JP6164936B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description
この発明は、受信信号をパルス圧縮して、目標の探知距離及び距離分解能を高めるレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus that enhances a target detection distance and distance resolution by pulse-compressing a received signal.
一般にレーダ装置では、周波数変調あるいは位相変調が施されているパルス信号(送信パルス)を空間に放射し、目標又はクラッタに反射されて戻ってきた上記パルス信号の散乱波を受信する。
レーダ装置は、目標又はクラッタに反射されて戻ってきたパルス信号の散乱波を受信すると、送信パルスと相関が高いリファレンス信号を用いて、受信信号に対するパルス圧縮を実施する。
パルス圧縮を実施することで、送信パルス幅の増長による送信エネルギーの増大と、パルス幅の狭小化が可能になるため、レーダ装置の目標探知距離及び距離分解能を同時に高めることができる。
In general, a radar apparatus emits a pulse signal (transmission pulse) subjected to frequency modulation or phase modulation to a space, and receives a scattered wave of the pulse signal that has been reflected back by a target or clutter.
When the radar apparatus receives the scattered wave of the pulse signal reflected and returned by the target or the clutter, the radar apparatus performs pulse compression on the received signal using a reference signal having a high correlation with the transmission pulse.
By performing pulse compression, it is possible to increase the transmission energy by increasing the transmission pulse width and to narrow the pulse width, so that the target detection distance and the distance resolution of the radar apparatus can be increased at the same time.
パルス圧縮を実施することで、目標の遅延時間にメインローブが形成されるほか、そのメインローブの前後の送信パルス幅相当の範囲にレンジサイドローブが形成される。
このレンジサイドローブは、同じ領域に存在している他の目標の信号対混信比(SIR:Signal to Interference Ratio)を劣化させる場合がある。ここで、Signalは、レンジサイドローブ領域の他の目標であり、Interferenceはレンジサイドローブを発生させているメインローブ内の目標である。
このようなシナリオとして、例えば、既に追尾維持中の目標から分離する相対的に受信電力が小さい新たな目標を早期に探知する必要がある場合などがある。この場合、新目標は、既目標のレンジサイドローブによる干渉を受けてSIRが低くなり、探知が困難になる問題がある。
また、クラッタ環境下の目標探知のシナリオでは、目標の周囲に存在しているグランドクラッタのレンジサイドローブによる干渉を受けてSIRが低くなり、目標の探知が困難になる問題がある。
By performing pulse compression, a main lobe is formed at a target delay time, and a range side lobe is formed in a range corresponding to the transmission pulse width before and after the main lobe.
This range side lobe may degrade other target signal-to-interference ratios (SIRs) present in the same region. Here, Signal is another target of the range side lobe region, and Interference is a target in the main lobe generating the range side lobe.
As such a scenario, for example, there is a case where it is necessary to detect a new target with a relatively small received power separated from a target that is already being tracked at an early stage. In this case, the new target has a problem that the SIR is lowered due to interference by the target range side lobe and detection becomes difficult.
In addition, in the target detection scenario under the clutter environment, there is a problem that the target detection becomes difficult due to the low SIR due to the interference by the range side lobe of the ground clutter existing around the target.
上記の問題を解決するために、LFM(Linear Frequency Modulation)波を用いるパルス圧縮において、窓関数を利用してレンジサイドローブを低減しているレーダ装置がある(例えば、非特許文献1を参照)。
しかし、窓関数を利用する場合、距離分解能を劣化させてしまう圧縮後パルス幅の拡大や、探知距離を縮退させてしまうミスマッチ損失が原理的に発生する。
即ち、窓関数を利用するパルス圧縮では、低レンジサイドローブ特性を達成することができるが、圧縮後パルス幅の拡大やミスマッチ損失を避けることができず、距離分解能の劣化や探知距離の縮退が発生する。
In order to solve the above problem, there is a radar apparatus that reduces a range side lobe by using a window function in pulse compression using an LFM (Linear Frequency Modulation) wave (see, for example, Non-Patent Document 1). .
However, in the case of using the window function, in principle, a post-compression pulse width that deteriorates the distance resolution and a mismatch loss that reduces the detection distance occur.
