JP5251591B2 - Pulse compressor - Google Patents

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Description

この発明は、パルス圧縮装置に係り、特にリニアチャープパルスを送信するレーダ装置におけるパルス圧縮装置に関する。   The present invention relates to a pulse compression apparatus, and more particularly to a pulse compression apparatus in a radar apparatus that transmits a linear chirp pulse.

レーダ装置は、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って、目標の存在を探知して、その位置や運動状態等を観測するものであり、レーダ装置の主要性能は、その探知能力,距離測定精度,方位測定精度および追尾性能等である。   Radar equipment emits radio waves into space and receives reflected signals from the target to detect the presence of the target and observe its position, motion state, etc. The main performance of the radar equipment is , Its detection ability, distance measurement accuracy, azimuth measurement accuracy and tracking performance.

一般的なレーダ装置においては、レーダ受信信号はアナログ信号であって、これをAD変換(analog to digital conversion)してディジタル受信信号に変換したのち、各種の信号処理を行うようになっている。   In a general radar apparatus, a radar reception signal is an analog signal, and is converted into a digital reception signal by performing AD conversion (analog to digital conversion), and then various signal processing is performed.

この場合における信号処理の目的は、SN比(Signal-Noise ratio) の改善や、地面,海面,雨雲等からの反射信号や、干渉波等の目標信号以外の不要信号を抑圧すること等であるが、代表的な処理の一つとして、パルス圧縮がある。
パルス圧縮は、送信尖頭電力を低減しながら、レーダ装置の探知能力を増大し、距離分解能を向上させるための技術として採用されているものであって、変調を施した送信パルスを送信して、受信時に参照信号との相関をとることによって、上述の目的を達成する処理方法である。
The purpose of signal processing in this case is to improve the signal-to-noise ratio (SNR), suppress reflected signals from the ground, sea surface, rain clouds, etc., and unwanted signals other than target signals such as interference waves. However, one of the typical processes is pulse compression.
Pulse compression is adopted as a technique to increase the detection capability of the radar device and improve the distance resolution while reducing the transmission peak power, and transmits a modulated transmission pulse. This is a processing method that achieves the above-mentioned object by correlating with a reference signal at the time of reception.

パルス圧縮技術において、送信パルスの変調方式として広く用いられている方式の一つに、チャープパルスがある。チャープパルスは、送信パルス内で周波数変調(frequency modulation: FM) を施して送信する方式である。
受信信号に対してパルス圧縮を行う場合は、参照信号と受信信号との相関処理を行うことによって、目標が存在する距離に応じた位置にパルス圧縮波形のピーク振幅値が現れるので、このピーク振幅値を検出することによって、目標信号を検出すると同時に目標距離を測定することができる。
チャープパルスには、変調周波数が送信パルス内でリニアに変化するリニアチャープパルスと、リニアに変化しないノンリニアチャープパルスとがある。
In the pulse compression technique, a chirp pulse is one of the methods widely used as a transmission pulse modulation method. The chirp pulse is a method of performing frequency modulation (FM) within a transmission pulse and transmitting it.
When performing pulse compression on the received signal, the peak amplitude value of the pulse compression waveform appears at the position corresponding to the distance where the target exists by performing correlation processing between the reference signal and the received signal. By detecting the value, the target distance can be measured simultaneously with the detection of the target signal.
The chirp pulse includes a linear chirp pulse whose modulation frequency changes linearly in the transmission pulse and a non-linear chirp pulse which does not change linearly.

リニアチャープパルスにおいては、図2の模式図に示すように、視線方向速度に応じてパルス圧縮後のピーク振幅位置がオフセットするという特徴があるが、これは、受信パルス内の周波数変調が、目標の視線方向速度に対応するドップラ周波数によって、送信パルスから変化するためである。
このパルス圧縮位置のオフセット距離ΔRは、送信周波数をf(Hz)、送信パルス幅をτ(s) 、位相分散帯域幅をΔf(Hz)、目標速度をv(m/s) 、目標のドップラ周波数をfd((Hz) 、光速をc(m/s) とすると、以下の計算式で表される。
fd=2×v×f/c ・・・(1)
ΔR=(c/2)×τ×fd×Δf ・・・(2)
As shown in the schematic diagram of FIG. 2, the linear chirp pulse is characterized in that the peak amplitude position after pulse compression is offset according to the line-of-sight direction velocity. This is because the frequency modulation in the received pulse is the target. This is because the transmission pulse changes depending on the Doppler frequency corresponding to the gaze direction velocity.
The offset distance ΔR of the pulse compression position is such that the transmission frequency is f (Hz), the transmission pulse width is τ (s), the phase dispersion bandwidth is Δf (Hz), the target speed is v (m / s), the target Doppler When the frequency is fd ((Hz) and the speed of light is c (m / s), it is expressed by the following calculation formula.
fd = 2 × v × f / c (1)
ΔR = (c / 2) × τ × fd × Δf (2)

