JP4867190B2 - Radar apparatus and angle measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、レーダ装置に関し、特にディジタルビームフォーミングを行うレーダ装置及び測角方法に関する。 The present invention relates to a radar apparatus, and more particularly to a radar apparatus and an angle measurement method that perform digital beam forming.
レーダ装置は、一般にアンテナから空間に電波を発射して、目標からの反射信号を受信することにより、目標の存在を探知し、その位置、運動状況などを観測するものである。従来のレーダ装置は、電波を空間に送受信する場合の利得特性であるビームパターンとしてペンシルビームパターンやコセカント2乗パターンなどを用途に応じて採用されていた。 A radar device generally detects the presence of a target by observing the position, motion state, and the like by emitting a radio wave from an antenna into space and receiving a reflected signal from the target. A conventional radar apparatus employs a pencil beam pattern, a cosecant square pattern, or the like as a beam pattern, which is a gain characteristic when radio waves are transmitted and received in space, depending on the application.
また、従来のレーダ装置における一般的な測角方式としては、例えば振幅比較測角方式やモノパルス測角方式が提案されている。
図5は振幅比較測角方式とモノパルス測角方式の原理を示す図である。
振幅比較方式は、図5(a)に示すように隣接する2つの鋭い指向特性をもつペンシルビームを形成して、2つのペンシルビームの振幅値の比と角度の関係を予めテーブルとして保持しておく。そして、目標が探知されたときに目標を挟み込むように形成された2つのペンシルビームの受信信号の振幅値の比を測定し、保持しているテーブルから測角値を得る方式である。また、モノパルス測角方式は、図5(b)に示すようにΣパターンとΔパターンの2種類のビームパターンを形成して、ΣパターンとΔパターンの振幅値の比と角度の関係を予めテーブルとして保持しておく。そして、目標信号が検出されたときに各ビームパターンの振幅値の比を測定し、保持しているテーブルから測角値を得る方式である。
Further, as a general angle measurement method in a conventional radar apparatus, for example, an amplitude comparison angle measurement method and a monopulse angle measurement method have been proposed.
FIG. 5 is a diagram illustrating the principles of the amplitude comparison angle measurement method and the monopulse angle measurement method.
In the amplitude comparison method, as shown in FIG. 5A, two adjacent pencil beams having sharp directivity are formed, and the relationship between the amplitude value ratio and angle of the two pencil beams is held in advance as a table. deep. Then, when a target is detected, a ratio of amplitude values of received signals of two pencil beams formed so as to sandwich the target is measured, and an angle measurement value is obtained from a held table. In the monopulse angle measurement method, as shown in FIG. 5 (b), two types of beam patterns, a Σ pattern and a Δ pattern, are formed, and the relationship between the ratio of the amplitude value of the Σ pattern and the Δ pattern and the angle is previously stored. Keep as. Then, when the target signal is detected, the ratio of the amplitude values of the beam patterns is measured, and the angle measurement value is obtained from the held table.
図6は振幅比較測角方式を採用したレーダ装置の構成例を示す図である。空中線素子1−1〜1−Lと、ビーム制御器2と、メモリ3と、♯1ビーム形成器16と、信号処理器5と、TH比較器(1)6と、♯2ビーム形成器17と、信号処理器8と、振幅比較測角処理器18とで構成されている。ビーム制御器2において空中線素子1−1〜Lへの制御信号を発生し出力する。各空中線素子は制御信号に基づいて位相と振幅を制御し送受信を行う。各空中線素子からのディジタル受信信号は一旦メモリに保持される。♯1ビーム形成器16と♯2ビーム形成器17はそれぞれ隣接するペンシルビームパターンを形成する。各ビームにより得られる受信信号は信号処理器5、6においてS/N改善やクラッタ抑圧のためにパルス圧縮や積分など信号処理を行い、振幅値をTH比較器(1)6に出力する。TH比較器(1)6は、入力される受信信号の振幅値と予め定めたスレッシュホールド値TH1を比較し、振幅値がTH1よりも大きい場合は目標信号と判定する。このとき、振幅比較測角処理器18は♯1ビームの振幅値と♯2ビームの振幅値の比を求め、予め保持する振幅比対角度のテーブルを参照して測角値を求め出力する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a radar apparatus that employs an amplitude comparison angle measurement method. Antenna elements 1-1 to 1-L,
図7はモノパルス測角方式を採用したレーダ装置の構成例を示す図である。振幅比角測角方式の図6における♯1ビーム形成器16、♯2ビーム形成器17、振幅比角測角処理器18の代わりにΣビーム形成器19、Δビーム形成器20、モノパルス測角処理器21を有しており、それら以外は振幅比較測角方式の図6と構成、動作は同一である。Σビーム形成器19とΔビーム形成器20はそれぞれΣビームパターンとΔビームパターンを形成する。モノパルス測角処理器21はΣビームの振幅値とΔビームの振幅値の比を求め、予め保持する振幅比対角度のテーブルを参照して測角値を求め出力する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a radar apparatus employing a monopulse angle measurement method. Instead of the # 1 beam former 16, the # 2 beam former 17, and the amplitude ratio
また、レーダ装置の測角方式としてモノパルス測角方式でΔパターンのナル点を検出する方式も提案されている(特許文献1参照)。これはΣパターンのビーム幅と比較して、Δパターンのビーム幅はナル点付近で振幅値が急峻に変化する特性を示すことを利用した方式である。 In addition, a method for detecting a null point of a Δ pattern by a monopulse angle measurement method has been proposed (see Patent Document 1). This is a method using the fact that the beam width of the Δ pattern shows a characteristic in which the amplitude value changes sharply near the null point as compared with the beam width of the Σ pattern.