In other words, pulse compression using a window function can achieve low-range sidelobe characteristics, but it is impossible to avoid an increase in pulse width and mismatch loss after compression, resulting in degradation of distance resolution and degeneration of detection distance. Occur.
以下の特許文献1には、距離分解能の劣化や探知距離の縮退の発生を抑えているレーダ装置が開示されている。
このレーダ装置では、受信信号の振幅検波波形から目標及びクラッタを検出し、目標及びクラッタまでの距離を抽出する。
次に、このレーダ装置は、目標が存在しているレンジビンに対して、MSN(Maximum Signal to Noise Ratio)方式に基づく新たなパルス圧縮ウェイトを与えて、そのレンジビンに関するパルス圧縮を行う。このとき、先に抽出しているクラッタまでの距離を基準にヌルを形成するMSN方式等に基づくパルス圧縮ウェイトを与えることにより、クラッタによるレンジサイドローブ干渉を抑圧してSIRを改善するようにしている。
The following
In this radar apparatus, the target and clutter are detected from the amplitude detection waveform of the received signal, and the distance to the target and clutter is extracted.
Next, this radar apparatus gives a new pulse compression weight based on the MSN (Maximum Signal to Noise Ratio) method to the range bin where the target exists, and performs pulse compression related to the range bin. At this time, by giving a pulse compression weight based on the MSN method or the like that forms a null based on the distance to the previously extracted clutter, the range sidelobe interference caused by the clutter is suppressed, and the SIR is improved. Yes.
これにより、クラッタが存在しているレンジサイドローブのみが選択的に低減されるため、窓関数を用いる場合と比べて、圧縮後パルス幅の拡大やミスマッチ損失を小さく抑えられることが期待される。
しかし、このレーダ装置では、事前に、干渉源となるクラッタまでの距離を受信信号の振幅検波波形から求める必要がある。このため、受信信号の振幅検波波形を取得する前に、パルス圧縮ウェイトを求めることができない。また、干渉源は、クラッタに限定されており、既目標によるレンジサイドローブの干渉に対しては、直接適用することができない問題がある。
As a result, only the range side lobe in which clutter is present is selectively reduced, so that it is expected that expansion of the compressed pulse width and mismatch loss can be suppressed as compared with the case of using the window function.
However, in this radar device, it is necessary to obtain the distance to the clutter as an interference source from the amplitude detection waveform of the received signal in advance. For this reason, the pulse compression weight cannot be obtained before obtaining the amplitude detection waveform of the received signal. Further, the interference source is limited to the clutter, and there is a problem that it cannot be directly applied to the interference of the range side lobe due to the existing target.
以下の特許文献2に開示されているレーダ装置では、従来のパルス圧縮を実施するとともに、振幅値に基づいて干渉波を選択し、その干渉波の距離及び振幅値等から、当該干渉波のパルス圧縮前波形を推定する。
次に、このレーダ装置は、パルス圧縮前の受信信号から、干渉波のパルス圧縮前波形を差し引くことで干渉波を抑圧し、再度、従来のパルス圧縮を実施して、干渉波が抑圧されたパルス圧縮出力を得るようにしている。
このレーダ装置では、振幅値に基づいて干渉波が選択されるため、クラッタや既目標等が存在しているレンジサイドローブのみが選択的に低減される。このため、窓関数を用いる場合と比べて、圧縮後パルス幅の拡大やミスマッチ損失を小さく抑えられることが期待される。
しかし、このレーダ装置では、複数PRI毎のパルス圧縮出力を積分した後に振幅値を求める場合、パルス間における振幅値の確率的変動のために、積分後振幅値から積分前の振幅値の推定が困難になる問題がある。
The radar apparatus disclosed in
Next, the radar apparatus suppresses the interference wave by subtracting the pre-pulse compression waveform of the interference wave from the reception signal before the pulse compression, and again performs the conventional pulse compression to suppress the interference wave. A pulse compression output is obtained.
In this radar apparatus, since the interference wave is selected based on the amplitude value, only the range side lobe where the clutter, the existing target, etc. are present is selectively reduced. For this reason, compared with the case where a window function is used, it is expected that expansion of the pulse width after compression and mismatch loss can be suppressed.
