JP3287784B2 - レーダ装置 - Google Patents

レーダ装置

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JP3287784B2
JP3287784B2 JP06424597A JP6424597A JP3287784B2 JP 3287784 B2 JP3287784 B2 JP 3287784B2 JP 06424597 A JP06424597 A JP 06424597A JP 6424597 A JP6424597 A JP 6424597A JP 3287784 B2 JP3287784 B2 JP 3287784B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、船舶、
航空機、ミサイルなどの目標信号を不要信号の中から定
誤警報確率(CFAR)で検出するレーダ装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来のCFAR回路による目標検出を行
うレーダ装置を、図6に示す。図6の装置は、特開平2
−275382号公報に示された回路を含むレーダ装置
を示しており、図において、1はアンテナ、2は送受切
替器、3は送信機、4は受信機、5は信号処理器、6は
A/D変換回路、7はドップラフィルタ、8はビデオ積
分回路、90はレイリーCFAR回路、10はワイブル
CFAR回路、11は距離に応じて上記レイリーCFA
R回路とワイブルCFAR回路を切替るCFAR切替制
御回路、12は指示器である。
【0003】次に、動作について説明する。図6におい
て、送信機3より送られた電波が送受切替器2を通り、
アンテナ1から放射される。アンテナ1から放射された
送信波の内、目標を含めた様々な場所に当たって帰って
くる反射波を再びアンテナ1が受け、送受切替器2を通
り、受信機4に送られる。受信機4は、受信した反射波
を増幅、検波してビデオ信号に変換し、信号処理器5に
送る。信号処理器5に送られたビデオ信号は、A/D変
換回路6でアナログ信号からディジタル信号に変換され
る。そして、FFT(高速フーリエ変換)により構成さ
れたドップラフィルタ7において、ドップラ周波数に対
応した信号を出力する。ドップラフィルタ7より出力さ
れた信号は、ビデオ積分回路8でS/Nを改善される。
ビデオ積分回路8の出力は、検出処理を行う距離がシー
クラッタの影響を強く受ける近距離の場合には、ワイブ
ルCFAR回路10に送られる。また、遠距離の場合に
は、レイリーCFAR回路90に送られる。このCFA
R回路の切替は、検出処理の距離が定まると、それに対
応してCFAR切替制御回路11が行う。CFAR回路
の出力は、指示器12へ送られ検出結果を表示する。
【0004】ここで、CFAR回路の機能を、図7の信
号図により説明する。入力信号を示す図7(a)におい
て、13は目標信号、14は受信機雑音及びシークラッ
タ等の不要信号である。CFAR回路での検出スレッシ
ョルドレベルを示す図7(b)において、15はスレッ
ショルドレベルである。CFAR回路での検出出力を示
す図7(c)において、13は検出された目標信号を、
16は誤警報を示す。このとき、目標信号13を検出す
ると同時に、誤警報16の検出確率が一定であることが
重要である。スレッショルドレベルの検出過程におい
て、不要信号の振幅分布がレイリー分布である式(1)
であると仮定するものがレイリーCFARであり、ま
た、ワイブル分布である式(2)であると仮定するもの
がワイブルCFARである。
【0005】
【数1】
【0006】但し、上述の式(1),式(2)におい
て、 P(x):振幅確率密度関数 a2 :分布を決定するパラメータ x:振幅 B:スケールパラメータ C:形状パラメータ である。式(1)は、式(2)において形状パラメータ
C=2.0としたレイリー分布と呼ばれる特別な場合で
ある。従って、ワイブルCFARでは、まず、形状パラ
メータCを求めることから始まって、求まった形状パラ
メータCに合わせてスレッショルドレベルを決定するこ
とが特徴となる。従って、ワイブルCFAR回路におい
て、形状パラメータCをCFAR回路の入力信号の平均
値及び分散から求める必要がある。その関係を図8に示
す。しかし、CFAR回路の入力信号の平均値及び分散
を求めるためには、これをハードウェアで実現すると規
模が膨大となり、CFAR回路全体の大部分を占めるこ
とになる。
【0007】なお、従来の他のレーダ装置として、特開
昭64−18083号公報に示されたものがある。これ
は、ワイブルCFARとレイリーCFARとの併用では
なくて、CA−CFARとGO−CFARとを併用して
検出目標に対応して切替使用することが開示されてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ装置は上
記のように構成されているので、ワイブルCFARの係
数を予め求めるために装置規模が増大するという課題が
あった。また、その際の形状パラメータの算出精度を上
げるためには参照レンジセルを大きくする必要があり、
それでは近距離での検出ができなくなるという課題もあ
った。
【0009】この発明は上記の課題を解消するためにな
されたもので、近距離の測定精度も確保し、かつ回路規
模が小さなレーダ装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーダ装
置は、定誤警報確率による目標検出を行うレーダ装置に
おいて、レイリーCFAR係数を可変にしたレイリー定
誤警報確率(CFAR)回路と、係数切替指示により
イリーCFAR係数を切替設定するCFAR係数切替回
路を備えた。
【0011】また更に、係数切替指示は、測定エリアま
たは測定距離の情報に基づいて出されるものとし、この
指示に従ってレイリーCFAR係数を切替設定するよう
にした。
【0012】また更に、係数切替指示は、ドップラフィ
ルタの入り/切りに連動して出されるものとし、この指
示に従ってレイリーCFAR係数を切替設定するように
した。
【0013】また更に、係数切替指示は、レーダ信号の
積分処理のためのビデオ積分回路の積分数に連動して出
されるものとし、この指示に従ってレイリーCFAR係
数を切替設定するようにした。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.レイリーCFARに特別の工夫を凝らす
ことで、全距離をカバーしたレーダ装置を説明する。図
1は、本発明の実施の形態1におけるレーダ装置の構成
ブロック図である。図1において、1はアンテナ、2は
送受切替器、3は送信機、4は受信機、5は信号処理
器、6はA/D変換回路、7はドップラフィルタ、8は
ビデオ積分回路、9はレイリーCFAR回路、12は指
示器、17はCFAR係数切替回路、18はCFAR係
数を記憶する記憶回路である。このCFAR係数は、形
状パラメータC=2.0のレイリー分布に対するものだ
けでなく、C≠2.0となる入力信号中にクラッタが存
在した場合のワイブル分布に対するレイリーCFAR係
数も記憶される。一般に、ワイブルCFARと同等の性
能を得るためには、ワイブル分布に対するレイリーCF
AR係数は、レイリー分布に対するレイリーCFAR係
数に比べ、大きな値が必要である。
【0015】次に、上述の構成によるレーダ装置の動作
について説明する。図1において、送信機3より送られ
た電波が送受切替器2を通り、アンテナ1から放射され
る。アンテナ1から放射された送信波の内、目標を含め
た様々な場所に当たって帰ってくる反射波を再びアンテ
ナ1が受け、送受切替器2を通り、受信機4に送られ
る。受信機4は、受信した反射波を増幅、検波してビデ
オ信号に変換し、信号処理器5に送る。信号処理器5に
送られたビデオ信号は、A/D変換回路6でアナログ信
号からディジタル信号に変換される。そして、FFT
(高速フーリエ変換)により構成されたドップラフィル
タ7において、ドップラ周波数に対応した信号を出力す
る。ドップラフィルタ7より出力された信号は、ビデオ
積分回路8でS/Nが改善される。ビデオ積分回路8の
出力は、レイリーCFAR回路9に送られる。このCF
AR回路で用いるCFAR係数は、CFAR係数切替回
路17により記憶回路18に記憶された各形状パラメー
タに対応したCFAR係数を、指示器からの指示により
切替て用いる。CFAR回路の出力は、指示器12へ送
られ、検出結果を表示する。
【0016】上述の説明は、概念説明なので、具体例に
ついて説明する。図2は、本実施の形態における具体的
なCFAR係数の切替を備えたレーダ装置のブロック図
である。図2において、9bはレイリーCFAR回路、
12bは指示器、19はエリア指定回路である。この場
合のCFARの係数は、基本構成である図1と比べて、
方位方向に同一のCFAR係数を用いるのではなく、指
示器12bから指示されたクラッタの存在するエリアに
対しては、大きな値のCFAR係数を使用する点が異な
る。図2の構成の装置による動作は、CFAR係数の切
替指示の部分が具体的になる。即ち、指示器から指定さ
れたエリア指示がエリア指定回路19に入力される。C
FAR係数の切替は、図1の基本構成の装置のように、
全検出処理範囲ではなく、局所的なシークラッタにも対
応できるように、エリア指定回路19出力のエリアのみ
動作する。
【0017】測定領域によってレイリーCFARの係数
を切替る他の具体例を説明する。図3は、本実施の形態
における他の具体的なCFAR係数の切替を備えたレー
ダ装置のブロック図である。図3において、9cはレイ
リーCFAR回路、20は第2のCFAR係数切替回
路、21は第2の記憶回路である。この場合のCFAR
の係数は、図1,図2のCFARと比べて、距離方向に
同一のCFAR係数を用いるのではなく、クラッタの存
在する近距離に対して大きな値のCFAR係数を使用す
る点が異なる。図3の構成の装置による動作は、CFA
R係数の切替動作が以下のようになる。即ち、測定領域
として近距離か、中距離か、等の距離情報がビデオ積分
回路8の出力から得られると、この距離情報に基づき第
2のCFAR係数切替回路20によりCFAR回路で、
第2の記憶回路21に記憶された各検出距離に対応した
CFAR係数に切替られる。
【0018】実施の形態2.上述の実施の形態における
レーダ装置では、レイリーCFAR係数の切替は測定領
域に対応して行った。本実施の形態では、これをドップ
ラフィルタの形態に対応して行う。ドップラフィルタが
入の場合、CFAR回路への入力信号の内、目標信号
は、ドップラフィルタ・バンク数分累積加算されるの
で、ドップラフィルタ・バンク数が増加すると、レイリ
ーCFAR係数は、小さな値にする必要がある。
【0019】図4は、本発明の実施の形態2におけるC
FAR係数の切替を備えたレーダ装置のブロック図であ
る。図4において、9dはレイリーCFAR回路、22
は第3のCFAR係数切替回路、23は第3の記憶回路
である。この場合のCFARの係数は、図1から図3の
それと比べて、ドップラフィルタ・バンク数に関係なく
同一のCFAR係数を用いるのではなく、ドップラフィ
ルタ・バンク数の増加に応じて小さな値となるCFAR
係数を使用する点が異なる。図4の構成の装置による動
作は、CFAR係数の切替動作が以下のようになる。即
ち、ドップラフィルタ7は、目標追尾の状態、即ち、検
出しようとする目標の速度が分かっているか、そうでな
いかによって使用/不使用が決められ、そのどちらであ
るかの情報及びドップラフィルタ・バンク数がCFAR
係数切替回路22に与えられる。CFAR回路で用いる
CFAR係数は、第3のCFAR係数切替回路22によ
り、第3の記憶回路23に記憶された前段処理のドップ
ラフィルタ入、切に対応したCFAR係数を切替て用い
る。
【0020】実施の形態3.レイリーCFAR係数の切
替をビデオ積分数で行う場合を説明する。図5は、本発
明の実施の形態3におけるCFAR係数の切替回路を備
えたレーダ装置のブロック図である。図5において、9
dはレイリーCFAR回路、24は第4のCFAR係数
切替回路、25は第4の記憶回路である。この場合のC
FAR係数は、図1から図3のそれと比べて、図4に示
すように、ビデオ積分数に関係なく同一のCFAR係数
を用いるのではなく、ビデオ積分数の増加に応じて小さ
な値となるCFAR係数を使用する点が異なる。図4の
構成の装置による動作は、CFAR係数切替に関して以
下のようになる。即ち、同一測定対象に対してビデオ積
分数を決めるとその積分数が、例えば、ビデオ積分回路
8から出力されて、この情報に基づき第4のCFAR係
数切替回路24は、第4の記憶回路25に記憶された前
段処理のビデオ積分器の積分数に対応したCFAR係数
をレイリーCFAR回路9eに指示して切替る。CFA
R回路の出力は、指示器12へ送られ検出結果を表示す
る。
【0021】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、最適の
係数を切替てレイリーCFARに用いるようにしたの
で、シークラッタの影響を強く受ける近距離の場合にも
ワイブルCFAR回路を必要とせず、ワイブルCFAR
回路の代替としたので、小規模回路で構成できる効果が
ある。
【0022】また、ドップラフィルタやビデオ積分等の
目標検出処理の前段処理内容によって、レイリーCFA
R係数を切替るようにしたので、変化する振幅分布に対
しても定誤警報確率で検出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1におけるCFAR係
数切替回路を備えたレーダ装置の構成ブロック図であ
る。
【図2】 実施の形態1における他のCFAR係数切替
回路を備えたレーダ装置の構成ブロック図である。
【図3】 実施の形態1における他のCFAR係数切替
回路を備えたレーダ装置の構成ブロック図である。
【図4】 この発明の実施の形態2におけるCFAR係
数切替回路を備えたレーダ装置の構成ブロック図であ
る。
【図5】 この発明の実施の形態3におけるCFAR係
数切替回路を備えたレーダ装置の構成ブロック図であ
る。
【図6】 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図で
ある。
【図7】 CFAR機能を説明する信号図である。
【図8】 入力信号の平均値及び分散と形状パラメータ
の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 アンテナ、2 送受切替器、3 送信機、4 受信
機、5 信号処理器、6 A/D変換回路、7 ドップ
ラフィルタ、8 ビデオ積分回路、9,9b,9c,9
d,9e レイリーCFAR回路、10 ワイブルCF
AR回路、11CFAR切替制御回路、12,12b
指示器、13 目標信号、14 不要信号、15 スレ
ッショルドレベル、16 誤警報、17 CFAR係数
切替回路、18 記憶回路、19 エリア指定回路、2
0 第2のCFAR係数切替回路、21 第2の記憶回
路、22 第3のCFAR係数切替回路、23 第3の
記憶回路、24 第4のCFAR係数切替回路、25
第4の記憶回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−275382(JP,A) 特開 平4−81678(JP,A) 特開 平2−296173(JP,A) 特開 平7−260924(JP,A) 特開 平4−64078(JP,A) 特開 平3−138585(JP,A) 関根 松夫,レーダ信号処理技術,日 本,電子情報通信学会,1991年 9月20 日,1−5 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 定誤警報確率による目標検出を行うレー
    ダ装置において、レイリー CFAR係数を可変にしたレイリー定誤警報確
    率(CFAR)回路と、 係数切替指示により上記レイリーCFAR係数を切替設
    定するCFAR係数切替回路を備えたことを特徴とする
    レーダ装置。
  2. 【請求項2】 係数切替指示は、測定エリアまたは測定
    距離の情報に基づくものとし、上記指示に従って上記レ
    イリーCFAR係数を切替設定するようにしたことを特
    徴とする請求項1記載のレーダ装置。
  3. 【請求項3】 係数切替指示は、ドップラフィルタの入
    り/切りに連動して出されるものとし、上記指示に従っ
    上記レイリーCFAR係数を切替設定するようにした
    ことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
  4. 【請求項4】 係数切替指示は、レーダ信号の積分処理
    のためのビデオ積分回路の積分数に連動して出されるも
    のとし、上記指示に従って上記レイリーCFAR係数を
    切替設定するようにしたことを特徴とする請求項1記載
    のレーダ装置。
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WO2023084627A1 (ja) * 2021-11-10 2023-05-19 株式会社Fuji 計測装置及びロボットシステム

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関根 松夫,レーダ信号処理技術,日本,電子情報通信学会,1991年 9月20日,1−5

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