JP2655794B2 - レーダシステムのビデオ信号主処理装置 - Google Patents
レーダシステムのビデオ信号主処理装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーダのビデオ信号処理
技術に係り、特にレーダのビデオ信号に含まれた各種ク
ラッタとノイズを除去し、標的信号を抽出するビデオ信
号処理装置に関する。
技術に係り、特にレーダのビデオ信号に含まれた各種ク
ラッタとノイズを除去し、標的信号を抽出するビデオ信
号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーダは用途によりパルスレーダ、連続
波(Continuous Wave:以下CWと称する)レーダ、周波
数変調レーダ、位相変調レーダ等に分類できるが、航
法、気象観測、海岸監視、地形構造及び車両移動状態把
握用として用いられる一般的なレーダのブロック図は図
9のようである。パルス変調器10は反復されるパルス
列を発生し、送信機11はパルス列(train of pulses)
信号により高出力で信号を増幅した後アンテナ14に送
信する。送受切換器(duplexer)12は一つのアンテナ1
4を送信と受信で共用できるように送信と受信を分離す
る役割をする。アンテナ14はパルスを空間に放射し、
標的や地表面、海表面、雨、雲、霧等から反射されたエ
コーを受信する。アンテナ14の位置座標はアンテナ1
4を駆動させる機械装置(pedestal)13と表示及び制御
器21の間に連結された位置サーボ系22により制御さ
れながら、ディスプレイ上の方位角とアンテナ14の位
置が同期される。アンテナ14に受信されたエコー信号
は送受切換器12を経て低雑音無線周波(Radio Frequen
cy:以下RFと称する)増幅器15に入力される。低雑
音RF増幅器15は雑音を抑制しながら受信された信号
を増幅する。ミキサー16は局部発振器17からの局部
発振信号と受信入力RF信号をミックスして通常30M
Hz〜120MHzの中間周波信号(Intermediate Freq
uency :以下IFと称する)を作る。中間周波増幅器
(IF AMP)18は一種のマッチドフィルター(mat
ched filter)で信号対雑音S/N比を向上させながら増
幅する。検波器19は受信されたIFからビデオ信号を
検出する。この検出されたビデオ信号は標的に反射され
た信号と雑音及びクラッタを含んでいる。ビデオ信号処
理器20では不必要な雑音や、当時のレーダ運用目的と
関係して不必要とされるクラッタを除去し、純粋な標的
信号を抽出してディスプレイできるようにする。表示及
び制御器21では表示器(display) 上にレーダが捕捉し
た標的を図示し、標的に対する情報を表示する。またク
ラッタアルゴリズムを選択するノブがあり、使用者が画
面状態を操作できる。
波(Continuous Wave:以下CWと称する)レーダ、周波
数変調レーダ、位相変調レーダ等に分類できるが、航
法、気象観測、海岸監視、地形構造及び車両移動状態把
握用として用いられる一般的なレーダのブロック図は図
9のようである。パルス変調器10は反復されるパルス
列を発生し、送信機11はパルス列(train of pulses)
信号により高出力で信号を増幅した後アンテナ14に送
信する。送受切換器(duplexer)12は一つのアンテナ1
4を送信と受信で共用できるように送信と受信を分離す
る役割をする。アンテナ14はパルスを空間に放射し、
標的や地表面、海表面、雨、雲、霧等から反射されたエ
コーを受信する。アンテナ14の位置座標はアンテナ1
4を駆動させる機械装置(pedestal)13と表示及び制御
器21の間に連結された位置サーボ系22により制御さ
れながら、ディスプレイ上の方位角とアンテナ14の位
置が同期される。アンテナ14に受信されたエコー信号
は送受切換器12を経て低雑音無線周波(Radio Frequen
cy:以下RFと称する)増幅器15に入力される。低雑
音RF増幅器15は雑音を抑制しながら受信された信号
を増幅する。ミキサー16は局部発振器17からの局部
発振信号と受信入力RF信号をミックスして通常30M
Hz〜120MHzの中間周波信号(Intermediate Freq
uency :以下IFと称する)を作る。中間周波増幅器
(IF AMP)18は一種のマッチドフィルター(mat
ched filter)で信号対雑音S/N比を向上させながら増
幅する。検波器19は受信されたIFからビデオ信号を
検出する。この検出されたビデオ信号は標的に反射され
た信号と雑音及びクラッタを含んでいる。ビデオ信号処
理器20では不必要な雑音や、当時のレーダ運用目的と
関係して不必要とされるクラッタを除去し、純粋な標的
信号を抽出してディスプレイできるようにする。表示及
び制御器21では表示器(display) 上にレーダが捕捉し
た標的を図示し、標的に対する情報を表示する。またク
ラッタアルゴリズムを選択するノブがあり、使用者が画
面状態を操作できる。
【0003】図10はビデオ信号処理器20をより細分
したもので受信されたエコー信号からクラッタを除去す
るクラッタ除去器23と各種雑音信号の抽出レベルを一
定水準以下に減らしながら標的信号を抽出するビデオ信
号主処理器24を示す。ビデオ信号主処理器では一定仮
航跡発生率(Constant False Alarm Rate:以下CFAR
と称する)を処理して純粋な標的信号を検出する機能を
する。
したもので受信されたエコー信号からクラッタを除去す
るクラッタ除去器23と各種雑音信号の抽出レベルを一
定水準以下に減らしながら標的信号を抽出するビデオ信
号主処理器24を示す。ビデオ信号主処理器では一定仮
航跡発生率(Constant False Alarm Rate:以下CFAR
と称する)を処理して純粋な標的信号を検出する機能を
する。