However, in this radar apparatus, when the amplitude value is obtained after integrating the pulse compression output for each of the plurality of PRIs, the amplitude value before integration is estimated from the integrated amplitude value due to the stochastic fluctuation of the amplitude value between pulses. There is a problem that becomes difficult.
この問題を回避するために、積分前の振幅値を直接求める方法もあるが、演算規模が増加する上、積分前の干渉波は振幅値が小さく、干渉波の距離及び振幅値の推定精度が劣化する問題がある。
また、特許文献1に開示されているレーダ装置と同様に、事前に、干渉源までの距離を受信信号の振幅検波波形から求める必要があり、受信信号の振幅検波波形を取得する前に、パルス圧縮ウェイトを求めることができない。
In order to avoid this problem, there is a method of directly obtaining the amplitude value before integration, but the calculation scale increases, and the interference wave before integration has a small amplitude value, and the distance of the interference wave and the estimation accuracy of the amplitude value are reduced. There is a problem of deterioration.
Similarly to the radar apparatus disclosed in
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、先に抽出しているクラッタまでの距離を基準にヌルを形成するMSN方式等に基づくパルス圧縮ウェイトを与える場合(特許文献1)、窓関数を用いる場合と比べて、圧縮後パルス幅の拡大やミスマッチ損失を小さく抑えられることができるが、干渉源がクラッタに限定されており、既目標によるレンジサイドローブの干渉に対しては、直接適用することができない課題があった。
また、振幅値に基づいて干渉波を選択して、その干渉波の距離及び振幅値等から干渉波のパルス圧縮前波形を推定し、パルス圧縮前の受信信号から、干渉波のパルス圧縮前波形を差し引くことで干渉波を抑圧する場合(特許文献2)、窓関数を用いる場合と比べて、圧縮後パルス幅の拡大やミスマッチ損失を小さく抑えられることができる。しかし、複数PRI毎のパルス圧縮出力を積分した後に振幅値を求める場合には、パルス間における振幅値の確率的変動のために、積分後振幅値から積分前の振幅値の推定が困難になることがある。一方、積分前の振幅値を直接求める場合には、演算規模が増加するとともに、積分前の干渉波の振幅値が小さいため、干渉波の距離及び振幅値の推定精度が劣化することがある。このため、十分に干渉波を抑圧することができないことがある課題がった。
Since the conventional radar apparatus is configured as described above, when applying a pulse compression weight based on the MSN method or the like that forms a null based on the distance to the previously extracted clutter (Patent Document 1), a window Compared to the case where the function is used, the pulse width after compression and mismatch loss can be reduced, but the interference source is limited to clutter. There were issues that could not be applied.
In addition, the interference wave is selected based on the amplitude value, the pre-pulse compression waveform of the interference wave is estimated from the distance and amplitude value of the interference wave, and the pre-pulse compression waveform of the interference wave from the received signal before the pulse compression. When the interference wave is suppressed by subtracting (Patent Document 2), it is possible to suppress the expansion of the compressed pulse width and the mismatch loss as compared with the case of using the window function. However, when the amplitude value is obtained after integrating the pulse compression output for each of the plurality of PRIs, it is difficult to estimate the amplitude value before integration from the integrated amplitude value due to the stochastic fluctuation of the amplitude value between pulses. Sometimes. On the other hand, when the amplitude value before integration is directly obtained, the calculation scale increases, and the amplitude value of the interference wave before integration is small, so that the estimation accuracy of the distance and amplitude value of the interference wave may deteriorate. For this reason, there has been a problem that interference waves cannot be sufficiently suppressed.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、クラッタや既目標によるレンジサイドローブの干渉を十分に抑圧することができるレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a radar apparatus that can sufficiently suppress the interference of range side lobes due to clutter and existing targets.
