JP5197125B2 - Pulse radar equipment - Google Patents
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Description
この発明は、目標からの反射波を合成帯域処理によって高距離分解能の測距を行い、かつクラッタの抑圧を行うパルスレーダ装置に関する。 The present invention relates to a pulse radar device that measures a high-resolution resolution of a reflected wave from a target by synthetic band processing and suppresses clutter.
合成帯域処理による高距離分解能の測距を行い、かつクラッタの抑圧を行う従来のパルスレーダ装置として、例えば非特許文献1に示すものがある。この装置では、送信時に、連続した2つの送信パルスに対し同じ周波数、連続した2つの送信パルス毎にステップ状に変化した異なる周波数で送信を行う。
受信時には、連続した同じ周波数の送信パルスに対する受信信号に対して、MTI(Moving Target Indicator)処理によりクラッタを抑圧した後に、全ての異なる周波数のMTI処理後の信号を用いて帯域の合成を行い、高距離分解能の測距を行う。
また、特許文献1には、合成帯域処理に対しMTI処理を適用する記述があるが、どのような送信パルスを送信するか、あるいは、受信信号に対してどのように処理するかの具体的な説明は記載されていない。
さらに、合成帯域処理に関する先行技術文献としては、非特許文献2が、MTI処理に関する先行文献としては、非特許文献3がある。
For example, Non-Patent
At the time of reception, after suppressing clutter by MTI (Moving Target Indicator) processing on the received signal for the transmission pulse of the same continuous frequency, perform band synthesis using signals after MTI processing of all different frequencies, Ranging with high range resolution.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 has a description of applying MTI processing to combined band processing, but specific transmission pulses are transmitted or specific processing is performed on received signals. No explanation is given.
Furthermore, Non-Patent
しかしながら、従来技術には以下の課題がある。最初に従来技術の課題を明確にするために、MTI処理の原理について説明する。一般に、MTI処理は、地面等からのクラッタが存在する環境において、クラッタを抑圧し航空機等の移動目標を検出するために用いられる。 However, the prior art has the following problems. First, in order to clarify the problems of the prior art, the principle of MTI processing will be described. In general, MTI processing is used to suppress a clutter and detect a moving target such as an aircraft in an environment where clutter from the ground or the like exists.
パルスレーダ装置が静止している場合、図16に示すように、移動物である航空機等の目標とパルスレーダ装置の間には、相対速度が生じ、移動物である航空機等の目標からの反射受信信号には相対速度に応じたドップラー周波数が生じる。一方、静止物である地面等のクラッタとパルスレーダ装置間には、相対速度が0m/secとなり、静止物である地面等のクラッタからの反射受信信号には、ドップラー周波数の影響を受けない。(ドップラー周波数は0 Hzとなる。) When the pulse radar device is stationary, as shown in FIG. 16, a relative speed is generated between the target such as an aircraft that is a moving object and the pulse radar device, and reflection from the target such as an aircraft that is a moving object. A Doppler frequency corresponding to the relative speed is generated in the received signal. On the other hand, the relative speed is 0 m / sec between the clutter such as the ground which is a stationary object and the pulse radar apparatus, and the reflected reception signal from the clutter such as the ground which is a stationary object is not affected by the Doppler frequency. (The Doppler frequency is 0 Hz.)
MTI処理は、このドップラー周波数を利用し、図17に示すように、ある時間間隔(図17の場合は1パルス繰り返し周期)はなれた同じ周波数の送信パルスに対する反射受信信号間で引き算を行うことにより、相対速度が0m/secの反射物からの反射受信信号、すなわちクラッタからの反射受信信号を抑圧するものである。 The MTI processing uses this Doppler frequency and, as shown in FIG. 17, performs subtraction between reflected reception signals for transmission pulses of the same frequency separated by a certain time interval (in the case of FIG. 17, one pulse repetition period). The reflected reception signal from the reflector having a relative speed of 0 m / sec, that is, the reflected reception signal from the clutter is suppressed.
非特許文献1記載の従来のパルスレーダ装置では、連続した同じ周波数の送信パルスに対する受信信号に対して、MTI処理によりクラッタ抑圧処理を行う。そのため、MTI処理を行う2つのパルス間の時間間隔はパルス繰り返し周期Tpriとなり、その場合のレーダ装置と反射物との相対速度vに対する合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性は次式で表される。
In the conventional pulse radar device described in Non-Patent
ただし、Nは送信パルス数、f0は送信最小周波数、Δfは周波数ステップ幅、cは光速を示す。 Here, N is the number of transmission pulses, f 0 is the transmission minimum frequency, Δf is the frequency step width, and c is the speed of light.
図18に、送信パルス数N=512、送信最小周波数f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、パルス繰返し周期Tpri=50μsecとし、相対速度vを−20から20m/secまで変化させた場合のMTI処理の抑圧特性を示す。 FIG. 18 shows the case where the number of transmission pulses N = 512, the minimum transmission frequency f 0 = 10 GHz, the frequency step width Δf = 1 MHz, the pulse repetition period T pri = 50 μsec, and the relative speed v is changed from −20 to 20 m / sec. The suppression characteristics of MTI processing are shown.
