JP2590118B2

JP2590118B2 - レーダ信号処理装置

Info

Publication number: JP2590118B2
Application number: JP62186542A
Authority: JP
Inventors: 文彦相川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-07-28
Filing date: 1987-07-28
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: JPS6431079A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はレーダ受信信号からクラツタを除去して移動
目標信号を抽出するレーダ信号処理装置に関する。

（従来の技術）周知のように、従来航空管制用レーダに於いて、ガラ
ンドクラツタ等不要情報を除去し、航空機等の目標情報
のみを抽出する方式に移動目標指示方式、いわゆるMTI
方式がある。これは、レーダ送信パルス毎の受信信号の
相関関係に注目し、グランドクラツタ等の固定目標を消
去するものである。

気象レーダに於いても、グランドクラツタを除去し気
象情報のみを抽出するには、グランドクラツタ等の固定
目標と気象情報間に於ける受信信号のレーダ送信パルス
毎の相関関係に違いに注目することにより、上記MTI方
式を利用して定量的な気象情報の測定が可能なことが知
られている。

さて、通常の気象レーダは非常に広範囲の振幅レベル
を持つ気象情報を飽和することなく表示しまた測定する
ために受信機受信回路に対数特性のものを使用してい
る。そこでこの受信機信号処理段に於いて、MTI方式を
採用し定量的気象情報の測定を行うためには、一旦対数
一直線変換し、直線特性でのMTI方式にする必要があ
る。

つまり、対数特性受信回路からのレーダ送信パルス毎
のグランドクラツタの受信電力を10logPg（ｔ）、10loP
g（ｔ−Ｔ）、…、10logPg（ｔ−nT）、又気象情報の受
信電力を10logPr（ｔ）、10logPr（ｔ−Ｔ）、…、10lo
gRr（ｔ−nT）、又グランドクラツタと気象情報が重畳
した受信電力を10log（Pr＋Pg）（ｔ）、10log（Pr＋P
g）（ｔ−Ｔ）、…、10log（Pr＋Pg）（ｔ−nT）とすると、各々を対数一直線変換し、Pg（ｔ）、Pg（ｔ
−Ｔ）、…、Pg（ｔ−nT）、又、Pr（ｔ）、Pr（ｔ−
Ｔ）、…、Pr（ｔ−nT）、又、（Pr＋Pg）（ｔ）、（Pr
＋Pg）（ｔ−Ｔ）、…、（Pr＋Pg）（ｔ−nT）を得る。
これらの信号をMTI回路を通すことにより、グランドク
ラツタのみの場合は、Pg（ｔ）とPg（ｔ−Ｔ）間の相関
係数が１に近くなりMTI回路出力はほぼ零となる。従つ
て、グランドクラツタと気象情報が重畳した場合には、
MTI回路出力は（Pr＋Pg）（ｔ）−（Pr＋Pg）（ｔ−
Ｔ）＝Pr（ｔ）−Pr（ｔ−Ｔ）となり、気象情報のみを
抽出することができる。

従来のこの装置の構成を第３図を参照して説明する。
即ち、空中線（１）で捕捉それたレーダ目標反射信号は
受信機内の零えば対数増幅器からなる対数特性受信回路
（２）に供給される。対数特性受信回路（２）の出力信
号は距離補正回路（３）において大気圧減衰分の補正が
なされる。すなわち、レーダ受信信号は目標までの距離
が大きい程大気による減衰も大きいので、距離に対応し
た減衰量を考慮して減衰がない場合の正味の反射波受信
レベルに補正される。距離補正回路（３）の出力信号は
A/D変換回路（４）に供給され、距離サンプリング信号
ごとにアナログ振幅情報がデジタル信号に変換される。
A/D変換回路（４）の出力信号は対数一直線変換回路
（５）により対数特性から直線特性の信号に変換され、
変換出力が消去フイルタ（６）に供給される。消去フイ
ルタ（６）は例えば第４図に示すように入力信号をレー
ダ繰返し周期に相当する時間遅延する遅延回路（61）及
び遅延出力と入力信号とで減算を行う減算回路（62）で
構成され、グランドクラツタ等固定目標成分を消去して
変動成分（移動目標成分）を抽出する。また、A/D変換
回路（４）の出力信号は、対数特性の信号のまま消去フ
イルタ（10）に供給され、対数信号の変動成分が抽出さ
れる。この消去フイルタ（10）の出力信号は変動成分を
平均化する平均化回路（11）に供給され、平均化された
信号は検知回路（12）において発生した閾値信号と比較
される。検出回路（12）は平均化回路（11）の出力信号
レベルと閾値信号レベル（基準レベル（基準レベル）と
を比較し、平均化出力レベルが閾値より大きい場合に信
号をゲート回路（７）に供給してゲートを開くように制
御する。消去フイルタ（６）の出力信号はゲート回路
（７）に供給されており、ゲートが開かれるとゲート回
路（７）の出力信号が平均化回路（８）に供給される。
平均化回路（８）は直線特性の信号の変動成分を平均化
するもので複数サンプル分（サンプル数は可変）のレベ
ルを平均してその平均レベル信号を出力する。平均化回
路（８）の出力信号は直線一対数変換回路（９）により
対数特性の信号に変換される。この変換された信号は例
えばPPI等の指示器に供給され気象目標が表示される。

