JP4702117B2 - Pulse radar apparatus and distance measuring method - Google Patents

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Description

この発明は、ステップチャープ送信により高距離分解能を得る帯域合成処理を用いたパルスレーダ装置及びターゲットまでの距離を測定する測距方法に関するものである。   The present invention relates to a pulse radar apparatus using a band synthesis process for obtaining a high distance resolution by step chirp transmission and a distance measuring method for measuring a distance to a target.

送信パルス繰り返し周波数(PRF:Pulse Repetition Frequency)で目標物に対してパルス信号を送信するPRFレーダ装置における高距離分解能処理としては、帯域合成処理が一般的に有効であることが知られている(例えば、特許文献1参照)。   It is known that band synthesis processing is generally effective as a high-range resolution processing in a PRF radar apparatus that transmits a pulse signal to a target at a transmission pulse repetition frequency (PRF) (PRF). For example, see Patent Document 1).

特開平11−231047号公報(第5頁、第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 11-231047 (page 5, FIG. 1) 特開2002−214330号公報(第6頁、第2図)JP 2002-214330 A (page 6, FIG. 2)

LPRFレーダの利点は、反射信号の時間遅れを直接測定することにより測距性能が優れていることである。しかしながら、パルス繰り返し周期(以下、PRI(Pulse Repetition Interval)と称す)を超えた時間遅れの距離からの反射信号、いわゆる二次エコーの誤測距により、十分な測距性能が得られなくなるという課題があった。
図10は従来のLPRFレーダ装置の信号波形を示す説明図である。図10のように、通常のレーダでは不必要な地面や海などの地表からの反射、いわゆるクラッタが二次エコーとして大電力で受信される場合が多く、PRI内の時間遅れで反射する本来の信号、いわゆる一次エコーに重畳し、一次エコーの検出ミスも発生する。このため、従来のLPRFレーダでは送信毎にPRIを変えるスタガPRIを適用して2次エコーを識別し、2次エコー成分を消去している(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、帯域合成法を用いたLPRFレーダ装置では逆周波数解析を行なうため、その処理の間、PRIを一定にしなければならず、二次エコーを出力してしまうという課題があった。
The advantage of the LPRF radar is that the distance measurement performance is excellent by directly measuring the time delay of the reflected signal. However, there is a problem in that sufficient distance measurement performance cannot be obtained due to erroneous distance measurement of a reflected signal, that is, a so-called secondary echo from a time delay distance exceeding a pulse repetition period (hereinafter referred to as PRI (Pulse Repeat Interval)). was there.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing signal waveforms of a conventional LPRF radar apparatus. As shown in FIG. 10, reflection from the surface of the ground or the sea that is not necessary for normal radar, so-called clutter is often received as a secondary echo with high power, and is reflected with a time delay in the PRI. The signal is superimposed on the so-called primary echo, and a primary echo detection error also occurs. For this reason, in the conventional LPRF radar, a staggered PRI that changes the PRI every transmission is applied to identify the secondary echo and eliminate the secondary echo component (see, for example, Patent Document 2). However, since the LPRF radar apparatus using the band synthesis method performs inverse frequency analysis, the PRI must be kept constant during the processing, and there is a problem that a secondary echo is output.

この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、逆周波数解析で一次エコーと二次エコーとを分離して、ターゲットからの反射信号である一次エコーだけを出力する帯域合成処理を用いたパルスレーダ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and uses a band synthesizing process that separates a primary echo and a secondary echo by inverse frequency analysis and outputs only a primary echo that is a reflected signal from a target. An object of the present invention is to provide a pulse radar device.

この発明に係るパルスレーダ装置は、送信パルス変調信号と送信周波数設定信号と位相変調信号と位相復調信号と位相変調情報とを出力するタイミング発生部と、
前記送信周波数設定信号によりパルス繰返し周期PRI毎に所定の周波数だけ増加あるいは減少する周波数に設定された送信周波数信号とローカル信号とを出力する発振部と、
前記送信周波数信号を前記位相変調信号により位相変調して位相変調送信信号を出力する位相変調部と、
前記位相変調送信信号を前記送信パルス変調信号によりパルス変調すると共に電力増幅して送信信号を出力する送信部と、
前記送信信号を空間に放射するとともに、ターゲットで反射された真の反射信号である一次エコーとターゲット以外で反射された反射信号である二次エコーとを含む反射波を受信して受信信号として出力するアンテナ部と、
前記受信信号を前記ローカル信号により周波数変換、電力増幅、位相検波し、アナログの位相変調ビデオ信号として出力する受信部と、
前記アナログの位相変調ビデオ信号をデジタル信号に変換してデジタル位相変調ビデオ信号を出力するA/D変換部と、
前記ターゲットの移動速度を検出して速度情報を出力する速度検出部と、
前記速度情報を用いて前記二次エコーのドップラ周波数を算出し、前記デジタル位相変調ビデオ信号に含まれる前記二次エコーのドップラ周波数項を除去して速度補償位相変調ビデオ信号を出力する速度補償部と、
前記速度補償位相変調ビデオ信号を前記位相復調信号により位相復調して位相復調ビデオ信号を出力する位相復調部と、
前記位相復調ビデオ信号を逆周波数解析し距離方向に順に番号を付したN個のセルで分解されたターゲットのレンジプロファイルを演算する帯域合成部と、
前記レンジプロファイルと前記位相変調情報とを用いて前記一次エコーを選択する一次エコー選択部とを備え、
前記位相変調信号は、2倍の前記パルス繰返し周期PRIの周期で0度の符号と180度の符号とで変調を繰り返す変調有信号と常に0度の符号で変調を繰り返す変調無信号とを交互に繰り返した信号であり、
前記位相復調信号は、前記位相変調信号と同一の符号からなる信号であり、
前記一次エコー選択部は、
前記一次エコーについては、前記位相変調信号が変調有信号の時と変調無信号の時とで前記レンジプロファイルの最大値を与える前記セルの番号が同一であり、
前記二次エコーについては、前記位相変調信号が変調有信号の時は、前記レンジプロファイルの最大値を与える前記セルの番号がN/2以上N未満の範囲にあり、前記位相変調信号が変調無信号の時は、前記レンジプロファイルの最大値を与える前記セルの番号がゼロ以上N/2未満の範囲にあることに基づいて前記一次エコーを選択するようにした。
A pulse radar device according to the present invention includes a timing generator that outputs a transmission pulse modulation signal, a transmission frequency setting signal, a phase modulation signal, a phase demodulation signal, and phase modulation information;
An oscillating unit that outputs a transmission frequency signal and a local signal set to a frequency that is increased or decreased by a predetermined frequency for each pulse repetition period PRI by the transmission frequency setting signal;
A phase modulation unit that phase-modulates the transmission frequency signal with the phase modulation signal and outputs a phase modulation transmission signal; and
A transmitter for pulse-modulating the phase-modulated transmission signal with the transmission pulse-modulated signal and amplifying power and outputting a transmission signal;
The transmission signal is radiated to the space, and a reflected wave including a primary echo that is a true reflected signal reflected from the target and a secondary echo that is reflected from a target other than the target is received and output as a received signal. An antenna unit to
A reception unit that frequency-converts, power-amplifies, and phase-detects the received signal according to the local signal, and outputs an analog phase-modulated video signal;
An A / D converter that converts the analog phase modulation video signal into a digital signal and outputs the digital phase modulation video signal;
A speed detector that detects the moving speed of the target and outputs speed information;
A velocity compensation unit that calculates a Doppler frequency of the secondary echo using the velocity information, removes a Doppler frequency term of the secondary echo included in the digital phase modulation video signal, and outputs a velocity compensated phase modulation video signal When,
A phase demodulator that demodulates the speed compensated phase modulated video signal with the phase demodulated signal and outputs a phase demodulated video signal;
A band synthesizing unit that performs inverse frequency analysis on the phase demodulated video signal and calculates a range profile of the target decomposed by N cells sequentially numbered in the distance direction;
A primary echo selection unit that selects the primary echo using the range profile and the phase modulation information;
The phase-modulated signal alternates between a modulated signal that repeats modulation with a code of 0 degrees and a code of 180 degrees and a non-modulated signal that always modulates with a code of 0 degrees in the double pulse repetition period PRI Is a repeated signal,
The phase demodulated signal is a signal composed of the same code as the phase modulated signal,
The primary echo selector is
For the primary echo, the number of the cell that gives the maximum value of the range profile is the same when the phase modulation signal is a signal with modulation and when there is no modulation,
For the secondary echo, when the phase modulation signal is a modulated signal, the cell number giving the maximum value of the range profile is in the range of N / 2 or more and less than N, and the phase modulation signal is not modulated. In the case of a signal, the primary echo is selected based on the fact that the cell number that gives the maximum value of the range profile is in the range of zero or more and less than N / 2.

