を出力
する比較器，（11）はホバリングヘリ検出信号である。

（１）〜（５）は従来の技術の信号処理装置と全く同
じ動作を行う。本発明ではこれらの回路以外にホバリン
グヘリを検出するために以下のような動作を行う。

まず，ホバリングヘリからの受信波のドツプラ周波数
の特性を第７図に示す。第５図と比較すればわかるよう
にホバリングヘリからの受信波のドツプラ周波数帯域は
通常の目標からの受信波のドツプラ周波数の帯域に比べ
て極めて広くなっている。これはヘリコプターのロータ
ーが回転しているため，ローターの角度によって様々な
ドツプラ周波数を生じることに起因する。この性質を利
用して，ドツプラ周波数帯域の広がり即ち信号検出回路
（４）の信号検出出力の周波数方向の広がりを検出して
やればホバリングヘリを他の目標と区別することができ
る。そのためには信号検出回路（４）の出力をホバリン
グヘリからのドツプラ周波数が存在すると考えられる周
波数範囲にわたつて第１の計数器（６）によつてカウン
トし，その計数値を比較器（７）にてあるスレツシヨル
ドと比較してやれば良い。この比較結果，計数値の方が
スレツシヨルドより大きければ周波数方向に広がつてい
ることを意味するためホバリングヘリであるとしてホバ
リングヘリ検出信号（11）を“1"（有意）とし，計数値
の方がスレツシヨルドより小さければ周波数方向に広が
つていないことを意味するため通常の目標であるとして
ホバリングヘリ検出信号（11）を“0"（有意でない）と
する。以上のようにしてホバリングヘリと他の目標を区
別することが可能になるわけである。

上記の説明では第１の計数器（６）においてカウント
する周波数範囲，及び比較器（７）において比較される
スレツシヨルドを固定値とした。固定値としてもバリン
グヘリを検出する機能は十分果たすことができるがより
安定した検出性能を得るために以下の２例が考えられ
る。

第２図は実施例の他の１つを示すブロツク図である。

第２図において（１）〜（７），（９），（11）は第
１図に示す例と全く同じである。（12）はアナログデイ
ジタル変換器（２）出力の振幅値を検出する振幅検波
器，（13）は上記振幅検波器（12）の出力を線形変換
し，計数器（６）のカウントすべき規格化周波数範囲を
出力する線形変換回路，（14）は規格化周波数範囲であ
る。

この例では（１）〜（７）は第１図の信号処理装置と
同じ動作を行うが，本発明ではより安定した検出性能を
得るために以下のような動作を付加している。

すなわち，ヘリコプターの大きさによらない一定検出
性能を得るために第１の計数器（６）においてカウント
する周波数範囲をヘリコプターの大きさによつて変化さ
せることである。これはヘリコプターのローターの大き
さによつてドツプラ周波数の範囲が異なる現象を補正す
ることを目的とする。このために，ローターの大きさに
よつてデイジタルビデオの出力が変化することを利用し
てデイジタルビデオを振幅検波器（12）によってその振
幅値即ちローターの大きさに比例する値を検出しその値
を第８図に示すような特性を示す線形変換回路（13）に
よつてローターの大きさに大じた規格化周波数範囲（1
4）に変換する。

なお第８図において（19）は振幅検波器（12）の出力
である振幅値である。

また第３図は実施例のその他の１つを示すブロツク図
である。

第３図において（１）〜（７），（９），（11）は第
１図に示す例と全く同じである。（８）は信号検出回路
（４）出力を全域にわたつて周波数方向にカウントした
後，固定スレツシヨルドに乗じ規格化スレツシヨルドを
発生するカウンタ，（10）は規格化スレツシヨルドであ
る。この例では（１）〜（７）は第１図の信号処理装置
と同じ動作を行うが本発明ではより安定した検出性能を
得るために以下のような動作を付加している。

