JP5694002B2 - Target detection device, guidance device, and target detection method - Google Patents

Target detection device, guidance device, and target detection method Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、レーダ検出に伴う目標検出装置、誘導装置及び目標検出方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a target detection device, a guidance device, and a target detection method that accompany radar detection.

レーダを利用した目標識別では、目標のレンジ方向、すなわち、距離方向の形状のみでなく、クロスレンジ、すなわち、角度方向の形状を検出し、検出された縦横の形状から、それがどのような物体であるかを識別する。   In target identification using radar, not only the shape in the target range direction, that is, the shape in the distance direction, but also the cross range, that is, the shape in the angular direction, is detected, and what kind of object it is from the detected vertical and horizontal shapes. Is identified.

レンジ方向の形状は、高解像度レーダを使用して識別される。クロスレンジ方向の形状は、アレイアンテナを利用して高解像度角度検出を行う方法、及び、レーダの動きを利用した合成開口、目標の動きを利用した逆合成開口を適用して目標のイメージングを行う方法等により識別されることが多い。   The shape in the range direction is identified using a high resolution radar. For the shape in the cross-range direction, a method of performing high-resolution angle detection using an array antenna, a synthetic aperture using radar motion, and a reverse synthetic aperture using target motion are used to image a target. It is often identified by a method or the like.

レーダが使用できる1方向当たりのアンテナ数に制限があり、十分なアンテナ数が確保できない場合には、合成開口又は逆合成開口を適用して目標のイメージングを行う方法等の、アレイアンテナを必要としない方法を利用する必要がある。しかしながら、これらの方法では、検出方向に関して目標に不明な動揺があると検出が困難になる。   If the number of antennas per direction that the radar can use is limited and a sufficient number of antennas cannot be secured, an array antenna such as a method of performing imaging of a target by applying a synthetic aperture or a reverse synthetic aperture is required. It is necessary to use a method that does not. However, in these methods, it becomes difficult to detect if there is an unknown fluctuation in the target with respect to the detection direction.

ところで、2アンテナによるモノパルス測角では、同一レンジに含まれる複数の反射点の干渉により、グリント雑音と呼ばれる測角誤差が発生する。非特許文献1,2では、同一レンジに含まれる反射点数が十分に大きいと仮定して、測角誤差の分布を予測される確率密度分布に当てはめて、目標の広がりを推測している。   By the way, in monopulse angle measurement with two antennas, an angle measurement error called glint noise occurs due to interference of a plurality of reflection points included in the same range. In Non-Patent Documents 1 and 2, assuming that the number of reflection points included in the same range is sufficiently large, the distribution of angle measurement errors is applied to the predicted probability density distribution to estimate the target spread.

目標の形状が十分に識別出来るほどの高解像度レーダを利用した場合、同一レンジに含まれる反射点数は、数点程度になる。反射点数が数点程度では、各レンジの測角誤差の確率密度の分布形状は、含まれる複数の反射点の反射係数の構成に依存してしまい、クロスレンジ広がりで一意に決定する確率密度分布とならない。その結果、非特許文献1,2のような、含まれる反射点数が非常に大きいと仮定した方法で推定を行うと誤差が大きく、正しい推定が出来ない。   When a high-resolution radar that can sufficiently identify the target shape is used, the number of reflection points included in the same range is about several. When the number of reflection points is about several, the distribution shape of the probability density of the angle measurement error in each range depends on the configuration of the reflection coefficient of the multiple reflection points included, and the probability density distribution uniquely determined by the cross-range spread Not. As a result, when estimation is performed by a method such as Non-Patent Documents 1 and 2, assuming that the number of reflection points included is very large, the error is large and correct estimation cannot be performed.

また、測角時のSNR(Signal to Noise Ratio)は、レンジ検出時のSNRより低くなるため、非特許文献1,2のようなグリント雑音を利用する方法では、グリント雑音を検出しようとしても、熱雑音による測角誤差と区別が付かず、正しい推定が行えない場合がある。   Further, since the SNR (Signal to Noise Ratio) at the time of angle measurement is lower than the SNR at the time of range detection, in the method using the glint noise as in Non-Patent Documents 1 and 2, even if an attempt is made to detect the glint noise, It is indistinguishable from angle measurement error due to thermal noise, and correct estimation may not be performed.

R. H. DeLano, Proceedings of the IRE, Vol.41, No.12, 1953, pp.1778 - 1784R. H. DeLano, Proceedings of the IRE, Vol.41, No.12, 1953, pp.1778-1784 B. H. Borden, Transactions on Antennas and Propagation, Vol.43, No.8, 1995, pp.759-765B. H. Borden, Transactions on Antennas and Propagation, Vol.43, No.8, 1995, pp.759-765

以上のように、合成開口又は逆合成開口を適用して目標のイメージングを行う方法では、目標に不明な動揺がある場合、クロスレンジ方向の形状を推定することが出来ない。また、測角誤差の分布を利用する方法では、SNRが低い場合、熱雑音による測角誤差と区別が付かず、クロスレンジ方向の形状を正確に推定することが出来ない。   As described above, in the method of performing imaging of a target by applying a synthetic aperture or a reverse synthetic aperture, the shape in the cross-range direction cannot be estimated when the target has an unknown fluctuation. In the method using the distribution of angle measurement errors, when the SNR is low, it cannot be distinguished from the angle measurement error due to thermal noise, and the shape in the cross range direction cannot be accurately estimated.

そこで、目的は、少ないアンテナ数、低SNRで、目標の動揺がある場合でも、目標のクロスレンジ方向を含む形状を推定することが可能な目標検出装置、誘導装置及び目標検出方法を提供することにある。   Therefore, the object is to provide a target detection device, a guidance device, and a target detection method capable of estimating a shape including a target cross-range direction even when there is target fluctuation with a small number of antennas and a low SNR. It is in.

実施形態によれば、目標検出装置は、レーダ部、主要反射位置抽出部、パワー記録部、変動幅判定部、頻度カウント部及び相対広がり算出部を具備する。レーダ部は、レンジ測定範囲内で有意な振幅を示す複数のレンジ、及び、前記有意な振幅の振幅値を取得する。主要反射位置抽出部は、前記レンジ及び前記振幅値の受信状況に基づき、目標内のレンジ方向における主要反射位置を選定する。パワー記録部は、前記主要反射位置毎の振幅値を、予め設定された処理期間の間記録する。変動幅判定部は、前記処理期間で記録された振幅データの変動幅が予め設定された閾値を超えるか否かを前記主要反射位置毎に判定し、前記変動幅が前記閾値を超える主要反射位置の振幅データを出力する。頻度カウント部は、前記変動幅判定部からの主要反射位置の振幅データの変動頻度をカウントする。相対広がり算出部は、前記主要反射位置及び前記カウント結果を、前記目標内のレンジ方向の位置及び角度方向の相対的な広がりに関連付ける。   According to the embodiment, the target detection apparatus includes a radar unit, a main reflection position extraction unit, a power recording unit, a fluctuation range determination unit, a frequency count unit, and a relative spread calculation unit. The radar unit acquires a plurality of ranges showing significant amplitude within the range measurement range, and amplitude values of the significant amplitude. The main reflection position extraction unit selects a main reflection position in the range direction within the target based on the reception status of the range and the amplitude value. The power recording unit records the amplitude value for each main reflection position during a preset processing period. The fluctuation range determination unit determines, for each main reflection position, whether or not the fluctuation range of the amplitude data recorded in the processing period exceeds a preset threshold value, and the main reflection position where the fluctuation range exceeds the threshold value Output amplitude data. The frequency counting unit counts the variation frequency of the amplitude data of the main reflection position from the variation range determination unit. The relative spread calculation unit associates the main reflection position and the count result with the range position within the target and the relative spread in the angular direction.

第1の実施形態に係る目標検出装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the target detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図1の目標検出装置により検出される目標の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the target detected by the target detection apparatus of FIG. 図1のレーダ処理部の機能構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a function structure of the radar process part of FIG. 図3のレーダ処理部112から送信される送信パルスのパルス構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pulse structure of the transmission pulse transmitted from the radar process part 112 of FIG. 図1の主要反射位置抽出部が主要反射位置を抽出する際に作成するテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table produced when the main reflection position extraction part of FIG. 1 extracts a main reflection position. 図1の頻度計算部の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the frequency calculation part of FIG. 図6のパワー補正部によるパワーの補正を示す図である。It is a figure which shows the correction | amendment of the power by the power correction part of FIG. 図6のローパスフィルタ部による低域濾波を示す図である。It is a figure which shows the low-pass filtering by the low-pass filter part of FIG. 図6の頻度カウント部によるその他のカウントアルゴリズムの原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of the other count algorithm by the frequency count part of FIG. 図9に基づいてコスト関数を計算した際の計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result at the time of calculating a cost function based on FIG. 図1の目標検出装置の処理動作についてのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart about the processing operation of the target detection apparatus of FIG. 第1の実施形態に係るシミュレーションで用いられる目標を示す図である。It is a figure which shows the target used by the simulation which concerns on 1st Embodiment. 図6のパワー補正部から出力されるレンジ補正パワーを示す図である。It is a figure which shows the range correction power output from the power correction part of FIG. 図1の相対広がり算出部から出力される、目標の相対的な広がりを示す図である。It is a figure which shows the relative breadth of the target output from the relative breadth calculation part of FIG. 第2の実施形態に係る目標検出装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the target detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図15のレーダ処理部の機能構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a function structure of the radar process part of FIG. 図15の頻度計算部の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the frequency calculation part of FIG. 図17のパワー補正部から出力されるレンジ補正パワーを示す図である。It is a figure which shows the range correction power output from the power correction part of FIG. 図17のローパスフィルタ部から出力されるパワー変動波形を示す図である。It is a figure which shows the power fluctuation waveform output from the low-pass filter part of FIG. 図15の目標検出装置の処理動作についてのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart about the processing operation of the target detection apparatus of FIG. 図15の目標検出装置のその他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the target detection apparatus of FIG. 図15の目標検出装置のその他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the target detection apparatus of FIG. 第3の実施形態に係る誘導装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the guidance device which concerns on 3rd Embodiment.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る目標検出装置10の機能構成を示すブロック図である。図1に示す目標検出装置10は、高解像度レーダ部11と相対広がり検出部12を具備する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a target detection apparatus 10 according to the first embodiment. A target detection apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a high-resolution radar unit 11 and a relative spread detection unit 12.

高解像度レーダ部11は、アンテナ111及びレーダ処理部112を備える。   The high resolution radar unit 11 includes an antenna 111 and a radar processing unit 112.

レーダで複雑な形状の目標を検出する場合、目標の中でレーダ波に対する反射断面積が大きい主要な幾つかの点で、レーダ波が反射される。アンテナ111は、反射されたレーダ波を受信する。   When a target having a complicated shape is detected by the radar, the radar wave is reflected at several main points having a large reflection cross section for the radar wave in the target. The antenna 111 receives the reflected radar wave.

レーダ処理部112は、受信されたレーダ波に基づいて、ピーク検出等の適切な方法によって、有意なパワーを持つレンジを検出する。このとき、レーダ処理部112内では、主要な反射点に対応するレンジの振幅がピークを示す振幅波形が生成される。これにより、高解像度レーダ部11からは、適切な処理によって抽出された有意なパワーを有するレンジと、少なくともそのレンジの振幅とが相対広がり検出部12へ出力される。   The radar processing unit 112 detects a range having significant power based on the received radar wave by an appropriate method such as peak detection. At this time, an amplitude waveform in which the amplitude of the range corresponding to the main reflection point has a peak is generated in the radar processing unit 112. As a result, the high resolution radar unit 11 outputs a range having significant power extracted by appropriate processing and at least the amplitude of the range to the relative spread detection unit 12.

相対広がり検出部12は、主要反射位置抽出部121、パワー記録部122、頻度計算部123、相対広がり算出部124を備える。   The relative spread detection unit 12 includes a main reflection position extraction unit 121, a power recording unit 122, a frequency calculation unit 123, and a relative spread calculation unit 124.

主要反射位置抽出部121は、検出対象である目標の主要な反射位置を抽出する。すなわち、一定期間、目標内の同じ位置と思われる点から、ほぼ継続的に有意なパワーを持つピークが検出されれば、それを目標の主要反射位置とし、その目標内のレンジ方向の位置を検出する。   The main reflection position extraction unit 121 extracts a main reflection position of a target that is a detection target. That is, if a peak with significant power is detected almost continuously from a point that seems to be the same position in the target for a certain period of time, that peak is used as the main reflection position of the target, and the position in the range direction within that target is To detect.

パワー記録部122は、抽出した主要反射位置の各々について、予め設定された処理期間、すなわち、複数のCPI(Coherent Processing Interval:コヒーレント処理期間)の間、パワーを記録する。   The power recording unit 122 records the power for each of the extracted main reflection positions during a preset processing period, that is, a plurality of CPI (Coherent Processing Intervals).

頻度計算部123は、各主要反射位置について、処理期間内で、有意なパワー変動がある場合、パワー変動の頻度、すなわち、その期間内のパワーの変動におけるピーク又はボトムの頻度を計算する。   When there is a significant power fluctuation within the processing period for each main reflection position, the frequency calculation unit 123 calculates the frequency of the power fluctuation, that is, the peak or bottom frequency in the power fluctuation within the period.

相対広がり算出部124は、計算された頻度を、各主要反射位置の目標内のレンジ方向の位置に関連づけて出力する。   The relative spread calculation unit 124 outputs the calculated frequency in association with the position in the range direction within the target of each main reflection position.

次に、本実施形態の作用を説明する。図2のような、aからbまでの広がりを持つ物体からの反射波の電界は、下記の様に記述できる。

Figure 0005694002
Next, the operation of this embodiment will be described. The electric field of the reflected wave from the object having a spread from a to b as shown in FIG. 2 can be described as follows.
Figure 0005694002

ξ=2πfθ/cであり、cは光速、fは周波数、θは目標の傾き角である。iは虚数単位である。ρは各x点での反射波のy方向の積分結果であり、各x点での反射係数と等価である。なお、図2の場合、aは負の値である。(1)式はワイエルシュトラスの無限積表示を利用して、

Figure 0005694002
ξ = 2πfθ / c, c is the speed of light, f is the frequency, and θ is the target tilt angle. i is an imaginary unit. ρ f is the integration result in the y direction of the reflected wave at each x point, and is equivalent to the reflection coefficient at each x point. In the case of FIG. 2, a is a negative value. Equation (1) uses Weierstrass infinite product display,
Figure 0005694002

のように変形できる。wはゼロ点である。なお、θの範囲は、目標がほぼ同じ形に見える範囲に限定する。反射波を位相と振幅に分けて、

Figure 0005694002
Can be transformed. It is w n is zero point. It should be noted that the range of θ is limited to a range where the target looks almost the same shape. Dividing the reflected wave into phase and amplitude,
Figure 0005694002

とおくと、位相モノパルス測角で検出される角度gは波面の傾きであって、

Figure 0005694002
The angle g detected by phase monopulse angle measurement is the slope of the wavefront,
Figure 0005694002

と書ける。第3項の分母が0に近づく所、すなわち、ξがwに近づく所でgが大きくなり、グリント雑音が発生する。この時、(2)式は0に近づいており、受信パワーは減少している。すなわち、受信パワーが減少する角度でグリント雑音が発生する。ξは実数であって、グリント雑音が発生する条件は、ξがwの実部に近づく条件となる。ρ

Figure 0005694002
Can be written. Where the denominator of the third term approaches zero, i.e., xi] is g is increased at approaching w n, glint noise is generated. At this time, the expression (2) is close to 0, and the reception power is decreasing. That is, glint noise occurs at an angle at which the received power decreases. ξ is a real number, the conditions under which the glint noise occurs, becomes a condition that ξ is closer to the real part of w n. ρ f
Figure 0005694002

のように、振幅と位相に分けて記述すると、wは、おおよそ、

Figure 0005694002
As described above, when divided into amplitude and phase, w n is approximately
Figure 0005694002

となる。nは整数であり、ξは、目標がほぼ同じ形に見える範囲内の幾つかのnに対応してwの実部に近づく。ξ=2πfθ/cと(6)式とより、ξ、すなわち、周波数固定の条件では、θが変化すると、周期的にグリント雑音が発生し、その周期、すなわち、グリント雑音が発生してから次に発生するまでの角度δθは、

Figure 0005694002
It becomes. n is an integer, and ξ approaches the real part of w n corresponding to several n in the range where the target appears to be approximately the same shape. From ξ = 2πfθ / c and the equation (6), under the condition that ξ, that is, the frequency is fixed, when θ changes, glint noise is periodically generated, and after that period, that is, glint noise is generated, The angle δθ until it occurs in
Figure 0005694002

となる。ただし、L=b−aであり、目標の広がりである。λは波長であり、c/fである。 It becomes. However, L = b−a, which is the target spread. λ is a wavelength and is c / f.

