JP5465148B2

JP5465148B2 - Radar equipment

Info

Publication number: JP5465148B2
Application number: JP2010234408A
Authority: JP
Inventors: 隆文永野; 貴司岩本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: JP2012088140A

Description

本発明は、高速移動目標に対する感度を向上させるため、目標のレンジ移動を補償するレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar apparatus that compensates for range movement of a target in order to improve sensitivity to a high-speed moving target.

チャープパルス圧縮とパルス間コヒーレント積分を利用した、高い距離分解能を持ち高感度なレーダ装置が知られている。通常、チャープ変調パルス信号のチャープ帯域等のパラメータは各パルスで同一である。
一方、本発明の目的とは異なるが、特定の目的を達成するために、パルス毎にチャープ変調パルス信号のパラメータを変化させるレーダ装置が知られている。例えば、特許文献１に示すようなレーダ装置では、コヒーレント積分は行わないが、チャープ帯域を広くして高い距離分解能を実現する場合に、送信するチャープ変調パルス信号のパルス幅やチャープ帯域をパルス毎に制御し、グレーティングローブを抑制する技術が開示されている。 A highly sensitive radar apparatus with high range resolution using chirped pulse compression and interpulse coherent integration is known. Usually, parameters such as the chirp band of the chirp modulation pulse signal are the same for each pulse.
On the other hand, although different from the object of the present invention, in order to achieve a specific object, a radar apparatus is known that changes a parameter of a chirp modulation pulse signal for each pulse. For example, in a radar apparatus as shown in Patent Document 1, coherent integration is not performed. However, when widening the chirp band and realizing high distance resolution, the pulse width and chirp band of the chirp modulation pulse signal to be transmitted are set for each pulse. And a technique for suppressing the grating lobe is disclosed.

特開２００７−１９２７８３号公報JP 2007-192783 A

高い距離分解能を持ち、パルス間コヒーレント積分によって高い感度を実現しているレーダ装置では、目標が高速に移動している場合、複数パルスを送信している間に目標が移動することにより発生する信号積分ロスが課題となっている。 In radar equipment with high range resolution and high sensitivity by inter-pulse coherent integration, when the target is moving at high speed, the signal generated by the target moving while sending multiple pulses Integration loss is an issue.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、目標のレンジ移動を補償することのできる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 an object thereof is to obtain a radar apparatus capable of compensating for a target range shift.

この発明に係るレーダ装置は、複数のチャープ変調パルス信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段で生成したチャープ変調パルス信号を送信する送信手段と、送信手段で送信した送信信号が目標で反射した反射信号を受信する受信手段と、受信手段で受信した受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮手段とを備え、信号生成手段は、送信されるチャープ変調パルス信号のチャープ率対搬送波周波数比を変化させながら複数のチャープ変調パルス信号を生成し、パルス圧縮手段は、各チャープ変調パルス信号の受信信号に対して、送信したチャープ変調パルス信号と同じパルス幅とチャープ帯域のチャープ変調パルス信号を使ってパルス圧縮し、目標のレンジ移動をレンジ誤差の変化で相殺させ、信号生成手段は、チャープ変調パルス信号のパルス幅を一定とし、送信されるチャープ変調パルス信号の搬送波として複数の周波数の搬送波を用いて、チャープ帯域を変化させながら複数のチャープ変調パルス信号を生成し、同一搬送波周波数における複数のパルス圧縮後信号をコヒーレント積分する信号積分手段と、各搬送波周波数において信号積分手段でコヒーレント積分された信号から検出されるドップラ周波数の差から目標速度を推定する目標速度推定手段とを備えたことを特徴とするものである。 A radar apparatus according to the present invention includes a signal generation unit that generates a plurality of chirp modulation pulse signals, a transmission unit that transmits a chirp modulation pulse signal generated by the signal generation unit, and a transmission signal transmitted by the transmission unit is reflected by a target. Receiving means for receiving the reflected signal, and pulse compression means for pulse-compressing the received signal received by the receiving means, and the signal generating means changes the chirp rate to the carrier frequency ratio of the chirp modulated pulse signal to be transmitted. While generating a plurality of chirp modulation pulse signals, the pulse compression means uses a chirp modulation pulse signal having the same pulse width and chirp band as the transmitted chirp modulation pulse signal for each received signal of the chirp modulation pulse signal. compressed, to offset the range migration goal in change of range error, signal generating means, the chirp modulated pulse signal Generates multiple chirp modulation pulse signals while changing the chirp band using a carrier of multiple frequencies as the carrier of the chirp modulation pulse signal to be transmitted with a constant pulse width, and after multiple pulse compression at the same carrier frequency A signal integration means for coherently integrating a signal and a target speed estimation means for estimating a target speed from a difference in Doppler frequency detected from the signal coherently integrated by the signal integration means at each carrier frequency. Is.

この発明のレーダ装置は、信号生成手段が、送信されるチャープ変調パルス信号のチャープ率対搬送波周波数比を変化させながら、かつ、チャープ変調パルス信号のパルス幅を一定とし、送信されるチャープ変調パルス信号の搬送波として複数の周波数の搬送波を用いて、チャープ帯域を変化させながら複数のチャープ変調パルス信号を生成し、パルス圧縮手段が、各チャープ変調パルス信号の受信信号に対して、送信したチャープ変調パルス信号と同じパルス幅とチャープ帯域のチャープ変調パルス信号を使ってパルス圧縮し、目標のレンジ移動をレンジ誤差の変化で相殺させるようにしたので、任意の速度で等速直線運動する目標のレンジ移動を補償することができる。 In the radar apparatus according to the present invention, the signal generation means changes the chirp rate of the chirp modulation pulse signal to be transmitted and the carrier frequency ratio , and the pulse width of the chirp modulation pulse signal is constant, and the chirp modulation pulse to be transmitted is transmitted. Using a plurality of frequency carrier waves as the signal carrier wave , generating a plurality of chirp modulation pulse signals while changing the chirp band, and the pulse compression means transmits the chirp modulation transmitted to the received signal of each chirp modulation pulse signal Pulse compression is performed using a chirp modulation pulse signal with the same pulse width and chirp band as the pulse signal, and the target range movement is canceled out by the change in range error. The movement can be compensated.

パルス圧縮における遅延時間誤差を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the delay time error in pulse compression. パルス圧縮におけるレンジ誤差を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the range error in pulse compression. 目標が等速直線運動している場合における、従来のレーダ装置によるパルス圧縮後信号の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the signal after the pulse compression by the conventional radar apparatus in case the target is carrying out the uniform linear motion. 目標が等速直線運動している場合における、本発明のレーダ装置によるパルス圧縮後信号の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the signal after the pulse compression by the radar apparatus of this invention in case the target is carrying out the uniform linear motion. 目標が等速直線運動している場合における、従来のレーダ装置によるコヒーレント積分結果の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the coherent integration result by the conventional radar apparatus in case the target is carrying out the uniform linear motion. 目標が等速直線運動している場合における、本発明のレーダ装置によるコヒーレント積分結果の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the coherent integration result by the radar apparatus of this invention in case the target is carrying out the uniform linear motion. 従来のレーダ装置における反射信号を受信した後の処理の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the process after receiving the reflected signal in the conventional radar apparatus. 本発明のレーダ装置における反射信号を受信した後の処理の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the process after receiving the reflected signal in the radar apparatus of this invention. 本発明のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the radar apparatus of this invention. 本発明の実施の形態２のレーダ装置における、目標が等加速度直線運動している場合のパルス圧縮後信号の例を示す説明図である。In the radar apparatus of Embodiment 2 of this invention, it is explanatory drawing which shows the example of the signal after a pulse compression in case the target is carrying out the uniform acceleration linear motion. 本発明の実施の形態２のレーダ装置における、目標が等加速度直線運動している場合のコヒーレント積分結果の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a coherent integration result in the radar apparatus of Embodiment 2 of this invention when the target is carrying out the uniform acceleration linear motion. 本発明の実施の形態２のレーダ装置における、目標が等加速度直線運動している場合のＷｉｇｎｅｒ−Ｖｉｌｌｅ分布処理結果の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the Wigner-Ville distribution processing result in case the target is carrying out the uniform acceleration linear motion in the radar apparatus of Embodiment 2 of this invention.

