JP3631458B2 - Radar signal processing device - Google Patents

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JP3631458B2 JP2001343472A JP2001343472A JP3631458B2 JP 3631458 B2 JP3631458 B2 JP 3631458B2 JP 2001343472 A JP2001343472 A JP 2001343472A JP 2001343472 A JP2001343472 A JP 2001343472A JP 3631458 B2 JP3631458 B2 JP 3631458B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ信号処理装置に係り、更に詳しくは、目標の物理的形状を高解像度で表示するためのＩＳＡＲ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ：逆合成開口レーダ）におけるビデオ信号処理の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ）の構成を示したブロック図である。この逆合成開口レーダは、パルスレーダ部Ａ１、レーダ信号処理部Ｂ１および表示装置Ｃ１からなる。パルスレーダ部Ａ１は、アンテナ１１、サーキュレータ１２、送信機１３、受信機１４およびアンテナ制御器１５からなり、レーダ信号処理部Ｂ１は、ビデオ信号切替部２、追尾処理部３およびＩＳＡＲ処理部４からなる。
【０００３】
受信機１４で生成された送信種信号は、送信機１３で周波数変換および高周波増幅が行われ、高周波のパルス信号がレーダ送信信号として生成される。この送信信号は、サーキュレータ１２を経由してアンテナ１１から自由空間に放出される。放出されたパルス波は、目標で反射され、その反射エコーがアンテナ１１により受信される。この受信信号は、サーキュレータ１２を経由して受信機１４に入力され、ビデオ信号が生成される。このビデオ信号には、送受信時間に相当する目標までの距離情報や、受信レベルに相当する振幅情報、受信波の位相情報などが含まれている。
【０００４】
パルスレーダ部Ａ１で生成されたビデオ信号は、ビデオ信号切替部２を介して、追尾処理部３に入力される。追尾処理部３は、このビデオ信号に基づいて、目標の探知及び追尾を行っている。目標探知とは、レーダによって未知の目標を検出する処理であり、目標追尾とは、既に検出された目標位置に基づいて当該目標が次に観測される位置（予測値）を予測する処理である。既知の目標について次の掃引時に観測される位置が予測できれば、掃引ごとに順に観測される目標の間で同一性を判別することができ、特定の目標を継続的に追尾することができる。
【０００５】
図８は、目標追尾処理の概略を説明するための説明図である。図中のＳ１、Ｓ２は過去の観測値、Ｔ３は予測値、Ｇは追尾ゲート、Ｓ３はＴ３の予測後に得られた観測値である。予測値Ｔ３は、同一目標に関する過去の２以上の観測値Ｓ１、Ｓ２に基づいて次回掃引時に目標が観測される位置として予測され、追尾ゲートＧは、予測値Ｔを中心とする所定の大きさの領域（ここでは円形領域）として定義される。そして、次の掃引時にゲートＧ内で観測値Ｓ３が観測されたとき、予測値Ｔ３と観測値Ｓ３との荷重平均を追尾している当該目標とする。ゲートＧ内で複数の観測値が得られた場合にも、予測値と得られた観測値との荷重平均を求めることにより、それを現在追尾している目標とする。
【０００６】
追尾処理部３は、アンテナ制御器１５を介してアンテナ１１を駆動制御している。初探知の場合、目標が未探知であるため、追尾処理部３は、アンテナ１１を全方向に回転させるようにアンテナ制御器１５へ制御信号を出力する。目標が探知されると、追尾処理部３は、徐々にアンテナ１１の回転角を小さくして行き、最終的には所定の目標のみが探知される程度にまで微小な回転角でアンテナを回転させるように、アンテナ制御器１５に指示する。本明細書では、このときの状態を捕捉と呼ぶ。なお、捕捉される目標は、オペレータが指定してもよいし、追尾処理部３が探知目標の中から自動的に決定してもよい。
【０００７】
ビデオ信号切替部２は、パルスレーダ部Ａ１からのビデオ信号を追尾処理部３又はＩＳＡＲ処理部４のいずれかに選択的に出力している。目標探知時には、ビデオ信号が追尾処理部３へ出力されるが、目標の捕捉後は、ＩＳＡＲ処理部４へ出力するように切り替わる。
【０００８】
ＩＳＡＲ処理部４は、入力されるビデオ信号に対し信号処理を行って、目標の物理的形状を高解像度で表示するためのＩＳＡＲ画像信号を生成し、このＩＳＡＲ画像が、ＣＲＴ、ＬＣＤ等からなる表示装置Ｃ１の表示画面に表示される。このＩＳＡＲ処理部４は、更に、ビデオ信号切出処理部４１、距離補償処理部４２、位相補償処理部４３、長さ計測処理部４４、ＦＦＴ処理部４５および振幅検波処理部４６により構成される。
【０００９】
ビデオ信号は、ビデオ信号切出処理部４１において、追尾処理部３からの指示に基づいて、表示装置Ｃ１で表示されるＩＳＡＲ画像にあわせた大きさに切り出される。切り出されたビデオ信号は、距離補償処理部４２でレーダパルス間におけるレンジ方向の変動が補償され、位相補償処理部４３でレーダパルス間における位相の変動が補償され、長さ計測処理部４４で目標のレンジ長さが計測される。その後、ＦＦＴ処理部４５でフーリエ変換され、振幅検波処理部４６で振幅検波されてＩＳＡＲ画像信号が生成される。
【００１０】
このような逆合成開口レーダでは、パルスレーダ部Ａ１が複数のパルス波を順に放出してビデオ信号を生成するとともに、ＩＳＡＲ処理部４において、各レーダパルス間における距離補償、位相補償などを行うことによって、高解像度のＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、逆合成開口レーダ以外の探索レーダ装置等において行われている一般的な追尾処理の一例を示した図である。図中のＳ１〜Ｓ５は観測値、Ｔ３〜Ｔ５は予測値、Ｕ３〜Ｕ５は平滑値を示している。目標は図９の左下から右上に移動している場合に、最初の２サンプルは、観測値Ｓ１，Ｓ２がそのまま用いられるが、３サンプリング目からは、最初の２サンプルに基づいて求められた予測値Ｔ３と、実際に得られた観測値Ｓ３の位置を重みづけ平均を行って平滑値Ｕ３を求めている。
【００１２】
この平滑値Ｕ３は、現在、目標がいる位置と考えられるため、次に予測される予測値Ｔ４は、観測値Ｓ２と平滑値Ｕ３に基づいて求められ、その後、実際の観測値Ｓ４が得られれば、予測値Ｔ４と観測値Ｓ４に基づいて平滑値Ｕ４が求められる。その後も同様にして、予測値Ｔ５が、平滑値Ｕ３及びＵ４に基づいて求められ、観測値Ｓ５と予測値Ｔ５に基づいて平滑値Ｕ５が求められる。
【００１３】
図１０は、図７の追尾処理部３において行われる追尾処理の一例を示した図である。図７に示した逆合成開口レーダでは、目標が捕捉されると、ビデオ信号切替部２がビデオ信号の出力先を追尾処理部３からＩＳＡＲ処理部４へ切り替える。この切り替え後は、追尾処理部３にビデオ信号が入力されないが、追尾処理部３は追尾処理を継続している。
【００１４】
観測値Ｓ４が観測された後にＩＳＡＲ処理が開始されたとすると、予測値Ｔ５〜Ｔ７は全て、ＩＳＡＲ処理開始前の観測値から得られた平滑値Ｕ３及びＵ４に基づいて求めるられることになる。つまり、平滑値Ｕ３及びＵ４に基づき予測値Ｔ５が求められ、平滑値Ｕ４及び予測値Ｔ５に基づいて予測値Ｔ６が求められという様に予測値がそのまま平滑値として用いられることになる。
