JP6161465B2 - レーダ信号処理装置 - Google Patents
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Description
従って、最大距離より遠方にある目標からの反射波(2次エコー)は、次の送信パルスが発射された後に返ってくるため、見掛け上近距離に存在するかのように認識される。また、このような2次エコーは、1次エコーに重畳し、1次エコーの検出精度を劣化させる可能性があるため、除去する必要がある。
なお、本発明は、2次エコー以外の多次エコーに対しても有効であるが、以降では一例として2次エコーの場合について説明を行う。
例えば、送信パルスを所定の符号系列1(第1の符号系列)で位相変調したとき、1次エコーからの反射信号にかかる位相をΦ1、2次エコーからの反射信号にかかる位相をΦ2とし、所定の符号系列2(第2の符号系列)で位相変調したとき、1次エコーからの反射信号にかかる位相をφ1、2次エコーからの反射信号にかかる位相をφ2とする。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、この発明の実施の形態1によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
この装置は、発振器1、変調器(A)2、変調器(B)3、送信機4、サーキュレータ5、空中線(アンテナ)6、受信機7、復調器(A)8、復調器(B)9、変調器(C)10、減算器11、補正器12、強度/速度/速度幅算出器13を備えている。
2種類の位相変調系列を生成するため、発振器1で種信号を生成し(ステップST1)、符号系列1による変調器(A)2で位相変調1を行い(ステップST2)、また、符号系列2による変調器(B)3で位相変調2を行い(ステップST3)、送信機4により送信信号を出力する(ステップST4)。
符号系列1:−Φm
符号系列2:−φm
をかけることで、1次エコーからの反射信号にかかる位相が0になる。
このとき、2次エコーからの反射信号にかかる位相は、
となる。
例えば、式(2)の2次エコーからの反射信号にかかる位相を比べると、Φm−1−Φm=2(φm−1−φm)の関係にある。そこで、符号系列2で変調した受信パルスに対して、更に位相(φm−1−φm)をかける。
その結果、符号系列2で変調した受信パルスに対して、1次エコーからの反射信号にかかる位相は(φm−1−φm)となり、2次エコーからの反射信号にかかる位相は2(φm−1−φm)=Φm−1−Φmとなる。
例えば、符号系列1で変調した受信パルスから符号系列2で変調した受信パルスを減算すると、2次エコーからの反射信号は符号系列1と符号系列2で等しくなるよう変調したため相殺される。一方で、1次エコーからの反射信号は位相が異なるため相殺されず残る。
例えば、今回の例では、位相0の1次エコーから位相(φm−1−φm)がかかった1次エコーを減算したものが残っている。そのため、残った信号に1/(1−exp(−j(φm−φmー1)))をかけてやることで元の形に戻る。
上記実施の形態1では、符号系列2の位相自体を0または1以外の定数倍させた符号系列1を用いていたが、位相差が定数倍の場合も同様に実施可能であり、これを実施の形態2として以下説明する。図面上の構成は図1と同様であるため、図1を用いて説明する。
例えば、符号系列1と符号系列2を下記の通りに生成する。
実施の形態1の式(1)では、符号系列2を2倍したものが符号系列1となるように用いていたが、本実施の形態ではそのような関係にない。
となり、式(2)と同様の形になる。つまり、1次エコーからの反射信号にかかる位相を0となるように位相をかけたときに2次エコーからの反射信号にかかる位相が0または1以外の定数倍であれば、2次エコーの位相を一致させることができるので、その後の処理は実施の形態1と同様となる。
図3は、本発明の実施の形態3に係わるレーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。この装置は、図1に示す実施の形態1と同様の発振器1〜強度/速度/速度幅算出器13の構成に加えて振幅補正器14を備えて構成される。すなわち、実施の形態3における多次エコー除去手段は、符号系列1で変調した送信パルスと、符号系列2で変調した送信パルスの受信信号間の振幅のずれを補正する振幅補正器14を有している。
図4のフローチャートにおいて、ステップST1〜ステップST8までの動作は図2に示した実施の形態1と同様である。実施の形態3では、ステップST6で復調器(A)8による位相復調を行い、また、ステップST8で変調器(C)10による位相変調が行った後、振幅補正器14は、振幅にずれがあるかを判定し(ステップST12)、振幅にずれがあった場合は、振幅補正処理を行う(ステップST13)。すなわち、送信パルスを交互に発射するときやアンテナ6の角度が異なるなど、2種類の受信信号の振幅に差が生じる場合には、符号系列2による復調器(B)9で位相を復調した後に振幅補正器14にて振幅差を補正する。
e(f)=x1(f)−ωx2(f)
によって、1次エコーのみの信号e(f)が抽出できる。このとき、ωは