この発明によれば、パルスレーダ装置は逆周波数解析により一次エコーと二次エコーとを分離することが可能となり本来の一次エコーだけを出力することができるため、目標物に対し高距離分解能を得ることができる。   According to the present invention, the pulse radar device can separate the primary echo and the secondary echo by inverse frequency analysis and can output only the original primary echo, thereby obtaining a high resolution for the target. be able to.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置100のブロック図である。LPRFレーダ装置100は、送信パルス変調信号101、送信周波数設定信号102、位相変調信号103、位相復調信号104、位相変調情報105を出力するタイミング発生部1、送信周波数設定信号102によりパルス繰返し周期PRI毎に所定の周波数だけ増加あるいは減少する周波数に設定された送信周波数信号107とローカル信号106とを出力する発振部2、送信周波数信号107を位相変調信号103により位相変調して位相変調送信信号108を出力する位相変調部3、位相変調送信信号108を送信パルス変調信号101によりパルス変調すると共に電力増幅して送信信号109を出力する送信部4、送信信号109を空間に放射するとともに、ターゲットで反射された真の反射信号である一次エコー成分とターゲット以外のもので反射された反射信号である二次エコー成分とを含む反射波を受信して受信信号110として出力するアンテナ部7、送信信号109と受信信号110を切換える送受信切替部6、受信信号110をローカル信号により周波数変換、増幅、位相検波し、アナログの位相変調ビデオ信号120を出力する受信部5、アナログの位相変調ビデオ信号120をデジタル信号に変換してデジタル位相変調ビデオ信号111を出力するA/D変換部8、ターゲットの移動速度を検出して速度情報112を出力する速度検出部10、速度情報112を用いて二次エコー成分のドップラ周波数を算出し、デジタル位相変調ビデオ信号111に含まれる二次エコー成分のドップラ周波数項を除去して速度補償位相変調ビデオ信号113を出力する速度補償部9、前記速度補償位相変調ビデオ信号113を位相復調信号104により位相復調して位相復調ビデオ信号114を出力する位相復調部11、位相復調ビデオ信号114を逆周波数解析し距離方向に順に番号を付したN個のセルで分解されたターゲットのレンジプロファイル115を演算する帯域合成部12、レンジプロファイル115を一時保存するメモリ回路部14、レンジプロファイル115と位相変調情報105とを用いて一次エコー成分を選択する一次エコー選択部13を備える。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram of an LPRF radar apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The LPRF radar apparatus 100 includes a transmission pulse modulation signal 101, a transmission frequency setting signal 102, a phase modulation signal 103, a phase demodulation signal 104, a timing generation unit 1 that outputs phase modulation information 105, and a transmission frequency setting signal 102, and a pulse repetition period PRI. The oscillation unit 2 outputs a transmission frequency signal 107 and a local signal 106 set to a frequency that increases or decreases by a predetermined frequency every time, and the phase modulation signal 103 is obtained by phase-modulating the transmission frequency signal 107 with the phase modulation signal 103. The phase modulation unit 3 that outputs the signal, the phase modulation transmission signal 108 is pulse-modulated by the transmission pulse modulation signal 101 and the power is amplified and the transmission unit 4 that outputs the transmission signal 109 is radiated to the space. The primary echo component that is the reflected true reflected signal and the target An antenna unit 7 that receives a reflected wave including a secondary echo component that is a reflected signal reflected by something other than the antenna and outputs it as a received signal 110; a transmission / reception switching unit 6 that switches between the transmitted signal 109 and the received signal 110; The signal 110 is frequency-converted, amplified, and phase-detected by a local signal, and the receiving unit 5 outputs an analog phase-modulated video signal 120. The analog phase-modulated video signal 120 is converted into a digital signal and a digital phase-modulated video signal 111 is The A / D converter 8 for output, the speed detector 10 for detecting the moving speed of the target and outputting the speed information 112, the Doppler frequency of the secondary echo component is calculated using the speed information 112, and the digital phase modulation video signal 111 removes the Doppler frequency term of the secondary echo component contained in 111 and outputs a velocity compensated phase modulated video signal 113. The phase compensation unit 9 phase-demodulates the velocity-compensated phase-modulated video signal 113 with the phase-demodulated signal 104 and outputs the phase-demodulated video signal 114, and the phase-demodulated video signal 114 is subjected to inverse frequency analysis and sequentially in the distance direction. The band synthesis unit 12 that calculates the range profile 115 of the target decomposed by the numbered N cells, the memory circuit unit 14 that temporarily stores the range profile 115, the range profile 115, and the phase modulation information 105 are used as the primary. A primary echo selection unit 13 that selects an echo component is provided.

次に図1と図2に基づいて、この発明に係るLPRFレーダ装置100の動作を説明する。   Next, the operation of the LPRF radar apparatus 100 according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図2は、LPRFレーダ装置100の動作の概略を説明するフローチャート図である。図2において、まず、アンテナ部は、目標情報(距離情報)取得の対象であるターゲットに対して、所定の符号で位相変調を施した送信信号を送信する(S101)。   FIG. 2 is a flowchart for explaining the outline of the operation of the LPRF radar apparatus 100. In FIG. 2, first, the antenna unit transmits a transmission signal subjected to phase modulation with a predetermined code to a target that is a target for obtaining target information (distance information) (S101).

次に、位相復調部は、送信した送信信号がターゲット及びターゲット以外で反射され戻ってきた一次エコーと二次エコーとを含む受信信号を、送信信号に位相変調を施した所定の符号と同一符号を用いて復調する(S102)。ここで、一次エコーとは、ターゲットで反射されPRI内の時間遅れで反射されてきた正規の受信信号を言い、二次エコーとは、地表クラッタなどのターゲット以外で反射されてきた受信信号を言う。   Next, the phase demodulating unit converts the received signal including the primary echo and the secondary echo, which are reflected back from the target and other than the target, to the same code as a predetermined code obtained by performing phase modulation on the transmission signal. (S102). Here, the primary echo refers to a normal received signal reflected by the target and reflected with a time delay in the PRI, and the secondary echo refers to a received signal reflected from a target other than the ground clutter or the like. .

位相復調部は、位相復調により、受信信号の一次エコーについては送信信号にかけた位相が元に戻るが、二次エコーについてはPRI毎に0/180度と交互に位相がずれたビデオ信号を出力する(S103)。   The phase demodulation unit outputs a video signal whose phase is alternately shifted to 0/180 degrees for each PRI, although the phase applied to the transmission signal returns to the original for the primary echo of the received signal by phase demodulation. (S103).

次に、帯域合成部は、復調したビデオ信号の合成帯域処理を行う(S104)。   Next, the band synthesis unit performs synthesis band processing of the demodulated video signal (S104).

帯域合成部は、合成帯域処理により得られた一次エコーの検出セルは位相変調の有無に関わらず移動はせず、同じく合成帯域処理により得られた二次エコーの検出セルは位相変調有りと無しとでは全セル数の半分の距離を移動する、という処理結果を出力する(S105)。   The band synthesis unit does not move the primary echo detection cell obtained by the synthesis band processing regardless of the presence or absence of phase modulation, and the detection cell of the secondary echo obtained by the synthesis band processing also has phase modulation. Then, a processing result that the distance of half the total number of cells is moved is output (S105).

LPRFレーダ装置100の一次エコー選択部は、S105で得られた結果に基づき一次エコーのみを選択し出力する(S106)。   The primary echo selection unit of the LPRF radar apparatus 100 selects and outputs only the primary echo based on the result obtained in S105 (S106).

このようにして、LPRFレーダ装置100は逆周波数解析で一次エコーと二次エコーとを分離して、本来の信号である一次エコーだけを出力する。   In this way, the LPRF radar apparatus 100 separates the primary echo and the secondary echo by inverse frequency analysis, and outputs only the primary echo that is the original signal.

