JP3388506B2 - 改良されたクラスタ目標分解機能のパルス・ドップラ・レーダー・システム - Google Patents
改良されたクラスタ目標分解機能のパルス・ドップラ・レーダー・システムInfo
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
- G01S13/44—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
- G01S13/449—Combined with MTI or Doppler processing circuits
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- G—PHYSICS
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- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
- G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
- G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
- G01S13/53—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar
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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、追尾・誘導システムに関する。具体的に
は、本発明は、クラスタ分解機能を持つパルス・ドップ
ラ・レーダー・システムに関するものである。本発明は
ここでは特別の応用のための例示的実施例と関連して説
明されているが、本発明はそれだけに限られるのではな
い。ここに提供されている技術へアクセスでき、また通
常の知識を持つ者は、その範囲内において付加的な変
形、応用及び実施例を認識することができる。
は、本発明は、クラスタ分解機能を持つパルス・ドップ
ラ・レーダー・システムに関するものである。本発明は
ここでは特別の応用のための例示的実施例と関連して説
明されているが、本発明はそれだけに限られるのではな
い。ここに提供されている技術へアクセスでき、また通
常の知識を持つ者は、その範囲内において付加的な変
形、応用及び実施例を認識することができる。
（従来の技術）
大部分の応用においては、一群の、または「クラス
タ」の中から一つの目標を識別し追尾することが望まし
い。したがって、多くの現代の追尾・誘導システムに
は、クラスタ目標分解機能が含まれている。こうした現
在のシステムの多くは、レンジ・レートあるいはドップ
ラを利用し、また二分角（dichotomous angle）処理技
術を採用する。
タ」の中から一つの目標を識別し追尾することが望まし
い。したがって、多くの現代の追尾・誘導システムに
は、クラスタ目標分解機能が含まれている。こうした現
在のシステムの多くは、レンジ・レートあるいはドップ
ラを利用し、また二分角（dichotomous angle）処理技
術を採用する。
代表的なドップラ型の二分角処理のみのスキームにお
いては、同じ速度で（したがって、同じドップラあるい
はレンジ・レートを持つ）進行する二つの目標に対応す
るレーダー応答の振幅が比較される。従来の角度検出法
を用いて、最大振幅を持つ目標の角度を求める。角度測
定値は所定の時間間隔にわたって平均される。これはシ
ンチレーションと付加的雑音とを除去するためである。
この処理法が数学的に理想的なら、平均的測定値は、最
大振幅を持つ分解能セルにおける目標に対する角度とな
る。
いては、同じ速度で（したがって、同じドップラあるい
はレンジ・レートを持つ）進行する二つの目標に対応す
るレーダー応答の振幅が比較される。従来の角度検出法
を用いて、最大振幅を持つ目標の角度を求める。角度測
定値は所定の時間間隔にわたって平均される。これはシ
ンチレーションと付加的雑音とを除去するためである。
この処理法が数学的に理想的なら、平均的測定値は、最
大振幅を持つ分解能セルにおける目標に対する角度とな
る。
（発明が解決すべき課題）
不幸にも、クラスタ目標分解のための慣用の二分処理
法には多くの欠点がある。まず、慣用の二分処理法は二
つの目標に関する方法である。そこで、二分処理法を使
うシステムは、同じ速度を持つ二つ以上の目標を識別す
る際に相当な困難を体験する。第２に、二分処理法スキ
ームは、同じ速度の、且つ同じ又はほぼ同じ角度とレン
ジの二つの目標を識別するのは困難である。第３に、固
有の振幅シンチレーションがその目標上に一層強力な応
答を生じたときにのみ選択された目標に対する角度測定
が得られるという事実によって二分処理スキームは応答
時間を制限される。最後に慣用の二分処理スキームに対
する付加的な雑音の効果は、特定の偽警報の可能性の制
約の範囲内にシステムの分解能を制限する。
法には多くの欠点がある。まず、慣用の二分処理法は二
つの目標に関する方法である。そこで、二分処理法を使
うシステムは、同じ速度を持つ二つ以上の目標を識別す
る際に相当な困難を体験する。第２に、二分処理法スキ
ームは、同じ速度の、且つ同じ又はほぼ同じ角度とレン
ジの二つの目標を識別するのは困難である。第３に、固
有の振幅シンチレーションがその目標上に一層強力な応
答を生じたときにのみ選択された目標に対する角度測定
が得られるという事実によって二分処理スキームは応答
時間を制限される。最後に慣用の二分処理スキームに対
する付加的な雑音の効果は、特定の偽警報の可能性の制
約の範囲内にシステムの分解能を制限する。
そのために、改良されたクラスタ目標分解機能を持つ
処理システムが当該分野においては必要である。理想的
には、このシステムは、多数の近接した目標を同時に識