によって推定された値を用いる。x1(f1)はx1(f)の1番目の要素、*は共役、abs( )は絶対値を示す。Rはx1(f)自体の振幅、Pはずれた分の振幅をとっている。
図6は、本発明の実施の形態4に係るレーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。この装置は、図1に示す実施の形態1と同様の発振器1〜強度/速度/速度幅算出器13の構成に加えて位相補正器15を備えて構成される。すなわち、実施の形態4における多次エコー除去手段は、符号系列1で変調した送信パルスと、符号系列2で変調した送信パルスの受信信号間の位相のずれを補正する位相補正器15を有している。
図4のフローチャートにおいて、実施の形態3との相違点は、ステップST12において位相補正器15が位相にずれがあるかを判定し、また、ステップST13において位相補正器15が位相補正処理を行う点である。すなわち、実施の形態4では、送信パルスを交互に発射するときやアンテナ6の角度が異なるなど、2種類の受信信号の位相に差が生じる場合(ステップST12)には、符号系列2による復調器(B)9で位相を復調した後に、位相補正器15にて位相差を補正する(ステップST13)。
e(f)=x1(f)−exp(jθ)x2(f)
によって、1次エコーのみの信号e(f)が抽出できる。このとき、θは
によって推定された値を用いる。x1(f1)はx1(f)の1番目の要素、*は共役、angle( )は、括弧内の位相角[deg]の計算を示す。θは、ずれた位相の角度を示す。
実施の形態1〜4は、時間領域で2次エコーを減算し、1次エコーを抽出させる処理であったが、周波数領域で処理を行うことができ、これを実施の形態5として説明する。
V=A1E1+A2E2+N
と表すことができる。また、送信パルスを符号系列2で位相変調したとき、1次エコーからの反射信号にかかる位相をB1、2次エコーからの反射信号にかかる位相をB2とする。このとき、B1は、1次エコーからの反射信号にかかる位相の系列をFFTした行列、B2は、2次エコーからの反射信号にかかる位相の系列をFFTした行列を示す。このとき、受信信号Zは、
Z=B1E1+B2E2+N
と表すことができる。
となる。符号系列2の1次エコーは符号系列1と異なる位相を持つため減算しても消えることはなく、2次エコーは一致するため抑圧される。
また、実施の形態1〜5では電磁波だけでなく、音波でも実施が可能である。
Claims (6)
- 特定の位相変調系列として第2の符号系列と、当該第2の符号系列を定数倍した位相変調系列である第1の符号系列とを用いてパルスを送信する送信手段と、
受信機により受信された受信パルスについて前記第1の符号系列で変調された送信パルスの1次エコーの位相と前記第2の符号系列で変調された送信パルスの1次エコーの位相とが同じになるようにそれぞれ復調し、当該復調後の受信パルスについて前記第1の符号系列で変調した送信パルスの多次エコーの位相と、前記第2の符号系列で変調した送信パルスの多次エコーの位相を一致させるよう位相をかけ、これら多次エコーの位相を一致させた受信パルス同士を減算することで1次エコーのみを抽出する多次エコー除去手段とを備えたレーダ信号処理装置。 - 特定の位相変調系列である第2の符号系列の1次エコーと多次エコーとの位相差を定数倍させると、当該第2の符号系列とは異なる位相変調系列である第1の符号系列の1次エコーと多次エコーとの位相差と一致する2種類の位相変調系列を用いてパルスを送信する送信手段と、
受信機により受信された受信パルスについて前記第1の符号系列で変調された送信パルスの1次エコーの位相と前記第2の符号系列で変調された送信パルスの1次エコーの位相とが同じになるようにそれぞれ復調し、当該復調後の受信パルスについて前記第1の符号系列で変調した送信パルスの多次エコーの位相と、前記第2の符号系列で変調した送信パルスの多次エコーの位相を一致させるよう位相をかけ、これら多次エコーの位相を一致させた受信パルス同士を減算することで1次エコーのみを抽出する多次エコー除去手段とを備えたレーダ信号処理装置。 - 前記多次エコー除去手段は、前記第1の符号系列で変調した送信パルスと、前記第2の符号系列で変調した送信パルスの受信信号間の振幅のずれを補正する振幅補正器を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載のレーダ信号処理装置。
- 前記多次エコー除去手段は、前記第1の符号系列で変調した送信パルスと、前記第2の符号系列で変調した送信パルスの受信信号間の位相のずれを補正する位相補正器を有することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のレーダ信号処理装置。
- 前記多次エコー除去手段は、時間領域で位相差の減算を行うことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載のレーダ信号処理装置。
- 前記多次エコー除去手段は、周波数領域で位相差の減算を行うことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載のレーダ信号処理装置。
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