【００１５】
このため、従来の逆合成開口レーダでは、追尾処理部３における追尾精度がＩＳＡＲ処理開始後は低下するという問題があった。例えば、ビデオ信号切出処理部４１が追尾処理部３によって指示された切出領域を切り出しても、捕捉目標（の一部）が当該切出領域内に含まれていない場合があり、また、目標が急激な運動をした場合には失探してしまう場合があった。
【００１６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、ＩＳＡＲ処理開始後にビデオ信号が入力されない追尾処理部における処理精度を向上させることを目的とする。また、ＩＳＡＲ処理中に失探が生ずるのを抑制し、あるいは、失探を検出して再度探索を開始し、あるいは、捕捉目標を正確に捉えたＩＳＡＲ画像を生成することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、ビデオ信号に基づいて目標追尾を行う追尾処理部と、ビデオ信号に基づいて捕捉目標に関する高分解能レーダ画像を生成するＩＳＡＲ処理部と、パルスレーダからのビデオ信号を目標の捕捉前は追尾処理部へ出力し、目標の捕捉後はＩＳＡＲ処理部へ出力するビデオ信号切替部とを備えて構成される。このＩＳＡＲ処理部は、入力されたビデオ信号から捕捉目標を含む所定領域のビデオ信号を切り出すビデオ信号切出処理手段と、切り出されたビデオ信号について、レーダパルス間における目標距離の変動を補償する距離補償手段とを有し、追尾処理部が、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に距離補償手段で求められた目標距離の変動量に基づいて目標の予測値を求めるように構成される。
【００１８】
請求項２に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、上記ＩＳＡＲ処理部が、レーダパルス間での目標位相の変動を補償する位相補償手段を備え、上記追尾処理部が、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に位相補償手段で求められた目標位相の変動量に基づいて追尾ゲートを制御するように構成される。
【００１９】
請求項３に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、上記追尾処理部は追尾ゲートを制御するためのカルマンフィルタを備え、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に上記位相補償手段で求められたビデオ信号の位相補償量をカルマンフィルタの駆動雑音として用いるように構成される。
【００２０】
請求項４に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、請求項１のＩＳＡＲ処理部が、更に、ビデオ信号切出処理手段において切り出されたビデオ信号に基づいて捕捉目標のレンジ方向に関する長さを計測する長さ計測手段を有して構成される。そして、上記追尾処理部が、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に長さ計測手段により求められた目標長さに基づいて目標の失探の判定を行い、この判定結果に基づいて、ビデオ信号切替部がパルスレーダからのビデオ信号を追尾処理部へ出力させるとともに、追尾処理部が目標探索を開始する。
【００２１】
請求項５に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、請求項１のＩＳＡＲ処理部が、更に、ビデオ信号切出処理手段において切り出されたビデオ信号に基づいて捕捉目標のレンジ方向に関する長さを計測するとともに、切り出された領域内における目標の位置を求める長さ計測手段を有して構成される。そして、上記追尾処理部が、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に長さ計測手段で求められた目標長さ及び切出領域内の目標位置に基づいてビデオ信号切出処理部における切出領域を変更する。
【００２２】
請求項６に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、上記追尾処理部が、長さ計測手段で求められた２以上の目標長さを記憶し、これらの値の比較結果に基づいて切出領域の変更を決定するように構成される。
請求項６に記載の本発明によるレーダ信号処理装置は、上記追尾処理部が、長さ計測手段により求められた目標長さに基づいて目標の失探の判定を行い、この判定結果に基づいて目標探索を行うように構成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置を含む逆合成開口レーダの一構成例を示したブロック図である。この逆合成開口レーダは、パルスレーダ部Ａ１、レーダ信号処理部Ｂ２および表示装置Ｃ１からなる。パルスレーダ部Ａ１は、アンテナ１１、サーキュレータ１２、送信機１３、受信機１４およびアンテナ制御器１５からなり、レーダ信号処理部Ｂ２は、ビデオ信号切替部２、追尾処理部３およびＩＳＡＲ処理部４からなる。また、ＩＳＡＲ処理部４は、ビデオ信号切出処理部４１、距離補償処理部４２、位相補償処理部４３、長さ計測処理部４４、ＦＦＴ処理部４５および振幅検波処理部４６により構成される。
【００２４】
ビデオ信号切出処理部４１は、捕捉目標を含む所定の領域が追尾処理部３によって指定され、入力されたビデオ信号から当該領域のビデオ信号を切り出している。この切出領域は、ビデオ信号のレンジ方向に関する連続する一部分であり、追尾処理部３は、切出領域が捕捉目標を含むように、その幅を捕捉目標の大きさ（レンジ方向の長さ）に基づいて決定し、そのオフセットを捕捉目標の位置（レンジ方向の位置）に基づいて決定する。
【００２５】
距離補償処理部４２は、ビデオ信号切出処理部４１で切り出されたビデオ信号について、レーダパルス間におけるレンジ方向の距離の変動を補償している。目標が移動している場合、レーダから目標までの距離は順に放出されるレーダパルスごとに変化し、各ビデオ信号における目標のレンジ方向の位置が一致しなくなる。このため、各ビデオ信号について、そのビデオ信号おける目標距離と、基準となるビデオ信号における目標距離との差（相対距離）を求め、この相対距離分だけ当該ビデオ信号を補償している。例えば、ビデオ信号中の振幅ピークのレンジ方向の位置が一致するように、各ビデオ信号についてレンジ方向のオフセットを調整すればよい。
【００２６】
位相補償処理部４３は、距離補償処理部４２で距離補償されたビデオ信号について、レーダパルス間における位相の変動を補償している。目標速度が変化している場合、その加速度によってドップラ周波数がレーダパルスごとに変化するため、各ビデオ信号における目標の位相が一致しなくなる。このため、各ビデオ信号について、そのビデオ信号における目標の位相と、ビデオ信号中の振幅ピークなどの基準となるビデオ信号の位相の差分を求めることにより、位相の補償を行う。
【００２７】
長さ計測処理部４４は、目標のレンジ方向の長さを求めている。この目標長さは、レーダからの距離ごとに各ビデオ信号の振幅を積算してレンジプロファイルを求め、当該レンジプロファイルを所定の閾値レベルと比較することによって求められる。
【００２８】
追尾処理部３は、距離補償処理部４２で求められた距離補償量に基づいて目標追尾を行う。すなわち、前回の平滑値に相対距離を加えた擬似的な観測値を求め、この値を観測値として代用することにより新たな平滑値を求めることができる。例えば、Ｒ−θ座標系により追尾処理を行っている場合であれば、前回の平滑値ＲＳ−１、相対距離ＲＭを用いて疑似的な観測値ＲＳは次式により求められる。
