JP3580270B2 - Target classification device and radar device having the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばミサイル、小型機、大型機等に目標を類別する目標類別装置、及びこれを備えたレーダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、捜索中に探知した目標をミサイル、小型機、大型機等に類別するレーダ装置が知られている(例えば特開平5−157839号公報)。
【0003】
図5は、この種の従来のレーダ装置を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【0004】
従来のレーダ装置11は、レーダ電波を送受信するアンテナ1と、レンジ(距離)方向の分解能を向上させるために広帯域変調された信号を発生する広帯域変調信号発生部10と、広帯域変調信号を増幅及び周波数変換しレーダ送信信号を生成するレーダ送信部9と、送受信信号の切替を行うサーキュレータ8と、広帯域受信処理と狭帯域受信処理との切替を行う切替部2と、狭帯域受信系において受信処理を行うレーダ受信部3と、信号処理を行うレーダ信号処理部5と、広帯域受信系にて目標からの反射信号を受信する広帯域受信部4と、広帯域で受信された信号を高パルス圧縮する広帯域信号処理部6とから構成される。
【0005】
広帯域信号処理部6では、約100MHzの帯域により高パルス圧縮することで、距離分解能約1.5mを実現して目標類別を行う。この類別処理は、レンジ分解能を大幅に高めているために、レンジ方向の処理演算量が増大する。そこで、レーダ信号処理部5から予め送られる目標の存在するレンジ付近のみ処理を行うことで、時間内に処理を終わらせることにより、通常の捜索・追尾に対して影響を及ぼさないようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
第1の問題点は、周波数帯域を100MHzも必要とすることである。すなわち、一つのレーダ装置に対して100MHzもの周波数帯域が割り当てられることである。したがって、より狭い周波数帯域を使って目標類別を行う手段が必要である。
【0007】
第2の問題点は、目標の姿勢の変動による補正回路がないことである。その結果、目標の変動に対して、受信電力が大幅に変動していた。また、高レンジ分解能レーダを用いた場合でも、目標のレーダに対する見込み角でレンジ方向の受信特性が変わるので、類別が困難である。
【0008】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、狭い周波数帯域でも精度よい類別処理を実現できる目標類別装置、及びこれを備えたレーダ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る目標類別装置は、目標のレンジ対RCS特性を示すレンジプロファイルと目標の追尾情報とを入力し目標の種類を出力するものであって、レンジプロファイルから目標長を推定する目標長推定部と、追尾情報を考慮しつつレンジプロファイルのパターン認識を行うパターン認識部と、目標長推定部で推定された目標長とパターン認識部でパターン認識されたレンジプロファイルとに基づき類別処理を行う類別部とを備えたものである。そして、レンジプロファイル形状に対応した複数の計算式(後述)を用いて、前記目標長を推定する(請求項1〜3)。
【0010】
また、ヒット毎に受信電力からRCSを計算し、これらのRCSの平均値を求め、レンジプロファイルを補正する平均処理部を更に備えた、としてもよい(請求項4)。目標長推定部は、計算式に含まれる補正項を分解能の大きさに応じて変化させるとしてもよい(請求項5)。
【0011】
本発明に係るレーダ装置は、請求項1乃至5のいずれかに記載の目標類別装置を備えたものである(請求項6)。例えば、レーダ電波を送受信するアンテナと、レンジ方向の分解能を向上させるために広帯域変調された信号を発生する広帯域変調信号発生部と、広帯域変調信号を増幅及び周波数変換しレーダ送信信号を生成するレーダ送信部と、送受信信号の切替を行うサーキュレータと、広帯域受信系と狭帯域受信系との切替を行う切替部と、狭帯域受信系において受信処理を行うレーダ受信部と、狭帯域受信系において信号処理を行うレーダ信号処理部と、広帯域受信系において目標からの反射信号を受信する広帯域受信部と、広帯域受信系において広帯域で受信された信号を高パルス圧縮する広帯域信号処理部と、高パルス圧縮によってレンジ方向の分解能が向上したレンジプロファイルと追尾情報とに基づき目標類別処理を行う請求項1乃至5のいずれかに記載の目標類別装置と、を備えたものである(請求項7)。
【0012】
換言すると、本発明に係るレーダ装置は、レンジプロファイルと追尾情報から得られる航跡情報を利用して目標類別を行うものであり、追尾情報を提供するレーダ信号処理部と、レンジ方向の分解能を向上させるために広帯域変調された信号を発生する広帯域変調信号発生部と、目標からの反射信号を受信する広帯域受信部と、広帯域で受信された信号を高パルス圧縮する広帯域信号処理部と、高パルス圧縮によってレンジ方向の分解能が向上するとともにレンジ方向でのRCSの変化として得られるレンジプロファイルに基づき、目標長を推定しパターン認識を行い類別を行う目標類別装置とを有する。また、目標類別装置では、目標の姿勢の変動によるレンジプロファイルの変動の影響を低減する機能を有する。
【0013】