別することができる高速、高分解能処理スキームを採用
することになる。
処理システムが当該分野においては必要である。理想的
には、このシステムは、多数の近接した目標を同時に識
別することができる高速、高分解能処理スキームを採用
することになる。
（課題を解決するための手段）
改良されたレーダー処理システムに対する当該分野で
の必要性は、本発明が持っている独特なクラスタ目標分
解機能によって提供される。その最も簡単な形態におい
ては、本発明は、レーダー応答を処理し、第１及び第２
の隣接するレンジ／ドップラ・セル（range/doppler ce
ll）を発生させるためのシステム及び方法を提供する。
該セルの内で、第１と第２の隣接するレンジ／ドップラ
・セルにおけるレーダー応答に対応する第１と第２の二
分角測定値が求められる。次に、アダプティブなスレッ
ショルドを角度測定値に適用して第１と第２の測定値が
それぞれ第１と第２のレンジ／ドップラ・セルでの第１
と第２の目標に対応するかどうかを決定する。
の必要性は、本発明が持っている独特なクラスタ目標分
解機能によって提供される。その最も簡単な形態におい
ては、本発明は、レーダー応答を処理し、第１及び第２
の隣接するレンジ／ドップラ・セル（range/doppler ce
ll）を発生させるためのシステム及び方法を提供する。
該セルの内で、第１と第２の隣接するレンジ／ドップラ
・セルにおけるレーダー応答に対応する第１と第２の二
分角測定値が求められる。次に、アダプティブなスレッ
ショルドを角度測定値に適用して第１と第２の測定値が
それぞれ第１と第２のレンジ／ドップラ・セルでの第１
と第２の目標に対応するかどうかを決定する。
（実施例）
本発明はここでは例示的実施と関連して記述されてい
る。当業者であれば、本発明の教示はアナログ、ディジ
タル又はソフトウェアでの実施において価値が認められ
るという点を認識することになろう。
る。当業者であれば、本発明の教示はアナログ、ディジ
タル又はソフトウェアでの実施において価値が認められ
るという点を認識することになろう。
第１図は本発明の教示を組み入れているレーダー処理
装置10の顕著な部分を示している。装置10には、ダウン
コンバータ14に高周波レーダー信号を与える慣用のモノ
パルス・レーダー・アンテナ12が含まれている。ダウン
コンバータ14の出力は局部発振器18によって駆動される
ミキサ16へ入力される。和及び差の受信チャンネルが設
けられるが、この特定の実施は本発明においては重要で
ない。これらのチャンネルは、通常どおり個別に又は多
重化される。また本発明はレンジ／ドップラ・セルを発
生させる下記の実施に限られるものでもない。
装置10の顕著な部分を示している。装置10には、ダウン
コンバータ14に高周波レーダー信号を与える慣用のモノ
パルス・レーダー・アンテナ12が含まれている。ダウン
コンバータ14の出力は局部発振器18によって駆動される
ミキサ16へ入力される。和及び差の受信チャンネルが設
けられるが、この特定の実施は本発明においては重要で
ない。これらのチャンネルは、通常どおり個別に又は多
重化される。また本発明はレンジ／ドップラ・セルを発
生させる下記の実施に限られるものでもない。
一つのチャンネルとして、ミキサ16は和チャンネル20
と差チャンネル22に供給する。二つのチャンネル20、22
は実質的に同一のものであるから、和チャンネルの要素
だけが下に記述される。各チャンネルにおいて、ＩとＱ
の信号はおのおのクワッド・ミキサ24、26によって発生
される。Ｉミキサ24は基準発振器28から信号を供給さ
れ、一方、Ｑミキサは90度移相器30によって移相された
同一の信号を供給される。クワッド・ミキサ24、26の出
力は、低雑音増幅器32、34によって増幅され、スイッチ
36、38によってそれぞれサンプリングされる。これらの
スイッチはスイッチ制御器40によって作動される。スイ
ッチ制御器40は慣用のレーダー装置コントローラ（図示
されていない）の命令の下で各レンジのレンジ・ゲート
（又は間隔）毎にスイッチ32、34を閉じる。パルスはA/
Dコンバータ42、44によってディジタル化される。A/Dコ
ンバータ42、44はレンジ・ゲート（range gate）毎に受
信した応答のｎ個のサンプルを与える。このｎ個のサン
プルはドップラ・フィルタ48又は49へ入力するために第
１メモリ46に記憶される。ドップラ・フィルタ48、49は
ｎ個のサンプルに作用して、受信したレーダー応答のス
ペクトルを決定する。ドップラ・フィルタ又はディジタ
ル・フィルタ・バンクは当該技術分野において良く知ら
れており、迅速フーリエ変換（FFT）フィルタ（マグロ
ウヒル出版社、1970年度版のエム・アイ・スコルニク著
「レーダー・ハンドブック」第35−14頁〜35−16頁を参
照）により実施される。
と差チャンネル22に供給する。二つのチャンネル20、22
は実質的に同一のものであるから、和チャンネルの要素
だけが下に記述される。各チャンネルにおいて、ＩとＱ
の信号はおのおのクワッド・ミキサ24、26によって発生
される。Ｉミキサ24は基準発振器28から信号を供給さ
れ、一方、Ｑミキサは90度移相器30によって移相された
同一の信号を供給される。クワッド・ミキサ24、26の出
力は、低雑音増幅器32、34によって増幅され、スイッチ
36、38によってそれぞれサンプリングされる。これらの
スイッチはスイッチ制御器40によって作動される。スイ
ッチ制御器40は慣用のレーダー装置コントローラ（図示
されていない）の命令の下で各レンジのレンジ・ゲート
（又は間隔）毎にスイッチ32、34を閉じる。パルスはA/
Dコンバータ42、44によってディジタル化される。A/Dコ
ンバータ42、44はレンジ・ゲート（range gate）毎に受
信した応答のｎ個のサンプルを与える。このｎ個のサン
プルはドップラ・フィルタ48又は49へ入力するために第
１メモリ46に記憶される。ドップラ・フィルタ48、49は