以上より、本来、Lを知りたければ、δθを知る必要がある。δθを正しく知るためには、目標が静止した状態で、レーダが移動してθを変えるか、レーダの動き(静止も含む)が既知の状態で、かつ、目標が既知の動きをして、θを変える条件でなければならない。また、δθを知るためには、グリント雑音を検出する必要がある。   From the above, if you want to know L, you need to know δθ. In order to know δθ correctly, with the target stationary, the radar moves and changes θ, or the radar movement (including stationary) is known, and the target moves in a known manner, It must be a condition to change θ. In order to know δθ, it is necessary to detect glint noise.

しかし、本実施形態が前提とする条件は、目標に不明な動揺があって、δθを知ることが出来ない条件である。また、目標が遠方にある場合、あるいは、反射点の反射係数が小さい場合など、グリント雑音の発生を熱雑音と区別して検出できるだけの十分なSNRが得られるとは限らない。   However, the condition premised on the present embodiment is a condition in which δθ cannot be known because the target has an unknown fluctuation. In addition, when the target is far away, or when the reflection coefficient of the reflection point is small, it is not always possible to obtain a sufficient SNR that can be detected by distinguishing the occurrence of glint noise from thermal noise.

まず、SNRについて考える。目標の測角をモノパルスで行う場合は、2アンテナの位相差を検出する。モノパルス測角における角度の計算は、2つのアンテナ出力から生成した2系統の信号の除算によって行われる。雑音と所望波が混在した2系統の信号を乗算する場合、乗算結果のSNRにおける雑音は熱雑音そのものではなく、一方の熱雑音と他方の所望波の乗算となって、SNRは乗算前の各々の信号より3dB劣化する。除算の場合、テーラー展開を利用して乗算に近似すれば同様の結果となり、SNRは概算で3dB劣化する。一方、レンジ検出、さらには、そのレンジのパワー検出では、2系統を最も高いSNRが得られるように最大比合成することなどによって、2アンテナの信号のコヒーレント加算と同等のSNRで行うことが出来、結果として、SNRは1アンテナの場合より6dB向上する。従って、検出されるパワーのSNRは、測角時のSNRより9dB高く、それだけ熱雑音の影響が小さい。   First, consider SNR. When the target angle is measured with a monopulse, the phase difference between the two antennas is detected. The angle calculation in the monopulse angle measurement is performed by dividing two signals generated from two antenna outputs. When multiplying two systems of signals in which noise and a desired wave are mixed, the noise in the SNR of the multiplication result is not the thermal noise itself, but is a multiplication of one thermal noise and the other desired wave, and the SNR is each before multiplication. 3 dB worse than the signal. In the case of division, the result is similar if approximation is performed using Taylor expansion, and the SNR deteriorates by approximately 3 dB. On the other hand, range detection and power detection in that range can be performed with SNR equivalent to coherent addition of signals from two antennas by combining the two systems with maximum ratio so that the highest SNR can be obtained. As a result, the SNR is improved by 6 dB over the case of one antenna. Therefore, the SNR of the detected power is 9 dB higher than the SNR at the time of angle measurement, and the influence of thermal noise is small.

(2)式を見ると、グリント雑音発生条件であるξがwに近づく条件では、受信パワーが減少する。すなわち、グリント雑音は必ず、パワーの著しい減少を伴って発生するので、グリント雑音より検出SNRの高いパワーの増減の頻度を検出した方が感度の高い測定が可能となる。 (2) Looking at the expression, in the condition where ξ is a glint noise generation condition approaches w n, the reception power decreases. In other words, glint noise always occurs with a significant decrease in power, so that it is possible to perform measurement with higher sensitivity by detecting the frequency of power increase / decrease with a higher detection SNR than glint noise.

また、グリント雑音は多くの場合、その目標部位の角度広がりの数倍程度で現れるが、目標が遠方にある場合、そもそもの広がりが0.1度を切るような場合が多く、その数倍程度でグリント雑音が発生しても、熱雑音と区別が付かない場合が多い。一方、高解像度レーダによって、十分に目標がレンジ分解出来れば、あるレンジに含まれる反射点の数は少なくなっている。そのような場合、グリント雑音発生に伴うパワーの増減は、10dBから20dBといった非常に大きい変動幅となる。従って、熱雑音と区別が付かないグリント雑音を検出する替わりにパワー変動を検出すれば、高い検出感度が得られる。   In addition, glint noise often appears at several times the angular spread of the target part, but when the target is far away, the spread is often less than 0.1 degree, and several times as much. Even if glint noise occurs, it is often indistinguishable from thermal noise. On the other hand, if the target can be sufficiently resolved by the high resolution radar, the number of reflection points included in a certain range is reduced. In such a case, the power increase / decrease accompanying the occurrence of glint noise has a very large fluctuation range of 10 dB to 20 dB. Therefore, high detection sensitivity can be obtained by detecting power fluctuations instead of detecting glint noise that cannot be distinguished from thermal noise.

次に、δθの検出について考える。目標の動揺は、多くの場合機械的な振動であるため、その姿勢の角度が、比較的ゆっくりした速さで行ったり来たりするように変化することが多い。その角度の範囲をΦとし、目標内のある位置における広がりをLとおくと、目標の姿勢の角度がΦ変化する間に、パワーが減少する回数mはおおよそ、m≒Φ/δθ=2LΦ/λである。同様に、目標内の異なる位置の広がりをLと置くと、目標の姿勢の角度がΦ変化する間に、パワーが減少する回数mはおおよそ、m≒Φ/δθ=2LΦ/λである。重要な点は、LとLの広がりを持つこれらの位置が同一目標内の異なる位置であり、かつ、測定期間内で目標物の著しい変形がなければ、2点は同じようにΦだけ姿勢を変化させることである。その結果、Lに対してもLに対しても、不明ではあるがΦは共通として扱える。そこで、m/mを計算すると、m/m=(2LΦ/λ)/(2LΦ/λ)=L/Lとなる。すなわち、目標の動揺によって目標内の各位置毎の干渉の状態が変化する場合、それぞれの位置のレーダ波の受信パワーの時間的な変化を検出し、そのパワーが減少する頻度を比較することによって、目標の各点の相対的な広がりを知ることが出来る。 Next, detection of δθ will be considered. In many cases, the target fluctuation is mechanical vibration, and the angle of the posture often changes so as to move back and forth at a relatively slow speed. When the range of the angle is Φ and the spread at a certain position in the target is L 1 , the number of times m 1 when the power decreases while the target posture angle changes Φ is approximately m 1 ≈Φ / δθ. = 2L 1 Φ / λ. Similarly, placing the spread of different locations in the target and L 2, while the angle of the target posture changes [Phi, the number m 2 of power is decreased approximately, m 2 ≒ Φ / δθ = 2L 2 Φ / λ. The important point is that these positions with the spread of L 1 and L 2 are different positions within the same target, and if there is no significant deformation of the target within the measurement period, the two points are similarly only Φ It is to change the posture. As a result, Φ can be treated as common for both L 1 and L 2 although it is unknown. Therefore, when m 1 / m 2 is calculated, m 1 / m 2 = (2L 1 Φ / λ) / (2L 2 Φ / λ) = L 1 / L 2 . That is, when the state of interference at each position within the target changes due to the fluctuation of the target, the temporal change in the received power of the radar wave at each position is detected, and the frequency at which the power decreases is compared. , You can know the relative spread of each point of the target.

なお、このようにして知ることが出来る目標の形状は、縦横の縮尺比が不明な形状である。   It should be noted that the target shape that can be known in this way is a shape whose vertical / horizontal scale ratio is unknown.

なお、上記の議論から、本来測定すべき頻度は、パワーのボトムの頻度であるが、ボトムとピークは当然交互に発生するため、いずれを測定してもかまわない。   From the above discussion, the frequency that should be measured originally is the frequency of the bottom of the power, but the bottom and the peak naturally occur alternately, so any of them may be measured.

次に、本実施形態の詳細を説明する。   Next, details of the present embodiment will be described.

図3は、第1の実施形態に係るレーダ処理部112の機能構成の一例を示すブロック図である。図3は、合成帯域レーダの受信ベースバンド処理を中心に示した図である。図3において、送信部は省略されている。図示しない送信部から送信されたパルス列が、目標で反射され、アンテナ111で受信される。そして、受信された反射波が、図3のレーダ処理部112で処理される。   FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the radar processing unit 112 according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram mainly showing reception baseband processing of the synthetic band radar. In FIG. 3, the transmission unit is omitted. A pulse train transmitted from a transmission unit (not shown) is reflected by the target and received by the antenna 111. The received reflected wave is processed by the radar processing unit 112 in FIG.

図3の説明をするに当たって、合成帯域レーダのパルス構成を説明する。パルス構成の模式図を図4に示す。   In describing FIG. 3, the pulse configuration of the synthetic band radar will be described. A schematic diagram of the pulse configuration is shown in FIG.

1つの四角が1パルスである。横軸は時間、縦軸は周波数である。パルス繰り返し間隔(PRI)はTであり、1つの周波数ステップでN個のパルスが送信される。ある周波数ステップでN個のパルスを送信したら、周波数ステップ間隔fstpだけ周波数が異なる次の周波数ステップで同様にN個のパルスを送信する。これをN個の周波数ステップ分繰り返す。1CPIは全部でN×N個のパルスからなる。おおよそ、fstp×Nの帯域幅が得られるが、1パルスの帯域幅はこれより十分に小さいため、ベースバンド処理部の帯域幅、サンプリングレートを抑えつつ、十分な解像度を得ることができる。 One square is one pulse. The horizontal axis is time, and the vertical axis is frequency. The pulse repetition interval (PRI) is T 2 and N p pulses are transmitted in one frequency step. After transmitting the N p pulses at a certain frequency step, the frequency by the frequency step interval f stp transmits a similarly N p pulses at different next frequency step. This is repeated N f number of frequency step minute. One CPI consists of N p × N f pulses in total. A bandwidth of f stp × N f can be roughly obtained, but since the bandwidth of one pulse is sufficiently smaller than this, sufficient resolution can be obtained while suppressing the bandwidth and sampling rate of the baseband processing unit. .

なお、このバリエーションとして、N周波数ステップ分1周波数ステップ1パルスで掃引した後、これをN回繰り返して1CPIとする構成も可能である。性能や動作には大きな差は無いので、説明は省略する。ここでは、図4のパルス構成で説明を継続する。 As this variation, after sweeping with N f frequency step component 1 frequency step 1 pulse, construction is also possible repeatedly to 1CPI with this N p times. Since there is no big difference in performance and operation, explanation is omitted. Here, the description is continued with the pulse configuration of FIG.

図3のレーダ処理部112にはアンテナ111で受信されたパルス信号が入力される。受信RF部1121は、受信されたパルス信号を、適切に増幅、フィルタし、パルス信号の送信周波数でベースバンドにダウンコンバージョンする。これにより、パルス信号は、送受信の過程で被ったドップラ周波数を中心周波数とする形に変換される。   The pulse signal received by the antenna 111 is input to the radar processing unit 112 in FIG. The reception RF unit 1121 appropriately amplifies and filters the received pulse signal, and down-converts it to baseband at the transmission frequency of the pulse signal. As a result, the pulse signal is converted into a form with the Doppler frequency suffered during the transmission / reception process as the center frequency.

また、受信RF部1121は、アナログ形式のパルス信号を、適切なサンプリングレートでデジタル形式に変換する。さらに、受信RF部1121は、パルス信号をそのパルス信号に適した方法で復調し、1レンジビン又は1ゲートにつき、1パルス1点のパルス代表値をドップラ周波数検出部1122へ出力する。   Further, the reception RF unit 1121 converts the analog format pulse signal into a digital format at an appropriate sampling rate. Further, the reception RF unit 1121 demodulates the pulse signal by a method suitable for the pulse signal, and outputs a pulse representative value of one pulse per point to the Doppler frequency detection unit 1122 for one range bin or one gate.

ドップラ周波数検出部1122は、受信RF部からのパルス代表値に基づいてドップラ周波数を検出する。ドップラ周波数検出部1122は、パルス代表値を周波数ステップ代表値抽出部1124へ出力すると共に、検出したドップラ周波数を移動速度計算部1123へ出力する。なお、ドップラ周波数検出部1122は、分離可能な程度にドップラ周波数が異なる複数の目標が含まれる場合、ドップラ周波数毎に分離し、分離したドップラ周波数をそれぞれ後段へ出力する。本実施形態では、目標検出装置10は、同一目標内の異なる位置の相対広がりを検出するが、さほど大きくない目標内の異なる位置のドップラ周波数は大差が無いため、ドップラ周波数検出部1122では、同一目標内の異なる位置の分離はできない。   The Doppler frequency detection unit 1122 detects the Doppler frequency based on the pulse representative value from the reception RF unit. The Doppler frequency detection unit 1122 outputs the pulse representative value to the frequency step representative value extraction unit 1124 and outputs the detected Doppler frequency to the movement speed calculation unit 1123. When a plurality of targets having different Doppler frequencies to the extent that separation is possible are included, the Doppler frequency detection unit 1122 separates the Doppler frequencies and outputs the separated Doppler frequencies to the subsequent stage. In the present embodiment, the target detection device 10 detects the relative spread of different positions in the same target, but the Doppler frequencies at different positions in the target that are not so large do not differ greatly. Different positions within the target cannot be separated.

移動速度計算部1123は、ドップラ周波数検出部1122からのドップラ周波数を、移動速度に変換する。   The moving speed calculator 1123 converts the Doppler frequency from the Doppler frequency detector 1122 into a moving speed.

周波数ステップ代表値抽出部1124は、移動速度計算部1123からの移動速度に基づいて、各周波数ステップから1周波数ステップ1つの周波数ステップ代表値を抽出する。   The frequency step representative value extracting unit 1124 extracts one frequency step representative value from one frequency step based on the moving speed from the moving speed calculating unit 1123.

補正部1125は、移動速度計算部1123からの移動速度に基づいて、周波数ステップ代表値抽出部1124からの周波数ステップ代表値を補正する。このとき、周波数ステップ代表値は、CPI内での各パルスのレンジの変化分の位相が補正される。補正部1125は、補正した周波数ステップ代表値をレンジ計算部1126へ出力する。   The correcting unit 1125 corrects the frequency step representative value from the frequency step representative value extracting unit 1124 based on the moving speed from the moving speed calculating unit 1123. At this time, the phase corresponding to the change in the range of each pulse in the CPI is corrected in the frequency step representative value. The correction unit 1125 outputs the corrected frequency step representative value to the range calculation unit 1126.

レンジ計算部1126は、補正部1125からの周波数ステップ代表値に基づいてレンジ波形を推定し、有意なパワーを持つピークのレンジを抽出する。例えば、レンジ計算部1126は、周波数ステップ代表値に対してIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)を施して、振幅が閾値以上であるピークのレンジを検出する。あるいは、レンジ計算部1126は、周波数ステップ代表値に、超解像度法の1種であるMUSIC(Multiple Signal Classification)を適用してピークのレンジを検出しても良い。さらに、レンジ計算部1126は、Y. Zheng他 "Prony's method for monopulse 3D imaging using stepped frequency waveform" (Proceedings of SPIE, Vol. 3461, pp. 308-314)に記載される、Prony法と呼ばれる線形予測法の変形でピーク検出を行ってもよい。   The range calculator 1126 estimates a range waveform based on the frequency step representative value from the corrector 1125 and extracts a peak range having significant power. For example, the range calculation unit 1126 performs IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) on the frequency step representative value, and detects a peak range whose amplitude is equal to or greater than a threshold value. Alternatively, the range calculation unit 1126 may detect the peak range by applying MUSIC (Multiple Signal Classification), which is one type of super-resolution method, to the frequency step representative value. Further, the range calculation unit 1126 performs linear prediction called the Prony method described in Y. Zheng et al. “Prony's method for monopulse 3D imaging using stepped frequency waveform” (Proceedings of SPIE, Vol. 3461, pp. 308-314). Peak detection may be performed by a modification of the method.

