JP2681638B2 - Direct spread spectrum radar system - Google Patents

Direct spread spectrum radar system

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JP2681638B2
JP2681638B2 JP62178544A JP17854487A JP2681638B2 JP 2681638 B2 JP2681638 B2 JP 2681638B2 JP 62178544 A JP62178544 A JP 62178544A JP 17854487 A JP17854487 A JP 17854487A JP 2681638 B2 JP2681638 B2 JP 2681638B2
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靖夫 永積
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株式会社 ゼネラルリサ−チオブエレクトロニックス
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、スペクトル拡散通信技術の分野に関し、よ
り詳細には、何等かの信号によりスペクトル拡散信号と
して広帯域化(拡散)して変調するにあたり、ビット速
度が比較的大であるデジタル符号変調信号(キャリア)
を用いる直接拡散(DS)変調方式を用いるレーダ装置に
関する。 [発明の概要] 本発明が適用される直接拡散スペクトル形レーダは第
1のシュードノイズを用いて変調された電波を発生する
送信器、その反射エコー波を受ける受信器を含んでい
る。上記第1のシュードノイズに対して、同一コード又
は相互に同一コードの逆時間系列の関係にあるコードを
持ち、それぞれ独立した位相の系列の第2のシュードノ
イズを用いて受信信号が復調される。上記第1及び第2
のシュードノイズのコード位相を変化させながら特定位
置からの反射波の強度が復調出力として順次計測され
る。 本発明は、このような直接拡散レーダ装置において、
周波数変換機能をもったトランスポンダの位置を識別す
る機能を与える。 [従来の技術] 従来のレーダ装置は、一般的に、極めて短い時間のパ
ルス信号を用いてこの信号の伝播径路に存在する物体か
らのエコー信号を繰返し受信することによって周辺の状
況を視覚的に表現する方法が用いられている。この方式
は比較的単純な受信装置をもってして実現することがで
きるが、測定範囲をある程度確保するには瞬間的ではあ
るが無視しがたいレベルのマイクロ波を発信することが
必要で、このためレーダの取扱いには特定の資格が設定
されている等、特定の操作員だけしか使用できないよう
に法的にも規制されている。 また、従来のレーダ装置では一般にサイト内の物体の
存在位置を表示することは出来てもそのうちでどれが対
象であるかの識別については、利用者の判断によってい
る場合が多い。仮にその判断を援助するために特殊なマ
ーキングを行っても映像上でこれを識別するのは容易で
なく、またポジショニングのために専用の装置を設置し
ても、従来のレーダ装置と並行して行ったポジショニン
グの結果を一元的に表現することは、特に高精度を要す
る用途においては高度の技術的取扱いが必要となり、装
置の複雑化を招くことになる。 [発明が解決しようとする問題点] 同一出願人に係る「直接拡散スペクトル形レーダ装
置」の発明はかかる状況を考慮し、直接拡散方式のスペ
クトル拡散技術で生成した極めて低レベルであるが極め
て広い信号帯域を持った電波を用いて比較的長い時間を
かけ周辺からのエコー信号を調べることで周囲に電波障
害を与えることなくレーダ映像を作成する方式を構成
し、広く一般のユーザに利用できるレーダ方式を提供す
る。 この直接拡散スペクトル形レーダ装置では、比較的長
い周期のシュードノイズで符号変調された電波を媒体と
して用いて反射波に含まれる同一の符号成分の量から反
射率を逐次検出していく方法をとっているが、ここで用
いられるシュードノイズは既に一般的に知られているよ
うに適切なトランスポンダ装置を用いることによって発
信源とトランスポンダとの間の距離測定に極めて有効に
利用することができる。ただしレーダシステムにおける
単なる物体の反射によるものと、トランスポンダからの
レスポンスとを明確にするため、トランスポンダにおい
ては周波数変換が常に行われていて、受信信号の中心周
波数と送信の中心周波数は意図的に一定量のずれが与え
られており、レーダ側からみた場合この応答信号は自分
があたかも異なった中心周波数で送信をしたと同様の応
答を受けたことになる。 [問題点を解決するための手段] 本発明は本来のレーダ受信器にこのトランスポンダ信
号の受信器を併設することにより、違う周波数帯から特
定のトランスポンダの応答位置を同時に知ることができ
るようにし、一元的にこれらのデータを処理してその正
確なレーダ画面上の位置を表示することを可能とする。 [作用] 本発明にあっては、トランスポンダに付加されたコー
ド信号またはトーン信号により複数のトランスポンダを
個別的に識別することも容易に可能となる。 [実施例] 第1図は本発明に係る直接拡散スペクトル形レーダ装
置の一実施例を示す。このレーダ装置は2つのシュード
ノイズ発生器(1)及び(2)10及び12を使用する。こ
れらシュードノイズ発生器10及び12は同一のコードに従
ってそれぞれM系列に属するシュードノイズN1,N2を発
生するが、これらの位相は一般的に一致していない。こ
の実施例装置においては、シュードノイズN1を送信信号
の符号変調に用い、シュードノイズN2は受信側のエコー
検出用の参照信号として使用される。即ち、シュードノ
イズN1はキャリアFTXと、次いでトーン信号などの送信
情報と共に混合あるいは変調され、送信器14に与えら
れ、アンテナ16により送出される。 このFTXを中心周波数としてアンテナ16から送信され
た信号は送信方向に沿った反射物からの反射波として同
一の中心周波数FRXを用いて復調できる。即ち、アンテ
ナ18で受けた反射波は受信器20に与えられる。第2のシ
ュードノイズ発生器12からのシュードノイズN2と受信し
た反射波との相関分析を行う相関器、コンボルバ又はこ
の第2のシュードノイズによって受信信号に復調をかけ
る復調器が設けられる。 この実施例においては、前述したようにシュードノイ
ズN2はシュードノイズN1に対して、同一コード又は同一
コードの逆時間系列の関係にあるコードを有すると共に
N2のチップレートをN1のそれに対してわずかに低速とな
るように設定してあるため、シュードノイズN1及びN2を
受ける位相差検出及び初期化制御回路22による初期化後
徐々に位相ずれが生じていくことになり、言い替えれば
観測対象地点が徐々に遠のく仕組となっている。 復調信号はレベル測定回路26及びA/D変換器28を介し
てメモリ装置及び画像処理装置30に与えられる。即ち、
受信した信号はミキサ即ち平衡変調器などを介して参照
ノイズN2によって復調を受けるが、もし受信信号中にそ
の観測対象地点で発生した反射波がない場合は、一般
に、送信情報が含まれていないので復調結果はノイズが
得られるだけである。逆に、何等かの反射波を含んでい
る場合は、復調結果には主として反射の強度と距離に関
連したレベルの送信情報が含まれている。これはレベル
測定回路26によって測定され、この出力はサンプリング
制御回路32によって制御される変換回路28、装置30を介
してディスプレイ装置34に与えられる。従って、ほぼ同
じ方向にアンテナを向けた状態で中心から半径方向に向
けて時間走査を行っているCRTのようなディスプレイ装
置34のスポット輝度をこの復調信号を含んだ信号で変調
することによりその走査線上での反射量が表示でき、こ
れを従来のレーダ方式と同様に前方向に向かって実行す
ることでレーダ映像を得ることができる。このために、
アンテナ方向制御回路36は全周走査を表す信号をサンプ
