JP4541120B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description
この発明は、距離(レンジ)方向と方位(アジマス)方向に高い分解能を有するレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus having high resolution in a distance (range) direction and an azimuth (azimuth) direction.
レーダ装置は、航空機や自動車などの移動体に搭載され、移動体の進行方向正面のレーダ画像を生成するものである。
レーダ装置から発信されるレーダの波長が光と比べて長いため、霧などの悪視界環境下においても、画像を生成することができる利点がある。
したがって、例えば、航空機にレーダ装置を搭載すれば、進行方向の視界が悪い環境での着陸支援が可能になり、多くの場面で有益である。
The radar apparatus is mounted on a moving body such as an aircraft or an automobile, and generates a radar image in front of the moving body in the traveling direction.
Since the wavelength of the radar emitted from the radar device is longer than that of light, there is an advantage that an image can be generated even in a bad vision environment such as fog.
Therefore, for example, if a radar device is mounted on an aircraft, landing support is possible in an environment where visibility in the traveling direction is poor, which is beneficial in many situations.
従来の画像レーダ技術としては、合成開口レーダ(SAR:Synthetic Aperture Radar)や、ドップラービームシャープニング(DBS:Doppler Beam Sharpening)などが知られている(例えば、非特許文献1参照)。
しかし、これらの技術は、いずれも進行方向に対して横方向、あるいは、斜め前方を画像化することができても、正面を画像化することができない。その理由は、これらの技術は、本質的にプラットフォームの移動を利用して、仮想的にプラットフォームの進行方向に広がる大きなアレイアンテナを構成することによって、進行方向に平行な方向の分解能を稼ぐ手法だからである。また、受信信号のドップラー周波数は、プラットフォームの進行方向に対して対称な方向について等しいため、これらの技術を用いて正面方向付近を画像化すると、得られる画像は、プラットフォームの進行方向について左右折り返した画像になる。
As conventional image radar technology, synthetic aperture radar (SAR), Doppler beam sharpening (DBS), and the like are known (for example, see Non-Patent Document 1).
However, none of these techniques can image the front, even if the image can be imaged laterally or obliquely forward with respect to the traveling direction. The reason for this is that these technologies essentially use the movement of the platform to virtually increase the resolution in the direction parallel to the direction of travel by constructing a large array antenna that extends in the direction of travel of the platform. It is. In addition, since the Doppler frequency of the received signal is the same in a direction symmetric with respect to the traveling direction of the platform, when the vicinity of the front direction is imaged using these techniques, the obtained image is folded left and right with respect to the traveling direction of the platform. Become an image.
結局、移動体の進行方向の正面を向いているレーダの方位(アジマス)方向の分解能を高めるには、開口の大きなアレーアンテナ等が必要である。
しかしながら、グレーティングローブの発生を防ぐためには、素子アンテナを半波長間隔で配置する必要があるので、アレーアンテナの開口径が大きくなると、そのアレーアンテナを構成する素子アンテナの数が増大することになる。
そのため、従来のレーダ装置は、送信用アレーアンテナと受信用アレーアンテナを個別に備えることにより、素子アンテナの数を削減すると同時に、グレーティングローブの発生を抑圧する方式を採用している(例えば、特許文献1参照)。以下、この方式を第1の方式と称する。
After all, in order to increase the resolution in the azimuth (azimuth) direction of the radar facing the front of the moving body, an array antenna having a large aperture is required.
However, in order to prevent the occurrence of grating lobes, it is necessary to arrange the element antennas at half-wavelength intervals. Therefore, when the aperture diameter of the array antenna increases, the number of element antennas constituting the array antenna increases. .
Therefore, the conventional radar apparatus employs a method of reducing the number of element antennas and suppressing generation of grating lobes at the same time by separately providing a transmitting array antenna and a receiving array antenna (for example, patents). Reference 1). Hereinafter, this method is referred to as a first method.
この第1の方式では、送信用アレーアンテナと受信用アレーアンテナの素子間隔を半波長よりも広げることで素子数を削減する。
そして、送信用アレーアンテナの素子間隔と、受信用アレーアンテナの素子間隔とが異なるように、送信用アレーアンテナと受信用アレーアンテナを配置することにより、送信のアンテナパターン(以下、「送信パターン」という)に生じるグレーティングローブと、受信のアンテナパターン(以下、「受信パターン」という)に生じるグレーティングローブの間隔が一致しないようにして、送受信全体としてのパターン(以下、「送受信パターン」という)に生じるグレーティングローブを抑圧する。
さらに、送信パターンと受信パターンを同期させて走査することにより、領域を走査して観測するようにする。
In this first method, the number of elements is reduced by widening the element spacing between the transmitting array antenna and the receiving array antenna beyond half a wavelength.
Then, by arranging the transmitting array antenna and the receiving array antenna so that the element spacing of the transmitting array antenna is different from the element spacing of the receiving array antenna, a transmitting antenna pattern (hereinafter referred to as “transmission pattern”). ) And the grating lobe generated in the reception antenna pattern (hereinafter referred to as “reception pattern”) do not coincide with each other so that the transmission / reception pattern (hereinafter referred to as “transmission / reception pattern”) is generated. Suppress the grating lobe.
Further, by scanning the transmission pattern and the reception pattern in synchronization, the region is scanned and observed.
その他にも、素子アンテナを不等間隔に配置することにより、素子アンテナの数を削減すると同時に、グレーティングローブの発生を抑圧する第2の方式が知られている(例えば、非特許文献2参照)。 In addition, a second method is known in which the number of element antennas is reduced and the generation of grating lobes is suppressed by disposing element antennas at unequal intervals (see, for example, Non-Patent Document 2). .
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、第1の方式では、送受信パターンに生じるグレーティングローブを十分に低く抑えるには、素子アンテナの配置に制約が生じる。送信アレーアンテナの素子間隔と受信アレーアンテナの素子間隔が、所定の制約を満たさない場合、例えば、受信パターンに生じるグレーティングローブが、送信パターンのサイドローブの方向と一致して、送受信パターンに比較的高いグレーティングローブが生じてしまうことがある課題があった。
また、第1の方式では、観測範囲が重複しないように、かつ、隙間なく広い領域を観測しようとすると、送受信パターンの角度分解能に相当する角度刻みで走査する必要がある。そのため、走査時間が長くなる問題もあった。
一方、第2の方式では、グレーティングローブを抑圧することができても、サイドローブレベルが全体に上昇してしまう課題があった。
Since the conventional radar apparatus is configured as described above, in the first method, the arrangement of the element antennas is restricted in order to keep the grating lobe generated in the transmission / reception pattern sufficiently low. If the element spacing of the transmitting array antenna and the element spacing of the receiving array antenna do not satisfy a predetermined constraint, for example, the grating lobe generated in the reception pattern matches the direction of the side lobe of the transmission pattern, and the transmission / reception pattern is relatively There has been a problem that a high grating lobe may occur.
