JP4481078B2 - Radar equipment - Google Patents
Radar equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP4481078B2 JP4481078B2 JP2004143829A JP2004143829A JP4481078B2 JP 4481078 B2 JP4481078 B2 JP 4481078B2 JP 2004143829 A JP2004143829 A JP 2004143829A JP 2004143829 A JP2004143829 A JP 2004143829A JP 4481078 B2 JP4481078 B2 JP 4481078B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- clutter
- polarization
- radar
- antenna
- transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 111
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 63
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 38
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 34
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 29
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- DEFLNOSTNCSZRB-IDTAVKCVSA-N 9-[(2r,3r,4r,5r)-3,4-dimethoxy-5-(methoxymethyl)oxolan-2-yl]-n-methoxypurin-6-amine Chemical compound CO[C@@H]1[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1N1C2=NC=NC(NOC)=C2N=C1 DEFLNOSTNCSZRB-IDTAVKCVSA-N 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
本発明は、レーダ装置及び信号処理の分野に関するものであり、特に高仰角から海面上あるいは地上に存在する目標を検出するレーダ装置に関する。 The present invention relates to the field of radar devices and signal processing, and more particularly to a radar device that detects a target existing on the sea surface or on the ground from a high elevation angle.
航空機に搭載したレーダ装置において、既知のレーダ高度、ビームの指向方向、アンテナパターンの情報を用いて、海面におけるビームの照射面積を計算し、この計算結果に基づいて各レンジにおけるゲインの大きさを調整するように構成して、海面クラッタを抑圧し、目標の視認性を向上する方式がある(例えば、特許文献1参照)。 In the radar equipment mounted on the aircraft, the irradiation area of the beam on the sea surface is calculated using information on the known radar altitude, beam pointing direction, and antenna pattern, and the magnitude of the gain in each range is calculated based on this calculation result. There is a method for improving the target visibility by suppressing the sea surface clutter by adjusting (see, for example, Patent Document 1).
この方式では、既知のレーダ高度、ビームの指向方向、アンテナパターンによって決まる係数を受信電力に掛け合わせて、海面クラッタ電力を画面上でできるだけ一定になるように調整して表示することにより、目標の視認性を向上させることができる。 This method multiplies the received power by a coefficient determined by the known radar altitude, beam direction, and antenna pattern, and adjusts and displays the sea level clutter power as constant as possible on the screen. Visibility can be improved.
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。従来の技術は上述のとおり、本質的には、信号とクラッタとの電力比を向上させるものではないため、高仰角から観測した場合などのように、海面や地表面などのクラッタ電力が非常に大きく、信号対クラッタ電力比(SCR:Signal to Clutter Power Ratio)が低い場合には、目標の検出確率を十分に向上させることができない。 However, the prior art has the following problems. As described above, the conventional technology does not essentially improve the power ratio between the signal and the clutter, so the clutter power on the sea surface or the ground surface is very high, as observed from a high elevation angle. If the signal to clutter power ratio (SCR) is low and the target detection probability is low, the target detection probability cannot be sufficiently improved.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、海面や地表面などのクラッタ電力が非常に大きく、信号対クラッタ電力比が低い場合にも、目標の検出性能を向上させることのできるレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can improve the target detection performance even when the clutter power on the sea surface or the ground surface is very large and the signal-to-clutter power ratio is low. An object of the present invention is to obtain a radar device that can be used.
本発明に係るレーダ装置は、送受信アンテナを介して広帯域パルス信号を送信し、その反射波を受信信号として受信し、受信信号に基づいて目標を検出するレーダ装置であって、位置情報の入力に基づいて海面あるいは地表面に対するレーダ高度を推定するレーダ高度推定手段と、送受信アンテナの指向角度と受信信号とを対応付けて蓄積する記憶部と、送受信アンテナのアンテナパターンの指向角度をエレベーション方向に制御する制御装置と、送受信アンテナを介して受信した受信信号をパルス圧縮処理し、パルス圧縮処理後の受信信号を制御装置から受信した指向角度の情報と対応付けて記憶部に記憶させるレンジ圧縮手段と、推定されたレーダ高度と、制御装置からの指向角度の情報と、事前に計測した送受信アンテナのアンテナパターンとに基づいて、前記レーダ高度からクラッタのレンジを推定し、推定した前記レンジにおけるクラッタ照射パターンを算出するクラッタ照射パターン算出手段と、エレベーション方向にビームを走査した際のそれぞれの指向角度に対して前記クラッタ照射パターン算出手段により算出されたクラッタ照射パターンを、記憶部に蓄積されたそれぞれの指向角度に対応するパルス圧縮処理後の受信信号に最小二乗フィッティングすることで、単位面積当りのクラッタ散乱断面積を推定するクラッタ散乱断面積推定手段と、推定されたクラッタ散乱断面積を用いて、記憶部に蓄積されたそれぞれのパルス圧縮処理後の受信信号に対してクラッタ電力を抑圧したクラッタ抑圧信号を算出するクラッタ抑圧手段と、算出されたクラッタ抑圧信号の中から目標を検出する目標検出手段とを備えるものである。
A radar apparatus according to the present invention is a radar apparatus that transmits a broadband pulse signal via a transmission / reception antenna, receives a reflected wave as a reception signal, and detects a target based on the reception signal. A radar altitude estimating means for estimating the radar altitude relative to the sea surface or the ground surface, a storage unit for storing the directivity angle of the transmission / reception antenna and the received signal in association with each other, and the directivity angle of the antenna pattern of the transmission / reception antenna in the elevation direction. A control device for controlling, and a range compression means for performing pulse compression processing on the received signal received via the transmission / reception antenna and storing the received signal after the pulse compression processing in the storage unit in association with the information on the directivity angle received from the control device Information on the estimated radar altitude, the pointing angle from the controller, and the antenna parameters of the transmitting and receiving antennas measured in advance. Based on the over emissions, each oriented angle at the estimated the radar altitude from the clutter range scanned and clutter radiation pattern calculation means for calculating the estimated clutter radiation pattern in the range was, the beam in the elevation direction the clutter radiation pattern calculated by the clutter radiation pattern calculation means, by least square fitting to the received signal after the pulse compression processing corresponding to the accumulated respective directivity angles were in the storage unit, per unit area with respect to Clutter scattering cross-section estimation means for estimating the clutter scattering cross-section, and a clutter in which the clutter power is suppressed for each received signal after pulse compression processing accumulated in the storage unit using the estimated clutter scattering cross-section. Clutter suppression means for calculating the suppression signal, and the calculated clutter suppression signal From those and a target detection means for detecting a target.
本発明によれば、ビームをエレベーション方向に走査することによって散乱点の高度を分離することにより海面高度よりも高い位置にある散乱点を検出することができ、さらに、既知のレーダ高度から海面クラッタのレンジを推定して海面クラッタの成分を抑圧した信号に基づいて目標の検出を行うことができ、海面や地表面などのクラッタ電力が非常に大きく、信号対クラッタ電力比が低い場合にも、目標の検出性能を向上させることのできるレーダ装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to detect a scattering point at a position higher than the sea level by separating the altitude of the scattering point by scanning the beam in the elevation direction, and further from the known radar altitude to the sea level. Targets can be detected based on signals that suppress the clutter component by estimating the clutter range, even when the clutter power on the sea surface or the ground surface is very large and the signal-to-clutter power ratio is low. A radar apparatus capable of improving the target detection performance can be obtained.