図18からも分かるように、従来のパルスレーダ装置のMTI処理では、相対速度は0m/secの反射物からの受信信号を抑圧できることが分かる。しかしながら、例えば、15m/secの相対速度の目標に対しても約16dB抑圧してしまい、低速移動目標の検出性能が劣化する課題があった。 As can be seen from FIG. 18, it can be seen that the MTI processing of the conventional pulse radar apparatus can suppress the received signal from the reflector whose relative speed is 0 m / sec. However, for example, a target with a relative speed of 15 m / sec is suppressed by about 16 dB, and there is a problem that the detection performance of a low-speed moving target deteriorates.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クラッタの抑圧が可能で合成帯域処理によって高距離分解能の測距行い、且つ低速移動目標検出性能に優れたパルスレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a pulse radar device capable of suppressing clutter, performing high-distance resolution ranging by synthetic band processing, and excellent in low-speed moving target detection performance. The purpose is to obtain.
この発明に係るパルスレーダ装置は、
パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化する送信パルス列が、繰り返される送信信号を生成して目標方向へ送信し、パルス繰り返し周期毎に得られる目標および背景からの反射信号から送信信号と同じ基準中間周波数信号を用いて、受信ビデオ信号を生成するパルスレーダ装置であって、
送信信号を生成するため、パルス繰り返し周期と、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数の送信信号を1組の送信パルス列として設定するパルス繰り返し周期・周波数制御器と、
連続して繰り返し送信される送信信号の送信パルス列の異なる送信パルス列から同じ周波数の送信パルスに対する受信ビデオ信号を用いてMTI処理による背景からの反射信号であるクラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧器と、
クラッタ抑圧器による全ての周波数の送信パルスに対するMTI処理後の信号を用いて、合成帯域処理を行う合成帯域器と、
合成帯域器からの出力の振幅値を求め、合成帯域処理による目標の高分解能測距結果を出力する検波器を備え、
前記パルス繰り返し周期・周波数制御器は、予め定めた相対速度範囲の目標に対するクラッタ抑圧器での前期MTI処理の抑圧量が予め定めた値以下になるように、前記パルス繰り返し周期、前記送信周波数、前期送信パルス毎の周波数の変化を設定する。
The pulse radar device according to the present invention is
A transmission pulse train whose transmission frequency changes at a predetermined frequency without overlap in each pulse repetition period generates a transmission signal that is repeated and transmits it in the target direction, and transmits it from the target and background reflected signals obtained at each pulse repetition period A pulse radar device that generates a received video signal using the same reference intermediate frequency signal as the signal,
In order to generate a transmission signal, a pulse repetition period and a pulse repetition period / frequency control for setting transmission signals of N frequencies whose transmission frequencies change at a predetermined frequency without overlapping each pulse repetition period as a set of transmission pulse trains And
A clutter suppressor that suppresses clutter, which is a reflected signal from the background by MTI processing, using a received video signal for a transmission pulse of the same frequency from a transmission pulse train of a transmission pulse of a transmission signal that is continuously and repeatedly transmitted ;
A combined bander for performing combined band processing using signals after MTI processing for transmission pulses of all frequencies by the clutter suppressor;
It has a detector that calculates the amplitude value of the output from the combined bander and outputs the target high-resolution ranging result by the combined band processing,
The pulse repetition period / frequency controller controls the pulse repetition period, the transmission frequency, so that the amount of suppression of the previous MTI process in the clutter suppressor for a target in a predetermined relative speed range is equal to or less than a predetermined value. Sets the change in frequency for each transmission pulse in the previous period.
この発明のパルスレーダ装置によれば、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化する送信パルス列が、繰り返される送信信号を目標方向へ送信し、
前記パルス繰り返し周期毎に得られる目標および背景からの反射信号から送信パルスと同じ周波数を用いて、生成された受信ビデオ信号を用いてMTI処理による目標以外の反射物からの反射信号であるクラッタの抑圧をクラッタ抑圧器で行い、合成帯域器でクラッタ抑圧器による全ての周波数の前記送信パルスに対する前記MTI処理後の信号を用いて、合成帯域処理を行い、検波器で、合成帯域器からの出力の振幅値を求め、合成帯域処理による目標の高分解能測距結果を出力するので、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であることに加え、低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。
According to the pulse radar device of the present invention, a transmission pulse train whose transmission frequency changes at a predetermined frequency without overlapping each pulse repetition cycle transmits a repeated transmission signal in a target direction,
Using the same frequency as the transmission pulse from the target and background reflected signal obtained at each pulse repetition period, the generated received video signal is used to generate a clutter that is a reflected signal from a reflector other than the target by MTI processing. Suppression is performed by a clutter suppressor, and a combined band processing is performed by using a signal after the MTI processing for the transmission pulses of all frequencies by the clutter suppressor by a combining bander, and an output from the combining bander is performed by a detector. In addition to being able to suppress clutter and using high-resolution resolution by combining band processing, low-speed movement is possible. It is possible to reduce degradation of target detection performance.