狭帯域受信系で目標が探知され、例えばオペレータが類別が必要と判断すると、レーダ信号処理部は広帯域変調信号発生部及び切替部へ類別要求信号を出力する。すると、広帯域変調信号発生部では、高レンジ分解能化のために必要である広帯域な電波を、レーダ送信部に供給し、アンテナから出力する。これと同時に、切替部は、類別処理を行う広帯域受信系統に、接続を切り替える。アンテナ1で受信された広帯域受信信号は、広帯域受信部で増幅・検波され、広帯域信号処理部で高パルス圧縮によりレンジ方向の分解能が高められ、目標のレンジ対RCS特性を示すレンジプロファイルの算出に用いられる。類別処理部は、レンジプロファイルの変動を低減する手段を用い、安定したレンジプロファイルと目標の追尾情報とから目標類別処理を行う。これにより、実現可能な周波数帯域を用いて、目標のレンジ対RCS特性を示すレンジプロファイルと、航跡情報とから目標類別を実現する。
【0014】
したがって、レーダ装置において、周波数帯域30MHz程度の高パルス圧縮によってレンジ方向の分解能を向上させ、レンジ方向でのRCSの変化として得られる特性(レンジプロファイル)と追尾情報から得られる航跡情報とから目標類別処理を行う目標類別装置を提供できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係るレーダ装置の一実施形態を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【0016】
本実施形態のレーダ装置12は、レーダ電波を送受信するアンテナ1と、レンジ方向の分解能を向上させるために広帯域変調された信号を発生する広帯域変調信号発生部10と、広帯域変調信号を増幅及び周波数変換しレーダ送信信号を生成するレーダ送信部9と、送受信信号の切替を行うサーキュレータ8と、広帯域受信処理と狭帯域受信処理との切替を行う切替部2と、狭帯域受信系において受信処理を行うレーダ受信部3と、信号処理を行うレーダ信号処理部5と、広帯域受信系にて目標からの反射信号を受信する広帯域受信部4と、広帯域で受信された信号を高パルス圧縮する広帯域信号処理部6と、高パルス圧縮によってレンジ方向の分解能が向上したレンジプロファイルと航跡情報とから目標類別処理を行う目標類別装置7とを備えている。このレンジプロファイルは、レンジ方向でのRCSの変化として得られるものである。
【0017】
図2は、目標類別装置7の一例を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【0018】
目標類別装置7は、レンジプロファイルから目標長の推定を行う目標長推定部71と、航跡情報を考慮しつつレンジプロファイルのパターン認識を行うパターン認識部72と、ヒット毎に受信電力からRCSを計算し、これらをヒストグラムにして50%点から平均値を求める平均処理部73と、目標長推定部71及びパターン認識部72からの情報及び航跡情報に基づき類別処理を行う類別部74とを備えている。
【0019】
次に、レーダ装置12の動作について、図1を用いて説明する。
【0020】
アンテナ1から放射された電波は、目標で反射され、再びアンテナ1で受信される。通常の運用では、切替部2は狭帯域受信系に接続されているので、受信信号はレーダ受信部3にて増幅・検波され、レーダ信号処理部5でパルス圧縮等の信号処理がされた後、目標探知・追尾が行われる。
【0021】
目標が探知され、例えばオペレータが「類別が必要」と判断すると、レーダ信号処理部5は類別要求信号を広帯域変調信号発生部10及び切替部2へ出力する。広帯域変調信号発生部10では、高レンジ分解能化のために必要である例えば30MHz程度の実現可能な広帯域の電波を、レーダ送信部9に供給し、アンテナ1から出力する。切替部2は、類別処理を行う広帯域受信系統に接続を切り替える。
【0022】
アンテナ1で受信された広帯域受信信号は、広帯域受信部4で増幅・検波され、広帯域信号処理部6で高パルス圧縮によりレンジ方向の分解能が高められ、図3に示すような目標のレンジ対RCS特性を示すレンジプロファイルが算出される。目標類別装置7は、レンジプロファイルと目標の追尾情報から得られる航跡情報とに基づき、目標長の算出及びパターン認識などの類別処理を行い目標を類別する。
【0023】
図3はレンジプロファイルを示すグラフであり、図3[1]がミサイルの場合、図3[2]が航空機の場合である。図4は、レーダ見込み角による目標長の変化を示す説明図である。以下、図2乃至図4を用いて、目標類別装置7の動作について説明する。
【0024】
図3に示すようなレンジプロファイルの情報が、目標長推定部71及びパターン認識部72に入力される。ミサイルのような単調な形状についてのレンジプロファイルは、図3[1]のようになる。航空機のような主翼及び尾翼を有する等複雑な形状についてのレンジプロファイルは、図3[2]のようになる。周波数帯域が例えば30MHz程度では、レンジ分解能も約5mと十分な分解能を得られない。しかし、複数の目標類別手段及び補正処理手段を用いることにより、目標類別の確度をあげることが可能である。
【0025】
本発明では、目標類別手段として、目標長推定手段、レンジプロファイルパターン認識手段、及び目標長推定結果、パターン認識結果及び航跡情報から総合的に目標類別を行う手段を有する。補正処理手段としては、航跡情報による目標長補正、パターン認識基準データの補正、及び目標の姿勢変動による受信電力の変動を低減する回路を有する。以下に上記手段の詳細について示す。
【0026】
パターン認識部72では、目標の形状の違いによるレンジプロファイルの特徴の違いから、例えば予め記憶してある類別用基準データとの相関をとる等のパターンマッチング処理を行うことにより、目標類別を行う。レンジプロファイルのうち実際にレーダで確認できるのは、S/N比で決まるスレショルドレベル以上の部分である。したがって、図3に示すように、レンジプロファイルから目標長を推定するためには、十分なS/N比が必要である。そこで、レーダ信号処理部5から類別要求信号を出力する時にS/N比が不足している場合には、広帯域受信系に切り替えると同時に、多ヒット積分等の手段によりS/N比を向上させる。すなわち、広帯域変調信号発生部10の送信ヒット数を増加させ、広帯域信号処理部6での積分処理を行う。