【0004】図11は従来のビデオ信号処理技術に関す
るブロック図である。従来のCFAR処理方式はビデオ
データを貯蔵して何個かのパルス反復期間(Pulse Repet
ition Time:以下PRTと称する)データを比較した
後、相対的に大きい標的信号だけを検出する方式であ
る。このような方式の一つとして米国特許第4,84
5,500号(1989年7月4日)が知られている。
この方式によると図11のようにビデオプロセッサー3
0はディジタイザー32、平均器33、ビデオ貯蔵器3
4から構成され、ディジタイザー32はサンプリングレ
イトによりアナログ形態であるレーダ受信信号をディジ
タルワードに変換して出力し、平均器33は標的の大き
さにより適切な大きさに調節できる窓領域でディジタル
ワードの平均を出した後、これをビデオ貯蔵器34に貯
蔵する。また、平均器33はトリーガ信号とアンテナ位
置座標に同期される。
るブロック図である。従来のCFAR処理方式はビデオ
データを貯蔵して何個かのパルス反復期間(Pulse Repet
ition Time:以下PRTと称する)データを比較した
後、相対的に大きい標的信号だけを検出する方式であ
る。このような方式の一つとして米国特許第4,84
5,500号(1989年7月4日)が知られている。
この方式によると図11のようにビデオプロセッサー3
0はディジタイザー32、平均器33、ビデオ貯蔵器3
4から構成され、ディジタイザー32はサンプリングレ
イトによりアナログ形態であるレーダ受信信号をディジ
タルワードに変換して出力し、平均器33は標的の大き
さにより適切な大きさに調節できる窓領域でディジタル
ワードの平均を出した後、これをビデオ貯蔵器34に貯
蔵する。また、平均器33はトリーガ信号とアンテナ位
置座標に同期される。
【0005】このとき、窓サイズは方位セクターの数と
レンジビンの数で決定されるが、方位セクターの数は標
的の大きさ及び位置回路37から発生されビデオ貯蔵器
34に入力される方位開始/終了信号により決定され、
レンジビンの数はレンジ開始回路39から発生され平均
器33に入力されるレンジ開始/終了信号により決定さ
れる。
レンジビンの数で決定されるが、方位セクターの数は標
的の大きさ及び位置回路37から発生されビデオ貯蔵器
34に入力される方位開始/終了信号により決定され、
レンジビンの数はレンジ開始回路39から発生され平均
器33に入力されるレンジ開始/終了信号により決定さ
れる。
【0006】このようにトラッキングプロセッサー31
は標的の大きさにより適当なレンジビンの数と方位セク
ターの数を有するように窓サイズを調節する。図11に
おいて、トラッキングプロセッサー31は雑音減殺器3
5、標的検出器36、標的の大きさ及び位置回路37、
速度及び方向回路38、レンジ開始回路39から構成さ
れ標的の移動状態を追跡する機能をする。このような従
来の技法はビデオ信号処理アルゴリズムを充分に満足さ
せずノイズレベルの一定水準維持が難しいので純粋な標
的検出能力が低下し、にせ標的(false target)を展示す
る恐れがある。また、従来の技法によるビデオ信号処理
装置はトラッキングプロセッサーと連結して動作するこ
とにより地表面マッピング用や気象観測用には用いれ
ず、トラッキングプロセッサーが備えられたレーダでの
み利用できる。
は標的の大きさにより適当なレンジビンの数と方位セク
ターの数を有するように窓サイズを調節する。図11に
おいて、トラッキングプロセッサー31は雑音減殺器3
5、標的検出器36、標的の大きさ及び位置回路37、
速度及び方向回路38、レンジ開始回路39から構成さ
れ標的の移動状態を追跡する機能をする。このような従
来の技法はビデオ信号処理アルゴリズムを充分に満足さ
せずノイズレベルの一定水準維持が難しいので純粋な標
的検出能力が低下し、にせ標的(false target)を展示す
る恐れがある。また、従来の技法によるビデオ信号処理
装置はトラッキングプロセッサーと連結して動作するこ
とにより地表面マッピング用や気象観測用には用いれ
ず、トラッキングプロセッサーが備えられたレーダでの
み利用できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、レーダ受信信号中に分布されている各種クラッタ
とノイズを適切に除去させ標的を探知するか、捕捉する
能力を増加させるビデオ信号主処理装置を提供すること
にある。
的は、レーダ受信信号中に分布されている各種クラッタ
とノイズを適切に除去させ標的を探知するか、捕捉する
能力を増加させるビデオ信号主処理装置を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明はアナログビデオ信号をディジタルビデオ信号
に変換するディジタイザー手段と、前記ディジタイザー
手段のディジタルビデオ信号を入力した後クラッタと雑
音と干渉を除去するアルゴリズムを内蔵して標的信号を
検出するCFAR処理手段と、前記CFAR処理手段の
標的信号を入力した後ピックセルタイミングにより順番
に出力してビデオデータとピックセルを同期させるバッ
ファー及びピックセルタイミング制御手段を備えたこと
を特徴とする。
に本発明はアナログビデオ信号をディジタルビデオ信号
に変換するディジタイザー手段と、前記ディジタイザー
手段のディジタルビデオ信号を入力した後クラッタと雑
音と干渉を除去するアルゴリズムを内蔵して標的信号を
検出するCFAR処理手段と、前記CFAR処理手段の
標的信号を入力した後ピックセルタイミングにより順番
に出力してビデオデータとピックセルを同期させるバッ
ファー及びピックセルタイミング制御手段を備えたこと
を特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によるレーダシステムのビデオ信号主処
理装置によると、レーダ受信信号に含まれた雑音とクラ