以下、この発明のパルスレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。この発明のパルスレーダ装置は、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であることに加え、低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。 A preferred embodiment of a pulse radar device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The pulse radar apparatus according to the present invention can suppress clutter and can perform distance measurement with a high distance resolution by synthetic band processing, and can reduce degradation of low-speed moving target detection performance.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1におけるパルスレーダ装置の構成図である。図1を用いて、各構成要素の機能について説明する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a pulse radar device according to
パルス繰り返し周期・周波数制御器1は、1つのパルス繰り返し周期を設定するとともに、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数を繰り返し設定する。図2に、具体的な周波数の設定例を示す。この例では、送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を繰り返し設定している。
The pulse repetition period /
その際、次式を用いて予め、合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性を計算し、想定するレーダ装置と反射物との相対速度vの範囲の抑圧度が小さくなるように、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriを設定する。 At that time, the suppression characteristic by the MTI processing for the signal after the combined band processing is calculated in advance using the following equation, and the transmission is performed so that the suppression degree in the range of the relative velocity v between the assumed radar apparatus and the reflector is small. The number of pulses N, the minimum transmission frequency f 0 , the frequency step width Δf, and the pulse repetition period T pri are set.
図3に例えば、レーダ装置との相対速度が10から20m/secの範囲の反射物からの反射受信信号に対するMTI処理による合成帯域処理後の信号の抑圧度を−5dB以上にしたい場合に、式(2)を用いて求めた抑圧特性を示す。この場合の、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriはそれぞれ、N=512、f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、Tpri=50μsecである。 In FIG. 3, for example, when it is desired to set the degree of suppression of the signal after the combined band processing by the MTI processing to the reflected reception signal from the reflector whose relative speed with the radar device is in the range of 10 to 20 m / sec to −5 dB or more. The suppression characteristic calculated | required using (2) is shown. In this case, the number N of transmission pulses, the minimum transmission frequency f 0 , the frequency step width Δf, and the pulse repetition period T pri are N = 512, f 0 = 10 GHz, the frequency step width Δf = 1 MHz, and T pri = 50 μsec, respectively. .
タイミング発生器2は、パルス繰り返し周期・周波数制御器1からのパルス繰り返し周期情報を用いて、パルス繰り返し周期Tpriの間隔で、タイミング信号を発生する。このタイミング信号は、周波数シンセサイザ3では周波数切替信号として使用され、パルス変調器7ではパルス変調信号として使用され、送受切替器9では送受切替信号として使用される。
The
周波数シンセサイザ3は、タイミング発生器2からのタイミング信号(周波数切替信号に相当)によって、パルス繰り返し周期・周波数制御器1から入力され送信周波数情報に応じて、パルス繰り返し周期Tpri毎に周波数を生成し、分配器4aに出力する。
The
分配器4aは、周波数シンセサイザ3からの入力信号を2分し、一方を送信信号生成用の局部発振信号として周波数変換器6aに出力し、もう一方を中間周波数信号生成用の局部発振信号として、周波数変換器6bに出力する。
The distributor 4a divides the input signal from the
基準中間周波数信号生成器5は、基準中間周波数信号を生成する。周波数変換器6aは、分配器4aからの局部発振信号の周波数と、基準中間周波数信号生成器5で生成された基準中間周波数信号の周波数との和の周波数の送信キャリア信号を生成する。
The reference intermediate
パルス変調器7は、周波数変換器6aで生成された送信キャリア信号に対して、タイミング発生器2からのタイミング信号(パルス変調信号に相当)によって、パルス繰り返し周期Tpri毎に、予め定めたパルス幅Tpのパルス変調を行う。電力増幅器8は、パルス変調器7の出力信号を取り込み、電力増幅を行う。
The pulse modulator 7 applies a predetermined pulse to the transmission carrier signal generated by the frequency converter 6a for each pulse repetition period T pri by a timing signal from the timing generator 2 (corresponding to a pulse modulation signal). Pulse modulation with width T p is performed. The
送受切替器9は、タイミング発生器2からのタイミング信号(送受切替信号に相当)によって、パルス繰り返し周期Tpri毎に、予め定めた時間間隔で、電力増幅器8からの入力信号を出力する。アンテナ10は、送受切替器9からの入力信号を、送信信号として空間へ放射する。
The transmission / reception switch 9 outputs an input signal from the
空間に放射された送信信号は、目標11、および背景に反射し、反射信号となってアンテナ10で受信され、送受切替器9に出力される。送受切替器9は、タイミング発生器2からのタイミング信号(送受切替信号に相当)によって、パルス繰り返し周期Tpri毎に、予め定めた時間間隔で、アンテナ10からの入力信号を周波数変換器6bに出力する。