次に、LPRFレーダ装置100の動作の詳細を、図1、図2に基づいて説明する。
まず、タイミング発生部1は、送信部4、発信部2、位相変調部3、位相復調部11、一次エコー選択部13の各々に対して、送信パルス変調信号101、送信周波数の周波数を設定する送信周波数設定信号102、2PRIの周期で0/180度の位相変調を繰り返し施す位相変調信号103、位相変調信号103と同一の符号で位相復調する位相復調信号104、位相変調の値を記録する位相変調情報105を出力する。
Next, details of the operation of the LPRF radar apparatus 100 will be described with reference to FIGS.
First, the timing generation unit 1 sets the frequency of the transmission pulse modulation signal 101 and the transmission frequency for each of the transmission unit 4, the transmission unit 2, the phase modulation unit 3, the phase demodulation unit 11, and the primary echo selection unit 13. Transmission frequency setting signal 102, phase modulation signal 103 that repeatedly performs phase modulation of 0/180 degrees with a period of 2PRI, phase demodulation signal 104 that performs phase demodulation with the same code as phase modulation signal 103, and phase that records the phase modulation value Modulation information 105 is output.

送信周波数設定信号102を受けた発振部2は、送信周波数設定信号102を用いて、PRI毎にステップ周波数だけ増加あるいは減少する周波数fに設定された送信周波数信号107及びローカル信号106のうち、ローカル信号106を受信部5に対して出力し、送信周波数信号107を位相変調部3に対し出力する。   The oscillating unit 2 that has received the transmission frequency setting signal 102 uses the transmission frequency setting signal 102 to select a local frequency out of the transmission frequency signal 107 and the local signal 106 set to the frequency f that is increased or decreased by the step frequency for each PRI. The signal 106 is output to the reception unit 5, and the transmission frequency signal 107 is output to the phase modulation unit 3.

位相変調部3は、送信周波数信号107を位相変調信号Φ103に基づいて、逆周波数解析(IFFT:inverse fast Fourier transform)処理フレーム毎に、0度/180度で位相変調を行ったり、0度/0度で位相変調を行う。逆周波数解析処理フレームについては、後ほど説明する。そして、位相変調部3は位相変調後の位相変調送信信号108を送信部4に出力する。   The phase modulation unit 3 performs phase modulation at 0 degrees / 180 degrees for each inverse frequency analysis (IFFT) processing frame based on the phase modulation signal Φ103, or performs phase modulation at 0 degrees / 180 degrees. Phase modulation is performed at 0 degrees. The inverse frequency analysis processing frame will be described later. Then, the phase modulation unit 3 outputs the phase modulated transmission signal 108 after the phase modulation to the transmission unit 4.

ここで、送信周波数信号107に位相変調を施すときは、位相変調部3は2PRIの周期で0度/180度の位相変調を施す。以下の実施の形態1の説明では、位相変調部3において2PRIの周期で送信周波数信号107に対して0度/180度の位相変調を施すことを、「変調あり」と記載する。   Here, when phase modulation is performed on the transmission frequency signal 107, the phase modulation unit 3 performs phase modulation of 0 degree / 180 degrees with a period of 2PRI. In the following description of the first embodiment, performing phase modulation of 0 degree / 180 degrees on the transmission frequency signal 107 in the period of 2 PRI in the phase modulation unit 3 is described as “with modulation”.

一方、位相変調部3において送信周波数信号107をそのままの位相で出力する際は、0度/0度の位相変調を施すことにする(以下、位相変調部3が0度/0度の位相変調を施すことを、「変調なし」と記述する)。   On the other hand, when the phase modulation unit 3 outputs the transmission frequency signal 107 as it is, the phase modulation of 0 degree / 0 degree is performed (hereinafter, the phase modulation unit 3 performs phase modulation of 0 degree / 0 degree). Is described as “no modulation”).

パルスレーダにおいて、送信周波数はPRI毎に一定のステップ周波数ΔFだけ増加するよう設定される。   In the pulse radar, the transmission frequency is set to increase by a constant step frequency ΔF for each PRI.

送信部4は位相変調送信信号108を、送信パルス変調信号Pmod101に基づいてパルス変調する。そして電力増幅した後、送信信号109として送受信切替部6へ送出する。   The transmission unit 4 performs pulse modulation on the phase modulation transmission signal 108 based on the transmission pulse modulation signal Pmod101. Then, after power amplification, the transmission signal 109 is sent to the transmission / reception switching unit 6.

ここで、送信信号109のパルス幅の設定について説明する。一般にパルスレーダでは、連続的にA/D変換できるように、A/D変換のサンプリング周期Tsは送信信号のパルス幅(以下、送信パルス幅Tpw)以下に設定する。これに対して帯域合成を用いるレーダでは、帯域合成幅を逆周波数解析した際の時間幅に相当するアンビギュイティ時間Tuによる曖昧さを避けるために、A/D変換のサンプリング周期Tsと送信パルス幅Tpwとをアンビギュイティ時間Tu以下に設定する。以下の説明では、A/D変換のサンプリング周期Ts及び送信パルス幅Tpwとはアンビギュイティ時間Tuの1/2に等しい、すなわち式(1)で表されるものとする。   Here, the setting of the pulse width of the transmission signal 109 will be described. In general, in the pulse radar, the A / D conversion sampling period Ts is set to be equal to or less than the pulse width of the transmission signal (hereinafter referred to as transmission pulse width Tpw) so that the A / D conversion can be continuously performed. On the other hand, in a radar using band synthesis, in order to avoid ambiguity due to the ambiguity time Tu corresponding to the time width when the band synthesis width is subjected to inverse frequency analysis, the A / D conversion sampling period Ts and the transmission pulse are used. The width Tpw is set to be equal to or less than the ambiguity time Tu. In the following description, it is assumed that the A / D conversion sampling period Ts and the transmission pulse width Tpw are equal to ½ of the ambiguity time Tu, that is, expressed by Expression (1).

Figure 0004702117
Figure 0004702117

これにより、送信パルス変調信号Pmod101も、送信パルス幅Tpwがアンビギュイティ時間Tuの1/2になるように出力される。   As a result, the transmission pulse modulation signal Pmod101 is also output so that the transmission pulse width Tpw is ½ of the ambiguity time Tu.

送受信切替部6へ送出された送信信号109は、アンテナ部7を経て空間へ放射される。空間に放射された送信信号109はターゲットや海面などの地表クラッタで反射され、反射された信号は受信信号110としてアンテナ部7で受信される。受信信号110は、送受信切替部6、受信部5、A/D変換部8を経て式(2)〜(5)で示されるディジタル位相変調ビデオ信号111として速度補償部9へ送出される。
ここで、ディジタル位相変調ビデオ信号Vbd111は次の(2)〜(5)式で表される。
The transmission signal 109 sent to the transmission / reception switching unit 6 is radiated to the space through the antenna unit 7. The transmission signal 109 radiated to the space is reflected by a ground clutter such as a target or the sea surface, and the reflected signal is received by the antenna unit 7 as a reception signal 110. The received signal 110 passes through the transmission / reception switching unit 6, the receiving unit 5, and the A / D conversion unit 8, and is sent to the speed compensation unit 9 as a digital phase modulation video signal 111 represented by equations (2) to (5).
Here, the digital phase modulation video signal Vbd111 is expressed by the following equations (2) to (5).

Figure 0004702117
Figure 0004702117

Vbd1、Vbd2はそれぞれディジタル位相変調ビデオ信号の一次エコー成分及び二次クラッタ成分、a1、a2はそれぞれ一次エコー及び二次クラッタの複素振幅、nは送信回数、jは虚数単位、Tpは送信信号のPRIを表している。またτ0はレーダ装置が送信した時点から物体に反射し、レーダ装置で受信されるまでの時間遅れτをA/D変換のサンプリング周期Tsで割った余り(以下、剰余遅延時間という)、Ψ1、Ψ2は位相変調信号Φによる一次エコー、二次クラッタの位相である。fdt、fdcはそれぞれ一次エコー及び二次クラッタのドップラ周波数で、送信周波数に比例する。ただし、通常はステップ周波数ΔFが送信周波数に対し小さいため、次式に示す一定値に近似される。   Vbd1 and Vbd2 are the primary and secondary clutter components of the digital phase modulation video signal, a1 and a2 are the complex amplitudes of the primary echo and the secondary clutter, n is the number of transmissions, j is the imaginary unit, and Tp is the transmission signal. Represents PRI. Further, τ0 is reflected by the radar device from the time of transmission by the radar device and is a remainder obtained by dividing the time delay τ from reception by the radar device by the A / D conversion sampling period Ts (hereinafter referred to as residual delay time), Ψ1, Ψ2 is the phase of the primary echo and secondary clutter by the phase modulation signal Φ. fdt and fdc are the Doppler frequencies of the primary echo and the secondary clutter, respectively, and are proportional to the transmission frequency. However, since the step frequency ΔF is usually smaller than the transmission frequency, it is approximated to the constant value shown in the following equation.