Further, in the first method, if it is intended to observe a wide region without gaps so that the observation ranges do not overlap, it is necessary to scan in angular increments corresponding to the angular resolution of the transmission / reception pattern. Therefore, there is a problem that the scanning time becomes long.
On the other hand, the second method has a problem that the side lobe level rises as a whole even if the grating lobe can be suppressed.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、走査時間の長時間化を招くことなく、観測領域を広げることができるとともに、グレーティングローブの発生を招くことなく、受信アンテナの素子数を削減することが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 extend the observation area without increasing the scanning time, and can increase the reception antenna without causing a grating lobe. An object of the present invention is to obtain a radar apparatus capable of reducing the number of elements.
この発明に係るレーダ装置は、不等間隔に配置されている複数の素子アンテナから構成され、かつ、送信手段の送信アンテナより開口長が長い受信アンテナを用いて、目標に反射されたパルス信号を繰り返し受信する受信手段と、送信パターンの主ビーム内の方向に受信ビームを形成し、かつ、移動体の進行方向に対して、受信ビームを形成する方向と対称な方向にナルを形成するための荷重を計算する荷重計算手段とを設け、その受信手段により繰り返し受信されたパルス信号と荷重計算手段により計算された荷重とを用いて、受信ビームを形成するようにしたものである。
また、荷重計算手段が、送信パターンの主ビーム内の方向に受信ビームを形成し、かつ、移動体の進行方向に対して、その受信ビームを形成する方向と対称な方向にナルを形成するための荷重を計算するほかに、その受信ビームを形成する方向からドップラーの折り返し方向を求め、ドップラーの折り返し方向にナルを形成するための荷重を計算するようにしたものである。
A radar apparatus according to the present invention is configured of a plurality of element antennas arranged at unequal intervals, and uses a receiving antenna having an aperture length longer than that of a transmitting antenna of a transmitting means, and outputs a pulse signal reflected to a target. Receiving means for repeatedly receiving, for forming a receiving beam in a direction within the main beam of the transmission pattern, and for forming a null in a direction symmetrical to the direction of forming the receiving beam with respect to the traveling direction of the moving body A load calculation means for calculating a load is provided, and a reception beam is formed using a pulse signal repeatedly received by the reception means and a load calculated by the load calculation means.
In addition, the load calculating means forms a reception beam in a direction within the main beam of the transmission pattern and forms a null in a direction symmetric to the direction in which the reception beam is formed with respect to the traveling direction of the moving body. The Doppler folding direction is obtained from the direction in which the received beam is formed, and the load for forming a null in the Doppler folding direction is calculated.
この発明によれば、不等間隔に配置されている複数の素子アンテナから構成され、かつ、送信手段の送信アンテナより開口長が長い受信アンテナを用いて、目標に反射されたパルス信号を繰り返し受信する受信手段と、送信パターンの主ビーム内の方向に受信ビームを形成し、かつ、移動体の進行方向に対して、受信ビームを形成する方向と対称な方向にナルを形成するための荷重を計算する荷重計算手段とを設け、その受信手段により繰り返し受信されたパルス信号と荷重計算手段により計算された荷重とを用いて、受信ビームを形成するように構成したので、パルスを繰り返し送受信して得られた受信信号に対するパルスドップラー処理において生じる左右対称の折り返し方向に、受信ビームのナルのパターンを組み合わせることによって、受信アンテナの素子数を削減すると同時に、この折り返しを抑圧でき、また走査時間の長時間化を招くことなく、観測領域を広げることができる。
また、荷重計算手段が、送信パターンの主ビーム内の方向に受信ビームを形成し、かつ、移動体の進行方向に対して、その受信ビームを形成する方向と対称な方向にナルを形成するための荷重を計算するほかに、その受信ビームを形成する方向からドップラーの折り返し方向を求め、ドップラーの折り返し方向にナルを形成するための荷重を計算するように構成したので、ドップラーの折り返し方向に生じるピークを抑圧することができる効果がある。
According to the present invention, a pulse signal reflected by a target is repeatedly received using a receiving antenna which is composed of a plurality of element antennas arranged at unequal intervals and has a longer aperture length than the transmitting antenna of the transmitting means. And receiving means for forming a reception beam in a direction within the main beam of the transmission pattern, and a load for forming a null in a direction symmetrical to the direction of formation of the reception beam with respect to the traveling direction of the moving body A load calculating means for calculating, and a reception beam is formed by using the pulse signal repeatedly received by the receiving means and the load calculated by the load calculating means. By combining the received beam null pattern with the symmetrical folding direction that occurs in the pulse Doppler processing for the obtained received signal. , While reducing the number of elements of the receiving antenna, can suppress this folding, also without causing prolonged scan time, it is possible to widen the observation area.
In addition, the load calculating means forms a reception beam in a direction within the main beam of the transmission pattern and forms a null in a direction symmetric to the direction in which the reception beam is formed with respect to the traveling direction of the moving body. In addition to calculating the load, the Doppler folding direction is obtained from the direction in which the received beam is formed, and the load for forming a null in the Doppler folding direction is calculated. There is an effect that the peak can be suppressed.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、送信器1は基準となるパルス信号を生成し、そのパルス信号を繰り返し送信アンテナ2に出力する。送信アンテナ2は送信器1から出力されたパルス信号を目標24に向けて繰り返し送信する。なお、送信器1と送信アンテナ2から送信手段が構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a radar apparatus according to
受信アンテナ3は不等間隔に配置されている複数の素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nから構成され、受信アンテナ3の開口長(アレー長)が送信アンテナ2の開口長よりも長くなるように構成されている。
受信器5−1,5−2,・・・,5−Nは受信アンテナ3の素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nを用いて、目標24に反射されたパルス信号を受信して増幅する。
A/D変換器6−1,6−2,・・・,6−Nは受信器5−1,5−2,・・・,5−Nにより増幅されたアナログのパルス信号をディジタルのパルス信号に変換する。
記憶部7はA/D変換器6−1,6−2,・・・,6−NによりA/D変換されたパルス信号を一時的に格納するメモリである。
レンジ圧縮部8は記憶部7に記憶されているパルス信号に対するパルス圧縮処理を実施して、レンジ分解能を高めた信号(以下、「レンジプロフィール」という)を取得する。
なお、受信アンテナ3、受信器5−1,5−2,・・・,5−N、A/D変換器6−1,6−2,・・・,6−N、記憶部7及びレンジ圧縮部8から受信手段が構成されている。
The
The receivers 5-1, 5-2,..., 5-N use the element antennas 4-1, 4-2,. Receive and amplify the signal.