この発明に係るレーダ装置は、所定の周波数信号を用いて、パルス信号を生成するパルス信号生成手段と、パルス信号生成手段により生成されたパルス信号を所定のビーム指向方向に向けて空間に放射する一方、目標又はクラッタに反射されて戻ってきた上記パルス信号の散乱波を受信する送受信手段とを設け、パルス圧縮手段が、送受信手段の受信信号に対するパルス圧縮を実施するとともに、既知の干渉源に反射される散乱波に関する散乱波情報を用いて、パルス圧縮を実施することで形成される上記受信信号のレンジサイドローブのうち、干渉源に反射される散乱波のメインローブが現れる距離のレンジサイドローブを抑圧するようにしたものである。
また、パルス圧縮手段は、第1〜第Kのパルス圧縮部を有しており、第k(k=1,2,・・・,K)のパルス圧縮部は、散乱波情報に含まれている第1〜第Kの干渉源に反射される第1〜第Kの散乱波に関する情報のうち、第kの散乱波以外の散乱波に関する情報を干渉波情報として、干渉波情報から干渉波を抑圧するための干渉波抑圧行列を算出し、干渉波抑圧行列を用いて、受信信号に含まれている第kの散乱波以外の散乱波を干渉波として抑圧するようにしたものである。
The radar apparatus according to the present invention uses a predetermined frequency signal to generate pulse signal generation means for generating a pulse signal, and radiates the pulse signal generated by the pulse signal generation means toward space in a predetermined beam pointing direction. On the other hand, a transmission / reception unit that receives the scattered wave of the pulse signal that has been reflected back by the target or the clutter is provided, and the pulse compression unit performs pulse compression on the reception signal of the transmission / reception unit, and provides a known interference source. The range side of the distance where the main lobe of the scattered wave reflected by the interference source appears among the range side lobes of the received signal formed by performing pulse compression using the scattered wave information on the reflected scattered wave. The lobe is suppressed.
The pulse compression means has first to Kth pulse compression units, and the kth (k = 1, 2,..., K) pulse compression units are included in the scattered wave information. Among the information on the first to K-th scattered waves reflected by the first to K-th interference sources, the information on the scattered waves other than the k-th scattered wave is used as the interference wave information, and the interference wave is obtained from the interference wave information. An interference wave suppression matrix for suppression is calculated, and using the interference wave suppression matrix, scattered waves other than the k-th scattered wave included in the received signal are suppressed as interference waves .
この発明によれば、パルス圧縮手段が、送受信手段の受信信号に対するパルス圧縮を実施するとともに、既知の干渉源に反射される散乱波に関する散乱波情報を用いて、パルス圧縮を実施することで形成される上記受信信号のレンジサイドローブのうち、干渉源に反射される散乱波のメインローブが現れる距離のレンジサイドローブを抑圧するように構成したので、クラッタや既目標によるレンジサイドローブの干渉を十分に抑圧することができる効果がある。 According to the present invention, the pulse compression unit performs pulse compression on the reception signal of the transmission / reception unit and performs pulse compression using the scattered wave information regarding the scattered wave reflected by the known interference source. Since the range side lobe of the distance where the main lobe of the scattered wave reflected by the interference source appears is suppressed among the range side lobes of the received signal, the interference of the range side lobe due to clutter and the existing target is suppressed. There is an effect that can be sufficiently suppressed.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるレーダ装置を示す構成図である。
図1において、送信機1は所定の周波数信号を生成するとともに、その周波数信号を用いて、所定の方式で変調を施すことで所定のパルス幅のパルス信号を生成し、そのパルス信号をデュプレクサ2に出力する処理を実施する。なお、送信機1はパルス信号生成手段を構成している。
デュプレクサ2は送信機1から出力されたパルス信号をアンテナ3に出力する一方、アンテナ3から入射された散乱波を受信機3に出力する処理を実施する。
アンテナ3はデュプレクサ2から出力されたパルス信号を所定のビーム指向方向に向けて空間に放射する一方、目標又はクラッタに反射されて戻ってきた上記パルス信号の散乱波を受信する。
1 is a block diagram showing a radar apparatus according to
In FIG. 1, a
The
The antenna 3 radiates the pulse signal output from the
受信機4はアンテナ3により受信された信号に対する検波処理や復調処理などの所定の受信処理を実施するとともに、受信処理後の信号をベースバンド帯の周波数に変換して、アナログ受信信号を生成する処理を実施する。
AD変換器5は受信機4により生成されたアナログ受信信号をA/D変換して、ディジタル受信信号をパルス圧縮器6に出力する処理を実施する。
なお、デュプレクサ2、アンテナ3、受信機4及びAD変換器5から送受信手段が構成されている。
The receiver 4 performs predetermined reception processing such as detection processing and demodulation processing on the signal received by the antenna 3, and converts the signal after reception processing to a baseband frequency to generate an analog reception signal Perform the process.