(1),(2)式に示すように、距離オフセットの大きさは、目標速度と送信パルス幅に比例している。
近年のレーダ装置では、従来からの主な探知対象である航空機の高速化に対処するほかに、より高速なミサイルの探知や、より遠距離な目標の探知に対応するため、送信パルス幅を増大させることが要求されている。このため、パルス圧縮方式のレーダ装置においては、高速目標探知時のパルス圧縮によって、距離オフセットが大きくなる傾向がある。
例えば、送信周波数10GHz、送信パルス幅1000μs 、位相分散帯域幅1MHz、目標速度1km/sの場合、距離オフセットは10kmとなる。このように、距離オフセットは距離測定誤差の大きな要因となる。
As shown in equations (1) and (2), the magnitude of the distance offset is proportional to the target speed and the transmission pulse width.
In recent years, radar equipment has increased the transmission pulse width to cope with higher-speed missile detection and target detection at longer distances, in addition to dealing with the speedup of aircraft that has been the main detection target in the past. It is required to make it. For this reason, in a pulse compression type radar apparatus, the distance offset tends to increase due to pulse compression during high-speed target detection.
For example, when the transmission frequency is 10 GHz, the transmission pulse width is 1000 μs, the phase dispersion bandwidth is 1 MHz, and the target speed is 1 km / s, the distance offset is 10 km. Thus, the distance offset is a major factor of distance measurement error.

これに対して特許文献1においては、距離オフセットを補正して距離測定精度を改善する技術が開示されている。
以下、特許文献1に記載された技術を、図4に示すブロック図に基づいて、図5に示す模式図を参照して詳細に説明する。
On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for improving distance measurement accuracy by correcting a distance offset.
Hereinafter, the technique described in Patent Document 1 will be described in detail with reference to the schematic diagram shown in FIG. 5 based on the block diagram shown in FIG. 4.

特許文献1記載のレーダのパルス圧縮装置は、図4に示すように、FFT(Fast Fourier Transform) 回路501と、乗算器502と、IFFT(Inverse FFT) 回路503と、信号検出器504と、測距器505と、ノンリニアFM(Frequency Modulation) 参照信号発生器507と、最大値検出器508と、セレクタ回路509と、接近速度算出器510とから構成されている。   As shown in FIG. 4, a radar pulse compression apparatus described in Patent Document 1 includes an FFT (Fast Fourier Transform) circuit 501, a multiplier 502, an IFFT (Inverse FFT) circuit 503, a signal detector 504, and a measurement. It comprises a distance 505, a non-linear FM (Frequency Modulation) reference signal generator 507, a maximum value detector 508, a selector circuit 509, and an approach speed calculator 510.

FFT回路501は、レーダ受信信号をディジタル化したディジタル受信信号を入力して周波数領域に変換し、複数のチャンネルに分割して出力する。乗算器502は、周波数領域に変換された受信信号をノンリニアFM参照信号発生器507からの参照信号と乗算する。IFFT回路503は、乗算後の信号を時間領域の信号に変換する。信号検出器504は、入力信号に対してしきい値判定等を行って目標信号を検出する。測距器505は、送信パルスの送信時刻と検出された目標信号の検出時刻との差から距離を測定する。   The FFT circuit 501 receives a digital received signal obtained by digitizing a radar received signal, converts it into a frequency domain, divides it into a plurality of channels, and outputs the divided signal. Multiplier 502 multiplies the received signal converted into the frequency domain by the reference signal from nonlinear FM reference signal generator 507. The IFFT circuit 503 converts the multiplied signal into a time domain signal. The signal detector 504 detects a target signal by performing threshold determination on the input signal. The distance measuring device 505 measures the distance from the difference between the transmission time of the transmission pulse and the detection time of the detected target signal.