以下、本発明のレーダ装置の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。本発明は、航空機などに搭載したレーダ装置を用いて、高仰角から海面を観測して海面に存在する艦船を検出する場合に特に有用であり、以下の実施の形態においては、この場合について詳細に説明する。しかし、プラットフォームは、航空機に限定されるものではなく、観測域も海面に限るものではない。 A preferred embodiment of a radar apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is particularly useful when a radar device mounted on an aircraft or the like is used to detect a ship existing on the sea surface by observing the sea surface from a high elevation angle. In the following embodiments, details of this case will be described. Explained. However, the platform is not limited to aircraft, and the observation area is not limited to the sea surface.
実施の形態1.
まず始めに、航空機などに搭載したレーダで洋上の艦船を検出する場合の観測方法及び基本原理について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1におけるレーダ装置の観測方法及び基本原理の説明図である。
First, an observation method and a basic principle when a ship on the sea is detected by a radar mounted on an aircraft or the like will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram of an observation method and a basic principle of a radar apparatus according to
図1において、航空機1は、レーダ装置2を搭載し、海面3の上空を飛行している。これに対して、検出対象である艦船4は、海面3の上に浮かんでいる。散乱点5は、艦船4上に存在し、レーダ装置2からの電波を散乱する点の一つである。海面上の点6は、レーダ装置2からの距離が、レーダ装置2から散乱点5までの距離と等距離にある海面上の点である。海面上の点7は、レーダ装置2の鉛直方向直下の海面上の点である。海面上の点8は、散乱点5の鉛直方向直下の海面上の点である。また、アンテナパターン9は、レーダ装置2から送信される電波のアンテナパターンを示している。
In FIG. 1, an
オフナディア角が小さい場合(すなわち、俯角が大きい場合)には、検出対象である艦船4からの反射波は、海面クラッタに埋もれてしまい、検出が困難となる。ただし、艦船4上の散乱点5は、海面3の高度よりも少なからず高い位置に存在することを想定する。本発明における目標検出の基本原理は、この点に着目し、送信ビームをエレベーション方向に走査して、種々の散乱点を高度に応じて分離することにより、海面高度よりも高い位置にある散乱点を検出する。
When the off-nadir angle is small (that is, when the depression angle is large), the reflected wave from the ship 4 that is the detection target is buried in the sea surface clutter, making detection difficult. However, it is assumed that the
エレベーション方向のビーム幅は、本実施の形態1における目標検出方式の性能を決する主要な要因である。すなわち、エレベーション方向のビーム幅が充分に狭い場合には、目標の散乱点は、エレベーション角によって比較的容易に海面クラッタと分離して検出することができる。しかし、エレベーション方向のビーム幅が充分に狭くない場合には、エレベーション角のみによって目標の散乱点を識別することが困難となり、目標の散乱点をより正確に検出するためには、クラッタの抑圧が必要となる。 The beam width in the elevation direction is a major factor that determines the performance of the target detection method in the first embodiment. That is, when the beam width in the elevation direction is sufficiently narrow, the target scattering point can be detected by separating from the sea surface clutter relatively easily by the elevation angle. However, if the beam width in the elevation direction is not sufficiently narrow, it becomes difficult to identify the target scattering point only by the elevation angle, and in order to detect the target scattering point more accurately, Repression is necessary.
そこで、本実施の形態1では、既知のレーダ高度から海面クラッタのレンジを推定し、この推定結果に基づいて海面クラッタの成分を抑圧することによって、エレベーション方向のビーム幅が不十分である場合にも、目標の検出を可能にする方式を与える。 Therefore, in the first embodiment, when the range of the sea surface clutter is estimated from the known radar altitude, and the component of the sea surface clutter is suppressed based on the estimation result, the beam width in the elevation direction is insufficient. In addition, a method that enables detection of the target is given.
図1におけるレーダ装置2、散乱点5、及びその他の点の位置関係は、次のように規定される。航空機1に搭載したレーダ装置2は、海面3から高度Hであり、海面3に浮かぶ艦船4上に存在する散乱点5は、海面3から高度hであるとする。また、レーダ装置2から散乱点5までの距離(スラントレンジ)をr、レーダ装置2の鉛直方向直下の海面上の点7から、散乱点5の鉛直方向直下の海面上の点8までの距離(グランドレンジ)をRとする。
The positional relationship among the
さらに、海面上の点6は、レーダ装置2からの距離が、レーダ装置2から散乱点5までの距離rと等しい海面上の点とする。したがって、海面上の点6からの反射波と散乱点5からの反射波は、ともに等レンジの信号として観測される。しかし、それぞれの反射波の到来角度は異なることとなり、この到来角度差をΔθとする。また、海面上の点8とレーダ装置2とを結ぶ直線が鉛直線となす角をθ、ビームの中心の方向が鉛直線となす角(オフナディア角)をθOとする。
Further, the point 6 on the sea surface is a point on the sea surface whose distance from the
レーダのエレベーション方向のビーム幅がΔθよりも充分に細い場合には、艦船4上の散乱点5からの到来波と、海面上の点6からの到来波とは、送信ビームをエレベーション方向に操作することにより、容易に分離されることとなる。
When the beam width in the elevation direction of the radar is sufficiently narrower than Δθ, the incoming wave from the
そこで、まず始めに、散乱点5からの到来波と海面上の点6からの到来波との到来角度差Δθの大きさを見積もる。散乱点5の鉛直方向直下の海面上の点8とレーダ装置2とを結ぶ直線が鉛直線となす角をθとすると、到来角度差Δθは、レーダ装置2の高度H、散乱点5の高度h、及び角θの関数として表すことができ、次式(1)の関係を満たす。
Therefore, first, the magnitude of the arrival angle difference Δθ between the incoming wave from the
図2は、本発明の実施の形態1において角θをパラメータとしたときの到来角度差Δθと高度hとの関係を示した図であり、上式(1)の関係をグラフ化したものである。具体的には、散乱点5の高度hを横軸とし、散乱点5からの到来波と海面上の点6からの到来波との到来角度差Δθを縦軸として、4種類の角θの値をパラメータとして、上式(1)の関数をグラフ化したものである。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the arrival angle difference Δθ and the altitude h when the angle θ is a parameter in the first embodiment of the present invention, and is a graph showing the relationship of the above equation (1). is there. Specifically, the height h of the
パラメータである角θは、θ=10°、15°、20°、25°の4種であり、それぞれ実線、点線、一点鎖線、破線として図2の中に示されている。また、レーダ装置2の高度Hは、H=2000mに固定した場合を示している。なお、図2においては、角θ=10°における線が途中で切れている。これは、目標の高度hがある値を越えると、レーダの位置を中心として、散乱点5までの距離を半径とする円が海面3と交わらない(すなわち、「レーダ装置2からの距離が、レーダ装置2から散乱点5までの距離と等距離にある海面上の点6」が存在しない)ため、データが存在しないことを意味している。
The angle θ which is a parameter is four types of θ = 10 °, 15 °, 20 ° and 25 °, and is shown in FIG. 2 as a solid line, a dotted line, a one-dot chain line and a broken line, respectively. Further, the altitude H of the
図2より、θ=20°の場合は、例えば、散乱点5の高度hが20mのとき、到来角度差Δθは約2°である。したがって、エレベーション方向のビーム幅が2°よりも充分細い場合は、エレベーション方向の到来角度差によって、散乱点5と海面クラッタとを容易に分離できる。しかし、エレベーション方向のビーム幅が2°以上である場合は、エレベーション方向の到来角度差によって、散乱点5と海面クラッタとを分離することはできず、クラッタ抑圧の処理が必要となる。
From FIG. 2, when θ = 20 °, for example, when the altitude h of the
このような関係を踏まえ、目標検出の具体的な手順について、次に説明する。ビーム中心方向が海面と交わる点と、レーダ装置2との間の距離rOは、オフナディア角θOと高度Hを用いて次式(3)によって表される。
Based on this relationship, a specific procedure for target detection will be described next. The distance r O between the point where the beam center direction intersects the sea surface and the
ここで、roは、オフナディア角θOにおける海面のクラッタ電力のピークのレンジに相当する。艦船4上の散乱点5の高度hが0より大きい場合に、この散乱点5からの反射電力のピークのレンジrは、次式(4)を満たす。
Here, r o corresponds to the range of the peak of clutter power of sea in off-nadir angle theta O. When the altitude h of the
レーダ装置2の高度Hとオフナディア角θOが既知であれば、それぞれのオフナディア角θOに対して、海面のメインローブクラッタのピークが発生するレンジroを、式(3)を用いてあらかじめ計算しておくことが可能である。そこで、種々のオフナディア角θOにおける受信信号のピークを検出し、このピークのレンジrが式(4)を満たす場合に、目標の信号と判定することができる。
If altitude H and the off nadir angle theta O of the
また、受信信号のうち式(4)を満たすレンジrが複数のオフナディア角θOに対して求まった場合には、その中からピークの検出を行い、検出されたピークを目標の信号と判定することができる。 Also, when the range r satisfying the out type of the received signal (4) is Motoma' for a plurality of off-nadir angle theta O performs detection of peak among them, the detected peak target signal determination can do.