The
The
パルス圧縮器6は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、AD変換器5から出力されたディジタル受信信号に対するパルス圧縮を実施するとともに、既知の干渉源に反射される散乱波に関する散乱波情報を用いて、上記パルス圧縮を実施することで形成される上記ディジタル受信信号のレンジサイドローブのうち、干渉源に反射される散乱波のメインローブが現れる距離のレンジサイドローブを抑圧する処理を実施する。なお、パルス圧縮器6はパルス圧縮手段を構成している。
The
パルス圧縮器6の離散フーリエ変換部7はAD変換器5から出力されたディジタル受信信号を離散フーリエ変換することで、そのディジタル受信信号の周波数スペクトルを算出する処理を実施する。なお、離散フーリエ変換部7は第1の周波数スペクトル算出手段を構成している。
離散フーリエ変換部8は送信機1により生成されたパルス信号をリファレンス信号として入力し、そのリファレンス信号を離散フーリエ変換することで、そのリファレンス信号の周波数スペクトルを算出する処理を実施する。なお、離散フーリエ変換部8は第2の周波数スペクトル算出手段を構成している。
The discrete Fourier transform unit 7 of the
The discrete Fourier transform unit 8 inputs a pulse signal generated by the
スペクトル乗算部9は離散フーリエ変換部7により算出された周波数スペクトルと離散フーリエ変換部8により算出された周波数スペクトルとを乗算することで、スペクトル乗算後の受信信号ベクトルを算出する処理を実施する。なお、スペクトル乗算部9はスペクトル乗算手段を構成している。
KA型パルス圧縮部10−1〜10−Kはスペクトル乗算部9により算出された受信信号ベクトルに対するパルス圧縮を実施するとともに、散乱波情報を用いて、パルス圧縮を実施することで形成される上記ディジタル受信信号のレンジサイドローブのうち、干渉源に反射される散乱波のメインローブが現れる距離のレンジサイドローブを抑圧する処理を実施する。なお、KA型パルス圧縮部10−1〜10−Kは第1〜第KのKA型パルス圧縮手段を構成している。
The
The KA type pulse compression units 10-1 to 10-K perform the pulse compression on the reception signal vector calculated by the
図1の例では、レーダ装置のパルス圧縮器6が専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、パルス圧縮器6がコンピュータで構成されていてもよい。
パルス圧縮器6がコンピュータで構成されている場合、パルス圧縮器6の構成要素である離散フーリエ変換部7、離散フーリエ変換部8、スペクトル乗算部9及びKA型パルス圧縮部10−1〜10−Kの処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 1, it is assumed that the
When the
図2はこの発明の実施の形態1によるレーダ装置のKA型パルス圧縮部10−k(k=1,2,・・・,K)を示す構成図である。
図2において、サイドローブ干渉波情報抽出部11は散乱波情報に含まれている第1〜第Kの散乱波に関する情報のうち、第kの干渉源に反射される散乱波以外の散乱波に関する情報を第kの干渉波情報として抽出する処理を実施する。
干渉波ステアリングベクトル算出部12はサイドローブ干渉波情報抽出部11により抽出された第kの干渉波情報を用いて、第kの干渉波ステアリングベクトルを算出する処理を実施する。
FIG. 2 is a block diagram showing the KA type pulse compression unit 10-k (k = 1, 2,..., K) of the radar apparatus according to
In FIG. 2, the sidelobe interference wave information extraction unit 11 relates to a scattered wave other than the scattered wave reflected by the kth interference source among the information about the first to Kth scattered waves included in the scattered wave information. A process of extracting information as k-th interference wave information is performed.