第５図は第３図に示した装置の動作を説明する信号波
形図である。これらは実際にはデイジタル値であるがわ
かりやすくするためにアナログ信号波形で示されてい
る。波形（ａ）はA/D変換回路（４）の出力信号波形，
波形（ｂ）は対数一直線変換回路（５）の出力信号波形
である。又、波形（ａ），（ｂ）において信号（15）は
グランドクラッタ信号，（16）は雨，信号（17）は雑音
をそれぞれ示している。消去フイルタ（６）は波形
（ｂ）の信号からグランドクラツタ成分を消去して、波
形（ｃ）の信号を出力する。しかし、波形（ｂ）に示す
グランドクラツタ（18）の縁部分ではグランドクラツタ
成分が少なからず変動している為消去フイルタ（６）で
は消去されずに、大きな変動成分が残る（波形（ｃ）に
おける信号（20））。また、消去フイルタ（10）におい
ても波形（ａ）に示すグランドクラツタ（15）の縁部分
が同様に消去されずに、大きな変動成分として残る（波
形（ｄ）における信号（24））。なお、波形（ｃ），
（ｄ）において信号（19），（21），（23）は雑音を示
す。平均化回路（11）は波形（ｄ）の変動成分を平均化
して出力する。この出力信号は波形（ｅ）で示される。
この平均化された出力は、検知回路（12）に加えられ
る。検知回路（12）は、波形（ｄ）における信号（24）
の平均化出力である波形（ｅ）の信号（25）よりは高
く、波形（ｄ）における信号（22）の平均化出力である
波形（ｅ）の信号（26）よりは低い閾値（波形（ｅ）に
おける（27））と平均化回路（11）の出力（波形
（ｅ））とを比較し、前記平均化回路（11）の出力レベ
ルが、前記閾値を越えた時に出力信号を導出する。この
出力信号は、例えば、波形（ｆ）で示され、平均化回路
（８）の入力段に設けたゲート回路（７）にゲート信号
として供給される。このゲート回路（７）からは、波形
（ｇ）のような出力信号を、波形（ｃ）より抽出する。
この波形（ｇ）の信号は、平均化回路（８）において変
動成分が平均化され、直線一対数変換回路（９）に入力
される。入力された信号は対数変換され指示器や電子計
算機等に供給される。

しかし、前記したグランドクラツタの縁部分に残る大
きな変動成分（24）は、消去フイルタ（10）のグランド
クラツタのゆらぎによる消え残りであり、この消え残り
成分は、振幅値がクランドクラッタ（15）の振幅値程の
大きさをもつことが多い為に検知回路（12）における閾
値（波形（ｅ）における（27））を高くとる必要があ
る。また、波形（ｄ）では、消去フイルタ（10）の為、
波形（ａ）における（16）雨、（17）雑音に対応した信
号（22），（21）の振幅値が低くなる。その結果閾値
（波形（ｅ）の（27））と雨（信号（26）の平均値（波
形（ｅ）の（28））との差が小さくなる。よつて、ゲー
ト信号（波形（ｆ））のゲート幅を狭くし元の雨の信号
（16）と比較すると波形（ｇ）において（29）のような
誤差を生じてしまい、雨域を狭くすることとなつて正確
な移動目標情報が得られない問題点があつた。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の装置では移動目標情報を抽出するた
めのゲート幅が狭くなつて移動目標情報が存在する領域
を実際よりもせばめることとなり、その結果正確な情報
が得られない問題点があつた。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するために
なされたもので、移動目標情報を抽出するためのゲート
幅をせばめることなくより正確な移動目標情報を得るこ
とができるレーダ信号処理装置を提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明によるレーダ信号処理装置では、固定目標信号
が消去された信号出力を増幅し、この増幅された信号と
レーダ受信出力とを比較して振幅が小さい方の信号を平
均化回路に供給するとともにこの平均化出力をもとに検
知回路でゲート信号を導出するよう構成される。

