JP3799337B2

JP3799337B2 - FM-CW radar apparatus and interference wave removing method in the apparatus

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Publication number: JP3799337B2
Application number: JP2003142138A
Authority: JP
Inventors: 直哉平木; 大輔赤嶺
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP2004347362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周波数変調（ＦＭ）された連続波（ＣＷ）信号を送受信して目標としての物体を検知し、物体までの距離、物体の移動速度等を測定することで、航法、捜索、監視等を可能とするＦＭ−ＣＷレーダ装置および該装置における妨害波除去方法に関し、特に、他のレーダ等からの干渉電波等の妨害波を除去することの可能なＦＭ−ＣＷレーダ装置および該装置における妨害波除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＭ−ＣＷレーダは、連続的な電波に周波数変調を加えて送信する方式のレーダである。送信波の一部を、物体から反射してきた受信波と混合すれば、電波が往復する遅延時間に比例したビート波が生じる。このビート信号を周波数分析した場合、周波数が物体までの距離に対応し、振幅（強度）が物体の散乱の強さに対応する。このようなＦＭ−ＣＷレーダ方式は、パルスレーダ方式に比べ、連続波を使用することから小電力ですみ、また、ナノ秒パルスを増幅するような高周波部品を必要としないという利点を有する。
【０００３】
図７は、一般的なＦＭ−ＣＷレーダ装置２の構成を示している。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、その動作説明図を示している。
【０００４】
図７に示すように、繰り返しのこぎり波を発生する掃引信号発生器４によって変調され高周波発振器６から出力される送信信号Ｓｔが、方向性結合器８および送信アンテナ１０を介して空間に送信波Ｗｔとして放射される。
【０００５】
観測しようとする物体である目標Ｔａからの反射波Ｗｒが、受信アンテナ１４によって受信され受信信号Ｓｒとして混合器１６の一方の入力信号として供給される。
【０００６】
一方、混合器１６の他方の入力信号として、高周波発振器６からの送信信号Ｓｔの一部がローカル信号として方向性結合器８から供給されている。
【０００７】
混合器１６は、このローカル信号としての送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒとを混合し、送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒとの時間差に応じた周波数差を有するビート信号Ｓｂを出力する。
【０００８】
図８Ａは、送信信号Ｓｔの周波数変化特性（送信周波数変化特性）Ｃｔと、受信信号Ｓｒの周波数変化特性（受信周波数変化特性）Ｃｒを時間軸上に描いた図である。図８Ａにおいて、送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒとの周波数差ｆｂ（単位は周波数）がビート信号Ｓｂの周波数となり、この周波数差ｆｂの振幅特性Ａｆｂを図８Ｂに示す。
【０００９】
この周波数差ｆｂは、ＦＭ−ＣＷレーダ装置２の位置から目標Ｔａまでの距離に比例するので、ビート信号ＳｂをＦＦＴ（高速フーリエ変換）等の周波数分析器１８で分析し、図８Ｃに示す周波数ｆｂ１（周波数差ｆｂと同一の周波数）で、ある強度を有する周波数スペクトルＰｔａを得る。
【００１０】
この周波数スペクトルＰｔａの周波数ｆｂ１を周波数距離換算器２０で目標Ｔａまでの距離Ｒ（図８Ｃ参照）に換算することで、目標Ｔａまでの測距を行うことができる。
【００１１】
ところで、従来から、目標Ｔａまでの距離等を測定するために、パルスレーダが用いられている。このパルスレーダでは、非常に大きな送信ピーク電力を持つ高周波パルスを使用している。そのため、ＦＭ−ＣＷレーダと同一の周波数もしくは近接する周波数でパルスレーダを使用した場合、ＦＭ−ＣＷレーダは、強い干渉を受け、目標の探知が困難になるという問題がある。
【００１２】
この問題を、図９Ａ〜図９Ｃを用いて詳しく説明する。前記の図７に示すように、ＦＭ−ＣＷレーダと同一の周波数もしくは近接する周波数で、パルスレーダの送信アンテナ２２からの送信波（干渉波あるいは妨害波という。）Ｗｉが、ＦＭ−ＣＷレーダ装置２の受信アンテナ１４で妨害波として受信されてしまう。
【００１３】
図９Ａに、図８Ａの図と重ねて示すように、パルスレーダの送信波Ｗｉは、パルス幅をτとするとき、概略１／τの帯域を有する広い周波数範囲を有する特性（パルスレーダ送信波周波数変化特性）Ｃｐを持つ。この特性Ｃｐを有する送信波Ｗｉがパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）ｆｐで繰り返し送信され、ＦＭ−ＣＷレーダ装置２の本来の受信信号Ｓｒに重畳されて受信される。
【００１４】
この場合、混合器１６から出力される信号上でも、図９Ｂに、図８Ｂの図と重ねて示すように、本来のビート信号Ｓｂの振幅特性Ａｆｂ上に、繰り返し周期１／ｆｐで、パルス状の妨害波信号Ｉｉが重畳される。
【００１５】
本来のビート信号Ｓｂに妨害波信号Ｉｉが重畳された信号を周波数分析器１８で周波数スペクトルに変換すると、図９Ｃに示すように、本来の目標Ｔａからの周波数スペクトルＰｔａ以外に、上記のパルス繰り返し周波数ｆｐに対して整数倍からなる周波数ｎ・ｆｐ（ｎ＝１，２，…）を有する妨害波スペクトルＰｉが現れる。このため、目標Ｔａの探知が困難になる。
【００１６】
パルスレーダ等からの妨害波信号が混入しても、この妨害波を除去し、妨害波を含まない目標からの反射波のビート信号のみを抽出することを可能とするＦＭ−ＣＷレーダ装置および該装置における妨害波除去方法が、この出願の出願人による特許文献１に開示されている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００３−４３１３８号公報（図５）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
この特許文献１に係る技術では、受信信号Ｓｒ中に、目標Ｔａからの反射波Ｗｒとともに妨害波Ｗｉが含まれる場合、ローカルの送信信号Ｓｔとこの送信信号Ｓｔを遅延させた遅延送信信号とを第１および第２の混合器にそれぞれ供給する。これら第１および第２の混合器により受信信号Ｓｒに対して、それぞれビート信号Ｓｂと遅延ビート信号とを生成する。生成したビート信号Ｓｂと遅延ビート信号とを周波数分析器により周波数分析した後、周波数距離換算器により距離に換算し、相関処理器で相関をとることで妨害波成分を除去し、妨害波Ｗｉを含まない目標Ｔａからの反射波Ｗｒのビート信号のみに対応する目標Ｔａまでの距離Ｒを抽出する。
【００１９】
この特許文献１に係る技術では、妨害波を含まない目標からの反射波のビート信号のみを好適に抽出することができる。
【００２０】
この発明は、このような技術に関連してなされたものであり、パルスレーダ等からの妨害波が混入しても、この妨害波をより簡単な構成で除去し、目標からの反射波のビート信号を生成することを可能とするＦＭ−ＣＷレーダ装置および該装置における妨害波除去方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この項では、理解の容易化のために添付図面中の符号を付けて説明する。したがって、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。
【００２２】
