JP3614362B2 - レーダ装置の干渉波除去装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標物から反射しレベル変動が緩やかなレーダ受信信号に混入した干渉波を除去するレーダ装置の干渉波除去装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は、例えば特開昭63−94183号公報に示された従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。1は例えば、被測定物エコーを示す。2は空中線、3は空中線制御装置、4は送受信装置、5はデータ処理装置、6は計算機、7はディスプレイ装置、8はPPI表示装置を示す。
【0003】
次に動作について説明する。被測定物エコー1は空中線2より発射された電波の反射波として送受信装置4に入力される。送受信装置4では被測定物エコーの強度に対応したビデオ信号を振幅情報として出力する。空中線制御装置3は空中線2を任意の角度に制御するが、通常一定の回転数で空中線2を回転させ、レーダサイトを中心として、被測定物エコー域及びその強度データを得ている。送受信装置4のレーダ受信信号は、データ処理装置5でディジタル化され、距離減衰補正或いは平均値化処理等の定量値把握に必要な処理がなされる。処理後のビデオ信号は計算機6等の二次処理機能により被測定物エコーの強度の定量値化がなされ、CRTディスプレイ装置7等に表示される。また、平均化処理後のデータはPPI表示装置8でもモニターがなされる。
【0004】
図8はデータ処理装置5の構成を示すブロック図である。図において、9はA/Dコンバータ、10は平均化処理回路、11はD/Aコンバータ、14は干渉波除去回路であり、15は入力データ判別に使用する比較値設定器である。
【0005】
次に動作について説明する。従来の干渉波除去処理は、連続した信号の強度についての比較を行い、入力強度が突然大きく変動した場合にその入力を干渉波と見なして置換する処理を行っていた。例えば、3つの連続したパルス(P11,P12,P13)に対して
|P13−P12| > Z > |P12−P11| (1)
(但し、Zはパラメータで、閾値)であるとき、
P13を干渉波と見なして、1サンプリング前のP12で置き換える処理を行っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の干渉波除去装置では、3つの連続したパルス間の強度差を比較しているため、3つの連続パルスの中に2つ以上の干渉波が混入した場合には干渉波が除去できない。また、位相{I,Q(I:実部,Q:虚部)}を用いた処理系においては、信号強度Pは
P = 10log(I2 +Q2 ) (2)
として導出される。そのため、従来の干渉波除去装置では強度P に対しては干渉波が除去されるが、位相情報を持つI,Qに対しては干渉波が除去されないため、ドップラレーダに適用できないなどの問題があった。
【0007】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、位相(I,Q)を用いた処理系で、強度P の干渉波だけでなく、I,Q入力信号に対して位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができ、ドップラレーダ等にも適用できるレーダ装置の干渉波除去装置を得ることを目的とする。
また、位相特性を利用することで、従来方式よりも正確な、または、連続する干渉波の除去等に対して、より効果的なレーダ装置の干渉波除去装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーダ装置の干渉波除去装置は、目標物から反射され、干渉波が混入したレーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号とを導出し、これら実部入力信号と虚部入力信号から干渉波を除去するレーダ装置の干渉波除去装置であって、前記レーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号を導出する実部・虚部導出部と、この実部・虚部導出部から導出された実部入力信号を蓄積する実部メモリと、前記実部・虚部導出部から導出され連続する実部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する実部干渉波検出部と、この実部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、当該干渉波が検出された実部入力信号でなく前記実部メモリに蓄積されている1サンプリング前の実部入力信号を実部出力信号として出力する実部干渉波除去部と、前記実部・虚部導出部から導出された虚部入力信号を蓄積する虚部メモリと、前記実部・虚部導出部から導出され連続する虚部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する虚部干渉波検出部と、この虚部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、当該干渉波が検出された虚部入力信号でなく前記虚部メモリに蓄積されている1サンプリング前の虚部入力信号を虚部出力信号として出力する虚部干渉波除去部と、前記実部出力信号と前記虚部出力信号とを合成してビデオ出力信号を出力する強度算出部とを備えたものである。
【0009】