図8はこの方式のレーダ装置の構成を示す図である。2つの空中線素子1−1、1−2と、送信器23と、デュプレクサ24と、ミクサ25、26と、振幅検波器27、28と、TH比較器29、30と、ナンドゲート31と、アンドゲート32とで構成されている。このレーダ装置では、送信器23から出力されるパルス変調波信号がデュープレックス24、ハイブリッド22を経て空中線1−1、1−2より放射される。また、目標からの反射波は、空中線1−1、1−2よりハイブリッド22に入力され和信号、差信号に分解され和信号はミクサ25へ、差信号はミクサ26へそれぞれ入力される。和信号及び差信号はミクサ25、26で中間周波信号に変換され、それぞれ振幅検波器27、28に入力され、振幅検波器27、28からそれぞれΣビームとΔビームの受信信号として出力される。Σビームの受信信号とΔビームの受信信号はそれぞれTH比較器29、TH比較器30においてそれぞれのスレッシュホールド値TH3、TH4と比較され2値化される。Δビームの出力はさらにインバータ31によって反転され、アンドゲート32によってΣビームの2値化出力とアンド論理がとられる。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of this type of radar apparatus. Two antenna elements 1-1, 1-2, a
図9は前記レーダ装置の各部の出力波形を示す図であり、(a)はアンテナのビームパターン、(b)はTH比較器29の出力、(c)はTH比較器30の出力、(d)はインバータ31の出力、(e)はアンドゲートの出力である。アンドゲートの出力(e)の幅からわかるように、このレーダ装置の測角精度等はΔパターンのナル付近における特性とTH比較器30のスレッシュホールド値TH4で決定される。
レーダ装置の主要性能の一つとして測角精度があげられるが、これはレーダに対して目標が方位方向あるいは仰角方向等に対して何度に存在するかという位置の計測精度である。測角精度はレーダ装置における重要な性能であり、たとえば航空管制において測角誤差が小さいほど安全性が高まるため常に性能向上が要求される。しかし、上述の振幅比角測角方式やモノパルス測角方式ではビーム幅を狭くできないと測角精度が向上できないが、ビーム幅はアンテナサイズ、素子数、周波数等で決まり制約がある。 One of the main performances of the radar apparatus is angle measurement accuracy, which is the position measurement accuracy of the number of times the target exists with respect to the radar in the azimuth direction or elevation direction. Angle measurement accuracy is an important performance in radar devices. For example, in air traffic control, the smaller the angle measurement error, the higher the safety, so that performance improvement is always required. However, if the beam width cannot be reduced in the amplitude ratio angle measurement method or the monopulse angle measurement method described above, the angle measurement accuracy cannot be improved. However, the beam width is determined by the antenna size, the number of elements, the frequency, and the like, and is limited.
また、2つ以上の目標が接近して存在する場合にそれぞれを別の目標と認識する角度分解能も重要な性能であるが、角度ごとの受信信号の振幅値をスレッシュホールド値THと比較して目標を検出する方式ではビーム幅の程度まで接近した複数目標をそれぞれ分解することは困難である。このため、2つ以上の目標が接近して存在する場合には、互いの受信信号が重畳し、測角精度が低下する。 In addition, the angular resolution for recognizing each target as a separate target when two or more targets are close to each other is also an important performance, but the amplitude value of the received signal for each angle is compared with the threshold value TH. In the method of detecting a target, it is difficult to decompose a plurality of targets that are close to the beam width. For this reason, when two or more targets are close to each other, the received signals are superimposed on each other, and the angle measurement accuracy is lowered.
更に、従来のモノパルス測角方式のΔパターンのナル点を利用する方式は、ディジタルビームフォーミングによるものでなく、ナル点付近の幅はやはり広くなるのみならず、ナル点による2値化信号も比較器により所定スレッシュホールドレベルで出力するものであり、より狭いナル点の中心の特性が利用できないから角度分解能に限界があり改善が不十分である。更に、ディジタルビームフォーミングにより複数の受信ビームパターンを同時に形成してより狭いナル点により測角を実現できるものではない。 Furthermore, the conventional method using the null point of the Δ pattern of the monopulse angle measurement method is not based on digital beam forming, and the width near the null point is not only widened, but also the binarized signal by the null point is compared. Output at a predetermined threshold level, and the characteristics of the center of a narrower null point cannot be used, so that the angular resolution is limited and the improvement is insufficient. Further, it is not possible to realize angle measurement with a narrower null point by simultaneously forming a plurality of received beam patterns by digital beam forming.
[発明の目的]
本発明の目的は、測角精度に優れたディジタルビームフォーミングによるレーダ装置及び測角方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、接近する複数の目標を検出可能な角度分解能の優れたレーダ装置及び測角方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、ディジタルビームフォーミングにより形成したアンテナビームパターンの幅のより狭いナル点の特性により目標を検出するレーダ装置及び測角方法を提供することにある。
[Object of invention]
An object of the present invention is to provide a radar apparatus and an angle measurement method by digital beam forming having excellent angle measurement accuracy.
Another object of the present invention is to provide a radar apparatus and an angle measuring method with excellent angular resolution capable of detecting a plurality of approaching targets.
Another object of the present invention is to provide a radar apparatus and an angle measuring method for detecting a target based on the characteristics of a null point having a narrower width of an antenna beam pattern formed by digital beam forming.
本発明のレーダ装置は、ディジタルビームフォーミングを行うレーダ装置において、複数の空中線素子の受信信号を保持するメモリと、前記メモリに保持されている受信信号から同時並列に角度方向に並べた測角用の幅の狭いナル点を有する複数の測角用受信ビームパターンを形成し、前記測角用受信ビームパターンの角度毎に受信信号を出力する測角用マルチビーム形成手段(例えば、図1の7)と、大きな振幅値を含む連続する角度毎の受信信号の中から最も小さい振幅値を検出し、当該振幅値の受信信号を出力する測角用受信ビームパターンの角度を測角値として出力する目標測角手段(例えば、図1の8ないし11、図2の8、15、10、11)と、を有することを特徴とし、前記目標測角手段は、着目する受信信号に対しその前後の受信信号を含む所定数の振幅値の平均値を算出し、着目する受信信号の振幅値から減算する平均値減算器(例えば、図1の9)と、平均値を減算後の各角度の振幅値の中の最小の振幅値の受信信号を検出する最小値検出器(例えば、図1の10)と、を有し、又は前記測角出力手段は、角度毎の受信信号から所定の閾値との比較により目標信号の存在する角度範囲を特定する目標範囲検出器(例えば、図2の15)と、前記角度範囲で最も小さい振幅値の受信信号を検出する最小値検出器(例えば、図2の10)と、を有することを特徴とし、更に、前記測角出力手段は、前記最小値検出器の出力の振幅値が特定の閾値以下の場合に前記測角値を出力する比較器(例えば、図1、2の11)を有することを特徴とする。 The radar apparatus according to the present invention is a radar apparatus that performs digital beam forming, and a memory for holding reception signals of a plurality of antenna elements, and an angle measuring device arranged in parallel in an angular direction from the reception signals held in the memory. A multi-angle forming beam forming unit (for example, 7 in FIG. 1) that forms a plurality of receiving beam patterns for angle measurement having a narrow null point and outputs a reception signal for each angle of the receiving beam pattern for angle measurement. ), And the smallest amplitude value is detected from the reception signals at successive angles including a large amplitude value, and the angle of the reception beam pattern for angle measurement that outputs the reception signal of the amplitude value is output as the angle measurement value. Target angle measuring means (for example, 8 to 11 in FIG. 1, 8, 15, 10, 11 in FIG. 2). An average value subtractor (for example, 9 in FIG. 1) that calculates an average value of a predetermined number of amplitude values including the received signals and subtracts the amplitude value of the received signal of interest, and for each angle after subtracting the average value A minimum value detector (for example, 10 in FIG. 1) that detects a reception signal having the minimum amplitude value among the amplitude values, or the angle measurement output means uses a predetermined threshold value from the reception signal for each angle. A target range detector (for example, 15 in FIG. 2) that identifies an angular range in which the target signal exists by comparison with a minimum value detector (for example, FIG. 2) that detects a received signal having the smallest amplitude value in the angular range. 2), and the angle measurement output means outputs the angle measurement value when the amplitude value of the output of the minimum value detector is a specific threshold value or less. For example, it is characterized by having 11) in FIGS.