The interference wave steering
干渉波相関行列算出部13はサイドローブ干渉波情報抽出部11により抽出された第kの干渉波情報と干渉波ステアリングベクトル算出部12により算出された第kの干渉波ステアリングベクトルから、第kの干渉波相関行列を算出する処理を実施する。
干渉波抑圧行列算出部14は干渉波相関行列算出部13により算出された第kの干渉波相関行列から第kの干渉波抑圧行列を算出する処理を実施する。
The interference wave correlation
The interference wave suppression
干渉波抑圧部15は干渉波抑圧行列算出部14により算出された第kの干渉波抑圧行列をスペクトル乗算部9により算出された受信信号ベクトルに乗算することで、その受信信号ベクトルに含まれている第kの散乱波以外の散乱波を干渉波として抑圧する処理を実施する。
パルス圧縮後信号算出部16は干渉波抑圧部15による干渉波抑圧後の受信信号ベクトルからパルス圧縮後の受信信号ベクトルを算出する処理を実施する。
The interference
The post-pulse compression
次に動作について説明する。
送信機1は、所定の周波数信号を生成するとともに、その周波数信号を用いて、所定の方式で変調(例えば、周波数変調)を施すことで、所定のPRI(Pulse Reputation Interval)間隔でパルス幅τTXのパルス信号r(tm)を生成し、そのパルス信号r(tm)をデュプレクサ2に出力する。
ここでは、パルス信号r(tm)の中心周波数をfc、パルス信号r(tm)の変調帯域幅をBとする。
Next, the operation will be described.
The
Here, the center frequency f c of the pulse signal r (t m), the modulation bandwidth of the pulse signal r (t m) and B.
デュプレクサ2は、送信機1からパルス信号r(tm)を受けると、そのパルス信号r(tm)をアンテナ3に出力する。
これにより、アンテナ3からパルス信号r(tm)が所定のビーム指向方向に向けて空間に放射される。
空間に放射されたパルス信号r(tm)の一部は目標又はクラッタに反射され、そのパルス信号の散乱波がアンテナ3により受信される。
When receiving the pulse signal r (t m ) from the
Thereby, the pulse signal r (t m ) is radiated from the antenna 3 to the space in a predetermined beam directing direction.
A part of the pulse signal r (t m ) radiated into the space is reflected by the target or the clutter, and the scattered wave of the pulse signal is received by the antenna 3.
受信機4は、アンテナ3により受信された信号に対する検波処理や復調処理などの所定の受信処理を実施するとともに、受信処理後の信号をベースバンド帯の周波数に変換して、アナログ受信信号を生成する。
AD変換器5は、受信機4がアナログ受信信号を生成すると、そのアナログ受信信号をA/D変換して、ディジタル受信信号z(tm)をパルス圧縮器6に出力する。
ここで、ディジタル受信信号z(tm)は、アンテナ3から放射されたパルス信号r(tm)に対する遅延時間tk (s)及びドップラ周波数fk (D)を伴うK波の散乱波を含んでおり、下記の式(2)のように表される。
式(1)(2)において、tmは送信開始時刻を基準とする受信ゲート内の第m番目の時間サンプルである。即ち、t1=τTXであり、送受切替時間は無視する。
時間サンプルのサンプリング時間間隔はADサンプリング間隔でありΔtとする。また、αkは距離等による減衰係数、n(tm)は受信機雑音である。
この実施の形態1では、1PRI中の受信ゲート内の受信信号を考えるものとする。
The receiver 4 performs predetermined reception processing such as detection processing and demodulation processing on the signal received by the antenna 3 and converts the signal after reception processing to a baseband frequency to generate an analog reception signal. To do.
When the receiver 4 generates an analog reception signal, the
Here, the digital received signal z (t m ) is a K-wave scattered wave with a delay time t k (s) and a Doppler frequency f k (D) with respect to the pulse signal r (t m ) radiated from the antenna 3. And is expressed as the following formula (2).
In equations (1) and (2), t m is the mth time sample in the reception gate with reference to the transmission start time. That is, t 1 = τ TX and the transmission / reception switching time is ignored.
The sampling time interval of the time sample is an AD sampling interval and is assumed to be Δt. Further, α k is an attenuation coefficient due to distance or the like, and n (t m ) is receiver noise.
In the first embodiment, a received signal in a receiving gate in 1 PRI is considered.