The transmission signal radiated to the space is reflected on the target 11 and the background, is received as a reflected signal by the
また、周波数変換器6bには、中間周波数信号の生成用として、分配器4aからの局部発振信号も入力される。そして、周波数変換器6bは、受信信号の周波数と局部発振信号の周波数との差の周波数である中間周波数信号を生成し、中間周波数増幅器12へ出力する。
The frequency converter 6b is also supplied with a local oscillation signal from the distributor 4a for generating an intermediate frequency signal. Then, the frequency converter 6 b generates an intermediate frequency signal that is the difference between the frequency of the received signal and the frequency of the local oscillation signal, and outputs the intermediate frequency signal to the
中間周波数増幅器12は、中間周波数信号の電力の増幅を行い、その結果を分配器4bに出力する。分配器4bは、中間周波数増幅器12で増幅された中間周波数信号を2分し、それぞれを位相検波器14a、14bに出力する。
The
一方、90度ハイブリッド器13は、基準中間周波数信号生成器5で生成された基準中間周波数信号を、90度の位相差を持った2つの信号に分離し、位相検波器14a、14bに出力する。位相検波器14a、14bは、分配器4bからの入力信号、および90度ハイブリッド器13からの入力信号から、中間周波数信号の周波数と基準中間周波数信号の周波数との差の周波数を持ち、互いに90度の位相差を持つI成分、Q成分のビデオ信号(以下、I、Qビデオ信号と称す)を生成する。
On the other hand, the 90-
生成されたI、Qビデオ信号は、サンプリング周波数が1/Tp(送信パルス幅Tpの逆数に相当)のA/D変換器15a、15bに入力され、送信パルス幅Tpと同じ間隔のレンジビン毎のディジタルI、Qビデオ信号に変換され、ビデオ信号保存用メモリ16に記憶される。ビデオ信号保存用メモリ16は、パルス繰り返し周期Tpriの2N倍の時間間隔のすべてのレンジビン番号のディジタルIビデオ信号を実部、ディジタルQビデオ信号を虚部とした複素ディジタルビデオ信号を保存する。
The generated I, Q video signals, A / D converter 15a of the
クラッタ抑圧器17は、図4に示すように、ビデオ信号保存用メモリ16から、N倍のTpriの時間間隔ずつ離れた同じ周波数の送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のN組の複素ディジタルビデオ信号を取り出し、複素ディジタルビデオ信号の各組に対し、MTI処理を行い、N個のMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を生成し、合成帯域器18に出力する。
As shown in FIG. 4, the
合成帯域器18は、クラッタ抑圧器17から入力されたMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を逆フーリエ変換することによって、帯域の合成を行い、パルス幅Tp以下の距離分解能ΔRを持つ複素信号を生成し、その結果を包絡線検波器19に出力する。包絡線検波器19は、合成帯域器18から入力されるすべての複素信号の振幅値を求め、合成帯域処理による高分解能相対距離計測結果として、表示器20に出力する。表示器20は、包絡線検波器19からの入力信号を表示する。
Synthetic band 18 is by inverse Fourier transform the MTI processing after complex digital video signal input from the
以上のように、実施の形態1によれば、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であるパルスレーダ装置において、低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。 As described above, according to the first embodiment, in the pulse radar apparatus that can suppress clutter and can measure a distance with high range resolution by the synthesis band processing, it is possible to reduce deterioration of the low-speed moving target detection performance. Can be planned.
実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2におけるパルス繰り返し周期・周波数制御器1での送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、および、2種類のパルス繰返し周期Tpri1とTpri2設定の例である。パルスレーダ装置の構成図は図1と同じである。
FIG. 5 shows the number N of transmission pulses, the minimum transmission frequency f 0 , the frequency step width Δf, and two types of pulse repetition periods T pri1 and T pri in the pulse repetition period /
次に、この実施の形態2におけるパルスレーダ装置の動作について、先の実施の形態1と動作と異なる新たなパルス繰り返し周期・周波数制御器1とクラッタ抑圧器17を中心に説明する。
Next, the operation of the pulse radar apparatus according to the second embodiment will be described with a focus on a new pulse repetition period /
パルス繰り返し周期・周波数制御器1は、2種類のパルス繰り返し周期Tpri1とTpri2を設定するとともに、パルス繰り返し周期Tpri1毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数と、パルス繰り返し周期Tpri2毎に同じN個の周波数を用い、同じ順序で重複なく周波数が変化するN個の周波数を連続して設定する。
The pulse repetition period /
図5に、具体的な周波数の設定例を示す。この例では、最初にパルス繰り返し周期Tpri1で送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を設定し、次に、パルス繰り返し周期Tpri2で送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を設定している。 FIG. 5 shows a specific frequency setting example. In this example, the first minimum transmission at a pulse repetition period T PRI1 frequency f 0, sets the N frequency to frequency changes stepwise every pulse frequency step interval Delta] f, then a pulse repetition period T PRI2 N frequencies whose frequencies change stepwise for each pulse are set with a transmission minimum frequency f 0 and a frequency step interval Δf.