この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置は、たとえば図１、図３に示すように、掃引周期毎に掃引信号により周波数変調された連続波信号である送信信号（Ｓｔ）を送信波（Ｗｔ）として送出するとともに、目標（Ｔａ）からの反射波（Ｗｒ）とパルスレーダからの送信波とを受信信号（Ｓｒ）として受信し、前記パルスレーダからの送信波を妨害波として除去し前記目標を検知するＦＭ−ＣＷレーダ装置（３２）であって、前記送信信号と前記受信信号とからビート信号（Ｓｂ）を生成する混合器（１６）と、前記掃引信号に同期したサンプリング信号（Ｓｐ）を発生するサンプリング信号発生器（８０）と、前記サンプリングパルスにより掃引周期に同期して前記ビート信号をサンプリングし、ビート信号データ（Ｓｂｄ）にＡＤ変換するＡＤ変換器（１８０）と、連続する少なくとも３回の掃引周期の前記ビート信号データ（Ｓｂｄ１〜Ｓｂｄ３）を格納するメモリ（１８１〜１８３）と、前記メモリに格納された前記３回の掃引周期の各ビート信号データのレベルを対応するサンプリング時点毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択して前記パルスレーダからの送信波を妨害波として除去し、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データ（Ｓｂｄｓ）を生成する演算器（１８４）とを備えることを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００２３】
また、この発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置における妨害波除去方法は、図４に示すように、掃引周期毎に掃引信号により周波数変調された連続波信号である送信信号を送信波として送出するとともに、目標からの反射波とパルスレーダからの送信波とを受信信号として受信し、前記パルスレーダからの送信波を妨害波として除去し前記目標を検知するＦＭ−ＣＷレーダ装置における妨害波除去方法であって、前記送信信号と前記受信信号とからビート信号を生成する混合処理過程と、前記掃引信号に同期したサンプリング信号を発生するサンプリング信号発生器から出力される前記サンプリング信号により掃引周期に同期して前記ビート信号をサンプリングし、ビート信号データにＡＤ変換するＡＤ変換処理過程と（ステップＳ１）、連続する少なくとも３回の掃引周期の前記ビート信号データをメモリに格納する格納処理過程と（ステップＳ２）、前記メモリに格納された前記３回の掃引周期の各ビート信号データのレベルを対応するサンプリング時点毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択して前記パルスレーダからの妨害波を除去し、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データを生成する演算処理過程と（ステップＳ３、Ｓ４）を備えることを特徴とする（請求項２記載の発明）。
【００２４】
この発明によれば、連続する少なくとも３回の掃引周期のビート信号データのレベルを対応するサンプリング時点毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択することで、レベルの大きい妨害波やレベルの小さい妨害波を選択することがなくなり、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データ上から妨害波が除去された目標からの反射波のビート信号データを生成することができる。
【００２５】
なお、連続する４回の送信周期のビート信号データを比較する場合には、２番目または３番目に大きいレベルのビート信号データを選択すればよく、連続する５回の送信周期のビート信号データを比較する場合には、２〜４番目の大きさのいずれかのレベルのビート信号データ、あるいは３番目の大きさのビート信号データを選択すればよい。
【００２６】
この発明は、遅延器や複数の混合器を必要としないので、構成がきわめて簡単になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図７、図８Ａ〜図８Ｃ、および図９Ａ〜図９Ｃに示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。また、必要に応じてこれらの図面を参照する。
【００２８】
図１は、この発明の実施の形態に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置３２を示している。
【００２９】
このＦＭ−ＣＷレーダ装置３２は、基本的には、送信部４０と、周波数分析器１１８を含む受信部４２とから構成される。
【００３０】
送信部４０は、直線的に振幅（電圧あるいは電流）が増加するのこぎり波を掃引信号として一定周期で繰り返し発生する掃引信号発生器４と、この掃引信号により周波数変調された、この場合、掃引周期毎に徐々に周波数が高くなる連続波信号である高周波を送信信号Ｓｔとして出力する高周波発振器６と、送信信号Ｓｔを主要な送信信号Ｓｔと一部の送信信号（ローカル信号ともいう。）Ｓｔに分割する方向性結合器８と、主要な送信信号Ｓｔを空間に電波である送信波Ｗｔとして目標Ｔａに対して放射する送信アンテナ１０とを備えている。
【００３１】
受信部４２は、観測しようとする目標Ｔａからの反射波Ｗｒを受信するとともに、ＦＭ−ＣＷレーダ装置３２と同一の周波数もしくは近接する周波数のパルスレーダの送信アンテナ２２からの妨害波（干渉波）としての送信波Ｗｉを受信し、妨害波を含む受信信号Ｓｒを出力する受信アンテナ１４と、妨害波を含む受信信号Ｓｒと送信信号Ｓｔとからビート信号Ｓｂを生成する混合器１６と、アナログ信号であるビート信号Ｓｂをデジタル信号であるビート信号データＳｂｄに変換し後述する妨害波除去処理を行った後に妨害波が除去されたビート信号データＳｂｄの周波数スペクトルをＦＦＴ（高速フーリエ変換）等の処理により出力する周波数分析器１１８と、この周波数スペクトルを距離（横軸を距離、縦軸を強度で表すことができるので、距離強度信号ともいう。）に換算する周波数距離換算器２０とを備える。
【００３２】
周波数分析器１１８は、掃引信号発生器４から供給される、掃引信号に同期した繰り返し方形波信号からサンプリング信号（サンプリングパルス）Ｓｐを発生するサンプリング信号発生器８０と、サンプリング信号Ｓｐを受けて入力アナログ信号であるビート信号Ｓｂを、掃引周期に同期してサンプリングしデジタル化しビート信号データＳｂｄを出力するＡＤ変換器１８０を有している。
【００３３】
周波数分析器１１８は、また、連続する３回の掃引周期のビート信号データＳｂｄをそれぞれビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３として格納するメモリ１８１〜１８３と、メモリ１８１〜１８３に格納された連続する３回の掃引周期のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３を読み出し、読み出した連続する３回の掃引周期のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３のレベルを、対応するサンプリング時点毎に比較し、各サンプリング時点で２番目に大きいレベルのビート信号データＳｂｄを選択し、選択した各サンプリング時点で２番目に大きいレベルのビート信号データＳｂｄからなるビート信号データ（再構成ビート信号データという。）Ｓｂｄｓを生成する演算器１８４と、再構成ビート信号データＳｂｄｓをＦＦＴ処理により周波数スペクトルＰｔａに変換して出力する周波数解析手段１８５を有している。メモリ１８１〜１８３は、ＦＩＦＯ（First In First Out）メモリあるいはＲＡＭを使用することができる。
【００３４】
この実施の形態に係るＦＷ−ＣＷレーダ装置３２は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。なお、特に断らない限り、制御・処理主体は図示していないコンピュータを構成するＣＰＵである。
【００３５】
図１において、送信部４０を構成する掃引信号発生器４から出力される繰り返しのこぎり波である掃引信号によって変調され高周波発振器６から出力される送信信号Ｓｔが、方向性結合器８および水平方向に回転する送信アンテナ１０を介して空間に電波である送信波Ｗｔとして放射される。
【００３６】