ｎ個のサンプルに作用して、受信したレーダー応答のス
ペクトルを決定する。ドップラ・フィルタ又はディジタ
ル・フィルタ・バンクは当該技術分野において良く知ら
れており、迅速フーリエ変換（FFT）フィルタ（マグロ
ウヒル出版社、1970年度版のエム・アイ・スコルニク著
「レーダー・ハンドブック」第35−14頁〜35−16頁を参
照）により実施される。
ドップラ・フィルタ48は追尾された移動物の速度を示
す出力を与える。この出力は各レンジ・ゲートに対応す
るドップラ・メモリ50又は52のアドレスに記憶される。
こうして、複数のセルがレンジ間隔及びドップラ値毎に
１つずつ与えられる。各レンジ・セルには、対応するレ
ンジとドップラ・アドレスとにおける応答の振幅を表す
値が記憶される。
す出力を与える。この出力は各レンジ・ゲートに対応す
るドップラ・メモリ50又は52のアドレスに記憶される。
こうして、複数のセルがレンジ間隔及びドップラ値毎に
１つずつ与えられる。各レンジ・セルには、対応するレ
ンジとドップラ・アドレスとにおける応答の振幅を表す
値が記憶される。
第２図の三次元マップは情報がメモリ50又は52に記憶
されることを示している。量子化された応答はレンジ／
ドップラ・セルCmnのメモリ50又は52に蓄積される（た
だし、ｍはレンジ・パラメータ、ｎはドップラ・シフト
・パラメータである）。実例をあげると、第２図はセル
C46のメモリ位置での実質的な応答の記憶を示してい
る。応答「Ｒ」のアナログ表示は第２図に点線で示され
ている。真の三次元表示においては、振幅パラメータを
Ｚ軸とすると、その頂点は紙面に垂直に延びることにな
る。
されることを示している。量子化された応答はレンジ／
ドップラ・セルCmnのメモリ50又は52に蓄積される（た
だし、ｍはレンジ・パラメータ、ｎはドップラ・シフト
・パラメータである）。実例をあげると、第２図はセル
C46のメモリ位置での実質的な応答の記憶を示してい
る。応答「Ｒ」のアナログ表示は第２図に点線で示され
ている。真の三次元表示においては、振幅パラメータを
Ｚ軸とすると、その頂点は紙面に垂直に延びることにな
る。
第２図に示されるように、応答Ｒの一部は中心セルC
45を囲む隣接のセルへ溢れ出る。セルC46に隣接するレ
ンジ・セルはC36とC56である。かくして、上記したレー
ダー装置10のエレメントはレーダー応答を処理し、多数
のレンジ／ドップラ・セルを発生させるための手段を提
供する。
45を囲む隣接のセルへ溢れ出る。セルC46に隣接するレ
ンジ・セルはC36とC56である。かくして、上記したレー
ダー装置10のエレメントはレーダー応答を処理し、多数
のレンジ／ドップラ・セルを発生させるための手段を提
供する。
和チャンネル・ドップラ・メモリ50に記憶されている
和信号S1,S2及び差チャンネル・ドップラ・メモリ52に
記憶されている差信号D1,D2は連続するレンジ・サンプ
ルに対応し、慣用の二分式処理スキームによって処理す
るための角度誤差検知器へ入力される。本発明が技術的
に慣用のものと相当に相違するのは、レンジにおいても
相関関係を持つデータに対して二分的処理が行われるこ
とである。レンジ情報は、慣用のドップラだけのシステ
ムに比べて高い水準の目標識別力を与える。二つの目標
又は二つの目標群はレンジに基づいて識別でき、それに
続いて二つの目標が一つのセルの中にあるとすると、慣
用の二分的処理方法を使用して二つの目標を識別するこ
とができる。
和信号S1,S2及び差チャンネル・ドップラ・メモリ52に
記憶されている差信号D1,D2は連続するレンジ・サンプ
ルに対応し、慣用の二分式処理スキームによって処理す
るための角度誤差検知器へ入力される。本発明が技術的
に慣用のものと相当に相違するのは、レンジにおいても
相関関係を持つデータに対して二分的処理が行われるこ
とである。レンジ情報は、慣用のドップラだけのシステ
ムに比べて高い水準の目標識別力を与える。二つの目標
又は二つの目標群はレンジに基づいて識別でき、それに
続いて二つの目標が一つのセルの中にあるとすると、慣
用の二分的処理方法を使用して二つの目標を識別するこ
とができる。
本発明は目標間のレンジ間隔が極めて小さい場合、即
ち、目標がレンジにおいて分解されない場合に、受信器
の過渡応答によって一つのレンジ・ゲートから他のレン
ジ・ゲートへの目標振幅の差を効果的に利用する。本発
明は二つの連続するレンジ／ドップラ・セルに対する同
時の二分的処理を与えるので、大部分の場合、両方の目
標が同時に検出される。そこで、定義より、先のレンジ
・ゲートで検出された目標はその角度とは無関係に、も
っと近くにある。かくて、本発明は慣用のドップラだけ
の処理法に対して追加の自由度を与える。
ち、目標がレンジにおいて分解されない場合に、受信器
の過渡応答によって一つのレンジ・ゲートから他のレン
ジ・ゲートへの目標振幅の差を効果的に利用する。本発
明は二つの連続するレンジ／ドップラ・セルに対する同
時の二分的処理を与えるので、大部分の場合、両方の目
標が同時に検出される。そこで、定義より、先のレンジ
・ゲートで検出された目標はその角度とは無関係に、も
っと近くにある。かくて、本発明は慣用のドップラだけ
の処理法に対して追加の自由度を与える。
角度誤差検知器は当該技術分野では公知である（例え
ば、エム・アイ・スコルニク著「レーダ・ハンドブッ
ク」第21−24〜21−29ページを参照）。この好ましい実
施例においては、角度誤差検知器はディジタル的に実施
される。即ち、マイクロプロセッサが和チャンネルと差
チャンネルとのＩ信号とＱ信号とのドット積を発生し、
第１のレンジ・ゲートの角度O1と第２のレンジ・ゲート
の角度O2との余弦に対する下記の式１を解く。
ば、エム・アイ・スコルニク著「レーダ・ハンドブッ
ク」第21−24〜21−29ページを参照）。この好ましい実
施例においては、角度誤差検知器はディジタル的に実施
される。即ち、マイクロプロセッサが和チャンネルと差
チャンネルとのＩ信号とＱ信号とのドット積を発生し、