ッタを除去することにより純粋な標的信号を検出するた
めのCFAR処理を遂行してレーダの標的検出能力を向
上せしめる。
理装置によると、レーダ受信信号に含まれた雑音とクラ
ッタを除去することにより純粋な標的信号を検出するた
めのCFAR処理を遂行してレーダの標的検出能力を向
上せしめる。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係る実施例を添付図面に従っ
て説明する。図1は本発明によるビデオ信号主処理装置
のブロック図で、ディジタイザー40、CFAR処理器
50、バッファー及びピックセルタイミング制御器60
から構成される。レーダ受信信号はまず図10に示した
クラッタ除去器23でクラッタが一次減殺された後にデ
ィジタイザー40に入力される。ディジタイザー40は
アナログビデオ信号をディジタルビデオ信号に変換した
後、内部のメモリに貯蔵してディジタル信号処理ができ
るようにする。
て説明する。図1は本発明によるビデオ信号主処理装置
のブロック図で、ディジタイザー40、CFAR処理器
50、バッファー及びピックセルタイミング制御器60
から構成される。レーダ受信信号はまず図10に示した
クラッタ除去器23でクラッタが一次減殺された後にデ
ィジタイザー40に入力される。ディジタイザー40は
アナログビデオ信号をディジタルビデオ信号に変換した
後、内部のメモリに貯蔵してディジタル信号処理ができ
るようにする。
【0011】ディジタイザー40の出力信号は受信信号
の雑音とクラッタを除去し、純粋な標的を検出するため
CFAR処理器50に供給される。CFAR処理器50
はディジタルビデオ信号に含まれたクラッタとノイズを
除去することにより仮航跡発生率を一定に保ちながら標
的信号を検出する。一方、ディジタイザー40の出力信
号はレーダ受信信号の雑音やクラッタを除去せずそのま
ま展示するロービデオプロセッシング(raw video proce
ssing)のためバッファー及びピックセルタイミング制御
器60に直接供給されたりする。
の雑音とクラッタを除去し、純粋な標的を検出するため
CFAR処理器50に供給される。CFAR処理器50
はディジタルビデオ信号に含まれたクラッタとノイズを
除去することにより仮航跡発生率を一定に保ちながら標
的信号を検出する。一方、ディジタイザー40の出力信
号はレーダ受信信号の雑音やクラッタを除去せずそのま
ま展示するロービデオプロセッシング(raw video proce
ssing)のためバッファー及びピックセルタイミング制御
器60に直接供給されたりする。
【0012】バッファー及びピックセルタイミング制御
器60はCFAR処理器50から入力される標的信号や
ディジタイザー40から直接入力されるディジタル信号
をピックセルタイミングにより順番に出力してトラッキ
ングプロセッサー(図示せず)、ディスプレイ装置(図
示せず)、ビデオメモリ(図示せず)等に供給し、ディ
スプレイのための各種タイミング信号を発生する。この
ように本発明によるビデオ信号主処理装置24は航法レ
ーダにおいて図10に示したクラッタ除去器23と共に
重要な信号処理系統としてノイズ除去、不必要なクラッ
タ減殺、CFAR機能具現等のための信号処理を遂行す
る。
器60はCFAR処理器50から入力される標的信号や
ディジタイザー40から直接入力されるディジタル信号
をピックセルタイミングにより順番に出力してトラッキ
ングプロセッサー(図示せず)、ディスプレイ装置(図
示せず)、ビデオメモリ(図示せず)等に供給し、ディ
スプレイのための各種タイミング信号を発生する。この
ように本発明によるビデオ信号主処理装置24は航法レ
ーダにおいて図10に示したクラッタ除去器23と共に
重要な信号処理系統としてノイズ除去、不必要なクラッ
タ減殺、CFAR機能具現等のための信号処理を遂行す
る。
【0013】図2は図1のディジタイザー40をより細
部的に示したブロック図で、A/D変換器41、ビデオ
分配器42、ビデオバッファーメモリ43から構成され
る。アナログビデオ信号はアナログディジタル変換器4
1で該当するクロックによりサンプリングされた後、デ
ィジタルビデオ信号に変換する。ディジタルビデオ信号
はビデオ分配器42に入力されPRTにより分類された
後、ビデオバッファーメモリ43に貯蔵される。A/D
変換器41のサンプリングクロック100は解像度、パ
ルス幅、レンジ及びPRFにより決定され、基本クロッ
クを分周して使用する。レンジセル当りのディジタルビ
ット数は2〜12ビットで、レーダの目的と仕様により
可変的だが航法用の場合2〜8ビット程度なら充分であ
る。
部的に示したブロック図で、A/D変換器41、ビデオ
分配器42、ビデオバッファーメモリ43から構成され
る。アナログビデオ信号はアナログディジタル変換器4
1で該当するクロックによりサンプリングされた後、デ
ィジタルビデオ信号に変換する。ディジタルビデオ信号
はビデオ分配器42に入力されPRTにより分類された
後、ビデオバッファーメモリ43に貯蔵される。A/D
変換器41のサンプリングクロック100は解像度、パ
ルス幅、レンジ及びPRFにより決定され、基本クロッ
クを分周して使用する。レンジセル当りのディジタルビ
ット数は2〜12ビットで、レーダの目的と仕様により
可変的だが航法用の場合2〜8ビット程度なら充分であ
る。
【0014】ビデオバッファーメモリ43は2個以上の
メモリ群から構成される。第1バッファー44が1PR
Tの間データを貯蔵するとき第2バッファー45は以前
すでに貯蔵されているPRTデータを放出し、バッファ
ーをn個まで拡張するとnPRTデータまでビデオデー
タを貯蔵できるので読み書き動作を分離して遂行でき
る。
メモリ群から構成される。第1バッファー44が1PR
Tの間データを貯蔵するとき第2バッファー45は以前
すでに貯蔵されているPRTデータを放出し、バッファ
ーをn個まで拡張するとnPRTデータまでビデオデー