振幅抽出部1127は、レンジ計算部1126からのレンジ、ピークの数、周波数ステップ代表値及びIFFT後の波形等を参照し、各ピークの振幅、すなわち、パワーに関する情報を検出する。   The amplitude extraction unit 1127 refers to the range, the number of peaks, the frequency step representative value, the waveform after IFFT, and the like from the range calculation unit 1126, and detects the amplitude of each peak, that is, information about power.

例えば、振幅抽出部1127は、IFFT後の波形を参照し、検出されたピークの振幅を検出する。あるいは、振幅抽出部1127は、検出されたピークにおける複素振幅を抽出し、Zhengの文献に記述されるように、波形内の有意なピークの数と、そのレンジ、単一ピークの波形から逆行列を利用して、それぞれのピーク単独の振幅を推定してもよい。このような単一ピーク波形と逆行列を利用する方法では、隣り合うピークが重なり合って、IFFT後の波形では、互いに漏れ込んでいる場合でも、重なり合う前のピークの高さを推定することが出来る。なお、Zhengの文献の方法では、推定に当たって一般逆行列を利用しているが、必ずしも一般逆行列を利用する必要は無く、各ピークのレンジと、分離前の複素振幅と、単一ピーク波形から通常の逆行列で推定してもよい。Prony法やMUSICを用いるような場合では、IFFT後の波形の解像度以上に近づいた複数ピークを分離検出出来るため、逆行列を利用して重なり合う前の振幅を推定した方がよい。   For example, the amplitude extraction unit 1127 refers to the waveform after IFFT and detects the amplitude of the detected peak. Alternatively, the amplitude extraction unit 1127 extracts the complex amplitude in the detected peak, and as described in Zheng's literature, the number of significant peaks in the waveform, its range, and the inverse matrix from the single peak waveform May be used to estimate the amplitude of each peak alone. In such a method using a single peak waveform and an inverse matrix, even if adjacent peaks overlap and the waveform after IFFT leaks into each other, the height of the peak before overlapping can be estimated. . In the method of Zheng's document, a general inverse matrix is used for estimation. However, it is not always necessary to use the general inverse matrix, and the range of each peak, the complex amplitude before separation, and the single peak waveform are used. You may estimate with a normal inverse matrix. In the case of using the Prony method or MUSIC, a plurality of peaks approaching the resolution of the waveform after IFFT can be separated and detected, so it is better to estimate the amplitude before overlapping using an inverse matrix.

このように高解像度レーダ部11では、各CPIでの有意なパワーを持つレンジと振幅とを抽出し、相対広がり検出部12の主要反射位置抽出部121へ出力する。   As described above, the high resolution radar unit 11 extracts a range and amplitude having significant power in each CPI, and outputs them to the main reflection position extraction unit 121 of the relative spread detection unit 12.

なお、目標内の異なる位置の複数点を分解出来る高解像度レーダであれば、合成帯域レーダでなくてもよく、例えば、非常にパルス幅の短い短パルスレーダ、非常に帯域幅の広いチャープパルスレーダでもよい。この場合、レーダ処理部内は、それぞれのレーダ形式に適した送受信及び変復調を行い、その結果のレンジ波形の有意なピークのレンジ及び振幅を出力する。また、レンジ、振幅に加えて位相を出力する。   Note that a high-resolution radar that can resolve multiple points at different positions in the target may not be a synthetic band radar, such as a short pulse radar with a very short pulse width, a chirped pulse radar with a very wide bandwidth. But you can. In this case, the radar processing unit performs transmission / reception and modulation / demodulation suitable for each radar type, and outputs a significant peak range and amplitude of the resulting range waveform. In addition to the range and amplitude, the phase is output.

主要反射位置抽出部121は、目標内の主要反射位置を抽出する。具体的な処理は、例えば、以下のようである。まず、連続する幾つかのCPIついて、有意なパワーを有するレンジと振幅を図5に示すテーブルのように並べて記録する。図5では、横軸が目標内のレンジ方向の位置、縦軸がCPI番号である。図5では、目標内の位置を16個の箱に区切っており、各CPIでその目標内位置に相当するレンジで有意なパワーを持つピークが検出された場合、その振幅(又はパワー)を、その箱に記録していく。なお、図5では、有意なパワーを持つピークが記録されている箱に網掛けがされている。   The main reflection position extraction unit 121 extracts a main reflection position within the target. Specific processing is as follows, for example. First, for several consecutive CPIs, ranges and amplitudes having significant power are recorded side by side as shown in the table shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the position in the range direction within the target, and the vertical axis represents the CPI number. In FIG. 5, the position in the target is divided into 16 boxes, and when a peak having significant power is detected in each CPI in a range corresponding to the position in the target, the amplitude (or power) is expressed as Record in that box. In FIG. 5, the box in which the peak having significant power is recorded is shaded.

目標が移動する場合、そのレンジは時々刻々と変化する。そのため、その目標内の位置と検出レンジとを関連づけるには、その目標の先頭あるいは中心等、その目標を代表する部分のレンジが、時刻に伴ってどのように変化しているかの情報が必要である。目標が移動する場合、通常、レンジのトラッキングが行われており、トラッキング情報に基づいて、パルスを復調するゲートが決定される。クラッタ分離等が済み、そのゲート内で検出される対象が、検出したい目標のみに絞り込まれている場合、例えば、そのゲート内の先頭の有意な反射点が、いずれのCPIでも目標内の同じ部位からの反射点であると仮定して、その先頭を基準に後方の有意な反射点を箱に入れて行っても良い。あるいは、レンジのトラッキング情報を元に、目標の先頭レンジを定め、それと検出されたレンジの差に基づいて、目標内位置を決定しても良い。なお、箱のサイズ、すなわち、目標内位置の分類間隔は、レンジ検出時の解像度に基づいて決定すると良い。ただし、レンジ検出時に超解像度法などを用いている場合には、SNRに連動して解像度が変化する。そのような場合は、主要反射位置を抽出する段階での、予想されるSNRに基づいて間隔を決定すると良い。   As the target moves, its range changes from moment to moment. Therefore, in order to associate the position in the target with the detection range, information on how the range of the part representing the target, such as the head or center of the target, changes with time is necessary. is there. When the target moves, the range is normally tracked, and the gate for demodulating the pulse is determined based on the tracking information. When clutter separation, etc. is completed and the target to be detected in the gate is narrowed down to the target to be detected, for example, the leading significant reflection point in the gate is the same part in the target in any CPI Assuming that the point is a reflection point from the back, a significant reflection point on the back side may be put in the box with the head as a reference. Alternatively, the target start range may be determined based on the range tracking information, and the in-target position may be determined based on the difference between the range and the detected range. Note that the size of the box, that is, the classification interval of the in-target position may be determined based on the resolution at the time of range detection. However, when the super-resolution method or the like is used at the time of range detection, the resolution changes in conjunction with the SNR. In such a case, the interval may be determined based on the expected SNR at the stage of extracting the main reflection position.

主要反射位置抽出部121は、テーブルを作成すると、その期間で、図5であれば、22個のCPIに渡る期間で、有意なパワーを持つレンジのデータが記入された回数の比率が所定の比率を上回る目標内位置を抽出する。例えば、6割を閾値とするならば、図5の場合は、目標内位置2,7,12が閾値を上回る。主要反射位置抽出部121は、その目標内位置の番号、目標内位置先頭に対するその箱の中心の相対レンジ、又は、目標内位置先頭に対して、それぞれのCPIで検出された有意なパワーを有するピークのレンジの相対位置の平均値等を、主要反射位置として定義する。   When the main reflection position extraction unit 121 creates a table, the ratio of the number of times data in a range having significant power is entered in a period of 22 CPIs in that period, as shown in FIG. The position within the target exceeding the ratio is extracted. For example, if 60% is set as the threshold value, in the case of FIG. 5, the in-target positions 2, 7, and 12 exceed the threshold value. The main reflection position extraction unit 121 has a significant power detected by each CPI with respect to the number of the position within the target, the relative range of the center of the box with respect to the head of the position within the target, or the head of the position within the target. The average value of the relative position of the peak range is defined as the main reflection position.

もし、目標内位置を定義する箱の間隔が解像度と比較して細かったり、測定誤差が解像度より大きい測定が行われたり、又は、トラッキングの予測精度があまり高くない場合には、目標内の同じ部位からの反射波が記録される目標内位置がばらつく場合がある。そのような場合、主要反射位置抽出部121は、前後1つずつ等一定範囲まで含めて、箱が埋められた回数をカウントすると良い。例えば、目標内位置7には何も記録されていないが、6や8に記録があるCPIがある。このようにばらつきが発生する場合には、6,7,8をまとめて評価し、7の中心を主要反射位置としたり、これらの相対レンジの平均値を主要反射位置としてもよい。   If the distance between the boxes that define the position in the target is small compared to the resolution, the measurement error is larger than the resolution, or the tracking prediction accuracy is not very high, the same within the target There are cases where the position within the target where the reflected wave from the part is recorded varies. In such a case, the main reflection position extraction unit 121 may count the number of times the box has been filled, including a certain range such as front and back. For example, there is a CPI in which nothing is recorded in the in-target position 7 but recorded in 6 and 8. When such variations occur, 6, 7 and 8 may be evaluated together and the center of 7 may be set as the main reflection position, or the average value of these relative ranges may be set as the main reflection position.

主要反射位置抽出部121は、このようにして抽出した主要反射位置をパワー記録部122へ出力する。   The main reflection position extraction unit 121 outputs the main reflection position extracted in this way to the power recording unit 122.

パワー記録部122は、高解像度レーダ部11から出力される有意なパワーを有する反射点について、主要反射位置からの反射であると推定されるものを選択し、そのパワーを、所定の期間、記録していく。パワーは、dBでもリニアでも良いし、振幅でも良い。また、複素振幅でもよく、パワーの情報を正しく伝えられる形態であればよい。パワー記録部122は、主要反射位置からの反射であるかどうかを、主要反射位置抽出部121から出力された目標内位置に対して、一定の許容誤差範囲に収まっているかどうかで主として判断する。許容誤差範囲は解像度に基づいて決定すればよい。すなわち、図5における目標内位置の箱の間隔や、主要反射位置を決定する場合と同様に、その測定の性能に基づいて決定すればよい。   The power recording unit 122 selects a reflection point output from the high resolution radar unit 11 and having a significant power, which is estimated to be a reflection from the main reflection position, and records the power for a predetermined period. I will do it. The power may be dB, linear, or amplitude. Further, complex amplitude may be used as long as power information can be correctly transmitted. The power recording unit 122 mainly determines whether or not the reflection is from the main reflection position based on whether or not it is within a certain allowable error range with respect to the target position output from the main reflection position extraction unit 121. The allowable error range may be determined based on the resolution. That is, it may be determined based on the performance of the measurement as in the case of determining the interval between the boxes at the target position in FIG. 5 and the main reflection position.

なお、高解像度レーダ部11が合成帯域レーダである場合、速度検出誤差があると、検出レンジに解像度や熱雑音でずれる以上の誤差が発生することがある。合成帯域レーダでは、速度検出誤差とレンジ誤差にレーダの諸元で決定する一定定数の比例関係があるため、高解像度レーダ部11に検出速度を併せて出力させるようにし、検出速度にトラッキングを掛けて、速度誤差を算出し、これによって発生したレンジ誤差を修正してから、記録するようにしてもよい。あるいは、速度検出精度を予め予測しておいて、それに基づいて許容誤差範囲を決定しても良い。なお、このような速度誤差によるレンジ誤差の修正や誤差範囲の決定は、主要反射位置抽出部121の処理で行っても良い。   When the high-resolution radar unit 11 is a synthetic band radar, if there is a speed detection error, an error that exceeds the detection range due to resolution or thermal noise may occur. In the synthetic band radar, the speed detection error and the range error have a fixed constant proportional relationship determined by the specifications of the radar. Therefore, the detection speed is output to the high resolution radar unit 11 and the detection speed is tracked. Then, the speed error may be calculated and the range error generated thereby may be corrected before recording. Alternatively, the speed detection accuracy may be predicted in advance, and the allowable error range may be determined based on the prediction. Note that the correction of the range error and the determination of the error range due to the speed error may be performed by processing of the main reflection position extraction unit 121.

パワー記録部122で記録する期間は、主要反射位置抽出部121で検出に利用する期間以上の期間である。また、主要反射位置からの反射であるかどうかを判断する際、主要反射位置抽出部121で行ったのと同様にトラッキング情報などを利用すると良い。   The period recorded by the power recording unit 122 is a period longer than the period used for detection by the main reflection position extraction unit 121. Further, when determining whether or not the reflection is from the main reflection position, tracking information or the like may be used in the same manner as performed by the main reflection position extraction unit 121.

高解像度レーダ部11がレンジ検出に超解像度法等を用いている場合、目標が接近してくるとSNRが高くなり、許容誤差範囲内に複数の有意なパワーを持つピークが観測されることがある。このような場合には、基本的には、より、主要反射位置に近いピークを選択すればよいが、後述するように測角を併せて行っている場合には、測角のトラッキングデータを作成し、許容誤差範囲内で予測される角度に近いピークを選択すると良い。   When the high-resolution radar unit 11 uses the super-resolution method or the like for range detection, the SNR increases as the target approaches, and a plurality of peaks having significant power are observed within the allowable error range. is there. In such a case, basically, it is sufficient to select a peak closer to the main reflection position. However, if angle measurement is performed as described later, angle measurement tracking data is created. A peak close to the angle predicted within the allowable error range may be selected.

次に、本実施形態の頻度計算部123の詳細を説明する。図6は、第1の実施形態に係る頻度計算部123の機能構成を示すブロック図である。   Next, details of the frequency calculation unit 123 of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating a functional configuration of the frequency calculation unit 123 according to the first embodiment.

パワー補正部1231は、記憶された目標内の各主要位置のパワーをレンジの変化の影響を除去するよう補正する。図7に例を示す。図7(a)は、目標のある位置のパワーの変化をdBでプロットしたグラフである。受信パワーはレンジが近くなると、レーダ方程式に従ってレンジの4乗に反比例して増加していく。従って、図7(a)は、全体的に左肩上がりのプロットとなっている。この状態でも、ボトムやピークの回数は判断できるが、レンジの変化による影響を除去した方が、変動幅の判断が容易である。図7(b)は、図7(a)にレンジの4乗を掛けて補正したものである。図7(b)によれば、レンジの変化によるパワーの変化分が除去され、純粋にパワーの変動のみとなり、より凹凸の判断が容易になっていることが分かる。   The power correction unit 1231 corrects the power of each main position in the stored target so as to remove the influence of the range change. An example is shown in FIG. FIG. 7A is a graph in which changes in power at a target position are plotted in dB. As the range approaches, the received power increases in inverse proportion to the fourth power of the range according to the radar equation. Accordingly, FIG. 7A is a plot that rises to the left as a whole. Even in this state, the number of bottoms and peaks can be determined, but it is easier to determine the fluctuation range if the influence of the range change is removed. FIG. 7B is obtained by correcting FIG. 7A by multiplying the fourth power of the range. According to FIG. 7B, it can be seen that the change in the power due to the change in the range is removed, and only the change in the power is pure, so that it is easier to determine the unevenness.