第１のレンジ・ゲートの角度O1と第２のレンジ・ゲート
の角度O2との余弦に対する下記の式１を解く。
Ｄ・Ｓ（magS）２
＝（IDIS＋QDQS）/mag（IS 2＋Q2 2）
＝（（magD）／（magS））cosP ……（１）
ここでIDは差チャンネルのＩ成分
ISは和チャンネルのＩ成分
QDは差チャンネルのＱ成分
QSは和チャンネルのＱ成分
mag（IS 2＋QS 2）は和チャンネルのＩ成分とＱ
成分との二乗の和の大きさ Ｄは差信号を表すベクトル Ｓは和信号を表すベクトル Ｐは和のベクトルＳと差のベクトルＤとの間の
位相角。
成分との二乗の和の大きさ Ｄは差信号を表すベクトル Ｓは和信号を表すベクトル Ｐは和のベクトルＳと差のベクトルＤとの間の
位相角。
位相角Ｐは０度又は180度であるので、式１は±（mag
D）／（magS）に変形される。この比はアンテナ・パラ
メータＫθによって指示角度（pointing angle）と関連
付けられる。
D）／（magS）に変形される。この比はアンテナ・パラ
メータＫθによって指示角度（pointing angle）と関連
付けられる。
θｉ＝（magDi）/Kθ（magSi） ……（２）
角度誤差検知器54の好ましい実施はディジタル的であ
るが、アナログ的実施の例が第３図に示されている。
和、差信号S,Dはドップラ・フィルタ48、49から受け取
られ、和、差増幅器56、58によって増幅される。増幅器
の利得はV/Sの利得係数（V:スケール・ファクタ）を持
つ自動利得制御（AGC）回路60によって制御される。し
たがって、第１の増幅器56の出力はＶに等しく、第２の
増幅器ので出力はDV/Sである。位相検知器62の出力は （V2DcosP）/S である。スケール・ファクタV2を1/Kθに等しく設定す
ると、位相検知器の出力は指示角度θである。
るが、アナログ的実施の例が第３図に示されている。
和、差信号S,Dはドップラ・フィルタ48、49から受け取
られ、和、差増幅器56、58によって増幅される。増幅器
の利得はV/Sの利得係数（V:スケール・ファクタ）を持
つ自動利得制御（AGC）回路60によって制御される。し
たがって、第１の増幅器56の出力はＶに等しく、第２の
増幅器ので出力はDV/Sである。位相検知器62の出力は （V2DcosP）/S である。スケール・ファクタV2を1/Kθに等しく設定す
ると、位相検知器の出力は指示角度θである。
角度誤差検知器54の出力は第１と第２の隣接するレン
ジ／ドップラ・セルに対応する第１と第２の指示角度θ
１、θ２である。こうして、角度誤差検知器54は第１と
第２の隣接するレンジ／ドップラ・セルにおけるレーダ
ー応答に対応する第１と第２の二分的角度測定値を導出
する手段を与える。
ジ／ドップラ・セルに対応する第１と第２の指示角度θ
１、θ２である。こうして、角度誤差検知器54は第１と
第２の隣接するレンジ／ドップラ・セルにおけるレーダ
ー応答に対応する第１と第２の二分的角度測定値を導出
する手段を与える。
第１図に示されているように、出力角度θ１、θ２は
角度選択・ゲーテイング（gating）論理回路64に与えら
れる。角度θ２は加算器66において角度θ１から減じら
れる。これらの二つの角度間の差はスレッショルド検知
器68へ入力される。スレッショルド検知器への別の入力
は分散（variance）評価器70から与えられる。分散評価
器70の出力v2は信号対雑音比に関連を持ち、測定された
指示角度と関連を有する雑音の尺度である。分散評価器
70は雑音だけを含むレンジ／ドップラ・セルでのエネル
ギーVnを測定し、これを和チャンネルの信号の二乗で割
る。つまり、分散評価器70は下記の式３を実行する。
角度選択・ゲーテイング（gating）論理回路64に与えら
れる。角度θ２は加算器66において角度θ１から減じら
れる。これらの二つの角度間の差はスレッショルド検知
器68へ入力される。スレッショルド検知器への別の入力
は分散（variance）評価器70から与えられる。分散評価
器70の出力v2は信号対雑音比に関連を持ち、測定された
指示角度と関連を有する雑音の尺度である。分散評価器
70は雑音だけを含むレンジ／ドップラ・セルでのエネル
ギーVnを測定し、これを和チャンネルの信号の二乗で割
る。つまり、分散評価器70は下記の式３を実行する。
v2＝1/2nSNR＝Vn 2/2nS2 ……（３）
ただし、ｎは平均でのサンプル数
SNRは信号対雑音比。
この機能はディジタル的に実現されるのでも良いが、
第４図は分散評価器70のアナログの実施例を示してい
る。雑音電圧Vnは差チャンネル22のドップラ・フィルタ
49を介して雑音だけを含むレンジ／ドップラ・セルから
供給される。この雑音電圧は演算増幅器72に与えられ
る。演算増幅器72はV/Sの利得を有する。演算増幅器72
の出力はVnV/Sで、二乗検波器74に供給される。低域フ
ィルタ76はその出力が分散の二乗倍のスケール・ファク
タV2v2に等しいように、ｎ回のサンプルの平均値を与え
る。第１と第２のレンジ・サンプルに対応する分散v1 2,
v2 2はスレッショルド検知器68に与えられる。
第４図は分散評価器70のアナログの実施例を示してい
る。雑音電圧Vnは差チャンネル22のドップラ・フィルタ
49を介して雑音だけを含むレンジ／ドップラ・セルから
供給される。この雑音電圧は演算増幅器72に与えられ
る。演算増幅器72はV/Sの利得を有する。演算増幅器72
の出力はVnV/Sで、二乗検波器74に供給される。低域フ
ィルタ76はその出力が分散の二乗倍のスケール・ファク
タV2v2に等しいように、ｎ回のサンプルの平均値を与え
る。第１と第２のレンジ・サンプルに対応する分散v1 2,
v2 2はスレッショルド検知器68に与えられる。
好ましい実施例では、スレッショルド検知器68はディ
ジタル的に実施されている。しかし、アナログの実施例
が第５図に示されている。第１、第２の目標角度θ１、
θ２は差動増幅器78によって減じられる。二つの角度の