ＲＳ＝ＲＳ−１＋ＲＭ （１）
【００２９】
図２は、追尾処理部３による追尾処理の動作の一例を示した説明図である。図中のＳ１〜Ｓ４は観測値、Ｖ５およびＶ６は擬似的な観測値、Ｔ３〜Ｔ６は予測値、Ｕ３〜Ｕ６は平滑値である。ここでは、観測値Ｓ４までが観測された後にＩＳＡＲ処理が開始され、その後、追尾処理部３は観測値Ｓ６、Ｓ７を取得することができない。このため、擬似的な観測値Ｖ５、Ｖ６を求めて、それぞれを観測値Ｓ５、Ｓ６として用いて平滑値Ｕ５、Ｕ６を求めている。
【００３０】
すなわち、前回の平滑値Ｕ４に今回の相対距離を加えて、擬似観測値Ｖ５を求め、予測値Ｔ５との加重平均から平滑値Ｕ５を求め、更に、平滑値Ｕ４、Ｕ５に基づいて予測値Ｔ６を求める。以下、同様にして、平滑値Ｕ５に次回の相対距離を加えて，擬似観測値Ｖ６を求め、予測値Ｔ６との加重平均から平滑値Ｕ６を求める。
【００３１】
本実施の形態によれば、ＩＳＡＲ処理部４の距離補償処理部４２で求められる距離補償量に基づいて、追尾処理部３が擬似的な観測値を求め、この値を観測値として追尾処理を行っている。このため、ＩＳＡＲ処理中は、ＩＳＡＲ処理開始前の観測値や平滑値に基づいて追尾処理を行う従来の逆合成開口レーダに比べて、高精度の追尾処理を行うことができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、追尾処理部が直近の２つの平滑値に基づいて予測値を求める場合の例について説明したが、３以上の平滑値を用いて追尾処理を行う場合にも本発明を提供することができることはもちろんである。
【００３３】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２によるレーダ信号処理装置を含む逆合成開口レーダの一構成例を示したブロック図である。この逆合成開口レーダは、パルスレーダ部Ａ１、レーダ信号処理部Ｂ３および表示装置Ｃ１からなる。また、ＩＳＡＲ処理部４は、ビデオ信号切出処理部４１、距離補償処理部４２、位相補償処理部４３、長さ計測処理部４４、ＦＦＴ処理部４５および振幅検波処理部４６により構成される。なお、図１の逆合成開口レーダと比較すれば、追尾処理部３が、位相補償処理部４３の出力に基づき動作する点で異なる。
【００３４】
追尾処理部３は、追尾処理を行う際に位相補償処理部４３で求められた位相補償量に基づいて目標追尾処理を行っている。すなわち、目標の加速度を駆動雑音として用いることにより追尾ゲートの大きさを調節している。例えば、カルマンフィルタを用いて追尾ゲートの大きさを制御している場合、等速直線運動等のモデルからのずれを表す駆動雑音ｗ（ｋ）の共分散行列Ｑ（ｋ）は以下の式で表される。
【００３５】

Figure 0003631458
【００３６】
追尾処理部３は、上式で用いられるσｗ（ｋ）に、位相補償処理部４３で求められた加速度を代入することによって、目標を失探しないように追尾ゲートＧの大きさを調節することができる。つまり、モデルからのずれが大きい場合（例えば、速度の変化が大きい場合）には追尾ゲートを大きくする一方、モデルに近い場合にはゲートを小さくしている。
【００３７】
本実施の形態によれば、ＩＳＡＲ処理部４における位相補償処理部４３で求められる加速度に基づいて、追尾処理部３が追尾ゲートの大きさを制御して追尾処理を行っている。このため、従来の逆合成開口レーダに比べて、失探が生じにくくなるとともに、高精度の追尾処理を行うことができる。
【００３８】
実施の形態３．
図４は 本発明の実施の形態３によるレーダ信号処理装置を含む逆合成開口レーダの一構成例を示したブロック図である。この逆合成開口レーダは、パルスレーダ部Ａ１、レーダ信号処理部Ｂ４および表示装置Ｃ１からなる。また、ＩＳＡＲ処理部４は、ビデオ信号切出処理部４１、距離補償処理部４２、位相補償処理部４３、長さ計測処理部４４、ＦＦＴ処理部４５および振幅検波処理部４６により構成される。なお、図１、３の逆合成開口レーダと比較すれば、追尾処理部３が、長さ計測処理部４４の出力に基づき動作する点で異なる。
【００３９】
図５及び図６は、長さ計測処理部４４が、各レーダパルスについてレーダからの所定距離ごとの振幅を求め、求められた振幅を前記距離ごとに積算して求めたレンジプロファイルの一例を示した図である。ビデオ信号の切出領域内に目標が存在する場合には、図７に示したようにレンジプロファイルにピークが発生し、目標が存在しない場合には、図８に示したようにレンジプロファイルにピークが発生しない。
【００４０】
ＩＳＡＲ処理中の長さ検出処理部４４は、レンジプロファイルに対してＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理等を行ってレンジプロファイルのピークを検出し、この検出結果から目標の有無を判定し、判定結果を追尾処理部３へ出力する。追尾処理部３では、この判定結果に基づいて目標を失探したか否かを判定し、目標失探と判定された場合には、ビデオ信号切替部２が、ビデオ信号の出力先をＩＳＡＲ処理部４から追尾処理部３へ切り替え、追尾処理部３が再び目標探索を開始して目標を見つけ直す。追尾処理部３による失探の判定は、例えば、長さ検出処理部４４からの判定結果を過去Ｎ回分（Ｎは予め定められた２以上の回数）記憶し、目標なしの判定結果がＮ回続いた場合に、目標を失探したと判断する。
【００４１】
本実施の形態によれば、ＩＳＡＲ処理部４の長さ計測処理部４４でのピーク検出結果に基づいて、追尾処理部３が目標を失探したか否かを判定し、探索処理を開始する。このため、目標失探時に追尾処理部３が自動的に探索処理を開始して目標を捉え直すことができる。
【００４２】
実施の形態４．
本実施の形態では、捕捉目標が、表示装置Ｃ１においてＩＳＡＲ画像として正しく表示されない場合、例えば目標の一部だけが表示されている場合に、自動的に正しいＩＳＡＲ画像を表示させることができる逆合成開口レーダについて説明する。本発明の実施の形態４による逆合成開口レーダの構成例は、実施の形態３の図４と同様であるが、追尾処理部３及び長さ計測処理部４４の動作が異なる。このため、本実施の形態では、図４及び図５を用いて説明する。
【００４３】
長さ計測処理部４４は、レンジプロファイルに基づいて、ビデオ信号切出処理部４１で切り出されたビデオ信号中の目標長さと、切出領域内における目標のレンジ方向の偏りを求め、追尾処理部３へ出力している。目標長さは、レンジプロファイルと、所定の閾値レベルとを比較することによって求められる。図５では、閾値レベルとの比較結果から、距離Ｌ１からＬ２（＞Ｌ１）までが目標であるとわかり、目標長さが（Ｌ２−Ｌ１）であると求めることができる。また、切出領域内での偏りは、切出領域の端から目標までのレンジ方向の距離、つまり、切出領域左端からＬ１までの距離と、切出領域右端からＬ２までの距離として求めることができる。
【００４４】
追尾処理部３は、長さ計測処理部４４からの出力に基づいて、ビデオ信号切出処理部４１で適切な切出領域が用いられていないことを判別する。つまり、捕捉目標の一部又は全部が切出領域からはみ出している状態を判別する。そして、新たに切出領域を求めて、ビデオ信号切出処理部４１へ切出領域の変更を指示する。
【００４５】
追尾処理部３による切出領域の誤りの判定は、例えば、長さ検出処理部４４で求められた目標長さを過去Ｎ回分（Ｎは予め定められた回数）記憶し、これらの目標長さを比較して、目標長さが短くなったことを検出すれば行うことができる。新たな切出領域は、これまでの切出領域を、切出領域内における目標の偏りを補償する方向へ目標長さが短くなった量だけ移動させた領域として求めることができる。例えば、Ｌ１が切出領域の左端に一致すれば、切出領域を距離が近くなる方向に移動させ、Ｌ２が切出領域の右端に一致すれば、切出領域を距離が遠くなる方向に移動させる。