【0027】
目標長推定部71では、レンジプロファイルの形状に応じて、例えば図3[1]のレンジプロファイルのようにピークが一つのものに対してはスレショルドレベル以上の信号の範囲Lsを求め、図3[2]のレンジプロファイルのようにピークが複数あるものに対してはXa、Xbを求める。そして、目標推定長は例えば下式を用いて算出する。
【0028】
L=Ls−2La−La/√3+C1 …(1)式
L=Xb−Xa+La/√3+C2 …(2)式
L :目標推定長
La:レンジ分解能
Ls:スレショルド以上のレンジプロファイル長
Xa:最初のピークレンジ
Xb:最後のピークレンジ
C1,C2:補正項
【0029】
(1)式は、ピークが一つのレンジプロファイルに対する目標推定長の算出式である。(2)式は、ピークが複数のレンジプロファイルに対する目標推定長の算出式である。(1)、(2)式とも第3項はレンジ量子化誤差の補正である。式における周波数帯域の違いによるパラメータ比較を下記表1に示す。
【0030】
レンジ分解能が大きくなるとLsは大きくなる。
Ls(30MHz)>Ls(100MHz)
(−2La−La/√3)は表1のように周波数帯域が大きくなると小さくなる。したがって、目標推定長Lは、周波数帯域によらず近い値となるような補正がかかることを確認できる。このようにして、十分とはいえない周波数帯域でも、目標長推定の精度を向上することができる。
【0031】
[表1]
周波数帯域 レンジ分解能 −2La−La/√3
100MHz 1.5m −3.9m
30MHz 5m −12.9m
【0032】
図4の0°方向から見たときの目標長a、30°方向から見たときの目標長b、及び90°方向から見たときの目標長cがそれぞれ異なるように、目標の進行方向によって見かけ上の目標長が変化する。そのため、レーダ信号処理部5からの追尾情報に基づいて、レーダの電波発射方向からの見込み角を計算し、例えば(3)式のような補正を行う。
【0033】
Lo=L/F(θ) …(3)式
Lo:見込み角を考慮した推定目標長
L:見込み角考慮前の推定目標長
F(θ):見込み角θの関数
例えば、F(0°)=1
F(30°)=2
F(90°)=5
【0034】
RCSデータは、目標の姿勢により変動する。そのため、平均処理部73にて、ヒット毎に受信電力からRCSを計算し、これをヒストグラムにして50%点から求めることにより、変動分の影響を極力抑えるようにする。類別部74は、目標長推定部71及びパターン認識部72からの情報に基づいて目標類別を行う。
【0035】
【発明の効果】
本発明に係る目標類別装置及びレーダ装置によれば、目標のレンジ対RCS特性を示すレンジプロファイルと目標の追尾情報とを入力し目標の種類を出力することにより、狭い周波数帯域でも精度よい類別処理を実現できる。しかも、レンジプロファイル形状に対応した複数の計算式を用いて目標長を推定することにより、十分なレンジ分解能が得られない場合でも目標類別の確度を向上できる。
【0036】
また、ヒット毎に受信電力からRCSを計算し、これらのRCSの平均値を求め、レンジプロファイルを補正する平均処理部を更に備えることにより、目標の姿勢の変動によるレンジプロファイルの変動を補正できる。更に、計算式に含まれる補正項を分解能の大きさに応じて変化させることにより、十分なレンジ分解能が得られない場合でも目標類別の確度をより向上できる。
【0037】
換言すると、実現可能な30MHzの周波数帯域でも、類別の確度を上げることができる。その理由は、目標の姿勢の変動によるレンジプロファイルの変動を低減させる平均処理部を設け、安定したレンジプロファイルから目標長算出を行う目標長推定部とパターン認識を行うパターン認識部とを設け、複数の手段及び航跡情報から総合的に目標類別を行う目標類別装置を設けたためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーダ装置の第一実施形態を示すブロック図である。
【図2】図1のレーダ装置に用いられる目標類別装置を示すブロック図である。
【図3】レンジプロファイルを示すグラフであり、図3[1]がミサイルの場合、図3[2]が航空機の場合である。
【図4】レーダ見込み角による目標長の変化を示す説明図である。
【図5】従来のレーダ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 アンテナ
2 切替部
3 レーダ受信部
4 広帯域受信部
5 レーダ信号処理部
6 広帯域信号処理部
7 目標類別装置
8 サーキュレータ
9 レーダ送信部
10 広帯域変調信号発生部
12 レーダ装置
71 目標長推定部
72 パターン認識部
73 平均処理部
74 類別部
a 0゜方向から見た時の目標長
b 30゜方向から見た時の目標長
c 90゜方向から見た時の目標長
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a target classification device that classifies targets into, for example, missiles, small aircraft, large aircraft, and the like, and a radar device including the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a radar device that classifies targets detected during a search into missiles, small aircraft, large aircraft, and the like (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-157839).