実施の形態１．
まず、周波数が線形に変化するチャープ信号を利用したパルス圧縮において、等速直線運動している目標からの反射波のドップラ周波数によって発生する遅延時間の誤差とレンジ誤差について説明する。 Embodiment 1 FIG.
First, a delay time error and a range error caused by a Doppler frequency of a reflected wave from a target moving linearly at a constant speed in pulse compression using a chirp signal whose frequency changes linearly will be described.

チャープ変調パルス信号のチャープ帯域をＢ、パルス幅をＴ_ｐ、送信信号のキャリア周波数をｆcとすると、送信するチャープ変調パルス信号は次式で表される。

When the chirp band of the chirp modulation pulse signal is B, the pulse width is T _p , and the carrier frequency of the transmission signal is fc, the chirp modulation pulse signal to be transmitted is expressed by the following equation.

その結果、測距結果にも次式で表されるレンジ誤差Δｘが発生し、複数のパルス圧縮後信号のピーク位置は図２のようになる。

As a result, a range error Δx expressed by the following equation also occurs in the distance measurement result, and the peak positions of the plurality of post-pulse-compressed signals are as shown in FIG.

次に、ドップラ周波数によって発生するレンジ誤差を利用し、任意速度で等速直線運動している目標のレンジ移動を補償する方法について説明する。
ｋ番目のパルスのチャープ帯域をＢ^（ｋ）、パルス幅をＴ_ｐ ^（ｋ）、キャリア周波数をｆc^（ｋ）、パルス送信時刻をｔ^（ｋ）とする。ただし、Ｂ^（１）＝Ｂ、Ｔ_ｐ ^（１）＝Ｔ_ｐ、ｆc^（１）＝ｆc、ｔ^（１）＝０とする。また、パルス圧縮では、送信したチャープ変調パルス信号と同じパルス幅とチャープ帯域を使うものとする。ｋ番目のパルスでのレンジ誤差Δｘ^（ｋ）は次式となる。

よって、ｋ番目のパルスでのパルス圧縮後信号のピーク位置ρ^（ｋ）は次式となる。

目標のレンジ移動をレンジ誤差の変化で相殺させてレンジ移動を補償するためには、次式を満たすようにチャープ変調パルス信号のパラメータを設定すれば良い。

式（１３）に式（２）、（１１）、（１２）を代入して整理すると次式が得られる。

Next, a description will be given of a method for compensating for a range movement of a target that is linearly moving at an arbitrary speed using a range error generated by the Doppler frequency.
The chirp band of the ^kth pulse is B ^(k) , the pulse width is T _p ^(k) , the carrier frequency is fc ^(k) , and the pulse transmission time is t ^(k) . However, it is assumed that B ⁽¹⁾ = B, T _p ⁽¹⁾ = T _p , fc ⁽¹⁾ = fc, t ⁽¹⁾ = 0. In the pulse compression, the same pulse width and chirp band as the transmitted chirp modulation pulse signal are used. The range error Δx ^(k) at the k-th pulse is as follows.

Therefore, the peak position ρ ^(k) of the signal after pulse compression at the k-th pulse is as follows.

In order to compensate for the range shift by canceling the target range shift with a change in range error, the parameters of the chirp modulation pulse signal may be set so as to satisfy the following equation.

Substituting the formulas (2), (11), and (12) into the formula (13) and rearranging gives the following formula.

式（１４）には速度υが含まれていないため、チャープ率対搬送波周波数比Ｂ^（ｋ）／（Ｔ_ｐ ^（ｋ）ｆc^（ｋ））が式（１４）を満たしながら変化すると、任意速度で等速直線運動している目標に対して、式（１３）が成立することになる。すなわち、チャープ率対搬送波周波数比を式（１４）を満たすように変化させると、任意速度で等速直線運動している目標のレンジ移動を補償できる。
また、式（１４）においてパルス幅を一定値Ｔ_ｐとし、次式の条件を満たすようにチャープ帯域対搬送波周波数比Ｂ^（ｋ）／ｆc^（ｋ）を変化させると、任意速度で等速直線運動している目標のレンジ移動を補償でき、かつ反射強度が一定の目標に対してパルス圧縮後信号のピーク値を一定にできる。

Since the speed υ is not included in the equation (14), if the chirp rate-to-carrier frequency ratio B ^(k) / (T _p ^(k) fc ^(k) ) changes while satisfying the equation (14), the arbitrary speed Thus, equation (13) is established for a target that is moving at a constant linear velocity. That is, if the chirp rate versus the carrier frequency ratio is changed so as to satisfy the equation (14), it is possible to compensate for the range movement of the target that is moving at a constant linear velocity at an arbitrary speed.
Further, when the pulse width is set to a constant value T _p in the equation (14) and the chirp band to carrier frequency ratio B ^(k) / fc ^(k) is changed so as to satisfy the following equation, a constant velocity straight line at an arbitrary speed is obtained. The range movement of the moving target can be compensated, and the peak value of the signal after pulse compression can be made constant for a target having a constant reflection intensity.

更に、式（１５）において搬送波周波数を一定値ｆcとし、次式に従ってチャープ帯域Ｂ^（ｋ）を変化させると、任意速度で等速直線運動している目標のレンジ移動を補償でき、反射強度が一定の目標に対してパルス圧縮後信号のピーク値を一定にでき、かつパルス圧縮後信号のピークにおいてドップラ周波数とパルス送信時刻に応じた位相変化を捉えることができる。

Furthermore, when the carrier frequency is set to a constant value fc in the equation (15) and the chirp band B ^(k) is changed according to the following equation, the target range movement that is linearly moving at an arbitrary speed can be compensated, and the reflection intensity is increased. The peak value of the signal after pulse compression can be made constant with respect to a certain target, and the phase change corresponding to the Doppler frequency and the pulse transmission time can be captured at the peak of the signal after pulse compression.

図３〜図６を用いて、本発明によるレンジ移動の補償効果を説明する。目標は高速に等速直線運動しているとし、本発明のレーダではチャープ変調パルス信号のチャープ帯域を式（１７）に従って変化させた。
図３及び図４は、従来のレーダ（チャープ変調パルス信号のパラメータは各パルスで同一）と本発明のレーダにおけるパルス圧縮後信号の例を示している。横軸は距離とパルス番号、縦軸はパルス圧縮後信号の振幅の絶対値である。従来のレーダでは目標の移動に合わせてパルス圧縮後信号のピークが移動しているが、本発明のレーダではパルス圧縮後信号のピークが静止している。 The compensation effect of the range shift according to the present invention will be described with reference to FIGS. It is assumed that the target is moving at a constant linear velocity at high speed, and in the radar of the present invention, the chirp band of the chirp modulation pulse signal is changed according to the equation (17).
3 and 4 show examples of signals after pulse compression in the conventional radar (the parameters of the chirp modulation pulse signal are the same for each pulse) and the radar of the present invention. The horizontal axis represents distance and pulse number, and the vertical axis represents the absolute value of the amplitude of the signal after pulse compression. In the conventional radar, the peak of the signal after pulse compression is moved in accordance with the movement of the target. In the radar of the present invention, the peak of the signal after pulse compression is stationary.