【００４６】
本実施の形態によれば、ＩＳＡＲ処理部４における長さ計測処理部４４で求められた目標長さと、切出領域内での目標位置（又は目標の偏り）に基づいて、追尾処理部３が、切出領域の誤りを判別し、ビデオ信号切出処理部４１で用いられる切出領域を自動的に変更している。このため、表示装置Ｃ１において正しくＩＳＡＲ画像を表示させることができる。
【００４７】
なお、目標長さがゼロの場合には、実施の形態３の場合と同様、目標失探が発生したと判別して、探索を開始する。また、上記の実施の形態１から４の構成を同時に２以上組み合わせた逆合成開口レーダを実現することができるのはもちろんである。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によるレーダ信号処理装置は、ビデオ信号に基づいて目標追尾を行う追尾処理部と、ビデオ信号に基づいて捕捉目標に関する高分解能レーダ画像を生成するＩＳＡＲ処理部と、パルスレーダからのビデオ信号を目標の捕捉前は追尾処理部へ出力し、目標の捕捉後はＩＳＡＲ処理部へ出力するビデオ信号切替部とを備えたレーダ信号処理装置であって、ＩＳＡＲ処理開始後にビデオ信号が入力されない追尾処理部を、ＩＳＡＲ処理部における処理結果に基づいて動作させることにより処理精度を向上させることができる。
【００４９】
特に、ＩＳＡＲ処理部の距離補償処理部における補償量を用いることにより追尾処理部における処理精度を向上させ、あるいは、ＩＳＡＲ処理部の位相補償処理部における補償量を用いることにより追尾処理部における処理精度を向上させ、あるいは、ＩＳＡＲ処理部の長さ計測処理部における測定量を用いることにより追尾処理部で求められるビデオ信号の切出領域の精度を向上させることができる。更に、ＩＳＡＲ処理部の長さ計測処理部にで求められた値を用いることにより追尾処理部において失探を判別して自動的に探索処理を再開させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置を含む逆合成開口レーダの一構成例を示したブロック図である。
【図２】追尾処理部３による追尾処理の動作の一例を示した説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２によるレーダ信号処理装置を含む逆合成開口レーダの一構成例を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３及び４によるレーダ信号処理装置を含む逆合成開口レーダの一構成例を示したブロック図である。
【図５】長さ計測処理部４４が求めたレンジプロファイルの一例を示した図であり、目標がある場合が示されている。
【図６】長さ計測処理部４４が求めたレンジプロファイルの一例を示した図であり、目標がない場合が示されている。
【図７】従来の逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ）の構成を示したブロック図である。
【図８】目標追尾処理の概略を説明するための説明図である。
【図９】逆合成開口レーダ以外の探索レーダ装置等において行われている一般的な追尾処理の一例を示した図である。
【図１０】図７の追尾処理部３において行われる追尾処理の一例を示した図である。
【符号の説明】
Ａ１ パルスレーダ部、 Ｂ１〜Ｂ４ レーダ信号処理部、Ｃ１ 表示装置、
１１ アンテナ、１２ サーキュレータ、１３ 送信機、１４ 受信機、
１５ アンテナ制御器、
２ ビデオ信号切替部、３ 追尾処理部、ＩＳＡＲ処理部、
４１ ビデオ信号切出処理部、４２ 距離補償処理部、４３ 位相補償処理部、
４４ 計測処理部、４４ 検出処理部、４５ ＦＦＴ処理部、
４６ 振幅検波処理部、
Ｇ 追尾ゲート、Ｓ１〜Ｓ６ 観測値、Ｔ１〜Ｔ６ 予測値、
Ｕ３〜Ｕ６ 平滑値、Ｖ５，Ｖ６ 擬似的観測値。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar signal processing apparatus, and more particularly to improvement of video signal processing in an ISAR (Inverse Synthetic Aperture Radar) for displaying a target physical shape with high resolution.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional inverse synthetic aperture radar (ISAR). This inverse synthetic aperture radar includes a pulse radar unit A1, a radar signal processing unit B1, and a display device C1. The pulse radar unit A1 includes an antenna 11, a circulator 12, a transmitter 13, a receiver 14, and an antenna controller 15. The radar signal processing unit B1 includes a video signal switching unit 2, a tracking processing unit 3, and an ISAR processing unit 4. Become.
[0003]
The transmission seed signal generated by the receiver 14 is subjected to frequency conversion and high frequency amplification by the transmitter 13, and a high frequency pulse signal is generated as a radar transmission signal. This transmission signal is emitted from the antenna 11 to the free space via the circulator 12. The emitted pulse wave is reflected by the target, and the reflected echo is received by the antenna 11. This received signal is input to the receiver 14 via the circulator 12, and a video signal is generated. This video signal includes distance information to the target corresponding to the transmission / reception time, amplitude information corresponding to the reception level, phase information of the received wave, and the like.