[0003]
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional radar apparatus of this type. Hereinafter, description will be made based on this drawing.
[0004]
A conventional radar device 11 includes an antenna 1 for transmitting and receiving radar radio waves, a wideband modulation signal generating unit 10 for generating a signal that has been subjected to wideband modulation in order to improve the resolution in the range (distance) direction, and amplifying and amplifying the wideband modulation signal. A radar transmitting unit 9 for frequency-converting and generating a radar transmission signal, a circulator 8 for switching transmission / reception signals, a switching unit 2 for switching between wideband reception processing and narrowband reception processing, and a reception processing in a narrowband reception system. Receiving unit 3, a radar signal processing unit 5 for performing signal processing, a wideband receiving unit 4 for receiving a reflected signal from a target in a wideband receiving system, and a wideband for high-pulse compression of a signal received in a wideband. And a signal processing unit 6.
[0005]
The wideband signal processing unit 6 achieves a distance resolution of about 1.5 m by performing high pulse compression in a band of about 100 MHz, and performs target classification. In this classification processing, since the range resolution is greatly increased, the processing calculation amount in the range direction increases. Therefore, processing is performed only in the vicinity of the range in which the target is sent in advance from the radar signal processing unit 5 so that the processing is completed in time so that the normal search and tracking are not affected. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The first problem is that a frequency band of 100 MHz is required. That is, a frequency band of as much as 100 MHz is allocated to one radar device. Therefore, a means for performing target classification using a narrower frequency band is required.
[0007]
A second problem is that there is no correction circuit due to a change in the target posture. As a result, the received power fluctuated significantly with respect to the target fluctuation. Further, even when a high-range resolution radar is used, classification is difficult because the reception characteristics in the range direction change according to the estimated angle with respect to the target radar.