しかし、エレベーション方向のビーム幅を充分に細くできない場合には、散乱点5を海面クラッタからエレベーション方向に分離することは困難であり、そのままの受信信号に対して上式(4)を用いて目標の判定をすることができない。このような場合には、既知のレーダ高度から海面クラッタのレンジを推定し、海面クラッタを抑圧する必要がある。
However, if the beam width in the elevation direction cannot be made sufficiently narrow, it is difficult to separate the
本発明においては、次の方式により海面クラッタの抑圧を行っている。すなわち、アンテナパターン、レーダの高度、及びビーム中心のオフナディア角が既知であれば、海面におけるビームの照射パターンを計算することができる。そこで、計算で求めた照射パターンを、受信信号である観測値に最小二乗フィッティングして差し引くことによって、海面クラッタ成分の抑圧を行うものである。このクラッタ抑圧方式の詳細について、次に説明する。 In the present invention, sea level clutter is suppressed by the following method. That is, if the antenna pattern, the radar altitude, and the off-nadir angle of the beam center are known, the beam irradiation pattern on the sea surface can be calculated. Therefore, the sea surface clutter component is suppressed by subtracting the calculated irradiation pattern from the observed value, which is a received signal, by least square fitting. Details of this clutter suppression method will be described next.
図3は、本発明の実施の形態1におけるアンテナパターン、レンジ分解能、及びクラッタ照射面積の関係を示した説明図である。図3において、鉛直方向アンテナパターン11は、アンテナパターン9を鉛直方向上側から見たパターンを示している。また、水平方向アンテナパターン12は、同じアンテナパターン9を水平方向横側から見たパターンを示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship among the antenna pattern, range resolution, and clutter irradiation area in
ここでは、一例として、送受信アンテナ16のゲインG(ψ、φ)のパターンが、次式(5)のsinc関数型で表されるものとする。ただし、このアンテナパターンは、sinc関数型に限るものではなく、任意のパターンで、同様の処理を実施できることは明らかである。
Here, as an example, it is assumed that the pattern of the gain G (ψ, φ) of the transmission /
ここで、G0はビーム中心方向のアンテナゲイン、ψとφはそれぞれアンテナのビーム中心方向からのエレベーション方向、アジマス方向の角度を表す。また、ΨとΦは、それぞれエレベーション方向、アジマス方向の4dBビーム幅である。鉛直方向アンテナパターン11に対するφとΦの関係、及び水平方向アンテナパターン12に対するψとΨの関係が、図3にそれぞれ示されている。
Here, G 0 represents the antenna gain in the beam center direction, and ψ and φ represent the angle in the elevation direction and the azimuth direction from the beam center direction of the antenna, respectively. Ψ and Φ are 4 dB beam widths in the elevation direction and the azimuth direction, respectively. The relationship between φ and Φ with respect to the
さらに、照射範囲13は、あるオフナディア角θOのときにビームが海面3を照射する範囲(フットプリント)を示したものである。種々のオフナディア角θOによって、海面3上の照射範囲13の位置は異なる。そこで、種々のオフナディア角θOに対する照射範囲13をカバーできる海面3上の位置を、あらかじめ1〜Nのレンジセルに分割しておくこととする。
Further, the
この分割は、レーダ装置2から海面3上の散乱点までの距離(スラントレンジ)をレンジ分解能Δrずつ変化させることにより、海面3を仮想的にN分割したものであり、高度H及び種々のオフナディア角θOからあらかじめ定めることができる。図3における照射範囲13は、n−1からn+3までのレンジセルに照射範囲13がある状態を示している。
In this division, the
1〜Nの各レンジセルに分割された海面3上のそれぞれの点と、レーダ装置2とを結ぶ直線が鉛直線となす角をθnとして表すこととする。さらに、それぞれのθnに対するスラントレンジをrn(n=1、2、・・・、N)として表すこととする。また、以下の説明において、n=1、2、・・・、Nはレンジ番号、Nはレンジセル数、分割されたそれぞれの範囲を各レンジセルn(n=1、2、・・・、N)と呼ぶ。
Assume that an angle between a straight line connecting each point on the
照射範囲13を分割した各レンジセルn(n=1、2、・・・、N)毎の散乱断面積σnと散乱係数σ0 nは、次式(6)で関係付けられる。
The scattering cross section σ n and the scattering coefficient σ 0 n for each range cell n (n = 1, 2,..., N) obtained by dividing the
ただし、Anはn番目のレンジセルのクラッタ照射面を表すものであり、この関係が図3の照射範囲13内に示されている。散乱断面積σnは、散乱係数σ0 nに実効的な照射面積をかけたものであるから、次式(7)の関係が成り立つ。
However, A n is represents the clutter irradiated surface of the n-th range cells, the relationship is shown in the
ここで、A'nは、アンテナパターンで重みづけして得られる実効的な照射面積であり、以下の説明において、これを海面におけるビームの照射パターンと呼ぶ。A'nは、オフナディア角θOの関数であり、以下の説明においては、明示的にA'n(θO)と表記する。このA'n(θO)は、下式(8)の関係が成り立つ。 Here, A ′ n is an effective irradiation area obtained by weighting with the antenna pattern, and in the following description, this is referred to as a beam irradiation pattern on the sea surface. A ′ n is a function of the off-nadir angle θ O and will be explicitly expressed as A ′ n (θ O ) in the following description. This A ′ n (θ O ) satisfies the relationship of the following equation (8).
ただし、Hはレーダの高度であり、rは次式(9)の関係を満たす。 However, H is the altitude of the radar, and r satisfies the relationship of the following equation (9).
また、関数Si(x)は次式(10)で定義される。 The function Si (x) is defined by the following equation (10).