[0004]
The video signal generated by the pulse radar unit A1 is input to the tracking processing unit 3 via the video signal switching unit 2. The tracking processing unit 3 performs target detection and tracking based on the video signal. The target detection is a process of detecting an unknown target by the radar, and the target tracking is a process of predicting a position (predicted value) at which the target is next observed based on the already detected target position. . If the position observed at the next sweep for a known target can be predicted, it is possible to determine the identity among the targets observed in order for each sweep, and it is possible to continuously track a specific target.
[0005]
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an outline of the target tracking process. In the figure, S1 and S2 are past observed values, T3 is a predicted value, G is a tracking gate, and S3 is an observed value obtained after prediction of T3. The predicted value T3 is predicted as a position where the target is observed at the next sweep based on two or more past observed values S1 and S2 relating to the same target, and the tracking gate G has a predetermined size centered on the predicted value T. Region (here, a circular region). Then, when the observed value S3 is observed in the gate G during the next sweep, it is set as the target tracking the load average of the predicted value T3 and the observed value S3. Even when a plurality of observed values are obtained in the gate G, the weighted average of the predicted value and the obtained observed value is obtained, and this is set as the target currently being tracked.
[0006]
The tracking processing unit 3 controls the drive of the antenna 11 via the antenna controller 15. In the first detection, since the target is not detected, the tracking processing unit 3 outputs a control signal to the antenna controller 15 so as to rotate the antenna 11 in all directions. When the target is detected, the tracking processing unit 3 gradually decreases the rotation angle of the antenna 11, and finally rotates the antenna at a minute rotation angle to such an extent that only a predetermined target is detected. Thus, the antenna controller 15 is instructed. In this specification, this state is called capture. The target to be captured may be specified by the operator, or the tracking processing unit 3 may automatically determine from the detection targets.
[0007]
The video signal switching unit 2 selectively outputs the video signal from the pulse radar unit A1 to either the tracking processing unit 3 or the ISAR processing unit 4. At the time of target detection, the video signal is output to the tracking processing unit 3, but after the target is captured, the video signal is switched to be output to the ISAR processing unit 4.
[0008]
The ISAR processing unit 4 performs signal processing on the input video signal to generate an ISAR image signal for displaying the target physical shape with high resolution, and this ISAR image is composed of a CRT, LCD, or the like. It is displayed on the display screen of the display device C1. The ISAR processing unit 4 further includes a video signal cutout processing unit 41, a distance compensation processing unit 42, a phase compensation processing unit 43, a length measurement processing unit 44, an FFT processing unit 45, and an amplitude detection processing unit 46. .
[0009]
The video signal is cut out in the video signal cut-out processing unit 41 in accordance with an instruction from the tracking processing unit 3 to a size matching the ISAR image displayed on the display device C1. The extracted video signal is compensated for the range variation between the radar pulses by the distance compensation processing unit 42, the phase variation between the radar pulses is compensated by the phase compensation processing unit 43, and the target is measured by the length measurement processing unit 44. The range length is measured. Thereafter, Fourier transform is performed by the FFT processing unit 45 and amplitude detection is performed by the amplitude detection processing unit 46 to generate an ISAR image signal.
[0010]
In such a reverse synthetic aperture radar, the pulse radar unit A1 emits a plurality of pulse waves in order to generate a video signal, and the ISAR processing unit 4 performs distance compensation, phase compensation, etc. between the radar pulses. Thus, a high-resolution ISAR image can be obtained.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a general tracking process performed in a search radar device or the like other than the inverse synthetic aperture radar. In the figure, S1 to S5 represent observed values, T3 to T5 represent predicted values, and U3 to U5 represent smooth values. When the target moves from the lower left to the upper right in FIG. 9, the observation values S1 and S2 are used as they are for the first two samples, but from the third sampling, the prediction obtained based on the first two samples The smoothing value U3 is obtained by weighting and averaging the value T3 and the position of the actually obtained observation value S3.
[0012]
Since the smooth value U3 is considered to be the position where the target is present, the predicted value T4 to be predicted next is obtained based on the observed value S2 and the smoothed value U3, and then the actual observed value S4 is obtained. For example, the smooth value U4 is obtained based on the predicted value T4 and the observed value S4. Similarly, the predicted value T5 is obtained based on the smoothed values U3 and U4, and the smoothed value U5 is obtained based on the observed value S5 and the predicted value T5.
[0013]
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the tracking process performed in the tracking processing unit 3 of FIG. In the inverse synthetic aperture radar shown in FIG. 7, when the target is captured, the video signal switching unit 2 switches the output destination of the video signal from the tracking processing unit 3 to the ISAR processing unit 4. After this switching, no video signal is input to the tracking processing unit 3, but the tracking processing unit 3 continues the tracking process.
[0014]
Assuming that the ISAR process is started after the observation value S4 is observed, all the predicted values T5 to T7 are obtained based on the smoothed values U3 and U4 obtained from the observation values before the start of the ISAR process. That is, the prediction value T5 is obtained based on the smooth values U3 and U4, and the prediction value T6 is obtained based on the smooth value U4 and the prediction value T5, so that the prediction value is used as it is as a smooth value.
[0015]
For this reason, the conventional inverse synthetic aperture radar has a problem that the tracking accuracy in the tracking processing unit 3 decreases after the ISAR processing is started. For example, even when the video signal cutout processing unit 41 cuts out the cutout region designated by the tracking processing unit 3, the capture target (part) may not be included in the cutout region. When the target exercised suddenly, it could be lost.
[0016]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve processing accuracy in a tracking processing unit in which a video signal is not input after the start of ISAR processing. It is another object of the present invention to suppress the occurrence of a miss during ISAR processing, or to detect a miss and start a search again, or to generate an ISAR image that accurately captures a capture target.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
A radar signal processing apparatus according to the present invention as set forth in claim 1 includes a tracking processing unit that performs target tracking based on a video signal, an ISAR processing unit that generates a high-resolution radar image related to a captured target based on a video signal, and a pulse A video signal from the radar is output to the tracking processing unit before capturing the target, and a video signal switching unit is output to the ISAR processing unit after capturing the target. This ISAR processing unit includes a video signal cut-out processing unit that cuts out a video signal in a predetermined area including a capture target from the input video signal, and a distance that compensates for a variation in target distance between radar pulses for the cut-out video signal. And a tracking processing unit configured to obtain a target predicted value based on a target distance fluctuation amount obtained by the distance compensating means during the ISAR processing after target capture .
[0018]
The radar signal processing apparatus according to the present invention as set forth in claim 2, wherein the ISAR processing unit includes phase compensation means for compensating for a variation in a target phase between radar pulses, and the tracking processing unit is an ISAR after target acquisition. The tracking gate is controlled based on the amount of change in the target phase obtained by the phase compensation means during processing .