A / D converters 6-1, 6-2,..., 6-N convert the analog pulse signals amplified by the receivers 5-1, 5-2,. Convert to signal.
The
The
In addition, the receiving
対称方向抑圧用フィルタ生成部9は送信パターンの主ビーム内の方向に受信ビームを形成し、かつ、移動体の進行方向に対して、受信ビームを形成する方向と対称な方向にナルを形成するための荷重を計算する荷重計算手段を構成している。
ビーム合成部10はレンジ圧縮部8により取得されたレンジプロフィールと対称方向抑圧用フィルタ生成部9により計算された荷重を合成して、受信ビームを形成する受信ビーム形成手段を構成している。
The symmetric direction suppression
The
自機位置情報収集部11は例えば慣性航法装置やGPS受信器を搭載し、レーダ装置が搭載されている移動体の現在位置を示す位置情報を収集する。
合成開口処理部12は自機位置情報収集部11により収集された位置情報を用いて、ビーム合成部10により形成された受信ビームに対する合成開口処理を実施する合成開口処理手段を構成している。
合成開口処理部12の動き補償部13は自機位置情報収集部11により収集された位置情報を用いて、ビーム合成部10により形成された受信ビームの位相を補償する。
合成開口処理部12のコヒーレント積分部14は動き補償部13による位相補償後の受信ビームをコヒーレント積分する。
The own device position
The synthetic
The
The
次に動作について説明する。
まず、送信器1は、基準となるパルス信号を生成し、そのパルス信号を周期Tpriの間隔で繰り返し送信アンテナ2に出力することにより、P個のパルス信号を目標24に向けて送信する。
ここで、送信アンテナ2の開口長(アレー長)をLt、パルス信号の波長をλとすると、送信アンテナ2の主ビームのnull to nullの幅Δθt[rad]は、下記の式(1)で与えられる。
Δθt=2λ/Lt (1)
ただし、送信アンテナ2は、電子的あるいは機械的に送信パターンの主ビームの中心方向θcを走査できるものとする。
Next, the operation will be described.
First, the
Here, when the opening length (array length) of the
Δθ t = 2λ / L t (1)
However, the transmitting
送信アンテナ2から送信されたP個のパルス信号は目標24に照射されて反射され、受信アンテナ3に到来する。
ここで、受信アンテナ3は、図2に示すように、N個の素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nが直線状に並んでいるものとする。素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nの配置はパラメータdnで表現している。
したがって、図2の例では、素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nの間隔は、d1,d2−d1,・・・,dN−1−dN−2の不等間隔になる。
受信アンテナ3の開口長をLrとすると、素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nの配置を示すパラメータとの関係で、下記の式(2)が成立する。
Lr=dN−1 (2)
受信アンテナ3の主ビーム幅Δθr[rad]は、下記の式(3)で与えられる。
Δθr=2λ/Lr (3)
The P pulse signals transmitted from the transmitting
Here, as shown in FIG. 2, the receiving
Thus, in the example of FIG. 2, element antennas 4-1, 4-2, ..., the interval 4-N, d 1, d 2 -
When the opening length of the receiving
L r = d N−1 (2)
The main beam width Δθ r [rad] of the receiving
Δθ r = 2λ / L r (3)
図2では、N個の素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nが直線状に並んでいるものについて示したが、N個の素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nが不等間隔に配列されていればよく、例えば、2次元状に配列されていてもよい。 In FIG. 2, N element antennas 4-1, 4-2,..., 4 -N are illustrated as being arranged in a straight line, but N element antennas 4-1, 4-2, and 4 -N are shown. .., 4-N need only be arranged at unequal intervals, for example, may be arranged in a two-dimensional manner.
受信器5−1,5−2,・・・,5−Nは、受信アンテナ3の素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nを用いて、目標24に反射されたパルス信号を受信して増幅する。
A/D変換器6−1,6−2,・・・,6−Nは、受信器5−1,5−2,・・・,5−Nにより増幅されたアナログのパルス信号を受けると、そのアナログのパルス信号をディジタルのパルス信号に変換する。
記憶部7は、A/D変換器6−1,6−2,・・・,6−NによりA/D変換されたパルス信号を一時的に格納する。
レンジ圧縮部8は、記憶部7に記憶されているP個のパルス信号に対するパルス圧縮処理を実施することにより、レンジ分解能を高めた信号、即ち、レンジプロフィールを取得する。
ここで、レンジビン数をM、nをN以下の自然数、mをM以下の自然数として、レンジ圧縮部8から出力されるレンジプロフィールをXn,m(p)(p=1,2,・・・,P)とする。
The receivers 5-1, 5-2,..., 5-N are reflected by the
When the A / D converters 6-1, 6-2,..., 6-N receive the analog pulse signals amplified by the receivers 5-1, 5-2,. The analog pulse signal is converted into a digital pulse signal.
The
The
Here, assuming that the number of range bins is M, n is a natural number equal to or less than N, and m is a natural number equal to or less than M, the range profile output from the
対称方向抑圧用フィルタ生成部9は、送信パターンの主ビーム内の方向に受信ビームを形成し、かつ、移動体の進行方向に対して、受信ビームを形成する方向と対称な方向にナルを形成するための荷重を計算する。
具体的には、次のようにして荷重を計算する。
The symmetric direction suppression
Specifically, the load is calculated as follows.
まず、ビームを向けたい所望の方向(送信パターンの主ビーム内の方向)θfに対応するステアリングベクトルをa(θf)とし、ナルを形成したいアジマス方向(例えば、移動体の進行方向に対して左右対称な方向)θsgに対応するステアリングベクトルをa(θsg)(g=1,2,・・・,G)とする。
ここでは一般化のため、G個の異なる方向にナルを形成することを考える。これらのステアリングベクトルは次式で表される。以下、ビームを向けたい所望の方向のことをステアリング角と呼ぶことにする。
a(θf)=[1 exp((2πj・d1・sinθf))/λ)
・・・exp((2πj・dM−1・sinθf)/λ)]T (4)
a(θsg)=[1 exp((2πj・d1・sinθsg)/λ)
・・・exp((2πj・dM−1・sinθsg)/λ)]T (5)
g=1,2,・・・,G
ただし、式(4)(5)における上付きのTは行列の転置を表している。
First, a (θ f ) is a steering vector corresponding to a desired direction (direction in the main beam of the transmission pattern) θ f in which the beam is to be directed, and an azimuth direction in which a null is to be formed (for example, relative to the traveling direction of the moving body). The steering vector corresponding to θ sg is a (θ sg ) (g = 1, 2,..., G).