間の差は二乗検波器80では二乗され、第２の差動増幅器
82へ入力される。二つの角度θ１、θ２の間の差が二つ
の分散v1 2,v2 2の和より大きい場合、第２の差動増幅器8
2の出力は上昇し、二つの目標が検出されたことを示
す。二つの目標が検出されると、角度検出論理64によっ
てこれらを分析して、いずれかの角度が目標に対応する
かどうかを決定する。いずれの角度も目標に対応しない
場合には、周波数アジリティ（agility）を開始し、次
の測定間隔で十分な応答を発生させ、新しい角度を与え
る。同様に、ただ一つの角度が検出されたが目標角度に
はさほど近くない場合、周波数アジリティを開始する。
ジタル的に実施されている。しかし、アナログの実施例
が第５図に示されている。第１、第２の目標角度θ１、
θ２は差動増幅器78によって減じられる。二つの角度の
間の差は二乗検波器80では二乗され、第２の差動増幅器
82へ入力される。二つの角度θ１、θ２の間の差が二つ
の分散v1 2,v2 2の和より大きい場合、第２の差動増幅器8
2の出力は上昇し、二つの目標が検出されたことを示
す。二つの目標が検出されると、角度検出論理64によっ
てこれらを分析して、いずれかの角度が目標に対応する
かどうかを決定する。いずれの角度も目標に対応しない
場合には、周波数アジリティ（agility）を開始し、次
の測定間隔で十分な応答を発生させ、新しい角度を与え
る。同様に、ただ一つの角度が検出されたが目標角度に
はさほど近くない場合、周波数アジリティを開始する。
角度選択・ゲーティング論理64はディジタル的に実施
されるのが最良だが、アナログの実施例が第６図に示さ
れている。目標角度がθＴが二つの差動増幅器84、86に
外部的に与えられ、その差動増幅器の出力は指示角度θ
１、θ２と目標角度θＴとの間の差を表す（目標角度θ
Ｔは「トラック・ファイル（track file）」を介して与
えられるか、又は、当該技術分野で知られているよう
に、角度追尾ループを介して選択される目標に対してゼ
ロと仮定されても良い）。差出力は二乗検波器88、90で
の二乗され、別の差動増幅器92、94に対して負の入力と
して与えられる。差動増幅器92、94においては、差信号
の二乗は一つは角度ゲートの二乗θg 2と比較される。
（当該技術分野での知られているように、角度ゲートθ
ｇは一定であるか、又は信号環境に対してアダプティブ
である。アダプティブな角度ゲーティング（angle gati
ng）は角度追尾の質と現在のデータの測定分散とに基づ
いて最適化される。これは、角度分解された目標に対す
るトラック・スイッチングを防止するのに使われる。）
増幅器92又は94のどちらかからの「真」の出力は選択さ
れた目標の尺度を意味する。即ち、 （θｉ−θＴ）２＜θg 2 ……（４） であれば、θｉは選択された目標の角度とみなされる。
されるのが最良だが、アナログの実施例が第６図に示さ
れている。目標角度がθＴが二つの差動増幅器84、86に
外部的に与えられ、その差動増幅器の出力は指示角度θ
１、θ２と目標角度θＴとの間の差を表す（目標角度θ
Ｔは「トラック・ファイル（track file）」を介して与
えられるか、又は、当該技術分野で知られているよう
に、角度追尾ループを介して選択される目標に対してゼ
ロと仮定されても良い）。差出力は二乗検波器88、90で
の二乗され、別の差動増幅器92、94に対して負の入力と
して与えられる。差動増幅器92、94においては、差信号
の二乗は一つは角度ゲートの二乗θg 2と比較される。
（当該技術分野での知られているように、角度ゲートθ
ｇは一定であるか、又は信号環境に対してアダプティブ
である。アダプティブな角度ゲーティング（angle gati
ng）は角度追尾の質と現在のデータの測定分散とに基づ
いて最適化される。これは、角度分解された目標に対す
るトラック・スイッチングを防止するのに使われる。）
増幅器92又は94のどちらかからの「真」の出力は選択さ
れた目標の尺度を意味する。即ち、 （θｉ−θＴ）２＜θg 2 ……（４） であれば、θｉは選択された目標の角度とみなされる。
角度選択・ゲーティング論理64の出力は従来の方法で
処理される。加算器66、分散評価器70、スレッショルド
検知器68及び角度選択・ゲーティング論理64は角度測定
知に対してアダプティブなスレッショルドを適用して、
第１と第２の測定値が第１と第２の目標に対応するかど
うかを決定する手段を提供する。
処理される。加算器66、分散評価器70、スレッショルド
検知器68及び角度選択・ゲーティング論理64は角度測定
知に対してアダプティブなスレッショルドを適用して、
第１と第２の測定値が第１と第２の目標に対応するかど
うかを決定する手段を提供する。
作用において、レンジ／ドップラ・セルが発生され、
二分的角度測定値は振幅データを持つ隣接したレンジ・
セルに対する角度測定値を平均することによって導出さ
れる。角度測定値は充分な時間間隔にわたって平均化さ
れるので、分解能セルでの二つの目標の相対的位相はパ
イ・ラジアン又はその複数倍を横切ることになる。これ
により、真の二分法が保証される。即ち、これにより、
角度出力がセルでの一層強い応答を持つ目標の角度であ
ることを保証する。
二分的角度測定値は振幅データを持つ隣接したレンジ・
セルに対する角度測定値を平均することによって導出さ
れる。角度測定値は充分な時間間隔にわたって平均化さ
れるので、分解能セルでの二つの目標の相対的位相はパ
イ・ラジアン又はその複数倍を横切ることになる。これ
により、真の二分法が保証される。即ち、これにより、
角度出力がセルでの一層強い応答を持つ目標の角度であ
ることを保証する。
次に、アダプティブなスレッショルドを適用して、二
分的角度測定値が単一の又は二つの目標から導出される
のかどうかを決定する。この点で、各測定値の分散が計
算されて合計され、結合された分散が与えられる。この
結合された分散は二つの角度の間に対する差の分散を表
す。二つの測定された角度間の差が求められ、その差の