ローパスフィルタ部1232は、パワー補正部1231により補正されたパワーの変化に、ローパスフィルタを掛け、熱雑音などによる高速な変動を取り除く。図8に一例を示す。図8(a)は、ある期間に渡って記録した目標内のある位置のレンジ補正後パワーであり、縦軸はdBではなくリニアである。所々、特に縦軸0の近傍で、プロットが不連続となっているのは、これらの点はパワーが小さすぎて検出出来ず、欠測となったためである。熱雑音の影響によって波形の乱れがあるため、図8(a)のままでは、熱雑音による凹凸のピークやボトムを検出してしまう。そこで、図8(a)の欠測点を0で置き換え、ローパスフィルタを掛けた結果が図8(b)である。熱雑音による細かい凹凸が除去され、ピークやボトムが明確になっていることが分かる。   The low-pass filter unit 1232 applies a low-pass filter to the power change corrected by the power correction unit 1231 to remove high-speed fluctuation due to thermal noise or the like. An example is shown in FIG. FIG. 8A shows the range-corrected power at a certain position in the target recorded over a certain period, and the vertical axis is not dB but linear. The reason why the plots are discontinuous, especially in the vicinity of the vertical axis 0, is that these points were not detected because the power was too small, and they were missing. Since the waveform is disturbed due to the influence of the thermal noise, the peak and bottom of the unevenness due to the thermal noise will be detected as shown in FIG. Therefore, FIG. 8B shows a result of replacing the missing measurement point in FIG. 8A with 0 and applying a low-pass filter. It can be seen that fine irregularities due to thermal noise are removed and the peaks and bottoms are clear.

なお、図8(a)のように、欠測の原因を、パワーが著しく減少したことにほぼ限定できるのであれば、上記のように欠測を0で置き換えればよい。しかし、例えば、レーダ出力のレンジ波形から主な反射点を抽出する方法として超解像度法を用いるような場合で、かつ、超解像度法で分解出来る限界の離隔の複数の反射点があるような場合には、必ずしもそれらの点を分離できるとは限らない。分離出来なかった場合、いずれかの主要反射位置のデータが欠測となってしまうことがある。このような場合には、欠測は必ずしもパワーが減少した時に発生するとは限らない。そのような場合は、欠測を0で埋めると、本来存在しないボトムを故意に作ることになる。そのような場合は、欠測を周辺の点から多項式補間などの内挿法を適用して補間した後、同様にローパスフィルタを掛けるとよい。ローパスフィルタ部1232は、ローパスフィルタを掛けたパワー変動波形を変動幅判定部1233へ出力する。   Note that, as shown in FIG. 8A, if the cause of the missing measurement can be almost limited to the significant decrease in power, the missing measurement may be replaced with 0 as described above. However, for example, when the super-resolution method is used as a method for extracting the main reflection points from the range waveform of the radar output, and there are a plurality of reflection points with a separation distance that can be resolved by the super-resolution method. However, it is not always possible to separate these points. If separation is not possible, data for any of the primary reflection positions may be missing. In such cases, missing measurements do not necessarily occur when power is reduced. In such a case, filling missing data with zero will intentionally create a bottom that does not exist. In such a case, after missing data is interpolated from surrounding points by applying an interpolation method such as polynomial interpolation, a low pass filter is similarly applied. The low pass filter unit 1232 outputs the power fluctuation waveform to which the low pass filter has been applied to the fluctuation range determination unit 1233.

変動幅判定部1233は、ローパスフィルタ部1232からのパワー変動波形の最大値と最小値の比(dB差)が、所定の閾値を上回っているかどうかで、その主要反射位置が広がりを有するかどうかを判定する。変動幅判定部1233は、判定の結果、広がりを有すると判定した主要反射位置に関するデータのみを頻度カウント部1234へ出力する。   The fluctuation range determination unit 1233 determines whether or not the main reflection position has a spread depending on whether the ratio (dB difference) between the maximum value and the minimum value of the power fluctuation waveform from the low-pass filter unit 1232 exceeds a predetermined threshold. Determine. As a result of the determination, the fluctuation range determination unit 1233 outputs only the data related to the main reflection position determined to have a spread to the frequency count unit 1234.

なお、ほぼ単一の反射点からなる主要反射位置であっても、近いレンジに、パワーの変動があり、かつ、平均パワーがより強い主要反射位置がある場合、そこからのパワーが漏れ込んで、単一反射点であるにも係わらず、パワーの変動があるように観測されることがある。そこで、その主要反射位置に関して記録されたレンジ補正パワーの最大値と、一定範囲内で隣接する他の主要反射位置に関して記録されたレンジ補正パワーの最大値を比較し、近傍に、一定の割合以上大きい主要反射位置があるならば、変動の有無を判断する幅の閾値を大きくすると良い。特に、高解像度レーダ部11が各ピークの振幅を検出する際に、波形のピーク振幅をそのまま利用する場合には、このような処理が必要である。   Even if there is a main reflection position consisting of almost a single reflection point, if there is a main reflection position with a power fluctuation in the near range and a stronger average power, the power from there will leak. Even though it is a single reflection point, it may be observed that there is a power fluctuation. Therefore, the maximum value of the range correction power recorded for the main reflection position is compared with the maximum value of the range correction power recorded for other main reflection positions adjacent within a certain range. If there is a large main reflection position, it is preferable to increase the threshold of the width for judging the presence or absence of fluctuation. In particular, when the high resolution radar unit 11 detects the amplitude of each peak, such processing is necessary when the peak amplitude of the waveform is used as it is.

このように単純に閾値を緩める方法でも良いが、隣接する主要反射位置からパワーが漏れ込んでいるかどうかは、記録されたレンジ補正パワーの相関を取ることでも検出できる。ある主要反射位置のパワーに閾値を上回る変動があっても、それが閾値を若干超える程度(第2の閾値以下)であり、かつ、所定範囲内で隣接する主要反射位置のパワーがそれより一定の割合以上強い場合には、これらのパワー波形の相関を取り、相関の絶対値が一定以上であって強い相関が認められる場合には、その主要反射位置のパワー変動は、主として漏れ込みによるものであり、その主要反射位置は広がりを有さない、と判断しても良い。   Although the threshold value may be simply relaxed in this way, whether the power leaks from the adjacent main reflection position can also be detected by taking a correlation of the recorded range correction power. Even if there is a fluctuation in the power of a certain primary reflection position that exceeds the threshold, it is only slightly over the threshold (below the second threshold), and the power of the adjacent primary reflection position is more constant within a predetermined range. If the absolute value of the correlation is above a certain value and a strong correlation is observed, the power fluctuation at the main reflection position is mainly due to leakage. Therefore, it may be determined that the main reflection position has no spread.

なお、隣接主要反射位置からの漏れ込みは実際には複素振幅で漏れ込むため、隣接主要反射位置のパワーの増減に対して必ずしも同じ符号でパワーが増減するとは限らない。従って、相関の判断をする場合には、相関値そのものではなく、相関値の絶対値で行うと良い。また、位相は条件の変化で変動する可能性があるため、ある時刻では、隣接主要反射位置からの漏れ込みがパワーが増加するように発生していたのに、別の時刻では、パワーが減少するように発生することがある。このため、相関を判断する際は、あまり長い期間の相関をまとめて判断しない方が良い。つまり、パワー変動頻度を検出するための期間が比較的長いならば、それを幾つかの範囲に分割して、各々、相関を判断し、それらの合計値で判断するなどするとよい。   Since leakage from the adjacent main reflection position actually leaks with a complex amplitude, the power does not necessarily increase or decrease with the same sign with respect to increase or decrease in power at the adjacent main reflection position. Therefore, when determining the correlation, it is preferable to use the absolute value of the correlation value instead of the correlation value itself. In addition, since the phase may fluctuate due to changes in conditions, leakage from adjacent main reflection positions occurred at one time so that the power increased, but at another time the power decreased. May occur. For this reason, when determining the correlation, it is better not to collectively determine the correlation for a very long period. In other words, if the period for detecting the power fluctuation frequency is relatively long, it is preferable to divide it into several ranges, judge the correlation, and judge by the total value thereof.

頻度カウント部1234は、変動幅判定部1233からの判定結果に基づいて、パワー変動頻度を計算する期間内での、各主要反射位置のパワー変動頻度の凹凸の回数、すなわち、ピークの回数又はボトムの回数を数える。   Based on the determination result from the fluctuation range determination unit 1233, the frequency counting unit 1234 calculates the number of irregularities of the power fluctuation frequency at each main reflection position within the period for calculating the power fluctuation frequency, that is, the number of peaks or bottom. Count the number of times.

頻度カウント部1234は、各主要反射位置と頻度をセットにして出力する。その際、さらに、変動幅判定部1233にて変動がないと判断された主要反射位置についても、その主要反射位置は広がりがないとのデータを出力すると良い。このようにして、目標内の主要な反射位置の角度広がりがどのような相対関係になっているかを出力することが出来る。   The frequency count unit 1234 outputs each main reflection position and frequency as a set. At this time, it is also preferable to output data indicating that the main reflection position does not spread even for the main reflection position determined to have no fluctuation by the fluctuation range determination unit 1233. In this way, it is possible to output the relative relationship between the angular spreads of the main reflection positions in the target.

なお、目標の動揺が不規則であったり、マルチパスなどが漏れ込んでパワー波形の乱れが大きい場合には、上記のように単純に測定期間内の凹凸の回数を数えれば良い。しかし、比較的測定条件がよい場合には、目標の動揺の仕方がパワー変動波形に現れていることがあり、これを利用して、より精度の高い検出が可能となる。   If the target fluctuation is irregular or the multipath leaks and the power waveform is greatly disturbed, the number of irregularities in the measurement period can be simply counted as described above. However, when the measurement conditions are relatively good, the target fluctuation method may appear in the power fluctuation waveform, and this can be used to detect with higher accuracy.

このときの頻度カウント部1234の動作を図9を用いて説明する。ある目標の姿勢が、図9の◇で示したように変動している場合の、その目標内の、広がりの異なる2つの主要な反射位置のレンジ補正パワーの変動を△と□で示している。パワーは測定されるパラメータであるが、目標の姿勢角変化は、測定出来ないパラメータである。目標の姿勢角は、一定周期で動揺しており、矢印で示した部分を頂点として、行ったり来たりしている。そのような場合、観測されるパワーの変動波形が矢印の点に関して左右対称に近くなっている。矢印の点の周辺では、パワー波形はピークを示したりボトムを示したりするが、実際には、これらは本当のピークやボトムではなく、そのタイミングで目標が姿勢の回転方向を反転させたためにあたかもピークやボトムに見えているだけである。もし、矢印のタイミングを検出出来るのであれば、ここで検出されるピークやボトムは数えないようにしたい。そこで、頻度カウント部25に、例えば下記の様なアルゴリズムを適用すると良い。   The operation of the frequency counting unit 1234 at this time will be described with reference to FIG. When the posture of a target fluctuates as indicated by ◇ in FIG. 9, the fluctuations in the range correction power of two main reflection positions with different spreads within the target are indicated by Δ and □. . The power is a measured parameter, but the target posture angle change is a parameter that cannot be measured. The target posture angle fluctuates at a constant cycle, and moves back and forth with the portion indicated by the arrow as the apex. In such a case, the observed power fluctuation waveform is nearly symmetrical with respect to the point of the arrow. Around the point of the arrow, the power waveform shows a peak or a bottom, but in reality, these are not true peaks or bottoms, as if the target reversed the rotation direction of the posture at that timing. It just looks like a peak or bottom. If the timing of the arrow can be detected, we want to avoid counting the peaks and bottoms detected here. Therefore, for example, the following algorithm may be applied to the frequency counting unit 25.

まず、変動幅判定部1233からのパワー変動波形について、各時刻の左右対称にある点の二乗誤差を、波形のピーク2つ分程度の範囲で算出し、平均誤差を計算する。その逆数をコスト関数とする。コスト関数値が大きい点は、その点を中心として左右の波形の対称性が強い点であり、目標に動揺がある場合、その頂点により近いタイミングの時刻であると判断できる。図9の□で示した波形について、このようなコスト関数を計算した結果が図10である。なお、図9の横軸はレンジであるが、図10の横軸はCPI番号であり、図9と図10では横軸の向きが反転している。図10では矢印で示した点でコスト関数値が明確なピークを示しており、これらのCPI番号が、図9の矢印で示したような頂点であると推測される。   First, with respect to the power fluctuation waveform from the fluctuation width determination unit 1233, the square error of a point that is symmetrical with respect to each time is calculated in the range of about two peaks of the waveform, and the average error is calculated. Let the reciprocal be the cost function. The point where the cost function value is large is a point where the left and right waveforms are symmetrical with respect to the point, and when the target is shaken, it can be determined that the time is closer to the apex. FIG. 10 shows the result of calculating such a cost function for the waveform indicated by □ in FIG. Although the horizontal axis in FIG. 9 is the range, the horizontal axis in FIG. 10 is the CPI number, and the direction of the horizontal axis is reversed in FIGS. 9 and 10. In FIG. 10, the cost function value has a clear peak at the point indicated by the arrow, and it is estimated that these CPI numbers are vertices as indicated by the arrow in FIG.

このような場合、頻度の算出は、矢印の点をまたがないで行うことが望ましい。しかし、図9を見ても分かるように、矢印から矢印までの間に含まれるピークやボトムの数はあまり多くない。そこで、頻度を直接数えるのではなく、矢印から隣の矢印までの間に含まれる複数のピークの間隔又は複数のボトムの間隔を干渉発生の「周期」として検出する。また、ピークもボトムも複数無い場合には、ピークと隣接するボトムの間隔の2倍を干渉発生の「周期」として検出する。頂点に対応する時刻(矢印の時刻)が3点以上検出された場合には、それぞれの頂点と頂点の間の区間において、全ての周期を観測し、それを平均化して、逆数をとることによって、頻度を計算する。   In such a case, it is desirable to calculate the frequency without crossing the point of the arrow. However, as can be seen from FIG. 9, the number of peaks and bottoms included between the arrows is not very large. Therefore, the frequency is not directly counted, but the intervals between a plurality of peaks or the intervals between a plurality of bottoms included between an arrow and an adjacent arrow are detected as a “period” of occurrence of interference. In addition, when there are not a plurality of peaks and bottoms, twice the interval between the bottoms adjacent to the peaks is detected as the “cycle” of occurrence of interference. When three or more points corresponding to the vertices (arrow times) are detected, by observing all periods in the interval between the vertices, averaging them, and taking the inverse , Calculate the frequency.

次に、以上のように構成された目標検出装置による動作をシミュレーションの結果と共に説明する。図11は、第1の実施形態に係る目標検出装置10の処理動作についてのフローチャートの概要を示す図である。   Next, the operation of the target detection apparatus configured as described above will be described together with the result of simulation. FIG. 11 is a diagram illustrating an outline of a flowchart regarding the processing operation of the target detection apparatus 10 according to the first embodiment.

まず、目標検出装置10は、高解像度レーダ部11によりレーダ波を受信する(ステップS111)。高解像度レーダ部11は、主要な反射点に対応するレンジの振幅がピークを示す振幅波形を生成し、相対広がり検出部12へ出力する。図12は、レンジ計算部1126でのIFFT後の波形であり、本シミュレーションで用いられる目標を示す。図12において、主要反射位置は、先頭、中央、後ろの3点である。先頭は、主な反射点を1つしか含まないが、中央と後ろは複数の反射点を含み、目標の動揺による姿勢角の変化によって、グリント雑音やパワーの増減が発生する。なお、入力値では、中央のクロスレンジ方向の広がりは後ろのクロスレンジ方向の広がりの4.3倍である。   First, the target detection apparatus 10 receives a radar wave by the high resolution radar unit 11 (step S111). The high resolution radar unit 11 generates an amplitude waveform in which the amplitude of the range corresponding to the main reflection point shows a peak, and outputs the amplitude waveform to the relative spread detection unit 12. FIG. 12 shows a waveform after IFFT in the range calculation unit 1126, and shows a target used in this simulation. In FIG. 12, the main reflection positions are the top, center, and back three points. The top includes only one main reflection point, but the center and the back include a plurality of reflection points, and the glint noise and power increase / decrease occur due to the change in posture angle caused by the fluctuation of the target. In the input value, the spread in the center cross range direction is 4.3 times the spread in the rear cross range direction.