Figure 0004702117
Figure 0004702117

ここで、Vtは目標とレーダとの相対速度、Vcはクラッタとレーダとの相対速度、cは光速、f0はN回送信での送信周波数fの平均値である。   Here, Vt is the relative speed between the target and the radar, Vc is the relative speed between the clutter and the radar, c is the speed of light, and f0 is the average value of the transmission frequency f in N transmissions.

Figure 0004702117
Figure 0004702117

図3は、この発明のLPRFレーダ装置の二次クラッタの位相ずれを説明する図である。図3のように、一次エコーの受信信号は、同じPRI内で反射され戻ってくるので、一次エコーの位相Ψ1を位相変調信号Φ103で表すと(10)式のようになる。また、二次クラッタの受信信号は、送信パルスを送信したPRIの次のPRI内で戻ってくるので、N回目のタイミングで帰ってくる二次クラッタの位相Ψ2は、N−1回目に送信した位相変調信号Φであり、つまり(11)式のように示される。 FIG. 3 is a diagram for explaining the phase shift of the secondary clutter of the LPRF radar apparatus of the present invention. As shown in FIG. 3, since the received signal of the primary echo is reflected and returned in the same PRI, the phase Ψ1 of the primary echo is expressed by the phase modulation signal Φ103 as shown in equation (10). In addition, since the reception signal of the secondary clutter returns within the PRI next to the PRI that transmitted the transmission pulse, the phase Ψ2 of the secondary clutter returning at the Nth timing is transmitted at the (N-1) th time. This is the phase modulation signal Φ, that is, expressed by the equation (11).

Figure 0004702117
Figure 0004702117

ここで、PRIは後で説明する(17)式のm(任意の整数)により設定することができる。 Here, PRI can be set by m (arbitrary integer) in equation (17) described later.

一方、速度検出部10は移動体であるターゲットの速度を例えばレーダ速度計により検出し、速度情報112として速度補償部9へ送出する。速度補償部9は速度情報112に基づき(7)式によりドップラ周波数fdcを算出し、前記ディジタル位相変調ビデオ信号Vbd111に対し(12)式で示した演算を行う。これにより、(5)式で示した二次クラッタにおけるドップラ周波数fdcに係る項をキャンセルすることができる。そして、速度補償部9は演算結果を速度補償位相変調ビデオ信号113として位相復調部11へ送出する。   On the other hand, the speed detection unit 10 detects the speed of the target, which is a moving body, using, for example, a radar speedometer, and sends it to the speed compensation unit 9 as speed information 112. The speed compensator 9 calculates the Doppler frequency fdc by the expression (7) based on the speed information 112, and performs the calculation shown by the expression (12) on the digital phase modulation video signal Vbd111. As a result, the term relating to the Doppler frequency fdc in the secondary clutter expressed by the equation (5) can be canceled. Then, the speed compensator 9 sends the calculation result to the phase demodulator 11 as a speed compensated phase modulation video signal 113.

Figure 0004702117
Figure 0004702117

ここでVbhは速度補償位相変調ビデオ信号113を表し、Vbh1、Vbh2はそれぞれ速度補償位相変調ビデオ信号113の一次エコー成分及び二次クラッタ成分を表す。   Here, Vbh represents the velocity compensation phase modulation video signal 113, and Vbh1 and Vbh2 represent the primary echo component and the secondary clutter component of the velocity compensation phase modulation video signal 113, respectively.

ここで、PRIである繰り返し周期時間Tpの設定について説明する。本発明では、繰り返し周期時間Tpは、(1)式、(16)式に基づき、(17)式で示すように、ステップ周波数ΔFを2倍した値の逆数の整数倍に設定する。 Here, the setting of the repetition cycle time Tp which is PRI will be described. In the present invention, the repetition cycle time Tp is set to an integral multiple of the reciprocal of the value obtained by doubling the step frequency ΔF, as shown by the equation (17), based on the equations (1) and (16).

Figure 0004702117
Figure 0004702117

ここで、mは任意の整数である。 Here, m is an arbitrary integer.

(17)式の繰り返し周期時間Tpを(15)式に代入することで、(18)式が得られる。 By substituting the repetition cycle time Tp of equation (17) into equation (15), equation (18) is obtained.

Figure 0004702117
Figure 0004702117

このように、繰り返し周期時間Tpを(17)式のように設定することで、速度補償位相変調ビデオ信号の二次クラッタ成分Vbh2はステップ周波数ΔFと剰余遅延時間τ0で決まる。 In this way, by setting the repetition cycle time Tp as shown in the equation (17), the secondary clutter component Vbh2 of the speed compensation phase modulation video signal is determined by the step frequency ΔF and the remainder delay time τ0.

次に、位相復調部11へ送出された速度補償位相変調ビデオ信号113は、位相復調部11において、位相変調信号Φ103と同じ位相パターンを有する位相復調信号Θ104で復調される。復調後の速度補償位相変調ビデオ信号113は、位相復調ビデオ信号Vb114として帯域合成部12へ送出される。 Next, the speed compensated phase modulated video signal 113 sent to the phase demodulator 11 is demodulated by the phase demodulator 11 with the phase demodulated signal Θ104 having the same phase pattern as the phase modulated signal Φ103. The demodulated speed compensated phase modulation video signal 113 is sent to the band synthesizing unit 12 as a phase demodulation video signal Vb114.

また、位相復調部11において、位相復調ビデオ信号Vb114のうち、前記位相変調信号Φ103と位相復調信号Θ104に起因する一次エコーの位相項P1と二次クラッタの位相項P2とを算出する。 Further, the phase demodulator 11 calculates the phase term P1 of the primary echo and the phase term P2 of the secondary clutter caused by the phase modulation signal Φ103 and the phase demodulation signal Θ104 in the phase demodulated video signal Vb114.

(10)式、(11)式及び位相変調が0度/180度の2位相であることを考慮すると、変調ありの場合の一次エコーの位相項P1と二次クラッタの位相項P2はそれぞれ、(19)式、(20)式で示される。 In consideration of the equations (10), (11) and the phase modulation of two phases of 0 degrees / 180 degrees, the phase term P1 of the primary echo and the phase term P2 of the secondary clutter with modulation are respectively It is shown by the equations (19) and (20).

Figure 0004702117
Figure 0004702117

すなわち、一次エコーの位相項P1は常にゼロであり、二次クラッタの位相項P2はPRI毎に0度/180度で切り替わることがわかる。 That is, it can be seen that the phase term P1 of the primary echo is always zero, and the phase term P2 of the secondary clutter is switched at 0 degree / 180 degrees for each PRI.

同様に、変調なしの場合についての、一次エコーの位相項P1'と二次クラッタの位相項P2'はそれぞれ、(21)式、(22)式で示される。 Similarly, the phase term P1 ′ of the primary echo and the phase term P2 ′ of the secondary clutter in the case of no modulation are expressed by the equations (21) and (22), respectively.

Figure 0004702117
Figure 0004702117

先ほどの変調ありの場合の一次エコーの位相項P1、P2とは異なり、一次エコー、二次クラッタの位相項P1'、P2'は常にゼロとなることがわかる。 It can be seen that, unlike the primary echo phase terms P1 and P2 with the previous modulation, the primary echo and secondary clutter phase terms P1 'and P2' are always zero.