したがって、事前の測定により、レーダ装置2の高度H及びビーム中心のオフナディア角θOが既知であるとすると、クラッタの照射パターンは、上式(8)によって求めることができる。
Therefore, if the altitude H of the
エレベーション方向にビームを走査して、M通りのオフナディア角θOm(m=1、2、・・・・、M)においてパルスの送受信を行う。ここで、オフナディア角θOm、スラントレンジrn(n=1、2、・・・、N;Nはレンジセル数)のレンジセルにおける受信信号をXn(θOm)と表す。 The beam is scanned in the elevation direction, and pulses are transmitted and received at M off-nadir angles θ Om (m = 1, 2,..., M). Here, a received signal in a range cell having an off-nadir angle θ Om and a slant range r n (n = 1, 2,..., N; N is the number of range cells) is represented as X n (θ Om ).
まず、既知である(あるいは事前に推定した)レーダ高度H及びオフナディア角θOmから、クラッタの照射パターンA'n(θOm)を式(8)によって求める。 First, an irradiation pattern A ′ n (θ Om ) of the clutter is obtained from the known (or previously estimated) radar height H and off-nadir angle θ Om according to the equation (8).
次に、次式(11)によってn番目のレンジセルにおける単位面積当りのクラッタ散乱断面積snの大きさを推定する。 Next, to estimate the magnitude of the clutter scattering cross section s n per unit area in the n-th range cell by the following equation (11).
ここで、式(11)左辺のsnの上の記号「^」は、その値が推定値であることを示す。このようにして推定された単位面積当りのクラッタ散乱断面積snの値を用いて、次式(13)によってクラッタ電力を抑圧し、クラッタ抑圧後の信号としてクラッタ抑圧信号Yn(θOm)を求める。 Here, the symbol “^” above s n on the left side of Equation (11) indicates that the value is an estimated value. Using the value of the clutter scattering cross section s n per unit area estimated in this way, the clutter power is suppressed by the following equation (13), and the clutter suppression signal Y n (θ Om ) is obtained as a signal after the clutter suppression. Ask for.
式(13)は、推定されたクラッタ成分を受信信号から除去する処理であり、クラッタ抑圧信号Yn(θOm)においては、SCRが向上し、その結果、目標検出確率が向上する。 Expression (13) is a process of removing the estimated clutter component from the received signal. In the clutter suppression signal Y n (θ Om ), the SCR is improved, and as a result, the target detection probability is improved.
以上の原理を踏まえ、本実施の形態1におけるレーダ装置の構成及び動作について説明する。図4は、本発明の実施の形態1におけるレーダ装置の構成図である。
Based on the above principle, the configuration and operation of the radar apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a configuration diagram of the radar apparatus according to
送信機14は、広帯域パルスとしてパルス信号を生成すると、送受切換器15を介して送受信アンテナ16を駆動させることにより、そのパルス信号を送受信アンテナ16から空間に放射させる。このとき制御装置17は、ビーム中心の方向を所望の方向に向けるように送受信アンテナ16のアンテナパターンの指向方向を制御する。
When the
例えば、送受信アンテナ16がアレイアンテナである場合には、制御装置17は、素子アンテナの給電位相を制御することによって、アンテナパターンの指向方向を制御する。あるいは、送受信アンテナ16がジンバルなどに固定されて機械的に走査するものである場合には、制御装置17は、ジンバルを制御することによってアンテナパターンの指向方向を制御する。
For example, when the transmission /
送受信アンテナ16の偏波は、海面クラッタなどのようなクラッタ電力が低い偏波であることが望ましく、水平偏波、あるいは円偏波を用いることが望ましい。ただし、送受信アンテナ16の偏波は、これらの偏波に限定されるものではない。
The polarization of the transmission /
送受信アンテナ16から空間に放射されたパルス信号は、観測対象によって散乱される。送受信アンテナ16は、観測対象によって散乱されたパルス信号を受信すると、その受信パルス信号を、送受切換器15を介して受信機18に送る。受信機18は、送受信アンテナ16において受信された受信パルス信号に対する位相検波処理及びA/D変換処理を実施して、それぞれの受信パルス信号の振幅と位相を示すディジタル受信信号を出力し、レンジ圧縮手段19に送る。
The pulse signal radiated from the transmitting / receiving
レンジ圧縮手段19は、受信機18からのディジタル受信信号に対してパルス圧縮処理を施し、高分解能なレンジプロフィールを生成する。さらに、レンジ圧縮手段19は、生成したレンジプロフィールを記憶部であるメモリ20に記憶させる。
The range compression means 19 performs pulse compression processing on the digital received signal from the
制御装置17は、アンテナパターンの指向方向を制御してエレベーション方向にビームを走査することにより、例えば、M通りのオフナディア角θOm(m=1、2、・・・・、M)においてパルスの送受信を制御することができる。メモリ20には、M通りのオフナディア角θOmのそれぞれについて、スラントレンジrn(n=1、2、・・・、N;Nはレンジセル数)のレンジセルにおける受信信号Xn(θOm)が蓄積される。
For example, at the M off-nadir angles θ Om (m = 1, 2,..., M), the
慣性航法装置21は、航空機1に搭載され、位置情報の計測を行う。レーダ高度推定手段22は、慣性航法装置21によって計測された位置情報から、レーダ装置2の高度Hを算出する。あるいは、慣性航法装置21によるレーダ装置2の高度Hの測定精度が充分に高くない場合には、レーダ高度推定手段22は、メモリ20に蓄積された受信信号Xn(θOm)を利用して、次のようにしてレーダ装置2の高度Hを推定する。
The
まず、レーダ高度推定手段22は、各オフナディア角θOmにおいて、反射電力が最大となるレンジrmを検出する。次に、レーダ高度推定手段22は、オフナディア角がθOmの場合におけるレーダ装置2からビーム中心軸の直線が海面と交わる点までの距離がrmであるとみなして、次式(14)によって高度Hの推定値を算出する。
First, the radar
式(14)は、非線型の最小二乗の式であり、レーダ高度推定手段22は、慣性航法装置21によるレーダの高度の測定を初期値として、反復的な解法によって高度Hの推定値を求める。このような推定機能を有することにより、レーダ高度推定手段22は、慣性航法装置21によるレーダ装置2の高度の測定精度が充分に高くない場合にも、受信信号Xn(θOm)に基づいてレーダ装置2の高度Hを精度よく推定することができる。
Equation (14) is a non-linear least-square equation, and the radar height estimation means 22 obtains an estimated value of the height H by an iterative solution using the radar height measurement by the
次に、クラッタ照射パターン算出手段23は、レーダ高度推定手段22によって推定されたレーダ装置2の高度Hと、メモリ20に蓄積されたレンジプロフィールの受信信号Xn(θOm)に対応するオフナディア角θOmの情報とに基づいて、クラッタの照射パターンA'n(θOm)を式(8)によって求める。オフナディア角θOmの情報は、制御装置17から提供することも可能である。
Next, the clutter irradiation pattern calculation means 23 is the off-nadir corresponding to the height H of the
次に、クラッタ散乱断面積推定手段24は、メモリ20に蓄積されたレンジプロフィールの受信信号Xn(θOm)と、クラッタ照射パターン算出手段23によって算出されたクラッタの照射パターンA'n(θOm)とに基づいて、式(11)によってn番目のレンジセルにおける単位面積当りのクラッタ散乱断面積snの大きさを推定する。
Next, the clutter scattering cross-sectional
クラッタ抑圧手段25は、クラッタ散乱断面積推定手段24によって推定された単位面積当りのクラッタ散乱断面積snの値を用いて、式(13)によってクラッタ電力を抑圧し、クラッタ抑圧信号Yn(θOm)を出力する。 The clutter suppression means 25 uses the value of the clutter scattering cross section s n per unit area estimated by the clutter scattering cross section estimation means 24 to suppress the clutter power by the equation (13), and the clutter suppression signal Y n ( θ Om ) is output.
