JP2665442B2 - レーダ信号処理方法及び装置 - Google Patents

レーダ信号処理方法及び装置

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JP2665442B2 JP5161301A JP16130193A JP2665442B2 JP 2665442 B2 JP2665442 B2 JP 2665442B2 JP 5161301 A JP5161301 A JP 5161301A JP 16130193 A JP16130193 A JP 16130193A JP 2665442 B2 JP2665442 B2 JP 2665442B2
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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、レーダ信号処理方法及
び装置に関し、特に、レーダ信号の2次元ヒストグラム
からクラッタ信号分布を推定し、高精度かつリアルタイ
ムでターゲットを抽出するための新規な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のレーダ信
号処理方法及び装置としては、図10及び図11に示す
構成が採用されていた。すなわち、図10は対地ミサイ
ルの概要を示す構成図、図11は捜索パターンの1例と
してラスタースキャン捜索を示す構成図である。図10
において符号1で示されるものはレーダ部であり、この
レーダ部1からのレーダ信号2は地上3に向けて発射さ
れ、岩等のクラッタ4及びターゲット5の捜索を行う。
この場合、R0+ΔRはターゲット5迄の距離であり、
Iはターゲット5のレーダ反射強度である。また、この
レーダ信号2は、図2に示すように、ラスタースキャン
方式を用いてスキャンを行いつつ捜索を行うもので、デ
ータ入手の最小ポイントを1画素からなる1ポイント
(1P)と定義し、横方向の有効スキャン範囲を1ライ
ンと定義していた。従って、前述の従来方法では、クラ
ッタの分布が特定の分布(例えば、正規分布)をしてい
ると仮定し、その平均、分散等を検出し、ターゲットと
クラッタのスレッショルドレベルを決定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ信号処理
方法及び装置は、以上のように構成されていたため、次
のような課題が存在していた。すなわち、クラッタのク
ラッタ分布が仮定した分布(例えば正規分布)をせず、
別の分布(例えばワイブル分布等)を取る場合、並び
に、このクラッタ分布が双峰性を持つように複雑である
場合には、スレッショルドレベルが正確でなくなり、タ
ーゲットを誤認識する可能性が高かった。
【0004】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、レーダ信号の2次元ヒスト
グラムからクラッタ信号分布を推定し、高精度かつリア
ルタイムでターゲットを識別するようにしたレーダ信号
処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーダ信号
処理方法は、レーダ信号(2)からターゲット信号(12a)を
抽出するようにしたレーダ信号処理方法において、前記
レーダ信号(2)のデジタル反射強度信号(I)及びデジタル
距離信号(ΔR)は2次元ヒストグラム計算部(11)中の1
ラインヒストグラム計算部(11D)で1ライン分の2次元
ヒストグラム(11a)を計算する第1工程と、この2次元
ヒストグラム(11a)を前記2次元ヒストグラム計算部(1
1)中のヒストグラムメモリ(11A)の2次元ヒストグラム
の内容と加算部(11B)で加算し、この加算結果を割算部
(11C)で1/2処理しその結果を前記ヒストグラムメモ
リ(11A)の中に記憶する第2工程と、前記ヒストグラム
メモリ(11A)中の前記2次元ヒストグラム(11a)をヒスト
グラム信号処理部(13)内の演算部(13A)で計算してクラ
ッタ除去関数(13a)を作成し、このクラッタ除去関数(13
a)をルックアップテーブル処理部(12)のデュアルポート
RAM(12A)に転送する第3工程と、前記ルックアップ
テーブル処理部(12)において前記クラッタ除去関数(13
a)によりリアルタイムでクラッタを除去して前記ターゲ