図4は、変調ありの場合における、送信パルス変調信号Pmod、位相変調信号Φ、速度補償位相変調ビデオ信号Vbdの一次エコー成分Vbd1の2位相変調項Ψ1、速度補償位相変調ビデオ信号Vbdの二次クラッタ成分Vbd2の2位相変調項Ψ2、位相復調信号Θ、ビデオ信号Vbの一次エコー成分の位相項P1、ビデオ信号Vbの二次クラッタ成分の位相項P2を時間軸上で示した図である。
図3のように、Ψ1は、PRI内に受信信号が帰ってくるので、位相変調信号Φと同じタイミングで位相がはいるが、Ψ2はPRI内に帰ってこず次のPRIの時に帰ってくるので、位相変調信号Φとタイミングが1つずれてしまう。この位相を位相変調信号Φと同じタイミングで復調するので、復調後の一次エコーの位相項P1はすべて0度になるが、二次クラッタの位相項P2は0度/180度と交互に現れる。
FIG. 4 shows the transmission pulse modulation signal Pmod, the phase modulation signal Φ, the two-phase modulation term ψ1 of the primary echo component Vbd1 of the velocity compensation phase modulation video signal Vbd, and the secondary of the velocity compensation phase modulation video signal Vbd in the case of modulation. FIG. 6 is a diagram showing, on the time axis, a two-phase modulation term Ψ2, a phase demodulated signal Θ, a phase term P1 of a primary echo component of a video signal Vb, and a phase term P2 of a secondary clutter component of a video signal Vb of a clutter component Vbd2.
As shown in FIG. 3, since the received signal returns in PRI, the phase is returned at the same timing as phase modulation signal Φ, but Ψ2 does not return in PRI but returns at the next PRI. Therefore, the timing is shifted by one from the phase modulation signal Φ. Since this phase is demodulated at the same timing as the phase modulation signal Φ, the phase terms P1 of the primary echo after demodulation are all 0 degrees, but the phase terms P2 of the secondary clutter alternately appear as 0 degrees / 180 degrees.

図5は、変調なしの場合における、送信パルス変調信号Pmod、位相変調信号Φ、速度補償位相変調ビデオ信号Vbdの一次エコー成分Vbd1の2位相変調項Ψ1、速度補償位相変調ビデオ信号Vbdの二次クラッタ成分Vbd2の2位相変調項Ψ2、位相復調信号Θ、ビデオ信号Vbの一次エコー成分の位相項P1'、ビデオ信号Vbの二次クラッタ成分の位相項P2'を時間軸上で示した図である。
図4で示した変調ありの時と同様に二次クラッタの位相はずれるのだが、すべて0度で変調して、0度で復調するので、P1、P2ともに位相は0度となる。
FIG. 5 shows the transmission pulse modulation signal Pmod, the phase modulation signal Φ, the two-phase modulation term Ψ1 of the primary echo component Vbd1 of the velocity compensation phase modulation video signal Vbd, and the secondary of the velocity compensation phase modulation video signal Vbd in the case of no modulation. FIG. 3 is a diagram showing, on the time axis, a two-phase modulation term Ψ 2 of a clutter component Vbd 2, a phase demodulated signal Θ, a phase term P 1 ′ of a primary echo component of a video signal Vb, and a phase term P 2 ′ of a secondary clutter component of a video signal Vb. is there.
As in the case with the modulation shown in FIG. 4, the phase of the secondary clutter is shifted, but since all are modulated at 0 degrees and demodulated at 0 degrees, the phases of P1 and P2 are both 0 degrees.

このように、位相変調部3は、位相変調信号103に基づき、送信周波数信号107に位相変調を施す場合(変調ありの場合)は2PRIの周期で0度/180度の位相変調を施すようにし、送信周波数信号107をそのままの位相で出力する場合(変調なしの場合)は全て0度で位相変調するようにした。そして、位相復調部11は、ターゲットで反射された信号を、位相変調信号Φ103と同じ位相パターンを有する位相復調信号Θ104で復調するようにした。これにより、一次エコーの位相項P1は、位相変調部3が位相変調を施した場合は常にゼロであり、位相変調を施さない場合も常にゼロとなる。一方、二次クラッタの位相項P2は、位相変調部3が位相変調を施した場合はPRI毎に0度/180度で切替わり、位相変調を施さない場合は常にゼロとなる。 As described above, the phase modulation unit 3 performs phase modulation of 0 degrees / 180 degrees with a period of 2 PRI when phase modulation is performed on the transmission frequency signal 107 (when modulation is performed) based on the phase modulation signal 103. When the transmission frequency signal 107 is output with the same phase (when there is no modulation), the phase modulation is performed at 0 degrees. The phase demodulator 11 demodulates the signal reflected by the target with the phase demodulated signal Θ104 having the same phase pattern as the phase modulation signal Φ103. Thereby, the phase term P1 of the primary echo is always zero when the phase modulation unit 3 performs phase modulation, and is always zero even when the phase modulation is not performed. On the other hand, the phase term P2 of the secondary clutter is switched at 0 degrees / 180 degrees for each PRI when the phase modulation unit 3 performs phase modulation, and is always zero when no phase modulation is performed.

次に、位相復調部は、位相復調ビデオ信号Vb114を帯域合成部12へ出力する。ここでは、PRI毎の位相復調ビデオ信号114をN個保持した後、逆周波数解析される。よって、逆周波数解析を行う逆周波数解析処理フレームのフレーム幅は、位相復調ビデオ信号Vb114をN個保持するまでの時間となる。帯域合成部12は、逆周波数解析された結果を、(23)〜(28)式で示される目標のレンジプロファイルB115として一次エコー選択部13へ送出する。 Next, the phase demodulator outputs the phase demodulated video signal Vb 114 to the band synthesizer 12. Here, N phase-demodulated video signals 114 for each PRI are held, and then inverse frequency analysis is performed. Therefore, the frame width of the inverse frequency analysis processing frame for performing the inverse frequency analysis is a time until N phase demodulated video signals Vb114 are held. The band synthesizing unit 12 sends the result of inverse frequency analysis to the primary echo selection unit 13 as a target range profile B115 expressed by the equations (23) to (28).

Figure 0004702117
Figure 0004702117

ここで、B1は変調ありの場合におけるレンジプロファイルの一次エコー成分(以下、変調あり一次エコーレンジプロファイル)、B2は変調ありの場合におけるレンジプロファイルの二次クラッタ成分(以下、変調あり二次クラッタレンジプロファイル)である。 Here, B1 is the primary echo component of the range profile with modulation (hereinafter, primary echo range profile with modulation), and B2 is the secondary clutter component of the range profile with modulation (hereinafter, secondary clutter range with modulation). Profile).

Figure 0004702117
Figure 0004702117

ここで、B1'は変調なしの場合におけるレンジプロファイルの一次エコー成分(以下、変調なし一次エコーレンジプロファイル)、B2'は変調なしの場合におけるレンジプロファイルの二次クラッタ成分(以下、変調なし二次クラッタレンジプロファイル)である。 Here, B1 ′ is the primary echo component of the range profile without modulation (hereinafter referred to as the primary echo range profile without modulation), and B2 ′ is the secondary clutter component of the range profile without modulation (hereinafter referred to as the secondary without modulation). Clutter range profile).

(24)式、(25)式より、変調あり一次エコーレンジプロファイルB1、変調あり二次クラッタレンジプロファイルB2の最大値は、(24)式、(25)式の指数関数項がゼロの時であるので、レンジプロファイルのセル番号kはそれぞれ(29)式、(30)式で与えられる。 From Equations (24) and (25), the maximum values of the primary echo range profile B1 with modulation and the secondary clutter range profile B2 with modulation are when the exponential function term in Equations (24) and (25) is zero. Therefore, the cell number k of the range profile is given by the equations (29) and (30), respectively.

Figure 0004702117
Figure 0004702117

同様に、一次エコーレンジプロファイルB1'、二次クラッタレンジプロファイルB2'の最大値は(27)式及び(28)式の指数関数項がゼロの時であり、その出力セル番号はそれぞれ(31)式、(32)式で与えられる。 Similarly, the maximum values of the primary echo range profile B1 ′ and the secondary clutter range profile B2 ′ are when the exponential function term in the equations (27) and (28) is zero, and the output cell numbers are (31), respectively. It is given by equation (32).

Figure 0004702117
Figure 0004702117

ここで、K1、K1'は一次エコーレンジプロファイルB1、B1'の最大値を与えるセル番号、K2、K2'は二次クラッタレンジプロファイルB2、B2'の最大値を与えるセル番号である。 Here, K1 and K1 ′ are cell numbers giving the maximum values of the primary echo range profiles B1 and B1 ′, and K2 and K2 ′ are cell numbers giving the maximum values of the secondary clutter range profiles B2 and B2 ′.