[0019]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a radar signal processing apparatus according to the present invention, wherein the tracking processing unit includes a Kalman filter for controlling a tracking gate, and the video signal obtained by the phase compensation means during ISAR processing after target acquisition . The phase compensation amount is used as drive noise for the Kalman filter.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the radar signal processing apparatus according to the first aspect, wherein the ISAR processing unit of the first aspect further sets the length of the capture target in the range direction based on the video signal cut out by the video signal cut-out processing means. It has a length measuring means for measuring. The tracking processing unit determines whether the target is missed based on the target length obtained by the length measuring unit during the ISAR processing after capturing the target, and based on the determination result, the video signal switching unit Outputs the video signal from the pulse radar to the tracking processing unit, and the tracking processing unit starts the target search.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the radar signal processing apparatus according to the first aspect, wherein the ISAR processing unit according to the first aspect further sets the length of the capture target in the range direction based on the video signal cut out by the video signal cut-out processing means. It is configured to have a length measuring means for measuring and obtaining a target position in the cut out region. Then, the tracking processing unit changes the cut-out area in the video signal cut-out processing unit based on the target length obtained by the length measuring means during the ISAR process after target acquisition and the target position in the cut-out area. To do.
[0022]
In the radar signal processing apparatus according to the present invention as set forth in claim 6, the tracking processing unit stores two or more target lengths obtained by the length measuring means, and cuts out based on a comparison result of these values. Configured to determine region changes.
In the radar signal processing apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the tracking processing unit determines whether the target is missed based on the target length obtained by the length measuring unit, and based on the determination result. It is configured to perform a goal search.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an inverse synthetic aperture radar including a radar signal processing device according to Embodiment 1 of the present invention. This inverse synthetic aperture radar includes a pulse radar unit A1, a radar signal processing unit B2, and a display device C1. The pulse radar unit A1 includes an antenna 11, a circulator 12, a transmitter 13, a receiver 14, and an antenna controller 15. The radar signal processing unit B2 includes a video signal switching unit 2, a tracking processing unit 3, and an ISAR processing unit 4. Become. The ISAR processing unit 4 includes a video signal cut-out processing unit 41, a distance compensation processing unit 42, a phase compensation processing unit 43, a length measurement processing unit 44, an FFT processing unit 45, and an amplitude detection processing unit 46.
[0024]
The video signal extraction processing unit 41 specifies a predetermined region including the capture target by the tracking processing unit 3, and extracts a video signal of the region from the input video signal. This cut-out area is a continuous part in the range direction of the video signal, and the tracking processing unit 3 sets the width of the capture target (the length in the range direction) so that the cut-out area includes the capture target. And the offset is determined based on the position of the capture target (position in the range direction).
[0025]
The distance compensation processing unit 42 compensates for variation in distance in the range direction between radar pulses for the video signal cut out by the video signal cut-out processing unit 41. When the target is moving, the distance from the radar to the target changes for each emitted radar pulse in order, and the position of the target in the range direction in each video signal does not match. For this reason, for each video signal, the difference (relative distance) between the target distance in the video signal and the target distance in the reference video signal is obtained, and the video signal is compensated by this relative distance. For example, the offset in the range direction may be adjusted for each video signal so that the positions in the range direction of the amplitude peaks in the video signal match.
[0026]
The phase compensation processing unit 43 compensates for a variation in phase between radar pulses for the video signal that has been distance compensated by the distance compensation processing unit 42. When the target speed changes, the Doppler frequency changes for each radar pulse due to the acceleration, and the target phase in each video signal does not match. Therefore, for each video signal, phase compensation is performed by obtaining a difference between the target phase in the video signal and the phase of the reference video signal such as an amplitude peak in the video signal.
[0027]
The length measurement processing unit 44 obtains the target length in the range direction. This target length is obtained by accumulating the amplitude of each video signal for each distance from the radar to obtain a range profile, and comparing the range profile with a predetermined threshold level.
[0028]
The tracking processing unit 3 performs target tracking based on the distance compensation amount obtained by the distance compensation processing unit 42. That is, a new smooth value can be obtained by obtaining a pseudo observed value obtained by adding a relative distance to the previous smooth value and substituting this value as the observed value. For example, if the tracking process is performed in the R-θ coordinate system, the pseudo observed value R S is obtained by the following equation using the previous smoothed value R S-1 and the relative distance R M.
R S = R S-1 + R M (1)
[0029]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the tracking process by the tracking processing unit 3. In the figure, S1 to S4 are observed values, V5 and V6 are pseudo observed values, T3 to T6 are predicted values, and U3 to U6 are smooth values. Here, the ISAR process is started after the observation value S4 is observed, and then the tracking processing unit 3 cannot acquire the observation values S6 and S7. For this reason, pseudo observed values V5 and V6 are obtained, and smoothed values U5 and U6 are obtained using the observed values S5 and S6, respectively.
[0030]
That is, the pseudo-observed value V5 is obtained by adding the current relative distance to the previous smoothed value U4, the smoothed value U5 is obtained from the weighted average with the predicted value T5, and the predicted value T6 based on the smoothed values U4 and U5. Ask for. Hereinafter, similarly, the next relative distance is added to the smooth value U5 to obtain the pseudo observed value V6, and the smooth value U6 is obtained from the weighted average with the predicted value T6.
[0031]
According to the present embodiment, based on the distance compensation amount obtained by the distance compensation processing unit 42 of the ISAR processing unit 4, the tracking processing unit 3 obtains a pseudo observed value, and performs the tracking process using this value as an observed value. Is going. For this reason, during ISAR processing, it is possible to perform tracking processing with higher accuracy than conventional inverse synthetic aperture radar that performs tracking processing based on observed values and smooth values before the start of ISAR processing.
[0032]
In the present embodiment, an example has been described in which the tracking processing unit obtains a predicted value based on the two most recent smooth values. However, the present invention also applies when the tracking process is performed using three or more smooth values. Of course you can provide.
[0033]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the inverse synthetic aperture radar including the radar signal processing device according to the second embodiment of the present invention. This inverse synthetic aperture radar includes a pulse radar unit A1, a radar signal processing unit B3, and a display device C1. The ISAR processing unit 4 includes a video signal cut-out processing unit 41, a distance compensation processing unit 42, a phase compensation processing unit 43, a length measurement processing unit 44, an FFT processing unit 45, and an amplitude detection processing unit 46. 1 is different from the inverse synthetic aperture radar of FIG. 1 in that the tracking processing unit 3 operates based on the output of the phase compensation processing unit 43.
[0034]
The tracking processing unit 3 performs target tracking processing based on the phase compensation amount obtained by the phase compensation processing unit 43 when performing tracking processing. That is, the size of the tracking gate is adjusted by using the target acceleration as drive noise. For example, when the size of the tracking gate is controlled using a Kalman filter, the covariance matrix Q (k) of the driving noise w (k) representing the deviation from the model such as constant velocity linear motion is expressed by the following equation. Is done.