すなわちノイズ及びクラツタレベルによらない一定検
出性能を得るために比較器（７）において比較されるス
レツシヨルド値をノイズ及びクラツタレベルによって変
化させることである。これはノイズ及びクラツタレベル
が大きいと計数器（６）にてカウントする範囲にそれら
の成分がもれ，誤警報として出力されるのを防ぐことを
目的とする。このために，カウンタ（８）において信号
検出回路（４）の信号検出結果を全周波数範囲に渡つて
カウントし，その値を固定スレツシヨルドに乗じて比較
器（７）のノイズ及びクラツタレベルに応じた規格化ス
レツシヨルド（10）とする。これによつてノイズ及びク
ラツタレベルが大きいときはカウンタ（８）の計数値が
大きくなりスレツシヨルドが大きくなり誤警報を防ぐこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば，対空監視レーダ
にとって最大の脅威であるホバリングヘリを他の目標と
区別して検出することが可能であり，レーダオペレータ
の脅威を大幅に削減することができるという効果があ
る。さらにヘリコプターの大きさ，ノイズ及びクラツタ
レベルによらない安定した検出性能を得られる効果があ
る。

また本発明による機能の追加分はほとんどの部分を従
来から装備しているハードウエアを共用することによつ
て実現できるため，ハードウエアの増加が非常に少ない
という効果も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す信号処理装置のブロ
ツク図，第２図はこの発明の実施例を示す信号処理装置
のブロック図，第３図はこの発明のその他の実施例を示
す信号処理装置のブロツク図，第４図は従来の信号処理
装置の一例を示すブロツク図，第５図は受信信号のドツ
プラ周波数を示す図，第６図はフーリエ変換器のフイル
タバンクの周波数特性を示す図，第７図はホバリングヘ
リからの受信信号のドツプラ周波数を示す図，第８図は
線形変換器の入出力特性を示す図である。 図において（１）はアナログビデオ信号，（２）はアナ
ログデイジタル変換器，（３）はフーリエ変換器，
（４）は信号検出回路，（５）は論理和回路，（６）け
第１の計数器，（７）は比較器，（８）は第２の計数
器，（９）は目標検出信号，（10）は規格化スレツシヨ
ルド，（11）はホバリングヘリ検出信号，（12）は振幅
検波器，（13）は線形変換回路，（14）は規格化周波数
範囲である。 なお，図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】不要な信号を抑圧し，必要な目標からの信
   号のみを抽出する機能を有する信号処理装置において，
   受信機出力のアナログビデオ号をディジタルビデオ信号
   に変換するアナログディジタル変換器と，上記アナログ
   ディジタル変換器出力の周波数分析を行うフーリエ変換
   器と，上記フーリエ変換器出力をあるスレッショルドと
   比較し有意信号であるかないかを判別する信号検出回路
   と，上記信号検出回路の出力のうち周波数０付近を除い
   た部分を周波数方向に論理和演算し，目標検出信号を出
   力する論理和回路と，上記信号検出回路の出力のうちあ
   る一定周波数帯域の部分の出力の信号検出数をカウント
   する計数器と，上記計数器出力の計数値をある固定スレ
   ッショルドと比較し，上記計数値の方が大きいときホバ
   リングヘリ検出信号を出力し，また計数値の方が小さい
   ときホバリングヘリ以外の目標検出信号を出力する比較
   器とを具備することを特徴とする信号処理装置。
2. 【請求項２】上記比較器のスレッショルドを，上記信号
   検出回路出力を周波数方向にカウントした後，固定スレ
   ッショルドに乗じ規格化スレッショルドを出力するカウ
   ンタを具備することを特徴とする請求項１記載の信号処
   理装置。
3. 【請求項３】上記アナログディジタル変換器出力の振幅
   値を検出する振幅検波器と，上記振幅検波器の出力を線
   形に変換して上記計数器のカウントすべき周波数範囲を
   決定する線形変換回路とを具備することを特徴とする請
   求項１記載の信号処理装置。