Here, for generalization, consider forming nulls in G different directions. These steering vectors are expressed by the following equations. Hereinafter, a desired direction in which the beam is aimed is referred to as a steering angle.
a (θ f ) = [1 exp ((2πj · d 1 · sin θ f )) / λ)
... exp ((2πj · d M−1 · sin θ f ) / λ)] T (4)
a (θ sg ) = [1 exp ((2πj · d 1 · sin θ sg ) / λ)
... exp ((2πj · d M−1 · sin θ sg ) / λ)] T (5)
g = 1, 2,..., G
However, the superscript T in the equations (4) and (5) represents transposition of the matrix.
次に、N個の素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nに対する荷重wn(n=1,2,・・・,N)をまとめた荷重ベクトルwを次式のように定義する。
w=[w1 w2 ・・・ wN]T (6)
対称方向抑圧用フィルタ生成部9は、ステアリング角方向のゲインを1として、抑圧したいアジマス方向にナルを生成するために、次式で定義される二乗誤差σを最小化するように荷重wを決定する。
σ=‖y−A・w‖2 (7)
Next, a load vector w in which loads w n (n = 1, 2,..., N) for N element antennas 4-1, 4-2,. Define as follows.
w = [w 1 w 2 ... w N ] T (6)
The symmetric direction suppression
σ = ‖y−A · w‖ 2 (7)
ただし、Aはステアリング角度とナルを形成するアジマス方向に対応するステアリングベクトルをまとめた(G+1)×Nの行列であり、下記の式(8)で表される。
yは所望のゲインパターンを表す(G+1)次元のベクトルである。
ステアリング角θfの方向にピークを持ち、θsgの方向にナルを持つパターンを生成するためには、ベクトルyは下記の式(9)のように設定される。
A=[a(θf) a(θs1) ・・・ a(θsG)]*T (8)
y=[1 ε ・・・ ε]T (ε≪1) (9)
ただし、上付きの*は複素共役を表している。
However, A is a (G + 1) × N matrix in which steering vectors corresponding to the steering angle and the azimuth direction forming the null are collected, and is represented by the following equation (8).
y is a (G + 1) -dimensional vector representing a desired gain pattern.
In order to generate a pattern having a peak in the direction of the steering angle θ f and a null in the direction of θ sg , the vector y is set as in the following equation (9).
A = [a (θ f ) a (θ s1 )... A (θ sG )] * T (8)
y = [1 ε... ε] T (ε << 1) (9)
However, the superscript * represents a complex conjugate.
これにより、荷重wは、下記の式(10)に示すように、最小二乗法によって求めることができる。
w=A+y (10)
ただし、式(10)における上付きの+は疑似逆行列を表している。
Thereby, the load w can be calculated | required by the least squares method, as shown in the following formula | equation (10).
w = A + y (10)
However, the superscript + in Expression (10) represents a pseudo inverse matrix.
対称方向抑圧用フィルタ生成部9は、マルチビームを形成するために、全てのステアリング角θf,k(k=1,2,・・・,K)と、そのときに抑圧したい方向θsg,kの組み合わせについて、上記の計算を反復することにより、必要な数だけ荷重wkを計算する。
ここで、Kは形成するビームの数である。
wk=Ak +y (k=1,2,・・・,K) (11)
Ak=[a(θf,k) a(θs1,k) ・・・ a(θsG,k)]*T
(12)
The symmetric direction suppression
Here, K is the number of beams to be formed.
w k = A k + y (k = 1, 2,..., K) (11)
A k = [a (θ f, k ) a (θ s1, k )... A (θ sG, k )] * T
(12)
対称方向抑圧用フィルタ生成部9は、方向θsg,kの組みが、−θf,kを含むように設定し、式(11)にしたがって、所望のK通りのビームパターンを形成するための荷重を計算する。
対称方向抑圧用フィルタ生成部9により計算された荷重wを用いて形成される受信ビームパターンは、所望方向θf,kにピークをもち、移動体の進行方向に対して、所望方向θ f,k と対称な方向−θf,kにナルを向けるパターンとなる。
The symmetric direction suppression
The received beam pattern formed by using the load w calculated by the symmetric direction suppression
ビーム合成部10は、上記のようにして、対称方向抑圧用フィルタ生成部9が荷重wkを計算すると、下記の式(13)に示すように、レンジ圧縮部8により取得されたレンジプロフィールXn,m(p)と荷重wkを合成して、受信ビームを形成する。
Ym=W*TXm(p) (13)
W=[w1 w2 ・・・ wK] (14)
Xm(p)=[X1,m(p) X2,m(p) ・・・ XN,m(p)]T
(15)
Ym(p)=[Y1,m(p) Y2,m(p) ・・・ YK,m(p)]T
(16)
式(16)におけるYk,m(p)は、p個目のパルス信号を送受信したときの、k番目のビームにおけるレンジプロフィールのm番目のレンジセルの信号である。
ビーム合成部10は、このレンジプロフィールYk,m(p)を合成開口処理部12に出力する。
なお、各レンジセルについて、K個のビームの信号をまとめたベクトルをYm(p)と定義している。
When the symmetrical direction suppressing
Y m = W * T X m (p) (13)
W = [w 1 w 2 ... w K ] (14)
X m (p) = [X 1, m (p) X 2, m (p)... X N, m (p)] T
(15)
Y m (p) = [Y 1, m (p) Y 2, m (p)... Y K, m (p)] T
(16)
Y k, m (p) in Expression (16) is a signal of the mth range cell of the range profile in the kth beam when the pth pulse signal is transmitted and received.
The
Note that, for each range cell, a vector obtained by combining the signals of K beams is defined as Y m (p).
自機位置情報収集部11は、例えば慣性航法装置やGPS受信器を搭載し、レーダ装置が搭載されている移動体の現在位置を示す位置情報を収集する。
合成開口処理部12は、自機位置情報収集部11により収集された位置情報を用いて、ビーム合成部10から出力されたレンジプロフィールYk,m(p)に対する合成開口処理を実施する。
具体的には、次のようにして合成開口処理を実施する。
The own position
The synthetic
Specifically, the synthetic aperture process is performed as follows.