リング制御回路32に与え、この制御回路32は上述した位
相差検出回路22からの半径方向走査を表す信号を受け、
出力を装置30に出力する。 以上は上述した別特許出願で開示する直接拡散スペク
トル形レーダ装置の概略である。本発明においては、周
波数変換器を備えたトランスポンダ装置からの応答の中
心周波数がFTX+fだけシフトが加えられる結果、(FRX
+f)=FRX′の中心周波数を想定した復調操作によっ
て復調されるようにする。このための付加構成即ちトラ
ンスポンダ用受信器40が点線で囲んだ部分として設けら
れる。即ち、このトランスポンダ用受信器40は、シュー
ドノイズN2と上述したFRX′を受ける平衡変調器42、こ
の出力と受信器20の出力とを受けて復調信号を与える平
衡変調器44、上述したレベル測定回路26と同様のレベル
測定回路46、この出力を受けるA/D変換器48を含んでい
る。メモリ制御回路50はレベル測定回路46の出力に接続
されて、変換器48及びメモリ装置兼画像処理装置30を制
御する。 従って、FRX及びFRX′に関連する2つの復調信号はA/
D変換器28,48によってデジタル的にサンプリングされ、
メモリ装置兼画像処理装置30を介してディスプレイ装置
34上で画像の作成を行う。 [発明の効果] このようにして取り込まれた2種類の画面は、ほぼ同
一の時点でデータのサンプリングが行われるため、相互
の位置関係が極めて安定しており、複雑な処理をしなく
ても精度の高い観測結果を得られるようになる。 本発明は特に漁業レーダ装置などの用途について、例
えば母船から個々の僚船の正確な配置を把握したい場合
などに特に効果的に利用することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of spread spectrum communication technology. More specifically, the present invention relates to a method of widening (spreading) and modulating a spread spectrum signal with some kind of signal. Digitally modulated signal (carrier) with relatively high bit rate
The present invention relates to a radar apparatus using a direct spread (DS) modulation scheme using the same. [Summary of the Invention] A direct sequence spread spectrum radar to which the present invention is applied includes a transmitter that generates a radio wave modulated using the first pseudo noise, and a receiver that receives the reflected echo wave. The received signal is demodulated by using the second pseudo noise having the same code or the code having the same inverse code time series as each other with respect to the first pseudo noise and having the independent phase series. . The above first and second
The intensity of the reflected wave from a specific position is sequentially measured as a demodulation output while changing the code phase of the pseudo noise. The present invention, in such a direct diffusion radar device,
The function of identifying the position of a transponder having a frequency conversion function is provided. 2. Description of the Related Art A conventional radar apparatus generally uses an extremely short time pulse signal to repeatedly receive an echo signal from an object existing on a propagation path of the signal, thereby visually recognizing a surrounding situation. A method of expressing is used. Although this method can be realized with a relatively simple receiving device, it is necessary to transmit a microwave of an instantaneous but non-negligible level to secure a certain measurement range. Radar is legally regulated so that only certain operators can use it, for example, certain qualifications are set. Further, although the conventional radar device can generally display the existing position of the object on the site, the user often determines the identification of which one of them is the target. Even if special marking is done to assist the judgment, it is not easy to identify this on the image, and even if a dedicated device is installed for positioning, it will be in parallel with the conventional radar device. The unified expression of the result of the performed positioning requires a high degree of technical handling, especially in applications requiring high precision, and thus complicates the apparatus. [Problems to be Solved by the Invention] In consideration of such a situation, the invention of the “direct spread spectrum type radar device” of the same applicant has a very low level generated by the direct spread spectrum spread technique, but is extremely wide. A