（作用）本発明によるレーダ信号処理装置では、上記した構成
により移動目標情報に対応した信号の平均化出力レベル
を上げることができるので検知回路で導出されるゲート
信号幅を移動目標情報の時間幅により近づけることが可
能となり、これにより正確な移動目標情報を抽出するこ
とができることとなる。

（実施例）以下、本発明によるレーダ信号処理装置の一実施例を
第１図及び第２図を参照して説明する。即ち、第１図に
示される回路構成は第３図に示す消去フイルタ（10）と
平均化回路（11）との間に利得調整回路（13）と比較選
択回路（14）が縦続接続されたものであり、第３図の構
成と相違する部分を主に説明する。消去フイルタ（10）
では、グランドクラツタ等不要情報をA/D変換回路
（４）の出力信号から取り去るが、その際、雨等の気象
情報の振幅値も減少させてしまう。そこで次段の利得調
整回路（13）にて、A/D変換回路（４）の出力信号の気
象情報と消去フイルタ（10）の出力信号の気象情報の振
幅値が同じになるように消去フイルタ（10）の出力信号
を増幅する。

ここでの調整は、A/D変換回路（４）の出力情報と消
去フイルタ（10）の出力を増幅した情報とを比較して、
例えばある一定時間幅以上の信号について、A/D変換出
力情報とフイルタ出力を増幅した情報とがほぼ一致する
ようにフイルタ出力値を増加させるかたちで自動的に行
うことができ、また、オペレータが指示器をみながら両
出力の気象情報がほぼ一致するように利得調整回路（1
3）の増幅度を可変するかたちでマニユアルで行うこと
もできる。比較選択回路（14）は、利得調整回路（13）
の出力信号とA/D変換回路（４）の出力信号とを比較し
振幅が小さい方の信号を出力して平均化回路（11）に供
給する。

これらの構成により検知回路（12）で発生されるゲー
ト信号は第３図の場合よりも時間幅が大きく実際の気象
情報により対応したものとなる。

第２図は第１図に示した装置の動作を説明する信号波
形図であり、これらは実際にはデジタル値であるが第５
図同様、わかりやすくするためにアナログ信号波形で示
されている。波形（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそ
れぞれ第５図に示す波形（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）と同じ各部の出力波形である。すなわち第２図に
示す波形（ａ），（ｂ）においてグランドクラツタ（1
5），（18）の縁部分では変動があるため、消去フイル
タ（６），（10）では消去されず波形（ｃ）の信号（2
0）や波形（ｄ）の信号（24）に示すように大きな変動
成分として消え残りが生じる。また、消去フイルタ（1
0）のため波形（ｄ）においては気象情報である信号（2
2）や雑音である信号（21）は波形（ａ）のそれらと比
べ振幅値が減少し波形も小さくなる。一方、波形（ｅ）
は利得調整回路（13）の出力信号を示す。利得調整回路
（13）では波形（ｅ）の信号（30）の振幅値が波形
（ａ）の信号（16）の振幅値にほぼ等しくなるように消
去フイルタ（10）の出力信号を増幅する。したがつて、
波形（ｅ）に示す気象情報の信号（30）は波形（ａ）で
の信号（16）と振幅がほぼ等しくなる。また、波形
（ｄ）に示すグランドクラツタのゆらぎによる消え残り
の信号（24）は、その振幅値が波形（ａ）に示すグラン
ドクラツタ（15）ほどの大きさであることが多いため、
波形（ｅ）においてはさらに大きな変動成分（31）とな
る。比較選択回路（14）は、利得調整回路（13）の出力
信号とA/D変換回路（４）の出力信号を導入し、両信号
を比較し振幅が小さい方の信号を出力する。この出力信
号は波形（ｆ）で示されるように、グランドクラツタの
消え残りの信号（24）の振幅は波形（ａ）のグランドク
ラツタ（15）の振幅と同等であり、気象情報の信号（3
0）は波形（ｅ）のものと同等である。この比較選択回
路（14）の出力信号は平均化回路（11）に供給され、第
３図の場合と同様に変動成分が平均化される。すなわ
ち、平均化回路（11）は波形（ｆ）の信号の複数サンプ
ル分（サンプル数は可変）の信号レベルを平均して波形
（ｇ）に示すような信号を出力する。波形（ｆ）におけ
る信号（24）は時間幅の狭い急峻な信号であるので、そ
の近辺の信号を合わせて平均すると波形（ｇ）において
は信号（25）のようにレベルが低くなる。また、波形
（ｆ）における信号（30）は時間幅が広く波形（ｇ）に
おける（33）のようにその平均レベルは高いものとな
る。このように平均化された信号は検知回路（12）に供
給される。検知回路（12）では波形（ｇ）における閾値
（27）を発生して、平均化回路（11）の出力レベルが閾
値（27）を越えた時に波形（ｈ）に示すようなゲート信
号を導出する。波形（ｇ）における閾値（27）は信号
（25）より若千高いレベルに設定され、かつ波形（ｇ）
における信号（32）のレベルは第５図波形（ｅ）の信号
（26）よりも十分高いものとなる。これによつて波形
（ｈ）に示されるゲート信号の幅は波形（ｆ）に示され
る気象情報の信号（30）の時間幅にほぼ等しくなる。閾
値（27）は、検知回路（12）内で自動的に予じめ設定す
ることもでき、また、オペレータが指示器をみながらグ
ランドクラツタの消え残り成分が表示画面上に表示され
る直前の値に閾値が設定されるようにマニユアルで調整
することもできる。検知回路（12）から出力される波形
（ｈ）の信号をゲート信号としてゲート回路（７）に供
給することにより、消去フイルタ（６）の出力信号（波
形（ｃ））から波形（ｉ）に示すように気象情報の信号
（16）のみを一部抽出し損うことなくより正確に導出す
ることができる。