また、前記メモリに保持されている受信信号から同時並列に角度方向に並べた複数の探知用受信ビームパターンを形成し、前記各探知用ビームパターンに対応する角度毎に受信信号を出力する探知用マルチビーム形成手段(例えば、図1の4)と、前記角度毎に出力された受信信号のうち大きい振幅値を有する受信信号を目標信号として検出し、目標信号を検出した探知用受信ビームパターンの角度に基づいて前記測角用マルチビーム形成手段が形成する複数の測角用受信ビームパターンの角度範囲を決定する目標探知手段(例えば、図1の5、6)と、を有することを特徴とする。 Further, a plurality of detection reception beam patterns arranged in the angular direction simultaneously and in parallel from the reception signals held in the memory are formed, and a reception signal is output at each angle corresponding to each detection beam pattern. Multi-beam forming means (for example, 4 in FIG. 1) and a received signal having a large amplitude value among the received signals output for each angle are detected as target signals, and the detection received beam pattern for detecting the target signal is detected. And target detection means (for example, 5 and 6 in FIG. 1) for determining an angle range of a plurality of angle measurement reception beam patterns formed by the angle measurement multi-beam forming means based on an angle, To do.
更に、前記目標測角手段の測角値の出力時に、目標信号を推定した推定目標信号を出力する目標信号推定手段(例えば、図1の12、13)と、前記メモリに保持されている受信信号から前記推定目標信号を減算し、検出した目標の信号成分を除去する減算器(例えば、図1の14)と、を有することを特徴とし、前記目標信号推定手段は、目標信号を検出した場合に、その角度に探知用受信ビームパターンを形成するビーム形成器(例えば、図1の12)と、前記ビーム形成器の出力の振幅値から目標信号の信号成分として推定目標信号を発生させる推定目標信号発生器(例えば、図1の13)と、を有し、また、前記推定目標信号を減算後にメモリに保持された受信信号に対し、前記測角用マルチビーム形成手段による前記測角用受信ビームパターンの形成と前記目標測角手段による前記測角を繰り返すことを特性とする。 Furthermore, when the angle measurement value of the target angle measurement means is output, target signal estimation means (for example, 12 and 13 in FIG. 1) for outputting an estimated target signal obtained by estimating the target signal, and the reception held in the memory A subtracter (for example, 14 in FIG. 1) that subtracts the estimated target signal from the signal and removes the detected target signal component, and the target signal estimating means detects the target signal. In this case, a beamformer (for example, 12 in FIG. 1) that forms a detection reception beam pattern at the angle, and an estimation target signal is generated as the signal component of the target signal from the amplitude value of the output of the beamformer. A target signal generator (for example, 13 in FIG. 1), and for the angle measurement by the angle measurement multi-beam forming means for the received signal held in the memory after subtracting the estimated target signal Receive video And characteristics that the formation of the beam pattern and repeating said angle measuring by the target angle measuring means.
より具体的には、本発明のレーダ装置は、ディジタルビームフォーミングを行うレーダ装置であって、各素子毎に位相と振幅を制御し、送受信を行い、受信信号をA/D変換してディジタル受信信号として出力する空中線素子と、各空中線素子に対して所望のビームパターンを形成するための制御信号を発生し出力するビーム制御器と、各空中線素子から出力されるディジタル受信信号及び各処理後の受信信号を保持するメモリと、メモリに保持されている受信信号から同時並列に角度方向に並べた複数の探知用受信ビームパターンを形成し各ビームに対応した角度毎に受信信号を出力するマルチビーム形成器(1)と、探知用受信ビームパターンの受信信号に対して、S/N改善やクラッタ抑圧のためにパルス圧縮や積分などの信号処理を行い各角度の振幅値を出力する信号処理器と、信号処理後の受信信号に対して、振幅値とスレッシュホールドTH1を比較してTH1より大きい振幅値を有する受信信号を目標信号として検出するTH比較器(1)と、メモリに保持されている受信信号から同時並列に角度方向に並べた複数の測角用受信ビームパターンを密に形成し、各ビームに対応した角度毎に受信信号を出力するマルチビーム形成器(2)と、測角用受信ビームパターンの受信信号に対して、S/N改善やクラッタ抑圧のためにパルス圧縮や積分などの信号処理を行い各角度の振幅値を出力する信号処理器と、角度毎に着目する角度の前後の予め定めたサンプル数の角度の振幅値の平均値を算出し、着目する角度の振幅値から減算する平均値減算器と、平均値減算後の各角度の振幅値の中の最小の振幅値を検出する最小値検出器と、検出された振幅値と予め定めたスレッシュホールドTH2とを比較して、TH2よりも小さい場合に目標信号と判定し、そのビームの角度を測角値として出力するTH比較器(2)と、目標が存在すると判定された角度に、探知用受信ビームパターンを形成するビーム形成器と、ビーム形成器の出力振幅値から検出した目標のビーム形成と信号処理前の信号成分として推定受信信号を発生させる推定目標信号発生器と、メモリに保持されている受信信号から推定受信信号を減算することにより検出した目標の信号成分を除去する減算器と、を有することを特徴とする(図1)。 More specifically, the radar apparatus of the present invention is a radar apparatus that performs digital beam forming, controls the phase and amplitude for each element, performs transmission / reception, and performs A / D conversion on the received signal for digital reception. An antenna element to be output as a signal, a beam controller for generating and outputting a control signal for forming a desired beam pattern for each antenna element, a digital reception signal output from each antenna element, and a post-processing signal A multi-beam which forms a plurality of detection reception beam patterns arranged in the angle direction simultaneously and in parallel from the reception signals held in the memory, and outputs the reception signals for each angle corresponding to each beam. Signal processing such as pulse compression and integration for the S / N improvement and clutter suppression for the received signal of the former (1) and the received beam pattern for detection A signal processor that outputs an amplitude value at each angle, and a TH that detects a received signal having an amplitude value greater than TH1 by comparing the amplitude value with a threshold TH1 for the received signal after signal processing. The receiver (1) and the received signal held in the memory are densely formed with a plurality of angle measuring receive beam patterns arranged in the angle direction simultaneously in parallel, and the received signal is output for each angle corresponding to each beam. The multi-beamformer (2) and the received signal of the angle measurement receive beam pattern are subjected to signal processing such as pulse compression and integration for S / N improvement and clutter suppression, and output an amplitude value at each angle. A signal processor that calculates the average value of the amplitude value of the angle of a predetermined number of samples before and after the angle of interest for each angle, and an average value subtractor that subtracts from the amplitude value of the angle of interest, and the average value subtraction After each A minimum value detector for detecting a minimum amplitude value among the amplitude values of the degree, and the detected amplitude value is compared with a predetermined threshold TH2, and when it is smaller than TH2, it is determined as a target signal; From the TH comparator (2) that outputs the angle of the beam as an angle measurement value, the beamformer that forms the reception beam pattern for detection at the angle determined that the target exists, and the output amplitude value of the beamformer Estimated target signal generator for generating an estimated received signal as a signal component before detection and signal processing of the detected target, and target signal component detected by subtracting the estimated received signal from the received signal held in the memory And a subtractor for removing (FIG. 1).