また、目標物から反射され、干渉波が混入したレーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号とを導出し、これら実部入力信号と虚部入力信号から干渉波を除去するレーダ装置の干渉波除去装置であって、前記レーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号を導出する実部・虚部導出部と、この実部・虚部導出部から導出された実部入力信号を蓄積する実部メモリと、前記実部・虚部導出部から導出され連続する実部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する実部干渉波検出部と、実部入力信号の位相の周期を算出する実部補正演算部と、前記実部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、前記実部補正演算部で算出した前記周期により、当該干渉波が検出された実部入力信号でなく前記実部メモリに蓄積されているサンプリングの1周期前の実部入力信号を実部出力信号として出力する実部干渉波除去部と、前記実部・虚部導出部から導出された虚部入力信号を蓄積する虚部メモリと、前記実部・虚部導出部から導出され連続する虚部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する虚部干渉波検出部と、虚部入力信号の位相の周期を算出する虚部補正演算部と前記虚部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、前記虚部補正演算部で算出した前記周期により、当該干渉波が検出された虚部入力信号でなく前記虚部メモリに蓄積されているサンプリングの1周期前の虚部入力信号を虚部出力信号として出力する虚部干渉波除去部と、前記実部出力信号と前記虚部出力信号とを合成してビデオ出力信号を出力する強度算出部とを備えたものである。
【0010】
さらに、目標物から反射され、干渉波が混入したレーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号とを導出し、これら実部入力信号と虚部入力信号から干渉波を除去するレーダ装置の干渉波除去装置であって、前記レーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号を導出する実部・虚部導出部と、この実部・虚部導出部から導出された実部入力信号を蓄積する実部メモリと、前記実部・虚部導出部から導出され連続する実部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する実部干渉波検出部と、実部入力信号の各サンプリング 毎の予測値を計算する実部補正演算部と、前記実部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、前記実部補正演算部で計算した予測値を実部出力信号として出力する実部干渉波除去部と、前記実部・虚部導出部から導出された虚部入力信号を蓄積する虚部メモリと、前記実部・虚部導出部から導出され連続する虚部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する虚部干渉波検出部と、虚部入力信号の各サンプリング毎の予測値を計算する虚部補正演算部と、前記虚部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、前記虚部補正演算部で計算した予測値を虚部出力信号として出力する虚部干渉波除去部とを備えたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図と共に説明する
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の干渉波除去装置の構成を示すブロック図である。22は実部・虚部導出部で、レーダ受信信号P1 21から実部入力信号IIと虚部入力信号QIが導出される。23は干渉波検出部、24はメモリ、25は補正演算部、26は干渉波除去部であり、干渉波検出部23〜干渉波除去部26で、実部干渉波除去回路27を構成し、実部出力信号IOを出力する。33は干渉波検出部、34はメモリ、35は補正演算部、36は干渉波除去部であり、干渉波検出部33〜干渉波除去部36で、虚部干渉波除去回路37を構成し、虚部出力信号QOを出力する。38は実部出力信号IOと虚部出力信号QOを合成してビデオ出力信号POを得る強度算出部である。なお、42は三角関数でcosとsinの変換をするために、相関を取るものである。
【0012】
また、図2はP1,II,QI,IOの関係を示す説明図である。その(a)は実部軸Reと虚部軸Imと位相を伴う強度P1(レーダ受信信号)との関係を示し、P1の実部軸Re成分がIIであり、P1の虚部軸Im成分がQIである。その(b)で実部入力信号II,虚部入力信号QI,実部出力信号IOの波形を示し、39は実部入力信号IIに混入した干渉波であり、40は虚部入力信号QIに混入した干渉波である。41aは干渉波39の1サンプリング前の値、41bは干渉波39の1周期前の値を示す。実部入力信号IIに関して、この発明の実施の形態1を用いて干渉波除去を行って得た実部出力信号IOの波形を示している。
【0013】
次に動作について説明する。実部干渉波除去回路27に入力された3つの連続する実部入力信号IIの(I11,I12,I13)に対して、干渉波検出部23において、
|I13―I12|及び|I12―I11|を算出し、設定として保持しているしきい値Zとの三者の大小関係を比較する。
|I13―I12| > Z > |I12―I11| (3)
(但し Zはパラメータで、閾値)
つまりI11とI12の変動量が閾値Z未満であり、I13とI12の変動量が閾値Zを超える場合、I13を干渉波39と捉える。この場合、干渉波除去部26において、I13を出力せず、メモリ24内に蓄えられている1サンプリング前のI12(41a)を実部出力信号IOとして出力する。
【0014】
また、虚部干渉波除去回路37に入力された3つの連続する虚部入力信号QIの(Q11,Q12,Q13)に対して、式(3)と同様の関係であれば、同様にして、Q13を出力せず、メモリ34内に蓄えられている1サンプリング前のQ12を虚部出力信号QOとして出力する。
これにより実部入力信号II,虚部入力信号QIのそれぞれに関して、実部干渉波除去回路27,虚部干渉波除去回路37で補正された実部出力信号IO,虚部出力信号QOが出力されるため、位相情報が損なわれない。また、実部出力信号IO及び虚部出力信号QOを強度算出部38に入力して、
PO = 10log(IO 2 +QO 2 ) (4)
において、パルス強度の演算合成がなされるため、強度POに関しても干渉波が除去されている。
【0015】
なお、入力データについての概念図を図3に示す。図3で、68は前々回データC、69は前回データB、70は今回データA、71は干渉波である。
【0016】
実施の形態2.