第１図に示す装置では第２図波形（ｇ）においてグラ
ンドクラツタの縁の変動成分の平均化された出力（25）
と雨等の気象情報の平均化された出力（32）とのレベル
差を第３図の場合より大きくとることができる。つま
り、第２図波形（ｇ）における気象情報の信号（32）は
利得調整回路（13）を備えた結果、レベルが第５図波形
（ｅ）の信号（26）よりも高くなる。また、比較選択回
路（14）において振幅が小さい方の信号を選択して出力
するので、平均化回路（11）のグランドクラツタの消え
残りの平均化出力レベルは、振幅が大きい方を選択して
出力するよりも小さくなり、その結果、検知回路（12）
で発生される閾値（27）も低く設定することができる。
これによつて、第２図波形（ｈ）におけるゲート幅を気
象情報に対応した幅で第５図波形（ｆ）に示すゲート幅
よりも広くとることが可能となり第２図波形（ｉ）のよ
うな出力信号，即ち、グランドクラツタ成分（15）及び
雑音成分（17）を含まず、気象情報，例えば雨を表わす
信号（16）を雨域をせばめることなく的確に抽出するこ
とができる。

なお、第１図では消去フイルタ（６），（10）として
第４図に示すいわゆる単一消去フイルタを用いた例で説
明したが、これに限らずこの単一消去フイルタがもう一
段縦続接続それたいわゆるダブル消去フイルタを用いて
もよい。

また、対数一直線変換回路（５）を用いない場合等、
消去フイルタ（６），（10）に同一信号が導入される場
合には、消去フイルタ（６）または（10）の一方だけを
用いてその一方のフイルタ出力をゲート回路（７）及び
利得調整回路（13）に供給するように構成することも可
能である。

さらに第１図においては、移動目標情報を気象情報と
して説明したが、抽出する移動目標情報が受信レベルの
高い航空機等の場合でも同様に適用できる。この場合は
気象情報もクラツタとみなし閾値（27）を気象情報の信
号より高く設定すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によるレーダ信号処理装
置によればより正確な移動目標情報を得ることができ、
例えば気象情報であればその定量的測定能力を劣化させ
ず、グランドクラツタをより効果的に抑圧して正確な測
定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーダ信号処理装置の一実施例を
説明する構成図、第２図は第１図に示す装置の動作を説
明する信号波形図、第３図及び第４図は従来のレーダ信
号処理装置を説明する構成図、第５図は第３図に示す装
置の動作を説明する信号波形図である。１……空中線、２……対数特性受信回路、３……距離補
正回路、４……A/D変換回路、５……対数一直線変換回
路、６……消去フイルタ、７……ゲート回路、８……平
均化回路、９……直線一対数変換回路、10……消去フイ
ルタ、11……平均化回路、12……検知回路、13……利得
調整回路、14……比較選択回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーダ受信信号をデジタル信号に変換する
変換回路と、この変換回路の出力信号が供給され固定目
標信号を消去するフイルタと、このフイルタの出力信号
が供給され外部からの制御信号によりゲートが開かれる
ゲート回路と，前記変換回路の出力信号中より固定目標
信号が消去された信号が供給され信号を増幅する調整回
路と，この調整回路と前記変換回路の両出力信号を比較
し振幅が小さい方の信号を出力する比較手段と，この比
較手段の出力信号が供給され信号レベルを平均する平均
化回路と，この平均化回路の出力信号レベルが基準値よ
り大きい場合に信号を出力して前記ゲート回路に前記制
御信号として供給する検知回路とを具備するレーダ信号
処理装置。