図５及び図６は、従来のレーダと本発明のレーダにおけるパルス圧縮後信号に対するコヒーレント積分の結果を示している。横軸は距離とドップラ周波数、縦軸はコヒーレント積分後の振幅の絶対値である。従来のレーダでは目標のレンジ移動による信号積分ロスが発生し、ピーク値が小さくなっているが、本発明のレーダでは目標のレンジ移動を補償しているため信号積分ロスは発生していない。なお、搬送波周波数を変化させながらチャープ率対搬送波周波数比を式（１４）の条件を満たすように変化させる場合と搬送波周波数を変化させながらチャープ帯域対搬送波周波数比を式（１５）の条件を満たすように変化させる場合は、パルス毎にドップラ周波数が変化してしまうため、コヒーレント積分ではなくインコヒーレント積分を用いることが望ましい。パルス間隔が不等間隔でチャープ帯域を式（１６）に従って変化させる場合は、不等間隔の離散フーリエ変換を利用して積分しても良いし、インコヒーレント積分を用いても良い。また、チャープ帯域を式（１７）に従って変化させる場合でも、インコヒーレント積分を用いることができる。 5 and 6 show the results of coherent integration for the pulse-compressed signal in the conventional radar and the radar of the present invention. The horizontal axis represents distance and Doppler frequency, and the vertical axis represents the absolute value of amplitude after coherent integration. In the conventional radar, a signal integration loss due to target range movement occurs and the peak value is small. However, in the radar of the present invention, no signal integration loss occurs because the target range movement is compensated. It should be noted that the chirp rate to the carrier frequency ratio is changed so as to satisfy the condition of the equation (14) while changing the carrier frequency, and the chirp band to the carrier frequency ratio satisfies the expression (15) while changing the carrier frequency. In this case, since the Doppler frequency changes for each pulse, it is desirable to use incoherent integration instead of coherent integration. When the chirp band is changed according to the equation (16) with unequal pulse intervals, integration may be performed using discrete Fourier transform with unequal intervals, or incoherent integration may be used. Even when the chirp band is changed according to the equation (17), incoherent integration can be used.

ここまで、パルス圧縮処理を中心に説明してきたが、従来のレーダにおける反射信号を受信した後の処理の例を示した図７のように、実際には、パルス圧縮、クラッタ抑圧、信号積分、目標検出のように処理される。ここで従来のレーダにおける反射信号を受信した後の処理を整理する。従来レーダでは、目標からの反射信号を受信した信号のベースバンド信号に対して、送信信号のベースバンド信号を使ってパルス圧縮を行う。次に、クラッタ抑圧処理として、ＭＴＩ（ＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｏｒ）などを行い、コヒーレント積分などの信号積分処理を行う。更に、目標検出処理として、ＣＦＡＲ（ＣｏｎｓｔａｎｔＦａｌｓｅＡｌａｒｍＲａｔｅ）処理などを行う。 Up to this point, the description has focused on pulse compression processing. However, as shown in FIG. 7 showing an example of processing after receiving a reflected signal in a conventional radar, in practice, pulse compression, clutter suppression, signal integration, It is processed like target detection. Here, the processing after receiving the reflected signal in the conventional radar will be organized. In the conventional radar, pulse compression is performed on the baseband signal of the signal that has received the reflected signal from the target, using the baseband signal of the transmission signal. Next, as clutter suppression processing, MTI (Moving Target Indicator) or the like is performed, and signal integration processing such as coherent integration is performed. Further, CFAR (Constant False Alarm Rate) processing is performed as target detection processing.

パルス圧縮から信号積分までの処理を式を用いて説明する。送信したチャープ変調パルス信号のベースバンド信号を次式のように行列で表す。

ここで、ｋ番目の行がｋ番目のパルスの送信開始時からｋ＋１番目のパルスの送信開始前までの信号を表している。信号を送信していない時は０である。Ｋはパルス数、Ｎはパルス送信間のサンプル数である。同様に目標からの反射信号を受信した信号のベースバンド信号を次式で表す。

パルス圧縮後信号Φは次式で表される。

Processing from pulse compression to signal integration will be described using equations. The baseband signal of the transmitted chirp modulation pulse signal is represented by a matrix as in the following equation.

Here, the k-th row represents signals from the start of transmission of the k-th pulse to the start of transmission of the (k + 1) -th pulse. 0 when no signal is transmitted. K is the number of pulses and N is the number of samples between pulse transmissions. Similarly, the baseband signal of the signal that has received the reflected signal from the target is expressed by the following equation.

The signal Φ after pulse compression is expressed by the following equation.

続いて、本発明のレーダにおける反射信号を受信した後の処理の例を説明する。まず、本発明のレーダにおけるクラッタ抑圧処理について説明する。本発明のレーダでも、従来のレーダと同様のクラッタ抑圧処理を行うことができるが、パルス毎にチャープ変調パルス信号のパラメータを変更するため、クラッタ抑圧効果が劣化する場合がある。そこで、逆畳み込みの考え方を応用し効果的にクラッタ抑圧を行いながら、パルス圧縮を行う処理を説明する。ただし、実際には逆畳み込みを計算する必要はない。送信信号のベースバンド信号のパルス圧縮後信号を使った、受信信号のベースバンド信号のパルス圧縮後信号の逆畳み込みは次式で表現される。

なお、Ｓは式（１７）に従って、パルス毎にチャープ変調パルス信号のチャープ帯域を変更して生成した送信信号のベースバンド信号を表しており、Ｒはその送信信号の反射信号を受信した受信信号のベースバンド信号を表しているものとする。 Next, an example of processing after receiving a reflected signal in the radar of the present invention will be described. First, the clutter suppression processing in the radar of the present invention will be described. The radar of the present invention can perform the clutter suppression processing similar to that of the conventional radar, but since the parameter of the chirp modulation pulse signal is changed for each pulse, the clutter suppression effect may deteriorate. Therefore, a process of performing pulse compression while effectively suppressing clutter by applying the concept of deconvolution will be described. However, it is not actually necessary to calculate the deconvolution. The deconvolution of the pulse-compressed signal of the baseband signal of the reception signal using the pulse-compressed signal of the baseband signal of the transmission signal is expressed by the following equation.

S represents the baseband signal of the transmission signal generated by changing the chirp band of the chirp modulation pulse signal for each pulse according to the equation (17), and R represents the reception signal that received the reflection signal of the transmission signal. It is assumed that the baseband signal is represented.

クラッタ抑圧を行いながらパルス圧縮を行う処理は、上記逆畳み込み結果に対してクラッタ抑圧を行い、送信信号のベースバンド信号のパルス圧縮後信号と相互相関演算を行う処理とする。クラッタ抑圧処理が２階差分のＭＴＩの場合は次式で表現される。

ここで、Ｗ′は各パルスにおいて窓幅とチャープ帯域の比が一定となるようにした窓関数を行ベクトルで表現し、Ｋ個並べた行列である。また、Ｊは差分処理によるずれを補正するために使われている。式（２４）の最後の等号は、実際の処理としては、受信信号のベースバンド信号と送信信号のベースバンド信号とのフーリエ成分の比に対してクラッタ抑圧処理を行い、送信信号のベースバンド信号のパルス圧縮後信号と相互相関演算を行えば良いことを示している。パルス毎にチャープ変調パルス信号のチャープ帯域を変更する場合でも、本処理によって十分なクラッタ抑圧性能を得ることができる。信号積分処理はΨに対して従来のレーダと同様の処理を行えば良く、上記のコヒーレント積分やインコヒーレント積分を使うことができる。任意速度で等速直線運動している目標のレンジ移動を補償した上で信号を積分するため、信号積分ロスを発生させずにレーダの感度を向上させることができる。目標検出処理もＣＦＡＲ処理などを用いることができる。以上をまとめると、本発明のレーダにおける反射信号を受信した後の処理の例は図８のようになる。 The process of performing the pulse compression while suppressing the clutter is a process of performing the cross-correlation calculation with the post-pulse compression signal of the baseband signal of the transmission signal by performing the clutter suppression on the deconvolution result. When the clutter suppression processing is the second-order differential MTI, it is expressed by the following equation.