(29)式及び(30)式からわかるとおり、変調ありの場合の一次エコーレンジプロファイルB1と、変調なしの場合の一次エコーレンジプロファイルB1'の最大値を与えるセル番号K1、K1'は、従来のレーダ装置同様、ドップラ周波数でセル番号が移動する。しかし、変調ありの場合の二次クラッタレンジプロファイルB2と、変調なしの場合の二次クラッタレンジプロファイルB2'の最大値を与えるセル番号K2、K2'は、剰余遅延時間のみで決まる。 As can be seen from the equations (29) and (30), the cell numbers K1 and K1 ′ that give the maximum values of the primary echo range profile B1 with modulation and the primary echo range profile B1 ′ without modulation are the conventional values. The cell number moves at the Doppler frequency as in the radar apparatus of FIG. However, the cell numbers K2 and K2 ′ that give the maximum values of the secondary clutter range profile B2 with modulation and the secondary clutter range profile B2 ′ without modulation are determined only by the residual delay time.

さらに(17)式で示したように送信パルス幅Tpwがステップ周波数ΔFの2倍した値の逆数以下に設定されるため、変調ありの場合の二次クラッタレンジプロファイルB2と、変調なしの場合の二次クラッタレンジプロファイルB2'の最大値を与えるセル番号K2、K2'の範囲は、(27)式と(29)式とから(33)式、(34)式で示される範囲となる。  Further, as shown in the equation (17), the transmission pulse width Tpw is set to be equal to or less than the reciprocal of the value obtained by doubling the step frequency ΔF, so that the secondary clutter range profile B2 with modulation and the modulation without modulation are set. The range of the cell numbers K2 and K2 ′ giving the maximum value of the secondary clutter range profile B2 ′ is the range shown by the equations (33) and (34) from the equations (27) and (29).

すなわち、変調ありの場合のセル番号K2はN/2セル以上N未満の範囲にある。そして、変調なしの場合のセル番号K2'はゼロ以上N/2未満の範囲にある。 That is, the cell number K2 with modulation is in the range of N / 2 cells or more and less than N. The cell number K2 ′ without modulation is in the range of zero or more and less than N / 2.

Figure 0004702117
Figure 0004702117

上記のとおり、二次クラッタレンジプロファイルの最大値を与えるセル番号は、変調ありの場合はN/2以上に出現し、変調なしの場合はN/2未満に出現する。これに対し、一次エコーレンジプロファイルの最大値を与えるセル番号は、ドップラ周波数の影響でどこに出現するかわからないが、変調ありなしに関わらず同じ位置に出現する。
つまり、変調ありと変調なしのレンジプロファイルを比べて、同じ位置に出現しているものは一次エコー、セル番号N/2を中心に対称な位置に出現しているものは二次クラッタであると区別することができる。
As described above, the cell number that gives the maximum value of the secondary clutter range profile appears at N / 2 or more when there is modulation, and appears below N / 2 when there is no modulation. On the other hand, the cell number giving the maximum value of the primary echo range profile does not know where it appears due to the influence of the Doppler frequency, but appears at the same position regardless of whether there is modulation.
In other words, comparing the range profiles with and without modulation, the one that appears at the same position is the primary echo, and the one that appears at the symmetrical position around the cell number N / 2 is the secondary clutter. Can be distinguished.

この一次エコーと二次クラッタの区別の方法を図6を用いて説明する。図6は、実施の形態1に係るLPRFレーダ装置の変調あり、変調なしの場合の一次エコーと二次クラッタの出現パターンを示した図である。 A method of distinguishing the primary echo and the secondary clutter will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing the appearance pattern of the primary echo and the secondary clutter when the LPRF radar apparatus according to Embodiment 1 is modulated and not modulated.

図6で示した一次エコーと二次クラッタの出現パターンから、変調を施した場合(変調あり)に一次エコーと二次クラッタが分離できない時は、変調を施さないようにする(変調なしにする)ことで、一次エコーと二次クラッタを分離することができる。また、変調を施さない場合(変調なし)に一次エコーと二次クラッタが分離できない時は、変調を施すようにする(変調ありにする)ことで、一次エコーと二次クラッタとを分離することができる、ことがわかる。 When the primary echo and the secondary clutter cannot be separated from the appearance pattern of the primary echo and the secondary clutter shown in FIG. 6 when the modulation is performed (with modulation), the modulation is not performed (no modulation is performed). Thus, the primary echo and the secondary clutter can be separated. Also, when primary modulation and secondary clutter cannot be separated without modulation (no modulation), primary modulation and secondary clutter are separated by applying modulation (with modulation). You can see that

次に、図7〜図9に基づいて、一次エコーと二次クラッタの分離方法について説明する。本発明では、上記のような一次エコーと二次クラッタの分離を実現するために、例えば図7のタイミングチャートに示すような、判別前処理を実施する。図7は、一次エコーと二次クラッタを分離するための判別前処理の方式を説明する図である。図8は一次エコーと二次クラッタの判別方法の概略を説明する図であり、図9は一次エコーと二次クラッタの判別方法のフローチャートである。 Next, a method for separating the primary echo and the secondary clutter will be described with reference to FIGS. In the present invention, in order to realize the separation of the primary echo and the secondary clutter as described above, for example, pre-discrimination processing as shown in the timing chart of FIG. 7 is performed. FIG. 7 is a diagram for explaining a method of pre-discrimination processing for separating the primary echo and the secondary clutter. FIG. 8 is a diagram for explaining the outline of the primary echo / secondary clutter discrimination method, and FIG. 9 is a flowchart of the primary echo / secondary clutter discrimination method.

図7において、送信部4は、逆周波数解析処理フレームごとに変調あり変調なしを交互に繰り返し送信し、1つ前の処理フレームのレンジプロファイルB115をメモリ回路部14に保存する。そして、現在の処理フレームのレンジプロファイルB115が一次エコー選択部13に入力された時点で、タイミング発生部1から現在の処理フレームに変調を施したかどうかの位相変調情報105を一次エコー選択部に渡し、メモリ回路部14に保存した1つ前の処理フレームのレンジプロファイルと比較をする(図8参照)。 In FIG. 7, the transmission unit 4 alternately transmits “with modulation” and “without modulation” for each inverse frequency analysis processing frame, and stores the range profile B115 of the previous processing frame in the memory circuit unit 14. Then, when the range profile B115 of the current processing frame is input to the primary echo selection unit 13, the phase modulation information 105 indicating whether the current processing frame has been modulated is passed from the timing generation unit 1 to the primary echo selection unit. The comparison is made with the range profile of the previous processing frame stored in the memory circuit unit 14 (see FIG. 8).

図7のように、送信部4は、変調ありと変調なしを繰り返し送信しているので、現在の処理フレームと1つ前の処理フレームのうち、どちらか一方は、一次エコーと二次クラッタが分離できている。 As shown in FIG. 7, since the transmission unit 4 repeatedly transmits with and without modulation, either the current processing frame or the previous processing frame has a primary echo or a secondary clutter. Separated.

図9のステップS201において、一次エコー選択部13では、現在のフレームにおいて一次エコーと二次クラッタが分離できているかを判断する。分離できていれば、一次エコー選択部13は、現在の処理フレームを目標検出フレームとして選択する(S202)。分離できていなければ、一つ前の処理フレームを目標検出フレームとして選択する(S203)。 In step S201 of FIG. 9, the primary echo selection unit 13 determines whether the primary echo and the secondary clutter have been separated in the current frame. If separated, the primary echo selector 13 selects the current processing frame as the target detection frame (S202). If not separated, the previous processing frame is selected as the target detection frame (S203).

次に、選択した目標検出フレームが、変調ありであるか否かを判断する(S204、S205)。選択した目標検出フレームが、変調ありであるか否かは、タイミング発生部1から得た変調の有無の情報から取得する。S204において、分離できている処理フレームが変調ありの場合、二次クラッタは必ずN/2以上に出現するので、N/2以上に出現したものが二次クラッタ(S206)、N/2以下に出現したものが一次エコーである(S207)と判別する。分離できている処理フレームが変調なしの場合、二次クラッタは必ずN/2以下に出現するので、N/2以下に出現したものが二次クラッタ、N/2以上に出現したものが一次エコーであると区別することができる。   Next, it is determined whether or not the selected target detection frame is modulated (S204, S205). Whether or not the selected target detection frame is modulated is obtained from the information on the presence or absence of modulation obtained from the timing generator 1. In S204, when the separated processing frame is modulated, the secondary clutter always appears at N / 2 or higher, so that the one that appears at N / 2 or higher becomes the secondary clutter (S206), N / 2 or lower. It is determined that what has appeared is a primary echo (S207). If the processing frame that can be separated is not modulated, the secondary clutter always appears at N / 2 or lower, so the one that appears below N / 2 is the secondary clutter, and the one that appears above N / 2 is the primary echo. Can be distinguished.