[0035]
Figure 0003631458
[0036]
The tracking processing unit 3 adjusts the size of the tracking gate G so as not to miss the target by substituting the acceleration obtained by the phase compensation processing unit 43 into σw (k) used in the above equation. Can do. That is, the tracking gate is increased when the deviation from the model is large (for example, when the change in speed is large), while the gate is decreased when close to the model.
[0037]
According to the present embodiment, the tracking processing unit 3 performs the tracking process by controlling the size of the tracking gate based on the acceleration obtained by the phase compensation processing unit 43 in the ISAR processing unit 4. For this reason, as compared with the conventional inverse synthetic aperture radar, it is difficult to cause a missed search, and a highly accurate tracking process can be performed.
[0038]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of an inverse synthetic aperture radar including a radar signal processing device according to Embodiment 3 of the present invention. The inverse synthetic aperture radar includes a pulse radar unit A1, a radar signal processing unit B4, and a display device C1. The ISAR processing unit 4 includes a video signal cut-out processing unit 41, a distance compensation processing unit 42, a phase compensation processing unit 43, a length measurement processing unit 44, an FFT processing unit 45, and an amplitude detection processing unit 46. As compared with the inverse synthetic aperture radar of FIGS. 1 and 3, the tracking processing unit 3 is different in that it operates based on the output of the length measurement processing unit 44.
[0039]
5 and 6 show an example of a range profile obtained by the length measurement processing unit 44 obtaining the amplitude of each radar pulse for each predetermined distance from the radar and integrating the obtained amplitude for each distance. It is a figure. When the target exists in the cutout area of the video signal, a peak occurs in the range profile as shown in FIG. 7, and when the target does not exist, the peak appears in the range profile as shown in FIG. Does not occur.
[0040]
The length detection processing unit 44 during the ISAR processing performs CFAR (Constant False Alarm Rate) processing on the range profile to detect the peak of the range profile, determines the presence / absence of the target from this detection result, and the determination result Is output to the tracking processing unit 3. The tracking processing unit 3 determines whether or not the target has been lost based on the determination result. If it is determined that the target is lost, the video signal switching unit 2 determines the output destination of the video signal as the ISAR processing unit. 4 is switched to the tracking processing unit 3, and the tracking processing unit 3 starts the target search again and finds the target again. For example, the tracking processing unit 3 determines the missed search by storing the determination result from the length detection processing unit 44 for the past N times (N is a predetermined number of times of 2 or more), and the determination result of no target is N times. If it continues, it is determined that the goal has been lost.
[0041]
According to the present embodiment, based on the peak detection result in the length measurement processing unit 44 of the ISAR processing unit 4, it is determined whether the tracking processing unit 3 has lost the target, and the search process is started. For this reason, the tracking processing unit 3 can automatically start the search process and recapture the target when the target is lost.
[0042]
Embodiment 4 FIG.
In this embodiment, when the captured target is not correctly displayed as an ISAR image on the display device C1, for example, when only a part of the target is displayed, reverse synthesis that can automatically display a correct ISAR image. The aperture radar will be described. The configuration example of the inverse synthetic aperture radar according to the fourth embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 4 of the third embodiment, but the operations of the tracking processing unit 3 and the length measurement processing unit 44 are different. Therefore, this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0043]
Based on the range profile, the length measurement processing unit 44 obtains a target length in the video signal cut out by the video signal cut-out processing unit 41 and a deviation in the target range direction in the cut-out area, and a tracking processing unit 3 is output. The target length is obtained by comparing the range profile with a predetermined threshold level. In FIG. 5, it can be seen from the comparison result with the threshold level that the distance L1 to L2 (> L1) is the target, and the target length is (L2-L1). Also, the deviation in the cutout area is obtained as the distance in the range direction from the edge of the cutout area to the target, that is, the distance from the left edge of the cutout area to L1 and the distance from the right edge of the cutout area to L2. Can do.
[0044]
The tracking processing unit 3 determines based on the output from the length measurement processing unit 44 that the appropriate cutout area is not used by the video signal cutout processing unit 41. That is, it is determined whether a part or all of the capture target protrudes from the cutout area. Then, a new cutout area is obtained, and the video signal cutout processing unit 41 is instructed to change the cutout area.
[0045]
For example, the tracking processing unit 3 determines the error of the cutout region by storing the target length obtained by the length detection processing unit 44 for the past N times (N is a predetermined number of times), and these target lengths are stored. Can be performed by detecting that the target length has become shorter. The new cut-out area can be obtained as an area obtained by moving the previous cut-out area by the amount by which the target length is shortened in the direction to compensate for the target deviation in the cut-out area. For example, if L1 coincides with the left end of the cutout area, the cutout area is moved in the direction in which the distance is reduced, and if L2 coincides with the right end of the cutout area, the cutout area is moved in the direction in which the distance is increased. Let
[0046]
According to the present embodiment, the tracking processing unit 3 is based on the target length obtained by the length measurement processing unit 44 in the ISAR processing unit 4 and the target position (or target deviation) in the cutout area. Thus, an error in the cutout area is determined, and the cutout area used in the video signal cutout processing unit 41 is automatically changed. For this reason, an ISAR image can be correctly displayed on the display device C1.
[0047]
When the target length is zero, as in the case of the third embodiment, it is determined that a target miss has occurred, and the search is started. In addition, it is needless to say that an inverse synthetic aperture radar in which two or more configurations of the first to fourth embodiments are combined at the same time can be realized.
[0048]
【The invention's effect】
A radar signal processing apparatus according to the present invention includes a tracking processing unit that performs target tracking based on a video signal, an ISAR processing unit that generates a high-resolution radar image related to a captured target based on the video signal, and a video signal from a pulse radar. A radar signal processing apparatus including a video signal switching unit that outputs to a tracking processing unit before capturing a target and outputs to an ISAR processing unit after capturing a target, and that does not receive a video signal after the ISAR processing starts The processing accuracy can be improved by operating the unit based on the processing result in the ISAR processing unit.
[0049]
In particular, the processing accuracy in the tracking processing unit is improved by using the compensation amount in the distance compensation processing unit of the ISAR processing unit, or the processing accuracy in the tracking processing unit by using the compensation amount in the phase compensation processing unit of the ISAR processing unit. Or by using the measurement amount in the length measurement processing unit of the ISAR processing unit, it is possible to improve the accuracy of the cutout region of the video signal obtained by the tracking processing unit. Further, by using the value obtained by the length measurement processing unit of the ISAR processing unit, the tracking processing unit can determine the missing search and can automatically restart the search process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an inverse synthetic aperture radar including a radar signal processing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the operation of tracking processing by the tracking processing unit 3;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of an inverse synthetic aperture radar including a radar signal processing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of an inverse synthetic aperture radar including a radar signal processing device according to Embodiments 3 and 4 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a range profile obtained by the length measurement processing unit 44, and shows a case where there is a target.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a range profile obtained by the length measurement processing unit 44, and shows a case where there is no target.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional inverse synthetic aperture radar (ISAR).