Here, W ′ is a matrix in which a window function in which the ratio of the window width to the chirp band is constant in each pulse is expressed by a row vector and arranged K times. J is used to correct a shift caused by the difference process. The final equal sign in the equation (24) is that, as an actual process, the clutter suppression process is performed on the ratio of the Fourier components of the baseband signal of the reception signal and the baseband signal of the transmission signal, and the baseband of the transmission signal This indicates that cross-correlation calculation with the signal after pulse compression of the signal may be performed. Even when the chirp band of the chirp modulation pulse signal is changed for each pulse, sufficient clutter suppression performance can be obtained by this processing. The signal integration process may be performed on Ψ in the same manner as a conventional radar, and the above-described coherent integration and incoherent integration can be used. Since the signal is integrated after compensating for the target range movement which is moving at a constant linear velocity at an arbitrary speed, the sensitivity of the radar can be improved without causing a signal integration loss. As the target detection process, a CFAR process or the like can be used. In summary, an example of processing after receiving a reflected signal in the radar of the present invention is as shown in FIG.

次に、本発明のレーダ装置の構成を説明する。
図９は実施の形態１のレーダ装置の構成図である。
図示のように、レーダ装置は、基準信号発生回路１、ＤＳＳ（ＤｉｒｅｃｔＤｉｇｉｔａｌＳｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ：デジタル直接合成発振器）２、制御装置３、フィルタ４、増幅器５、ミキサ６，高周波信号発生回路７、フィルタ８、増幅器９、送受切替器１０、アンテナ１１、増幅器１２、ミキサ１３、フィルタ１４、増幅器１５、Ａ／Ｄ変換器１６、信号処理回路１７を備えている。 Next, the configuration of the radar apparatus of the present invention will be described.
FIG. 9 is a configuration diagram of the radar apparatus according to the first embodiment.
As shown in the figure, the radar apparatus includes a reference signal generation circuit 1, a DSS (Direct Digital Synthesizer) 2, a control apparatus 3, a filter 4, an amplifier 5, a mixer 6, a high-frequency signal generation circuit 7, a filter 8, An amplifier 9, a transmission / reception switch 10, an antenna 11, an amplifier 12, a mixer 13, a filter 14, an amplifier 15, an A / D converter 16, and a signal processing circuit 17 are provided.

信号生成手段は、複数のチャープ変調パルス信号を生成する手段であり、基準信号発生回路１とＤＳＳ２と制御装置３とから構成されている。制御装置３は、送信されるチャープ変調パルス信号のパラメータが式（１４）もしくは式（１５）の条件を満たすように各チャープ変調パルス信号のパルス送信時刻、パルス幅、チャープ帯域を定める開始周波数と最終周波数を出力し、ＤＤＳ２を制御する。もしくは、制御装置３はパルス送信時刻に応じて、送信されるチャープ変調パルス信号のチャープ帯域が式（１６）もしくは式（１７）に従うように各チャープ変調パルス信号のパルス送信時刻、パルス幅、チャープ帯域を定める開始周波数と最終周波数を出力し、ＤＤＳ２を制御する。ＤＤＳ２は、基準信号発生回路１が発生した基準信号と制御装置３から出力されたチャープ変調パルス信号のパルス送信時刻、パルス幅、チャープの開始周波数と最終周波数に基づきチャープ変調パルス信号を生成する。このような基準信号発生回路１〜制御装置３の動作により、信号生成手段として、レンジ誤差の変化により目標のレンジ移動を補償するように、送信されるチャープ変調パルス信号のチャープ率対搬送波周波数比を変化させながら複数のチャープ変調パルス信号を生成する。 The signal generation means is a means for generating a plurality of chirp modulation pulse signals, and includes a reference signal generation circuit 1, a DSS 2, and a control device 3. The control device 3 includes a start frequency that determines a pulse transmission time, a pulse width, and a chirp band of each chirp modulation pulse signal so that the parameters of the chirp modulation pulse signal to be transmitted satisfy the condition of the equation (14) or the equation (15). The final frequency is output and DDS2 is controlled. Alternatively, the control device 3 determines the pulse transmission time, pulse width, and chirp of each chirp modulation pulse signal so that the chirp band of the chirp modulation pulse signal to be transmitted follows Formula (16) or Formula (17) according to the pulse transmission time. The start frequency and the final frequency that define the band are output, and the DDS 2 is controlled. The DDS 2 generates a chirp modulation pulse signal based on the reference signal generated by the reference signal generation circuit 1 and the pulse transmission time, pulse width, and chirp start frequency and final frequency of the chirp modulation pulse signal output from the control device 3. By the operation of the reference signal generation circuit 1 to the control device 3 as described above, the chirp rate of the transmitted chirp modulation pulse signal to the carrier frequency ratio so as to compensate the target range shift by the change of the range error as the signal generation means. A plurality of chirp modulation pulse signals are generated while changing.

送信手段は、信号生成手段で生成したチャープ変調パルス信号を送信する手段であり、フィルタ４〜アンテナ１１から構成されている。ＤＤＳ２から出力されたチャープ変調パルス信号は、フィルタ４と増幅器５で濾波、増幅され、ミキサ６に入力される。ミキサ６が、フィルタ４と増幅器５で濾波、増幅されたチャープ変調パルス信号と高周波信号発生回路７が発生した高周波信号とを混合し、フィルタ８が所望の信号帯域を取り出すことにより、チャープ変調パルス信号の中心周波数が変換される。周波数変換されたチャープ変調パルス信号は増幅器９で増幅され、送受切替器１０を通してアンテナ１１から送信される。 The transmission means is means for transmitting the chirp modulation pulse signal generated by the signal generation means, and includes a filter 4 to an antenna 11. The chirp modulation pulse signal output from the DDS 2 is filtered and amplified by the filter 4 and the amplifier 5 and input to the mixer 6. The mixer 6 mixes the chirp modulation pulse signal filtered and amplified by the filter 4 and the amplifier 5 and the high frequency signal generated by the high frequency signal generation circuit 7, and the filter 8 extracts a desired signal band, whereby the chirp modulation pulse is obtained. The center frequency of the signal is converted. The frequency-converted chirp modulation pulse signal is amplified by the amplifier 9 and transmitted from the antenna 11 through the transmission / reception switch 10.

