JP5202844B2 - 位相導出式レンジ測定のための改善されたプロセス - Google Patents
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Description
レンジの決定は、信号サンプルについて目標物の弾道軌跡の推定量を決定すること、及び、処理中に、推定された弾道軌跡を除去することをさらに含むことができる。
広帯域包絡線レンジ推定量と曖昧な位相値とをそれぞれ使用して曖昧でない位相値を生成することは、測定された曖昧な位相値を広帯域包絡線レンジ推定量から減算して、広帯域包絡線レンジ推定量に関連する誤差値を生成し、及び、誤差値を広帯域包絡線レンジ推定量から減算して、曖昧でない位相値を与える、ことを含むことができる。
レンジ運動における正弦曲線は、信号サンプルのパルス間の位相変化における整数のサイクル数kを決定するのに使用することができる。測定された曖昧な位相値を広帯域包絡線レンジ推定量から減算する前に、測定された曖昧な位相値に2πkの値を加算することができる。
同じ参照符号は、同じ要素を表すのに使用する。
fs=1Hzスピン周波数
fp=1/8Hz歳差周波数
Np=3歳差サイクル
PRF=3Hz
S/N=15dB、1パルス当たりSNR
λ=0.03m、波長
信号帯域=2B
Rp=0.1m、ピーク歳差レンジ
Rs=0.01m、ピークスピンレンジ
Rs−p=0.0025m、ピークスピンから歳差レンジをマイナスしたもの
Rs+p=0.007m、ピークスピンに歳差レンジをプラスしたもの
歳差成分及びスピン成分は、実際の目標物を表すピーク歳差値及びピークスピン値を有する。スピン成分から歳差成分を引いたものは期待値より大きな値でプロットされ、スペクトルプロットにおけるその位置を示す。スピン成分に歳差成分を足したものは、軌跡及び目標物の運動シナリオに応じて、スピン成分より大きい可能性がある。
0.1m×(4πラジアン/λm)=41.9ラジアン=6.67サイクル
である。スピン成分は、0.01mピーク又は4.19ラジアン=0.67サイクル、あるいは、±0.5サイクルよりほんのわずか大きい。そのため、例におけるスピン成分は、振幅、位相、及び周波数を正確にモデル化するために、十分なスペクトルSNRを有する検出を必要とする。先に説明したように、0.0075m未満のピーク変位を有する成分は、検出され、モデル化する必要はない。
σap=sin(2πft+θ)*ap/√(2Sf) 式1
σf=2πtapcos(2πft+θ)*Δf/(Km√(2Sf)) 式2
σθ=apcos(2πft+θ)*1/√(2Sf) 式3
を有する。ここで、
ΔR=1.33サイクル/2B
Δf=1/(Ns−1)τ
Ns=サンプル数
Sf=Ns〔ap/2〕2、スペクトル信号対雑音比 式4
B=広帯域チャープ帯域幅
τ=サンプル間の時間
である。
スペクトルSNR(Sf)要件を示すプロットを示す図9を参照すると、Log(ap)=−2よりわずかに小さい信号の場合、この値又はより小さい値についてスペクトル検出は必要とされないことが観察される。そのため、SNR及び信号帯域幅についての要件は、所望のPdに適したSfのスペクトル値(サンプル数及び許容可能な偽りの警告レートに応じて、10dBよりわずかに大きい)を生成することである。
σap/sin(2πft+θ)
=ap/√(2)Sf)
=σθ/cos(2πft+θ) 式5
となる。
図13は、時間の関数としてのスピン位相誤差の差のプロットを示す。3Hzと15dBのS/Nにおいて、スピン位相差は、図11に示す結果の約1.7倍になるであろう。このため、図14のプロットは、10dBのSNRを持って10Hzで動作した結果を示す。
Claims (12)
- パルスドップラートラッキングレーダーシステムにおけるレーダ目標物のレンジを決定する方法であって、
トラッキング中に目標物の反射に基づく、同相(I)サンプル及び直交(Q)サンプルを含む信号サンプルを受信し、
前記信号サンプルを処理して、歳差及びスピン運動成分を含む目標物の運動成分について広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εを生成し、
前記信号サンプルを測定して、曖昧な位相値Δを生成し、
前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εから、εが±π未満となるような整数のサイクル数kを提供し、
2と前記整数のサイクル数kとπとの積を、前記曖昧な位相値Δに加算して、位相値2πk+Δを提供し、
前記位相値2πk+Δと前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εとの差をとり、誤差信号εを提供し、
前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εと前記誤差信号εとの差をとり、前記誤差信号εが1ラジアン二乗平均平方根(RMS)未満である場合における、レンジを示す曖昧でない位相値2πk+Δを生成する、
ことを含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、更に、
前記信号サンプルについて弾道軌跡の推定量を決定し、
処理中に、前記推定された弾道軌跡を除去する、
ことを含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記処理は、前記スピン運動成分の少なくとも2倍の周波数であるサンプリングレートで動作する方法。
- 請求項1記載の方法において、更に、
前記誤差信号のマグニチュードを決定し、
前記トラッキングを実行するレーダシステムのリソースを調整して、前記誤差の前記マグニチュードが1シグマ誤差より小さくなることを確実にする、
ことを含む方法。 - 請求項4記載の方法において、前記レーダシステムリソースは信号対雑音比を含む方法。
- 請求項5記載の方法において、前記レーダシステムリソースは、更にデータレートを含む方法。