このように、本発明にかかる実施の形態1のパルスレーダ装置は、以下の処理(処理1)〜(処理4)を行うようにした。   As described above, the pulse radar device according to the first embodiment of the present invention performs the following processing (processing 1) to (processing 4).

(処理1)送信信号に2PRI周期で0/180度の位相変調を施して送信し、受信信号を同一符号で復調するようにした。これにより、一次エコーは送信の位相変調が消えるのに対し、二次クラッタはPRI毎に0/180度の位相変調が加えられるようになる。 (Processing 1) The transmission signal is transmitted after being subjected to 0/180 degree phase modulation in the 2PRI period, and the reception signal is demodulated with the same code. As a result, the phase modulation of transmission of the primary echo disappears, whereas the secondary clutter is subjected to 0/180 degree phase modulation for each PRI.

(処理2)送信信号のパルス幅Tpwをアンビギュイティ時間Tuの1/2とし、かつPRIをTu/2の整数倍に設定し、送信信号に2PRI周期で0/180度の位相変調を施して(変調あり)送信し、受信信号を送信信号と同一符号で復調するようにした。これにより、IFFT後の二次クラッタは必ずN/2以上に現れるようになる。 (Process 2) The pulse width Tpw of the transmission signal is set to ½ of the ambiguity time Tu, the PRI is set to an integer multiple of Tu / 2, and the transmission signal is subjected to phase modulation of 0/180 degrees in 2 PRI cycles. (With modulation) and the received signal is demodulated with the same code as the transmitted signal. As a result, secondary clutter after IFFT will always appear at N / 2 or higher.

(処理3)送信信号のパルス幅Tpwをアンビギュイティ時間Tuの1/2にとし、かつPRIをTu/2の整数倍に設定し、送信信号に0度の位相変調を施して(変調なし)送信し、受信信号を送信信号と同一符号で復調するようにした。これにより、IFFT後の二次クラッタは必ずN/2以下に現れるようになる。 (Process 3) The pulse width Tpw of the transmission signal is set to ½ of the ambiguity time Tu, the PRI is set to an integral multiple of Tu / 2, and the transmission signal is subjected to phase modulation of 0 degrees (no modulation) ) The received signal is demodulated with the same code as the transmitted signal. As a result, secondary clutter after IFFT will always appear below N / 2.

(処理4)変調ありと変調なしをIFFT処理フレームごとに切り替えて送信し、変調ありのIFFT処理フレームから求めたレンジプロファイルと変調なしのIFFT処理フレームから求めたレンジプロファイルを比較するようにした。これにより、必ず一方は、一次エコーと二次クラッタが分離したレンジプロファイルを選択することができる。 (Processing 4) The modulation and non-modulation are switched for each IFFT processing frame and transmitted, and the range profile obtained from the IFFT processing frame with modulation and the range profile obtained from the IFFT processing frame without modulation are compared. As a result, one side can always select a range profile in which the primary echo and the secondary clutter are separated.

これにより、二次クラッタによる目標の検出ミスや二次クラッタの誤検出を防ぐこと可能となり、本来の信号である一次エコーだけを出力する帯域合成処理を用いたパルスレーダ装置を得ることができる。 This makes it possible to prevent target detection errors and secondary clutter detections due to secondary clutter, and to obtain a pulse radar device using band synthesis processing that outputs only the primary echo that is the original signal.

この発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置のブロック図である。1 is a block diagram of an LPRF radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the LPRF radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置の二次クラッタの位相ずれを説明する図である。It is a figure explaining the phase shift of the secondary clutter of the LPRF radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置の変調ありの場合の位相変復調の様子を時間軸で示した図である。It is the figure which showed the mode of the phase modulation / demodulation at the time of the modulation | alteration with the LPRF radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention on the time-axis. この発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置の変調なしの場合の位相変復調の様子を時間軸で示した図である。It is the figure which showed the mode of the phase modulation / demodulation in the case of no modulation of the LPRF radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention on the time axis. この発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置の変調あり、変調なしの場合の一次エコーと二次クラッタの出現パターンを示した図である。It is the figure which showed the appearance pattern of the primary echo in the LPRF radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and the case where there is no modulation, and a secondary clutter. この発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置の判別前処理を実施する方式を説明する図である。It is a figure explaining the system which implements the discrimination | determination pre-processing of the LPRF radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置の一次エコーと二次クラッタの判別方法の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the discrimination method of the primary echo of the LPRF radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a secondary clutter. この発明の実施の形態1に係るLPRFレーダ装置の一次エコーと二次クラッタの判別方法のフローチャートである。It is a flowchart of the discrimination method of the primary echo of the LPRF radar apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a secondary clutter. 従来のLPRFレーダ装置の信号波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the signal waveform of the conventional LPRF radar apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 タイミング発生部、2 発振部、3 送信部、4 受信部、5 送受信切替部、6 アンテナ部、7 A/D変換部、8 帯域合成部、9 位相変調部、10 速度補償部、11 速度検出部、12 位相復調部、13 一次エコー選択部、14 メモリ回路部、100 LPRFレーダ装置、101 送信パルス変調信号、102 送信周波数設定信号、103 位相変調信号、104 位相復調信号、105 位相変調情報、106 ローカル信号、107 送信周波数信号、108 位相変調送信信号、109 送信信号、110 受信信号、111 ディジタル位相変調ビデオ信号、112 速度情報、113 速度補償位相変調ビデオ信号、114 位相復調ビデオ信号、115 レンジプロファイル、120 アナログの位相変調ビデオ信号。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Timing generation part, 2 Oscillation part, 3 Transmission part, 4 Reception part, 5 Transmission / reception switching part, 6 Antenna part, 7 A / D conversion part, 8 Band synthesis part, 9 Phase modulation part, 10 Speed compensation part, 11 Speed Detection unit, 12 phase demodulation unit, 13 primary echo selection unit, 14 memory circuit unit, 100 LPRF radar device, 101 transmission pulse modulation signal, 102 transmission frequency setting signal, 103 phase modulation signal, 104 phase demodulation signal, 105 phase modulation information , 106 local signal, 107 transmission frequency signal, 108 phase modulation transmission signal, 109 transmission signal, 110 reception signal, 111 digital phase modulation video signal, 112 speed information, 113 speed compensation phase modulation video signal, 114 phase demodulation video signal, 115 Range profile, 120 analog phase modulated video signal.

Claims (2)