[0008]
[Object of the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a target classification device capable of realizing accurate classification processing even in a narrow frequency band, and a radar device provided with the target classification device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A target classifying apparatus according to the present invention is configured to input a range profile indicating a target range vs. RCS characteristic and target tracking information and output a type of a target, and to estimate a target length from the range profile. , A pattern recognition unit that performs range profile pattern recognition while considering tracking information, and a categorization process that performs categorization processing based on the target length estimated by the target length estimation unit and the range profile recognized by the pattern recognition unit. And a part. Then, the target length is estimated using a plurality of formulas (described later) corresponding to the range profile shape (claims 1 to 3).
[0010]
An average processing unit that calculates RCS from received power for each hit, obtains an average value of these RCSs, and corrects a range profile may be further provided ( Claim 4 ). Target length estimator unit may be varied according to the correction term included in the total formula to the magnitude of the resolution (claim 5).
[0011]
A radar device according to the present invention includes the target classification device according to any one of claims 1 to 5 ( claim 6 ). For example, an antenna that transmits and receives radar radio waves, a wideband modulation signal generator that generates a signal that is broadband modulated to improve the resolution in the range direction, and a radar that amplifies and frequency converts the wideband modulation signal to generate a radar transmission signal A transmitting unit, a circulator for switching transmission / reception signals, a switching unit for switching between a wideband reception system and a narrowband reception system, a radar reception unit for performing reception processing in the narrowband reception system, and a signal in the narrowband reception system. A radar signal processing unit for processing, a wideband receiving unit for receiving a reflected signal from a target in a wideband receiving system, a wideband signal processing unit for high-pulse compressing a signal received in a wideband in the wideband receiving system, and a high-pulse compression the claims 1 to 5 conduct the target classification process on the basis of the range profile and tracking information resolution in the range direction is improved It is obtained and a target classification apparatus according to any displacement (claim 7).
[0012]
In other words, the radar apparatus according to the present invention performs target classification by using track information obtained from a range profile and tracking information, and improves the resolution in the range direction by providing a radar signal processing unit that provides tracking information. A wideband modulation signal generating section for generating a wideband modulated signal, a wideband receiving section for receiving a reflected signal from a target, a wideband signal processing section for compressing a wideband received signal with a high pulse, and a high pulse A target classifying apparatus is provided which estimates a target length based on a range profile obtained as a change in RCS in the range direction and performs pattern recognition based on a range profile obtained as a change in RCS in the range direction due to compression. In addition, the target classification device has a function of reducing the influence of a change in the range profile due to a change in the posture of the target.
[0013]
When the target is detected in the narrowband receiving system and, for example, the operator determines that classification is necessary, the radar signal processing unit outputs a classification request signal to the wideband modulation signal generation unit and the switching unit. Then, the wideband modulation signal generating section supplies a wideband radio wave necessary for high-range resolution to the radar transmitting section and outputs it from the antenna. At the same time, the switching unit switches the connection to the broadband receiving system that performs the classification process. The broadband received signal received by the antenna 1 is amplified and detected by the wideband receiving unit, and the resolution in the range direction is increased by the high pulse compression in the wideband signal processing unit, so that the range profile indicating the target range versus RCS characteristic is calculated. Used. The classification processing unit performs a target classification process based on the stable range profile and the target tracking information by using a means for reducing the fluctuation of the range profile. As a result, the target classification is realized using the feasible frequency band and the range profile indicating the target range-RCS characteristic and the wake information.
[0014]
Therefore, in the radar apparatus, the resolution in the range direction is improved by high-pulse compression in a frequency band of about 30 MHz, and target classification is performed based on characteristics (range profile) obtained as a change in RCS in the range direction and track information obtained from tracking information. A target classification device for performing processing can be provided.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a radar device according to the present invention. Hereinafter, description will be made based on this drawing.
[0016]
The radar device 12 according to the present embodiment includes an antenna 1 for transmitting and receiving radar radio waves, a wideband modulation signal generating unit 10 for generating a signal that has been subjected to wideband modulation to improve the resolution in the range direction, and amplifying and frequency-modulating the wideband modulation signal. A radar transmitting unit 9 for converting and generating a radar transmission signal, a circulator 8 for switching between transmission and reception signals, a switching unit 2 for switching between wideband reception processing and narrowband reception processing, and a reception processing in a narrowband reception system. A radar receiving unit 3 for performing signal processing, a radar signal processing unit 5 for performing signal processing, a wideband receiving unit 4 for receiving a reflected signal from a target in a wideband receiving system, and a wideband signal for compressing a signal received in a wideband with a high pulse. A processing unit 6 and a target classification device 7 for performing target classification processing based on the range profile and the wake information whose resolution in the range direction is improved by high pulse compression. Eteiru. This range profile is obtained as a change in RCS in the range direction.