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an outline of target tracking processing;
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a general tracking process performed in a search radar device or the like other than the inverse synthetic aperture radar.
FIG. 10 is a diagram showing an example of tracking processing performed in the tracking processing unit 3 of FIG.
[Explanation of symbols]
A1 pulse radar unit, B1 to B4 radar signal processing unit, C1 display device,
11 antenna, 12 circulator, 13 transmitter, 14 receiver,
15 antenna controller,
2 video signal switching unit, 3 tracking processing unit, ISAR processing unit,
41 video signal cutout processing unit, 42 distance compensation processing unit, 43 phase compensation processing unit,
44 measurement processing unit, 44 detection processing unit, 45 FFT processing unit,
46 Amplitude detection processing unit,
G tracking gate, S1-S6 observed value, T1-T6 predicted value,
U3 to U6 smooth values, V5 and V6 pseudo observed values.

Claims (7)

ビデオ信号に基づいて目標追尾を行う追尾処理部と、ビデオ信号に基づいて捕捉目標に関する高分解能レーダ画像を生成するＩＳＡＲ処理部と、パルスレーダからのビデオ信号を目標の捕捉前は追尾処理部へ出力し、目標の捕捉後はＩＳＡＲ処理部へ出力するビデオ信号切替部とを備え、
ＩＳＡＲ処理部が、入力されたビデオ信号から捕捉目標を含む所定領域のビデオ信号を切り出すビデオ信号切出処理手段と、切り出されたビデオ信号について、レーダパルス間における目標距離の変動を補償する距離補償手段とを有し、
追尾処理部が、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に距離補償手段で求められた目標距離の変動量に基づいて目標の予測値を求めることを特徴とするレーダ信号処理装置。A tracking processing unit that performs target tracking based on the video signal, an ISAR processing unit that generates a high-resolution radar image related to the captured target based on the video signal, and a video signal from the pulse radar to the tracking processing unit before capturing the target And a video signal switching unit that outputs to the ISAR processing unit after capturing the target,
The ISAR processing unit cuts out a video signal of a predetermined area including a capture target from the input video signal, and distance compensation for compensating for the fluctuation of the target distance between radar pulses for the cut out video signal. Means ,
A radar signal processing apparatus, wherein a tracking processing unit obtains a target predicted value based on a variation amount of a target distance obtained by a distance compensation unit during ISAR processing after target capture . 上記ＩＳＡＲ処理部が、レーダパルス間での目標位相の変動を補償する位相補償手段を備え、上記追尾処理部は、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に位相補償手段で求められた目標位相の変動量に基づいて追尾ゲートを制御することを特徴とする請求項１に記載のレーダ信号処理装置。 The ISAR processing unit includes phase compensation means for compensating for target phase fluctuations between radar pulses, and the tracking processing part is a target phase fluctuation amount obtained by the phase compensation means during ISAR processing after target acquisition. The radar signal processing apparatus according to claim 1, wherein the tracking gate is controlled based on the signal. 上記追尾処理部は追尾ゲートを制御するためのカルマンフィルタを備え、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に上記位相補償手段で求められたビデオ信号の位相補償量をカルマンフィルタの駆動雑音として用いることを特徴とする請求項２に記載のレーダ信号処理装置。The tracking processing unit includes a Kalman filter for controlling the tracking gate, and uses the phase compensation amount of the video signal obtained by the phase compensation means during ISAR processing after target capture as drive noise of the Kalman filter. The radar signal processing apparatus according to claim 2. 上記ＩＳＡＲ処理部は、ビデオ信号切出処理手段において切り出されたビデオ信号に基づいて捕捉目標のレンジ方向に関する長さを計測する長さ計測手段を有し、
上記追尾処理部が、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に長さ計測手段により求められた目標長さに基づいて目標の失探の判定を行い、この判定結果に基づいて、ビデオ信号切替部がパルスレーダからのビデオ信号を追尾処理部へ出力させるとともに、追尾処理部が目標探索を開始することを特徴とする請求項１に記載のレーダ信号処理装置。The ISAR processing unit has length measuring means for measuring the length of the capture target in the range direction based on the video signal cut out by the video signal cut-out processing means,
The tracking processing unit determines whether the target has been missed based on the target length obtained by the length measuring unit during the ISAR processing after capturing the target, and based on the determination result, the video signal switching unit performs pulse detection. 2. The radar signal processing apparatus according to claim 1, wherein a video signal from the radar is output to a tracking processing unit, and the tracking processing unit starts a target search. 上記ＩＳＡＲ処理部は、ビデオ信号切出処理手段において切り出されたビデオ信号に基づいて捕捉目標のレンジ方向に関する長さを計測するとともに、切り出された領域内における目標の位置を求める長さ計測手段を有し、
上記追尾処理部が、目標捕捉後のＩＳＡＲ処理中に長さ計測手段で求められた目標長さ及び切出領域内の目標位置に基づいてビデオ信号切出処理部における切出領域を変更することを特徴とする請求項１に記載のレーダ信号処理装置。The ISAR processing unit measures the length of the capture target in the range direction based on the video signal cut out by the video signal cut-out processing means, and also includes a length measurement means for obtaining the target position in the cut-out area. Have
The tracking processing unit changes the cut-out area in the video signal cut-out processing unit based on the target length obtained by the length measurement unit and the target position in the cut-out area during the ISAR processing after the target is captured. The radar signal processing apparatus according to claim 1. 上記追尾処理部は、長さ計測手段で求められた２以上の目標長さを記憶し、これらの値の比較結果に基づいて切出領域の変更を決定することを特徴とする請求項５に記載のレーダ信号処理装置。The tracking processing unit stores two or more target lengths obtained by the length measuring unit, and determines a change of the cutout region based on a comparison result of these values. The radar signal processing apparatus described. 上記追尾処理部は、長さ計測手段により求められた目標長さに基づいて目標の失探の判定を行い、この判定結果に基づいて目標探索を行うことを特徴とする請求項５に記載のレーダ信号処理装置。6. The tracking processing unit according to claim 5, wherein the tracking processing unit determines whether the target is missed based on the target length obtained by the length measuring unit, and performs the target search based on the determination result. Radar signal processing device.
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JP2009047550A (en) * 2007-08-20 2009-03-05 Tokyo Keiki Inc Unnecessary tracking target removal device
JP7273653B2 (en) * 2019-08-08 2023-05-15 株式会社東芝 Radar device and signal processing method
CN113759376B (en) * 2021-09-22 2023-09-19 上海无线电设备研究所 Autonomous detection imaging integrated radar device
CN114415180B (en) * 2022-03-30 2022-07-01 中国人民解放军火箭军工程大学 Stable tracking method fusing SAR high-resolution image and one-dimensional range profile

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