ット信号(12a)を得る第4工程と、前記ターゲット信号
(12a)をターゲット検出信号処理部(14)にて正規ターゲ
ット信号(14a)のみを抽出する第5工程と、からなる方
法である。
【0006】本発明によるレーダ信号処理装置は、レー
ダ信号(2)からターゲット信号(12a)を抽出するようにし
たレーダ信号処理装置において、前記レーダ信号(2)を
受けたレーダ信号処理部(10)からのデジタル距離信号
(ΔR)とデジタル反射強度信号(I)が転送される2次元ヒ
ストグラム計算部(11)及びルックアップテーブル処理部
(12)と、前記2次元ヒストグラム計算部(11)で計算され
た2次元ヒストグラム(11a)が転送されると共にクラッ
タ除去関数(13a)を前記ルックアップテーブル処理部(1
2)に転送するヒストグラム信号処理部(13)と、前記ルッ
クアップテーブル処理部(12)で抽出されたターゲット信
号(12a)を判定するためのターゲット検出信号処理部(1
4)と、前記2次元ヒストグラム計算部(11)、ヒストグラ
ム信号処理部(13)及びターゲット検出信号処理部(14)の
各動作タイミングを制御するためのタイミング設定部(5
0)とを備え、前記2次元ヒストグラム計算部(11)は、前
記デジタル距離信号(ΔR)とデジタル反射強度信号(I)が
入力される1ラインヒストグラム計算部(11D)と、前記
1ラインヒストグラム計算部(11D)及びヒストグラムメ
モリ(11A)に接続された加算部(11B)と、前記加算部(11
B)及び前記ヒストグラムメモリ(11A)に接続された割算
部(11C)とよりなり、前記ルックアップテーブル処理部
(12)はデュアルポートRAM(12A)よりなり、前記ター
ゲット検出信号処理部(14)はコンパレータ回路(14B)を
有し、前記ターゲット信号(12a)が前記ターゲット検出
信号処理部(14)から正規ターゲット信号(14a)として得
られる構成である。
【0007】
【作用】本発明によるレーダ信号処理方法及び装置にお
いて、レーダ信号処理部からのデジタル距離信号ΔRと
デジタル反射強度信号Iは、2次元ヒストグラム計算部
に入力され、2次元ヒストグラムが計算される。この計
算された2次元ヒストグラムによりヒストグラム信号処
理部がクラッタ除去関数を作成し、このクラッタ除去関
数がルックアップテーブル処理部に転送される。このル
ックアップテーブル処理部では、送られたクラッタ除去
関数により、リアルタイムでターゲット信号を抽出し、
その後、ターゲット検出信号処理部において、このター
ゲット信号の真偽についての判定が行われ、その結果、
正規ターゲット信号が最終的に出力される。
【0008】
【実施例】以下、図面と共に本発明によるレーダ信号処
理方法及び装置の好適な実施例について詳細に説明す
る。なお、従来例と同一又は同等部分については同一符
号を用いて説明する。図1から図9迄は本発明によるレ
ーダ信号処理方法及び装置を示すためのもので、図1は
全体構成を示すブロック図、図2は図1の要部を詳細に
示すブロック図、図3は2次元ヒストグラムを示す構成
図、図4はαカット処理を示す構成図、図5は正規化処
理を示す構成図、図6は拡大処理を示す構成図、図7は
クラッタ除去関数を示す構成図、図8はターゲット信号
分布を示す構成図、図9は各部の信号処理を示す波形図
である。
【0009】図1において符号1で示されるものはレー
ダ部であり、このレーダ部1に設けられたレーダ信号処
理部10からのデジタル距離信号ΔRとデジタル反射強
度信号Iは、2次元ヒストグラム計算部11及びルック
アップテーブル12に転送して入力されており、この2
次元ヒストグラム計算部11で得られた2次元ヒストグ
ラム11aはヒストグラム信号処理部13に転送されて
入力されている。
【0010】前記ヒストグラム信号処理部13で得られ
たクラッタ除去関数13aは、前記ルックアップテーブ
ル処理部12に転送されて入力されており、このルック
アップテーブル処理部12で前記クラッタ除去関数を用
いてリアルタイムで抽出されターゲットに相当するター
ゲット信号12aは、ターゲット検出信号処理部14に
てターゲットか否かの判定が行われて正規ターゲット信
号14aが出力される。
【0011】図2は図1の構成を具体的に示すもので、
前記ルックアップテーブル処理部12はデュアルポート
RAM(DPRAM)12Aからなり、前記ヒストグラ
ム信号処理部13はCPUからなる演算部13Aからな