目標検出装置10は、主要反射位置抽出部121により主要反射位置を抽出し(ステップS112)、抽出した主要反射位置についてのパワーを、パワー記録部122により予め設定された処理期間の間、記録する(ステップS113)。図13は、目標がレーダに近づいてくる条件で、一定期間、各主要反射位置のパワーを記録し、パワー補正部1231でレンジ補正パワーに変換した結果である。図13(a)は先頭の主要反射位置のパワーを示し、図13(b)は中央の主要反射位置のパワーを示し、図13(c)は後ろの主要反射位置のパワーを示す。パワーのみでなく、測角した場合の測角誤差も併せてプロットしている。パワーが減少している点で、所々グリント雑音と思われるスパイク状の測角誤差が発生しているが、熱雑音との区別が付けにくいことが分かる。特に、先頭は、一反射点であるため、グリント雑音は発生しないが、SNRが低いレンジでは、測角に対する熱雑音の影響が強く、グリント雑音が発生しているかどうかの判別は困難であることが分かる。一方、各主要反射位置のパワー波形をみると、図13(a)で示される先頭では、測角誤差が大きいレンジでも、安定したパワーが観測出来ていることが分かる。また、図13(b)で示される中央、及び、図13(c)で示される後ろではそれぞれ明確にパワーの変動が見えており、角度ではなくパワーを利用することの利点が理解できる。   The target detection apparatus 10 extracts the main reflection position by the main reflection position extraction unit 121 (step S112), and records the power about the extracted main reflection position during the processing period preset by the power recording unit 122. (Step S113). FIG. 13 shows the result of recording the power at each main reflection position for a certain period under the condition that the target approaches the radar, and converting the power into the range correction power by the power correction unit 1231. FIG. 13A shows the power at the first main reflection position, FIG. 13B shows the power at the center main reflection position, and FIG. 13C shows the power at the rear main reflection position. Not only the power, but also the angle measurement error when measuring the angle is plotted. It can be seen that there is a spike-like angle measurement error that seems to be glint noise, but it is difficult to distinguish it from thermal noise. In particular, since the top is one reflection point, no glint noise is generated, but in the range where the SNR is low, the influence of thermal noise on the angle measurement is strong, and it is difficult to determine whether glint noise is generated. I understand. On the other hand, looking at the power waveform at each main reflection position, it can be seen that stable power can be observed even in the range where the angle measurement error is large at the head shown in FIG. Further, power fluctuations are clearly seen in the center shown in FIG. 13B and the back shown in FIG. 13C, and the advantage of using power instead of angle can be understood.

続いて、目標検出装置10は、頻度計算部123により、各主要反射位置について、処理期間内で有意なパワー変動がある場合、パワー変動の頻度を計算する。このとき、目標検出装置10は、変動幅判定部1233により、処理期間内のパワー変動幅が予め設定した閾値を超えるか否かを判断する(ステップS114)。例えば、変動幅判定部1233において、パワー変動があると判定する変動幅の閾値を仮に10dBと設定すると、先頭はパワー変動の幅がこれを下回っているため、広がりを有さない点と判定できる。   Subsequently, the target detection device 10 calculates the frequency of power fluctuations by the frequency calculation unit 123 when there is significant power fluctuations within the processing period for each main reflection position. At this time, the target detection apparatus 10 uses the fluctuation range determination unit 1233 to determine whether or not the power fluctuation range within the processing period exceeds a preset threshold value (step S114). For example, in the fluctuation range determination unit 1233, if the threshold value of the fluctuation range for determining that there is a power fluctuation is set to 10 dB, it can be determined that the head has no spread because the width of the power fluctuation is lower than this. .

パワー変動幅が閾値を超える場合(ステップS114のYes)、目標検出装置10は、頻度カウント部1234により、処理期間内でのピーク又はボトムの回数を計算する(ステップS115)。例えば、中央及び後ろのパワー波形の、変動幅判定部1233による判定結果に対して、単純に期間内のピークの数を計算すると、中央は10となり、後ろは4となる。パワー変動幅が閾値を超えない場合(ステップS114のNo)、目標検出装置10は、処理をステップS117へ移行する。   When the power fluctuation width exceeds the threshold value (Yes in step S114), the target detection apparatus 10 calculates the number of peaks or bottoms within the processing period by the frequency counting unit 1234 (step S115). For example, when the number of peaks in the period is simply calculated with respect to the determination result of the fluctuation range determination unit 1233 for the power waveform at the center and the back, the center is 10 and the back is 4. When the power fluctuation width does not exceed the threshold value (No in step S114), the target detection apparatus 10 proceeds to step S117.

目標検出装置10は、相対広がり算出部124により、計算された頻度を、各主要反射位置の目標内のレンジ方向の位置に関連づけて出力する(ステップS116)。頻度計算により、中央は10であり、後ろは4であるため、中央は後ろに対して相対的に2.5倍の広がりを有すると計算出来る。   The target detection apparatus 10 outputs the frequency calculated by the relative spread calculation unit 124 in association with the position of each main reflection position in the range direction within the target (step S116). According to the frequency calculation, since the center is 10 and the back is 4, it can be calculated that the center has a spread of 2.5 times relative to the back.

なお、図9を用いて説明した、対称性を検出して頂点を避けるようなアルゴリズムを適用した場合、中央の頻度は、12.5、後ろの頻度は4.8となり、中央は後ろに対して約2.6倍の広がりを持つ。   When the algorithm for detecting symmetry and avoiding vertices described with reference to FIG. 9 is applied, the center frequency is 12.5 and the back frequency is 4.8. About 2.6 times wider.

実際のモデルでは、相対的な広がりの比は4.3倍であるので、推定精度は高くない。この理由は、各頂点間の動揺の速さが等しいとは限らないためと、3点以上の反射点がパワー変動に寄与する場合は、打ち消しあう干渉が発生する角度間隔は不等間隔となり、サンプル数が少ないと誤差が大きくなるためである。上記の例は、いずれも2,3個程度の周期しか検出できず、誤差が大きくなった。   In the actual model, since the relative spread ratio is 4.3 times, the estimation accuracy is not high. The reason for this is that the speed of fluctuation between the vertices is not always equal, and when three or more reflection points contribute to the power fluctuation, the angular intervals at which interferences cancel each other are unequal, This is because the error increases when the number of samples is small. In the above examples, only a few cycles could be detected, and the error increased.

先頭と中央と後ろのレンジの関係は図12のようであり、上述のような評価の結果、先頭は広がりの無い点であり、中央は先頭より約2.7m離れた位置で、後ろの2.5倍〜2.6倍程度の広がりを有し、後ろは先頭より約5.2m離れた位置で広がりを有する、ということが分かる。これにより、縦横比は不明であるが、図14のように目標のおおよその形状を知ることが出来る。   The relationship between the top, center, and rear range is as shown in FIG. 12. As a result of the evaluation as described above, the top is an unexpanded point, and the center is located at a position about 2.7 m away from the front, It can be seen that it has a spread of about 5 to 2.6 times, and the back has a spread at a position about 5.2 m away from the head. Thereby, although the aspect ratio is unknown, the approximate shape of the target can be known as shown in FIG.

続いて、目標検出装置10は、抽出した主要反射位置の全てについて処理をしたか否かを判断し(ステップS117)、全ての主要反射位置について処理がされていない場合(ステップS117のNo)、処理をステップS113へ移行し、全ての主要反射位置についての処理が終了するまでステップS113〜ステップS116の処理を繰り返す。全ての主要反射位置について処理が終了した場合(ステップS117のYes)、目標検出装置10は処理を終了する。   Subsequently, the target detection apparatus 10 determines whether or not processing has been performed for all of the extracted main reflection positions (step S117). When processing has not been performed for all of the main reflection positions (No in step S117), The process proceeds to step S113, and the processes in steps S113 to S116 are repeated until the processes for all the main reflection positions are completed. When the process is completed for all the main reflection positions (Yes in step S117), the target detection apparatus 10 ends the process.

以上のように、第1の実施形態では、反射されたレーダ波の振幅が大きい部位を主要反射位置として抽出する。そして、目標検出装置10は、主要反射位置におけるパワー変動の頻度を計算し、そのパワー変動の頻度に基づいて目標内の相対的な広がりを求めるようにしている。   As described above, in the first embodiment, the portion where the amplitude of the reflected radar wave is large is extracted as the main reflection position. And the target detection apparatus 10 calculates the frequency of the power fluctuation | variation in a main reflection position, and calculates | requires the relative spread in a target based on the frequency of the power fluctuation | variation.

目標内のレンジ方向のある位置に反射率が大きい反射点が複数ある場合、それらからの反射波の干渉状態は目標が動揺することによって変化する。その変化の速さは、ほぼそれらの反射点のクロスレンジ方向の広がりに比例する。同一目標内のレンジが異なる複数の位置は、通常、同一の動揺をしているため、目標が不明な動揺をしていても、そのパワーの変動の速さの違いから、異なる位置について、相対的な広がりの違いを算出することが可能となる。   When there are a plurality of reflection points with high reflectivity at a certain position in the range direction within the target, the interference state of the reflected wave from them changes when the target fluctuates. The speed of the change is approximately proportional to the spread of those reflection points in the cross range direction. Multiple positions within the same target usually have the same sway, so even if the target is swayed uncertainly, the relative positions of the different positions are relatively different due to the difference in power fluctuation speed. Difference in general spread can be calculated.

また、干渉状態の変化によるパワー変動は、10dBを越えるような非常に大きい変動幅で変動するため、低SNRで検出が可能であり、遠距離の目標であっても検出が可能となる。また、2アンテナで測角する系の場合、レンジ検出は、2アンテナを合成することによって1アンテナの場合より6dB向上したSNRで検出が可能であるが、測角時のSNRは2アンテナ分のデータの除算となるため、SNRは1アンテナの状態より約3dB劣化する。このように、パワー変動を利用することにより、従来のような測角データに基づいた方法と比較して、より遠距離、低SNRでの検出が可能となる。   Further, power fluctuation due to a change in the interference state fluctuates with a very large fluctuation width exceeding 10 dB, so that detection with a low SNR is possible, and even a long-distance target can be detected. In the case of a system that measures angles using two antennas, range detection can be performed with an SNR that is 6 dB higher than the case of one antenna by combining two antennas, but the SNR during angle measurement is equivalent to two antennas. Since the data is divided, the SNR is deteriorated by about 3 dB from the state of one antenna. As described above, by using the power fluctuation, it is possible to perform detection at a longer distance and a lower SNR as compared with the conventional method based on the angle measurement data.

したがって、第1の実施形態に係る目標検出装置10によれば、目標の各点のクロスレンジ方向の広がりの絶対量は検出出来ないが、少ないアンテナ数で、かつ、目標に不明な動揺がある場合であっても、目標の各位置の相対的な広がりを、低SNRで検出することができ、目標のおおよその形状を推定することができる。   Therefore, according to the target detection apparatus 10 according to the first embodiment, the absolute amount of spread in the cross range direction of each point of the target cannot be detected, but there is a small number of antennas and the target has uncertain fluctuations. Even in this case, the relative spread of each position of the target can be detected with a low SNR, and the approximate shape of the target can be estimated.

(第2の実施形態)
図15は、第2の実施形態に係る目標検出装置20の機能構成を示すブロック図である。第1の実施形態では、測角は必須ではないが、殆どのレーダは測角機能を備えている。測角の結果を併せて利用することで、性能を向上させる、又は、より悪い条件に対応できるため、ここでは、測角を併せて行う実施の形態を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 15 is a block diagram illustrating a functional configuration of the target detection device 20 according to the second embodiment. In the first embodiment, angle measurement is not essential, but most radars have an angle measurement function. Since the performance can be improved by using the result of the angle measurement, or a worse condition can be dealt with, an embodiment in which the angle measurement is also performed is shown here.

図15に示す高解像度レーダ部21は、1方向に付き2系統のアンテナを有する。2系統のアンテナを併せてアンテナ211として図示している。また、通常、方位と仰角の2方向を測定するため、アンテナ211は正しくは4つのアンテナからなるが、説明を簡略化するため、ここでは、1方向の2つのみを図示し、1方向分の処理のみを説明する。   The high resolution radar unit 21 shown in FIG. 15 has two antennas per direction. Two antennas are shown together as an antenna 211. In addition, the antenna 211 normally consists of four antennas in order to measure the two directions of the azimuth and the elevation angle. However, in order to simplify the explanation, only two of one direction are shown here and one antenna is shown. Only the process will be described.

レーダ処理部212は、アンテナ211からの受信信号をそのレーダ形式に合わせて正しく復調し、ピーク検出などによって有意なパワーを持つレンジを検出し、そのパワーを検出する。その際、測角のための2系統をそれぞれ処理し、各ピークに相当するレンジについて測角を行って、有意なパワーを有するレンジについて、振幅、角度を出力する。   The radar processing unit 212 correctly demodulates the received signal from the antenna 211 according to the radar format, detects a range having significant power by peak detection or the like, and detects the power. At that time, the two systems for angle measurement are processed, the angle is measured for the range corresponding to each peak, and the amplitude and angle are output for the range having significant power.

図16は、本実施形態に係るレーダ処理部212の機能構成の一例を示すブロック図である。図16は、合成帯域レーダの受信ベースバンド処理を中心に示した図である。レーダ処理部212には、第1系統、第2系統からの2つの信号が入力される。この2つの系統は、それぞれ2つのアンテナに直接対応しても良い。ただし、モノパルス測角を行う場合には、2系統のアンテナの和信号と差信号をアンテナ端で生成してから、受信RF部2121−1,2121−2の処理を行うことが多い。そこで、ここでは、アンテナ端で和信号と差信号が生成されており、第1系統は和信号、第2系統は差信号であるとする。それぞれの系統は受信RF部2121−1,2121−2において、それぞれRF処理される。処理の内容は図3に示す受信RF部1121と同じである。ただし、復調時に、1ゲート又は1レンジビン当り1パルス1つのパルス代表値を抽出する際に利用するパラメータは、必ず、2系統で同一であるとする。すなわち、ゲートの位置を系統毎に変えたり、パルス圧縮フィルタの係数を系統毎に変えたり、パルス代表値を異なるレンジビンから抽出したりはせず、全く同一のパラメータで2系統を処理していく。以下、測角が完了するまでの他の処理でも、殆どの場合において、2系統を同一のパラメータで処理する。   FIG. 16 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the radar processing unit 212 according to the present embodiment. FIG. 16 is a diagram mainly showing reception baseband processing of the synthetic band radar. Two signals from the first system and the second system are input to the radar processing unit 212. These two systems may directly correspond to two antennas, respectively. However, when performing monopulse angle measurement, it is often the case that the reception RF units 2121-1 and 211-2 are processed after generating the sum signal and difference signal of the two antennas at the antenna end. Therefore, here, it is assumed that a sum signal and a difference signal are generated at the antenna end, the first system is a sum signal, and the second system is a difference signal. Each system is subjected to RF processing in the reception RF units 2121-1 and 211-2. The content of the processing is the same as that of the reception RF unit 1121 shown in FIG. However, it is assumed that the parameters used for extracting one pulse representative value per one gate or one range bin at the time of demodulation are always the same in the two systems. In other words, the two systems are processed with exactly the same parameters without changing the gate position for each system, changing the coefficient of the pulse compression filter for each system, or extracting the pulse representative value from different range bins. . Hereinafter, in other cases until the angle measurement is completed, in most cases, the two systems are processed with the same parameters.

このように抽出されたパルス代表値から、ドップラ周波数検出部2122において、ドップラ周波数を検出する。2系統分は、適宜最大比合成等、SNRを最大化するような係数で合成して処理すると良い。検出性能の劣化を許容するなら、1系統のみから検出したり、等利得合成して検出したりする等、より単純な処理を採用しても良い。ドップラが検出出来たら、移動速度計算部2123にて移動速度を計算する。これは、図3に示す移動速度計算部1123と同じである。   The Doppler frequency detection unit 2122 detects the Doppler frequency from the extracted pulse representative value. The two systems may be combined and processed with a coefficient that maximizes the SNR, such as maximum ratio combining. If deterioration in detection performance is allowed, simpler processing such as detection from only one system or detection by equal gain synthesis may be employed. If the Doppler can be detected, the moving speed calculation unit 2123 calculates the moving speed. This is the same as the moving speed calculator 1123 shown in FIG.

周波数ステップ代表値抽出部2124は、それぞれの系統に関し、同一の移動速度に基づいて周波数ステップ代表値を抽出していく。それ以外は、図3に示す周波数ステップ代表値抽出部1124の処理と同じである。   The frequency step representative value extraction unit 2124 extracts a frequency step representative value based on the same moving speed for each system. The rest is the same as the processing of the frequency step representative value extraction unit 1124 shown in FIG.