受信手段は、送信手段で送信した送信信号が目標で反射した反射信号を受信する手段であり、アンテナ１１、送受切替器１０、増幅器１２、ミキサ１３、高周波信号発生回路７、フィルタ１４、増幅器１５、Ａ／Ｄ変換器１６から構成されている。アンテナ１１から送信された送信信号が目標で反射した信号はアンテナ１１で受信され、送受切替器１０を通り増幅器１２で増幅され、ミキサ１３へ入力される。ミキサ１３が、増幅された反射信号と高周波信号発生回路７が発生した高周波信号とを混合し、フィルタ１４が、所望の信号帯域を取り出すことにより、反射信号の中心周波数が変換される。周波数変換された反射信号はＡ／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変換される。 The receiving means is means for receiving the reflected signal reflected by the target of the transmission signal transmitted by the transmitting means. The antenna 11, the transmission / reception switch 10, the amplifier 12, the mixer 13, the high-frequency signal generating circuit 7, the filter 14, and the amplifier 15. A / D converter 16. A signal reflected by the target of the transmission signal transmitted from the antenna 11 is received by the antenna 11, amplified by the amplifier 12 through the transmission / reception switch 10, and input to the mixer 13. The mixer 13 mixes the amplified reflected signal and the high frequency signal generated by the high frequency signal generation circuit 7, and the filter 14 extracts a desired signal band, thereby converting the center frequency of the reflected signal. The frequency-converted reflected signal is converted into a digital signal by the A / D converter 16.

パルス圧縮手段は、受信手段で受信した各チャープ変調パルス信号の受信信号に対して、送信したチャープ変調パルス信号と同じパルス幅とチャープ帯域のチャープ変調パルス信号を使ってパルス圧縮し、目標のレンジ移動をレンジ誤差の変化で相殺させる手段であり、信号処理回路１７と制御装置３から構成されている。信号処理回路１７は、Ａ／Ｄ変換器１６で変換されたデジタル信号に対して、チャープ変調パルス信号を生成する際に制御装置３から出力された各チャープ変調パルス信号のパルス送信時刻を基準にして、同じく制御装置３から出力されたパルス幅、チャープ帯域を定める開始周波数と最終周波数のチャープ変調パルス信号を使ってパルス圧縮を行い、パルス圧縮後信号を生成する。制御装置３が、送信されるチャープ変調パルス信号のチャープ帯域が式（１７）に従うように各チャープ変調パルス信号のパルス送信時刻、パルス幅、チャープ帯域を定める開始周波数と最終周波数を決定している場合は、式（２４）を使ってクラッタ抑圧を行いながらパルス圧縮を行い、パルス圧縮後信号を生成しても良い。ＤＤＳ２で生成されたチャープ変調パルス信号とＡ／Ｄ変換器１６で変換されたデジタル信号が中間周波数信号の場合は、それぞれベースバンド信号に変換してパルス圧縮することが望ましい。パルス圧縮後信号に対してＭＴＩなどの処理を行っても良い。 The pulse compression means compresses the received signal of each chirp modulation pulse signal received by the reception means using the chirp modulation pulse signal having the same pulse width and chirp band as the transmitted chirp modulation pulse signal, and the target range. A means for canceling the movement by a change in the range error, and is composed of the signal processing circuit 17 and the control device 3. The signal processing circuit 17 uses the pulse transmission time of each chirp modulation pulse signal output from the control device 3 when generating the chirp modulation pulse signal for the digital signal converted by the A / D converter 16 as a reference. Similarly, pulse compression is performed using a chirp modulation pulse signal having a start frequency and a final frequency that define the pulse width and chirp band output from the control device 3, and a post-pulse compression signal is generated. The control device 3 determines the start frequency and the final frequency that determine the pulse transmission time, the pulse width, and the chirp band of each chirp modulation pulse signal so that the chirp band of the chirp modulation pulse signal to be transmitted follows Formula (17). In this case, pulse compression may be performed while clutter suppression is performed using Expression (24) to generate a signal after pulse compression. When the chirp modulation pulse signal generated by the DDS2 and the digital signal converted by the A / D converter 16 are intermediate frequency signals, it is preferable to convert them into baseband signals and compress the pulses. Processing such as MTI may be performed on the signal after pulse compression.

信号積分手段は、信号処理回路１７と制御装置３から構成されている。制御装置３は送信したパルス数とパルス送信時刻を信号処理回路１７に出力し、信号処理回路１７は制御装置３から出力されたパルス数とパルス送信時刻に基づきパルス圧縮後信号に対してコヒーレント積分を行う。制御装置３が、搬送波周波数を変化させながら送信されるチャープ変調パルス信号のパラメータが式（１４）もしくは（１５）の条件を満たすように各チャープ変調パルス信号のパルス送信時刻、パルス幅、チャープ帯域を定める開始周波数と最終周波数を決定している場合は、パルス毎にドップラー周波数が変化してしまうため、信号処理回路１７はインコヒーレント積分を行うことが望ましい。制御装置３が不等間隔なパルス間隔となるパルス送信時刻で、送信されるチャープ変調パルス信号のチャープ帯域が式（１６）に従うように各チャープ変調パルス信号のパルス送信時刻、パルス幅、チャープ帯域を定める開始周波数と最終周波数を決定している場合は、不等間隔の離散フーリエ変換を利用して積分しても良いし、インコヒーレント積分を用いても良い。 The signal integration means includes a signal processing circuit 17 and a control device 3. The control device 3 outputs the number of transmitted pulses and the pulse transmission time to the signal processing circuit 17, and the signal processing circuit 17 performs coherent integration on the signal after pulse compression based on the number of pulses and the pulse transmission time output from the control device 3. I do. The control device 3 transmits the pulse transmission time, pulse width, and chirp band of each chirp modulation pulse signal so that the parameter of the chirp modulation pulse signal transmitted while changing the carrier frequency satisfies the condition of the equation (14) or (15). Since the Doppler frequency changes for each pulse, it is desirable that the signal processing circuit 17 performs incoherent integration. The pulse transmission time, pulse width, and chirp band of each chirp modulation pulse signal so that the chirp band of the chirp modulation pulse signal to be transmitted follows the equation (16) at the pulse transmission time at which the control device 3 has unequal pulse intervals. When the start frequency and the final frequency are determined, integration may be performed using discrete Fourier transform with unequal intervals, or incoherent integration may be used.

以上のように、実施の形態１のレーダ装置によれば、複数のチャープ変調パルス信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段で生成したチャープ変調パルス信号を送信する送信手段と、送信手段で送信した送信信号が目標で反射した反射信号を受信する受信手段と、受信手段で受信した受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮手段とを備え、信号生成手段は、送信されるチャープ変調パルス信号のチャープ率対搬送波周波数比を変化させながら複数のチャープ変調パルス信号を生成し、パルス圧縮手段は、各チャープ変調パルス信号の受信信号に対して、送信したチャープ変調パルス信号と同じパルス幅とチャープ帯域のチャープ変調パルス信号を使ってパルス圧縮し、目標のレンジ移動をレンジ誤差の変化で相殺させるようにしたので、任意速度で等速直線運動している目標のレンジ移動を補償することができる。 As described above, according to the radar apparatus of the first embodiment, the signal generation unit that generates a plurality of chirp modulation pulse signals, the transmission unit that transmits the chirp modulation pulse signals generated by the signal generation unit, and the transmission unit A reception means for receiving a reflected signal reflected by a target of a transmitted transmission signal, and a pulse compression means for pulse-compressing the reception signal received by the reception means, the signal generation means comprises a chirp of a chirp modulated pulse signal to be transmitted. A plurality of chirp modulation pulse signals are generated while changing the rate-to-carrier frequency ratio, and the pulse compression means has the same pulse width and chirp band as the transmitted chirp modulation pulse signal for each received signal of the chirp modulation pulse signal. Pulse compression using a chirp modulation pulse signal was made so that the target range shift was canceled out by the change in range error. It is possible to compensate for range migration goals have uniform linear motion at a velocity.