本発明の測角方法は、ディジタルビームフォーミングを行うレーダ装置の測角方法において、メモリに複数の空中線素子の受信信号を保持するステップと、前記メモリに保持されている受信信号から同時並列に角度方向に並べた測角用の幅の狭いナル点を有する複数の測角用受信ビームパターンを形成し、前記測角用受信ビームパターンの角度毎に受信信号を出力するステップと、大きな振幅値を含む連続する角度毎の受信信号の中から最も小さい振幅値を検出し、当該振幅値の受信信号を出力する測角用受信ビームパターンの角度を測角値として出力するステップと、を含み、前記測角値を出力するステップは、着目する受信信号に対しその前後の受信信号を含む所定数の振幅値の平均値を算出し、着目する受信信号の振幅値から減算するステップと、平均値を減算後の各角度の振幅値の中の最小の振幅値の受信信号を検出するステップと、を含み、又は、角度毎の受信信号から所定の閾値との比較により目標信号の存在する角度範囲を特定するステップと、前記角度範囲で最も小さい振幅値の受信信号を検出するステップと、を含むことを特徴とする。また、前記最も小さい振幅値の受信信号を検出するステップは、前記最も小さい振幅値の受信信号の振幅値が特定の閾値以下の場合に前記測角値を出力するステップを含むことを特徴とする。 The angle measuring method of the present invention is the angle measuring method of a radar apparatus that performs digital beam forming, the step of holding the received signals of a plurality of antenna elements in a memory, and the angle in parallel from the received signals held in the memory. Forming a plurality of angle measurement reception beam patterns having narrow null points for angle measurement arranged in the direction, and outputting a reception signal for each angle of the angle measurement reception beam pattern; and a large amplitude value Including the step of detecting the smallest amplitude value among the received signals for each successive angle including, and outputting the angle of the received beam pattern for angle measurement that outputs the received signal of the amplitude value as the angle measurement value, The step of outputting the angle measurement value calculates an average value of a predetermined number of amplitude values including the reception signals before and after the reception signal of interest and subtracts it from the amplitude value of the reception signal of interest. And a step of detecting a reception signal having a minimum amplitude value among the amplitude values of each angle after subtracting the average value, or comparing the target signal with a predetermined threshold value from the reception signal for each angle. And a step of detecting a received signal having the smallest amplitude value in the angle range. The step of detecting the reception signal having the smallest amplitude value includes the step of outputting the angle measurement value when the amplitude value of the reception signal having the smallest amplitude value is equal to or less than a specific threshold value. .
更に、前記メモリに保持されている受信信号から同時並列に角度方向に並べた複数の探知用受信ビームパターンを形成し、前記各探知用ビームパターンに対応する角度毎に受信信号を出力するステップと、前記角度毎に出力された受信信号のうち大きい振幅値を有する受信信号を目標信号として検出し、目標信号を検出した探知用受信ビームパターンの角度に基づいて前記複数の測角用受信ビームパターンの角度範囲を決定するステップと、を含み、前記測角値の出力時に、目標信号を推定した推定目標信号を出力するステップと、前記メモリに保持されている受信信号から前記推定目標信号を減算し、検出した目標の信号成分を除去するステップと、を含むことを特徴とする。 And forming a plurality of detection reception beam patterns arranged in the angle direction simultaneously and in parallel from the reception signals held in the memory, and outputting the reception signals for each angle corresponding to each of the detection beam patterns; , Receiving signals having a large amplitude value among the received signals output for each angle are detected as target signals, and the plurality of receiving beam patterns for angle measurement are based on the angles of the receiving beam patterns for detection that detected the target signals. A step of outputting an estimated target signal obtained by estimating a target signal when the angle measurement value is output, and subtracting the estimated target signal from the received signal held in the memory And removing the detected target signal component.
また、前記推定目標信号を出力するステップは、目標信号を検出した場合に、その角度に探知用受信ビームパターンを形成するステップと、当該探知用受信ビームパターンの出力の振幅値から目標信号の信号成分として推定目標信号を発生させるステップと、を含み、また、前記推定目標信号を減算後にメモリに保持された受信信号に対し、前記測角用受信ビームパターンの形成による前記測角の処理を繰り返すことを特徴とする。 The step of outputting the estimated target signal includes a step of forming a reception beam pattern for detection at the angle when the target signal is detected, and a signal of the target signal from the amplitude value of the output of the detection reception beam pattern. Generating an estimated target signal as a component, and repeating the angle measurement process by forming the angle-receiving beam pattern for the received signal held in the memory after subtracting the estimated target signal It is characterized by that.
本発明においては、ディジタルビームフォーミングによりナル点付近で急峻に変化して幅が狭くなるようにした複数の測角用受信ビームパターンを角度方向に同時並列に形成して、振幅値が低下するナル点で角度を計測するように構成したことにより高い測角精度で目標信号を検出することが可能である。 In the present invention, a plurality of receiving beam patterns for angle measurement, which are sharply changed near the null point by digital beam forming and narrowed in width, are formed simultaneously in parallel in the angular direction, so that the amplitude value decreases. It is possible to detect the target signal with high angle measurement accuracy by configuring so as to measure the angle at the point.
また、検出した目標信号に基づきビーム形成前の信号成分を推定受信信号として逆算により発生させてメモリに保存された受信信号から減算することを繰り返すように構成したことにより、複数の目標信号の1つ1つを確実に検出することが可能である。 In addition, the signal component before beam formation based on the detected target signal is generated by back calculation as an estimated received signal and is subtracted from the received signal stored in the memory, so that 1 of the plurality of target signals is obtained. It is possible to reliably detect each one.
また、最初に複数の探知用受信ビームパターンを形成し目標信号の存在する角度方向を検出した後に、当該角度方向に複数の測角用受信ビームパターンを密に形成するように構成したことにより、目標信号の存在する角度方向にでのみ測角用受信ビームパターンによる測角処理を行うことが可能である。 In addition, by first forming a plurality of reception beam patterns for detection and detecting the angular direction in which the target signal exists, it is configured to densely form a plurality of reception beam patterns for angle measurement in the angular direction, It is possible to perform angle measurement processing using the reception beam pattern for angle measurement only in the angle direction where the target signal exists.