二乗は結合された分散の倍数と比較される（この倍数は
許容し得る偽警報率又は確率によって決定される）。こ
れにより、一つ又は二つの目標が検知されたか否かの指
示が得られる。
分的角度測定値が単一の又は二つの目標から導出される
のかどうかを決定する。この点で、各測定値の分散が計
算されて合計され、結合された分散が与えられる。この
結合された分散は二つの角度の間に対する差の分散を表
す。二つの測定された角度間の差が求められ、その差の
二乗は結合された分散の倍数と比較される（この倍数は
許容し得る偽警報率又は確率によって決定される）。こ
れにより、一つ又は二つの目標が検知されたか否かの指
示が得られる。
測定された角度は外部ファイルからの目標角度と比較
される。測定された角度のいずれかとの間の差が角度ゲ
ートよりも小さい場合には、測定された角度は目標と対
応するものとみなされ、通常の方法で処理するために出
力される。だがその差が角度ゲートより大きい場合に
は、周波数アジリティが開始され、少なくとも一つの分
解能セルにおける選択された目標に対する有利な振幅比
を生成する。即ち、レーダ送信周波数をディザリング
（dithering）する（震わせる）ことによって、両方の
目標に対して振幅シンチレーションが導入される。
される。測定された角度のいずれかとの間の差が角度ゲ
ートよりも小さい場合には、測定された角度は目標と対
応するものとみなされ、通常の方法で処理するために出
力される。だがその差が角度ゲートより大きい場合に
は、周波数アジリティが開始され、少なくとも一つの分
解能セルにおける選択された目標に対する有利な振幅比
を生成する。即ち、レーダ送信周波数をディザリング
（dithering）する（震わせる）ことによって、両方の
目標に対して振幅シンチレーションが導入される。
こうして、特定の応用のための例示的実施例を参考に
して本発明を説明した。当該技術分野の通常の知識を備
え、ここに提示された教示にアクセスできる者はその範
囲内において付加的な変形、応用及び具体例を認識する
ことができる。例えば、本発明は慣用のレーダー・シス
テムと共に使用することに限定されない。本発明の教示
はレーザーその他の光学的システムと共に利用すること
もできる。さらに、本発明はミサイル追尾・誘導システ
ムにおいて説明されているけれども、目標群の中から一
つの目標を識別する必要のあるような応用に対しても適
用しうる。そのうえ、本発明は同時的処理のための２チ
ャンネル又はレンジ・ゲートに限定されるのでもない。
当業者であれば、システム・コストと設計上の制約の面
で許される限り多くのチャンネル及び角度に対しても、
本発明の教示が適用できるものであることを認識するで
あろう。最後に、本発明は図示された例示的実施例に限
定されるのでもない。好ましい実施はディジタル的なも
のであっても、アナログ的実施も例示のために示されて
いる。
して本発明を説明した。当該技術分野の通常の知識を備
え、ここに提示された教示にアクセスできる者はその範
囲内において付加的な変形、応用及び具体例を認識する
ことができる。例えば、本発明は慣用のレーダー・シス
テムと共に使用することに限定されない。本発明の教示
はレーザーその他の光学的システムと共に利用すること
もできる。さらに、本発明はミサイル追尾・誘導システ
ムにおいて説明されているけれども、目標群の中から一
つの目標を識別する必要のあるような応用に対しても適
用しうる。そのうえ、本発明は同時的処理のための２チ
ャンネル又はレンジ・ゲートに限定されるのでもない。
当業者であれば、システム・コストと設計上の制約の面
で許される限り多くのチャンネル及び角度に対しても、
本発明の教示が適用できるものであることを認識するで
あろう。最後に、本発明は図示された例示的実施例に限
定されるのでもない。好ましい実施はディジタル的なも
のであっても、アナログ的実施も例示のために示されて
いる。
つまり前記の特許請求の範囲によって、いかなる、ま
た全ての変形、応用及び具体例をカバーするものであ
る。
た全ての変形、応用及び具体例をカバーするものであ
る。
第１図は、本発明の教示を組み入れたレーダー信号処理
システムの動作ブロック・ダイアグラムである。 第２図は、本発明のメモリに記憶されるレンジ／ドップ
ラ・セルを示す。 第３図は、本発明の角度誤差検知器の実施例を示す。 第４図は、本発明の分散評価器の実施例を示す。 第５図は、本発明のスレッショルド検知器の実施例を示
す。 第６図は、本発明の角度選択・ゲーティング論理の実施
例を示す。 10:レーダー処理装置、12:アンテナ、14:ダウンコンバ
ータ、16:ミキサ、20:和チャンネル、22:差チャンネ
ル、28:基準発振器、40:スイッチ制御器、46:メモリ、4
8・49:ドップラ・フィルタ、50・52:メモリ、54:角度誤
差検知器、60:位相検波器、64:角度選択・ゲーティング
論理、68:スレッショルド検知器70:分散評価器
システムの動作ブロック・ダイアグラムである。 第２図は、本発明のメモリに記憶されるレンジ／ドップ
ラ・セルを示す。 第３図は、本発明の角度誤差検知器の実施例を示す。 第４図は、本発明の分散評価器の実施例を示す。 第５図は、本発明のスレッショルド検知器の実施例を示
す。 第６図は、本発明の角度選択・ゲーティング論理の実施
例を示す。 10:レーダー処理装置、12:アンテナ、14:ダウンコンバ
ータ、16:ミキサ、20:和チャンネル、22:差チャンネ
ル、28:基準発振器、40:スイッチ制御器、46:メモリ、4
8・49:ドップラ・フィルタ、50・52:メモリ、54:角度誤
差検知器、60:位相検波器、64:角度選択・ゲーティング
論理、68:スレッショルド検知器70:分散評価器