また、実施の形態１のレーダ装置によれば、信号生成手段は、チャープ変調パルス信号のパルス幅を一定として複数のチャープ変調パルス信号を生成するようにしたので、反射強度が一定の目標に対してパルス圧縮後信号のピーク値を一定にすることができる。 Further, according to the radar apparatus of the first embodiment, the signal generation means generates a plurality of chirp modulation pulse signals with a constant pulse width of the chirp modulation pulse signal. Thus, the peak value of the signal after pulse compression can be made constant.

また、実施の形態１のレーダ装置によれば、信号生成手段は、送信されるチャープ変調パルス信号の搬送波として一定の周波数の搬送波を用いて、チャープ帯域を変化させながら複数のチャープ変調パルス信号を生成するようにしたので、パルス圧縮後信号のピークにおいて、ドップラ周波数とパルス送信時刻に応じた位相変化を捉えることができる。 In addition, according to the radar apparatus of the first embodiment, the signal generating means uses a carrier wave having a constant frequency as the carrier wave of the chirp modulation pulse signal to be transmitted, and outputs a plurality of chirp modulation pulse signals while changing the chirp band. Since it is generated, a phase change corresponding to the Doppler frequency and the pulse transmission time can be captured at the peak of the signal after pulse compression.

また、実施の形態１のレーダ装置によれば、パルス圧縮手段は、受信信号と送信信号のフーリエ成分の比に対してクラッタ抑圧処理を行いながらパルス圧縮を行うようにしたので、パルス毎にチャープ変調パルス信号のチャープ帯域を変化させる場合でも、十分なクラッタ抑圧性能を得ることができる。 Further, according to the radar apparatus of the first embodiment, the pulse compression means performs the pulse compression while performing the clutter suppression processing on the ratio of the Fourier components of the reception signal and the transmission signal, so that the chirp is performed for each pulse. Even when the chirp band of the modulated pulse signal is changed, sufficient clutter suppression performance can be obtained.

また、実施の形態１のレーダ装置によれば、複数のパルス圧縮後信号をインコヒーレント積分する信号積分手段を備えたので、レーダの感度を向上させることができる。 Further, according to the radar apparatus of the first embodiment, since the signal integration means for incoherently integrating a plurality of post-pulse-compressed signals is provided, the sensitivity of the radar can be improved.

また、実施の形態１のレーダ装置によれば、複数のパルス圧縮後信号をコヒーレント積分する信号積分手段を備えたので、レーダの感度を向上させることができる。 Further, according to the radar apparatus of the first embodiment, since the signal integration means for coherently integrating a plurality of post-pulse-compressed signals is provided, the sensitivity of the radar can be improved.

また、実施の形態１のレーダ装置によれば、デジタル直接合成発振器を用いてチャープ変調パルス信号のチャープ帯域を変化させるようにしたので、レーダ装置としての実装を容易に行うことができる。 Further, according to the radar apparatus of the first embodiment, since the chirp band of the chirp modulation pulse signal is changed using the digital direct synthesis oscillator, it can be easily implemented as a radar apparatus.

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１における信号積分手段に代えて、等加速度直線運動している目標に対して効果的に信号積分を行う等加速度目標向け信号積分手段を備えている点を特徴とするものである。
目標が加速度を持っていても高速移動している場合、レーダがＫ個のパルスを送信する時間に、目標の速度に対して目標の速度が変化する割合は通常十分に小さいため、実施の形態１に記載のレンジ移動の補償方法は有効に働く。そのため、実施の形態１に記載の方法でレンジ移動を補償し、目標の加速度を補償して信号を積分することにより、加速度を持った目標に対しても効果的に信号積分することが可能となる。具体的には、目標の等加速度を補償する方法の例として公知のＷｉｇｎｅｒ−Ｖｉｌｌｅ分布を利用することができる。また、他の公知の加速度を補償する方法を用いても良い。Ｗｉｇｎｅｒ−Ｖｉｌｌｅ分布による信号積分は次式で表される。 Embodiment 2. FIG.
The second embodiment is characterized in that, in place of the signal integration means in the first embodiment, there is provided a signal integration means for uniform acceleration target that effectively performs signal integration with respect to a target that is linearly moving at constant acceleration. It is what.
If the target is moving at high speed even if it has acceleration, the rate at which the target speed changes with respect to the target speed during the time when the radar transmits K pulses is usually sufficiently small. The range shift compensation method described in 1 works effectively. For this reason, it is possible to effectively perform signal integration even for a target having acceleration by compensating for the range movement by the method described in the first embodiment and compensating for the target acceleration to integrate the signal. Become. Specifically, a known Wigner-Ville distribution can be used as an example of a method for compensating for the target uniform acceleration. Further, other known methods for compensating acceleration may be used. The signal integration by the Wigner-Ville distribution is expressed by the following equation.

次に、図１０〜図１２を用いて、実施の形態２における等加速度直線運動している目標に対する信号積分の効果を説明する。目標は高速に等加速度直線運動しているとし、本発明のレーダではチャープ変調パルス信号のチャープ帯域を式（１７）に従って変化させた。図１０は本発明のレーダによるパルス圧縮後信号の例を示している。横軸は距離とパルス番号、縦軸はパルス圧縮後信号の振幅の絶対値である。目標は高速に等加速度運動しているが、レーダがＫ個のパルスを送信する時間に、目標の速度に対して目標の速度が変化する割合は十分に小さいため、レンジ移動の補償方法が有効に働きパルス圧縮後信号のピークは静止している。図１１は、本発明のレーダによるパルス圧縮後信号に対するコヒーレント積分結果の例を示している。横軸は距離とドップラー周波数、縦軸はコヒーレント積分後の振幅の絶対値である。加速度によるドップラー周波数の変化により、ピークが周波数方向に広がりを持ち、信号積分ロスが発生している。それに対し、本発明のレーダによるＷｉｇｎｅｒ−Ｖｉｌｌｅ分布処理結果の例を示す図１２では、ピークの周波数方向への広がりがなく、効果的に信号が積分されていることが分かる。 Next, the effect of signal integration on a target that is linearly accelerating in the second embodiment will be described with reference to FIGS. The target is assumed to be linearly moving at a constant acceleration at a high speed. In the radar of the present invention, the chirp band of the chirp modulation pulse signal is changed according to the equation (17). FIG. 10 shows an example of a signal after pulse compression by the radar of the present invention. The horizontal axis represents distance and pulse number, and the vertical axis represents the absolute value of the amplitude of the signal after pulse compression. Although the target is moving at a constant acceleration at high speed, the rate of change of the target speed with respect to the target speed is sufficiently small during the time when the radar transmits K pulses, so the range movement compensation method is effective. The peak of the signal is stationary after pulse compression. FIG. 11 shows an example of a coherent integration result for a signal after pulse compression by the radar of the present invention. The horizontal axis represents distance and Doppler frequency, and the vertical axis represents the absolute value of the amplitude after coherent integration. Due to the change in Doppler frequency due to acceleration, the peak spreads in the frequency direction, and signal integration loss occurs. On the other hand, in FIG. 12 showing an example of the Wigner-Ville distribution processing result by the radar of the present invention, it can be seen that the signal is effectively integrated without the spread of the peak in the frequency direction.