補正部2125でも、2系統同一の移動速度に基づいて補正を行っていく。それ以外は、図3に示す補正部1125と同じである。   The correction unit 2125 also performs correction based on the same moving speed of the two systems. The rest is the same as the correction unit 1125 shown in FIG.

レンジ計算部2126は、図3に示すレンジ計算部1126と同様にレンジ検出を行う。2系統は、可能であれば最大比合成しても良いが、複数のレンジの異なる反射点が含まれる場合、合成比率が同一にならず、決定出来ない場合が多いため、等利得合成でよい。合成帯域レーダの場合、レンジ検出精度は、ほぼ速度検出精度で決定し、角度検出精度はそもそものSNRでほぼ決定するため、レンジ計算時の合成方法は性能に大きく影響しない。   The range calculation unit 2126 performs range detection in the same manner as the range calculation unit 1126 shown in FIG. The two systems may be combined at the maximum ratio if possible, but when there are a plurality of reflection points with different ranges, the combination ratios are not the same and cannot be determined. . In the case of the synthetic band radar, the range detection accuracy is almost determined by the speed detection accuracy, and the angle detection accuracy is substantially determined by the SNR in the first place. Therefore, the synthesis method at the time of range calculation does not greatly affect the performance.

ただし、レンジ計算部2126で、MUSIC等の相関行列を利用する場合、相関行列のランクをフルに回復させるため、前方後方空間平均化等の処理を施す。その際、図3の構成では、ランク1からフルランクに回復させる必要がある一方、図16の構成では、ランク2からの回復となるため、アンテナ数が2の場合、サブアレー数を約半分にできる。したがって、サブアレーサイズを大きくでき、アンテナ数1の場合より高解像度なレンジ検出が可能である。   However, when a correlation matrix such as MUSIC is used in the range calculation unit 2126, processing such as front-rear space averaging is performed in order to fully restore the rank of the correlation matrix. At that time, in the configuration of FIG. 3, it is necessary to recover from rank 1 to full rank, while in the configuration of FIG. 16, since recovery is from rank 2, when the number of antennas is 2, the number of subarrays is approximately halved. it can. Therefore, the subarray size can be increased, and the range detection with higher resolution than in the case of 1 antenna can be performed.

レンジ計算部2126で、幾つかのピークを検出し、それぞれのレンジを検出したら、振幅・位相抽出部2127にて、2系統それぞれについて、振幅と位相、すなわち、複素振幅を抽出する。ここでも、1つのピークについては、2系統を必ず同じパラメータで処理する。すなわち、2系統で完全に同じレンジの複素振幅を抽出する。抽出の仕方は、複素振幅である他は、図3に示すレンジ計算部2126と同じである。   When the range calculator 2126 detects several peaks and detects each range, the amplitude / phase extractor 2127 extracts the amplitude and phase, that is, the complex amplitude for each of the two systems. Again, for one peak, two systems are always processed with the same parameters. That is, the complex amplitudes of the completely same range are extracted by the two systems. The method of extraction is the same as that of the range calculator 2126 shown in FIG. 3 except that the amplitude is complex.

角度計算部2128は、抽出した複素振幅から、角度を計算する。角度計算法は、例えば、位相モノパルス法である。位相モノパルス法とは、2アンテナに入力された波面の傾きから、到来角を推定する方法である。位相モノパルス法の詳細処理は、本願とは直接関連しないため省略する。   The angle calculation unit 2128 calculates an angle from the extracted complex amplitude. The angle calculation method is, for example, a phase monopulse method. The phase monopulse method is a method of estimating the angle of arrival from the inclination of the wavefront input to the two antennas. Detailed processing of the phase monopulse method is not directly related to the present application, and is therefore omitted.

以上のように、レーダ処理部212にて、目標内の複数の位置からの反射波のレンジ、振幅及び角度を検出する。   As described above, the radar processing unit 212 detects the range, amplitude, and angle of reflected waves from a plurality of positions within the target.

図15に示す相対広がり検出部22は、高解像度レーダ部21から反射波のレンジ、振幅及び角度を受けて、まず、主要反射位置抽出部221で主要反射位置を抽出する。主要反射位置抽出の基本的な動作は図1に示す主要反射位置抽出部121と同様である。ただし、2系統分のパワーは、これらを個別に処理するのではなく、2系統分の合計パワーにする等して、処理する。   The relative spread detector 22 shown in FIG. 15 receives the range, amplitude and angle of the reflected wave from the high resolution radar unit 21 and first extracts the main reflection position by the main reflection position extraction unit 221. The basic operation of extracting the main reflection position is the same as that of the main reflection position extracting unit 121 shown in FIG. However, the power for the two systems is not processed individually, but is processed by making the total power for the two systems.

主要反射位置抽出部221においては、角度も同様にテーブルを作成する。同じ目標内位置で有意なパワーが継続的に検出されていても、その到来角に対してトラッキングを行うと、明らかに検出対象としている目標とは異なる方向から届いている場合には、そのような位置は、主要反射位置とはみなさない。このようなことは、例えば、送信したレーダ波が目標で反射し、一旦、地面など別の場所で反射してレーダに戻ってきたマルチパスと呼ばれる干渉波が受信されると発生する。マルチパスは地面方向から到来するため、これの到来角は、通常、検出対象の到来角と異なっている。マルチパスは、ドップラ周波数が検出対象の目標と大差ないため、パルスドップラレーダでの分離が難しく、角度の領域での分離が望ましい。   In the main reflection position extraction unit 221, a table is similarly created for the angles. Even if significant power is continuously detected at the same target position, tracking to that angle of arrival clearly arrives from a different direction from the target being detected. This position is not considered the main reflection position. This occurs, for example, when a transmitted radar wave is reflected by a target, and once an interference wave called a multipath is received that is reflected from another place such as the ground and returned to the radar. Since the multipath arrives from the ground direction, the arrival angle thereof is usually different from the arrival angle of the detection target. In multipath, since the Doppler frequency is not significantly different from the target to be detected, separation by pulse Doppler radar is difficult, and separation in an angular region is desirable.

パワー記録部222は、上述のように検出した各主要反射位置のパワーを、所定の期間記録する。動作は図1に示すパワー記録部122と同様である。また、角度記録部225は、パワーと同様に、それぞれの主要反射位置の角度を、パワーが記録される期間と同じ期間だけ記録する。   The power recording unit 222 records the power of each main reflection position detected as described above for a predetermined period. The operation is the same as that of the power recording unit 122 shown in FIG. Similarly to the power, the angle recording unit 225 records the angle of each main reflection position for the same period as the period during which the power is recorded.

頻度計算部223は、パワーだけでなく角度も利用して検出を行う。図17は、第2の実施形態に係る頻度計算部223の機能構成を示すブロック図である。   The frequency calculation unit 223 performs detection using not only power but also angle. FIG. 17 is a block diagram illustrating a functional configuration of the frequency calculation unit 223 according to the second embodiment.

パワー補正部2231は、記憶された目標内の各主要位置のパワーをレンジの変化の影響を除去する用に補正する。   The power correction unit 2231 corrects the power of each main position in the stored target so as to remove the influence of the range change.

ローパスフィルタ部2232は、パワー補正部2231からの補正後のパワー波形と、角度記録部225に記録されたその主要反射位置の測角結果とを受け取る。ローパスフィルタ部2232は、測角結果の誤差が小さい部分を選択し、その部分を基準にローパスフィルタの特性を決定する。測角結果の誤差が小さい部分は、マルチパス等、干渉波の影響が小さい部分であると推測できるためである。   The low-pass filter unit 2232 receives the corrected power waveform from the power correction unit 2231 and the angle measurement result of the main reflection position recorded in the angle recording unit 225. The low-pass filter unit 2232 selects a portion where the error of the angle measurement result is small, and determines the characteristics of the low-pass filter based on the portion. This is because the portion where the error in the angle measurement result is small can be estimated as a portion where the influence of the interference wave is small, such as multipath.

ここで、図18を用いて、ローパスフィルタ部2232の動作を説明する。図18は、目標がレーダに近づいてくる条件で、一定期間、各主要反射位置のパワーを記録し、パワー補正部2231でレンジ補正パワーに変換した結果である。   Here, the operation of the low-pass filter unit 2232 will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows the result of recording the power of each main reflection position for a certain period under the condition that the target approaches the radar, and converting the power into range correction power by the power correction unit 2231.

図13の例では、測角誤差に熱雑音の影響が現れる低SNR時でも、パワーは比較的安定して検出出来ていた。一方、マルチパスのような干渉波が発生している場合には、熱雑音の影響が小さくても、測角、パワー検出結果に雑音が発生する場合がある。図18に、その例を示す。このとき、目標は、図12の例と同じ目標であり、主要な反射位置は図12に示す3点である。図18(a),(b),(c)は、それぞれ、先頭、中央、後ろの受信パワーと測角誤差の変化である。図18(b),(c)では、角度誤差が大きく変動しており、また、パワーも、特に、レンジが遠く、マルチパスの影響が強い部分では図13と比較して乱れている。   In the example of FIG. 13, the power was detected relatively stably even at a low SNR where the influence of thermal noise appears on the angle measurement error. On the other hand, when an interference wave such as a multipath is generated, noise may occur in the angle measurement and power detection results even if the influence of thermal noise is small. An example is shown in FIG. At this time, the target is the same target as in the example of FIG. 12, and the main reflection positions are the three points shown in FIG. FIGS. 18A, 18B, and 18C show changes in reception power and angle measurement error at the head, center, and rear, respectively. In FIGS. 18B and 18C, the angle error fluctuates greatly, and the power is also disturbed as compared with FIG. 13 particularly in the portion where the range is far and the influence of multipath is strong.

マルチパスは、通常、所望波である直接反射波より遅れて到着するが、遅れる時間はレンジが近づくに伴って長くなることが多く、レンジがある程度まで近づいた段階で、マルチパスは分離され、影響が出なくなる。先頭に近いピークから、順次マルチパスが分離されていく。図18(a)で示される先頭では、2000mの地点で既にマルチパスが分離されているため、影響が出ていない。図18(b)で示される中央では、1000m地点までマルチパスが重なっており、図18(c)で示される後ろでは、900m地点まで重なっている。図18は高解像度レーダによって検出した結果であるため、マルチパスが、例えば、図12で、先頭と中央の間にピークを持つような場合、ピークとしてはある程度の分離が可能である。そのため、パワー波形は、図13と比較して乱れがあるものの、おおよそ似たような波形となっている。しかし、測角への影響、特に、受信パワーが下がっている場合の測角への影響は、非常に大きい。これは、直接反射波のパワーが下がっているため、漏れ込んでいるマルチパスの角度を検出して誤差が増大しているためと、マルチパスと直接反射波の干渉でグリント雑音が発生しているためと、2つの原因があるが、この2つは地続きであり、原理的にも明確に区別することは出来ない。グリント雑音が発生する際の角度誤差は、おおよそ、目標の広がりに比例するが、マルチパスがある場合には、目標の広がりが、マルチパスを含めた広がりに見えている。マルチパスは、地面に対して対称な位置にある目標の虚像からの波として扱えるため、グリント雑音発生の元となる目標の広がりは非常に広く、その結果、角度誤差が非常に大きくなっている。なお、図18の右の縦軸スケールは図13のスケールの5倍である。   Multipath usually arrives later than the direct reflected wave that is the desired wave, but the delay time is often longer as the range approaches, and when the range approaches to some extent, the multipath is separated, No effect. The multipath is sequentially separated from the peak near the head. At the head shown in FIG. 18A, the multipath is already separated at a point of 2000 m, so there is no influence. In the center shown in FIG. 18B, multipaths overlap up to a point of 1000 m, and in the back shown in FIG. 18C, overlaps up to a point of 900 m. Since FIG. 18 shows the result detected by the high-resolution radar, when the multipath has a peak between the head and the center in FIG. 12, for example, the peak can be separated to some extent. For this reason, the power waveform is roughly similar to that shown in FIG. However, the influence on the angle measurement, particularly when the reception power is reduced, is very large. This is because the power of the direct reflected wave is reduced, and the error is increased by detecting the leaked multipath angle, and the glint noise is generated due to the interference between the multipath and the direct reflected wave. There are two reasons for this, but these two are continuation and cannot be clearly distinguished in principle. The angle error when glint noise occurs is roughly proportional to the spread of the target, but when there is multipath, the spread of the target appears to be a spread including the multipath. Multipath can be treated as a wave from a target virtual image at a symmetrical position with respect to the ground, so the target spread that causes glint noise is very wide, resulting in a very large angular error. . The right vertical scale in FIG. 18 is five times the scale in FIG.

ローパスフィルタ部2232は、まず、角度記録部225からの測角結果から、測角結果誤差の小さい範囲を抽出する。角度広がりを評価するための全評価期間の中、図18では、約130個の連続するCPIについて検出を行っているが、この中で、例えば、40CPIずつ程度の小期間を複数定義する。小期間は、全期間を分割するようにしても良いが、互いに重なり合っていてもよい。例えば、40CPIずつずれた3個の小期間を定義しても良いが、5CPIずつずれた18個を定義してもよい。ここでは、測角結果誤差の小さい範囲をより良く抽出出来る後者の方法を例に説明していく。   The low-pass filter unit 2232 first extracts a range having a small angle measurement result error from the angle measurement result from the angle recording unit 225. In the entire evaluation period for evaluating the angular spread, about 130 consecutive CPIs are detected in FIG. 18. Among them, for example, a plurality of small periods of about 40 CPI are defined. The small periods may be divided over the whole period, but may overlap each other. For example, three small periods shifted by 40 CPI may be defined, but 18 shifted by 5 CPI may be defined. Here, the latter method that can better extract a small range of error in the angle measurement result will be described as an example.

ローパスフィルタ部2232は、それぞれの小期間内での測角結果の誤差平均値、例えば、RMSE(二乗誤差平均の平方根)を計算する。角度記録部225、又は、図示しない他の平均角度算出部は、各主要反射位置の測角結果にトラッキングを掛け、誤差算出の基準値を算出し、その基準値も同時にローパスフィルタ部2232へ出力する。基準値が全評価期間内で時々刻々と変化している場合には、ローパスフィルタ部2232には、変化している値が全て入力される。ローパスフィルタ部2232は、基準値と加工されていない測角結果の差からRMSEを計算する。   The low-pass filter unit 2232 calculates an error average value of the angle measurement results within each small period, for example, RMSE (square root of square error average). The angle recording unit 225 or other average angle calculation unit (not shown) tracks the angle measurement result of each main reflection position, calculates a reference value for error calculation, and outputs the reference value to the low-pass filter unit 2232 at the same time. To do. When the reference value changes every moment within the entire evaluation period, all the changed values are input to the low-pass filter unit 2232. The low-pass filter unit 2232 calculates RMSE from the difference between the reference value and the unprocessed angle measurement result.

ローパスフィルタ部2232は続いて、RMSEの最も小さい小期間を選択する。図18(b)の例であれば、例えば、レンジ700m〜1100mに相当する40CPI分の小期間、図18(c)の例であれば、1100m〜1500mに相当する40CPI分の期間を選択する。   Subsequently, the low-pass filter unit 2232 selects the small period with the smallest RMSE. In the example of FIG. 18B, for example, a small period of 40 CPI corresponding to the range 700 m to 1100 m is selected, and in the example of FIG. 18C, a period of 40 CPI corresponding to 1100 m to 1500 m is selected. .

その際、単純に、小期間内での測角RMSEを評価しても良いが、次のように、通常のグリント雑音が発生している部分を除外するように評価しても良い。図13の例のように、マルチパスとは関係無くグリント雑音が発生している場合があり、このような場合は、グリント雑音が発生し、測角RMSEが大きくなっていても、干渉波が加わってはいない。そこで、例えば、まず、全期間でのパワーの最大値を検出し、パワーがそれより一定の値、例えば10dB低い値以下である点の角度はRMSE計算の対象外として、小期間の測角RMSEを計算する。次に、小期間内で対象外になった点の比率が一定値以下であり、かつ、計算した測角RMSEが最小である小期間を選択する。   At that time, the angle measurement RMSE within a short period may be simply evaluated, but it may be evaluated so as to exclude a portion where normal glint noise is generated as follows. As shown in the example of FIG. 13, glint noise may occur regardless of multipath. In such a case, even if glint noise occurs and the angle measurement RMSE is large, the interference wave is generated. I have not joined. Therefore, for example, first, the maximum value of the power in the entire period is detected, and the angle of the point where the power is a certain value, for example, 10 dB or less, is excluded from the RMSE calculation. Calculate Next, a small period is selected in which the ratio of the points that are excluded from the target within the small period is equal to or less than a certain value and the calculated angle measurement RMSE is the minimum.