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(56)参考文献 特開 昭58−60274（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−145978（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−58570（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−120594（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−256075（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−85478（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−15171（ＪＰ，Ａ)
実開 昭59−112164（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭63−23676（ＪＰ，Ｕ)
実開 平１−137483（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 7/00 - 7/42
G01S 13/00 - 13/95
Claims (9)
- 【請求項１】改良されたクラスタ目標分解機能を持つレ
ーダー・システムにおいて、 レーダー応答を処理して、第１と第２の隣接するレンジ
／ドップラ・セルを発生させる第１の手段と、 前記第１と第２の隣接するレンジ／ドップラ・セルにお
けるレーダー応答に対応する第１と第２の二分角測定値
を導出する第２の手段と、 前記の角度測定値に対してアダプティブなスレッショル
ドを適用して、前記第１と第２の測定値が第１と第２の
目標に対応するか否かを決定する第３の手段と、 を具備し、 前記第３の手段が、前記第１と第２の角度測定値に対す
る雑音評価を与える手段と、前記第１と第２の角度測定
値間の差を計算する手段と、前記第１と第２の角度測定
値間の差を前記雑音評価と比較して、前記第１と第２の
角度測定値が第１と第２の目標に対応するか否かを決定
する手段とを含む ことを特徴とするレーダー・システム。 - 【請求項２】請求項１記載のレーダー・システムにおい
て、前記スレッショルドを特定の偽警報確率に従って適
応させる手段を更に含むことを特徴とするレーダー・シ
ステム。 - 【請求項３】請求項１記載のレーダー・システムにおい
て、前記第１と第２のレンジ／ドップラ・セルにおける
レーダー対応の振幅比を変化させるために前記レーダー
送信周波数をディザリングする手段を含むことを特徴と
するレーダー・システム。 - 【請求項４】請求項２記載のレーダー・システムにおい
て、前記雑音評価を与える手段が、各角度測定値の分散
を計算する手段を含むことを特徴とするレーダー・シス
テム。 - 【請求項５】請求項２記載のレーダー・システムにおい
て、前記雑音評価を与える手段は、前記第１と第２の角
度測定値の分散を加算して、結合された分散を導出する
手段を更に含むことを特徴とするレーダー・システム。 - 【請求項６】請求項５記載のレーダー・システムにおい
て、前記第３の手段が、 前記第１と第２の角度測定値間の差を計算する手段と、 前記第１と第２の角度測定値間の差を前記結合された分
散と比較して、前記測定値が第１と第２の目標に対応す
るか否かを決定する手段と、 をさらに含むことを特徴とするレーダー・システム。 - 【請求項７】改良されたクラスタ目標分解機能を持つレ
ーダー・システムにおいて、 レーダー応答を処理し、第１と第２の隣接するレンジ／
ドップラ・セルを発生させる第１の手段と、 前記第１と第２の隣接するレンジ／ドップラ・セルにお
けるレーダー応答に対応する第１と第２の二分角測定値
を導出する第２の手段と、 前記第１と第２のレンジ／ドップラ・セルにおけるレー
ダー応答の振幅比を変化させるためにレーダー送信周波
数を選択的にディザリングする第３の手段と、 前記角度測定値にアダプティブなスレッショルドを適用
して、前記第１と第２の測定値が第１と第２の目標に対
応するか否かを決定する第４の手段であって、各角度測
定値の分散を計算して、結合された分散を与える手段
と、前記第１と第２の角度測定値間の差を計算する手段
と、前記第１と第２の角度測定値間の差を前記結合され
た分散と比較する手段とを含む第４の手段と、 を具備することを特徴とするレーダー・システム。 - 【請求項８】請求項２記載記載のレーダー・システムに
おいて、前記スレッショルドを特定の偽警報確率に適応
させる手段を更に含むことを特徴とするレーダー・シス
テム。 - 【請求項９】改良されたクラスタ目標分解機能を与える
ためにレーダー応答を処理する方法において、 第１と第２の隣接するレンジ／ドップラ・セルを発生さ
せる段階と、 前記第１と第２の隣接するレンジ／ドップラ・セルにお
けるレーダー応答に対応する第１と第２の二分角測定値
を導出する段階と、 前記第１と第２の角度測定値と関連した雑音評価を与え
る段階と、 第１の角度測定値と第２の角度測定値とを比較して、そ
の間の差の指示を与える段階と、 前記第１と第２の角度測定値間の差を前記雑音評価と比
較して、第１と第２の目標が前記第１と第２のレンジ／
ドップラ・セルに存在するか否かを決定する段階と、 を具備することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/042,751 US6229475B1 (en) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | Pulse doppler radar system with improved cluster target resolution capability |
| US42751 | 1987-04-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002148333A JP2002148333A (ja) | 2002-05-22 |