観測しようとする物体である目標Ｔａからの反射波Ｗｒと、ＦＭ−ＣＷレーダ装置３２と同一の周波数もしくは近接する周波数のパルスレーダの送信アンテナ２２からの妨害波（干渉波）としての送信波Ｗｉとが、受信部４２を構成する受信アンテナ１４によって受信され、受信信号Ｓｒとして混合器１６の一方の入力信号として供給される。
【００３７】
一方、混合器１６の他方の入力信号として、高周波発振器６からの送信信号Ｓｔの一部がローカル信号として方向性結合器８から供給されている。
【００３８】
混合器１６は、妨害波を含む受信信号Ｓｒとローカル信号の送信信号Ｓｔとからビート信号Ｓｂを生成する。
【００３９】
このとき、図９Ａ〜図９Ｃを参照して説明した動作と全く同様に、パルスレーダの送信波Ｗｉは、パルス幅をτとするとき、概略１／τの帯域を有する広い周波数範囲を有する特性（パルスレーダ送信波周波数変化特性）Ｃｐを持つ（図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ参照）。
【００４０】
ここで、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの上段側には、それぞれ、連続する掃引周期の１掃引周期目、これに続く、２掃引周期目、さらにこれに続く３掃引周期目の送信信号Ｓｔ１〜Ｓｔ３の周波数変化特性（送信周波数変化特性）Ｃｔ１〜Ｃｔ３（実線で表示）と、受信信号Ｓｒ１〜Ｓｒ３の周波数変化特性（受信周波数変化特性）Ｃｒ１〜Ｃｒ３（点線で表示）を時間軸上に描いている。
【００４１】
図２Ａ〜図２Ｃにおいて、対応する送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒとの周波数差ｆｂ（単位は周波数）が、それぞれ下段に描いたビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３の周波数となり、この周波数差ｆｂは、ＦＷ−ＣＷレーダ装置３２の設置位置と目標Ｔａとの間の距離が一定である場合、同一周波数となる。なお、ＦＷ−ＣＷレーダ装置３２の設置位置と目標Ｔａとの間の距離が一定である場合とは、それらが両方とも固定位置にある場合、あるいは動いていても隣り合う掃引周期間では停止しているとみなせる場合には距離が一定であると見なすことができる。
【００４２】
このような場合には、図２Ａ〜図２Ｃの下段に示す各ビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３の位相は、掃引周期に同期している、いわゆる同位相と考えることができる。ここで、掃引の繰り返し周波数は、例として、約１［ｋＨｚ］（１［ｍｓ］）に設定することができる。
【００４３】
上述したような特性Ｃｐを有する送信波Ｗｉがパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）ｆｐで繰り返し送信され、ＦＭ−ＣＷレーダ装置３２の本来の受信信号Ｓｒ１〜Ｓｒ３に重畳されて受信される。混合器１６から出力されるビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３上でも、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの下段に示すように、本来のビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３の振幅特性Ａｆｂ１〜Ａｆｂ３上に、繰り返し周期１／ｆｐで、パルス状の妨害波信号Ｉｉが重畳される。
【００４４】
このパルス状の妨害波信号Ｉｉは、掃引信号と非同期の関係にあるので、ビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３上に非同期でばらばらに乗ってくる。
【００４５】
このとき、図２Ｄに示す、掃引信号に同期したサンプリング信号ＳｐがＡＤ変換器１８０のクロック入力端子に供給されている。サンプリング信号Ｓｐの周波数は、サンプリング定理により、測定しようとするビート信号Ｓｂの２倍以上の周波数に設定しておく。
【００４６】
ＡＤ変換器１８０は、掃引周期毎にビート信号Ｓｂをサンプリングし、ビート信号データＳｂｄにＡＤ変換する（図４：ステップＳ１）。この場合、時間的に連続する少なくとも３回の掃引周期のビート信号Ｓｂ１（図２Ａ参照）、Ｓｂ２（図２Ｂ参照）、Ｓｂ３（図２ＢＣ参照）を、それぞれ掃引周期毎に連続的にビート信号データＳｂｄ１、Ｓｂｄ２、Ｓｂｄ３に変換し、それぞれメモリ１８１、１８２、１８３に格納する（図４：ステップＳ２）。
【００４７】
図３Ａ〜図３Ｃは、メモリ１８１〜１８３に格納されたビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３（それぞれ、図２Ａ〜図２Ｃのビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３に対応する。）を理解の便宜のためアナログ波形として示している。
【００４８】
また、図３Ｅは、メモリアドレスに対応させるサンプリング時点ｔ０〜ｔｎで発生するサンプリングパルスＳｐを示している。
【００４９】
連続する３回の掃引周期分のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３がメモリ１８１〜１８３に格納されたとき、演算器１８４は、メモリ１８１〜１８３に格納された前記３回の掃引周期の各ビート信号データのレベル（絶対値）を対応する各サンプリング時点ｔ０〜ｔｎ毎に比較し、各サンプリング時点ｔ０〜ｔｎ毎に、２番目に大きいレベルのビート信号データＳｂｄ（Ｓｂｄ１〜Ｓｂｄ３のうちのいずれか１つ）を選択する（図４：ステップ３）。
【００５０】
次に、演算器１８４は、選択したビート信号データＳｂｄからなる、図３Ｄに示す再構成ビート信号データＳｂｄｓを生成し、演算器１８４内のメモリに格納する（図４：ステップＳ４）。
【００５１】
ステップＳ３の処理過程のように演算することで、混合器１６が飽和レベル以上となるような非常に大きい妨害波信号Ｉｉが、ビート信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３に混入していたとしても、ビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３中の妨害波信号Ｉｉにより形成される最大値が除去できるので、パルスレーダ等のスパイク性の干渉波Ｗｉを除去することができる。最小値も除去できるので、結局、干渉波Ｗｉのレベルの強さに関係なく、非常に強い干渉波でも弱い干渉波でも除去することができる。
【００５２】
なお、連続する３回の掃引周期分のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３を平均して妨害波信号Ｉｉを小さくすることができるが、干渉レベルが平均化の回数分の１、この場合１／３に小さくなるに過ぎないので、上記ステップＳ３の処理のように、３回の送信周期の各ビート信号データのレベルの中、各サンプリング時点で２番目に大きいレベルのビート信号データを選択して再構成ビート信号データＳｂｄｓを生成することが好ましい。
【００５３】
また、連続する３回の掃引周期分のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３を比較することに限らず、連続する４回の送信周期のビート信号データを比較してもよく、この場合には、２番目または３番目に大きいレベルのビート信号データを選択して再構成ビート信号データＳｂｄｓを作成すればよい。連続する５回の送信周期のビート信号データを比較する場合には、２〜４番目の大きさのいずれかのレベルのビート信号データ、あるいは３番目の大きさのビート信号データを選択して再構成ビート信号データＳｂｄｓを作成すればよい。
【００５４】
このように、一旦、メモリ１８１〜１８３に取り込んだ後の処理は、デジタル的な処理であるので、特開２００３−４３１３８号公報に記載した遅延器や複数の混合器を必要とせず、構成がきわめて簡単になり、コストも低減できる。
【００５５】
これらの処理過程により、妨害波Ｗｉを含まない目標Ｔａからの反射波Ｗｒのビート信号Ｓｂに対応した再構成ビート信号データＳｂｄｓ（図３Ｄ参照）のみを抽出することができる。
【００５６】