タを貯蔵できるので読み書き動作を分離して遂行でき
る。
【0015】図3は図1のCFAR処理器をより細部的
に示したブロック図で、合算器51、主メモリ52、臨
界ディコーダ53、帰還積分メモリ装置54、干渉除去
器56から構成される。CFAR処理とは仮標的や雑音
が現れる確率を一定のレベル以下に保ち仮標的の展示を
可能な限り抑制し、信号対雑音S/N比を改善するので
ある。このようなCFAR処理で達成する機能はそれぞ
れのレーダが似ているがこれを実行するアルゴリズムは
レーダの種類と反射する信号に存在するクラッタ雑音の
分布特性により非常に多様である。このようなCFAR
処理アルゴリズムの決定要素として仮航跡発生確率(P
fa:False Alarm Probability)と検出確率(Pd:
Detection of probability) とインテグレーション(int
egration) パルスの数とレンジビン(rangebin)の数と臨
界レベル(T:Threshold Level)と信号対雑音S/N比
等がある。一般的な仮航跡発生率FARは ここで、Ntotはレンジビンの総数量である。
に示したブロック図で、合算器51、主メモリ52、臨
界ディコーダ53、帰還積分メモリ装置54、干渉除去
器56から構成される。CFAR処理とは仮標的や雑音
が現れる確率を一定のレベル以下に保ち仮標的の展示を
可能な限り抑制し、信号対雑音S/N比を改善するので
ある。このようなCFAR処理で達成する機能はそれぞ
れのレーダが似ているがこれを実行するアルゴリズムは
レーダの種類と反射する信号に存在するクラッタ雑音の
分布特性により非常に多様である。このようなCFAR
処理アルゴリズムの決定要素として仮航跡発生確率(P
fa:False Alarm Probability)と検出確率(Pd:
Detection of probability) とインテグレーション(int
egration) パルスの数とレンジビン(rangebin)の数と臨
界レベル(T:Threshold Level)と信号対雑音S/N比
等がある。一般的な仮航跡発生率FARは ここで、Ntotはレンジビンの総数量である。
【0016】図3において、ビデオ入力データは帰還イ
ンテグレーション(Feed Back Integration) 及び累算の
ため合算器51に供給される。合算器51の他の入力は
インデグレーションパルスの数ほど予じめ貯蔵して帰還
されてきたPRTのデータに、インデグレーションパル
スの数とA/D変換ビット数をかけたほどのビデオデー
タが引続き累算されたデータである。ここでインデグレ
ーションパルスの数Mとはビーム方位角θa内に、即ち
1掃引線(sweep line)内に蓄積されるパルスの数で次
の公式により一般に計算される。
ンテグレーション(Feed Back Integration) 及び累算の
ため合算器51に供給される。合算器51の他の入力は
インデグレーションパルスの数ほど予じめ貯蔵して帰還
されてきたPRTのデータに、インデグレーションパル
スの数とA/D変換ビット数をかけたほどのビデオデー
タが引続き累算されたデータである。ここでインデグレ
ーションパルスの数Mとはビーム方位角θa内に、即ち
1掃引線(sweep line)内に蓄積されるパルスの数で次
の公式により一般に計算される。
【0017】 ここで、θaはビーム方位角(単位:ラジアン)であ
り、θRPM はアンテナ1分当りの回転角であり、PRF
は1秒間の送信パルスの数であり、PRTはパルスの周
期である。PRFの数は普通の航法用レーダでは通常5
〜150個程度になる。
り、θRPM はアンテナ1分当りの回転角であり、PRF
は1秒間の送信パルスの数であり、PRTはパルスの周
期である。PRFの数は普通の航法用レーダでは通常5
〜150個程度になる。
【0018】合算器51はこのように現在流入されるP
RTデータと帰還されるPRTデータを合算して主メモ
リ52に貯蔵する。主メモリ52はインテグレーション
パルスの数と1PRT期間、レンジセルの数、A/Dサ
ンプリングクロック及び表示器の解像度等により容量が
決定され、合算されたデータを貯蔵する。帰還積分メモ
リ装置54は主メモリ52のデータをPRF信号110
により選択された帰還係数により処理した後合算器51
に帰還する。このとき、帰還係数は1以下でPRFによ
りその値が異なるので外部からPRFに対する情報が提
供されると帰還積分メモリ装置(Feed Back Integration
Memory)54で該当する係数ほどビデオデータを抽出す
る。帰還インテグレーションのアルゴリズムの結果値、
即ち帰還係数又は帰還インテグレーション定数は次の式
で計算できる。 Kopt=e-1.17/M ここで、Koptは帰還係数、Mはインテグレーション
パルスの数を意味し、これらの相互関係を概略的に示す
と表1のようである。
RTデータと帰還されるPRTデータを合算して主メモ
リ52に貯蔵する。主メモリ52はインテグレーション
パルスの数と1PRT期間、レンジセルの数、A/Dサ
ンプリングクロック及び表示器の解像度等により容量が
決定され、合算されたデータを貯蔵する。帰還積分メモ
リ装置54は主メモリ52のデータをPRF信号110
により選択された帰還係数により処理した後合算器51
に帰還する。このとき、帰還係数は1以下でPRFによ
りその値が異なるので外部からPRFに対する情報が提
供されると帰還積分メモリ装置(Feed Back Integration
Memory)54で該当する係数ほどビデオデータを抽出す
る。帰還インテグレーションのアルゴリズムの結果値、
即ち帰還係数又は帰還インテグレーション定数は次の式
で計算できる。 Kopt=e-1.17/M ここで、Koptは帰還係数、Mはインテグレーション
パルスの数を意味し、これらの相互関係を概略的に示す
と表1のようである。