等加速度目標向け信号積分手段は、実施の形態１の信号積分手段と同様に信号処理回路１７と制御装置３から構成されている。制御装置３は送信したパルス数とパルス送信時刻を信号処理回路１７に出力し、信号処理回路１７は制御装置３から出力されたパルス数とパルス送信時刻に基づきパルス圧縮後信号に対して式（２５）で表された信号積分を行う。 The signal integration means for the uniform acceleration target is composed of the signal processing circuit 17 and the control device 3 like the signal integration means of the first embodiment. The control device 3 outputs the number of pulses transmitted and the pulse transmission time to the signal processing circuit 17, and the signal processing circuit 17 formulas the expression (for the signal after pulse compression based on the number of pulses and the pulse transmission time output from the control device 3 ( The signal integration represented by 25) is performed.

以上のように、実施の形態２のレーダ装置によれば、等加速度目標に対して複数のパルス圧縮後信号を積分する等加速度目標向け信号積分手段を備えたので、加速度を持った目標に対しても効果的に信号積分することができる。 As described above, according to the radar apparatus of the second embodiment, since the signal integration means for uniform acceleration target for integrating a plurality of pulse-compressed signals with respect to the uniform acceleration target is provided, Even signal integration can be performed effectively.

また、実施の形態２のレーダ装置によれば、等加速度目標向け信号積分手段は、Ｗｉｇｎｅｒ−Ｖｉｌｌｅ分布を用いるようにしたので、加速度を持った目標に対しても効果的に信号積分することができる。 Further, according to the radar apparatus of the second embodiment, the signal integration means for the uniform acceleration target uses the Wigner-Ville distribution, so that signal integration can be effectively performed even for a target having acceleration. it can.

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１の構成に対して、複数の異なる周波数の搬送波を利用して目標の速度を推定する目標速度推定手段と、推定した目標速度からレンジ誤差を補正するレンジ誤差補正手段とを備えている点が異なる。ここでは、２つの異なる周波数ｆc_１，ｆc_２の搬送波を利用する場合について説明する。なお、３つ以上の異なる周波数の搬送波を利用するように容易に拡張可能である。 Embodiment 3 FIG.
The third embodiment is different from the configuration of the first embodiment in target speed estimation means for estimating a target speed using a plurality of carrier waves having different frequencies, and a range error for correcting a range error from the estimated target speed. It differs in that it comprises a correction means. Here, a case where carriers of _two different frequencies fc ₁ and fc ₂ are used will be described. It can be easily extended to use carrier waves of three or more different frequencies.

目標速度を推定する方法について説明する。まず、２つの周波数の搬送波を利用する場合でも、チャープ帯域対搬送波周波数比が式（１５）の条件を満たせばレンジ移動を補償できるため、搬送波周波数ｆc_ｍ（ｍ＝１，２）のチャープ変調パルス信号のチャープ帯域を次式に従って変化させると、任意速度で等速直線運動している目標のレンジ移動を補償でき、反射強度が一定の目標に対してパルス圧縮後信号のピーク値を一定にでき、かつ同一の搬送波周波数を持つパルス圧縮後信号のピークにおいてドップラー周波数とパルス送信時刻に応じた位相変化を捉えることができる。

ここで、Ｂ^{（ｍ、ｋ）}、ｔ^{（ｍ、ｋ）}はそれぞれ搬送波周波数ｆc_ｍのｋ番目のチャープ変調パルス信号のチャープ帯域と送信時刻である。また、Ｂ^{（１、１）}＝Ｂ、ｔ^{（１、１）}＝０、ｆc＝ｆc_１、Ｔ_ｐはパルス幅（一定値）である。 A method for estimating the target speed will be described. First, even when two frequency carriers are used, the range shift can be compensated if the chirp band-to-carrier frequency ratio satisfies the condition of equation (15), so that the chirp modulation of the carrier frequency fc _m (m = 1, 2) is performed. By changing the chirp band of the pulse signal according to the following equation, it is possible to compensate for the range movement of the target moving at a constant linear velocity at an arbitrary speed, and to make the peak value of the signal after pulse compression constant for a target with a constant reflection intensity. And a phase change corresponding to the Doppler frequency and the pulse transmission time can be captured at the peak of the pulse-compressed signal having the same carrier frequency.

Here, B ^{(m, k)} and t ^{(m, k)} are the chirp band and transmission time of the k-th chirp modulated pulse signal of the carrier frequency fc _m , respectively. B ^{(1, 1)} = B, t ^{(1, 1)} = 0, fc = fc ₁ , and T _p are pulse widths (constant values).

パルス圧縮は送信したチャープ変調パルス信号と同じパルス幅とチャープ帯域を用いて行い、同一の搬送波周波数のパルス圧縮後信号を使ってコヒーレント積分を行う。パルス圧縮時に式（２４）を使ってクラッタ抑圧しても良い。

Pulse compression is performed using the same pulse width and chirp band as the transmitted chirp modulation pulse signal, and coherent integration is performed using a pulse-compressed signal having the same carrier frequency. You may suppress clutter using Formula (24) at the time of pulse compression.

よって、目標検出処理により検出された目標の位置から式（２８）によって算出されたレンジ誤差を減じることにより、目標のレンジ誤差を補正することができる。

Therefore, the target range error can be corrected by subtracting the range error calculated by the equation (28) from the target position detected by the target detection process.

信号生成手段は基準信号発生回路１とＤＤＳ２と制御装置３から構成されている。制御装置３は搬送波周波数とパルス送信時刻に応じて、送信されるチャープ変調パルス信号のチャープ帯域が式（２６）に従うように各チャープ変調パルス信号のパルス送信時刻、パルス幅、チャープ帯域を定める開始周波数と最終周波数を出力し、ＤＤＳ２を制御する。ＤＤＳ２は基準信号発生回路１が発生した基準信号と制御装置３から出力されたチャープ変調パルス信号のパルス送信時刻、パルス幅、チャープの開始周波数と最終周波数に基づきチャープ変調パルス信号を生成する。複数の搬送波周波数の切り替えは、ＤＤＳ２に入力するチャープの開始周波数と最終周波数をシフトさせることにより実現可能である。
送信手段と受信手段は、実施の形態１と同様である。 The signal generating means includes a reference signal generating circuit 1, a DDS 2, and a control device 3. The control device 3 starts to determine the pulse transmission time, pulse width, and chirp band of each chirp modulation pulse signal so that the chirp band of the chirp modulation pulse signal to be transmitted follows equation (26) according to the carrier frequency and the pulse transmission time. Output frequency and final frequency to control DDS2. The DDS 2 generates a chirp modulation pulse signal based on the reference signal generated by the reference signal generation circuit 1 and the pulse transmission time, pulse width, chirp start frequency and final frequency of the chirp modulation pulse signal output from the control device 3. Switching between a plurality of carrier frequencies can be realized by shifting the start frequency and the final frequency of the chirp input to the DDS2.
The transmission means and the reception means are the same as those in the first embodiment.

パルス圧縮手段は信号処理回路１７と制御装置３から構成されている。信号処理回路１７はＡ／Ｄ変換器１６で変換されたデジタル信号に対して、チャープ変調パルス信号を生成する際に制御装置３から出力された各チャープ変調パルス信号のパルス送信時刻を基準にして、同じく制御装置３から出力されたパルス幅、チャープ帯域を定める開始周波数と最終周波数のチャープ変調パルス信号を使ってパルス圧縮を行い、パルス圧縮後信号を生成する。式（２４）を使ってクラッタ抑圧を行いながらパルス圧縮を行い、パルス圧縮後信号を生成しても良い。ＤＤＳ２で生成されたチャープ変調パルス信号とＡ／Ｄ変換器１６で変換されたデジタル信号が中間周波数信号の場合は、それぞれベースバンド信号に変換してパルス圧縮することが望ましい。パルス圧縮後信号に対してＭＴＩなどの処理を行っても良い。 The pulse compression means includes a signal processing circuit 17 and a control device 3. The signal processing circuit 17 uses the pulse transmission time of each chirp modulation pulse signal output from the control device 3 when generating the chirp modulation pulse signal for the digital signal converted by the A / D converter 16 as a reference. Similarly, pulse compression is performed using a chirp modulation pulse signal having a start frequency and a final frequency defining the pulse width and chirp band output from the control device 3, and a post-pulse compression signal is generated. Pulse compression may be performed while clutter suppression is performed using Expression (24), and a signal after pulse compression may be generated. When the chirp modulation pulse signal generated by the DDS2 and the digital signal converted by the A / D converter 16 are intermediate frequency signals, it is preferable to convert them into baseband signals and compress the pulses. Processing such as MTI may be performed on the signal after pulse compression.

信号積分手段は信号処理回路１７と制御装置３から構成されている。制御装置３は各搬送波周波数で送信したパルス数とパルス送信時刻を信号処理回路１７に出力し、信号処理回路１７は制御装置３から出力された各搬送波周波数で送信されたパルス数とパルス送信時刻に基づき、同一の搬送波周波数のパルス圧縮後信号に対してコヒーレント積分を行う。 The signal integration means includes a signal processing circuit 17 and a control device 3. The control device 3 outputs the number of pulses transmitted at each carrier frequency and the pulse transmission time to the signal processing circuit 17, and the signal processing circuit 17 outputs the number of pulses transmitted at each carrier frequency and the pulse transmission time output from the control device 3. Based on the above, coherent integration is performed on the pulse-compressed signal having the same carrier frequency.

目標速度推定手段は信号処理回路１７と制御装置３から構成されている。信号処理回路１７は同一の搬送波周波数のパルス圧縮後信号を使ってコヒーレント積分した各結果からＣＦＡＲ等の目標検出手段によって同じ距離に検出された目標のドップラ周波数差と、制御装置３から出力された各搬送波周波数の値から式（２７）によって目標速度を推定する。 The target speed estimation means includes a signal processing circuit 17 and a control device 3. The signal processing circuit 17 outputs the target Doppler frequency difference detected at the same distance by the target detection means such as CFAR from the results of coherent integration using the pulse-compressed signal of the same carrier frequency and the control device 3. A target speed is estimated from the value of each carrier frequency by Equation (27).

レンジ誤差補正手段は信号処理回路１７と制御回路３から構成されている。信号処理回路１７は、ＣＦＡＲ等の目標検出手段によって検出された目標の位置と推定された目標速度、制御回路３から出力された各搬送波周波数とパルス幅とチャープ帯域から、式（２８）によりレンジ誤差を算出し目標の位置を補正する。 The range error correction means includes a signal processing circuit 17 and a control circuit 3. The signal processing circuit 17 calculates the range according to the equation (28) from the target position detected by the target detection means such as CFAR, the estimated target velocity, each carrier frequency output from the control circuit 3, the pulse width, and the chirp band. Calculate the error and correct the target position.

以上のように、実施の形態３のレーダ装置によれば、信号生成手段は、送信されるチャープ変調パルス信号の搬送波として複数の異なる周波数の搬送波を用いて、チャープ帯域を変化させながら複数のチャープ変調パルス信号を生成するようにしたので、同一の搬送波周波数を持つパルス圧縮後信号のピークにおいてドップラ周波数とパルス送信時刻に応じた位相変化を捉えることができる。 As described above, according to the radar apparatus of the third embodiment, the signal generation means uses a plurality of carriers having different frequencies as the carrier of the chirp modulation pulse signal to be transmitted, and a plurality of chirps while changing the chirp band. Since the modulated pulse signal is generated, the phase change corresponding to the Doppler frequency and the pulse transmission time can be captured at the peak of the pulse-compressed signal having the same carrier frequency.

また、実施の形態３のレーダ装置によれば、同一搬送波周波数における複数のパルス圧縮後信号をコヒーレント積分する信号積分手段と、各搬送波周波数において信号積分手段でコヒーレント積分された信号から検出されるドップラ周波数の差から目標速度を推定する目標速度推定手段とを備えたので、目標速度を推定することができる。 Further, according to the radar apparatus of the third embodiment, signal integration means for coherent integration of a plurality of pulse-compressed signals at the same carrier frequency, and Doppler detected from signals coherently integrated by the signal integration means at each carrier frequency. Since the target speed estimation means for estimating the target speed from the frequency difference is provided, the target speed can be estimated.

また、実施の形態３のレーダ装置によれば、目標速度推定手段で推定した速度を用いてレンジ誤差を補正するレンジ誤差補正手段を備えたので、目標のレンジ誤差を補正することができる。 In addition, according to the radar apparatus of the third embodiment, since the range error correction unit that corrects the range error using the speed estimated by the target speed estimation unit is provided, the target range error can be corrected.

また、実施の形態３のレーダ装置によれば、デジタル直接合成発振器を用いてチャープ変調パルス信号の搬送波周波数を変化させるようにしたので、レーダ装置としての実装を容易にすることができる。 Further, according to the radar apparatus of the third embodiment, since the carrier frequency of the chirp modulation pulse signal is changed using the digital direct synthesis oscillator, the implementation as a radar apparatus can be facilitated.

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of each embodiment, any component of each embodiment can be modified, or any component can be omitted in each embodiment. .

１基準信号発生回路、２ＤＳＳ（デジタル直接合成発振器）、３制御装置、４，８，１４フィルタ、５，９，１２，１５増幅器、６，１３ミキサ、７高周波信号発生回路、１０送受切替器、１１アンテナ、１６Ａ／Ｄ変換器、１７信号処理回路。 1 reference signal generation circuit, 2 DSS (digital direct synthesis oscillator), 3 control device, 4, 8, 14 filter, 5, 9, 12, 15 amplifier, 6, 13 mixer, 7 high frequency signal generation circuit, 10 transmission / reception switch , 11 antenna, 16 A / D converter, 17 signal processing circuit.

Claims

Signal generating means for generating a plurality of chirp modulation pulse signals;
Transmitting means for transmitting the chirp modulation pulse signal generated by the signal generating means;
Receiving means for receiving a reflected signal reflected by a target, transmitted from the transmitting means;
Pulse compression means for pulse-compressing the received signal received by the receiving means,
The signal generation means generates a plurality of chirp modulation pulse signals while changing a chirp rate to a carrier frequency ratio of a chirp modulation pulse signal to be transmitted,
The pulse compression means compresses the received signal of each chirp modulation pulse signal using the chirp modulation pulse signal having the same pulse width and chirp band as the transmitted chirp modulation pulse signal, and the target range shift is converted into a range error. is offset by the change,
The signal generating means uses a plurality of carrier waves of a plurality of frequencies as a carrier wave of a chirp modulation pulse signal to be transmitted, with the pulse width of the chirp modulation pulse signal constant, and changes the chirp modulation pulse signal while changing a chirp band. Generate
Signal integration means for coherently integrating a plurality of pulse-compressed signals at the same carrier frequency;
A radar apparatus comprising: target speed estimation means for estimating a target speed from a difference in Doppler frequency detected from a signal coherently integrated by the signal integration means at each carrier frequency .

The radar apparatus according to claim 1, further comprising a range error correction means for correcting a range error using the velocity estimated by the target speed estimating means.

Digital Direct Synthesis oscillator radar apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein varying the chirp bandwidth of the chirp modulated pulse signal with.

Claim 1 or claim 2 Symbol placement of the radar apparatus is characterized by changing the carrier frequency of the chirp modulated pulse signal by using a digital direct synthesis oscillator.