次に、周波数分析器１１８を構成する周波数解析手段１８５は、図３Ｄに示す再構成ビート信号データＳｂｄｓをＦＦＴ処理し、図８Ｃに示す周波数ｆｂ１（周波数差ｆｂと同一の周波数）で、ある強度を有する周波数スペクトルＰｔａを得る（図４：ステップＳ５）。
【００５７】
次に、周波数距離換算器２０は、周波数スペクトルＰｔａの周波数ｆｂ１を目標Ｔａの距離Ｒ（図８Ｃ参照）に換算して、目標Ｔａまでの測距が行われる。
【００５８】
図５は、この実施の形態のＦＭ−ＣＷレーダ装置３２により目標Ｔａを観測した場合のレーダ画面のシミュレーション図、図６は、図７の従来技術に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置２により同一の目標Ｔａを観測した場合のレーダ画面のシミュレーション図である。なお、図５、図６の場合とも、ＦＭ−ＣＷレーダ装置３２、２の設置位置は固定であり、多数の目標Ｔａも固定されている。観測半径は８［ｋｍ］に設定している。
【００５９】
図６に示す従来技術に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置２のレーダシミュレーション画面９０では、目標ＴａのエコーＴａｅの他に、中心から放射状に外方に延びる多数の妨害波（干渉波）Ｗｉに係るクラッターのエコーＣｅが現れているのに対し、図５に示すこの実施の形態に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置３２のレーダシミュレーション画面９２では、妨害波（干渉波）ＷｉであるクラッターのエコーＣｅが除去された目標ＴａのエコーＴａｅのみが検知されていることが理解される。
【００６０】
このように上述した実施の形態によれば、受信信号Ｓｒ中に、目標Ｔａからの反射波Ｗｒとともに妨害波Ｗｉが含まれる場合、連続する少なくとも３回の掃引周期のビート信号データＳｂｄ１〜Ｓｂｄ３のレベルを対応するサンプリング時点ｔ０〜ｔｎ毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択することで、レベルの大きい妨害波信号Ｉｉやレベルの小さい妨害波信号Ｉｉを選択することがなくなり、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データＳｂｄｓが、妨害波が除去された目標Ｔａからの反射波Ｗｒのビート信号データになる。この場合、遅延器や複数の混合器を必要としないので、構成がきわめて簡単になる。
【００６１】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、連続する少なくとも３回の掃引周期のビート信号データのレベルを対応するサンプリング時点毎に比較し、２番目に大きいレベルのビート信号データを選択することで、レベルの大きい妨害波やレベルの小さい妨害波を選択することがなくなり、選択したビート信号データからなる再構成ビート信号データ上から妨害波が除去された目標からの反射波のビート信号データを生成することができる。
【００６３】
従来技術に比較して遅延器や複数の混合器が不要となるので、きわめて簡単な構成で低コストにＦＭ−ＣＷレーダ装置を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは、１掃引周期目の送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性およびビート信号に、それぞれ妨害波であるパルスレーダ送信波周波数変化特性が重畳された特性およびビート信号を示す説明図である。
図２Ｂは、２掃引周期目の送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性およびビート信号に、それぞれ妨害波であるパルスレーダ送信波周波数変化特性が重畳された特性およびビート信号を示す説明図である。
図２Ｃは、３掃引周期目の送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性およびビート信号に、それぞれ妨害波であるパルスレーダ送信波周波数変化特性が重畳された特性およびビート信号を示す説明図である。
図２Ｄは、掃引周期に同期したサンプリング信号を示す説明図である。
【図３】図３Ａは、１掃引周期目のビート信号データの説明図である。
図３Ｂは、２掃引周期目のビート信号データの説明図である。
図３Ｃは、３掃引周期目のビート信号データの説明図である。
図３Ｄは、妨害波信号が除去された再構成ビート信号データの説明図である。
図３Ｅは、掃引周期に同期したサンプリング信号を示す説明図である。
【図４】この発明方法に係る実施の形態の処理工程を示すフロー図である。
【図５】この実施の形態に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置により目標を観測した場合における妨害波が除去されたレーダ画面のシミュレーション図である。
【図６】従来技術に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置により目標を観測する際に、妨害波が除去されずに表示されてしまうことを示すレーダ画面のシミュレーション図である。
【図７】従来技術に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８Ａは、送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性を示す説明図である。
図８Ｂは、送信信号と受信信号との周波数差を示すビート信号を示す波形図である。
図８Ｃは、目標の反射波に係る周波数強度信号および周波数距離信号の説明図である。
【図９】図９Ａは、送信信号の周波数変化特性と受信信号の周波数変化特性に妨害波であるパルスレーダ送信波周波数変化特性が重畳された特性を示す説明図である。図９Ｂは、送信信号と受信信号との周波数差を示すビート信号上に、パルス上の妨害波信号が重畳された状態を示す説明図である。
図９Ｃは、本来の目標からの周波数スペクトル上に、パルス繰り返し周波数の整数倍からなる周波数を有する妨害波スペクトルが重畳された周波数強度を示す説明図である。
【符号の説明】
２、３２…ＦＭ−ＣＷレーダ装置４…掃引信号発生器
６…高周波発振器８…方向性結合器
１０、２２…送信アンテナ１６…混合器
１８、１１８…周波数分析器２０…周波数距離換算器
２２…送信アンテナ４０…送信部
４２…受信部８０…サンプリング信号発生器
１８０…ＡＤ変換器１８１〜１８３…メモリ
１８４…演算器Ａｆｂ…振幅特性
Ｃｅ…クラッターのエコー
Ｃｐ…パルスレーダ送信波周波数変化特性
ｆｂ…周波数差ｆｂ１…周波数
ｆｐ…パルス繰り返し周波数Ｉｉ…パルス状の妨害波信号
Ｐｉ…妨害波スペクトルＰｔａ…周波数スペクトル
Ｒ…距離Ｓｂ、Ｓｂ１〜Ｓｂ３…ビート信号
Ｓｂｄ１〜Ｓｂｄ３…ビート信号データ
Ｓｂｄｓ…再構成ビート信号データＳｒ…受信信号
Ｓｔ…送信信号Ｔａ…目標
Ｔａｅ…目標のエコーＷｉ…送信波（干渉波あるいは妨害波）
Ｗｔ…送信波[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention detects a target object by transmitting and receiving a frequency-modulated (FM) continuous wave (CW) signal, and measures a distance to the object, a moving speed of the object, and the like, thereby navigation, search and monitoring. In particular, an FM-CW radar apparatus capable of removing interference waves such as interference radio waves from other radars and the like, and the apparatus. The present invention relates to a method for eliminating interference.