このようにすると、通常のグリント雑音の影響を排除し、干渉による測角誤差の評価が可能となるため、単純にRMSEを計算する場合より小期間の長さを長く出来る。その結果、フィルタ係数を決定するための変動の速さを高精度に検出できる。   This eliminates the influence of normal glint noise and makes it possible to evaluate the angle measurement error due to interference. Therefore, the length of a small period can be made longer than when RMSE is simply calculated. As a result, the speed of variation for determining the filter coefficient can be detected with high accuracy.

次に、これらの小期間内でのパワー変動の速さを検出する。パワー変動の速さの評価は、例えば、その期間のパワー波形をフーリエ変化してスペクトルとし、おおよその帯域幅を評価すればよい。あるいは、非常に高速な変化を緩いローパスフィルタ(例えば、タップ数の小さい移動平均フィルタ等)で予め除去しておいてから、微係数の二乗平均を評価する等しても良い。例えば、図18(b)であれば、40CPI内で3回程度の振動、図18(c)であれば、1回程度の振動に相当する変動の速さを抽出する。   Next, the speed of power fluctuation within these small periods is detected. Evaluation of the speed of power fluctuation may be performed by, for example, Fourier-changing the power waveform during the period to obtain a spectrum and evaluating an approximate bandwidth. Alternatively, a very high-speed change may be removed in advance with a loose low-pass filter (for example, a moving average filter with a small number of taps) and then the root mean square of the differential coefficient may be evaluated. For example, in FIG. 18B, the vibration speed is extracted about three times within 40 CPI, and in FIG. 18C, the speed of fluctuation corresponding to about one vibration is extracted.

続いて、抽出した変動の速さに対応するローパスフィルタの特性を決定する。ローパスフィルタは、IIR(無限インパルスレスポンス)、FIR(有限インパルスレスポンス)のいずれでもよい。IIRであるならば、抽出した変動の速さに対応した時定数を決定し、FIRであるならば、抽出した変動の速さに対応したタップ係数とする。いずれも、抽出した変動の速さ程度の変動を通過させ、それより高速な変動を除去する伝達関数を有するようにフィルタの特性を決定する。具体的なフィルタの種類、例えば、IIRであるならば、チェビシェフ及びバターワース等の種類や、次数によって決定される正規化された形状は、予め決めておけば良く、ここの段階では、帯域幅のみ変えればよい。   Subsequently, the characteristics of the low-pass filter corresponding to the extracted fluctuation speed are determined. The low-pass filter may be either IIR (infinite impulse response) or FIR (finite impulse response). If it is IIR, a time constant corresponding to the extracted fluctuation speed is determined, and if it is FIR, a tap coefficient corresponding to the extracted fluctuation speed is set. In either case, the characteristics of the filter are determined so as to have a transfer function that allows passage of fluctuations about the speed of the extracted fluctuations and removes fluctuations faster than that. In the case of a specific filter type, for example, IIR, the type such as Chebyshev and Butterworth and the normalized shape determined by the order may be determined in advance. At this stage, only the bandwidth is determined. Change it.

図19は、このようにしてフィルタを掛けた後のパワー変動波形である。図19(a)は図18(b)のフィルタ後であり、図19(b)は、図18(c)のフィルタ後である。図19(b)を得るためのフィルタを図18(b)に適用すると、本来検出されるべき凹凸を除去してしまい、図19(a)を得るためのフィルタを図18(c)に適用すると、除去されるべき凹凸を除去しきれない。しかし、上述のように測角結果を利用して、比較的干渉が少ない部分、すなわち、その主要反射位置の本来の特徴が良く出ている部分を選んで、そこからフィルタの係数を決定することによって、適切な特性のフィルタを適用することが出来る。   FIG. 19 shows a power fluctuation waveform after filtering in this way. 19A is after the filter of FIG. 18B, and FIG. 19B is after the filter of FIG. 18C. When the filter for obtaining FIG. 19 (b) is applied to FIG. 18 (b), the irregularities that should be detected are removed, and the filter for obtaining FIG. 19 (a) is applied to FIG. 18 (c). Then, the unevenness to be removed cannot be removed. However, using the angle measurement results as described above, select a part with relatively little interference, that is, a part where the original characteristic of the main reflection position is good, and determine the filter coefficient from there. Thus, a filter having an appropriate characteristic can be applied.

図17に示す変動幅判定部2233では、このようにして得られたパワー波形の変動幅を判定する。変動幅判定に関する詳細は図6に示される変動判定部1233と同様である。加えて、変動幅判定部2233は、変動幅が閾値以下であった主要反射位置について、その位置、又は、処理上の識別番号等、その主要反射位置を特定する情報を、低変動ポイント選択部226へ出力する。閾値以下である主要反射位置が複数のあった場合、変動幅判定部2233は、それぞれの変動幅を付して出力するか、あるいは、変動幅の大小によって順位付けして出力する。   The fluctuation range determination unit 2233 shown in FIG. 17 determines the fluctuation range of the power waveform obtained in this way. The details regarding the fluctuation range determination are the same as those of the fluctuation determination unit 1233 shown in FIG. In addition, the fluctuation range determination unit 2233 uses the low fluctuation point selection unit to specify information for specifying the main reflection position, such as the position or processing identification number, of the main reflection position whose fluctuation range is equal to or less than the threshold. To 226. When there are a plurality of main reflection positions that are equal to or less than the threshold value, the fluctuation range determination unit 2233 outputs each of the fluctuation ranges with the respective fluctuation ranges attached, or ranks the output according to the magnitude of the fluctuation range and outputs the result.

頻度カウント部2234は、変動幅が閾値以上であった主要反射位置について、相対広がりを検出する。詳細は前述と同じである。ただし、図18のように元々の波形の乱れが大きい場合は、対称性の検出が困難であることが多い。このような場合、対称性が高い点が検出出来ないので、無理に検出せず、全範囲を一範囲として、ピーク又はボトムを検出すればよい。図19の波形に基づいてピークを検出すると、図19(a)により示される中央でのピークは10個、図19(b)により示される後ろでのピークは4個である。後ろを基準とすると、中央は2.5倍の広がりを有することが計算出来る。頻度カウント部2234は、検出結果を相対広がり検出部224へ出力する。   The frequency counting unit 2234 detects the relative spread for the main reflection position whose fluctuation range is equal to or greater than the threshold value. Details are the same as described above. However, when the original waveform is largely disturbed as shown in FIG. 18, it is often difficult to detect symmetry. In such a case, since a point with high symmetry cannot be detected, it is only necessary to detect the peak or the bottom with the entire range as one range without forcibly detecting it. When a peak is detected based on the waveform of FIG. 19, there are 10 peaks at the center shown in FIG. 19 (a) and 4 peaks at the back shown in FIG. 19 (b). Using the back as a reference, it can be calculated that the center has a 2.5-fold spread. The frequency counting unit 2234 outputs the detection result to the relative spread detection unit 224.

相対広がり検出部224は、図1の相対広がり算出部124と同様の処理を行う。相対広がり検出部224からは、各主要反射位置に対応させて、相対広がり及び広がりがないと言った情報が出力される。   The relative spread detection unit 224 performs the same processing as the relative spread calculation unit 124 of FIG. The relative spread detection unit 224 outputs information indicating that there is no relative spread and no spread corresponding to each main reflection position.

低変動ポイント選択部226は、変動幅判定部2233から、変動幅が閾値以下である主要反射位置を受け取る。低変動ポイント選択部226は、角度記録部225に記録される結果が供給され、通知された変動幅の小さい主要反射位置の角度記録結果を、角度記録部225から供給される結果から選択して出力する。このようにして出力された変動幅の小さい主要反射位置は、目標の角度を比較的正確に示している場合が多いので、これを目標を追随するための誘導信号の生成に利用する。変動幅の小さい主要反射位置が複数ある場合には、その後段で、角度情報を目標の追随に利用するに当たって、その利用方法に最も適した角度変動の傾向を持つ主要反射位置を選択してその測角結果を出力する。例えば、パワー変動の最も小さい主要反射位置の角度を出力すると良い。あるいは、角度変動が最も小さい主要反射位置を選択しても良いし、欠測が最も少ない主要反射位置を選択しても良い。   The low fluctuation point selection unit 226 receives the main reflection position whose fluctuation range is equal to or less than the threshold value from the fluctuation range determination unit 2233. The low fluctuation point selection unit 226 is supplied with the result recorded in the angle recording unit 225, and selects the notified angle recording result of the main reflection position with a small fluctuation range from the result supplied from the angle recording unit 225. Output. Since the main reflection position with a small fluctuation width output in this way often indicates the target angle relatively accurately, this is used for generating a guidance signal for following the target. When there are multiple main reflection positions with a small fluctuation range, in the subsequent stage, when using the angle information to follow the target, select the main reflection position having the tendency of angle fluctuation most suitable for the usage method and Outputs angle measurement results. For example, the angle of the main reflection position with the smallest power fluctuation may be output. Alternatively, the main reflection position with the smallest angle variation may be selected, or the main reflection position with the smallest missing measurement may be selected.

次に、以上のように構成された目標検出装置による動作を説明する。図20は、第2の実施形態に係る目標検出装置20の処理動作についてのフローチャートの概要を示す図である。   Next, the operation of the target detection apparatus configured as described above will be described. FIG. 20 is a diagram illustrating an outline of a flowchart regarding the processing operation of the target detection device 20 according to the second embodiment.

まず、目標検出装置20は、高解像度レーダ部21によりレーダ波を受信する(ステップS201)。高解像度レーダ部21は、主要な反射点に対応するレンジの振幅がピークを示す振幅波形を生成し、相対広がり検出部22へ出力する。   First, the target detection apparatus 20 receives a radar wave by the high resolution radar unit 21 (step S201). The high resolution radar unit 21 generates an amplitude waveform in which the amplitude of the range corresponding to the main reflection point has a peak, and outputs the amplitude waveform to the relative spread detection unit 22.

目標検出装置20は、主要反射位置抽出部221により主要反射位置を抽出し(ステップS202)、抽出した主要反射位置についてのパワーを、パワー記録部222により予め設定された処理期間の間、記録する(ステップS203)。また、目標検出装置20は、抽出した主要反射位置の到来角度を、角度記録部225により、パワーが記録される期間と同じ期間だけ記録する(ステップS204)。   The target detection apparatus 20 extracts the main reflection position by the main reflection position extraction unit 221 (step S202), and records the power about the extracted main reflection position during the processing period preset by the power recording unit 222. (Step S203). Moreover, the target detection apparatus 20 records the arrival angle of the extracted main reflection position for the same period as the period during which the power is recorded by the angle recording unit 225 (step S204).

続いて、目標検出装置20は、頻度計算部223により、各主要反射位置について、処理期間内で有意なパワー変動がある場合、パワー変動の頻度を計算する。このとき、目標検出装置20は、変動幅判定部2233により、処理期間内のパワー変動幅が予め設定した閾値を超えるか否かを判断する(ステップS205)。パワー変動幅が閾値を超える場合(ステップS205のYes)、目標検出装置20は、頻度カウント部2234により、処理期間内でのピーク又はボトムの回数を計算する(ステップS206)。パワー変動幅が閾値を超えない場合(ステップS205のNo)、目標検出装置20は、低変動ポイント選択部226により、パワー変動幅が閾値を超えない主要反射位置の角度記録結果を出力し、処理をステップS209へ移行する。   Subsequently, the target detection device 20 calculates the frequency of power fluctuation when the frequency calculation unit 223 causes significant power fluctuation within the processing period for each main reflection position. At this time, the target detection apparatus 20 determines whether or not the power fluctuation width within the processing period exceeds a preset threshold by the fluctuation width determination unit 2233 (step S205). When the power fluctuation width exceeds the threshold (Yes in step S205), the target detection apparatus 20 calculates the number of peaks or bottoms within the processing period by the frequency counting unit 2234 (step S206). When the power fluctuation width does not exceed the threshold value (No in step S205), the target detection apparatus 20 outputs the angle recording result of the main reflection position where the power fluctuation width does not exceed the threshold value by the low fluctuation point selection unit 226, and performs processing. The process proceeds to step S209.

ステップS206でピーク又はボトムの回数を計算した後、目標検出装置20は、相対広がり算出部224により、計算された頻度を、各主要反射位置の目標内のレンジ方向の位置に関連づけて出力する(ステップS208)。   After calculating the number of peaks or bottoms in step S206, the target detection apparatus 20 outputs the calculated frequency in association with the position in the range direction within the target of each main reflection position by the relative spread calculation unit 224 ( Step S208).

続いて、目標検出装置20は、抽出した主要反射位置の全てについて処理をしたか否かを判断し(ステップS209)、全ての主要反射位置について処理がされていない場合(ステップS209のNo)、処理をステップS203へ移行し、全ての主要反射位置についての処理が終了するまでステップS203〜ステップS208の処理を繰り返す。全ての主要反射位置について処理が終了した場合(ステップS209のYes)、目標検出装置20は処理を終了する。   Subsequently, the target detection device 20 determines whether or not processing has been performed for all of the extracted main reflection positions (step S209), and when processing has not been performed for all of the main reflection positions (No in step S209), The process proceeds to step S203, and the processes in steps S203 to S208 are repeated until the processes for all the main reflection positions are completed. When the process is completed for all the main reflection positions (Yes in step S209), the target detection apparatus 20 ends the process.

なお、上記を非常に簡略化した変形として、測角結果の誤差が小さい小期間を選択し、そこでの変動の速さを検出したら、その速さをそのまま相対広がりである頻度としても良い。また、測角結果の誤差が小さい部分をより広い範囲で選択し、誤差の小さい部分のみから頻度を算出しても良い。例えば、測角結果の誤差が一定値以上である範囲を除去し、残った範囲からピークの周期、ボトムの周期、あるいはピークとボトムの間の長さの2倍を算出し、それを平均化して、頻度に換算しても良い。   As a very simplified modification of the above, if a small period with a small error in the angle measurement result is selected and the speed of fluctuation is detected there, the speed may be used as the frequency of relative spread as it is. Alternatively, a portion where the error in the angle measurement result is small may be selected in a wider range, and the frequency may be calculated only from the portion where the error is small. For example, remove the range where the error of the angle measurement result is more than a certain value, calculate the peak period, bottom period, or twice the length between the peak and bottom from the remaining range, and average it It may be converted into frequency.

以上のように、第2の実施形態では、反射されたレーダ波の振幅が高い部位を主要反射位置として抽出する。そして、目標検出装置20は、主要反射位置におけるパワー変動の頻度を計算し、そのパワー変動の頻度に基づいて目標内の相対的な広がりを求めるようにしている。これにより、目標が不明な動揺をしていても、パワーの変動の速さの違いから、異なる位置について、相対的な広がりの違いを算出することが可能となる。また、干渉状態の変化によるパワー変動は、10dBを越えるような非常に大きい変動幅で変動するため、低SNRで検出が可能であり、遠距離の目標であっても検出が可能となる。   As described above, in the second embodiment, a portion where the amplitude of the reflected radar wave is high is extracted as the main reflection position. And the target detection apparatus 20 calculates the frequency of the power fluctuation | variation in a main reflection position, and calculates | requires the relative spread in a target based on the frequency of the power fluctuation | variation. Thereby, even if the target is uncertain, the difference in relative spread can be calculated for different positions from the difference in the speed of power fluctuation. Further, power fluctuation due to a change in the interference state fluctuates with a very large fluctuation width exceeding 10 dB, so that detection with a low SNR is possible, and even a long-distance target can be detected.