- パルスドップラートラッキングレーダーシステムにおけるレーダ目標物のレンジを決定する方法であって、
トラッキング中に目標物の反射に基づく、同相(I)サンプル及び直交(Q)サンプルを含む信号サンプルを受信し、
前記信号サンプルを処理して、歳差及びスピン運動成分を含む目標物の運動成分について広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εを生成し、
前記信号サンプルを測定して、曖昧な位相値Δを生成し、
各前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εと前記曖昧な位相値Δを使用して、誤差値εが1ラジアン二乗平均平方根(RMS)未満である場合における、レンジを示す曖昧でない位相値2πk+Δを生成する、ことを含み、該各広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+ε及び曖昧な位相値Δの前記使用は、
前記測定された曖昧な位相値Δを前記広帯域包絡線レンジ推定量2πk+Δ+εから減算して、前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εに関連する前記誤差値εを生成し、
前記誤差値εを前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εから減算して、曖昧でない位相値2πk+Δを提供する、ことを含み、更に、
前記信号サンプルについて弾道軌跡の推定量を決定し、
処理中に、前記推定された弾道軌跡を除去する、ことを含み、前記信号サンプルの処理は、
前記信号サンプルから広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εのスペクトルを生成し、
前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εを変換して、歳差、スピン、スピンに歳差を加えたもの、及びスピンから歳差を引いたものの各運動成分のスペクトル推定量を取得し、
各運動成分を検出し、
各運動成分スペクトル推定量について振幅、周波数、及び位相を推定し、
各運動成分スペクトル推定量について振幅、周波数、及び位相の前記推定量からレンジ運動の正弦曲線を形成する、
ことを含む方法。 - 請求項7記載の方法において、前記処理は、数サイクルの歳差運動中に得られる信号サンプルについてバッチモードで行われる方法。
- 請求項7記載の方法において、前記信号サンプルはパルスを含み、前記使用は、更に、
レンジ運動の前記正弦曲線を使用して、前記パルス間の位相変化における整数のサイクル数kを決定する、
ことを含む方法。 - 請求項7記載の方法において、前記使用は、更に、前記測定された曖昧な位相値を前記広帯域包絡線レンジ推定量から減算する前に、前記測定された曖昧な位相値に2πkを加算することを含む方法。
- パルスドップラートラッキングレーダーシステムにおけるレーダ目標物のレンジを決定する装置であって、
同相(I)サンプル及び直交(Q)サンプルを含む信号サンプルを処理して、トラッキング中に目標物の反射に基づいて、歳差及びスピン運動成分を含む目標物運動成分について広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εを生成する手段と、
前記信号サンプルを測定して、曖昧な位相値Δを生成する手段と、
前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εから、εが±π未満となるような整数のサイクル数kを提供する手段と、
2と前記整数のサイクル数とπとの積を前記曖昧な位相値Δに加算して、位相値2πk+Δを提供する手段と、
前記位相値2πk+Δと前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εとの差をとり、誤差信号εを提供する手段と、
前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εと前記誤差信号εとの差をとり、前記誤差信号εが1ラジアン二乗平均平方根(RMS)未満である場合における、レンジを示す曖昧でない位相値2πk+Δを生成する手段と、
を備えた装置。 - パルスドップラートラッキングレーダーシステムであって、
信号を目標物に直接送信し、反射信号を前記目標物から直接受信する送信機/受信機と、
前記反射信号を、同相サンプル及び直交サンプルとして処理して、角度情報及びレンジ信号を生成するプロセッサと、
前記プロセッサによる前記処理の結果に従って、被検出目標物をトラッキングするトラッカであって、トラッキング中にレンジデータを測定し、該レンジデータから弾道軌跡を推定する、トラッカと、
前記同相サンプル及び前記直交サンプルの広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+ε、及び前記同相サンプル及び前記直交サンプルの曖昧位相値Δを提供するように動作するユニットであって、
前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εから、εが±π未満となるような整数のサイクル数kを提供し、2と前記整数のサイクル数kとπとの積を前記曖昧な位相値Δに加算して、位相値2πk+Δを提供し、
前記位相値2πk+Δと前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εとの差をとり、誤差信号を提供し、
前記広帯域包絡線レンジ(WBER)推定量2πk+Δ+εと前記誤差信号εとの差をとり、前記誤差信号εが1ラジアン二乗平均平方根(RMS)未満である場合における、位相が曖昧でないレンジ測定値2πk+Δを生成する、ユニットと、
を備えたシステム。
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