り、前記2次元ヒストグラム計算部11は、ヒストグラ
ムメモリ11Aと加算部11Bと割算部11Cと1ライ
ンヒストグラム計算部11Dとから構成されている。ま
た、前記ターゲット検出信号処理部14は、1P積算回
路14Aとコンパレータ回路14B及びこのコンパレー
タ回路14Bに入力するコンパレータ設定値14Cとか
ら構成されている。
【0012】また、前述の図2において、符号20はA
チャンネルアドレスバス、21はAチャンネルデータバ
ス、22はBチャンネルアドレスバス、23はBチャン
ネルデータバス、24はアドレスバス、25はデータバ
スである。
【0013】次に、実際にレーダ信号を処理する方法に
ついて述べる。まず、図1に示されるレーダ信号処理部
10からのデジタル距離信号ΔRとデジタル反射強度信
号Iは2次元ヒストグラム計算部11に入力され、2次
元ヒストグラム11aを計算する。この計算された2次
元ヒストグラム11aにより、ヒストグラム信号処理部
13はクラッタ除去関数13aを作成し、ルックアップ
テーブル処理部12に転送する。このルックアップテー
ブル処理部12は送られたクラッタ除去関数13aによ
り、リアルタイムでクラッタ信号分布30を除去しター
ゲット信号12aを抽出する。この後に、ターゲット検
出信号処理部14により、真のターゲットか否かの判定
が行われる。
【0014】次にターゲット検出の方式について述べ
る。図3に2次元ヒストグラム計算部11により計算さ
れたクラッタ信号分布30の2次元ヒストグラムN1
(I,ΔR)を示す。この2次元ヒストグラムに図4に
示されるようなαカット処理を施す。 N2(I,ΔR)=N1(IΔR):N1(IΔR)<α・NS =α・NS :N1(IΔR)≧α・NS ここで、NSはヒストグラムを取った総度数を示し、α
は0〜1までの数である。
【0015】次に正規化処理を行う。なお8ビットのデ
ジタル量に設定する場合には最大値が255になるよう
に設定する。すなわち以下の処理を行う。まず、図5で
示すように、F1(I,ΔR)={255・N2(I,
ΔR)}/(α・NS)の処理を行う。この正規化され
た関数F1(I,ΔR)は(I,ΔR)がクラッタ信号
30である度合いを示す。このままでは、ノイズ等の影
響が大であるため、図6に示される様にMAX(拡大)
処理を行う。すなわち以下の式を計算する。また拡大化
が足らない場合は下式を何回か繰り返す。 F2(I,ΔR)=MAX{F1(I,ΔR),F1(I+I,ΔR), F1(I−I,ΔR),F1(I,ΔR+1), F1(I,ΔR−1)}
【0016】次に、図7に示される様に反転処理を行
い、クラッタ除去関数13aを作成する。すなわち以下
の式を計算する。 F3(I,ΔR)={255−F2(I,ΔR) ここで、F3(I,ΔR)は(I,ΔR)がクラッタで
ない度合いを示している。このクラッタ除去関数13a
を図8の様なターゲット信号分布に適用した場合、クラ
ッタが除去されターゲットのみが抽出される。
【0017】図2に前述の処理を実現するためのハード
ウェアの詳細を示す。デジタル反射強度信号I,デジタ
ル距離信号ΔRは2次元ヒストグラム計算部11の中の
1ラインヒストグラム計算部11Dで、図11で示す1
ライン分の2次元ヒストグラム11aを計算する。その
後に、ヒストグラムメモリ11Aの2次元ヒストグラム
11aの内容と加算部11Bで加算し、その結果を割算
部11Cで1/2する。この結果をヒストグラムメモリ
11Aの中に記憶する。このようにすることにより、最
近の1ラインの2次元ヒストグラムに重みが最もついた
2次元ヒストグラム11aが作成される。
【0018】このヒストグラムメモリ11Aの中の2次
元ヒストグラム11aを演算部13Aで計算し、クラッ
タ除去関数13aを作成する。このクラッタ除去関数1
3aをデュアルポートRAM12Aで作られたルックア
ップテーブル処理部12に転送する。この除去関数13
aによりリアルタイムでクラッタを除去し、ターゲット
検出信号処理部14で判定し、ターゲット信号12aか
ら正規ターゲット信号14aのみを抽出する。
【0019】前述のデジタル距離信号ΔRとデジタル反
射強度信号I、ターゲット信号12a、1P積算回路1
4Aからの1P積算回路出力14Aa、正規ターゲット
信号14a、1Pクロック40及びクロック41は、図
9に示す波形図のタイミングで処理されるように、図1
のタイミング設定部50からのタイミング信号50a.