ノンリニアFM参照信号発生器507は、一定間隔ごとのドップラ周波数で変調された複数のノンリニアチャープ変調の参照信号を発生する。最大値検出器508は、各チャンネルの信号検出器からの信号のうちの最大振幅の信号を検出して、そのチャンネル番号を、セレクタ回路509と接近速度算出器510に出力する。セレクタ回路509は、選択されたチャンネルの信号を出力する。接近速度算出器510は、選択されたチャンネルのドップラ周波数から目標速度を算出する。   The non-linear FM reference signal generator 507 generates a plurality of non-linear chirp modulation reference signals modulated at a Doppler frequency at regular intervals. The maximum value detector 508 detects a signal having the maximum amplitude among the signals from the signal detector of each channel, and outputs the channel number to the selector circuit 509 and the approach speed calculator 510. The selector circuit 509 outputs a signal of the selected channel. The approach speed calculator 510 calculates a target speed from the Doppler frequency of the selected channel.

特許文献1に記載されている方法は、送信パルスの変調方式の一つである、ノンリニアチャープパルスの特性を利用する技術である。ノンリニアチャープ変調の送信パルスは、リニアチャープ変調の送信パルスに比べて、ドップラ周波数変調に対する感度が高く、参照信号と受信パルスとでドップラ周波数が異なると、パルス圧縮利得が低下して、圧縮後の振幅値が小さくなる。逆にリニアチャープパルスは、距離のオフセットは大きいが、ノンリニアチャープ変調に比べて、パルス圧縮利得の低下は小さい。
このため、想定する目標速度に対応したドップラ周波数で変調を施した参照信号を複数発生させて、パルス圧縮を複数のチャンネルで並列処理して、振幅値が最大になるチャンネルの出力を選択することによって、目標の速度を推定することができる。特許文献1の技術を用いて、目標速度を算出してから、ドップラ周波数による距離オフセットを算出して補正することによって、目標の距離を算出することが可能である。
The method described in Patent Document 1 is a technique that uses the characteristics of a non-linear chirp pulse, which is one of the modulation methods of a transmission pulse. Non-linear chirp modulation transmission pulses are more sensitive to Doppler frequency modulation than linear chirp modulation transmission pulses. If the Doppler frequency differs between the reference signal and the received pulse, the pulse compression gain will drop and the compressed The amplitude value becomes smaller. Conversely, the linear chirp pulse has a large distance offset, but the decrease in pulse compression gain is small compared to the non-linear chirp modulation.
For this reason, multiple reference signals modulated at the Doppler frequency corresponding to the assumed target speed are generated, pulse compression is processed in parallel on multiple channels, and the output of the channel with the maximum amplitude value is selected. Thus, the target speed can be estimated. The target distance can be calculated by calculating and correcting the distance offset based on the Doppler frequency after calculating the target speed using the technique of Patent Document 1.

また、特許文献2においては、超音波診断装置の送受信部は、被検体の第1の操作方向に対して不等間隔の送受波を行う。そして得られた受信信号に対してミキサ及びLPFは直交位相検波を行ってIQ信号を生成し、最小2乗フィルタは、多項式の最小2乗法フィッティングによって前記IQ信号の中からドプラ信号成分を抽出する。そして、自己相関器は、短い送受波間隔で隣接して得られたドプラ信号間の自己相関処理を行い、演算器は、この自己相関結果に基づいて流速値,パワー値,分散値を算出する。また、前記送受信部は、不等間隔で設定された前記第1の走査方向の送受波における長い送受波間隔において第2の走査方向の不等間隔送受波を行なうことによって、フレーム周波数を低減させることなく低流速検出能と高流速検出能に優れたカラードプラ画像データを生成する、超音波診断装置が開示されている。   In Patent Document 2, the transmission / reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus performs transmission and reception of waves at unequal intervals in the first operation direction of the subject. Then, the mixer and LPF perform quadrature detection on the obtained received signal to generate an IQ signal, and the least square filter extracts a Doppler signal component from the IQ signal by a least squares fitting of a polynomial. . Then, the autocorrelator performs autocorrelation processing between adjacent Doppler signals obtained at short transmission / reception intervals, and the computing unit calculates a flow velocity value, a power value, and a dispersion value based on the autocorrelation result. . The transmission / reception unit reduces the frame frequency by performing unequal interval transmission / reception in the second scanning direction at a long transmission / reception interval in the transmission / reception wave in the first scanning direction set at unequal intervals. There is disclosed an ultrasonic diagnostic apparatus that generates color Doppler image data excellent in low flow velocity detection capability and high flow velocity detection capability.