また、第2の実施形態では、ローパスフィルタ部2232で、測角結果の誤差が小さい部分については、マルチパス等、干渉波の影響が小さい部分であると判断し、その部分を基準にローパスフィルタの特性を決定するようにしている。これにより、ローパスフィルタ部2232で、マルチパス及び直接反射波の干渉によって発生するパワー変動の検出への影響を排除することが可能となる。   In the second embodiment, the low-pass filter unit 2232 determines that a portion where the error in the angle measurement result is small is a portion where the influence of the interference wave is small, such as a multipath, and uses the low-pass filter based on that portion. The characteristics are determined. As a result, the low-pass filter unit 2232 can eliminate the influence on the detection of power fluctuations caused by interference of multipath and direct reflected waves.

また、第2の実施形態では、低変動ポイント選択部226により、パワー変動幅が閾値以下である主要反射位置についての角度記録結果を出力するようにしている。この出力は、目標を追随するための誘導信号の生成に利用される。このように、目標検出装置20は、目標の相対的な広がりを検出するのに加え、誘導信号の生成に有効な信号を効果的に生成することが可能となる。   In the second embodiment, the low fluctuation point selection unit 226 outputs an angle recording result for a main reflection position whose power fluctuation width is equal to or smaller than a threshold value. This output is used to generate a guidance signal for following the target. As described above, the target detection device 20 can effectively generate a signal effective for generating the induction signal in addition to detecting the relative spread of the target.

したがって、本実施形態に係る目標検出装置20によれば、少ないアンテナ数、低SNRで、目標の動揺がある場合でも、目標のクロスレンジ方向を含む形状を推定することができる。   Therefore, according to the target detection apparatus 20 according to the present embodiment, it is possible to estimate the shape including the target cross-range direction even when there is target fluctuation with a small number of antennas and a low SNR.

なお、第2の実施形態では、図15の機能構成を有する相対広がり検出部22を例に説明したが、相対広がり検出部の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図21に示すように、低変動ポイント選択部226を備えていない場合であっても構わない。また、図22に示すように、頻度計算部223のローパスフィルタ部2232が、角度記録部225からの角度記録結果を受け取らずにフィルタ係数を決定するようにしても構わない。   In the second embodiment, the relative spread detection unit 22 having the functional configuration of FIG. 15 has been described as an example, but the configuration of the relative spread detection unit is not limited to this. For example, as shown in FIG. 21, the low variation point selection unit 226 may not be provided. Further, as shown in FIG. 22, the low-pass filter unit 2232 of the frequency calculation unit 223 may determine the filter coefficient without receiving the angle recording result from the angle recording unit 225.

(第3の実施形態)
図23は、第3の実施形態に係る誘導装置に関する実施の形態である。図23は、第3の実施形態に係る誘導装置の機能構成を示すブロック図である。図23に示す誘導装置は、第1又は第2の実施形態に記載された目標検出装置10又は20と、誘導信号生成部31とを具備する。
(Third embodiment)
FIG. 23 is an embodiment related to the guidance device according to the third embodiment. FIG. 23 is a block diagram illustrating a functional configuration of the guidance device according to the third embodiment. The guidance device illustrated in FIG. 23 includes the target detection device 10 or 20 described in the first or second embodiment, and a guidance signal generation unit 31.

目標検出装置10,20は、第1及び第2の実施形態で示すように取得した目標の相対形状、目標レンジ、目標の角度、及び、必要に応じて目標の移動速度を誘導信号生成部31へ出力する。目標レンジ、目標の角度及び目標の移動速度は、通常の誘導装置で利用されるパラメータであるので説明を省略する。   The target detection devices 10 and 20 obtain the target relative shape, the target range, the target angle, and, as necessary, the target moving speed, as shown in the first and second embodiments, as a guidance signal generation unit 31. Output to. The target range, the target angle, and the target moving speed are parameters used in a normal guidance device, and thus description thereof is omitted.

誘導信号生成部31は、搭載される飛しょう体の駆動部(図示せず)に対し、進行方向及び移動速度等を制御するための制御信号を出力する。   The induction signal generation unit 31 outputs a control signal for controlling the traveling direction, the moving speed, and the like to a flying unit driving unit (not shown).

目標検出装置10,20で生成された目標の相対形状は、追随している目標が正しい対象であるかどうかを検出するために利用する。このようなことは、例えば、目標が複数の別々の物体から成り、遠方では区別ができないが、近づくことによって解像できるようになると発生する。あるいは、目標が、この誘導装置を搭載する飛しょう体の接近を探知して、デコイ又はチャフ等を放出した場合に発生する。   The relative shape of the target generated by the target detection devices 10 and 20 is used to detect whether or not the following target is a correct target. This occurs, for example, when the target is composed of a plurality of separate objects and cannot be distinguished at a distance but can be resolved by approaching. Or it occurs when the target detects the approach of the flying object carrying the guidance device and releases decoy or chaff.

誘導信号生成部31には予め、目標のおおまかな形状、例えば、縦と横の長さ、特徴的な広がりを有する部位、が記憶されており、検出された目標の相対形状をそれと照合して、適合するかどうか判断する。適合していれば、そのまま追随中の目標の追随を継続し、適合していない場合は、近傍の他の反射波を探索するよう目標検出装置10,20に指示し、追随すべき目標を探し、決定する。   The guide signal generator 31 stores in advance a rough shape of the target, for example, vertical and horizontal lengths, a part having a characteristic spread, and the detected relative shape of the target is collated with it. , Determine whether it fits. If it is compatible, the tracking of the target being followed is continued, and if it is not compatible, the target detection devices 10 and 20 are instructed to search for other reflected waves in the vicinity, and the target to be tracked is searched. ,decide.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10,20…目標検出装置
11,21…高解像度レーダ部
111,211…アンテナ
112,212…レーダ処理部
1121,2121−1,2121−2…受信RF部
1122,2122…ドップラ周波数検出部
1123,2123…移動速度計算部
1124,2124…周波数ステップ代表値抽出部
1125,2125…補正部
1126,2126…レンジ計算部
1127…振幅抽出部
2127…振幅・位相抽出部
2128…角度計算部
12,22…相対広がり検出部
121,221…主要反射位置抽出部
122,222…パワー記録部
123,223…頻度計算部
1231,2231…パワー補正部
1232,2232…ローパスフィルタ部
1233,2233…変動幅判定部
1234,2234…頻度カウント部
124,224…相対広がり算出部
225…角度記録部
226…低変動ポイント選択部
30…誘導装置
31…誘導信号生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20 ... Target detection apparatus 11, 21 ... High-resolution radar part 111, 211 ... Antenna 112, 212 ... Radar processing part 1121, 1212-1, 1211-2 ... Reception RF part 1122, 2122 ... Doppler frequency detection part 1123 2123 ... Movement speed calculation unit 1124, 2124 ... Frequency step representative value extraction unit 1125, 2125 ... Correction unit 1126, 2126 ... Range calculation unit 1127 ... Amplitude extraction unit 2127 ... Amplitude / phase extraction unit 2128 ... Angle calculation unit 12, 22 ... Relative spread detection units 121, 221... Main reflection position extraction units 122, 222 .. power recording units 123, 223... Frequency calculation units 123 1, 2231, power correction units 1232, 2232, low-pass filter units 1233, 2233. , 2234... Frequency counting section 124, 224. Spread calculator 225 ... angle recording unit 226 ... low variation point selection section 30 ... guide device 31 ... induction signal generator

Claims (12)

レンジ測定範囲内で測定値がピークとなる複数のレンジ、及び、前記ピークの振幅値を取得するレーダ部と、
前記レンジ及び前記振幅値の受信状況に基づき、目標内のレンジ方向における主要反射位置を選定する主要反射位置抽出部と、
前記主要反射位置毎の振幅値を、予め設定された処理期間の間記録するパワー記録部と、
前記処理期間で記録された振幅データの変動幅が予め設定された閾値を超えるか否かを前記主要反射位置毎に判定し、前記変動幅が前記閾値を超える主要反射位置の振幅データを出力する変動幅判定部と、
前記変動幅判定部からの主要反射位置の振幅データの変動頻度をカウントする頻度カウント部と、
前記主要反射位置及び前記カウント結果を、前記目標内のレンジ方向の位置及び角度方向の相対的な広がりに関連付ける相対広がり算出部と
を具備することを特徴とする目標検出装置。
A plurality of ranges in which a measurement value peaks within a range measurement range; and a radar unit that acquires an amplitude value of the peak ; and
A main reflection position extraction unit that selects a main reflection position in the range direction within the target based on the reception status of the range and the amplitude value;
A power recording unit that records an amplitude value for each main reflection position during a preset processing period;
It is determined for each main reflection position whether or not the fluctuation range of the amplitude data recorded in the processing period exceeds a preset threshold value, and amplitude data of the main reflection position whose fluctuation range exceeds the threshold value is output. A fluctuation range determination unit;
A frequency counting unit that counts the variation frequency of the amplitude data of the main reflection position from the variation range determination unit;
A target detection apparatus comprising: a relative spread calculation unit that associates the main reflection position and the count result with a position in a range direction and a relative spread in an angle direction within the target.
前記処理期間で記録される振幅データを、前記処理期間内でのレンジの変化の影響を除去するように補正するパワー補正部をさらに具備し、
前記変動幅判定部は、前記補正した振幅データに対して前記判定処理を行うことを特徴とする請求項1記載の目標検出装置。
A power correction unit that corrects the amplitude data recorded in the processing period so as to remove the influence of a change in the range within the processing period;
The target detection apparatus according to claim 1, wherein the fluctuation range determination unit performs the determination process on the corrected amplitude data.
前記補正した振幅データに対して低域濾波を適用するローパスフィルタ部をさらに具備し、
前記変動幅判定部は、前記低域濾波した振幅データに対して前記判定処理を行うことを特徴とする請求項2記載の目標検出装置。
A low-pass filter unit that applies low-pass filtering to the corrected amplitude data;
The target detection apparatus according to claim 2, wherein the fluctuation range determination unit performs the determination processing on the low-pass filtered amplitude data.
前記レーダ部は、前記測定値がピークとなる複数のレンジについて測角を行い、到来角をさらに取得し、
前記主要反射位置毎の到来角を、前記処理期間の間記録する角度記録部をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の目標検出装置。
The radar unit performs angle measurement for a plurality of ranges where the measurement value reaches a peak, and further obtains an arrival angle,
The target detection apparatus according to claim 1, further comprising an angle recording unit that records an arrival angle for each main reflection position during the processing period.
変動幅判定部は、前記変動幅が前記閾値を超えない主要反射位置を出力し、
前記角度記録部に記録される前記主要反射位置毎の到来角データのうち、前記変動幅判定部からの主要反射位置についての到来角データを出力する低変動ポイント選択部をさらに具備することを特徴とする請求項4記載の目標検出装置。
The fluctuation range determination unit outputs a main reflection position where the fluctuation range does not exceed the threshold value,
Of the arrival angle data for each of the main reflection positions recorded in the angle recording unit, a low variation point selection unit that outputs arrival angle data for the main reflection position from the variation range determination unit is further provided. The target detection apparatus according to claim 4.
前記処理期間で記録された振幅データを、前記処理期間内でのレンジの変化の影響を除去するように補正するパワー補正部と、
前記角度記録部に記録される前記主要反射位置毎の到来角データのばらつきを、前記処理期間内のより短い複数の小期間でそれぞれ計算し、前記ばらつきが最小となる小期間での前記主要反射位置の振幅データの変化に基づいて低域濾波の特性を決定し、前記補正した振幅データに対して前記特性の低域濾波を適用するローパスフィルタ部と
をさらに具備し、
前記変動幅判定部は、前記低域濾波した振幅データに対して前記判定処理を行うことを特徴とする請求項4記載の目標検出装置。
A power correction unit that corrects the amplitude data recorded in the processing period so as to remove the influence of the range change in the processing period;
Variation in arrival angle data for each of the main reflection positions recorded in the angle recording unit is calculated for each of a plurality of shorter sub-periods within the processing period, and the main reflection in a sub-period where the variation is minimized. A low-pass filter that determines a low-pass filtering characteristic based on a change in position amplitude data, and further applies the low-pass filtering of the characteristic to the corrected amplitude data;
The target detection apparatus according to claim 4, wherein the fluctuation range determination unit performs the determination processing on the low-pass filtered amplitude data.
変動幅判定部は、前記変動幅が前記閾値を超えない主要反射位置を出力し、
前記角度記録部に記録される前記主要反射位置毎の到来角データのうち、前記変動幅判定部からの主要反射位置についての到来角データを出力する低変動ポイント選択部をさらに具備することを特徴とする請求項6記載の目標検出装置。
The fluctuation range determination unit outputs a main reflection position where the fluctuation range does not exceed the threshold value,
Of the arrival angle data for each of the main reflection positions recorded in the angle recording unit, a low variation point selection unit that outputs arrival angle data for the main reflection position from the variation range determination unit is further provided. The target detection apparatus according to claim 6.
ローパスフィルタ部は、前記補正した振幅データのうち、前記補正した振幅データの最大値から予め設定した値以上低いレンジに対応する到来角を、前記ばらつきの計算の対象から除外することを特徴とする請求項6及び7のいずれかに記載の目標検出装置。   The low-pass filter unit excludes an arrival angle corresponding to a range lower than a preset value from the maximum value of the corrected amplitude data among the corrected amplitude data from the calculation target of the variation. The target detection apparatus according to claim 6. 前記頻度カウント部は、前記変動幅判定部からの主要反射位置の振幅データの対称性を検出して前記目標の姿勢角の頂点を避けるように、前記振幅データの変動頻度をカウントすることを特徴とする請求項1記載の目標検出装置。   The frequency counting unit counts the variation frequency of the amplitude data so as to detect the symmetry of the amplitude data of the main reflection position from the variation range determination unit and avoid the vertex of the target posture angle. The target detection apparatus according to claim 1. 前記レーダ部は、合成帯域レーダであることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の目標検出装置。   The target detection apparatus according to claim 1, wherein the radar unit is a synthetic band radar. 請求項1乃至請求項10の少なくともいずれかに示す目標検出装置と、
前記目標検出装置からの、前記目標内のレンジ方向の位置と角度方向の相対的な広がりとの関係に基づいて、飛しょう体を誘導するための信号を生成する誘導信号生成部と
を具備することを特徴とする誘導装置。
A target detection device according to at least one of claims 1 to 10;
A guidance signal generation unit configured to generate a signal for guiding the flying object based on the relationship between the position in the range direction within the target and the relative spread in the angle direction from the target detection device; A guidance device characterized by that.
レンジ測定範囲内で測定値がピークとなる複数のレンジ、及び、前記ピークの振幅値を取得し、
前記レンジ及び前記振幅値の受信状況に基づき、目標内のレンジ方向における主要反射位置を選定し、
前記主要反射位置毎の振幅値を、予め設定された処理期間の間記録し、
前記処理期間で記録された振幅データの変動幅が予め設定された閾値を超えるか否かを前記主要反射位置毎に判定し、前記変動幅が前記閾値を超える主要反射位置の振幅データを出力し、
前記出力された主要反射位置の振幅データの変動頻度をカウントし、
前記主要反射位置及び前記カウント結果を、前記目標内のレンジ方向の位置及び角度方向の相対的な広がりに関連付けることを特徴とする目標検出方法。
A plurality of ranges in which the measurement value becomes a peak within the range measurement range, and the amplitude value of the peak are acquired,
Based on the reception status of the range and the amplitude value, select a main reflection position in the range direction within the target,
The amplitude value for each main reflection position is recorded for a preset processing period,
It is determined for each main reflection position whether or not the fluctuation range of the amplitude data recorded in the processing period exceeds a preset threshold value, and amplitude data of the main reflection position whose fluctuation range exceeds the threshold value is output. ,
Count the fluctuation frequency of the amplitude data of the output main reflection position,
A target detection method comprising associating the main reflection position and the count result with a position in a range direction and a relative spread in an angular direction within the target.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6385448B2 (en) * 2014-09-08 2018-09-05 古野電気株式会社 Target detection apparatus, radar apparatus, and target detection method
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63177089A (en) * 1987-01-19 1988-07-21 Mitsubishi Electric Corp Radar apparatus
JPH10206524A (en) * 1997-01-24 1998-08-07 Hitachi Ltd Target detector
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