最後に目標検出手段26は、クラッタ抑圧手段25によって算出されたクラッタ抑圧信号Yn(θOm)のうち、式(4)を満たすレンジに対して閾値処理などを適用して、電力のピークを検出する。目標検出手段26は、このようにして検出されたピークを目標の信号と判定する。なお、ここでの目標検出のための閾値処理としては、例えば、広く用いられているCFAR(Constant False Alarm Rate)の処理を適用することが可能である。
Finally, the
実施の形態1によれば、航空機などに搭載したレーダ装置において、ビームをエレベーション方向に走査し、目標とクラッタのエコーをエレベーション方向に分離して目標を検出することにより、高仰角から海面や地表面上にある目標を検出することができる。さらに、既知のアンテナパターンとレーダ高度の測定値とから海面クラッタの信号を推定することができ、推定結果に基づいて海面クラッタの成分を抑圧したクラッタ抑圧信号に基づいて目標の検出を行うことができ、エレベーション方向のビーム幅が不十分である場合においても目標の検出性能を向上させることができる。 According to the first embodiment, in a radar apparatus mounted on an aircraft or the like, a beam is scanned in the elevation direction, the target and clutter echoes are separated in the elevation direction, and the target is detected. And targets on the ground surface can be detected. In addition, it is possible to estimate sea level clutter signals from known antenna patterns and radar altitude measurements, and to detect targets based on clutter suppression signals that suppress sea level clutter components based on estimation results. The target detection performance can be improved even when the beam width in the elevation direction is insufficient.
実施の形態2.
実施の形態1では、1つの送受信アンテナ16を用いたレーダ装置について説明した。実施の形態2では、複数の偏波送受信アンテナを用いたレーダ装置について説明する。図5は、本発明の実施の形態2におけるレーダ装置の構成図である。図1のレーダ装置と比較すると、図5のレーダ装置は、送受信アンテナ16の代わりに第1偏波送受信アンテナ28及び第2偏波送受信アンテナ29、及び偏波切換器27を備えている。
In the first embodiment, the radar apparatus using one transmission /
また、図5のレーダ装置は、図1におけるクラッタ散乱断面積推定手段24、クラッタ抑圧手段25、目標検出手段26の代わりに、複数偏波に対応した同様の手段として、それぞれ複数偏波クラッタ散乱断面積推定手段30、複数偏波クラッタ抑圧手段31、複数偏波目標検出手段32を備えている。
In addition, the radar apparatus of FIG. 5 uses a plurality of polarization clutter scattering as a similar means corresponding to a plurality of polarizations instead of the clutter scattering cross section estimation means 24, the clutter suppression means 25, and the target detection means 26 in FIG. A cross-sectional
第1偏波送受信アンテナ28及び第2偏波送受信アンテナ29は、互いの偏波特性が直交する特性を有している。なお、第1偏波送受信アンテナ28及び第2偏波送受信アンテナ29における偏波特性が直交する組み合わせとして、例えば、垂直偏波と水平偏波の組み合わせ、あるいは右旋円偏波と左旋円偏波の組み合わせなどが考えられる。
The first polarization transmitting / receiving
次に、動作について説明する。送信機14は、広帯域パルスとしてパルス信号を生成すると、送受切換器15を介してパルス信号を偏波切換器27に送る。偏波切換器27は、第1偏波送受信アンテナ28を駆動することにより、そのパルス信号を第1偏波送受信アンテナ28から空間に放射させる。第1偏波送受信アンテナ28から空間に放射されたパルス信号は、観測対象によって散乱される。
Next, the operation will be described. When the
偏波切換器27が第1偏波送受信アンテナ28と第2偏波送受信アンテナ29の双方を駆動することにより、第1偏波送受信アンテナ28と第2偏波送受信アンテナ29は、観測対象によって散乱された散乱波をそれぞれ受信する。
When the
第1偏波送受信アンテナ28と第2偏波送受信アンテナ29は、それぞれの受信信号を受信機18に送る。受信機18は、第1偏波送受信アンテナ28と第2偏波送受信アンテナ29において受信された受信信号のそれぞれに対する位相検波処理及びA/D変換処理を実施して、それぞれの受信信号の振幅と位相を示すディジタル受信信号を出力し、レンジ圧縮手段19に送る。
The first polarization transmission /
レンジ圧縮手段19は、受信機18からのディジタル受信信号に対してパルス圧縮処理を施し、高分解能なレンジプロフィールを生成する。さらに、レンジ圧縮手段19は、生成したレンジプロフィールを記憶部であるメモリ20に記憶させる。
The range compression means 19 performs pulse compression processing on the digital received signal from the
同様にして、送信機14で生成した広帯域パルスを、送受切換器15を介して偏波切換器27に送り、これを第2偏波送受信アンテナ28から放射して、観測対象によって散乱されたパルスを第1偏波送受信アンテナ28と第2偏波送受信アンテナ29において受信する。
Similarly, the broadband pulse generated by the
第1偏波送受信アンテナ28と第2偏波送受信アンテナ29は、それぞれの受信信号を受信機18に送る。受信機18は、第1偏波送受信アンテナ28と第2偏波送受信アンテナ29において受信された受信信号のそれぞれに対する位相検波処理及びA/D変換処理を実施して、それぞれの受信信号の振幅と位相を示すディジタル受信信号を出力し、レンジ圧縮手段19に送る。
The first polarization transmission /
レンジ圧縮手段19は、受信機18からのディジタル受信信号に対してパルス圧縮処理を施し、高分解能なレンジプロフィールを生成する。さらに、レンジ圧縮手段19は、生成したレンジプロフィールを記憶部であるメモリ20に記憶させる。
The range compression means 19 performs pulse compression processing on the digital received signal from the
以上のパルス送受信において、制御装置17は、ビーム中心の方向を所望の方向に向けるように第1偏波送受信アンテナ28と第2偏波送受信アンテナ29を制御する。ここでのアンテナパターンの指向方向の制御方法は、実施の形態1と同様であるが、第1偏波送受信アンテナ28と第2偏波送受信アンテナ29のアンテナパターンの指向方向が同じになるように制御することが望ましい。
In the above pulse transmission / reception, the
なお、以下の説明において、「第1偏波送受信アンテナ28で送信し、第1偏波送受信アンテナ28で受信した信号」を「第1偏波チャネルの受信信号」、「第1偏波送受信アンテナ28で送信し、第2偏波送受信アンテナ29で受信した信号」を「第2偏波チャネルの受信信号」、「第2偏波送受信アンテナ29で送信し、第1偏波送受信アンテナ28で受信した信号」を「第3偏波チャネルの受信信号」、そして「第2偏波送受信アンテナ29で送信し、第2偏波送受信アンテナ29で受信した信号」を「第4偏波チャネルの受信信号」と定義する。
In the following description, “a signal transmitted by the first polarization transmission /
慣性航法装置21、レーダ高度推定手段22、クラッタ照射パターン算出手段23の動作は、実施の形態1と同様であり、説明を省略する。次に、複数偏波クラッタ散乱断面積推定手段30の動作について説明する。実施の形態1と同様に、制御装置17は、アンテナパターンの指向方向を制御してエレベーション方向にビームを走査することができ、例えば、M通りのオフナディア角θOm(m=1、2、・・・・、M)においてパルスの送受信を制御することとする。
The operations of the
このとき、メモリ20には、M通りのオフナディア角θOmのそれぞれについて、スラントレンジrn(n=1、2、・・・、N;Nはレンジセル数)のレンジセルにおける第1偏波チャネル〜第4偏波チャネルの受信信号が蓄積される。これらの受信信号を以下では、Xk n(θOm)(k=1、2、3、4;kは偏波チャネル番号)で表現する。
At this time, the
各レンジセルにおける受信信号を、次式(15)のようなベクトル形式で表現する。 The received signal in each range cell is expressed in a vector format such as the following equation (15).