【0019】
【表1】
【0020】表1において、帰還係数Koptはインテ
グレーションパルスの数が増加することにより増加する
ことが分かり、Kopt%は帰還係数を百分率で表示し
たものである。ここでS/N比(単位:dB)はインテ
グレーションパルスの数によるCFAR利得、即ち、S
/N比が改善された程度を示す。また、インテグレーシ
ョンパルスの数と合算器出力ビット120の数により決
定されるCFAR損失(単位:dB)は表2のようであ
る。
グレーションパルスの数が増加することにより増加する
ことが分かり、Kopt%は帰還係数を百分率で表示し
たものである。ここでS/N比(単位:dB)はインテ
グレーションパルスの数によるCFAR利得、即ち、S
/N比が改善された程度を示す。また、インテグレーシ
ョンパルスの数と合算器出力ビット120の数により決
定されるCFAR損失(単位:dB)は表2のようであ
る。
【0021】
【表2】
【0022】表2は仮航跡発生確率Pfaは10-6であ
り、検出確率Pdは0.95のときCFAR損失(単
位:dB)を示したもので、インテグレーションパルス
の数が増加し、合算ビットの数が増加することにより損
失が減少することが分かる。また表1と表2のS/N比
を比較してみるとインテグレーションパルスの数が増加
することによりCFAR損失よりCFAR利得が急激に
増加することにより全体的にCFAR処理をすることに
よりS/N比が改善されることが分かる。帰還係数(F
/B Factor)により合算されたビデオデータは次のよ
うな合算信号成分で示す。
り、検出確率Pdは0.95のときCFAR損失(単
位:dB)を示したもので、インテグレーションパルス
の数が増加し、合算ビットの数が増加することにより損
失が減少することが分かる。また表1と表2のS/N比
を比較してみるとインテグレーションパルスの数が増加
することによりCFAR損失よりCFAR利得が急激に
増加することにより全体的にCFAR処理をすることに
よりS/N比が改善されることが分かる。帰還係数(F
/B Factor)により合算されたビデオデータは次のよ
うな合算信号成分で示す。
【0023】合算器51を通過したビデオデータVu T
n は帰還係数F/B Factor がNのディジタルビデオデ
ータのうちVi Tn まで合算して貯蔵されたディジタル
ビデオデータを意味し、このビデオデータは臨界ディコ
ーダ(Threshold Decoder) 53でログ(Log)関数的
均等分割区分法によりPRF別にレベル化が行なわれ
る。即ち、臨界ディコーダ53の出力はインテグレーシ
ョンパルスの数ほどのPRTデータでレンジセル別に各
自ヒット(同一なレンジに信号が存在する:hit)さ
れた数を把握して、すでに設定されたアルゴリズムの臨
界レベルにより段階別に決定される。このような臨界レ
ベルを構成するアルゴリズムの例を表3に示した。
n は帰還係数F/B Factor がNのディジタルビデオデ
ータのうちVi Tn まで合算して貯蔵されたディジタル
ビデオデータを意味し、このビデオデータは臨界ディコ
ーダ(Threshold Decoder) 53でログ(Log)関数的
均等分割区分法によりPRF別にレベル化が行なわれ
る。即ち、臨界ディコーダ53の出力はインテグレーシ
ョンパルスの数ほどのPRTデータでレンジセル別に各
自ヒット(同一なレンジに信号が存在する:hit)さ
れた数を把握して、すでに設定されたアルゴリズムの臨
界レベルにより段階別に決定される。このような臨界レ
ベルを構成するアルゴリズムの例を表3に示した。
【0024】
【表3】
【0025】表3において、臨界ディコーダの出力が2
ビットの場合、インテグレーションパルスの数が32な
ら臨界ディコーダの出力は任意のレンジセルが17番ヒ
ットすると11になり、9番ヒットすると10に、5番
ヒットすると01に、3番ヒットすると00になること
が分かる。このようなレベル化のアルゴリズムはPR
F、クラッタの分布特性と雑音の状態等により多様に具
現されるが、一般にログ関数的に均等に分割する。
ビットの場合、インテグレーションパルスの数が32な
ら臨界ディコーダの出力は任意のレンジセルが17番ヒ
ットすると11になり、9番ヒットすると10に、5番
ヒットすると01に、3番ヒットすると00になること
が分かる。このようなレベル化のアルゴリズムはPR
F、クラッタの分布特性と雑音の状態等により多様に具
現されるが、一般にログ関数的に均等に分割する。
【0026】臨界ディコーダ53はこのようなアルゴリ
ズムを内部のメモリに納めた後、外部から供給されるP
RF信号110により適切なアルゴリズムを選択する。
このような処理方法はランダム性ノイズや仮航跡を減少
させ信号対雑音S/N比を改善する。
ズムを内部のメモリに納めた後、外部から供給されるP
RF信号110により適切なアルゴリズムを選択する。
このような処理方法はランダム性ノイズや仮航跡を減少
させ信号対雑音S/N比を改善する。
【0027】干渉除去機能は基本的に2個の連続なPR
Tを比較して干渉除去器56で実行し、必要に応じては
臨界ディコーダ53から直接出力して干渉除去機能を実
行しないときもある。即ち、干渉除去器56はPRT
(N)データと、これより1PRTほど前のPRT(N
−1)データを相互比較してビデオ信号のレベル変化を
するか否かを判断した後、干渉成分のような急激な変動
を有する信号成分は通過を抑制する。また、干渉除去器
56は根本的にビデオインテグレーションの一部を利用
する方法と臨界ディコーディングが終了した2個の連続
なPRTを出力データを比較して遂行する2種類があ
る。図5と図6はこのような2種類の方法を示したもの
で、図5は臨界ディコーダ53、56内に干渉除去のた
めの干渉段階を調節する機能を具現したもので、干渉段
階信号141により段階を選択する。図6は臨界ディコ
ーダの後端に比較器58と遅延器57を置き干渉を除去
する機能を具現したものである。また干渉機能をオン/
オフする信号140により必要時に干渉機能をオン又は
オフすることができる。ここで干渉(interference)とは
使用周波数が同一か、または隣接した他のレーダから受
信される非常に強い干渉信号を意味する。
Tを比較して干渉除去器56で実行し、必要に応じては
臨界ディコーダ53から直接出力して干渉除去機能を実
行しないときもある。即ち、干渉除去器56はPRT
(N)データと、これより1PRTほど前のPRT(N
−1)データを相互比較してビデオ信号のレベル変化を
するか否かを判断した後、干渉成分のような急激な変動
を有する信号成分は通過を抑制する。また、干渉除去器
56は根本的にビデオインテグレーションの一部を利用
する方法と臨界ディコーディングが終了した2個の連続
なPRTを出力データを比較して遂行する2種類があ
る。図5と図6はこのような2種類の方法を示したもの
で、図5は臨界ディコーダ53、56内に干渉除去のた
めの干渉段階を調節する機能を具現したもので、干渉段
階信号141により段階を選択する。図6は臨界ディコ
ーダの後端に比較器58と遅延器57を置き干渉を除去
する機能を具現したものである。また干渉機能をオン/
オフする信号140により必要時に干渉機能をオン又は
オフすることができる。ここで干渉(interference)とは
使用周波数が同一か、または隣接した他のレーダから受
信される非常に強い干渉信号を意味する。
【0028】図4は図1のバッファー及びピックセルタ
イミング制御器をより詳しく示したブロック図で、ビデ
オデータ速度調節器61、出力バッファー62、タイミ
ング制御器63から構成される。ビデオデータ信号処理
及び入/出力干渉を実施することにおいて、データ処理
速度は基本的にピックセルタイミングと密接に同期され
なければならない。既存のアナログディスプレイ方式と
は異に、ラスタースキャンディスプレイ(Raster Scan d
isplay) 方式はそれぞれのピックセルに対応する膨大な
量のディジタルビデオデータが要求されるのでビデオデ
ータ処理速度をピックセルタイミングと一致させなけれ
ばならない。またディスプレイの解像度と角度によりピ
ックセルが増加するか減少するのでピックセルタイミン
グは一定な形態の連続性クロックで実現できない。この
ようなピックセルの増減現象はピックセルタイミングと
ビデオデータ処理速度を相互一致させなければならない
原因として、正確に相互同期が実現されないと距離誤差
と方位誤差を減らせない。したがってピックセルタイミ
ング制御とビデオデータ伝送は密接な連関性を有してい
る。
イミング制御器をより詳しく示したブロック図で、ビデ
オデータ速度調節器61、出力バッファー62、タイミ
ング制御器63から構成される。ビデオデータ信号処理
及び入/出力干渉を実施することにおいて、データ処理
速度は基本的にピックセルタイミングと密接に同期され
なければならない。既存のアナログディスプレイ方式と
は異に、ラスタースキャンディスプレイ(Raster Scan d
isplay) 方式はそれぞれのピックセルに対応する膨大な
量のディジタルビデオデータが要求されるのでビデオデ
ータ処理速度をピックセルタイミングと一致させなけれ
ばならない。またディスプレイの解像度と角度によりピ
ックセルが増加するか減少するのでピックセルタイミン
グは一定な形態の連続性クロックで実現できない。この
ようなピックセルの増減現象はピックセルタイミングと
ビデオデータ処理速度を相互一致させなければならない
原因として、正確に相互同期が実現されないと距離誤差
と方位誤差を減らせない。したがってピックセルタイミ
ング制御とビデオデータ伝送は密接な連関性を有してい
る。
【0029】まず、画面の形態をみてみると1024×
1024ピックセルの四角画面で960×960ピック
セルの図形画面(round Plan Position Indicator) を構
成する例を図7に示した。図8は960×960図形画
面が角度によりピックセル数が変化することを示した。
図7において、1024×1024ピックセル解像度を
有する四角形画面はビデオ表示のため960×960ピ
ックセル図形画面を構成し、図形画面は直交座標軸に当
る90°、180°、270°、360°で半径当り4
80個のピックセルであることが分かる。図8におい
て、ピックセルは四角形なので直交座標軸上のピックセ
ルは480個で構成されるが角度が変ることによりピッ
クセルの数が変ることが分かる。略45°、135°、
225°、315°でピックセルの数は最小になり、こ
のときピックセルの数は480×cos45°個で約3
40個であることが分かる。
1024ピックセルの四角画面で960×960ピック
セルの図形画面(round Plan Position Indicator) を構
成する例を図7に示した。図8は960×960図形画
面が角度によりピックセル数が変化することを示した。
図7において、1024×1024ピックセル解像度を
有する四角形画面はビデオ表示のため960×960ピ
ックセル図形画面を構成し、図形画面は直交座標軸に当
る90°、180°、270°、360°で半径当り4
80個のピックセルであることが分かる。図8におい
て、ピックセルは四角形なので直交座標軸上のピックセ
ルは480個で構成されるが角度が変ることによりピッ
クセルの数が変ることが分かる。略45°、135°、
225°、315°でピックセルの数は最小になり、こ
のときピックセルの数は480×cos45°個で約3
40個であることが分かる。
【0030】図4において、ビデオデータ速度調節器6
1は雑音とクラッタが除去されたディジタルビデオ入力
信号をタイミング制御器63の制御信号によりディスプ
レイのピックセルと同期させる。タイミング制御器63
はピックセルの増減により変わるピックセル制御信号1