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[構成の説明]
図1は本発明によるレーダ装置の実施の形態の構成を示す図である。図1に示すレーダ装置は、空中線素子1−1〜L、ビーム制御器2、メモリ3、マルチビーム形成器(1)4、信号処理器5、TH比較器(1)6、マルチビーム形成器(2)7、信号処理器8、平均値減算器9、最小値検出器10、TH比較器(2)11、ビーム形成器12、推定目標信号発生器13、減算器14を備えている。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Description of configuration]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of a radar apparatus according to the present invention. The radar apparatus shown in FIG. 1 includes antenna elements 1-1 to L, a
[動作の説明]
図2は本実施の形態の各部の特性を示す図である。図1、2を参照して本実施の形態の動作例を説明する。
ビーム制御器2は各空中線素子1−1〜Lに対して、所望のビームパターンを形成するための制御信号を発生し出力する。
[Description of operation]
FIG. 2 is a diagram showing the characteristics of each part of the present embodiment. An operation example of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
The
各空中線素子1−1〜Lは各素子毎に制御信号に基づいて位相と振幅を制御し、パルス変調波の送受信を行い、受信信号をA/D変換してディジタル受信信号としてメモリ3へ出力する。
Each antenna element 1-1 to L controls the phase and amplitude based on the control signal for each element, performs transmission / reception of a pulse modulated wave, A / D converts the reception signal, and outputs it to the
メモリ3は各空中線素子1−1〜Lから出力されるディジタル受信信号を保持するとともに、マルチビーム形成器(1)4とマルチビーム形成器(2)7へ受信信号を出力する。また、後述するように目標信号が検出された場合は、保持されている受信信号を減算器14へ出力する。また、出力した受信信号から推定目標信号を減算した後の受信信号を減算器14から入力し保持する。
The
マルチビーム形成器(1)4は、メモリ3に保持されている受信信号に対し図2(a)に示すように同時並列に角度方向に順次並べた複数の探知用受信ビームパターンA1〜AMを形成し、各探知用受信ビームパターンに対応した角度毎の受信信号を信号処理器5へ出力する。
As shown in FIG. 2A, the multi-beamformer (1) 4 includes a plurality of detection reception beam patterns A1 to AM that are sequentially arranged in the angular direction in parallel with each other as shown in FIG. The received signal for each angle corresponding to each detection reception beam pattern is output to the
信号処理器5は、探知用受信ビームパターンの各受信信号に対して、S/N改善やクラッタ抑圧のためパルス圧縮や積分などの信号処理を行う。
The
TH比較器(1)6は、信号処理器5からの信号処理後の受信信号に対して、その振幅値と所定の閾値(スレッシュホールド)TH1とを比較してTH1より大きい振幅値を有する受信信号を目標信号として検出し、目標信号が検出された探知用受信ビームパターンのビームの角度(値)をマルチビーム形成器(2)7へ出力する。
The TH comparator (1) 6 compares the amplitude value of the received signal after the signal processing from the
マルチビーム形成器(2)7は、TH比較器(1)6より入力した角度を含む予め定めた幅の角度範囲に対して、図2(b)に示すようにメモリ3に保持されている受信信号から同時並列に角度方向に測角の角度毎の複数の測角用受信ビームパターンを密に形成し、角度毎(測角用受信ビームパターン毎)に受信信号を出力する。
The multi-beamformer (2) 7 is held in the
信号処理器8は、測角用受信ビームパターンの各受信信号に対して、S/N改善やクラッタ抑圧のためパルス圧縮や積分などの信号処理を行う。
The
平均値減算器9は、角度毎に着目する角度の前後を含めた予め定めた数(サンプル数)の測角用受信ビームパターンによる受信信号の振幅値の平均値を算出し、着目する角度の振幅値から減算する。受信信号の振幅値の平均値は図2(d)に示すようになり、着目する角度の振幅値からの減算結果は図2(e)に示すように測角用受信ビームパターンのヌル点で最小の振幅値を示す。
The
最小値検出器10は、平均値を減算後の各角度の振幅値の中の最小の振幅値の受信信号を検出し、その振幅値をTH比較器11へ出力する。
The
TH比較器(2)11は、検出された振幅値と予め定めたスレッシュホールドTH2とを比較して、TH2よりも小さい場合に目標信号と判定し、そのビームの角度(測角用受信ビームパターンのヌル点の角度)を測角値(目標角度)として出力する。 The TH comparator (2) 11 compares the detected amplitude value with a predetermined threshold TH2, determines that the target signal is smaller than TH2, and determines the angle of the beam (the received beam pattern for angle measurement). The angle of the null point) is output as a measured value (target angle).
ビーム形成器12は、メモリ3に保持されている受信信号から目標信号が判定されたビームの角度(目標角度)に対し、図2(a)に示す探知用受信ビームパターンと同様のビーム幅でそのピークが前記ビームの角度に一致する図2(f)に示す探知用受信ビームパターンを形成(ビーム形成)する。
The beam former 12 has the same beam width as the detection reception beam pattern shown in FIG. 2A with respect to the beam angle (target angle) for which the target signal is determined from the reception signal held in the
推定目標信号発生器13は、ビーム形成器12の出力の振幅値から、検出した目標のビーム形成前および信号処理前の信号成分として推定受信信号を計算して発生し、減算器14へ出力する。
The estimated
ここで、前記ビーム形成器12のビーム形成の式を、
A=W・X
W=[W1,W2,・・・,WL] :各空中線素子に制御信号として与えられるウェイト
X=[X1,X2,・・・,XL]T :各空中線素子の受信信号の振幅値(Tは転置を表す)
とすると、
推定目標信号発生器13の推定目標信号の計算式は次式となる。
X=K・A・W* (*は共役転置を表す)
K:信号処理の利得を補正する係数
Here, the beam forming equation of the beam former 12 is
A = W · X
W = [W1, W2,..., WL]: Weight given as a control signal to each antenna element X = [X1, X2,..., XL] T : Amplitude value of received signal of each antenna element ( T Represents transposition)
Then,
The calculation formula of the estimated target signal of the estimated
X = K · A · W * ( * represents conjugate transposition)
K: coefficient for correcting the gain of signal processing
減算器14は、メモリ3に保持されている受信信号から推定受信信号を減算することにより検出した目標の信号成分を除去する。
The
メモリ3に保持されている受信信号に複数の目標信号が含まれている場合、前記目標の信号成分が除去された後、マルチビーム形成器(2)7の測角用受信ビームパターンによる受信信号から、例えば、次に大きい振幅値を含む連続する角度毎の受信信号について、本発明の目標測角手段を構成する信号処理器8、平均値減算器9、最小値検出器10及びTH比較器(2)11により前記角度(値)を出力するように上述と同様の処理を行う。また、他の処理方法として、所定値以上等、大きい振幅値を含む連続する角度毎の受信信号について、角度方向に順次選択して前記角度(値)を出力する。これらの選択処理は、信号処理器8、平均値減算器9、最小値検出器10及びTH比較器(2)11の何れかに又はその段間に選択回路を設けることにより実施可能である。具体的には、TH比較器(2)11のスレッシュホールド値TH2(図2(e))を順次上げる。平均値減算器9で出力される平均値に対する同様な閾値判定をする。平均値減算器9の複数の最小の振幅値や、複数の平均値の相互比較を行う等により実現可能である。