その際、次式を用いて予め、合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性を計算し、想定するレーダ装置と反射物との相対速度vの範囲の抑圧度が小さくなるように、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpri1、Tpri2を設定する。 At that time, the suppression characteristic by the MTI processing for the signal after the combined band processing is calculated in advance using the following equation, and the transmission is performed so that the suppression degree in the range of the relative velocity v between the assumed radar apparatus and the reflector is small. The number of pulses N, the transmission minimum frequency f 0 , the frequency step width Δf, and the pulse repetition period T pri1 and T pri2 are set.
図6に例えば、レーダ装置との相対速度が2から20m/secの範囲の反射物からの反射受信信号に対するMTI処理による合成帯域処理後の信号の抑圧度を−5dB以上にしたい場合に、式(3)を用いて求めた抑圧特性である。この場合の、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpri 、T pri2 はそれぞれ、N=512、f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、Tpri1=50μsec、Tpri2=60μsecである。 For example, in the case of FIG. 6, when it is desired that the degree of suppression of the signal after the combined band processing by the MTI processing with respect to the reflected reception signal from the reflector having a relative speed of 2 to 20 m / sec with the radar apparatus is −5 dB or more. This is the suppression characteristic obtained using (3). In this case, the number of transmission pulses N, transmission minimum frequency f 0 , frequency step width Δf, pulse repetition period T pri , T pri2 are N = 512, f 0 = 10 GHz, frequency step width Δf = 1 MHz, T pri1 = 50 μsec and T pri2 = 60 μsec.
以降、タイミング発生器2からビデオ信号保存用メモリ16までは、実施の形態1と同様である。
Thereafter, the process from the
クラッタ抑圧器17は、図7に示すように、ビデオ信号保存用メモリ16から、((N−n)Tpri1+nTpri2) [n=0、1、・・・、N−1]倍の時間間隔ずつ離れた同じ周波数の送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のN組の複素ディジタルビデオ信号を取り出し、複素ディジタルビデオ信号の各組に対し、MTI処理を行い、N個のMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を生成し、合成帯域器18に出力する。
As shown in FIG. 7, the
合成帯域器18以降は実施の形態1と同様である。 The components after the synthesis bander 18 are the same as those in the first embodiment.
以上のように、実施の形態2によれば、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であるパルスレーダ装置において、同じ、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δfを用いた場合に、パルス繰返し周期TpriをTpri1、Tpri2と異なる2つにすることによって、実施の形態1よりもより低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。 As described above, according to the second embodiment, the same number of transmission pulses N and minimum transmission frequency can be obtained in a pulse radar apparatus that can suppress clutter and can perform distance measurement with high range resolution by synthetic band processing. When f 0 and frequency step width Δf are used, the pulse repetition period T pri is set to two different from T pri1 and T pri2 , thereby reducing the degradation of the low-speed moving target detection performance compared to the first embodiment. Can be planned.
実施の形態3.
図8は、この発明の実施の形態3におけるパルス繰り返し周期・周波数制御器1での送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriを設定の例である。パルスレーダ装置の構成図は図1と同じである。
FIG. 8 shows an example of setting the number N of transmission pulses, the minimum transmission frequency f 0 , the frequency step width Δf, and the pulse repetition period T pri in the pulse repetition period /
次に、この実施の形態3におけるパルスレーダ装置の動作について、先の実施の形態1と動作と異なる新たなパルス繰り返し周期・周波数制御器1とクラッタ抑圧器17を中心に説明する。
Next, the operation of the pulse radar apparatus according to the third embodiment will be described with a focus on a new pulse repetition period /
パルス繰り返し周期・周波数制御器1は、1つのパルス繰り返し周期を設定するとともに、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数と、同じN個の周波数を用い、異なる順序で重複なく周波数が変化するN個の周波数を連続して設定する。
The pulse repetition period /
図8に、具体的な周波数の設定例を示す。この例では、送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数と、送信最大周波数f0+(N−1)Δfから、周波数ステップ間隔―Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を繰り返し設定している。 FIG. 8 shows a specific frequency setting example. In this example, the frequency step interval −Δf is calculated from the N frequencies whose frequency changes stepwise for each pulse at the transmission minimum frequency f 0 and the frequency step interval Δf, and the transmission maximum frequency f 0 + (N−1) Δf. Thus, N frequencies whose frequencies change stepwise for each pulse are set repeatedly.
その際、次式を用いて予め、合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性を計算し、想定するレーダ装置と反射物との相対速度vの範囲の抑圧度が小さくなるように、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriを設定する。 At that time, the suppression characteristic by the MTI processing for the signal after the combined band processing is calculated in advance using the following equation, and the transmission is performed so that the suppression degree in the range of the relative velocity v between the assumed radar apparatus and the reflector is small. The number of pulses N, the minimum transmission frequency f 0 , the frequency step width Δf, and the pulse repetition period T pri are set.