[0017]
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the target classification device 7. Hereinafter, description will be made based on this drawing.
[0018]
The target classifying device 7 includes a target length estimating unit 71 for estimating a target length from a range profile, a pattern recognizing unit 72 for recognizing a range profile pattern in consideration of wake information, and calculating RCS from received power for each hit. An averaging unit 73 that obtains an average value from the 50% points by using these as a histogram, and a classification unit 74 that performs a classification process based on the information and the wake information from the target length estimation unit 71 and the pattern recognition unit 72 are provided. I have.
[0019]
Next, the operation of the radar device 12 will be described with reference to FIG.
[0020]
The radio wave radiated from the antenna 1 is reflected by the target and received by the antenna 1 again. In normal operation, since the switching unit 2 is connected to the narrow band receiving system, the received signal is amplified and detected by the radar receiving unit 3 and subjected to signal processing such as pulse compression by the radar signal processing unit 5. Then, target detection and tracking are performed.
[0021]
When the target is detected and, for example, the operator determines that "classification is required", the radar signal processing unit 5 outputs a classification request signal to the wideband modulation signal generation unit 10 and the switching unit 2. The broadband modulation signal generator 10 supplies a wideband radio wave that can be realized at a high frequency of about 30 MHz, for example, to the radar transmitter 9 and outputs it from the antenna 1. The switching unit 2 switches the connection to the broadband receiving system that performs the classification process.
[0022]
The wideband reception signal received by the antenna 1 is amplified and detected by the wideband reception unit 4, the resolution in the range direction is increased by high pulse compression by the wideband signal processing unit 6, and the target range vs. RCS as shown in FIG. A range profile indicating the characteristic is calculated. The target classification device 7 classifies targets by performing classification processes such as calculation of a target length and pattern recognition based on the range profile and the track information obtained from the tracking information of the targets.
[0023]
FIG. 3 is a graph showing a range profile. FIG. 3 [1] shows a case of a missile, and FIG. 3 [2] shows a case of an aircraft. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a change in the target length depending on the estimated radar angle. Hereinafter, the operation of the target classification device 7 will be described with reference to FIGS.
[0024]
Range profile information as shown in FIG. 3 is input to the target length estimating unit 71 and the pattern recognizing unit 72. The range profile for a monotonous shape such as a missile is as shown in FIG. A range profile for a complicated shape such as an aircraft having a main wing and a tail wing is as shown in FIG. 3 [2]. When the frequency band is, for example, about 30 MHz, the range resolution is about 5 m, and a sufficient resolution cannot be obtained. However, the accuracy of the target classification can be increased by using a plurality of target classification means and correction processing means.
[0025]
In the present invention, the target classification means includes a target length estimation means, a range profile pattern recognition means, and a means for comprehensively classifying the target from the target length estimation result, the pattern recognition result, and the track information. The correction processing means includes a circuit that corrects target length using wake information, corrects pattern recognition reference data, and reduces fluctuations in received power due to fluctuations in target attitude. The details of the above means will be described below.
[0026]
The pattern recognition unit 72 performs target classification by performing pattern matching processing such as correlation with pre-stored classification reference data, for example, based on differences in range profile characteristics due to differences in target shapes. The part of the range profile that can be actually confirmed by the radar is a portion that is equal to or higher than the threshold level determined by the S / N ratio. Therefore, as shown in FIG. 3, a sufficient S / N ratio is required to estimate the target length from the range profile. Therefore, if the S / N ratio is insufficient when the classification request signal is output from the radar signal processing unit 5, the S / N ratio is improved by means such as multi-hit integration while switching to a wideband receiving system. . That is, the number of transmission hits of the wideband modulation signal generation unit 10 is increased, and the integration process in the wideband signal processing unit 6 is performed.
[0027]
The target length estimating unit 71 obtains a signal range Ls equal to or higher than the threshold level for a single peak, for example, as in the range profile in FIG. 3A, according to the shape of the range profile. Xa and Xb are obtained for a sample having a plurality of peaks, such as the range profile of [2]. Then, the target estimated length is calculated using, for example, the following equation.
[0028]
L = Ls−2La−La / √3 + C1 (1) Equation L = Xb−Xa + La / √3 + C2 (2) Equation L: Target Estimated Length La: Range Resolution Ls: Range Profile Length Above Threshold Xa: First Peak Range Xb: last peak range C1, C2: correction term
Equation (1) is an equation for calculating the target estimated length for a range profile having one peak. Equation (2) is an equation for calculating the target estimated length for a plurality of range profiles having peaks. In both equations (1) and (2), the third term is the correction of the range quantization error. Table 1 below shows a parameter comparison based on the difference in frequency band in the equation.