また、特許文献3においては、疑似距離変化計算部は、GPS衛星からの信号送信に使用されたキャリアのドップラ成分を所定時点から積算し、疑似距離変化量を計算する。オフセット推定部は、PNコードの位相同期により求めた疑似距離とドップラ成分の積算により求めた疑似距離変化量の差分を求め、これを平滑してコード疑似距離の高周波揺らぎを取り除く。キャリア疑似距離計算部は、高周波揺らぎが取り除かれた差分(オフセット推定値)及び疑似距離変化量に基づき疑似距離を計算する。測位計算部は、キャリア疑似距離計算部により計算された疑似距離及び衛星位置計算部により計算された疑似距離及び衛星位置計算部により計算された衛星位置に基づき、測位計算を行うことによって、疑似距離を精度よく求め、測位精度を向上させる、GPSS受信機及びその測位方法が開示されている。   Further, in Patent Document 3, the pseudo distance change calculation unit integrates Doppler components of carriers used for signal transmission from GPS satellites from a predetermined time point, and calculates a pseudo distance change amount. The offset estimation unit obtains a difference between the pseudo distance obtained by phase synchronization of the PN code and the pseudo distance change obtained by integrating Doppler components, and smoothes the difference to remove high-frequency fluctuations in the code pseudo distance. The carrier pseudo distance calculation unit calculates the pseudo distance based on the difference (offset estimation value) from which the high-frequency fluctuation is removed and the pseudo distance change amount. The positioning calculation unit performs the positioning calculation based on the pseudo distance calculated by the carrier pseudo distance calculation unit, the pseudo distance calculated by the satellite position calculation unit, and the satellite position calculated by the satellite position calculation unit, thereby calculating the pseudo distance. A GPSS receiver and its positioning method are disclosed in which the accuracy is determined and the positioning accuracy is improved.

また、特許文献4においては、リファレンス信号発生手段とパルス圧縮手段とパルスドップラー処理手段とで構成されて移動目標対応の積分処理を行ってレンジビン・ドップラービンの2次元信号の信号を出力する移動目標対応コヒーレント積算手段と、この処理を時系列で入力される信号に繰り返したレンジビン・ドップラービン・時間の3次元信号の設定しきい値を超える信号を積算して移動目標値を特定し出力する移動目標対応ノンコヒーレント積分手段を備えることによって、高速移動目標に対してその加速度や大きさよる帯域幅を持つ受信しを測定しても、積分時間の限界が高いレーダ装置が開示されている。   Further, in Patent Document 4, a moving target that includes a reference signal generating unit, a pulse compressing unit, and a pulse Doppler processing unit, performs integration processing corresponding to the moving target, and outputs a range bin / Doppler bin two-dimensional signal signal. Corresponding coherent accumulating means and movement that specifies and outputs a movement target value by accumulating signals that exceed the set threshold value of a three-dimensional signal of range bin, Doppler bin, and time by repeating this processing in time-series input signals A radar apparatus is disclosed which has a high integration time limit even if a target having non-coherent integration means corresponding to a target is measured with respect to a high-speed moving target even if a reception having a bandwidth depending on its acceleration or size is measured.

特開平05−107349号公報JP 05-107349 A 特開2005−176997号公報JP 2005-176997 A 特開平07−198821号公報JP 07-198821 A 特開平08−179037号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-179037

上述した各従来技術の第1の問題点は、対象とする目標の速度が高速であるほど、パルス圧縮を行うチャンネル数を増やす必要があり、処理負荷が増大することに対応するため、処理装置のH/W(ハードウエア)規模が大幅に増大することである。
その理由は、速度0から想定する最大目標速度の範囲内で一定間隔のドップラ周波数ごとに、パルス圧縮を行うチャンネル数が必要となるためである。
The first problem of each of the conventional techniques described above is that the higher the target speed, the more the number of channels to be subjected to pulse compression needs to be increased, and the processing load increases. The H / W (hardware) scale of the system will greatly increase.
The reason is that the number of channels for pulse compression is required for each Doppler frequency at regular intervals within the range of the maximum target speed assumed from speed 0.

各従来技術の第2の問題点は、距離精度において量子化誤差が発生することである。
その理由は、目標速度の測定値が各チャンネルの参照信号のドップラ周波数に相当する速度の離散値として得られるため、距離の測定値も目標速度の離散値に対応した離散値になるためである。
The second problem of each prior art is that a quantization error occurs in distance accuracy.
This is because the measured value of the target speed is obtained as a discrete value of the speed corresponding to the Doppler frequency of the reference signal of each channel, and the measured value of the distance is also a discrete value corresponding to the discrete value of the target speed. .

この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、処理装置のH/W規模を大幅に増大させることがなく、また距離精度において量子化誤差が発生することがないパルス圧縮装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a pulse compression apparatus that does not significantly increase the H / W scale of a processing apparatus and that does not cause quantization errors in distance accuracy. It is intended to provide.

上記課題を解決するため、この発明はパルス圧縮装置に係り、レーダ受信信号をディジタル化したディジタル受信信号を複数のチャンネルに分配する分配器と、探知対象目標の最大視線方向速度を上限として、予め定めた視線方向速度のドップラ周波数ごとに対応する参照信号を各チャンネルに対して発生させる参照信号発生器と、分配されたディジタル受信信号を前記参照信号を用いてパルス圧縮処理を行う第2のパルス圧縮器と、第2のパルス圧縮器から出力されるパルス圧縮後の信号からしきい値判定によって目標信号を検出する目標検出器と、各チャンネルにおいて距離オフセットを補正したときに同一の目標であると推定される目標信号のデータを抽出する相関データ抽出器と、抽出された複数の目標信号データを、横軸にドップラ周波数をとり、縦軸に各チャンネルの振幅値をとったときのグラフ上で、各プロット点のカーブフィッティングを行って得られる前記グラフの近似曲線のピーク値に対応するドップラ周波数を求めるピーク検出器と、求められたドップラ周波数に対応する目標速度を求めて、得られた目標速度からパルス圧縮による距離オフセットを算出して距離補正値を求める補正値算出器とを備えている。   In order to solve the above-described problems, the present invention relates to a pulse compression apparatus, which distributes a digital received signal obtained by digitizing a radar received signal to a plurality of channels, and has a maximum gaze direction speed of a detection target as an upper limit in advance. A reference signal generator for generating a reference signal corresponding to each Doppler frequency of the determined line-of-sight speed for each channel, and a second pulse for performing a pulse compression process on the distributed digital reception signal using the reference signal The target is the same when the distance offset is corrected in each channel, the target detector that detects the target signal by threshold judgment from the signal after pulse compression output from the second pulse compressor Correlation data extractor that extracts target signal data estimated as, and multiple extracted target signal data on the horizontal axis Peak detector that obtains the Doppler frequency corresponding to the peak value of the approximate curve of the graph obtained by performing curve fitting of each plot point on the graph when taking the frequency and taking the amplitude value of each channel on the vertical axis And a correction value calculator for determining a distance correction value by calculating a distance offset by pulse compression from the target speed obtained by obtaining a target speed corresponding to the obtained Doppler frequency.

この発明によれば、パルス圧縮を行う処理装置のH/W規模を増大させることなく、高速目標に対してパルス圧縮によって発生する距離オフセットを補正して距離測定精度を向上させることができる。
その理由は、参照信号のドップラ周波数が受信パルスとある程度ずれていても、パルス圧縮の利得低下が小さく振幅値の検出が可能なリニアチャープパルスを使用して、同じ目標が異なる距離にパルス圧縮されたと想定できるすべてのチャンネルの振幅値を抽出して、図1に示すように横軸にドップラ周波数をとり縦軸に各チャンネルの振幅値をとったときのグラフ上で、各プロットに対してカーブフィッティングを行い、グラフの近似曲線のピーク値に対応するドップラ周波数を求めるようにしたためである。
According to the present invention, the distance measurement accuracy can be improved by correcting the distance offset generated by the pulse compression for the high-speed target without increasing the H / W scale of the processing device that performs the pulse compression.
The reason is that even if the Doppler frequency of the reference signal deviates from the received pulse to some extent, the same target is pulse-compressed to a different distance by using a linear chirp pulse that can detect the amplitude value with a small drop in gain of pulse compression. As shown in Fig. 1, the amplitude values of all the channels that can be assumed are extracted, and the curve is plotted for each plot on the graph when the horizontal axis is the Doppler frequency and the vertical axis is the amplitude value of each channel. This is because fitting is performed to obtain the Doppler frequency corresponding to the peak value of the approximate curve of the graph.

この場合、パルス圧縮のチャンネル数はカーブフィッティングするのに必要なチャンネル数だけあればよく、従来技術のようにチャンネルを隙間なく並べて所要の速度範囲をカバーする必要はないため、チャンネル数を少ない数にすることが可能である。
また、近似曲線のピーク値を検出するようにしたため、量子化誤差が発生することなくドップラ周波数を測定することができる。
このようにして、ドップラ周波数を少ないチャンネル数で量子化誤差を発生させることなく測定できるため、処理装置のH/W規模を大幅に増大させることなく、高速目標におけるパルス圧縮で発生する距離オフセットを補正して、距離精度を向上させる効果が得られる。
In this case, the number of channels for pulse compression need only be the number of channels necessary for curve fitting, and it is not necessary to arrange the channels without gaps to cover the required speed range as in the prior art, so the number of channels is small. It is possible to
In addition, since the peak value of the approximate curve is detected, the Doppler frequency can be measured without causing a quantization error.
In this way, since the Doppler frequency can be measured with a small number of channels without generating a quantization error, the distance offset generated by pulse compression at a high-speed target can be reduced without significantly increasing the H / W scale of the processing apparatus. By correcting, the effect of improving the distance accuracy can be obtained.

本発明の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of this invention. 本発明の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows other embodiment of this invention. 特許文献1記載のレーダのパルス圧縮装置の構成を示すブロック図である。10 is a block diagram showing a configuration of a radar pulse compression device described in Patent Document 1. FIG. 特許文献1記載のレーダのパルス圧縮装置における距離オフセットを説明するための模式図である。6 is a schematic diagram for explaining a distance offset in a radar pulse compression device described in Patent Document 1. FIG.

以下、この発明の実施形態であるレーダのパルス圧縮装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a radar pulse compression apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施形態Embodiment

図2は、この発明のレーダのパルス圧縮装置の第1の実施の形態を示す図であって、分配器101と、パルス圧縮器A102と、パルス圧縮器B103と、参照信号発生生器104と、目標検出器105と、相関データ抽出回路106と、ピーク検出器107と、補正値算出器108と、距離補正器109とからなるブロック構成が示されている。   FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of a radar pulse compression apparatus according to the present invention, in which a distributor 101, a pulse compressor A102, a pulse compressor B103, and a reference signal generator 104 are shown. A block configuration including a target detector 105, a correlation data extraction circuit 106, a peak detector 107, a correction value calculator 108, and a distance corrector 109 is shown.

分配器101は、外部から入力されるディジタル化されたレーダ受信信号を複数のチャンネルに分配する。パルス圧縮器A102は、レーダ受信信号に対して、ドップラ周波数で変調しない、すなわち視線方向速度0に相当する参照信号によってパルス圧縮を行う。パルス圧縮器B103は、参照信号発生器104から入力される参照信号を使用してパルス圧縮を行う。参照信号発生器104は、探知対象目標の最大視線方向速度を上限として、予め定めた複数の視線方向速度のドップラ周波数に対応した参照信号を各チャンネルに対して発生させる。目標検出器105は、パルス圧縮器A102またはパルス圧縮器B103から出力されるパルス圧縮後の信号から、しきい値判定によって目標信号を検出する。   The distributor 101 distributes a digitized radar reception signal input from the outside to a plurality of channels. The pulse compressor A102 performs pulse compression on the radar reception signal by using a reference signal that is not modulated with the Doppler frequency, that is, the line-of-sight velocity is zero. The pulse compressor B103 performs pulse compression using the reference signal input from the reference signal generator 104. The reference signal generator 104 generates a reference signal corresponding to a plurality of predetermined gaze direction speed Doppler frequencies for each channel with the maximum gaze direction speed of the detection target as an upper limit. The target detector 105 detects a target signal by threshold determination from the pulse-compressed signal output from the pulse compressor A102 or the pulse compressor B103.