radar that can be widely used by general users by configuring a system that creates a radar image without disturbing the surroundings by investigating echo signals from the surroundings over a relatively long time using radio waves having a signal band Provide a scheme. In this direct spread spectrum radar device, a method of sequentially detecting the reflectance from the amount of the same code component contained in the reflected wave using a radio wave code-modulated by pseudo noise with a relatively long period as a medium. However, the pseudo noise used here can be very effectively used for measuring the distance between the transmission source and the transponder by using a proper transponder device as already generally known. However, in order to clarify the mere reflection of an object in the radar system and the response from the transponder, frequency conversion is always performed in the transponder, and the center frequency of the received signal and the center frequency of the transmission are intentionally constant. The amount of deviation is given, and when viewed from the radar side, this response signal receives the same response as if it had transmitted at a different center frequency. [Means for Solving the Problems] The present invention makes it possible to simultaneously know the response position of a specific transponder from different frequency bands by installing a receiver for this transponder signal in addition to the original radar receiver, It makes it possible to centrally process these data and display their exact position on the radar screen. [Operation] According to the present invention, it is possible to easily individually identify a plurality of transponders by the code signal or tone signal added to the transponders. FIG. 1 shows an embodiment of a direct-spread spectrum radar apparatus according to the present invention. This radar system uses two pseudo noise generators (1) and (2) 10 and 12. The pseudo noise generators 10 and 12 generate pseudo noises N1 and N2 belonging to the M series according to the same code, but their phases are generally not coincident with each other. In this embodiment, the pseudo noise N1 is used for code modulation of a transmission signal, and the pseudo noise N2 is used as a reference signal for echo detection on the receiving side. That is, the pseudo noise N1 is mixed or modulated with the carrier F TX and then with transmission information such as a tone signal, given to the transmitter 14 and transmitted by the antenna 16. The signal transmitted from the antenna 16 with this F TX as the center frequency can be demodulated using the same center frequency F RX as the reflected wave from the reflector along the transmission direction. That is, the reflected wave received by the antenna 18 is given to the receiver 20. A correlator for performing a correlation analysis between the pseudo noise N2 from the second pseudo noise generator 12 and the received reflected wave, a convolver, or a demodulator for demodulating the received signal by the second pseudo noise is provided. In this embodiment, as described above, the pseudo noise N 2 has the same code or a code in the inverse time series relationship of the same code with respect to the pseudo noise N 1 .
Since the chip rate of N 2 is set to be slightly slower than that of N 1, a phase shift gradually occurs after initialization by the phase difference detection and initialization control circuit 22 that receives pseudo noise N1 and N2. In other words, the observation points are gradually becoming farther away. The demodulated signal is supplied to the memory device and the image processing device 30 via the level measuring circuit 26 and the A / D converter 28. That is,