[0030]
As the range resolution increases, Ls increases.
Ls (30 MHz)> Ls (100 MHz)
(−2La−La / √3) decreases as the frequency band increases as shown in Table 1. Therefore, it can be confirmed that the target estimated length L is corrected so as to be a close value regardless of the frequency band. In this way, the accuracy of target length estimation can be improved even in a frequency band that is not sufficient.
[0031]
[Table 1]
Frequency band Range resolution -2La-La / $ 3
100MHz 1.5m-3.9m
30MHz 5m -12.9m
[0032]
The target length a when viewed from the 0 ° direction, the target length b when viewed from the 30 ° direction, and the target length c when viewed from the 90 ° direction in FIG. The apparent target length changes. Therefore, based on the tracking information from the radar signal processing unit 5, the expected angle from the radio wave emission direction of the radar is calculated, and correction is performed, for example, as shown in Expression (3).
[0033]
Lo = L / F (θ) (3) Expression Lo: Estimated target length L in consideration of expected angle L: Estimated target length F in consideration of expected angle F (θ): Function of expected angle θ, for example, F (0 °) = 1
F (30 °) = 2
F (90 °) = 5
[0034]
The RCS data fluctuates depending on the target posture. Therefore, the averaging unit 73 calculates the RCS from the received power for each hit and obtains the RCS from the 50% point as a histogram to minimize the influence of the fluctuation. The classification unit 74 performs target classification based on information from the target length estimation unit 71 and the pattern recognition unit 72.
[0035]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the target classification apparatus and radar apparatus which concern on this invention, by inputting the range profile which shows the target range versus RCS characteristic, and the tracking information of a target, and outputting the kind of target, the classification processing which is accurate also in a narrow frequency band. Can be realized. In addition, by estimating the target length using a plurality of formulas corresponding to the range profile shape, the accuracy of the target classification can be improved even when sufficient range resolution cannot be obtained.
[0036]
In addition, an RPC is calculated from the received power for each hit, an average value of these RCSs is obtained, and an average processing unit that corrects the range profile is further provided, so that the fluctuation of the range profile due to the fluctuation of the target posture can be corrected. Further, by changing in accordance with the correction term included in the total formula to the size of the resolution, it is possible to further improve the accuracy of the target classification, even if not sufficient range resolution is obtained.
[0037]
In other words, the classification accuracy can be increased even in a feasible 30 MHz frequency band. The reason is that an averaging unit that reduces the variation of the range profile due to the variation of the target posture is provided, a target length estimating unit that calculates the target length from a stable range profile, and a pattern recognition unit that performs pattern recognition are provided. This is because a target categorizing device for comprehensively categorizing targets based on the means and the wake information is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a radar device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a target classification device used in the radar device of FIG. 1;
FIG. 3 is a graph showing a range profile, wherein FIG. 3 [1] is for a missile, and FIG. 3 [2] is for an aircraft.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in a target length according to a radar prospective angle.
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional radar device.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 antenna 2 switching unit 3 radar receiving unit 4 wideband receiving unit 5 radar signal processing unit 6 wideband signal processing unit 7 target classification device 8 circulator 9 radar transmission unit 10 wideband modulation signal generating unit 12 radar device 71 target length estimating unit 72 pattern recognition Unit 73 Average processing unit 74 Classification unit a Target length b when viewed from 0 ° direction Target length c when viewed from 30 ° direction c Target length when viewed from 90 ° direction

Claims (7)

目標のレンジ対RCS(レーダ反射断面積)特性を示すレンジプロファイルと当該目標の追尾情報とを入力し当該目標の種類を出力する目標類別装置であって、
前記レンジプロファイルから目標長を推定する目標長推定部と、前記追尾情報を考慮しつつ前記レンジプロファイルのパターン認識を行うパターン認識部と、前記目標長推定部で推定された目標長と前記パターン認識部でパターン認識されたレンジプロファイルとに基づき類別処理を行う類別部とを備え、
前記目標長推定部は、前記レンジプロファイルのピークが一つであればスレショルドレベル以上のレンジプロファイル長Lsを求め、前記レンジプロファイルのピークが複数であれば最初のピークレンジXa及び最後のピークレンジXbを求め、それぞれ所定の計算式を用いて目標長Lを算出する、
目標類別装置。
What is claimed is: 1. A target classifying device which inputs a range profile indicating a target range versus RCS (radar reflection cross-sectional area) characteristics and tracking information of the target, and outputs a type of the target.