合成開口処理部12の動き補償部13は、自機位置情報収集部11により収集された位置情報を用いて、目標24に反射されたパルス信号の時刻tにおける位相を求める。
図3はパルス信号の位相を算出する方法を説明する説明図である。
図において、符号21〜23が指し示すのは、移動体に搭載された送信アンテナ2及び受信アンテナ3が各時刻において存在している地点である。図3の例では、送信アンテナ2及び受信アンテナ3は速度vで直線運動しているものとする。
また、地点21から地点23に移動する間に時間Tが経過するものとする。この場合、地点21と地点23の距離はv×Tとなる。
また、地点22は地点21と地点23の中間点であるものとし、ここでは、地点22をx−y座標系の原点Oにとり、送信アンテナ2及び受信アンテナ3の移動する方向をy軸の正方向とする。
さらに、y軸の正方向とアジマス方向に角度θをなす位置に目標24が存在しており、原点Oと目標24の距離をR0とする。以後の説明では、角度θをスクイント角と呼ぶことにする。
The
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a method of calculating the phase of the pulse signal.
In the figure,
Further, it is assumed that time T elapses while moving from the
Further, it is assumed that the
Further, the
図3から明らかなように、移動体から目標24までの時刻tにおける距離R(θ,t)は、余弦定理より、下記の式(17)で算出される。
R(θ,t)=(R0 2+(v・t)2−2R0・v・t・cosθ)1/2 (17)
式(17)において、移動体の移動距離vtが距離R0と比べて短い場合、式(17)の右辺を式(18)のように近似することができる。
R(θ,t)≒R0−v・t・cosθ (18)
As is clear from FIG. 3, the distance R (θ, t) from the moving object to the
R (θ, t) = (R 0 2 + (v · t) 2 −2R 0 · v · t · cos θ) 1/2 (17)
In Expression (17), when the moving distance vt of the moving body is shorter than the distance R 0 , the right side of Expression (17) can be approximated as Expression (18).
R (θ, t) ≈R 0 −v · t · cos θ (18)
式(18)を用いれば、波長λで送受信されたパルス信号は、R(θ,t)の距離を往復するので、位相φ(θ,t)は下記の式(19)で与えられる。
したがって、動き補償部13は、下記の式(19)を計算することにより、目標に反射されたパルス信号の時刻tにおける位相φ(θ,t)を求める。
φ(θ,t)=4π・R(θ,t)/λ
≒4π(R0−v・t・cosθ)/λ (19)
If the equation (18) is used, the pulse signal transmitted and received at the wavelength λ reciprocates the distance R (θ, t), and therefore the phase φ (θ, t) is given by the following equation (19).
Therefore, the
φ (θ, t) = 4π · R (θ, t) / λ
≈4π (R 0 −v · t · cos θ) / λ (19)
次に、動き補償部13は、受信したP個のパルス信号、即ち、ビーム合成部10から出力されたレンジプロフィールYk,m(p)を必要なだけシフトして、目標24を含むレンジビンが同じレンジビン番号mとなるように調整する。
ここでのシフト量は、ビームのステアリング角θf,kに依存する。繰り返し周期Tpriで、p個のパルス信号を送信する間に移動体が移動する距離はv×p×Tpriであるから、ステアリング角θf,k方向におけるレンジプロフィールのシフト量sk(p)を下記の式(20)によって計算することができる。
sk(p)=v・p・Tpri・cosθf,k (20)
Next, the
The shift amount here depends on the steering angle θ f, k of the beam. Since the distance traveled by the moving body during transmission of p pulse signals with the repetition period T pri is v × p × T pri , the shift amount sk (p) of the range profile in the steering angle θ f, k direction Can be calculated by the following equation (20).
sk (p) = v · p · T pri · cos θ f, k (20)
ビーム毎に式(20)によって計算されるシフト量sk(p)だけレンジプロフィールYk,m(p)をシフトして、レンジビンを揃えたレンジプロフィールをY’k,m(p)とする。
動き補償部13は、式(19)によって計算される位相φ(θ,t)を下記の式(21)にしたがって補償する。
Zq,m(p)=Y’k,m(p)exp{−jφ(θq,pTpri)} (21)
p=1,2,・・・,P
q=1,2,・・・,Q
k=1,2,・・・,K
m=1,2,・・・,M
ここで、Qはコヒーレント積分後のアジマス方向のサンプル数である。ただし、θq方向に十分な受信ゲインが取れるようにするため、θqとθf,kは、下記の式(22)を満たすことが望ましい。
|θq−θf,k|≦Δθr/2 (22)
The range profile Y k, m (p) is shifted by the shift amount sk (p) calculated by the equation (20) for each beam, and the range profile in which the range bins are aligned is defined as Y ′ k, m (p).
The
Z q, m (p) = Y ′ k, m (p) exp {−jφ (θ q , pT pri )} (21)
p = 1, 2,..., P
q = 1, 2,..., Q
k = 1, 2,..., K
m = 1, 2,..., M
Here, Q is the number of samples in the azimuth direction after coherent integration. However, to ensure adequate reception gain in the theta q direction can be taken, theta q and theta f, k, it is desirable to satisfy the equation (22) below.
| Θ q −θ f, k | ≦ Δθ r / 2 (22)
合成開口処理部12のコヒーレント積分部14は、上記のようにして、動き補償部13が位相φ(θ,t)を補償すると、下記の式(23)に示すように、動き補償部13から出力される位相補償後の信号Zq,m(p)をコヒーレント積分する。
<Zq,m>=ΣZq,m(p) (23)
q=1,2,・・・,Q
m=1,2,・・・,M
ただし、式(23)におけるΣは和記号であり、p=1からPまでのZq,m(p)の和を計算する。
When the
<Z q, m > = ΣZ q, m (p) (23)
q = 1, 2,..., Q
m = 1, 2,..., M
However, Σ in the equation (23) is a sum symbol, and the sum of Z q, m (p) from p = 1 to P is calculated.
ただし、送信パターンがアジマス方向に走査している場合、あるアジマス方向θkについて積分できるパルス数は、送信パターンのメインビームの照射範囲が、そのアジマス方向θkを含んでいる間に送受信されたパルスの数で決まる。
また、送信パターンが角速度ωで走査している場合、そのアジマス方向θkについて積分できるパルス数P0は、下記の式(24)から算出することができる。
P0=[θmax/(ω・Tpri)] (24)
P0≦P
However, when the transmission pattern is scanning in the azimuth direction, the number of pulses that can be integrated in a certain azimuth direction θ k is transmitted / received while the irradiation range of the main beam of the transmission pattern includes the azimuth direction θ k . Determined by the number of pulses.