When a plurality of target signals are included in the reception signal held in the
また、探知用受信ビームパターンによる目標信号の探知において、複数の異なる探知用受信ビームパターンで目標信号が検出される場合も同様であり、本発明の目標探知手段を構成する信号処理器5、TH比較器(1)6において最も大きい振幅の受信信号が検出される探知用受信ビームパターンの順に角度(値)を出力するか、所定値以上等、大きい振幅値の受信信号を角度方向に順次選択して角度を出力する。この場合も例えばTH比較器(1)6のスレッシュホールド値TH1を可変する等により実現可能である。
Further, in the detection of the target signal by the detection reception beam pattern, the same applies when the target signal is detected by a plurality of different detection reception beam patterns, and the
以上の処理を1回のビーム走査毎に、目標が探知されなくなるまで繰り返し行うことにより、多数の空中線素子に対する位相、振幅の精密な制御が可能なディジタルビームフォーミングによりアンテナパターン(測角用受信ビームパターン)の極めて狭いナル点を利用した高精度の測角精度を実現すると同時に、2つ以上の目標が接近して存在する場合においても、順次測角精度が低下することなく高い角度分解能によりそれぞれを検出することが可能である。 The above processing is repeated for each beam scan until the target is no longer detected, so that the antenna pattern (received beam for angle measurement) can be obtained by digital beam forming that allows precise control of the phase and amplitude of a large number of antenna elements. High accuracy of angle measurement using extremely narrow null points (pattern), and at the same time, even when two or more targets are close to each other, the angle measurement accuracy is not reduced sequentially, and the high angle resolution is achieved. Can be detected.
次に、本発明の以上説明したレーダ装置の測角方法の全体的な処理手順を以下説明する。
図3は本発明の測角方法の処理フローを示す図である。
まず、複数の空中線素子を介してパルス変調波を送受信し(s1)、メモリ3に保持する(s2)。次にメモリに保持された受信信号から同時並列に角度方向に並べた複数の探知用受信ビームパターンを形成し、前記各探知用受信ビームパターンに対応する角度毎に受信信号を出力する(s3)。前記角度毎に出力された受信信号のうち大きい振幅値を有する受信信号を検出すると(s4)、これを目標信号として検出した探知用受信ビームパターンの角度に基づく角度範囲に測角用の幅の狭いナル点を有する複数の測角用受信ビームパターンを密に形成する(s5)。
Next, the overall processing procedure of the angle measuring method of the radar apparatus described above according to the present invention will be described below.
FIG. 3 is a diagram showing a processing flow of the angle measuring method of the present invention.
First, a pulse-modulated wave is transmitted / received via a plurality of antenna elements (s1) and held in the memory 3 (s2). Next, a plurality of detection reception beam patterns arranged in the angle direction are simultaneously formed in parallel from the reception signals held in the memory, and reception signals are output for each angle corresponding to each of the detection reception beam patterns (s3). . When a received signal having a large amplitude value is detected among the received signals output for each angle (s4), an angle range based on the angle of the received beam pattern for detection detected as a target signal has an angle measurement width. A plurality of angle measuring reception beam patterns having narrow null points are formed densely (s5).
次に、複数の測角用受信ビームパターンによる受信信号から大きな振幅値を含む連続する角度毎の受信信号を検出すると(s6)、その中から、ある受信信号に対しその前後の受信信号を含む所定数の振幅値の平均値を算出し、着目する受信信号の振幅値から減算し、平均値を減算後の各角度の振幅値の中の最小の振幅値の受信信号を検出し、当該振幅値の受信信号を出力する測角用受信ビームパターンの角度を目標の測角値として出力する(s7)。 Next, when a reception signal for each successive angle including a large amplitude value is detected from reception signals by a plurality of reception beam patterns for angle measurement (s6), a reception signal before and after that is included for a certain reception signal. Calculate the average value of the predetermined number of amplitude values, subtract from the amplitude value of the received signal of interest, detect the received signal with the smallest amplitude value among the amplitude values of each angle after subtracting the average value, and The angle of the reception beam pattern for angle measurement that outputs the reception signal of the value is output as the target angle measurement value (s7).
そして前記測角値の出力時に、目標信号を検出した角度に探知用受信ビームパターンを形成し(s8)、その受信信号により目標信号を推定した推定目標信号を発生し(s9)、前記メモリに保持されている受信信号から前記推定目標信号を減算し(s10)、次の目標信号を検出するステップs6に移行する。 When the angle measurement value is output, a detection reception beam pattern is formed at the angle at which the target signal is detected (s8), and an estimated target signal is generated by estimating the target signal based on the received signal (s9). The estimated target signal is subtracted from the held received signal (s10), and the process proceeds to step s6 for detecting the next target signal.
また、以上の処理動作において、ステップs6で大きな振幅値の受信信号が検出されなくなると、探知用受信ビームパターンによる受信信号の検出のステップs4に移行し、同ステップs4でも大きな振幅値の受信信号が検出されなくなると、パルス変調波の送受信のステップs1に移行する。 Further, in the above processing operation, when a reception signal having a large amplitude value is not detected in step s6, the process proceeds to step s4 for detection of a reception signal by the detection reception beam pattern, and the reception signal having a large amplitude value is also detected in step s4. If no more is detected, the process proceeds to step s1 for transmitting and receiving a pulse-modulated wave.