ここで、ベクトルkn(θOm)のノルムは、オフナディア角θOm、スラントレンジrnのレンジセルにおける観測対象の散乱の強度を表しており、ベクトルkn(θOm)の方向は、散乱の偏波特性を表す。 Here, the norm of the vector k n (θ Om), the off nadir angle theta Om, represents the intensity of the scattered to be observed in the range cell slant range r n, the direction of vector k n (θ Om), scattered Represents the polarization characteristics.
複数偏波クラッタ散乱断面積推定手段30は、実施の形態1におけるクラッタ散乱断面積推定手段24と同様にして、メモリ20に蓄積されたレンジプロフィールの受信信号Xk n(θOm)(k=1、2、3、4;kは偏波チャネル番号)と、クラッタ照射パターン算出手段23によって算出されたクラッタの照射パターンA'n(θOm)とに基づいて、次式(16)によって、n番目のレンジセルにおける第1偏波チャネル〜第4偏波チャネルの単位面積当りのクラッタ散乱断面積を並べたベクトルsnを推定する。 The multi-polarization clutter scattering cross-section estimation means 30 is similar to the clutter scattering cross-section estimation means 24 in the first embodiment, and the range profile received signal X k n (θ Om ) (k = 1, 2, 3, 4; k is the polarization channel number) and the irradiation pattern A ′ n (θ Om ) of the clutter calculated by the clutter irradiation pattern calculation means 23, according to the following equation (16): It estimates the n-th vector s n obtained by arranging clutter scattering cross section per unit area of the first polarization channel to the fourth polarization channel in range cells.
さらに、複数偏波クラッタ散乱断面積推定手段30は、n番目のレンジセルにおける第1偏波チャネル〜第4偏波チャネルの単位面積当りのクラッタ散乱断面積の推定値を、複数偏波クラッタ抑圧手段31に送る。複数偏波クラッタ抑圧手段31は、複数偏波クラッタ散乱断面積推定手段30によって推定された第1偏波チャネル〜第4偏波チャネルの単位面積当りのクラッタ散乱断面積の値を用いて、次式(18)によってクラッタ成分を抑圧する。クラッタ抑圧後のクラッタ抑圧信号をχn(θOm)と表す。 Further, the multi-polarization clutter scattering cross-sectional area estimation means 30 uses the clutter scattering cross-section estimated values per unit area of the first polarization channel to the fourth polarization channel in the nth range cell as the multi-polarization clutter suppression means. Send to 31. The multi-polarization clutter suppression means 31 uses the values of the clutter scattering cross-sections per unit area of the first polarization channel to the fourth polarization channel estimated by the multi-polarization clutter scattering cross-section estimation means 30 to The clutter component is suppressed by Expression (18). The clutter suppression signal after the clutter suppression is expressed as χ n (θ Om ).
式(18)によれば、海面クラッタの偏波特性の推定値に一致した成分を抑圧するため、目標の偏波特性が海面の偏波特性と異なる場合には、偏波情報を利用しない場合に比べて検出確率を向上させることができる。 According to Equation (18), in order to suppress the component that matches the estimated value of the polarization characteristic of the sea surface clutter, if the target polarization characteristic is different from the polarization characteristic of the sea surface, the polarization information is The detection probability can be improved as compared with the case where it is not used.
複数偏波目標検出手段32は、複数偏波クラッタ抑圧手段31によってクラッタが抑圧された後のクラッタ抑圧信号χn(θOm)のノルムpn(θOm)を、次式(19)によって算出する。
Multiple polarization
複数偏波目標検出手段32は、式(4)を満たすレンジに対して閾値処理などを適用して、pn(θOm)のピークを検出する。複数偏波目標検出手段32は、ここで検出されたピークを目標の信号と判定する。なお、ここでの目標検出のための閾値処理としては、実施の形態1と同様にCFAR(Constant False Alarm Rate)の処理を適用する。
The multi-polarization
実施の形態2によれば、互いに偏波特性の直交する2つのアンテナでパルスの送受信を行い、観測対象の偏波特性を観測した上で、海面クラッタの偏波特性の推定値に一致した成分を抑圧するため、目標の偏波特性が海面の偏波特性と異なる場合に、偏波情報を利用しない場合に比べて検出確率を向上させることができる。 According to the second embodiment, pulses are transmitted / received by two antennas whose polarization characteristics are orthogonal to each other, and the polarization characteristics of the observation target are observed. Since the matched components are suppressed, the detection probability can be improved when the target polarization characteristic is different from the polarization characteristic of the sea surface as compared with the case where the polarization information is not used.
実施の形態3.
実施の形態3では、実施の形態1のレーダ装置に対して、さらに表示機能を付加した場合について説明する。図6は、本発明の実施の形態3におけるレーダ装置の構成図である。図1のレーダ装置と比較すると、図6のレーダ装置は、水平鉛直画像生成手段33及び表示手段34をさらに備えている。クラッタ散乱断面積推定手段24によって単位面積当りのクラッタ散乱断面積snが推定され、クラッタ抑圧手段25によってクラッタ抑圧信号を算出するまでは、実施の形態1と同じであり、説明を省略する。
In the third embodiment, a case where a display function is further added to the radar apparatus of the first embodiment will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of the radar apparatus according to
ビーム中心のオフナディア角θOmとスラントレンジrnの点は、レーダ装置からの水平方向の距離xと鉛直方向の距離yで表現すると、次式(20)の関係が成立する。 Point of the off-nadir angle theta Om and slant range r n of the beam center, when expressed by the horizontal distance x and the vertical distance y from the radar device, the following relationship (20) holds.
水平鉛直画像生成手段33は、クラッタ抑圧手段25によって算出されたクラッタ抑圧信号に基づいて、オフナディア角θOmとスラントレンジrmの2次元配列を求める。さらに、水平鉛直画像生成手段33は、オフナディア角θOmとスラントレンジrmの2次元配列として算出されたクラッタ抑圧信号を、式(20)にしたがって水平方向の距離xと鉛直方向の距離yの2次元配列に変換する。 Horizontal Vertical image generating unit 33 on the basis of the clutter suppression signal calculated by the clutter suppression means 25 calculates a two-dimensional array of off-nadir angle theta Om and slant range r m. Furthermore, horizontal vertical image generating unit 33, a clutter suppression signal calculated as a two-dimensional array of off-nadir angle theta Om and slant range r m, the distance of the distance x and the vertical direction in the horizontal direction in accordance with equation (20) y To a two-dimensional array of
なお、この変換処理においては、バイリニア法やバイキュービック法などの補間処理を併用する。表示手段34は、水平鉛直画像生成手段33から出力された2次元配列に基づいて水平鉛直画像を表示する。また、目標検出手段26における目標検出結果を併せて表示してもよい。なお、クラッタ抑圧前の受信電力、クラッタ抑圧後の電力を切り換えて表示するなどの変形は容易である。
In this conversion process, an interpolation process such as a bilinear method or a bicubic method is used in combination. The
実施の形態3によれば、画像の横軸と縦軸がそれぞれ水平、鉛直方向になるようにしてクラッタ抑圧信号を表示することができ、オペレータの視認性を向上させることができる。 According to the third embodiment, the clutter suppression signal can be displayed so that the horizontal axis and the vertical axis of the image are in the horizontal and vertical directions, respectively, and the visibility of the operator can be improved.