30によりピックセルとビデオデータの速度を同期する
ための制御信号を発生してビデオデータ速度調節器61
に提供する。出力バッファー62はCFAR処理が完了
されたビデオ信号を必要とする装置、即ち、トラッキン
グプロセッサー(図示せず)、ディスプレイ(図示せ
ず)、ビデオメモリ(図示せず)等に入力ビデオ信号を
出力する。
1は雑音とクラッタが除去されたディジタルビデオ入力
信号をタイミング制御器63の制御信号によりディスプ
レイのピックセルと同期させる。タイミング制御器63
はピックセルの増減により変わるピックセル制御信号1
30によりピックセルとビデオデータの速度を同期する
ための制御信号を発生してビデオデータ速度調節器61
に提供する。出力バッファー62はCFAR処理が完了
されたビデオ信号を必要とする装置、即ち、トラッキン
グプロセッサー(図示せず)、ディスプレイ(図示せ
ず)、ビデオメモリ(図示せず)等に入力ビデオ信号を
出力する。
【0031】
【発明の効果】以上で説明したように本発明はレーダビ
デオ信号にあるクラッタと雑音レベルを適切に減殺する
CFAR処理を通じて効率的に標的を検出し、にせ標的
の展示を防止する。また帰還インテグレーションと臨界
ディコーディングに専用メモリを用いて標的を検出する
能力を向上し、ディジタル化してディジタル信号処理技
法を応用して高速処理ができ、小型化にできる。また、
海洋航法、海岸監視、海洋管制、気象観測、マッピング
用レーダのカラービデオ信号処理に応用できる。
デオ信号にあるクラッタと雑音レベルを適切に減殺する
CFAR処理を通じて効率的に標的を検出し、にせ標的
の展示を防止する。また帰還インテグレーションと臨界
ディコーディングに専用メモリを用いて標的を検出する
能力を向上し、ディジタル化してディジタル信号処理技
法を応用して高速処理ができ、小型化にできる。また、
海洋航法、海岸監視、海洋管制、気象観測、マッピング
用レーダのカラービデオ信号処理に応用できる。
【図1】本発明によるレーダシステムのビデオ信号主処
理器を示したブロック図。
理器を示したブロック図。
【図2】図1のディジタイザーをより詳しく示した細部
ブロック図。
ブロック図。
【図3】図1のCFAR処理器をより詳しく示した細部
ブロック図。
ブロック図。
【図4】図1のバッファー及びピックセルタイミング制
御器をより詳しく示した細部ブロック図。
御器をより詳しく示した細部ブロック図。
【図5】図4の干渉除去器を臨界ディコーダ内に具現し
た例を示したブロック図。
た例を示したブロック図。
【図6】図4の干渉除去器を臨界ディコーダの出力端に
具現した例を示したブロック図。
具現した例を示したブロック図。
【図7】四角画面に図形画面を形成した例を示す説明
図。
図。
【図8】画面上の角度により変るピックセルの数を示し
た説明図。
た説明図。
【図9】従来の技術と本発明の両方が適用できる一般の
レーダシステムの構成を示したブロック図。
レーダシステムの構成を示したブロック図。
【図10】図9のビデオ信号処理器の詳細ブロック図。
【図11】従来のレーダシステムのビデオ信号処理装置
に関するブロック図。
に関するブロック図。
40 ディジタイザー 50 CFAR処理器 60 バッファー及びピックセルタイミング制御器
Claims (6)
- 【請求項1】 アナログビデオ信号をディジタル信号に
変換するディジタイザー手段、 前記ディジタイザー手段から入力される現在のPRTデ
ータと帰還される以前のPRTデータとを合算する合算
器と、合算器から出力されたデータを貯蔵する主メモリ
と、前記主メモリに貯蔵されたデータを帰還アルゴリズ
ムにより処理し合算器に帰還させる帰還積分メモリ装置
と、前記主メモリからビデオデータを入力されると共に
臨界レベルアルゴリズムを選択するPRF信号を外部か
ら入力され、主メモリから入力されるデータをレンジセ
ル別にそれぞれヒットさせ、上記臨界レベルアルゴリズ
ムにより、臨界的に予め設けた段階のうちどの段階にそ
のヒット数が属するか判断し、そしてその段階に応じて
レベル化されたビット数のデータを出力することによ
り、主メモリから入力される信号をレベル化する臨界デ
ィコーダとを備え、クラッタと雑音と及び干渉とを除去
し純粋な標的信号を検出する一定仮航跡発生率(CFA
R)処理手段、 前記CFAR処理手段から標的信号を入力され、ピック
セルタイミングにより順次的に出力して、ビデオデータ
とピックセルとを同期させるバッファー、 及びピックセルタイミング制御手段とを備えたレーダシ
ステムのビデオ信号主処理装置。 - 【請求項2】 前記ディジタイザー手段はアナログ信号
をディジタル信号に変換するアナログ/ディジタル変換
器と、前記アナログ/ディジタル変換器からディジタル
ビデオ信号を入力して分配するビデオ分配器と、前記ビ
デオ分配器から分配されたディジタルビデオ信号を少な
くとも二つ以上のバッファーに交代に貯蔵するビデオバ
ッファーメモリとを備えたことを特徴とする請求項1記
載のレーダシステムのビデオ信号主処理装置。 - 【請求項3】 ビデオ信号に存在する干渉を除去する干
渉除去器を更に備えたことを特徴とする請求項2記載の
レーダシステムのビデオ信号主処理装置。 - 【請求項4】 前記バッファー及びピックセルタイミン
グ制御手段は前記CFAR処理手段で検出された標的信
号を入力してディスプレイのため制御クロックによりビ
デオデータの出力速度を調節するビデオデータ速度調節
器と、前記ビデオデータ速度調節器の出力を入力して出
力バッファー手段と、ピックセルビデオデータを同期さ
せる信号を外部から前記ビデオデータ速度調節器に提供
するタイミング制御器とを備えたことを特徴とする請求
項1記載のレーダシステムのビデオ信号主処理装置。 - 【請求項5】 アナログビデオ信号をディジタル信号に
変換してメモリに貯蔵するディジタイザー手段と、 前記ディジタイザー手段から入力される現在のPRTデ