A target length estimating unit for estimating a target length from the range profile; a pattern recognizing unit for recognizing the pattern of the range profile in consideration of the tracking information; a target length estimated by the target length estimating unit and the pattern recognition A classification unit that performs a classification process based on the range profile pattern-recognized by the unit ,
The target length estimating unit obtains a range profile length Ls equal to or more than a threshold level if the range profile has one peak, and a first peak range Xa and a last peak range Xb if the range profile has a plurality of peaks. Is calculated, and a target length L is calculated using a predetermined calculation formula.
Target categorization device.
前記所定の計算式は次の(1)式又は(2)式である、
L=Ls−2La−La/√3+C1 …(1)式
L=Xb−Xa+La/√3+C2 …(2)式
(ただし、Laはレンジ分解能、C1,C2は補正項である。)
請求項1記載の目標類別装置。
The predetermined formula is the following formula (1) or (2).
L = Ls−2La−La / √3 + C1 (1)
L = Xb−Xa + La / √3 + C2 (2)
(However, La is a range resolution, and C1 and C2 are correction terms.)
The target classification device according to claim 1.
前記目標長推定部は、前記追尾情報に基づいてレーダの電波発射方向からの見込み角θを計算し、次の(3)式によって前記目標長Lを補正する、The target length estimating unit calculates an expected angle θ from the radar radio wave emission direction based on the tracking information, and corrects the target length L by the following equation (3):
Lo=L/F(θ) …(3)式  Lo = L / F (θ) Equation (3)
(ただし、Loは見込み角を考慮した目標長、F(θ)は見込み角θの関数である。)    (However, Lo is the target length in consideration of the prospective angle, and F (θ) is a function of the prospective angle θ.)
請求項1又は2記載の目標類別装置。  The target classification device according to claim 1 or 2.
ヒット毎に受信電力からRCSを計算し、これらのRCSの平均値を求め、前記レンジプロファイルを補正する平均処理部を更に備えた、
請求項1乃至3のいずれかに記載の目標類別装置
RCS is calculated from the received power for each hit, an average value of these RCSs is obtained, and an average processing unit for correcting the range profile is further provided.
The target classification device according to claim 1.
前記目標長推定部は、前記計算式に含まれる補正項を分解能の大きさに応じて変化させる、
請求項1乃至4のいずれかに記載の目標類別装置
The target length estimating unit changes the correction term included in the calculation formula according to the magnitude of the resolution,
The target classification device according to claim 1.
請求項1乃至5のいずれかに記載の目標類別装置を備えたレーダ装置。A radar device comprising the target classification device according to claim 1 . レーダ電波を送受信するアンテナと、レンジ方向の分解能を向上させるために広帯域変調された信号を発生する広帯域変調信号発生部と、広帯域変調信号を増幅及び周波数変換しレーダ送信信号を生成するレーダ送信部と、送受信信号の切替を行うサーキュレータと、広帯域受信系と狭帯域受信系との切替を行う切替部と、前記狭帯域受信系において受信処理を行うレーダ受信部と、前記狭帯域受信系において信号処理を行うレーダ信号処理部と、前記広帯域受信系において目標からの反射信号を受信する広帯域受信部と、前記広帯域受信系において広帯域で受信された信号を高パルス圧縮する広帯域信号処理部と、高パルス圧縮によってレンジ方向の分解能が向上したレンジプロファイルと追尾情報とに基づき目標類別処理を行う請求項1乃至5のいずれかに記載の目標類別装置と、
を備えたレーダ装置。
An antenna for transmitting and receiving radar radio waves, a wideband modulation signal generating section for generating a signal modulated in a wide band to improve the resolution in the range direction, and a radar transmitting section for amplifying and frequency converting the wideband modulated signal to generate a radar transmission signal A circulator for switching transmission / reception signals, a switching unit for switching between a wideband reception system and a narrowband reception system, a radar reception unit for performing reception processing in the narrowband reception system, and a signal in the narrowband reception system. A radar signal processing unit for performing processing, a wideband receiving unit for receiving a reflected signal from a target in the wideband receiving system, a wideband signal processing unit for high-pulse compressing a signal received in a wideband in the wideband receiving system, claim 1 for target classification process based on a range profile resolution in the range direction is improved by a pulse compression and tracking information A target classification apparatus according to any one of Itaru 5,
Radar device equipped with
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