2 レーダ装置、14 送信機、15 送受切換器、16 送受信アンテナ、17 制御装置、18 受信機、19 レンジ圧縮手段、20 メモリ(記憶部)、21 慣性航法装置、22 レーダ高度推定手段、23 クラッタ照射パターン算出手段、24 クラッタ散乱断面積推定手段、25 クラッタ抑圧手段、26 目標検出手段、27 偏波切換器、28 第1偏波送受信アンテナ、29 第2偏波送受信アンテナ、30 複数偏波クラッタ散乱断面積推定手段(クラッタ散乱断面積推定手段)、31 複数偏波クラッタ抑圧手段(クラッタ抑圧手段)、32 複数偏波目標検出手段(目標検出手段)、33 水平鉛直画像生成手段、34 表示手段。 2 radar apparatus, 14 transmitter, 15 transmission / reception switch, 16 transmission / reception antenna, 17 control apparatus, 18 receiver, 19 range compression means, 20 memory (storage unit), 21 inertial navigation apparatus, 22 radar height estimation means, 23 clutter Irradiation pattern calculation means, 24 clutter scattering cross section estimation means, 25 clutter suppression means, 26 target detection means, 27 polarization switch, 28 first polarization transmission / reception antenna, 29 second polarization transmission / reception antenna, 30 multiple polarization clutter Scattering cross section estimation means (clutter scattering cross section estimation means), 31 Multiple polarization clutter suppression means (clutter suppression means), 32 Multiple polarization target detection means (target detection means), 33 Horizontal vertical image generation means, 34 Display means .
Claims (5)
位置情報の入力に基づいて海面あるいは地表面に対するレーダ高度を推定するレーダ高度推定手段と、
送受信アンテナの指向角度と受信信号とを対応付けて蓄積する記憶部と、
前記送受信アンテナのアンテナパターンの指向角度をエレベーション方向に制御する制御装置と、
前記送受信アンテナを介して受信した前記受信信号をパルス圧縮処理し、パルス圧縮処理後の受信信号を前記制御装置から受信した前記指向角度の情報と対応付けて前記記憶部に記憶させるレンジ圧縮手段と、
推定された前記レーダ高度と、前記制御装置からの前記指向角度の情報と、事前に計測した前記送受信アンテナのアンテナパターンとに基づいて、前記レーダ高度からクラッタのレンジを推定し、推定した前記レンジにおけるクラッタ照射パターンを算出するクラッタ照射パターン算出手段と、
エレベーション方向にビームを走査した際のそれぞれの指向角度に対して前記クラッタ照射パターン算出手段により算出された前記クラッタ照射パターンを、前記記憶部に蓄積されたそれぞれの指向角度に対応するパルス圧縮処理後の受信信号に最小二乗フィッティングすることで、単位面積当りのクラッタ散乱断面積を推定するクラッタ散乱断面積推定手段と、
推定された前記クラッタ散乱断面積を用いて、前記記憶部に蓄積されたそれぞれのパルス圧縮処理後の受信信号に対してクラッタ電力を抑圧したクラッタ抑圧信号を算出するクラッタ抑圧手段と、
算出された前記クラッタ抑圧信号の中から目標を検出する目標検出手段と
を備えることを特徴とするレーダ装置。 A radar device that transmits a broadband pulse signal via a transmission / reception antenna, receives a reflected wave as a reception signal, and detects a target based on the reception signal,
Radar height estimation means for estimating the radar height relative to the sea surface or the ground surface based on the input of position information;
A storage unit for storing the directivity angle of the transmitting / receiving antenna and the received signal in association with each other;
A control device for controlling the directivity angle of the antenna pattern of the transmission / reception antenna in the elevation direction;
Range compression means for performing pulse compression processing on the received signal received via the transmission / reception antenna, and storing the received signal after pulse compression processing in the storage unit in association with information on the directivity angle received from the control device; ,
Based on the estimated radar altitude, the information on the directivity angle from the control device, and the antenna pattern of the transmitting / receiving antenna measured in advance, the range of the clutter is estimated from the radar altitude, and the estimated range A clutter irradiation pattern calculating means for calculating a clutter irradiation pattern in
Pulse compression processing corresponding to each directivity angle stored in the storage unit, with the clutter irradiation pattern calculated by the clutter irradiation pattern calculation means for each directivity angle when the beam is scanned in the elevation direction Clutter scattering cross section estimation means for estimating the clutter scattering cross section per unit area by performing a least square fitting to the received signal after,
Clutter suppression means for calculating a clutter suppression signal that suppresses clutter power for each received signal after pulse compression processing accumulated in the storage unit, using the estimated clutter scattering cross section;
A radar apparatus comprising: target detection means for detecting a target from the calculated clutter suppression signal.
前記送受信アンテナは、円偏波アンテナであることを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to claim 1, wherein
The radar apparatus according to claim 1, wherein the transmitting / receiving antenna is a circularly polarized antenna.
前記送受信アンテナは、偏波特性が直交する第1偏波送受信アンテナ及び第2偏波送受信アンテナであり、
前記第1偏波送受信アンテナ及び前記第2偏波送受信アンテナの切換を行う偏波切換器をさらに備え、
前記制御装置は、前記第1偏波送受信アンテナ及び前記第2偏波送受信アンテナのそれぞれの指向角度をエレベーション方向に制御し、
前記レンジ圧縮手段は、第1偏波送受信アンテナ及び第2偏波送受信アンテナから送信されたそれぞれの偏波に対して、前記第1偏波送受信アンテナ及び前記偏波切換器を介して受信した受信信号をパルス圧縮処理し、パルス圧縮処理後の受信信号を前記制御装置から受信した前記第1偏波送受信アンテナの指向角度の情報と対応付けて前記記憶部に記憶させるとともに、第1偏波送受信アンテナ及び第2偏波送受信アンテナから送信されたそれぞれの偏波に対して、前記第2偏波送受信アンテナ及び前記偏波切換器を介して受信した受信信号をパルス圧縮処理し、パルス圧縮処理後の受信信号を前記制御装置から受信した前記第2偏波送受信アンテナの指向角度の情報と対応付けて前記記憶部に記憶させ、
前記クラッタ散乱断面積推定手段は、算出された前記クラッタ照射パターンと、前記記憶部に蓄積された前記第1偏波送受信アンテナの指向角度及び前記第2偏波送受信アンテナの指向角度に対応するそれぞれのパルス圧縮後の受信信号とから、それぞれの受信信号におけるクラッタ散乱断面積を推定するとともに、偏波特性をさらに推定し、
前記クラッタ抑圧手段は、推定された前記クラッタ散乱断面積及び前記偏波特性を用いて、前記記憶部に蓄積されたそれぞれの受信信号に対してクラッタ電力を抑圧したクラッタ抑圧信号を算出する
ことを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to claim 1 or 2,
The transmission / reception antennas are a first polarization transmission / reception antenna and a second polarization transmission / reception antenna having orthogonal polarization characteristics,
A polarization switch for switching between the first polarization transmitting / receiving antenna and the second polarization transmitting / receiving antenna;
The control device controls the directivity angles of the first polarization transmission / reception antenna and the second polarization transmission / reception antenna in the elevation direction,
The range compression means receives the reception of the respective polarizations transmitted from the first polarization transmission / reception antenna and the second polarization transmission / reception antenna via the first polarization transmission / reception antenna and the polarization switch. The signal is subjected to pulse compression processing, and the received signal after the pulse compression processing is stored in the storage unit in association with the directivity angle information of the first polarization transmission / reception antenna received from the control device, and the first polarization transmission / reception is performed. For each polarization transmitted from the antenna and the second polarization transmitting / receiving antenna, the received signal received via the second polarization transmitting / receiving antenna and the polarization switching unit is subjected to pulse compression processing, and after pulse compression processing The received signal is stored in the storage unit in association with the information on the directivity angle of the second polarization transmitting / receiving antenna received from the control device,
The clutter scattering cross-sectional area estimation means corresponds to the calculated clutter irradiation pattern, the directivity angle of the first polarization transmission / reception antenna and the directivity angle of the second polarization transmission / reception antenna accumulated in the storage unit, respectively. From the received signal after pulse compression, the clutter scattering cross section in each received signal is estimated, and the polarization characteristics are further estimated,
The clutter suppression means calculates a clutter suppression signal in which clutter power is suppressed for each received signal stored in the storage unit, using the estimated clutter scattering cross section and the polarization characteristics. A radar device characterized by the above.