When the transmission pattern is scanned at the angular velocity ω, the number of pulses P 0 that can be integrated in the azimuth direction θ k can be calculated from the following equation (24).
P 0 = [θ max / (ω · T pri )] (24)
P 0 ≦ P
ここで、θmaxは送信パターンにおいて、ピークのゲインに対して十分に高いゲインを持っているとみなせる角度幅である。したがって、θmaxとしては、例えば、ビームの半値幅などを用いることができる。
なお、式(24)の[]は、その中身の式、即ち、θmax/ω・Tpriの値を超えない最大の整数である。
コヒーレント積分部14は、同一の方向について、式(13)に基づいて得られた回数分のレンジプロフィールを式(23)に基づいて積分して<Yk,m>を求める。
Here, θ max is an angular width that can be regarded as having a sufficiently high gain with respect to the peak gain in the transmission pattern. Therefore, for example, the half width of the beam can be used as θ max .
[] In Equation (24) is the maximum integer that does not exceed the value of the content equation, that is, θ max / ω · T pri .
The
ところで、式(21)と式(23)は、スクイント方向のSAR(Synthetic Aperture Rader、合成開口レーダ)の処理を表すものである。
式(23)によるコヒーレント積分後のアジマス分解能Δθdは、下記の式(25)で算出されることが知られている。
Δθd=λ/(2v・T・sinθ) (25)
By the way, Equation (21) and Equation (23) represent SAR (Synthetic Aperture Radar) processing in the squint direction.
It is known that the azimuth resolution Δθ d after the coherent integration by the equation (23) is calculated by the following equation (25).
Δθ d = λ / (2v · T · sin θ) (25)
ただし、式(25)において、分解能を4dB幅で定義している。
一般に知られているように、SARの処理によって進行方向正面付近の方位方向の分解能は向上しない。このことは、式(25)において、θ=0とすると、右辺が発散することからも確かめられる。
つまり、観測領域全体にわたって式(25)の分解能が達成されるわけではない。結局、全体としての方位方向の分解能は、受信アンテナ3の開口長Lrによって決まる分解能Δθrと、式(25)の分解能Δθdのうち、高い方の分解能によって求められる。
即ち、min{A,B}が、AとBのうち、小さい方を選択する式とすれば、分解能Δθは、下記の式(26)で与えられる。
Δθ=min{Δθr/2,Δθd}
=min{λ/Lr,λ/(2v・T・sinθ)} (26)
However, in equation (25), the resolution is defined as a 4 dB width.
As is generally known, the SAR processing does not improve the resolution in the azimuth direction near the front in the traveling direction. This can also be confirmed from the fact that the right side diverges when θ = 0 in Equation (25).
That is, the resolution of Expression (25) is not achieved over the entire observation region. Eventually, the overall azimuthal resolution is determined by the higher one of the resolution Δθ r determined by the aperture length L r of the receiving
That is, if min {A, B} is an expression for selecting the smaller one of A and B, the resolution Δθ is given by the following expression (26).
Δθ = min {Δθ r / 2, Δθ d }
= Min {λ / L r , λ / (2v · T · sin θ)} (26)
一方、スクイント角θが大きい領域では、式(23)のコヒーレント積分の結果得られる方位方向の角度分解能は、受信パターンの主ビームの太さで決まる角度分解能よりも高くなる場合がある。
このことから、式(22)を満たすようにθqを決定する場合には、θqをθkよりも細かく刻んで決定することが望ましいことが分かる。
On the other hand, in the region where the squint angle θ is large, the angular resolution in the azimuth direction obtained as a result of the coherent integration of Expression (23) may be higher than the angular resolution determined by the thickness of the main beam of the received pattern.
Therefore, when determining the so theta q satisfy equation (22), it can be seen that it is desirable to determine chopped finer than the θ q θ k.
また、式(19)に示すように、移動体から目標24までの距離R(θ,t)によって決まるパルス信号の位相φ(θ,t)は、スクイント角θに関して遇関数である。
したがって、式(23)のコヒーレント積分の結果は、スクイント角がθq方向の信号について値が増大するのと同時に、移動体の進行方向について対称な−θq方向の信号も増大する。
そのため、従来のスクイントモードSARの処理だけでは、進行方向を軸に左右折り返した画像が得られる。
ところが、この実施の形態1では、対称方向抑圧用フィルタ生成部9により計算された荷重を用いて受信ビームを形成するため、ビーム形成後の各ビームのレンジプロフィールYk,m(p)においては、左右対称な方向からの信号がすでに抑圧されている。
Further, as shown in Expression (19), the phase φ (θ, t) of the pulse signal determined by the distance R (θ, t) from the moving body to the
Thus, the results of the coherent integration of equation (23), at the same time that the value for the signal of squint angle theta q direction increases, so does the symmetrical - [theta] q direction of the signal for the traveling direction of the moving body.
Therefore, only the conventional squint mode SAR process can be used to obtain an image that is folded back and forth with the traveling direction as an axis.
However, in the first embodiment, since the received beam is formed using the load calculated by the symmetric direction suppressing
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、不等間隔に配置されている素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nから構成され、かつ、送信アンテナ2より開口長が長い受信アンテナ3を用いて、目標24に反射されたパルス信号を繰り返し受信する受信器5−1,5−2,・・・,5−Nのほか、送信パターンの主ビーム内の方向に受信ビームを形成し、かつ、移動体の進行方向に対して、受信ビームを形成する方向と対称な方向にナルを形成するための荷重を計算する対称方向抑圧用フィルタ生成部9などを設け、その受信器により繰り返し受信されたパルス信号と対称方向抑圧用フィルタ生成部9により計算された荷重とを用いて、受信ビームを形成するように構成したので、走査時間の長時間化を招くことなく、観測領域を広げることができるとともに、グレーティングローブの発生を招くことなく、受信アンテナの素子数を削減することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, the antennas 4-1, 4-2,..., 4-N are arranged at unequal intervals, and the transmitting
即ち、素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nを不等間隔に配置し、移動によって生じるレンジのシフトと位相の変化を補償してコヒーレント積分するので、進行方向の正面については、受信アンテナ3の開口長で決まる角度分解能を得ることができ、進行方向の斜め前方については、スクイントモードSAR相当の分解能を得ることができる。同時に、不等間隔に配置している素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nを用いて、ステアリング角度と進行方向について左右対称な方向にナルをもつビームパターンを形成するので、従来のスクイントモードSARで発生していた左右対称方向の信号の折り返しを抑圧することができる。
That is, the element antennas 4-1, 4-2,..., 4-N are arranged at unequal intervals, and the range shift and phase change caused by the movement are compensated for coherent integration. With respect to, an angular resolution determined by the opening length of the receiving
なお、この実施の形態1では、素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nが直線状に並んでいる受信アンテナ3を用いるものについて示したが、素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nが不等間隔に配置されていればよく、例えば、素子アンテナ4−1,4−2,・・・,4−Nが2次元に配置されている受信アンテナ3を用いてもよい。
また、送信アンテナ2のアンテナ方式は、特に制限がなく、フェーズドアレーアンテナや開口面アンテナなど、いずれのアンテナ方式であっても構わない。
また、この実施の形態1では、受信アンテナ3の開口面が移動体の進行方向を向いているものについて示したが、他の方向を向いている場合についても容易に拡張できることは言うまでもない。
In the first embodiment, the element antennas 4-1, 4-2,..., 4-N are shown as using the receiving
The antenna system of the transmitting
In the first embodiment, the case in which the opening surface of the receiving
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部15は図1の対称方向抑圧用フィルタ生成部9と同様にして、送信パターンの主ビーム内の方向に受信ビームを形成し、かつ、移動体の進行方向に対して、受信ビームを形成する方向と対称な方向にナルを形成するための荷重を計算するほか、ドップラーの折り返し方向にナルを形成するための荷重を計算する。なお、ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部15は荷重計算手段を構成している。
FIG. 4 is a block diagram showing a radar apparatus according to
Doppler folding direction suppression
次に動作について説明する。
ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部15以外の構成部分は、上記実施の形態1と同様であるため、ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部15の動作についてのみ説明する。
Next, the operation will be described.