図9に例えば、レーダ装置との相対速度が1から20m/secの範囲の反射物からの反射受信信号に対するMTI処理による合成帯域処理後の信号の抑圧度を−5dB以上にしたい場合に、式(4)を用いて求めた抑圧特性である。この場合の、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriはそれぞれ、N=512、f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、Tpri=50μsecである。 For example, in the case of FIG. 9, when it is desired that the degree of suppression of the signal after the combined band processing by the MTI processing with respect to the reflected reception signal from the reflector having a relative speed of 1 to 20 m / sec with the radar apparatus is −5 dB or more. This is the suppression characteristic obtained using (4). In this case, the number N of transmission pulses, the minimum transmission frequency f 0 , the frequency step width Δf, and the pulse repetition period T pri are N = 512, f 0 = 10 GHz, the frequency step width Δf = 1 MHz, and T pri = 50 μsec, respectively. .
以降、タイミング発生器2からビデオ信号保存用メモリ16までは、実施の形態1と同様である。
Thereafter, the process from the
クラッタ抑圧器17は、図10に示すように、ビデオ信号保存用メモリ16から、(2N−2n−1) [n=0、1、・・・、N−1]倍のTpriの時間間隔ずつ離れた同じ周波数の送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のN組の複素ディジタルビデオ信号を取り出し、複素ディジタルビデオ信号の各組に対し、MTI処理を行い、N個のMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を生成し、合成帯域器18に出力する。
As shown in FIG. 10, the
合成帯域器18以降は実施の形態1と同様である。 The components after the synthesis bander 18 are the same as those in the first embodiment.
以上のように、実施の形態3によれば、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であるパルスレーダ装置において、同じ、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriを用いた場合に、実施の形態1よりもより低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。 As described above, according to the third embodiment, the same number of transmission pulses N, minimum transmission frequency, in a pulse radar apparatus that can suppress clutter and can perform distance measurement with high range resolution by synthetic band processing. When f 0 , frequency step width Δf, and pulse repetition period T pri are used, it is possible to reduce deterioration of the low-speed moving target detection performance more than in the first embodiment.
実施の形態4.
図11は、この発明の実施の形態4におけるパルス繰り返し周期・周波数制御器1での送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、および、2種類のパルス繰返し周期Tpri1とTpri2設定の例である。パルスレーダ装置の構成図は図1と同じである。
FIG. 11 shows the number N of transmission pulses, the minimum transmission frequency f 0 , the frequency step width Δf, and two types of pulse repetition periods T pri1 and T pri in the pulse repetition period /
次に、この実施の形態4におけるパルスレーダ装置の動作について、先の実施の形態1と動作と異なる新たなパルス繰り返し周期・周波数制御器1とクラッタ抑圧器17を中心に説明する。
Next, the operation of the pulse radar apparatus according to the fourth embodiment will be described with a focus on a new pulse repetition period /
パルス繰り返し周期・周波数制御器1は、2種類のパルス繰り返し周期Tpri1とTpri2を設定するとともに、パルス繰り返し周期Tpri1毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数と、パルス繰り返し周期Tpri2毎に同じN個の周波数を用い、異なる順序で重複なく周波数が変化するN個の周波数を連続して設定する。
The pulse repetition period /
図11に、具体的な周波数の設定例を示す。この例では、最初にパルス繰り返し周期Tpri1で送信最小周波数f0、周波数ステップ間隔Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を設定し、次に、パルス繰り返し周期Tpri2で送信最大周波数f0+(N−1)Δfから、周波数ステップ間隔―Δfでパルス毎にステップ状に周波数が変化するN個の周波数を設定している。 FIG. 11 shows a specific frequency setting example. In this example, the first minimum transmission at a pulse repetition period T PRI1 frequency f 0, sets the N frequency to frequency changes stepwise every pulse frequency step interval Delta] f, then a pulse repetition period T PRI2 From the transmission maximum frequency f 0 + (N−1) Δf, N frequencies whose frequencies change stepwise for each pulse are set at a frequency step interval −Δf.
その際、次式を用いて予め、合成帯域処理後の信号に対するMTI処理による抑圧特性を計算し、想定するレーダ装置と反射物との相対速度vの範囲の抑圧度が小さくなるように、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpri1、Tpri2を設定する。 At that time, the suppression characteristic by the MTI processing for the signal after the combined band processing is calculated in advance using the following equation, and the transmission is performed so that the suppression degree in the range of the relative velocity v between the assumed radar apparatus and the reflector is small. The number of pulses N, the transmission minimum frequency f 0 , the frequency step width Δf, and the pulse repetition period T pri1 and T pri2 are set.