| JP3388506B2 true JP3388506B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=21923560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP80000188A Expired - Lifetime JP3388506B2 (ja) | 1987-04-27 | 1988-04-26 | 改良されたクラスタ目標分解機能のパルス・ドップラ・レーダー・システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6229475B1 (ja) |
| JP (1) | JP3388506B2 (ja) |
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| JP3759333B2 (ja) * | 1999-05-28 | 2006-03-22 | 三菱電機株式会社 | パルスドップラレーダ装置 |
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| US6720908B1 (en) * | 2002-11-15 | 2004-04-13 | M/A-Com, Inc. | Sensor front-end for range and bearing measurement |
| US7193557B1 (en) * | 2003-04-29 | 2007-03-20 | Lockheed Martin Corporation | Random set-based cluster tracking |
| GB0315349D0 (en) * | 2003-07-01 | 2003-08-06 | Qinetiq Ltd | Signal processing with reduced combinatorial complexity |
| US6801156B1 (en) * | 2003-07-25 | 2004-10-05 | Lockheed Martin Corporation | Frequency-agile monopulse technique for resolving closely spaced targets |
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| US7417578B1 (en) * | 2005-03-08 | 2008-08-26 | Rockwell Collins, Inc. | Removal of spurious aircraft detections on weather radar |
| GB0504889D0 (en) * | 2005-03-08 | 2005-08-17 | Advanced System Architecture L | Management of tracking models suitable for demanding defence scenarios |
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| JP2009156807A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Toshiba Corp | 測角装置 |
| KR101007662B1 (ko) | 2009-05-08 | 2011-01-13 | 국방과학연구소 | 주파수 변조 특성 및 신호의 결합 특성을 이용한 레이더 신호의 클러스터링 방법 및 이를 이용한 레이더 신호 수신 및 처리장치 |
| JP5721467B2 (ja) * | 2011-02-17 | 2015-05-20 | 三菱電機株式会社 | 追尾受信機 |
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| CN106125039B (zh) * | 2016-06-14 | 2018-11-27 | 河海大学 | 基于局域联合处理的改进空时自适应单脉冲测角方法 |
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| RU2661913C1 (ru) * | 2017-03-10 | 2018-07-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ выделения спектральных отсчетов в многоканальной доплеровской рлс |
| US20190162836A1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-05-30 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for improved radar target tracking with power information |
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| RU187857U1 (ru) * | 2018-10-16 | 2019-03-21 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство селекции автономных ложных воздушных целей при использовании широкополосного зондирующего сигнала |
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-
1988
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