Since components other than the Doppler folding direction suppression
ここでは、ステアリング角度をθf,k、ドップラーの折り返しが生じる方向をθdh,kと表すものとする。
パルス繰り返し周期Tpriで送受信を行っている場合、ドップラー周波数の折り返しは1/Tpriの幅で繰り返し発生する。アジマス方向の角度とドップラー周波数の関係から、ステアリング角度がθf,kのときの、ドップラーの折り返しが生じる方向θdh,kは、下記の式(27)の関係を満足する。ただし、hは自然数である。
(2v・cosθf,k/λ)−(2v・cosθdh,k/λ)=h/Tpri
(27)
Here, the steering angle is represented by θ f, k , and the direction in which the Doppler turns is represented by θ dh, k .
When transmission / reception is performed with the pulse repetition period T pri , the Doppler frequency aliasing repeatedly occurs with a width of 1 / T pri . From the relationship between the angle in the azimuth direction and the Doppler frequency, the direction θ dh, k in which the Doppler turns back when the steering angle is θ f, k satisfies the relationship of the following equation (27). However, h is a natural number.
(2v · cos θ f, k / λ) − (2v · cos θ dh, k / λ) = h / T pri
(27)
式(27)を変形すると、ドップラーの折り返しが生じる方向θdh,kは下記の式(28)のように表される。
θdh,k=cos−1(cosθf,k−h・λ/(2v・Tpri)) (28)
When Expression (27) is transformed, a direction θ dh, k in which Doppler folding occurs is expressed as Expression (28) below.
θ dh, k = cos −1 (cos θ f, k −h · λ / (2v · T pri )) (28)
まず、ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部15は、波長λと、パルス繰返し周期Tpriと、自機位置情報収集部11から出力される移動体の速度vの値を式(28)に代入して、ドップラー折り返し方向θdh,kを計算する。
次に、ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部15は、ドップラー折り返し方向θdh,kにナルを形成する荷重wkを計算する。
荷重wkの計算方法は、上記実施の形態1における対称方向抑圧用フィルタ生成部9と同様である。
First, the Doppler folding direction suppression
Next, the Doppler folding direction suppression
The calculation method of the load w k is the same as that of the symmetrical direction suppression
即ち、ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部15は、ステアリング方向θf,kに対応するステアリングベクトルをa(θf,k)として、ナルを形成する対称方向の近傍θsg,kに対応するステアリングベクトルをa(θsg,k)(g=1,2,・・・,G)、ナルを形成するドップラー折り返し方向θdh,kに対応するステアリングベクトルをa(θdh,k)(h=1,2,・・・,H)とする。
a(θf)=[1 exp((2πj・d1・sinθf)/λ)
・・・exp((2πj・dM−1・sinθf)/λ)]T (29)
a(θsg)=[1 exp((2πj・d1・sinθsg)/λ)
・・・exp((2πj・dM−1・sinθsg)/λ)]T(30)
g=1,2,・・・,G
a(θdh,k)=[1 exp((2πj・d1・sinθdh,k)/λ)
・・・exp((2πj・dM−1・sinθdh,k)/λ)]T
(31)
h=1,2,・・・,H
That is, the Doppler folding direction suppression
a (θ f ) = [1 exp ((2πj · d 1 · sin θ f ) / λ)
... exp ((2πj · d M−1 · sin θ f ) / λ)] T (29)
a (θ sg ) = [1 exp ((2πj · d 1 · sin θ sg ) / λ)
... exp ((2πj · d M−1 · sin θ sg ) / λ)] T (30)
g = 1, 2,..., G
a (θ dh, k ) = [1 exp ((2πj · d 1 · sin θ dh, k ) / λ)
... exp ((2πj · d M−1 · sin θ dh, k ) / λ)] T
(31)
h = 1, 2,..., H
ここで、Hはナルを形成して抑圧するドップラー折り返し方向の数であり、観測領域の幅、パルス繰返し周期Tpri、移動体の速度vなどによって決定される。
ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部15は、ステアリング角方向のゲインを1として、抑圧したいアジマス方向にナルを生成する荷重wkを下記の式(32)によって計算する。
wk=Ak +y (32)
k=1,2,・・・,K
Ak=[a(θf,k) a(θs1,k) ・・・ a(θsG,k)
a(θd1,k) ・・・ a(θdH,k)]*T (33)
y=[1 ε ・・・ ε]T (ε≪1) (34)
Here, H is the number of Doppler folding directions in which a null is formed and suppressed, and is determined by the width of the observation region, the pulse repetition period T pri , the velocity v of the moving object, and the like.