[0002]
[Prior art]
The FM-CW radar is a radar that transmits a continuous radio wave with frequency modulation. If a part of the transmission wave is mixed with the reception wave reflected from the object, a beat wave proportional to the delay time in which the radio wave reciprocates is generated. When the beat signal is subjected to frequency analysis, the frequency corresponds to the distance to the object, and the amplitude (intensity) corresponds to the scattering intensity of the object. Such an FM-CW radar system has the advantage that it requires less power because it uses a continuous wave, and does not require high-frequency components that amplify nanosecond pulses.
[0003]
FIG. 7 shows a configuration of a general FM-CW radar apparatus 2. 8A, 8B, and 8C are diagrams for explaining the operation.
[0004]
As shown in FIG. 7, the transmission signal St modulated by the sweep signal generator 4 that generates a repetitive sawtooth wave and output from the high-frequency oscillator 6 is transmitted to the space via the directional coupler 8 and the transmission antenna 10. Is emitted as.
[0005]
A reflected wave Wr from the target Ta, which is an object to be observed, is received by the receiving antenna 14 and supplied as one input signal of the mixer 16 as a received signal Sr.
[0006]
On the other hand, as the other input signal of the mixer 16, a part of the transmission signal St from the high-frequency oscillator 6 is supplied from the directional coupler 8 as a local signal.
[0007]
The mixer 16 mixes the transmission signal St as the local signal and the reception signal Sr, and outputs a beat signal Sb having a frequency difference corresponding to the time difference between the transmission signal St and the reception signal Sr.
[0008]
FIG. 8A is a diagram illustrating the frequency change characteristic (transmission frequency change characteristic) Ct of the transmission signal St and the frequency change characteristic (reception frequency change characteristic) Cr of the reception signal Sr on the time axis. In FIG. 8A, the frequency difference fb (unit: frequency) between the transmission signal St and the reception signal Sr is the frequency of the beat signal Sb, and the amplitude characteristic Afb of this frequency difference fb is shown in FIG. 8B.
[0009]
Since this frequency difference fb is proportional to the distance from the position of the FM-CW radar apparatus 2 to the target Ta, the beat signal Sb is analyzed by a frequency analyzer 18 such as FFT (Fast Fourier Transform), and the frequency shown in FIG. A frequency spectrum Pta having a certain intensity is obtained at fb1 (the same frequency as the frequency difference fb).
[0010]
By converting the frequency fb1 of the frequency spectrum Pta into a distance R (see FIG. 8C) to the target Ta by the frequency distance converter 20, distance measurement to the target Ta can be performed.
[0011]
By the way, conventionally, a pulse radar is used to measure the distance to the target Ta and the like. In this pulse radar, a high-frequency pulse having a very large transmission peak power is used. For this reason, when a pulse radar is used at the same frequency as the FM-CW radar or a frequency close to the FM-CW radar, the FM-CW radar is subject to strong interference, making it difficult to detect a target.
[0012]
This problem will be described in detail with reference to FIGS. 9A to 9C. As shown in FIG. 7, the FM-CW radar apparatus transmits a transmission wave (referred to as an interference wave or an interference wave) Wi from the transmission antenna 22 of the pulse radar at the same frequency as the FM-CW radar or a frequency close thereto. 2 is received as an interference wave by the second receiving antenna 14.
[0013]
As shown in FIG. 9A, the transmission wave Wi of the pulse radar has a characteristic (pulse radar transmission wave having a wide frequency range having a bandwidth of approximately 1 / τ when the pulse width is τ. Frequency change characteristic) Cp. A transmission wave Wi having this characteristic Cp is repeatedly transmitted at a pulse repetition frequency (PRF) fp and is received by being superimposed on the original reception signal Sr of the FM-CW radar apparatus 2.
[0014]
In this case, even on the signal output from the mixer 16, as shown in FIG. 9B in an overlapping manner with the diagram of FIG. 8B, on the amplitude characteristic Afb of the original beat signal Sb, the pulse shape has a repetition period of 1 / fp. The interference wave signal Ii is superimposed.
[0015]
When the signal in which the interference wave signal Ii is superimposed on the original beat signal Sb is converted into a frequency spectrum by the frequency analyzer 18, as shown in FIG. 9C, in addition to the frequency spectrum Pta from the original target Ta, the above pulse repetition is performed. An interference wave spectrum Pi having a frequency n · fp (n = 1, 2,...) That is an integral multiple of the frequency fp appears. For this reason, it becomes difficult to detect the target Ta.
[0016]
An FM-CW radar device capable of removing only the interference wave signal from a target not including the interference wave and extracting the beat signal of the reflected wave from the target even if the interference wave signal from a pulse radar or the like is mixed A method for removing interference waves in the apparatus is disclosed in Patent Document 1 by the applicant of this application.
[0017]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laying-Open No. 2003-43138 (FIG. 5)
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the technique according to Patent Document 1, when the reception signal Sr includes the interference wave Wi together with the reflected wave Wr from the target Ta, the local transmission signal St and a delayed transmission signal obtained by delaying the transmission signal St are obtained. Feed to the first and second mixers, respectively. The first and second mixers generate a beat signal Sb and a delayed beat signal for the received signal Sr, respectively. The generated beat signal Sb and the delayed beat signal are subjected to frequency analysis by a frequency analyzer, then converted to distance by a frequency distance converter, and the interference processor removes the interference wave component by correlating with the correlation processor, and the interference wave Wi is obtained. The distance R to the target Ta corresponding to only the beat signal of the reflected wave Wr from the target Ta not included is extracted.
[0019]
In the technique according to Patent Document 1, only the beat signal of the reflected wave from the target that does not include the disturbing wave can be suitably extracted.
[0020]
The present invention has been made in connection with such a technology, and even if an interference wave from a pulse radar or the like is mixed, the interference wave is removed with a simpler configuration, and the beat of the reflected wave from the target is eliminated. It is an object of the present invention to provide an FM-CW radar apparatus that can generate a signal and a method for removing an interference wave in the apparatus.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In this section, for ease of understanding, reference numerals in the attached drawings are used for explanation. Therefore, the contents described in this section should not be construed as being limited to those having the reference numerals.
[0022]
The FM-CW radar apparatus according to the present invention is provided at every sweep cycle as shown in FIGS. By sweep signal A transmission signal (St) that is a frequency-modulated continuous wave signal is transmitted as a transmission wave (Wt), and a reflected wave (Wr) from a target (Ta) And the transmitted wave from the pulse radar As a received signal (Sr), The transmission wave from the pulse radar is removed as an interference wave. FM-CW radar device (32) for detecting the target Because A mixer (16) for generating a beat signal (Sb) from the transmission signal and the reception signal; A sampling signal generator (80) for generating a sampling signal (Sp) synchronized with the sweep signal; Sweep cycle In sync with An AD converter (180) that samples the beat signal and AD converts it into beat signal data (Sbd), and a memory (181 to 181) that stores the beat signal data (Sbd1 to Sbd3) of at least three consecutive sweep cycles. 183) and the three times stored in the memory Sweep Compare the level of each beat signal data in the cycle at the corresponding sampling time point and select the beat signal data with the second largest level To remove the transmission wave from the pulse radar as an interference wave. And an arithmetic unit (184) for generating reconstructed beat signal data (Sbds) made up of the selected beat signal data (the invention according to claim 1).