送信パルス変調信号と送信周波数設定信号と位相変調信号と位相復調信号と位相変調情報とを出力するタイミング発生部と、
前記送信周波数設定信号によりパルス繰返し周期PRI毎に所定の周波数だけ増加あるいは減少する周波数に設定された送信周波数信号とローカル信号とを出力する発振部と、
前記送信周波数信号を前記位相変調信号により位相変調して位相変調送信信号を出力する位相変調部と、
前記位相変調送信信号を前記送信パルス変調信号によりパルス変調すると共に電力増幅して送信信号を出力する送信部と、
前記送信信号を空間に放射するとともに、ターゲットで反射された真の反射信号である一次エコーとターゲット以外で反射された反射信号である二次エコーとを含む反射波を受信して受信信号として出力するアンテナ部と、
前記受信信号を前記ローカル信号により周波数変換、電力増幅、位相検波し、アナログの位相変調ビデオ信号として出力する受信部と、
前記アナログの位相変調ビデオ信号をデジタル信号に変換してデジタル位相変調ビデオ信号を出力するA/D変換部と、
前記ターゲットの移動速度を検出して速度情報を出力する速度検出部と、
前記速度情報を用いて前記二次エコーのドップラ周波数を算出し、前記デジタル位相変調ビデオ信号に含まれる前記二次エコーのドップラ周波数項を除去して速度補償位相変調ビデオ信号を出力する速度補償部と、
前記速度補償位相変調ビデオ信号を前記位相復調信号により位相復調して位相復調ビデオ信号を出力する位相復調部と、
前記位相復調ビデオ信号を逆周波数解析し距離方向に順に番号を付したN個のセルで分解されたターゲットのレンジプロファイルを演算する帯域合成部と、
前記レンジプロファイルと前記位相変調情報とを用いて前記一次エコーを選択する一次エコー選択部とを備え、
前記位相変調信号は、2倍の前記パルス繰返し周期PRIの周期で0度の符号と180度の符号とで変調を繰り返す変調有信号と常に0度の符号で変調を繰り返す変調無信号とを交互に繰り返した信号であり、
前記位相復調信号は、前記位相変調信号と同一の符号からなる信号であり、
前記一次エコー選択部は、
前記一次エコーについては、前記位相変調信号が変調有信号の時と変調無信号の時とで前記レンジプロファイルの最大値を与える前記セルの番号が同一であり、
前記二次エコーについては、前記位相変調信号が変調有信号の時は、前記レンジプロファイルの最大値を与える前記セルの番号がN/2以上N未満の範囲にあり、前記位相変調信号が変調無信号の時は、前記レンジプロファイルの最大値を与える前記セルの番号がゼロ以上N/2未満の範囲にあることに基づいて前記一次エコーを選択することを特徴とするパルスレーダ装置。
A timing generator for outputting a transmission pulse modulation signal, a transmission frequency setting signal, a phase modulation signal, a phase demodulation signal, and phase modulation information;
An oscillating unit that outputs a transmission frequency signal and a local signal set to a frequency that is increased or decreased by a predetermined frequency for each pulse repetition period PRI by the transmission frequency setting signal;
A phase modulation unit that phase-modulates the transmission frequency signal with the phase modulation signal and outputs a phase modulation transmission signal; and
A transmitter for pulse-modulating the phase-modulated transmission signal with the transmission pulse-modulated signal and amplifying power and outputting a transmission signal;
The transmission signal is radiated to the space, and a reflected wave including a primary echo that is a true reflected signal reflected from the target and a secondary echo that is reflected from a target other than the target is received and output as a received signal. An antenna unit to
A reception unit that frequency-converts, power-amplifies, and phase-detects the received signal according to the local signal, and outputs an analog phase-modulated video signal;
An A / D converter that converts the analog phase modulation video signal into a digital signal and outputs the digital phase modulation video signal;
A speed detector that detects the moving speed of the target and outputs speed information;
A velocity compensation unit that calculates a Doppler frequency of the secondary echo using the velocity information, removes a Doppler frequency term of the secondary echo included in the digital phase modulation video signal, and outputs a velocity compensated phase modulation video signal When,
A phase demodulator that demodulates the speed compensated phase modulated video signal with the phase demodulated signal and outputs a phase demodulated video signal;
A band synthesizing unit that performs inverse frequency analysis on the phase demodulated video signal and calculates a range profile of the target decomposed by N cells sequentially numbered in the distance direction;
A primary echo selection unit that selects the primary echo using the range profile and the phase modulation information;
The phase-modulated signal alternates between a modulated signal that repeats modulation with a code of 0 degrees and a code of 180 degrees and a non-modulated signal that always modulates with a code of 0 degrees in the double pulse repetition period PRI Is a repeated signal,
The phase demodulated signal is a signal composed of the same code as the phase modulated signal,
The primary echo selector is
For the primary echo, the number of the cell that gives the maximum value of the range profile is the same when the phase modulation signal is a signal with modulation and when there is no modulation,
For the secondary echo, when the phase modulation signal is a modulated signal, the cell number giving the maximum value of the range profile is in the range of N / 2 or more and less than N, and the phase modulation signal is not modulated. In the case of a signal, the pulse radar apparatus selects the primary echo based on the fact that the cell number giving the maximum value of the range profile is in a range of zero or more and less than N / 2.
送信パルス変調信号と、送信周波数設定信号と、2倍のパルス繰返し周期PRIの周期で0度の符号と180度の符号とで変調を繰り返す変調有信号と常に0度の符号で変調を繰り返す変調無信号とを交互に繰り返した位相変調信号と、前記位相変調信号と同一の符号からなる位相復調信号と、位相変調情報とを出力するステップと、
前記送信周波数設定信号により前記パルス繰返し周期PRI毎に所定の周波数だけ増加あるいは減少する周波数に設定された送信周波数信号とローカル信号とを出力するステップと、
前記送信周波数信号を前記位相変調信号により位相変調して位相変調送信信号を出力するステップと、
前記位相変調送信信号を前記送信パルス変調信号によりパルス変調すると共に電力増幅して送信信号を出力するステップと、
前記送信信号を空間に放射するとともに、ターゲットで反射された真の反射信号である一次エコーとターゲット以外で反射された反射信号である二次エコーとを含む反射波を受信して受信信号として出力するステップと、
前記受信信号を前記ローカル信号により周波数変換、電力増幅、位相検波し、アナログの位相変調ビデオ信号として出力するステップと、
前記アナログの位相変調ビデオ信号をデジタル信号に変換してデジタル位相変調ビデオ信号を出力するステップと、
前記ターゲットの移動速度を検出して速度情報を出力するステップと、
前記速度情報を用いて前記二次エコーのドップラ周波数を算出し、前記デジタル位相変調ビデオ信号に含まれる前記二次エコーのドップラ周波数項を除去して速度補償位相変調ビデオ信号を出力するステップと、
前記速度補償位相変調ビデオ信号を前記位相復調信号により位相復調して位相復調ビデオ信号を出力するステップと、
前記位相復調ビデオ信号を逆周波数解析し距離方向に順に番号を付したN個のセルで分解されたターゲットのレンジプロファイルを演算するステップと、
前記一次エコーについては、前記位相変調信号が変調有信号の時と変調無信号の時とで前記レンジプロファイルの最大値を与える前記セルの番号が同一であり、前記二次エコーについては、前記位相変調信号が変調有信号の時は、前記レンジプロファイルの最大値を与える前記セルの番号がN/2以上N未満の範囲にあり、前記位相変調信号が変調無信号の時は、前記レンジプロファイルの最大値を与える前記セルの番号がゼロ以上N/2未満の範囲にあることに基づいて、前記一次エコーを選択するステップとを備えた前記ターゲットまでの距離を測定する測距方法。
Modulation with transmission pulse modulation signal, transmission frequency setting signal, modulation with 0 degree code and 180 degree code in the period of double pulse repetition period PRI, and modulation that always repeats modulation with 0 degree code Outputting a phase modulation signal in which no signal is alternately repeated, a phase demodulation signal composed of the same code as the phase modulation signal, and phase modulation information;
Outputting a transmission frequency signal and a local signal set to a frequency that is increased or decreased by a predetermined frequency for each pulse repetition period PRI by the transmission frequency setting signal;
Phase-modulating the transmission frequency signal with the phase-modulated signal and outputting a phase-modulated transmission signal;
A step of pulse-modulating the phase-modulated transmission signal with the transmission pulse modulation signal and power amplification to output a transmission signal;
The transmission signal is radiated to the space, and a reflected wave including a primary echo that is a true reflected signal reflected from the target and a secondary echo that is reflected from a target other than the target is received and output as a received signal. And steps to
The received signal is subjected to frequency conversion, power amplification, phase detection by the local signal, and output as an analog phase modulation video signal;
Converting the analog phase modulation video signal into a digital signal and outputting the digital phase modulation video signal;
Detecting the moving speed of the target and outputting speed information;
Calculating a Doppler frequency of the secondary echo using the velocity information, removing a Doppler frequency term of the secondary echo included in the digital phase modulation video signal, and outputting a velocity compensated phase modulation video signal;
Phase-demodulating the speed-compensated phase-modulated video signal with the phase-demodulated signal and outputting a phase-demodulated video signal;
Inverse frequency analysis of the phase demodulated video signal to calculate a range profile of the target decomposed by N cells numbered sequentially in the distance direction;
For the primary echo, the number of the cell that gives the maximum value of the range profile is the same when the phase-modulated signal is a modulated signal and a non-modulated signal, and for the secondary echo, the phase number When the modulation signal is a signal with modulation, the cell number giving the maximum value of the range profile is in the range of N / 2 or more and less than N, and when the phase modulation signal is no modulation signal, A distance measuring method for measuring a distance to the target, comprising: selecting the primary echo based on the number of the cell giving the maximum value being in a range of zero or more and less than N / 2.
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