以上の実施の形態においては、探知用受信ビームパターンを形成するマルチビーム形成器4を用いることにより目標信号の存在する角度範囲を予め特定する構成例を説明したが、本発明はかかる構成に限られるものではなく、図1のマルチビーム形成器4、信号処理器5及びTH比較器6を省略した構成とすることが可能である。これは平均値減算器9で算出される平均値は上述のように目標の存在する角度の前後の測角用受信ビームパターンによる計算結果において大きい振幅値として現れ、これにより目標信号の存在範囲がより狭い角度範囲で特定可能であるからである。また、上述の平均値減算器の使用はこれに限られるものではなく、所定の閾値が設定された比較器等の使用により実現可能であり目標の角度範囲の特定も可能である。
In the above embodiment, the configuration example in which the angle range where the target signal exists is specified in advance by using the
(第2の実施の形態)
本発明の第2の本実施の形態として、図1に示す実施の形態においてマルチビーム形成器(1)4、信号処理器5、TH比較器(1)6を省略するとともに、平均値減算器9の代わりに比較器を使用する目標範囲検出器15を加えた簡略化した構成例を説明する。
(Second Embodiment)
As the second embodiment of the present invention, the multi-beamformer (1) 4, the
図4は第2の実施の形態の構成を示す図である。図4における目標範囲検出器15以外の構成の動作は、図1の各構成及び動作と同様であるから、第2の実施の形態の構成、動作について目標範囲検出器15以下の処理動作について説明する。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the second embodiment. Since the operations of the components other than the
目標範囲検出器15は各測角用受信ビームパターンの出力とスレッシュホールドTH5を比較して目標が存在する範囲の角度を検出する。具体的にはTH5以上(特定の閾値以上)の振幅値が連続して複数検出される角度範囲を検出し、最小値検出器10はその角度範囲の中で最小値の振幅の受信信号を検出してTH比較器(2)11へ出力する。TH比較器(2)11は前記最小値の振幅の受信信号をスレッシュホールドTH2と比較してTH2以下であればその受信信号の測角用受信ビームパターンの角度を目標の角度と判定し、測角値として出力する。
The
本実施の形態は、測角用受信ビームパターンで探知処理も行うことにより構成が簡略化されるものであり、探知対象とする目標のS/Nが十分大であり、探知用受信ビームパターンよりも利得が低い測角用受信ビームパターンでも探知可能な条件で有効である。 In the present embodiment, the configuration is simplified by performing detection processing using the angle-receiving beam pattern, and the target S / N to be detected is sufficiently large. However, it is effective under the condition that even a receiving beam pattern for angle measurement with a low gain can be detected.
第2の実施の形態においても、測角値の出力後に目標信号推定手段を構成するビーム形成器12により探知用受信ビームパターンを形成し、その受信信号の振幅値により推定目標信号発生器13で推定目標信号を発生し、メモリ3に保持された受信信号から減算し、減算後の受信信号をメモリ3に保持し、新たな受信信号に対し測角用受信ビームパターンの形成による測角処理の動作を繰り返すとい点は前述の実施の形態と同様である。
Also in the second embodiment, a detection reception beam pattern is formed by the beam former 12 constituting the target signal estimation means after the angle measurement value is output, and the estimated
第2の実施の形態の測角方法のフローは、図3においてステップs3、s4を省略し、ステップs7をスレッシュホールド値による処理に変更したものであることは明らかであり、前述の測角方法で探知用受信ビームパターンにより予め測角の角度範囲を特定する処理を省略したものと同様である。 In the flow of the angle measuring method of the second embodiment, it is obvious that steps s3 and s4 are omitted in FIG. 3, and step s7 is changed to processing by a threshold value. In this case, the processing for specifying the angle range of the angle measurement beforehand by the detection reception beam pattern is omitted.
以上の実施の形態では、目標測角手段の構成に比較器(2)を設けて受信信号の振幅値を所定の閾値との比較し、前記振幅値が該閾値より小さい場合により当該受信信号を出力する測角用受信ビームパターンの角度を測角値として出力する例を示したが、測角値は最小検出器10の検出結果により直接出力するように構成することができる。
In the above embodiment, the comparator (2) is provided in the configuration of the target angle measurement means, the amplitude value of the received signal is compared with a predetermined threshold value, and the received signal is determined depending on the case where the amplitude value is smaller than the threshold value. Although an example in which the angle of the receiving beam pattern for angle measurement to be output is output as the angle measurement value, the angle measurement value can be directly output based on the detection result of the
1−1〜L 空中線素子
2 ビーム制御器
3 メモリ
4 マルチビーム形成器(1)
5 信号処理器
6 TH比較器(1)
7 マルチビーム形成器(2)
8 信号処理器
9 平均値減算器
10 最小値検出器
11 TH比較器(2)
12 ビーム形成器
13 推定目標信号発生器
14 減算器
15 目標範囲検出器
16 ♯1ビーム形成器
17 ♯2ビーム形成器
18 振幅比較測角処理器
19 Σビーム形成器
20 Δビーム形成器
21 モノパルス測角処理器
22 ハイブリッド
23 送信器
24 デュプレクサ
25、26 ミクサ
27、28 振幅検波器
29 TH比較器(3)
30 TH比較器(4)
31 インバータ
32 アンドゲート
1-1 to
5
7 Multi-beamformer (2)
8
12
30 TH comparator (4)
31
Claims (14)
複数の空中線素子の受信信号を保持するメモリと、
前記メモリに保持されている受信信号から同時並列に角度方向に並べた測角用の幅の狭いナル点を有する複数の測角用受信ビームパターンを形成し、前記測角用受信ビームパターンの角度毎に受信信号を出力する測角用マルチビーム形成手段と、
大きな振幅値を含む連続する角度毎の受信信号の中から最も小さい振幅値を検出し、当該振幅値の受信信号を出力する測角用受信ビームパターンの角度を測角値として出力する目標測角手段と、
前記目標測角手段の測角値の出力時に、目標信号を推定した推定目標信号を出力する目標信号推定手段と、
前記メモリに保持されている受信信号から前記推定目標信号を減算することにより、検出した目標の信号成分を除去する減算器と、を有し、かつ、
前記目標信号推定手段は、目標信号を検出した場合に、その角度に探知用受信ビームパターンを形成するビーム形成器と、
前記ビーム形成器の出力の振幅値から目標信号の信号成分として推定目標信号を発生させる推定目標信号発生器と、を有することを特徴とするレーダ装置。 In radar equipment that performs digital beamforming,
A memory for holding reception signals of a plurality of antenna elements;
A plurality of angle measuring reception beam patterns having narrow angle measuring null points arranged in parallel in the angle direction from the received signals held in the memory are formed, and the angles of the angle measuring reception beam patterns Multi-beam forming means for angle measurement that outputs a received signal every time;
Target angle measurement that outputs the angle of the received beam pattern for angle measurement that detects the smallest amplitude value from the received signals at each successive angle including large amplitude values and outputs the received signal of the amplitude value as the angle measurement value Means,
Target signal estimation means for outputting an estimated target signal obtained by estimating a target signal at the time of output of the angle measurement value of the target angle measurement means;
A subtractor that removes the detected target signal component by subtracting the estimated target signal from the received signal held in the memory, and
The target signal estimating means, when a target signal is detected, a beam former that forms a reception beam pattern for detection at the angle; and
A radar apparatus comprising: an estimated target signal generator that generates an estimated target signal as a signal component of a target signal from an amplitude value of an output of the beam former.