図12に例えば、レーダ装置との相対速度が1から20m/secの範囲の反射物からの反射受信信号に対するMTI処理による合成帯域処理後の信号の抑圧度を−5dB以上にしたい場合に、式(5)を用いて求めた抑圧特性である。この場合の、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δf、パルス繰返し周期Tpriはそれぞれ、N=512、f0=10GHz、周波数ステップ幅Δf=1MHz、Tpri1=50μsec、Tpri2=60μsecである。 For example, in FIG. 12, when the degree of suppression of the signal after the combined band processing by the MTI processing with respect to the reflected reception signal from the reflector having a relative speed of 1 to 20 m / sec with the radar device is to be −5 dB or more, This is the suppression characteristic obtained using (5). In this case, the number of transmission pulses N, transmission minimum frequency f 0 , frequency step width Δf, and pulse repetition period T pri are N = 512, f 0 = 10 GHz, frequency step width Δf = 1 MHz, T pri1 = 50 μsec, T pri2 = 60 μsec.
以降、タイミング発生器2からビデオ信号保存用メモリ16までは、実施の形態1と同様である。
Thereafter, the process from the
クラッタ抑圧器17は、図13に示すように、ビデオ信号保存用メモリ16から、((N−n)Tpri1+(N−n−1)Tpri2) [n=0、1、・・・、N−1]倍の時間間隔ずつ離れた同じ周波数の送信パルスに対する受信信号から得られた同じレンジビン番号のN組の複素ディジタルビデオ信号を取り出し、複素ディジタルビデオ信号の各組に対し、MTI処理を行い、N個のMTI処理後複素ディジタルビデオ信号を生成し、合成帯域器18に出力する。
As shown in FIG. 13, the
合成帯域器18以降は実施の形態1と同様である。 The components after the synthesis bander 18 are the same as those in the first embodiment.
以上のように、実施の形態4によれば、クラッタの抑圧が可能で、且つ合成帯域処理によって高距離分解能の測距が可能であるパルスレーダ装置において、同じ、送信パルス数N、送信最小周波数f0、周波数ステップ幅Δfを用いた場合に、パルス繰返し周期TpriをTpri1、Tpri2と異なる2つにすることによって、実施の形態1よりもより低速移動目標検出性能の劣化の低減を図ることができる。 As described above, according to the fourth embodiment, the same number of transmission pulses N, minimum transmission frequency, in a pulse radar apparatus that can suppress clutter and can perform distance measurement with high range resolution by synthetic band processing. When f 0 and frequency step width Δf are used, the pulse repetition period T pri is set to two different from T pri1 and T pri2 , thereby reducing the degradation of the low-speed moving target detection performance compared to the first embodiment. Can be planned.
実施の形態5.
図14は、この発明の実施の形態5のパルスレーダ装置の構成図である。図14におけるこの実施の形態5のパルスレーダ装置は、図1における先の実施の形態1から実施の形態4のパルスレーダ装置と比較すると、包絡線検波器19と表示器20との間に、相対速度距離計測器21がさらに設けられている点が異なっている。
FIG. 14 is a configuration diagram of the pulse radar apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The pulse radar device according to the fifth embodiment in FIG. 14 is compared with the pulse radar device according to the first to fourth embodiments in FIG. 1 between the envelope detector 19 and the
次に、この実施の形態5におけるパルスレーダ装置の動作について、先の実施の形態1と異なる構成である相対速度距離計測器21を中心に説明する。図14の構成において包絡線検波器19までの動作は、先の実施の形態1の動作と同様である。
Next, the operation of the pulse radar device according to the fifth embodiment will be described with a focus on the relative velocity /
包絡線検波器19は、合成帯域器18から入力されるすべての複素信号の振幅値を求め、合成帯域処理による高分解能相対距離計測結果を相対速度距離計測器21に出力する。
The envelope detector 19 obtains the amplitude values of all the complex signals input from the synthesis bander 18 and outputs the high-resolution relative distance measurement result by the synthesis band process to the relative velocity
前述の実施の形態1から実施の形態4に記載した処理では、異なる時間の受信信号を用いてMTI処理を行うため、また、送信パルス毎の周波数の変化が異なるパルス列を用いるため、あるいは、異なるパルス繰り返し周期を用いるため、パルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化、目標の相対速度の関係によっては、目標数が1つの場合にでも、高分解能相対距離計測結果に2つのピークが生る。図15に高分解能相対距離計測結果に2つのピークが生じた場合の例を示す。 In the processing described in the first to fourth embodiments, MTI processing is performed using received signals at different times, and pulse trains having different frequency changes for each transmission pulse are used. Since the pulse repetition period is used, depending on the relationship between the pulse repetition period, the transmission frequency, the frequency change for each transmission pulse, and the relative speed of the target, even if the target number is one, there are two peaks in the high-resolution relative distance measurement result. Is born. FIG. 15 shows an example when two peaks occur in the high-resolution relative distance measurement result.