図2に示すように実部入力信号I1,虚部入力信号Q1は、それぞれP1に対する余弦、正弦としてある周波数を持って変動することから、この正余弦曲線を再生することでより正確な干渉波の補完を行うことができる。
実施の形態1では、干渉波を1サンプリング前の値で置換するものを示したが、実部干渉波除去回路27及び虚部干渉波除去回路37の内部の補正演算部25において、位相の周期を算出し、干渉波除去部26において、メモリ24内に蓄えられている1周期前の値41bで置換してもよく、より正確な正余弦曲線が再生できることから、実施の形態1以上の効果が得られる。
なお、連続した干渉波は、例えば、実施の形態1でサンプリング周期を入力信号の1周期単位とすることで検出でき、検出したときは、1周期前の値で補完する。
【0017】
また、実施の形態1では干渉波が連続して入ってきた場合には除去しきれないが、この正余弦曲線を再生する方式では、連続した干渉波の入力に対しても除去することができるという点で実施の形態1より優れた効果を奏する。
【0018】
実施の形態2では、干渉波除去に1周期前の値41bで置換するものを示したが、補正演算部25において入力信号データの各サンプリング毎の予測値を計算で求め、予測結果と実入力との差が大きい場合に予測結果で置換してもよく、実施の形態2と同様の効果を奏する。
【0019】
干渉波除去に、図4に示すように実部入力信号I1と虚部入力信号Q1の相関を取って数サンプリング前からの挙動により推測される予測結果41cで置換してもよく、実施の形態2と同様の効果を奏する。
【0020】
実施の形態1〜2では、干渉波除去に干渉波が入力する前の波形から得られる値で置換するものを示したが、図5に示すように干渉波が検出された前後の関係より算出した結果、即ち、干渉波が検出された前後1〜数サンプリング分の値41dをモニタし、その中間値又は平均値を用いて置換してもよく、実施の形態1〜2と同様の効果が得られる。
【0021】
上述では、干渉波除去に干渉波が検出された前後1〜数サンプリング分の値をモニタし、その中間値又は平均値で置換するものを示したが、連続して干渉波が入力した場合には干渉波が除去できない。そのため、図6に示すように、干渉波が検出された前後数サンプリング分はガードをかけてその前後1〜数サンプリング分の値41eをモニタして得られた中間値又は平均値の演算結果で置換することで、連続した干渉波の入力に対しても除去することができ、優れた効果が得られる。
【0022】
実施の形態2では、干渉波除去に1周期前の値で置換することで正余弦曲線を再生するものを示したが、3次曲線によるフィッティングを用いてもよく、上述と同様の効果を奏する。
【0023】
上述では、干渉波除去のために3次曲線のフィッティングを用いるものを示したが、3次曲線のフィッティングの代わりにスプライン補完を用いてもよく、上述と同様の効果を奏する。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のレーダ装置の干渉波除去装置によれば、目標物から反射しレベル変動が緩やかなレーダ受信信号から干渉波を除去するものにおいて、前記レーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号を導出し、前記実部入力信号から干渉波を除去して実部出力信号を得ると共に、前記虚部入力信号から干渉波を除去して虚部出力信号を得るようにしたので、実部入力信号と虚部入力信号に対して位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができ、ドップラレーダ等にも適用できるレーダ装置の干渉波除去装置を得ることができる。
【0025】
また、実部入力信号から干渉波を除去して得た実部出力信号と、虚部入力信号から干渉波を除去して得た虚部出力信号を合成してビデオ出力信号を得るので、強度P1の干渉波だけでなく、実部入力信号と虚部入力信号に対して位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができる。
【0026】
また、干渉波を1サンプリング前の値で置換することにより除去を行うので、位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができる。
【0027】
また、干渉波を干渉波の1周期前の値で置換することにより除去を行うので、位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができ、より正確な正余弦曲線が再生できる。
【0028】
また、干渉波を入力信号データの予測結果で置換することにより除去を行うので、位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができ、正余弦曲線が再生できる。
【0029】
また、干渉波を、干渉波の前後のサンプリング値の中間値又は平均値で置換することにより除去を行うならば、位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができる
。
【0030】
また、干渉波を、干渉波が検出された前後のサンプリング分にガードをかけ、その前後のサンプリング分の値の中間値又は平均値で置換することにより除去を行うならば、位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができ、連続した干渉波に対してもより正確に再生できる。
【0031】
また、干渉波を3次曲線でフィッティングした値で置換することにより除去を行うならば、位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができる。
【0032】
さらにまた、干渉波をスプライン補完した値で置換することにより除去を行うならば、位相情報を損なうことなく干渉波の除去ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1の干渉波除去装置の構成を示すブロック図である。
【図2】P1,II,QI,IOの関係を示す説明図である。
【図3】入力データについての概念図である。
【図4】実施の形態3の概念を示す図である。
【図5】実施の形態3の概念を示す図である。
【図6】実施の形態3の概念を示す図である。
【図7】従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図8】図7のデータ処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
22 実部・虚部導出部 23,33 干渉波検出部
24,34 メモリ 25,35 補正演算部
26,36 干渉波除去部 27 実部干渉波除去回路
37 虚部干渉波除去回路 38 強度算出部。
Claims (3)
- 目標物から反射され、干渉波が混入したレーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号とを導出し、これら実部入力信号と虚部入力信号から干渉波を除去するレーダ装置の干渉波除去装置であって、
前記レーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号を導出する実部・虚部導出部と、
この実部・虚部導出部から導出された実部入力信号を蓄積する実部メモリと、
前記実部・虚部導出部から導出され連続する実部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する実部干渉波検出部と、
この実部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、当該干渉波が検出された実部入力信号でなく前記実部メモリに蓄積されている1サンプリング前の実部入力信号を実部出力信号として出力する実部干渉波除去部と、
前記実部・虚部導出部から導出された虚部入力信号を蓄積する虚部メモリと、
前記実部・虚部導出部から導出され連続する虚部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する虚部干渉波検出部と、
この虚部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、当該干渉波が検出された虚部入力信号でなく前記虚部メモリに蓄積されている1サンプリング前の虚部入力信号を虚部出力信号として出力する虚部干渉波除去部と、
前記実部出力信号と前記虚部出力信号とを合成してビデオ出力信号を出力する強度算出部とを備えたレーダ装置の干渉波除去装置。 - 目標物から反射され、干渉波が混入したレーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号とを導出し、これら実部入力信号と虚部入力信号から干渉波を除去するレーダ装置の干渉波除去装置であって、
前記レーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号を導出する実部・虚部導出部と、
この実部・虚部導出部から導出された実部入力信号を蓄積する実部メモリと、
前記実部・虚部導出部から導出され連続する実部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する実部干渉波検出部と、
実部入力信号の位相の周期を算出する実部補正演算部と、
前記実部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、前記実部補正演算部で算出した前記周期により、当該干渉波が検出された実部入力信号でなく前記実部メモリに蓄積されているサンプリングの1周期前の実部入力信号を実部出力信号として出力する実部干渉波除去部と、
前記実部・虚部導出部から導出された虚部入力信号を蓄積する虚部メモリと、
前記実部・虚部導出部から導出され連続する虚部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する虚部干渉波検出部と、
虚部入力信号の位相の周期を算出する虚部補正演算部と
前記虚部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、前記虚部補正演算部で算出した前記周期により、当該干渉波が検出された虚部入力信号でなく前記虚部メモリに蓄積されているサンプリングの1周期前の虚部入力信号を虚部出力信号として出力する虚部干渉波除去部と、
前記実部出力信号と前記虚部出力信号とを合成してビデオ出力信号を出力する強度算出部とを備えたレーダ装置の干渉波除去装置。 - 目標物から反射され、干渉波が混入したレーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号とを導出し、これら実部入力信号と虚部入力信号から干渉波を除去するレーダ装置の干渉波除去装置であって、
前記レーダ受信信号から実部入力信号と虚部入力信号を導出する実部・虚部導出部と、
この実部・虚部導出部から導出された実部入力信号を蓄積する実部メモリと、
前記実部・虚部導出部から導出され連続する実部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する実部干渉波検出部と、
実部入力信号の各サンプリング毎の予測値を計算する実部補正演算部と、
前記実部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、前記実部補正演算部で計算した予測値を実部出力信号として出力する実部干渉波除去部と、
前記実部・虚部導出部から導出された虚部入力信号を蓄積する虚部メモリと、
前記実部・虚部導出部から導出され連続する虚部入力信号の大小関係に基づいて干渉波の有無を検出する虚部干渉波検出部と、
虚部入力信号の各サンプリング毎の予測値を計算する虚部補正演算部と、
前記虚部干渉波検出部により干渉波が検出されたときは、前記虚部補正演算部で計算した予測値を虚部出力信号として出力する虚部干渉波除去部とを備えたレーダ装置の干渉波除去装置。
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