The Doppler folding direction suppression
w k = A k + y (32)
k = 1, 2,..., K
A k = [a (θ f, k ) a (θ s1, k )... A (θ sG, k )
a (θ d1, k )... a (θ dH, k )] * T (33)
y = [1 ε... ε] T (ε << 1) (34)
ただし、Aはステアリング角度と、ナルを形成するアジマス方向に対応するステアリングベクトルをまとめた(G+H+1)×Nの行列であり、yは所望のゲインパターンを表す(G+H+1)次元のベクトルである。
また、ステアリング角θf,kの方向にピークを持ち、θsg,k、θdh,kの方向にナルを持つパターンを生成するため、ベクトルyは式(34)のように設定される。
ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部15により計算された荷重wkは、ビーム合成部10に出力される。その他の動作は、上記実施の形態1と同様である。
Here, A is a (G + H + 1) × N matrix in which the steering angle and the steering vector corresponding to the azimuth direction forming the null are collected, and y is a (G + H + 1) -dimensional vector representing a desired gain pattern.
Further, in order to generate a pattern having a peak in the direction of the steering angle θ f, k and null in the directions of θ sg, k , θ dh, k , the vector y is set as shown in Expression (34).
The load w k calculated by the Doppler folding direction suppression
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、ドップラーの折り返し方向θdh,kにナルを形成するための荷重wkを計算するように構成したので、上記実施の形態1のレーダ装置で得られる効果のほか、ドップラーの折り返し方向に生じるピークを抑圧することができる効果を奏する。 As is apparent from the above, according to the second embodiment, the load w k for forming a null in the Doppler folding direction θ dh, k is calculated, so the radar according to the first embodiment described above. In addition to the effects obtained by the apparatus, there is an effect of suppressing the peak generated in the Doppler folding direction.
実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図4と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図5の合成開口処理部16は図1及び図4の合成開口処理部12と同様に、自機位置情報収集部11により収集された位置情報を用いて、ビーム合成部10により形成された受信ビームに対する合成開口処理を実施する合成開口処理手段を構成している。
合成開口処理部16のレンジマイグレーション補償部17はビーム合成部10から出力されたレンジプロフィールに対するレンジマイグレーション補償(移動体の移動によるレンジプロフィールのシフト分の補償)を実施する。
合成開口処理部16の位相補償部18は注目するシーン中心の位相を補償する。
合成開口処理部16の高速フーリエ変換部19は位相補償部18による位相補償後の信号をヒット方向に高速フーリエ変換する。
5 is a block diagram showing a radar apparatus according to
Similar to the synthetic
The range migration compensation unit 17 of the synthetic aperture processing unit 16 performs range migration compensation on the range profile output from the beam synthesis unit 10 (compensation for the shift of the range profile due to movement of the moving body).
The
The fast
次に動作について説明する。
合成開口処理部16以外の構成部分は、上記実施の形態1,2と同様であるため、合成開口処理部16の動作についてのみ説明する。
Next, the operation will be described.
Since the components other than the synthetic aperture processing unit 16 are the same as those in the first and second embodiments, only the operation of the synthetic aperture processing unit 16 will be described.
合成開口処理部16のレンジマイグレーション補償部17の処理内容は、上記実施の形態1における動き補償部13におけるレンジプロフィールのシフト処理と同様であり、受信したP個のパルス信号のレンジプロフィールYk,m(p)を必要なだけシフトして、目標24を含むレンジビンが同じレンジビン番号mとなるように調整する。
ここでのシフト量は、ビームのステアリング角θf,kに依存する。
繰り返し周期Tpriで、p個のパルス信号を送信する間に移動体が移動する距離は、v×p×Tpriであるから、ステアリング角θf,k方向におけるレンジプロフィールのシフト量sk(p)を上記の式(20)によって計算することができる。
The processing contents of the range migration compensation unit 17 of the synthetic aperture processing unit 16 are the same as the range profile shift processing in the
The shift amount here depends on the steering angle θ f, k of the beam.
Since the moving distance of the moving body during transmission of the p number of pulse signals at the repetition period T pri is v × p × T pri , the shift amount sk (p of the range profile in the steering angle θ f, k direction ) Can be calculated by equation (20) above.
レンジマイグレーション補償部17は、ビーム毎に式(20)にしたがって計算されるシフト量sk(p)だけレンジプロフィールYk,m(p)をシフトして、レンジビンを揃えたレンジプロフィールY’k,m(p)を位相補償部18に出力する。
The range migration compensator 17 shifts the range profile Y k, m (p) by the shift amount sk (p) calculated according to the equation (20) for each beam, and the range profile Y ′ k, m (p) is output to the
合成開口処理部16の位相補償部18は、受信ビームの位相の二次以上の変化を補償する。即ち、ビームの中心方向の位相分を下記の式(35)にしたがって補償する。
Zf,k,m(p)=Y’k,m(p)exp{−jφ(θf,k,pTpri)}
(35)
p=1,2,・・・,P
k=1,2,・・・,K
m=1,2,・・・,M
The
Z f, k, m (p) = Y ′ k, m (p) exp {−jφ (θ f, k , pT pri )}
(35)
p = 1, 2,..., P
k = 1, 2,..., K
m = 1, 2,..., M
上記のようにして、位相補償部18が式(35)にしたがってビームの中心θf,k方向の位相を補償すると、θf,kに隣接する角度からの信号成分の位相変化が概ねリニアになるため、パルスヒット方向にフーリエ変換することにより、アジマス方向の分解能を高めることができる。
合成開口処理部16の高速フーリエ変換部19は、レンジビンを揃えて、式(35)の位相補償処理を行って得られるレンジプロフィールZf,k,m(p)に対して、レンジビン毎に高速フーリエ変換を実施する。
As described above, when the
The fast
以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、高速フーリエ変換を実施して合成開口処理を行うように構成したので、演算量を削減することができるようになり、処理時間を短縮することができる効果を奏する。 As apparent from the above, according to the third embodiment, since the fast aperture transform is performed and the synthetic aperture processing is performed, the amount of calculation can be reduced and the processing time is shortened. There is an effect that can be done.
1 送信器(送信手段)、2 送信アンテナ(送信手段)、3 受信アンテナ(受信手段)、4−1,4−2,・・・,4−N 素子アンテナ、5−1,5−2,・・・,5−N 受信器(受信手段)、6−1,6−2,・・・,6−N A/D変換器(受信手段)、7 記憶部(受信手段)、8 レンジ圧縮部(受信手段)、9 対称方向抑圧用フィルタ生成部(荷重計算手段)、10 ビーム合成部(受信ビーム形成手段)、11 自機位置情報収集部、12 合成開口処理部(合成開口処理手段)、13 動き補償部、14 コヒーレント積分部、15 ドップラー折り返し方向抑圧用フィルタ生成部(荷重計算手段)、16 合成開口処理部(合成開口処理手段)、17 レンジマイグレーション補償部、18 位相補償部、19 高速フーリエ変換部、21 地点、22 地点、23 地点、24 目標。
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