相関データ抽出器106は、各チャンネルにおいて、距離オフセットを補正したときに同一の目標であると推定される目標信号のデータを抽出する。ピーク検出器107は、抽出された複数の目標データを、横軸をドップラ周波数にとり、縦軸を各チャンネルの振幅値にとったときのグラフ上で、各プロットのカーブフィッティングを行って、グラフの近似曲線のピーク値に対応するドップラ周波数を求める。補正値算出器108は、求められたドップラ周波数に対応ずる視線方向速度を求めて、得られた視線方向速度からパルス圧縮による距離オフセットを算出して、補正値を出力する。距離補正器109は、パルス圧縮器A102のチャンネルで得られた距離に、補正値算出器108で算出された補正値を加算して、目標の距離を算出する。   The correlation data extractor 106 extracts target signal data that is estimated to be the same target when the distance offset is corrected in each channel. The peak detector 107 performs curve fitting of each plot on the graph when the horizontal axis represents the Doppler frequency and the vertical axis represents the amplitude value of each channel of the plurality of extracted target data. A Doppler frequency corresponding to the peak value of the approximate curve is obtained. The correction value calculator 108 calculates a gaze direction velocity corresponding to the obtained Doppler frequency, calculates a distance offset by pulse compression from the obtained gaze direction velocity, and outputs a correction value. The distance corrector 109 calculates the target distance by adding the correction value calculated by the correction value calculator 108 to the distance obtained by the channel of the pulse compressor A102.

図3は、この発明のレーダのパルス圧縮装置の第2の実施の形態を示す図であって、分配器101,パルス圧縮器A102,パルス圧縮器B103,参照信号発生生器104,目標検出器105,ピーク検出器107,補正値算出器108,距離補正器109のそれぞれの動作は、図2に示された第1の実施の形態の場合と同様である。   FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of a radar pulse compression apparatus according to the present invention, in which a distributor 101, a pulse compressor A102, a pulse compressor B103, a reference signal generator / generator 104, and a target detector are shown. The operations of 105, the peak detector 107, the correction value calculator 108, and the distance corrector 109 are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

第2の実施の形態では、視線方向速度0に相当する参照信号によって、パルス圧縮器A102によってパルス圧縮されて目標検出器105によって目標が検出された場合に限り、検出した目標の距離を中心に、領域抽出器104Aによってメモリ110に記憶されている所定の範囲拡げた領域の受信信号を抽出して、分配器101に入力してパルス圧縮器B103でパルス圧縮の処理を行ったのち、振幅検出器111で振幅値の検出を行って、それに基づいてピーク検出器107,補正値算出器108による以後の処理を行う。   In the second embodiment, only when the target is detected by the target detector 105 after being pulse-compressed by the pulse compressor A102 with the reference signal corresponding to the line-of-sight velocity 0, the detected target distance is the center. The region extractor 104A extracts a received signal in a region expanded in a predetermined range stored in the memory 110, inputs the signal to the distributor 101, performs pulse compression processing in the pulse compressor B103, and then detects the amplitude. The amplitude value is detected by the device 111 and the subsequent processing by the peak detector 107 and the correction value calculator 108 is performed based on the detected amplitude value.

このようにすることによって、目標が検出されない限りはパルス圧縮を、複数のチャンネルで並列処理する必要がなく、常にパルス圧縮器B103の並列処理を実施する第1の実施の形態の場合と比べて、処理負荷を低減することができるとともに、目標が検出されたときは、距離オフセットの補正を行うことができるようになる。   By doing in this way, unless the target is detected, it is not necessary to perform the pulse compression in parallel with a plurality of channels. Compared to the case of the first embodiment in which the parallel processing of the pulse compressor B103 is always performed. The processing load can be reduced, and when the target is detected, the distance offset can be corrected.

この発明のパルス圧縮装置は、実施形態に記載された以外の機能や機器の形態および使用方法等は任意であって、リニアチャープパルスを送信する各種のレーダ装置において幅広く利用可能なものである。   The pulse compression apparatus of the present invention can be used in various radar apparatuses that transmit linear chirp pulses, with functions and apparatus forms other than those described in the embodiments, usage methods, and the like being arbitrary.