[0023]
Further, the interference wave elimination method in the FM-CW radar apparatus according to the present invention is as shown in FIG. By sweep signal Transmits a transmission signal, which is a frequency-modulated continuous wave signal, as a transmission wave, and also reflects a reflected wave from the target And the transmitted wave from the pulse radar As a received signal F for detecting the target by removing the transmission wave from the pulse radar as an interference wave Interference wave elimination method in M-CW radar apparatus Because A mixing process for generating a beat signal from the transmission signal and the reception signal; The sampling signal output from a sampling signal generator that generates a sampling signal synchronized with the sweep signal Sweep cycle In sync with An AD conversion process for sampling the beat signal and AD-converting it into beat signal data (Step S1), and a storage process for storing the beat signal data in at least three consecutive sweep cycles in a memory (Step S2) , The three times stored in the memory Sweep Compare the level of each beat signal data in the cycle at the corresponding sampling time point and select the beat signal data with the second largest level To remove the interference from the pulse radar And an arithmetic processing step for generating reconstructed beat signal data composed of the selected beat signal data (steps S3 and S4).
[0024]
According to this invention, the level of the beat signal data of at least three consecutive sweep periods is compared at each corresponding sampling time point, and the second largest level of the beat signal data is selected, so that the disturbing wave having the highest level is obtained. Therefore, it is possible to generate the beat signal data of the reflected wave from the target from which the interference wave is removed from the reconstructed beat signal data including the selected beat signal data.
[0025]
When comparing beat signal data of four consecutive transmission cycles, the second or third largest beat signal data may be selected, and beat signal data of five consecutive transmission cycles may be selected. In the case of comparison, beat signal data of any level of the second to fourth magnitudes or the beat signal data of the third magnitude may be selected.
[0026]
Since the present invention does not require a delay device or a plurality of mixers, the configuration is extremely simple.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings to be referred to below, components corresponding to those shown in FIG. 7, FIG. 8A to FIG. 8C, and FIG. 9A to FIG. Further, these drawings are referred to as necessary.
[0028]
FIG. 1 shows an FM-CW radar apparatus 32 according to an embodiment of the present invention.
[0029]
The FM-CW radar apparatus 32 basically includes a transmission unit 40 and a reception unit 42 including a frequency analyzer 118.
[0030]
The transmission unit 40 includes a sweep signal generator 4 that repeatedly generates a sawtooth wave whose amplitude (voltage or current) increases linearly as a sweep signal, and a frequency that is modulated by the sweep signal. In this case, the sweep period A high-frequency oscillator 6 that outputs a high-frequency signal, which is a continuous wave signal whose frequency gradually increases every time, as a transmission signal St, and a transmission signal St as a main transmission signal St and a partial transmission signal (also referred to as a local signal) St A directional coupler 8 that divides and a transmission antenna 10 that radiates a main transmission signal St to a target Ta as a transmission wave Wt that is a radio wave in space.
[0031]
The receiving unit 42 receives the reflected wave Wr from the target Ta to be observed, and interferes (interference wave) from the transmission antenna 22 of the pulse radar having the same frequency as the FM-CW radar device 32 or a frequency close thereto. As a receiving antenna 14 for receiving a transmission wave Wi and outputting a reception signal Sr including an interference wave, a mixer 16 for generating a beat signal Sb from the reception signal Sr including the interference wave and the transmission signal St, and an analog signal The beat signal Sb, which is a digital signal, is converted into beat signal data Sbd, which is a digital signal, and after the interference wave removal process described later is performed, the frequency spectrum of the beat signal data Sbd from which the interference wave is removed is processed by FFT (Fast Fourier Transform) or the like The frequency analyzer 118 that outputs and the frequency spectrum can be represented by distance (the horizontal axis is distance and the vertical axis is intensity) In, also referred to as a distance intensity signal.) And a frequency distance conversion unit 20 to be converted into.
[0032]
The frequency analyzer 118 receives the sampling signal Sp and a sampling signal generator 80 that generates a sampling signal (sampling pulse) Sp from a repetitive square wave signal synchronized with the sweep signal supplied from the sweep signal generator 4. It has an AD converter 180 that samples the beat signal Sb, which is an analog signal, in synchronization with the sweep cycle, digitizes it, and outputs beat signal data Sbd.
[0033]
The frequency analyzer 118 also includes memories 181 to 183 for storing beat signal data Sbd having three consecutive sweep periods as beat signal data Sbd1 to Sbd3, and three consecutive times stored in the memories 181 to 183. The beat signal data Sbd1 to Sbd3 of the sweep cycle are read, and the levels of the read beat signal data Sbd1 to Sbd3 of three consecutive sweep cycles are compared at the corresponding sampling points, and the second largest level at each sampling point A beat signal data Sbd, and a beat signal data (referred to as reconstructed beat signal data) Sbds composed of the second highest level beat signal data Sbd at each selected sampling time point, and a reconstruction unit 184 Beat signal data Sbds is processed by FFT Is converted into spectral Pta has a frequency analysis means 185 for outputting. The memories 181 to 183 can use FIFO (First In First Out) memory or RAM.
[0034]
The FW-CW radar apparatus 32 according to this embodiment is basically configured as described above. Next, the operation thereof will be described. Unless otherwise specified, the control / processing entity is a CPU constituting a computer (not shown).
[0035]
In FIG. 1, a transmission signal St that is modulated by a sweep signal that is a repetitive sawtooth wave that is output from the sweep signal generator 4 constituting the transmission unit 40 and that is output from the high-frequency oscillator 6 is transmitted in the directional coupler 8 and the horizontal direction. A transmitted wave Wt, which is a radio wave, is radiated into space through the rotating transmitting antenna 10.
[0036]
The reflected wave Wr from the target Ta, which is the object to be observed, and the transmitted wave Wi as an interference wave (interference wave) from the transmission antenna 22 of the pulse radar having the same frequency as the FM-CW radar device 32 or a frequency close thereto. Are received by the receiving antenna 14 constituting the receiving unit 42 and supplied as one input signal of the mixer 16 as the received signal Sr.
[0037]
On the other hand, as the other input signal of the mixer 16, a part of the transmission signal St from the high-frequency oscillator 6 is supplied from the directional coupler 8 as a local signal.
[0038]
The mixer 16 generates a beat signal Sb from the reception signal Sr including the interference wave and the local transmission signal St.
[0039]
At this time, just like the operation described with reference to FIGS. 9A to 9C, the transmission wave Wi of the pulse radar has a characteristic having a wide frequency range having a band of approximately 1 / τ when the pulse width is τ. (Pulse radar transmission wave frequency change characteristics) Cp (see FIGS. 2A, 2B, and 2C).