ータと、先に入力された後帰還する以前のPRTデータ
を累算する合算器と、 前記合算器から累算された結果を貯蔵する主メモリと、 前記主メモリから以前のデータを入力して帰還アルゴリ
ズムにより帰還する帰還器と、 前記主メモリからビデオデータを入力して臨界レベルア
ルゴリズムによりレベル化し干渉除去アルゴリズムを追
加して干渉を除去する臨界ディコーダと干渉除去器を備
えたことを特徴とするCFAR処理手段と、 前記CFAR処理手段の標的信号を入力して、ピックセ
ルタイミングにより順次的に出力して、ビデオデータと
ピックセル同期させるバッファーと及び、 ピックセルタイミング制御手段とを備えたレーダシステ
ムのビデオ信号主処理装置。 - 【請求項6】 アナログ信号をディジタル信号に変換す
る段階、 外部から入力されるPRF信号及びクラッタ雑音の状態
に基づき、予め設定した帰還アルゴリズムにより帰還す
るPRTデータと現在のPRTデータとを合算する段階
と、前記合算したデータをビデオデータとして貯蔵する
段階と、外部から入力されるPRF信号及びクラッタ雑
音の状態に基づき、予め設定した臨界レベルアルゴリズ
ムの中から適当な臨界レベルアルゴリズムを選択し、そ
して入力されるビデオデータをレンジセル別にそれぞれ
ヒットさせ、臨界レベルアルゴリズムによって、臨界的
に予め設けた段階のうちどの段階にそのヒット数が属す
るか判断し、そしてその段階に応じてレベル化されたビ
ット数のデータを出力することによりビデオデータをレ
ベル化して出力しCFAR処理を行う段階と、 前記CFAR処理によりレベル化されたビデオデータを
ディスプレイ表示信号に変換する段階と、を含むことを
特徴とするレーダシステムのビデオ信号主処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4347563A JP2655794B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | レーダシステムのビデオ信号主処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4347563A JP2655794B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | レーダシステムのビデオ信号主処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06230107A JPH06230107A (ja) | 1994-08-19 |
JP2655794B2 true JP2655794B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=18391071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4347563A Expired - Lifetime JP2655794B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | レーダシステムのビデオ信号主処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2655794B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011220824A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
CN113391280B (zh) * | 2021-06-15 | 2022-10-18 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 基于fpga的雷达信号处理机调试方法、设备及介质 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5585274A (en) * | 1978-12-21 | 1980-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | Device for detecting moving target |
JPS6143659A (ja) * | 1984-08-07 | 1986-03-03 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | 導電性ポリカ−ボネ−ト樹脂組成物 |
JPH0454481A (ja) * | 1990-06-22 | 1992-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | クラツタ抑圧装置 |
JPH04128675A (ja) * | 1990-09-20 | 1992-04-30 | Fujitsu Ltd | 3次元レーダのディスプレイ表示方式 |
JPH04341251A (ja) * | 1991-05-20 | 1992-11-27 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波診断装置 |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP4347563A patent/JP2655794B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
関根松夫著、「レーダ信号処理技術」、電子情報通信学会、平成3年9月20日初版発行、P.210−P.237 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06230107A (ja) | 1994-08-19 |
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