101 分配器
102 パルス圧縮器A
103 パルス圧縮器B
104 参照信号発生器
104A 領域抽出器
105 目標検出器
106 相関データ抽出器
107 ピーク検出器
108 補正値算出器
109 距離補正器
110 メモリ
111 振幅検出器
101 Distributor 102 Pulse compressor A
103 Pulse compressor B
104 Reference signal generator 104A Region extractor 105 Target detector 106 Correlation data extractor 107 Peak detector 108 Correction value calculator 109 Distance corrector 110 Memory 111 Amplitude detector

Claims (5)

レーダ受信信号をディジタル化したディジタル受信信号を複数のチャンネルに分配する分配器と、
探知対象目標の最大視線方向速度を上限として、予め定めた視線方向速度のドップラ周波数ごとに対応する参照信号を各チャンネルに対して発生させる参照信号発生器と、
分配されたディジタル受信信号を前記参照信号を用いてパルス圧縮処理を行う第2のパルス圧縮器と、
第2のパルス圧縮器から出力されるパルス圧縮後の信号からしきい値判定によって目標信号を検出する目標検出器と、
各チャンネルにおいて距離オフセットを補正したときに同一の目標であると推定される目標信号のデータを抽出する相関データ抽出器と、
抽出された複数の目標信号データを、横軸にドップラ周波数をとり、縦軸に各チャンネルの振幅値をとったときのグラフ上で、各プロット点のカーブフィッティングを行って得られる前記グラフの近似曲線のピーク値に対応するドップラ周波数を求めるピーク検出器と、
求められたドップラ周波数に対応する目標速度を求めて、得られた目標速度からパルス圧縮による距離オフセットを算出して距離補正値を求める補正値算出器と、
を備えたことを特徴とするパルス圧縮装置。
A distributor for distributing a digital reception signal obtained by digitizing a radar reception signal to a plurality of channels;
A reference signal generator that generates a reference signal corresponding to each Doppler frequency of a predetermined gaze direction speed, with the maximum gaze direction speed of the target to be detected as an upper limit;
A second pulse compressor for performing a pulse compression process on the distributed digital reception signal using the reference signal;
A target detector for detecting a target signal by threshold determination from a signal after pulse compression output from the second pulse compressor;
A correlation data extractor that extracts target signal data that is estimated to be the same target when the distance offset is corrected in each channel;
Approximation of the graph obtained by performing curve fitting of each plot point on the graph when the horizontal axis represents the Doppler frequency and the vertical axis represents the amplitude value of each channel. A peak detector for determining the Doppler frequency corresponding to the peak value of the curve;
A correction value calculator for obtaining a target speed corresponding to the obtained Doppler frequency, calculating a distance offset by pulse compression from the obtained target speed, and obtaining a distance correction value;
A pulse compression apparatus comprising:
請求項1記載のパルス圧縮装置において、
視線方向速度0に相当する参照信号によってパルス圧縮処理を行う第1のパルス圧縮器と、
第1のパルス圧縮器で得られた測定距離に前記距離補正値を加算して真の距離を求める距離補正器とを備えたことを特徴とするパルス圧縮装置。
The pulse compression device according to claim 1, wherein
A first pulse compressor that performs pulse compression processing with a reference signal corresponding to a line-of-sight velocity of 0;
A pulse compression apparatus comprising: a distance corrector that obtains a true distance by adding the distance correction value to the measured distance obtained by the first pulse compressor.
前記パルス圧縮における送信パルスの変調方式として、送信パルス内で周波数変調を施して送信するチャープパルス方式を用いることを特徴とする請求項1または2記載のパルス圧縮装置。   The pulse compression apparatus according to claim 1 or 2, wherein a chirp pulse system that performs frequency modulation within a transmission pulse and transmits is used as a transmission pulse modulation system in the pulse compression. 前記チャープパルスが、送信パルス内で変調周波数がリニアに変化することによって、受信パルス内の周波数変調が目標の視線方向速度に対応するドップラ周波数によって送信パルスから変化することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一記載のパルス圧縮装置。   The chirp pulse is characterized in that the modulation frequency in the transmission pulse changes linearly, and the frequency modulation in the reception pulse changes from the transmission pulse by the Doppler frequency corresponding to the target line-of-sight velocity. The pulse compression apparatus as described in any one of thru | or 3. 前記リニアチャープパルスが、視線方向速度に応じてパルス圧縮後のピーク振幅位置がオフセットすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一記載のパルス圧縮装置。   5. The pulse compression device according to claim 1, wherein a peak amplitude position of the linear chirp pulse after pulse compression is offset in accordance with a line-of-sight direction velocity.
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