[0040]
Here, on the upper side of FIG. 2A, FIG. 2B, and FIG. 2C, the transmission signal St1 at the first sweep period of the continuous sweep period, the second sweep period following this, and the subsequent third sweep period, respectively. ~ St3 frequency change characteristics (transmission frequency change characteristics) Ct1 to Ct3 (displayed by solid lines) and received signal Sr1 to Sr3 frequency change characteristics (received frequency change characteristics) Cr1 to Cr3 (displayed by dotted lines) on the time axis I'm drawing.
[0041]
2A to 2C, the frequency difference fb (unit: frequency) between the corresponding transmission signal St and reception signal Sr is the frequency of the beat signals Sb1 to Sb3 drawn in the lower stage, and this frequency difference fb is FW− When the distance between the installation position of the CW radar device 32 and the target Ta is constant, the frequency is the same. Note that when the distance between the installation position of the FW-CW radar device 32 and the target Ta is constant, the distance between them is fixed, or even if they are moving, they stop between adjacent sweep cycles. Can be regarded as being constant.
[0042]
In such a case, the phases of the beat signals Sb1 to Sb3 shown in the lower part of FIGS. 2A to 2C can be considered to be so-called in-phase synchronized with the sweep cycle. Here, the repetition frequency of the sweep can be set to about 1 [kHz] (1 [ms]) as an example.
[0043]
The transmission wave Wi having the characteristic Cp as described above is repeatedly transmitted at the pulse repetition frequency (PRF) fp and is superimposed on the original reception signals Sr1 to Sr3 of the FM-CW radar device 32 and received. Also on the beat signals Sb1 to Sb3 output from the mixer 16, as shown in the lower part of FIG. 2A, FIG. 2B, and FIG. 2C, on the amplitude characteristics Afb1 to Afb3 of the original beat signals Sb1 to Sb3, the repetition period 1 / At fp, the pulsed interference wave signal Ii is superimposed.
[0044]
Since the pulse-shaped interference wave signal Ii is asynchronous with the sweep signal, it is scattered asynchronously on the beat signals Sb1 to Sb3.
[0045]
At this time, the sampling signal Sp synchronized with the sweep signal shown in FIG. 2D is supplied to the clock input terminal of the AD converter 180. The frequency of the sampling signal Sp is set to a frequency at least twice that of the beat signal Sb to be measured by the sampling theorem.
[0046]
The AD converter 180 samples the beat signal Sb for each sweep cycle, and AD-converts it into beat signal data Sbd (FIG. 4: step S1). In this case, beat signal data Sb1 (refer to FIG. 2A), Sb2 (refer to FIG. 2B), and Sb3 (refer to FIG. 2BC) of at least three sweep periods that are continuous in time are continuously beat signal data for each sweep period. The data is converted into Sbd1, Sbd2, and Sbd3, and stored in the memories 181, 182, and 183, respectively (FIG. 4: step S2).
[0047]
3A to 3C show beat signal data Sbd1 to Sbd3 (corresponding to the beat signals Sb1 to Sb3 in FIGS. 2A to 2C, respectively) stored in the memories 181 to 183 as analog waveforms for convenience of understanding. ing.
[0048]
FIG. 3E shows sampling pulses Sp generated at sampling times t0 to tn corresponding to memory addresses.
[0049]
When the beat signal data Sbd1 to Sbd3 for three consecutive sweep periods are stored in the memories 181 to 183, the calculator 184 stores the three times of the three times stored in the memories 181 to 183. Sweep The level (absolute value) of each beat signal data in the cycle is compared at each sampling time point t0 to tn, and the beat signal data Sbd (Sbd1 to Sbd3) having the second largest level at each sampling time point t0 to tn. Any one of them) is selected (FIG. 4: Step 3).
[0050]
Next, the calculator 184 generates the reconstructed beat signal data Sbds shown in FIG. 3D composed of the selected beat signal data Sbd, and stores it in the memory in the calculator 184 (FIG. 4: step S4).
[0051]
By calculating as in the process of step S3, even if a very large interference wave signal Ii that causes the mixer 16 to exceed the saturation level is mixed in the beat signals Sb1 to Sb3, the beat signal data Sbd1 Since the maximum value formed by the interfering wave signal Ii in .about.Sbd3 can be removed, the spiked interference wave Wi such as pulse radar can be removed. Since the minimum value can also be removed, it is possible to remove even a very strong interference wave or a weak interference wave regardless of the strength of the level of the interference wave Wi.
[0052]
The beat signal data Sbd1 to Sbd3 for three consecutive sweep periods can be averaged to reduce the interference wave signal Ii, but the interference level is reduced to 1 / number of averaging times, in this case 1/3. Since it is only small, the beat signal data having the second highest level at each sampling time is selected and reconstructed from the levels of each beat signal data in the three transmission cycles as in the process of step S3 above. It is preferable to generate beat signal data Sbds.
[0053]
In addition, the beat signal data Sbd1 to Sbd3 for three consecutive sweep periods may be compared, and beat signal data for four consecutive transmission periods may be compared. Alternatively, the reconfigured beat signal data Sbds may be generated by selecting the beat signal data having the third highest level. When comparing beat signal data of five consecutive transmission cycles, select any one of the second to fourth magnitude beat signal data or the third magnitude beat signal data and re-execute. The configuration beat signal data Sbds may be created.
[0054]
As described above, since the processing once taken into the memories 181 to 183 is digital processing, the delay unit and the plurality of mixers described in JP-A-2003-43138 are not required, and the configuration is It becomes very simple and the cost can be reduced.
[0055]
Through these processes, it is possible to extract only the reconstructed beat signal data Sbds (see FIG. 3D) corresponding to the beat signal Sb of the reflected wave Wr from the target Ta that does not include the interference wave Wi.
[0056]
Next, the frequency analysis means 185 constituting the frequency analyzer 118 performs FFT processing on the reconstructed beat signal data Sbds shown in FIG. 3D, and has a certain intensity at the frequency fb1 (the same frequency as the frequency difference fb) shown in FIG. 8C. Is obtained (FIG. 4: Step S5).
[0057]
Next, the frequency distance converter 20 converts the frequency fb1 of the frequency spectrum Pta into a distance R (see FIG. 8C) of the target Ta and performs distance measurement to the target Ta.
[0058]
FIG. 5 is a simulation diagram of the radar screen when the target Ta is observed by the FM-CW radar apparatus 32 of this embodiment, and FIG. 6 is the same target by the FM-CW radar apparatus 2 according to the prior art of FIG. It is a simulation figure of a radar screen at the time of observing Ta. 5 and 6, the installation positions of the FM-CW radar apparatuses 32 and 2 are fixed, and a large number of target Tas are also fixed. The observation radius is set to 8 [km].
[0059]
In the radar simulation screen 90 of the FM-CW radar apparatus 2 according to the prior art shown in FIG. 6, in addition to the echo Tae of the target Ta, the clutter related to a number of interference waves (interference waves) Wi extending radially outward from the center. On the other hand, in the radar simulation screen 92 of the FM-CW radar apparatus 32 according to this embodiment shown in FIG. 5, the clutter echo Ce that is an interference wave (interference wave) Wi is removed. It is understood that only the echo Tae of the target Ta is detected.