前記レーダ高度推定手段は、位置情報の入力をレーダ高度の初期値とし、前記記憶部に蓄積されたそれぞれの指向角度に対応するそれぞれの受信信号に基づいてレーダ高度を推定することを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The radar altitude estimation means uses an input of position information as an initial value of the radar altitude, and estimates the radar altitude based on each received signal corresponding to each directivity angle accumulated in the storage unit. Radar device.
前記クラッタ抑圧手段により算出された前記クラッタ抑圧信号を、受信信号の指向角度、及び送受信アンテナから目標までの距離の2次元配列として算出し、さらに、前記2次元配列に基づいて水平方向の距離及び鉛直方向の距離の2次元配列に変換する水平鉛直画像生成手段と、
前記水平鉛直画像生成手段で変換された水平方向の距離及び鉛直方向の距離の2次元配列を表示する表示手段と
をさらに備えたことを特徴とするレーダ装置。 The radar apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The clutter suppression signal calculated by the clutter suppression means is calculated as a two-dimensional array of the directivity angle of the received signal and the distance from the transmission / reception antenna to the target, and further, based on the two-dimensional array, a horizontal distance and Horizontal / vertical image generation means for converting to a two-dimensional array of vertical distances;
A radar apparatus, further comprising: a display unit that displays a two-dimensional array of the horizontal distance and the vertical distance converted by the horizontal and vertical image generating unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004143829A JP4481078B2 (en) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | Radar equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004143829A JP4481078B2 (en) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | Radar equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005326228A JP2005326228A (en) | 2005-11-24 |
JP4481078B2 true JP4481078B2 (en) | 2010-06-16 |
Family
ID=35472702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004143829A Expired - Lifetime JP4481078B2 (en) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | Radar equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4481078B2 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2923611B1 (en) * | 2007-11-13 | 2012-02-03 | Claude Chekroun | DEVICE FOR DETECTING OBJECTS, IN PARTICULAR HAZARDOUS OBJECTS |
FR2938074B1 (en) | 2008-11-04 | 2010-12-24 | Thales Sa | PROCESS FOR PROCESSING VERTICAL PROFILES MEASURING THE POWER OF ECHOS RETURNED AFTER RADAR SIGNAL TRANSMISSION. |
CN102540162B (en) * | 2011-12-12 | 2015-08-19 | 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 | Based on the low-altitude electromagnetic wave propagation characteristic method of estimation of sea clutter |
JP6037662B2 (en) * | 2012-05-28 | 2016-12-07 | 三菱電機株式会社 | Unnecessary component suppressing device and signal processing device |
WO2015129842A1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-03 | 株式会社次世代技術研究所 | Radar device |
JP6416027B2 (en) * | 2015-03-24 | 2018-10-31 | 三菱重工業株式会社 | Radio wave induction method, radio wave induction device, induction program, and flying object |
JP2021099288A (en) * | 2019-12-23 | 2021-07-01 | 株式会社東芝 | Guidance device |
CN111746519A (en) * | 2020-06-05 | 2020-10-09 | 重庆长安汽车股份有限公司 | Safety monitoring method for short-distance remote control parking and computer readable storage medium |
CN113189562B (en) * | 2021-07-02 | 2021-09-07 | 成都众享天地网络科技有限公司 | Terrain detection algorithm based on elevation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06258424A (en) * | 1993-03-02 | 1994-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device mounted on aircraft |
JP2000329843A (en) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Nec Corp | Radar altimeter |
JP2002243835A (en) * | 2000-12-12 | 2002-08-28 | Mitsubishi Electric Corp | Clutter suppressing device and method therefor |
JP2003107147A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Toshiba Corp | Radar device |
-
2004
- 2004-05-13 JP JP2004143829A patent/JP4481078B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06258424A (en) * | 1993-03-02 | 1994-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device mounted on aircraft |
JP2000329843A (en) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Nec Corp | Radar altimeter |
JP2002243835A (en) * | 2000-12-12 | 2002-08-28 | Mitsubishi Electric Corp | Clutter suppressing device and method therefor |
JP2003107147A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Toshiba Corp | Radar device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005326228A (en) | 2005-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11340342B2 (en) | Automotive radar using 3D printed luneburg lens | |
CN109765529B (en) | Millimeter wave radar anti-interference method and system based on digital beam forming | |
JP2016536604A (en) | System and associated method for detecting and locating underwater objects with neutral buoyancy, such as mooring mines | |
JP4481078B2 (en) | Radar equipment | |
KR101738241B1 (en) | Method and apparatus for locating of target | |
WO2017015741A1 (en) | Forward scanning sonar system and method with angled fan beams | |
US11249185B2 (en) | Signal processing device and radar apparatus | |
US20130187806A1 (en) | Device and method for selecting signal, and radar apparatus | |
CN107110956A (en) | The azimuthal error detection method and device, trailer-mounted radar device in presumption orientation are used | |
CN104280733A (en) | Synthetic aperture radar (SAR) imaging method, device and system | |
JP2006208110A (en) | Underwater detector and its display control method | |
JP2010175383A (en) | Target detection apparatus and target detection method | |
JP5424572B2 (en) | Radar equipment | |
JP6179973B2 (en) | Signal processing device, underwater detection device, signal processing method, and program | |
AU2016300222A1 (en) | Forward scanning sonar system and method with angled fan beams | |
JP4723910B2 (en) | Radar equipment | |
JP2005189107A (en) | Radar system | |
Helzel et al. | Software beam forming for ocean radar WERA features and accuracy | |
JP4706239B2 (en) | Radar equipment | |
WO2015129842A1 (en) | Radar device | |
RU2410721C1 (en) | Method of detecting objects inside mud line | |
JP2004251774A (en) | Radar system | |
JP4720474B2 (en) | Moving target detection device | |
JP5730565B2 (en) | Radar signal processing device and radar image processing device | |
JP6706056B2 (en) | Signal processing device, radar device, underwater detection device, signal processing method, and program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070416 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090715 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090804 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091002 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100316 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100317 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4481078 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140326 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |