JP6123974B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
先ず、パルス圧縮処理に関して説明する。例えば、上述した低レンジサイドローブ特性を有するパルス波又はパルス変調波として、Barker符号、M系列符号、相補符号の少なくとも1つを含むパルス圧縮符号を用いて高周波送信信号を送信するパルス圧縮レーダが知られている。
次に、相補符号に関して説明する。相補符号は、複数、例えば2つのペアとなる相補符号系列(an、bn)を用いた符号である。相補符号は、一方の相補符号系列anと他方の相補符号系列bnの各自己相関算出結果において、遅延時間τ[秒]を一致させた各自己相関算出結果の加算によって、レンジサイドローブがゼロとなる性質を有する。なお、パラメータnはn=1,2,…,Lである。パラメータLは、符号系列長又は単に符号長を示す。
(参考非特許文献1)BUDISIN, S. Z,「NEW COMPLEMENTARY PAIRS OF SEQUENCES」,Electron. Lett., 26,(13), pp.881−883(1990)
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
第1の実施形態のレーダ装置1の構成及び動作について、図1〜図5を参照して説明する。図1は、第1の実施形態のレーダ装置1の内部構成を簡略に示すブロック図である。図2は、第1の実施形態のレーダ装置1の内部構成を詳細に示すブロック図である。図3は、高周波送信信号の送信区間Twと送信周期Trとの関係を示す説明図である。図4は、送信信号生成部4の他の内部構成を詳細に示すブロック図である。図5は、高周波送信信号の送信区間Twと送信周期Trと測定範囲との関係を示す説明図である。
次に、レーダ送信部2の各部の構成について、図2を参照して詳細に説明する。
次に、レーダ受信部3の各部の構成について、図2を参照して詳細に説明する。
第1の実施形態では、ピークドップラ周波数検出部は、離散時刻毎にコヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数fselect(k,z)を出力選択部に出力した。
これにより、レーダ装置1rは、ターゲットが検出されない離散時刻kにおいて、冗長な加算を不要となり、レーダ受信部3rにおける処理遅延を低減できる。
第1の実施形態の変形例2では、第1の実施形態のレーダ装置1の信号処理部13が、パラメータNmaxを更に複数の区間に分割した送信区間Nsub毎に、コヒーレント積分する第2バッファ部を更に含む。
次に、レーダ受信部3sの各部の構成について説明する。レーダ受信部3sには、第1の実施形態のレーダ装置1と同様に、例えば4つのアレーアンテナが構成されている。更に、第1の実施形態のレーダ装置1と同様に、アレーアンテナを構成する各受信アンテナはアンテナ系統処理部毎に接続されている。
第1の実施形態の変形例3では、FFT処理部は、第1の実施形態の係数生成部22及び係数乗算部23を含む様に動作する。
次に、レーダ受信部3uの各部の構成について説明する。レーダ受信部3uには、第1の実施形態のレーダ装置1と同様に、例えば4つのアレーアンテナが構成されている。更に、第1の実施形態のレーダ装置1と同様に、アレーアンテナを構成する各受信アンテナはアンテナ系統処理部毎に接続されている。
第2の実施形態では、ピークドップラ周波数検出部は、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を中心とした所定の周波数範囲におけるドップラスプレッドを検出する。出力選択部は、検出されたドップラスプレッドに応じて、いずれかの相関行列生成部のいずれかのドップラ周波数成分に対応する相関行列を選択する。
第2の実施形態の変形例1では、ドップラ成分加算部は、ピークドップラ周波数検出部により選択されたドップラ周波数成分を中心とした所定の周波数範囲成分における各相関行列を加算し、到来方向推定部に出力する。
上述した各実施形態では、ターゲットからの反射波の到来方向を推定する例を説明した。以下の各実施形態においては、レーダ装置からターゲットまでの距離を推定する例を説明する。
第3の実施形態の変形例1では、第3の実施形態のレーダ装置1xの信号処理部13が、パラメータNmaxを更に複数の区間に分割した送信区間Nsub毎に、コヒーレント積分する第2バッファ部を更に含む。
第2バッファ部への入力は、送信周期TrのNmax×(z−1)からNmax×z回のうち、送信周期Trの(Np×Nc)×(w−1)から(Np×Nc)×w回の間に得られたFFT処理部21からの各出力と、係数生成部22により出力された各係数との乗算結果である。
第4の実施形態では、レーダ装置1yは、第2の実施形態のレーダ装置1vの構成を基に、レーダ装置1yからターゲットまでの距離を推定する。
第4の実施形態の変形例1では、ドップラ成分加算部は、ピークドップラ周波数検出部により選択されたドップラ周波数成分を中心とした所定の周波数範囲成分における各自乗加算値を加算し、距離推定部に出力する。
2 レーダ送信部
3、3r、3s、3u、3v、3w、3x、3y、3z レーダ受信部
4 送信信号生成部
5 送信RF部
6 符号生成部
7 変調部
8 LPF
9、15 周波数変換部
10、14 増幅器
11−1、11−2、11−3、11−4、11u−1、11u−2、11u−3、11u−4 アンテナ系統処理部
12 受信RF部
13、13s、13u 信号処理部
16 直交検波部
17、18 A/D変換部
19 相関値算出部
20 コヒーレント積分部
21、21u FFT処理部
22 係数生成部
23 係数乗算部
24、24u バッファ部
24s 第1バッファ部
25 第1相関行列生成部
26 第2相関行列生成部
27、27r、27s、27x 加算部
28、28r、28v、28x、28y ピークドップラ周波数検出部
29 速度推定部
30、30r、30v、30w、30y、30z 出力選択部
31、31v、31w 到来方向推定部
32 第2バッファ部
33 第3相関行列生成部
34、34z ドップラ成分加算部
35 第1ノンコヒーレント積分部
36 第2ノンコヒーレント積分部
37、37y、37z 距離推定部
Claims (7)
- 送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、
複数の受信アンテナを用いて、ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記反射波の到来方向を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
送信周期毎に各受信信号と前記送信信号との相関値を演算する相関値算出部と、
Np回(Npは2以上の自然数)の送信周期において、前記相関値をコヒーレント積分した第1積分値を演算するコヒーレント積分部と、
Np×Nc回(Ncは1以上の自然数)の送信周期において、前記第1積分値を、サイズNcのFFT処理した第2積分値を演算するFFT処理部と、
異なる複数のドップラ周波数毎に、NpとNcとの最小公倍数の整数倍回の送信周期において、前記第2積分値をコヒーレント積分するための係数を生成する係数生成部と、
前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成された係数と、前記FFT処理部の出力とを乗算する係数乗算部と、
前記最小公倍数の整数倍回の送信周期において、前記係数乗算部の出力をコヒーレント積分した第3積分値を演算するバッファ部と、
を含む複数のアンテナ系統処理部と、
複数の前記第2積分値及び複数の前記第3積分値を基に、前記複数の受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成する複数の相関行列生成部と、
前記複数の相関行列生成部の出力を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に加算する加算部と、
前記加算部の出力を基に、前記ターゲットからの前記反射波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
を有するレーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記複数のうちいずれかの相関行列生成部の出力であって、相関行列の対角成分の和が最大となるドップラ周波数成分を用いて、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を選択するピークドップラ周波数検出部と、
前記加算部の各出力のうち、前記ピークドップラ周波数検出部により検出されたドップラ周波数における相関行列を選択する出力選択部と、を更に有するレーダ装置。 - 請求項1に記載のレーダ装置であって、
前記複数のうちいずれかの相関行列生成部の出力であって、相関行列の対角成分の和が最大となるドップラ周波数成分を用いて、コヒーレント積分利得が最大のドップラ周波数を選択するピークドップラ周波数検出部と、
前記加算部は、前記複数の相関行列生成部の各出力のうち、前記ピークドップラ周波数検出部により検出されたドップラ周波数に応じた相関行列を加算するレーダ装置。 - 請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記複数のアンテナ系統処理部は、それぞれ、
前記ターゲットからの前記反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信された反射波の信号をベースバンドの受信信号に変換する受信RF部と、
前記変換された受信信号をデジタルデータに変換するA/D変換部と、
を更に有するレーダ装置。 - 請求項2または3に記載のレーダ装置であって、
前記ピークドップラ周波数検出部により検出されたドップラ周波数を基に、前記ターゲットの相対移動速度を算出する速度推定部と、を更に有するレーダ装置。 - 請求項4または5に記載のレーダ装置であって、
前記複数のアンテナ系統処理部は、更に、
前記異なる複数のドップラ周波数毎に、NpとNcとの最小公倍数の整数倍回の送信周期において、前記係数乗算部の出力をコヒーレント積分する第2バッファ部と、を有し、
前記レーダ受信部は、更に、
前記第2バッファ部の前記コヒーレント積分の各出力を基に、前記複数の受信アンテナの配置に起因する位相差情報である相関行列を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成する第3相関行列生成部と、を有するレーダ装置。 - 送信信号を高周波送信信号に変換し、前記高周波送信信号を送信アンテナから送信するレーダ送信部と、
ターゲットにより反射された前記高周波送信信号である反射波を基に、前記ターゲットとの距離を推定するレーダ受信部と、を含み、
前記レーダ受信部は、
受信信号と前記送信信号との相関値を演算する相関値算出部と、
Np回(Npは2以上の自然数)の送信周期において、前記相関値をコヒーレント積分した第1積分値を演算するコヒーレント積分部と、
Np×Nc回(Ncは1以上の自然数)の送信周期において、前記第1積分値を、サイズNcのFFT処理した第2積分値を演算するFFT処理部と、
異なる複数のドップラ周波数毎に、NpとNcとの最小公倍数の整数倍回の送信周期において、前記第2積分値をコヒーレント積分するための係数を生成する係数生成部と、
前記異なる複数のドップラ周波数毎に生成された係数と、前記FFT処理部の出力とを乗算する係数乗算部と、
前記最小公倍数の整数倍回の送信周期において、前記係数乗算部の出力をコヒーレント積分した第3積分値を演算するバッファ部と、
を含む、アンテナ系統処理部と、
前記第2積分値及び前記第3積分値を用いて、前記複数のドップラ周波数毎にノンコヒーレント積分する複数のノンコヒーレント積分部と、
前記複数のノンコヒーレント積分部の出力を、前記異なる複数のドップラ周波数毎に加算する加算部と、
前記加算部の出力を基に、前記ターゲットまでの距離を推定する距離推定部と、を有するレーダ装置。
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