The received signal is demodulated by the reference noise N2 through a mixer, that is, a balanced modulator, etc., but if there is no reflected wave generated at the observation point in the received signal, generally no transmission information is included. Therefore, the demodulation result is only noise. On the contrary, when some reflected wave is included, the demodulation result mainly includes the transmission information of the level related to the reflection intensity and the distance. This is measured by the level measuring circuit 26, the output of which is provided to the display device 34 via the conversion circuit 28, device 30 controlled by the sampling control circuit 32. Therefore, the spot brightness of the display device 34 such as a CRT which performs time scanning from the center in the radial direction with the antennas oriented in substantially the same direction is modulated by modulating the spot luminance with a signal including this demodulation signal. The amount of reflection on the line can be displayed, and a radar image can be obtained by executing this in the forward direction as in the conventional radar system. For this,
The antenna direction control circuit 36 provides a signal representing the full scan to the sampling control circuit 32, and the control circuit 32 receives the signal representing the radial scan from the phase difference detection circuit 22 described above,
The output is output to the device 30. The above is the outline of the direct spread spectrum radar device disclosed in the above-mentioned another patent application. In the present invention, the center frequency of the response from the transponder device with frequency converter is shifted by F TX + f, resulting in (F RX
+ F) = F RX ′ is demodulated by a demodulation operation assuming the center frequency. For this purpose, an additional structure, that is, a transponder receiver 40 is provided as a portion surrounded by a dotted line. That is, the transponder receiver 40 includes a balanced modulator 42 that receives pseudo noise N2 and the above-mentioned F RX ′, a balanced modulator 44 that receives this output and the output of the receiver 20 and provides a demodulated signal, and the above-mentioned level. It includes a level measuring circuit 46 similar to the measuring circuit 26, and an A / D converter 48 receiving this output. The memory control circuit 50 is connected to the output of the level measuring circuit 46 and controls the converter 48 and the memory device / image processing device 30. Therefore, the two demodulated signals associated with F RX and F RX ′ are A /
Digitally sampled by D converters 28, 48,
Display device via memory device and image processing device 30
Create an image on 34. [Effects of the Invention] The data of the two types of screens captured in this way are sampled at approximately the same time point, so their mutual positional relationship is extremely stable, and complicated processing is not required. Highly accurate observation results can be obtained. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used particularly effectively for applications such as a fishery radar device, for example, when it is desired to grasp the exact arrangement of each fellow ship from a mother ship.

【図面の簡単な説明】 図は本発明の一実施例のブロック図である。図で、42,4
4は2相平衡変調器、46はレベル測定回路、48はアナロ
グ対デジタル変換器、50はメモリ制御回路を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 42,4
Reference numeral 4 is a two-phase balanced modulator, 46 is a level measuring circuit, 48 is an analog-to-digital converter, and 50 is a memory control circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.第1のシュードノイズ発生器と、第1のシュードノ
イズ発生器からの第1のシュードノイズにより送信情報
に応じてキャリアを拡散スペクトル変調して得られた送
信信号を送信する送信手段と、第2のシュードノイズ発
生器と、第2のシュードノイズ発生器からの第1のシュ
ードノイズ発生器に対して同一コード又は同一コードの
逆時間系列の関係にあるコードを有すると共にチップレ
ートがわずかに低速な第2のシュードノイズにより、上
記送信信号に応答する反射信号を受信して得られた上記
キャリアと同一の中心周波数を有する受信信号を逆拡散
スペクトル復調して第1の復調信号を出力する第1の受
信手段と、第1のシュードノイズと第2のシュードノイ
ズの位相差を検出する位相差検出回路と、該位相差検出
回路からの位相差検出信号に応じて所定の位相差毎に第
2のシュードノイズ発生器を初期化する初期化制御回路
と、上記第1の復調信号のレベルを測定し、その測定出
力をサンプリングする第1のサンプリング手段と、 前記第2のシュードノイズにより前記反射信号を受信し
て得られたトランスポンダ装置のキャリアと同一の中心
周波数を有する受信信号を逆拡散スペクトル復調して第
2の復調信号を出力する第2の受信手段と、第2の復調
信号のレベルを測定し、その測定出力をサンプリングす
る第2のサンプリング手段と、第1及び第2のサンプリ
ング手段の各出力に応じてディスプレイ装置に画像を生
成する画像処理手段と、前記位相検出信号に対応する半
径方向走査信号と全周走査信号に応じて第1のサンプリ
ング手段及び画像処理手段を制御するサンプリング制御
手段と、を備えたことを特徴とする直接拡散スペクトル
形レーダ装置。
(57) [Claims] A first pseudo noise generator, transmitting means for transmitting a transmission signal obtained by spread spectrum modulating a carrier according to transmission information by the first pseudo noise from the first pseudo noise generator, and a second Of the same pseudo-noise generator and a code from the second pseudo-noise generator to the first pseudo-noise generator in the same code or in the inverse time series relation of the same code, and the chip rate is slightly slower. A first pseudo-demodulated signal that is subjected to despread spectrum demodulation of a received signal having the same center frequency as that of the carrier obtained by receiving a reflected signal in response to the transmitted signal by the second pseudo noise, and outputting a first demodulated signal. Receiving means, a phase difference detection circuit for detecting a phase difference between the first pseudo noise and the second pseudo noise, and a phase difference detection from the phase difference detection circuit. Initialization control circuit for initializing the second pseudo noise generator for each predetermined phase difference according to the signal, and first sampling means for measuring the level of the first demodulated signal and sampling the measurement output. And a second demodulated signal that is obtained by receiving the reflected signal due to the second pseudo noise and that has the same center frequency as the carrier of the transponder device and then performs a despread spectrum demodulation to output a second demodulated signal. An image for generating an image on the display device according to each output of the receiving means, the second sampling means for measuring the level of the second demodulated signal and sampling the measurement output, and the output of the first and second sampling means. Processing means, and a sump for controlling the first sampling means and the image processing means in accordance with the radial scanning signal and the all-round scanning signal corresponding to the phase detection signal. Direct spread spectrum type radar apparatus characterized by comprising a ring control means.
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