前記角度毎に出力された受信信号のうち大きい振幅値を有する受信信号を目標信号として検出し、目標信号を検出した探知用受信ビームパターンの角度に基づいて前記測角用マルチビーム形成手段が形成する複数の測角用受信ビームパターンの角度範囲を決定する目標探知手段と、を有することを特徴とする請求項1ないし4の何れかの請求項記載のレーダ装置。 A detection multi-beam that forms a plurality of reception beam patterns for detection arranged in the angle direction simultaneously and in parallel from the reception signals held in the memory, and outputs reception signals for each angle corresponding to each of the detection beam patterns Forming means;
A reception signal having a large amplitude value among reception signals output for each angle is detected as a target signal, and the multi-beam forming unit for angle measurement forms based on the angle of the reception beam pattern for detection that has detected the target signal. The radar apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising target detecting means for determining an angle range of a plurality of angle measuring reception beam patterns.
A=W・X
W=[W1,W2,・・・,WL] :各空中線素子に制御信号として与えられるウェイ
ト
X=[X1,X2,・・・,XL]T :各空中線素子の受信信号の振幅値(Tは転置を
表す)
とし、
前記推定目標信号発生器は、
X=K・A・W* (*は共役転置を表す)
K:信号処理の利得を補正する係数の計算式により前記推定目標信号を算出することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置
。 The beamforming equation of the beamformer is
A = W · X
W = [W1, W2,..., WL]: Weight given as a control signal to each antenna element X = [X1, X2,..., XL] T: Amplitude value (T of received signal of each antenna element) Represents transposition)
age,
The estimated target signal generator is
X = K · A · W * (* represents conjugate transpose)
2. The radar apparatus according to claim 1, wherein the estimated target signal is calculated by a calculation formula of a coefficient for correcting a gain of signal processing.
メモリに複数の空中線素子の受信信号を保持するステップと、
前記メモリに保持されている受信信号から同時並列に角度方向に並べた測角用の幅の狭いナル点を有する複数の測角用受信ビームパターンを形成し、前記測角用受信ビームパターンの角度毎に受信信号を出力するステップと、
大きな振幅値を含む連続する角度毎の受信信号の中から最も小さい振幅値を検出し、当該振幅値の受信信号を出力する測角用受信ビームパターンの角度を測角値として出力するステップと、
前記測角値の出力時に、目標信号を推定した推定目標信号を出力するステップと、
前記メモリに保持されている受信信号から前記推定目標信号を減算することにより、検出した目標の信号成分を除去するステップと、を含み、かつ、
前記推定目標信号を出力するステップは、
目標信号を検出した場合に、その角度に探知用受信ビームパターンを形成するステップと、
当該探知用受信ビームパターンの出力の振幅値から目標信号の信号成分として推定目標信号を発生させるステップと、を含むことを特徴とする測角方法。 In an angle measuring method of a radar apparatus that performs digital beam forming,
Holding received signals of a plurality of antenna elements in a memory;
A plurality of angle measuring reception beam patterns having narrow angle measuring null points arranged in parallel in the angle direction from the received signals held in the memory are formed, and the angles of the angle measuring reception beam patterns Outputting a received signal every time;
A step of detecting the smallest amplitude value from reception signals for each successive angle including a large amplitude value, and outputting the angle of the reception beam pattern for angle measurement for outputting the reception signal of the amplitude value as an angle measurement value;
Outputting an estimated target signal obtained by estimating a target signal at the time of outputting the angle measurement value;
Subtracting the estimated target signal from the received signal held in the memory to remove the detected target signal component, and
Outputting the estimated target signal comprises:
When a target signal is detected, forming a reception beam pattern for detection at the angle; and
Generating an estimated target signal as a signal component of the target signal from the amplitude value of the output of the detection reception beam pattern.
着目する受信信号に対しその前後の受信信号を含む所定数の振幅値の平均値を算出し、着目する受信信号の振幅値から減算するステップと、
平均値を減算後の各角度の振幅値の中の最小の振幅値の受信信号を検出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項8記載の測角方法。 The step of outputting the angle measurement value includes:
Calculating an average value of a predetermined number of amplitude values including received signals before and after the received signal of interest, and subtracting from the amplitude value of the received signal of interest;
Detecting a received signal having the smallest amplitude value among the amplitude values at each angle after subtracting the average value;
The angle measuring method according to claim 8, comprising:
角度毎の受信信号から所定の閾値との比較により目標信号の存在する角度範囲を特定するステップと、
前記角度範囲で最も小さい振幅値の受信信号を検出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項9記載の測角方法。 The step of outputting the angle measurement value includes:
Identifying an angle range in which the target signal exists by comparing the received signal for each angle with a predetermined threshold;
Detecting a received signal having the smallest amplitude value in the angular range;
The angle measuring method according to claim 9, comprising:
前記最も小さい振幅値の受信信号の振幅値が特定の閾値以下の場合に前記測角値を出力するステップを含むことを特徴とする請求項9又は10記載の測角方法。 Detecting the received signal having the smallest amplitude value;
11. The angle measuring method according to claim 9, further comprising a step of outputting the angle measurement value when the amplitude value of the reception signal having the smallest amplitude value is equal to or less than a specific threshold value.
前記角度毎に出力された受信信号のうち大きい振幅値を有する受信信号を目標信号として検出し、目標信号を検出した探知用受信ビームパターンの角度に基づいて前記複数の測角用受信ビームパターンの角度範囲を決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項8ないし11の何れかの請求項記載の測角方法。 Forming a plurality of detection reception beam patterns arranged in the angle direction simultaneously in parallel from the reception signals held in the memory, and outputting the reception signals for each angle corresponding to each detection beam pattern;
A reception signal having a large amplitude value among reception signals output for each angle is detected as a target signal, and the plurality of angle measurement reception beam patterns are detected based on an angle of the detection reception beam pattern from which the target signal is detected. 12. An angle measuring method according to claim 8, further comprising a step of determining an angle range.
A=W・X
W=[W1,W2,・・・,WL] :各空中線素子に制御信号として与えられるウェイ
ト
X=[X1,X2,・・・,XL]T :各空中線素子の受信信号の振幅値(Tは転置を
表す)
とし、
推定目標信号を発生させる計算式は、
X=K・A・W* (*は共役転置を表す)
K:信号処理の利得を補正する係数であることを特徴とする請求項8記載の測角方法。 The beam forming formula of the receiving beam pattern for detection is
A = W · X
W = [W1, W2,..., WL]: Weight given as a control signal to each antenna element X = [X1, X2,..., XL] T: Amplitude value (T of received signal of each antenna element) Represents transposition)
age,
The formula to generate the estimated target signal is
X = K · A · W * (* represents conjugate transpose)
9. The angle measuring method according to claim 8, wherein K is a coefficient for correcting a gain of signal processing.
の何れかの請求項記載の測角方法。 14. The angle measurement process by forming the angle measurement reception beam pattern is repeated for a reception signal held in a memory after subtracting the estimated target signal.
The angle measuring method according to claim 1.
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