[0060]
As described above, according to the embodiment described above, when the interference signal Wi is included in the received signal Sr together with the reflected wave Wr from the target Ta, the beat signal data Sbd1 to Sbd3 having at least three consecutive sweep cycles are included. By comparing the levels at the corresponding sampling times t0 to tn and selecting the beat signal data having the second largest level, the interference signal Ii having the higher level or the interference signal Ii having the lower level is not selected. The reconstructed beat signal data Sbds composed of the selected beat signal data becomes the beat signal data of the reflected wave Wr from the target Ta from which the interference wave is removed. In this case, since a delay device and a plurality of mixers are not required, the configuration becomes very simple.
[0061]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, beat signal data levels of at least three consecutive sweep periods are compared at corresponding sampling points, and the beat signal data having the second largest level is selected. This eliminates the need to select high-level interference waves or low-level interference waves, and generates beat signal data of reflected waves from the target with the interference waves removed from the reconstructed beat signal data consisting of the selected beat signal data. can do.
[0063]
Since a delay device and a plurality of mixers are not required as compared with the prior art, an FM-CW radar device can be manufactured at a low cost with a very simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a graph showing characteristics and beats in which a frequency change characteristic of a transmission signal in the first sweep period, a frequency change characteristic of a received signal, and a beat signal are superimposed on a pulse radar transmission wave frequency change characteristic that is an interference wave, respectively. It is explanatory drawing which shows a signal.
FIG. 2B illustrates the characteristics and beat signal in which the frequency change characteristic of the transmission signal in the second sweep period, the frequency change characteristic of the reception signal, and the beat signal are superimposed on the pulse radar transmission wave frequency change characteristic that is an interference wave, respectively. FIG.
FIG. 2C illustrates the characteristics and beat signal in which the frequency change characteristic of the transmission signal in the third sweep period, the frequency change characteristic of the reception signal, and the beat signal are superimposed on the pulse radar transmission wave frequency change characteristic that is an interference wave, respectively. FIG.
FIG. 2D is an explanatory diagram showing a sampling signal synchronized with the sweep cycle.
FIG. 3A is an explanatory diagram of beat signal data in the first sweep period.
FIG. 3B is an explanatory diagram of beat signal data in the second sweep cycle.
FIG. 3C is an explanatory diagram of beat signal data in the third sweep cycle.
FIG. 3D is an explanatory diagram of the reconstructed beat signal data from which the interference wave signal is removed.
FIG. 3E is an explanatory diagram showing a sampling signal synchronized with the sweep cycle.
FIG. 4 is a flowchart showing processing steps of an embodiment according to the method of the present invention.
FIG. 5 is a simulation diagram of a radar screen from which an interference wave is removed when a target is observed by the FM-CW radar apparatus according to this embodiment.
FIG. 6 is a simulation diagram of a radar screen showing that when a target is observed by an FM-CW radar apparatus according to the prior art, an interference wave is displayed without being removed.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an FM-CW radar apparatus according to the prior art.
FIG. 8A is an explanatory diagram illustrating a frequency change characteristic of a transmission signal and a frequency change characteristic of a reception signal.
FIG. 8B is a waveform diagram showing a beat signal indicating a frequency difference between a transmission signal and a reception signal.
FIG. 8C is an explanatory diagram of a frequency intensity signal and a frequency distance signal related to a target reflected wave.
FIG. 9A is an explanatory diagram illustrating a characteristic in which a frequency change characteristic of a transmission signal and a frequency change characteristic of a reception signal are superimposed on a frequency change characteristic of a pulse radar transmission wave, which is an interference wave. FIG. 9B is an explanatory diagram illustrating a state in which an interfering wave signal on a pulse is superimposed on a beat signal indicating a frequency difference between a transmission signal and a reception signal.
FIG. 9C is an explanatory diagram showing a frequency intensity in which an interference wave spectrum having a frequency that is an integral multiple of the pulse repetition frequency is superimposed on the frequency spectrum from the original target.
[Explanation of symbols]
2, 32 ... FM-CW radar device 4 ... Sweep signal generator
6 ... high frequency oscillator 8 ... directional coupler
10, 22 ... Transmitting antenna 16 ... Mixer
18, 118 ... Frequency analyzer 20 ... Frequency distance converter
22 ... Transmitting antenna 40 ... Transmitter
42 ... Receiver 80 ... Sampling signal generator
180 ... AD converter 181-183 ... Memory
184 ... Calculator Afb ... Amplitude characteristics
Ce ... Clutter echo
Cp: Pulse radar transmission wave frequency change characteristics
fb ... frequency difference fb1 ... frequency
fp ... pulse repetition frequency Ii ... pulse-like interference signal
Pi ... Interference wave spectrum Pta ... Frequency spectrum
R: Distance Sb, Sb1-Sb3: Beat signal
Sbd1 to Sbd3 ... beat signal data
Sbds: Reconstructed beat signal data Sr: Received signal
St ... Transmission signal Ta ... Target
Tae ... Echo of target Wi ... Transmission wave (interference wave or interference wave)
Wt ... transmitted wave

Claims

It sends out the transmit signal is a frequency modulated continuous wave signal as a transmission wave by sweep signal for each sweep cycle, receives the transmission wave from the reflected wave and the pulse radar from a target as a received signal, from the pulse radar a the transmission wave FM-CW radar apparatus removed to detect the target as disturbance,
A mixer for generating a beat signal from the transmission signal and the reception signal;
A sampling signal generator for generating a sampling signal synchronized with the sweep signal;
An AD converter that samples the beat signal in synchronization with a sweep cycle by the sampling signal and performs AD conversion to beat signal data;
A memory for storing the beat signal data of at least three consecutive sweep periods;
The level of each beat signal data of the three sweep cycles stored in the memory is compared at each corresponding sampling time point, the second highest level beat signal data is selected, and the transmission wave from the pulse radar is selected. An FM-CW radar apparatus comprising: an arithmetic unit that removes the interference wave and generates reconstructed beat signal data including selected beat signal data.

It sends out the transmit signal is a frequency modulated continuous wave signal as a transmission wave by sweep signal for each sweep cycle, receives the transmission wave from the reflected wave and the pulse radar from a target as a received signal, from the pulse radar A method of removing interference waves in an FM -CW radar apparatus that detects the target by removing the transmission waves of
A mixing process for generating a beat signal from the transmission signal and the reception signal;
An AD conversion process of sampling the beat signal in synchronization with a sweep cycle by the sampling signal output from a sampling signal generator that generates a sampling signal synchronized with the sweep signal, and AD-converting the beat signal into beat signal data;
A storing process for storing the beat signal data of at least three consecutive sweep periods in a memory;
The level of each beat signal data of the three sweep periods stored in the memory is compared at each corresponding sampling time point, and the second highest level beat signal data is selected to prevent the interference wave from the pulse radar. removed, interference wave removal process in the FM-CW radar apparatus, comprising a processing step of generating a reconstructed beat signal data consisting of the beat signal data selected.