50b,50cによりタイミング制御されている。
【0020】
【発明の効果】本発明によるレーダ信号処理方法及び装
置は、以上のように構成されているため、次のような効
果を得ることができる。すなわち、レーダ信号の2次元
ヒストグラムからクラッタのクラッタ分布を推定してい
るため、従来のようにクラッタ分布を仮定する方法と異
なり、どのような形のクラッタに対しても高精度の処理
を行い、精度の高いターゲット信号を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるレーダ信号処理方法に適用した装
置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】図1の要部を詳細に示すブロック図である。
【図3】2次元ヒストグラムを示す構成図である。
【図4】αカット処理を示す構成図である。
【図5】正規化処理を示す構成図である。
【図6】拡大処理を示す構成図である。
【図7】クラッタ除去関数を示す構成図である。
【図8】ターゲット信号分布を示す構成図である。
【図9】各部の信号処理を示す波形図である。
【図10】従来の対地ミサイルの概要を示す構成図であ
る。
【図11】従来のターゲット捜索の概要を示す構成図で
ある。
【符号の説明】
2 レーダ信号 4 クラッタ 10 レーダ信号処理部 I デジタル反射強度信号 ΔR デジタル距離信号 11 2次元ヒストグラム計算部 11a 2次元ヒストグラム 12 ルックアップテーブル処理部 12a ターゲット信号 13 ヒストグラム信号処理部 13a クラッタ除去関数 30 クラッタ信号分布 50 タイミング設定部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーダ信号(2)からターゲット信号(12a)
    を抽出するようにしたレーダ信号処理方法において、前
    記レーダ信号(2)のデジタル反射強度信号(I)及びデジタ
    ル距離信号(ΔR)は2次元ヒストグラム計算部(11)中の
    1ラインヒストグラム計算部(11D)で1ライン分の2次
    元ヒストグラム(11a)を計算する第1工程と、この2次
    元ヒストグラム(11a)を前記2次元ヒストグラム計算部
    (11)中のヒストグラムメモリ(11A)の2次元ヒストグラ
    ムの内容と加算部(11B)で加算し、この加算結果を割算
    部(11C)で1/2処理しその結果を前記ヒストグラムメ
    モリ(11A)の中に記憶する第2工程と、前記ヒストグラ
    ムメモリ(11A)中の前記2次元ヒストグラム(11a)をヒス
    トグラム信号処理部(13)内の演算部(13A)で計算してク
    ラッタ除去関数(13a)を作成し、このクラッタ除去関数
    (13a)をルックアップテーブル処理部(12)のデュアルポ
    ートRAM(12A)に転送する第3工程と、前記ルックア
    ップテーブル処理部(12)において前記クラッタ除去関数
    (13a)によりリアルタイムでクラッタを除去して前記タ
    ーゲット信号(12a)を得る第4工程と、前記ターゲット
    信号(12a)をターゲット検出信号処理部(14)にて正規タ
    ーゲット信号(14a)のみを抽出する第5工程と、からな
    ることを特徴とするレーダ信号処理方法。
  2. 【請求項2】 レーダ信号(2)からターゲット信号(12a)
    を抽出するようにしたレーダ信号処理装置において、前
    記レーダ信号(2)を受けたレーダ信号処理部(10)からの
    デジタル距離信号(ΔR)とデジタル反射強度信号(I)が転
    送される2次元ヒストグラム計算部(11)及びルックアッ
    プテーブル処理部(12)と、前記2次元ヒストグラム計算
    部(11)で計算された2次元ヒストグラム(11a)が転送さ
    れると共にクラッタ除去関数(13a)を前記ルックアップ
    テーブル処理部(12)に転送するヒストグラム信号処理部
    (13)と、前記ルックアップテーブル処理部(12)で抽出さ
    れたターゲット信号(12a)を判定するためのターゲット
    検出信号処理部(14)と、前記2次元ヒストグラム計算部
    (11)、ヒストグラム信号処理部(13)及びターゲット検出
    信号処理部(14)の各動作タイミングを制御するためのタ
    イミング設定部(50)とを備え、前記2次元ヒストグラム
    計算部(11)は、前記デジタル距離信号(ΔR)とデジタル
    反射強度信号(I)が入力される1ラインヒストグラム計
    算部(11D)と、前記1ラインヒストグラム計算部(11D)及
    びヒストグラムメモリ(11A)に接続された加算部(11B)
    と、前記加算部(11B)及び前記ヒストグラムメモリ(11A)
    に接続された割算部(11C)とよりなり、前記ルックアッ
    プテーブル処理部(12)はデュアルポートRAM(12A)よ
    りなり、前記ターゲット検出信号処理部(14)はコンパレ
    ータ回路(14B)を有し、前記ターゲット信号(12a)が前記
    ターゲット検出信号処理部(14)から正規ターゲット信号
    (14a)として得られる構成としたことを特徴とするレー
    ダ信号処理装置。
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関根松夫著、「レーダ信号処理技術」、P.135〜P.140、平成3年9月20日初版発行、電子情報通信学会

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