相対速度距離計測器21は、高分解能相対距離計測結果に2つのピークの距離R1とR2と、パルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化の情報を用いて目標との相対速度vと相対距離Rcalを求める。求めた相対速度vcalと相対距離Rcalを表示器20に出力する。
The relative velocity
例えば、実施の形態2で示したパルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化の場合は、それぞれ、次式によって、相対速度vcalと相対距離Rcalを求めることができる。 For example, in the case of the pulse repetition period, the transmission frequency, and the frequency change for each transmission pulse shown in the second embodiment, the relative velocity v cal and the relative distance R cal can be obtained by the following equations, respectively.
あるいは、 Or
また、実施の形態3で示したパルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化の場合は、それぞれ、次式によって、相対速度vcalと相対距離Rcalを求めることができる。 Further, in the case of the pulse repetition period, the transmission frequency, and the frequency change for each transmission pulse shown in the third embodiment, the relative velocity v cal and the relative distance R cal can be obtained by the following equations, respectively.
あるいは、 Or
さらに、実施の形態4で示したパルス繰り返し周期、送信周波数、送信パルス毎の周波数の変化の場合は、それぞれ、次式によって、相対速度vcalと相対距離Rcalを求めることができる。 Furthermore, in the case of the pulse repetition period, the transmission frequency, and the frequency change for each transmission pulse shown in the fourth embodiment, the relative velocity v cal and the relative distance R cal can be obtained by the following equations, respectively.
あるいは、 Or
また、相対距離Rcalとして高分解能相対距離計測結果に2つのピークの距離R1とR2から次式で求めることも可能である。 It is also possible to obtain the relative distance R cal from the distances R 1 and R 2 of the two peaks in the high resolution relative distance measurement result by the following equation.
この発明のパルスレーダ装置は、例えば、目標とする航空機を追尾する装置や航空管制レーダ等に利用可能である。 The pulse radar device of the present invention can be used for, for example, a device for tracking a target aircraft or an air traffic control radar.
1;パルス繰り返し周期・周波数制御器、2;タイミング発生器、3;周波数シンセサイザ、4a、4b;分配器、5;基準中間周波数信号生成器、6a、6b;周波数変換器、7;パルス変調器、8;電力増幅器、9;送受切替器、10;アンテナ、11;目標、12;中間周波数増幅器、13;90度ハイブリッド器、14a、14b;位相検波器、15a、15b;A/D変換器、16;ビデオ信号保存用メモリ、17;クラッタ抑圧器、18;合成帯域器、19;包絡線検波器、20;表示器、21;相対速度距離計測器。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
送信信号を生成するため、パルス繰り返し周期と、パルス繰り返し周期毎に送信周波数が重複なく所定の周波数で変化するN個の周波数の送信信号を1組の送信パルス列として設定するパルス繰り返し周期・周波数制御器と、
連続して繰り返し送信される送信信号の送信パルス列の異なる送信パルス列から同じ周波数の送信パルスに対する受信ビデオ信号を用いてMTI処理による背景からの反射信号であるクラッタの抑圧を行うクラッタ抑圧器と、
クラッタ抑圧器による全ての周波数の送信パルスに対するMTI処理後の信号を用いて、合成帯域処理を行う合成帯域器と、
合成帯域器からの出力の振幅値を求め、合成帯域処理による目標の高分解能測距結果を出力する検波器を備え,
前記パルス繰り返し周期・周波数制御器は、予め定めた相対速度範囲の目標に対するクラッタ抑圧器での前期MTI処理の抑圧量が予め定めた値以下になるように、前記パルス繰り返し周期、前記送信周波数、前期送信パルス毎の周波数の変化を設定することを特徴とするパルスレーダ装置。 A transmission pulse train whose transmission frequency changes at a predetermined frequency without overlap in each pulse repetition period generates a transmission signal that is repeated and transmits it in the target direction, and transmits it from the target and background reflected signals obtained at each pulse repetition period A pulse radar device that generates a received video signal using the same reference intermediate frequency signal as the signal,
In order to generate a transmission signal, a pulse repetition period and a pulse repetition period / frequency control for setting transmission signals of N frequencies whose transmission frequencies change at a predetermined frequency without overlapping each pulse repetition period as a set of transmission pulse trains And
A clutter suppressor that suppresses clutter, which is a reflected signal from the background by MTI processing, using a received video signal for a transmission pulse of the same frequency from a transmission pulse train of a transmission pulse of a transmission signal that is continuously and repeatedly transmitted ;
A combined bander for performing combined band processing using signals after MTI processing for transmission pulses of all frequencies by the clutter suppressor;
Equipped with a detector that calculates the amplitude value of the output from the synthesis bander and outputs the target high-resolution ranging result by the synthesis band process,
The pulse repetition period / frequency controller controls the pulse repetition period, the transmission frequency, so that the amount of suppression of the previous MTI process in the clutter suppressor for a target in a predetermined relative speed range is equal to or less than a predetermined value. A pulse radar apparatus characterized by setting a change in frequency for each transmission pulse in the previous period .
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