離散フーリエ変換部7は、AD変換器5からディジタル受信信号z(tm)を受けると、そのディジタル受信信号z(tm)を離散フーリエ変換することで、下記の式(3)に示すように、そのディジタル受信信号z(tm)の周波数スペクトルZ(fm)を算出する。
When the discrete Fourier transform unit 7 receives the digital reception signal z (t m ) from the
以下、離散フーリエ変換部7の処理内容を具体的に説明する。
受信ゲート内のディジタル受信信号z(tm)のゼロ埋め後の総サンプル点をM点とした上で、下記の式(4)に示すようなM点で構成されるスペクトル乗算前の受信信号ベクトルz(離散フーリエ変換部7の出力)を定義する。
ただし、第m(m=1,・・・,M)番目の周波数fmは、下記の式(5)のように与えるものとする。
式(5)において、Bはリファレンス信号の帯域幅、Δfはサンプル周波数間隔であり、B≦MΔfを満たすものとする。
Hereinafter, the processing content of the discrete Fourier transform part 7 is demonstrated concretely.
The total sample point after zero padding of the digital reception signal z (t m ) in the reception gate is set to M point, and the reception signal before spectrum multiplication composed of M points as shown in the following equation (4) A vector z (output of the discrete Fourier transform unit 7) is defined.
However, the m-th (m = 1,..., M) -th frequency f m is given by the following equation (5).
In Equation (5), B is the bandwidth of the reference signal, Δf is the sampling frequency interval, and B ≦ MΔf is satisfied.
式(3)を式(4)に代入すると、下記の式(6)のように変形することができる。
式(6)において、rkは下記の式(7)のように第k番目の散乱波の周波数スペクトルが並べられたスペクトル乗算前散乱波ベクトル、R(sig)は下記の式(8)のようにK個のスペクトル乗算前散乱波ベクトルrkが並べられた行列である。
また、sは下記の式(9)のような複素振幅ベクトル、n0は下記の式(10)のような受信機雑音の周波数スペクトルが並べられたベクトルである。
By substituting equation (3) into equation (4), the following equation (6) can be transformed.
In the formula (6), r k is the k-th spectral multiplication before the scattered wave vector frequency spectrum is arranged in the scattered wave as follows equation (7), R (sig) is the following formula (8) is the K spectrum multiplied before the scattered wave vector r k is arranged matrix as.
Further, s is a complex amplitude vector as shown in the following equation (9), and n 0 is a vector in which the frequency spectrum of the receiver noise as shown in the following equation (10) is arranged.
即ち、離散フーリエ変換部7は、AD変換器5から出力されたディジタル受信信号z(tm)を離散フーリエ変換し、式(6)で表されるスペクトル乗算前の受信信号ベクトルzを求める処理を行う。
That is, the discrete Fourier transform unit 7 performs a discrete Fourier transform on the digital received signal z (t m ) output from the
離散フーリエ変換部8は、送信機1により生成されたパルス信号r(tm)をリファレンス信号として入力し、そのリファレンス信号r(tm)を離散フーリエ変換することで、そのリファレンス信号r(tm)の周波数スペクトルR(fm)を算出する。
離散フーリエ変換部8は、リファレンス信号r(tm)の周波数スペクトルR(fm)を算出すると、その周波数スペクトルR(fm)の複素共役を対角項に並べている下記の式(11)に示すような行列Rrefを出力する。
The discrete Fourier transform unit 8 receives the pulse signal r (t m ) generated by the
When the discrete Fourier transform unit 8 calculates the frequency spectrum R (f m ) of the reference signal r (t m ), the following formula (11) in which complex conjugates of the frequency spectrum R (f m ) are arranged in a diagonal term: A matrix R ref as shown in FIG.
スペクトル乗算部9は、離散フーリエ変換部7がスペクトル乗算前の受信信号ベクトルzを求め、離散フーリエ変換部8から行列Rrefを受けると、下記の式(12)に示すように、その受信信号ベクトルzと行列Rrefの積を算出することで、スペクトル乗算後の受信信号ベクトルxを算出する。
式(12)において、Aは下記の式(13)で表され、nは下記の式(14)で表される。
When the discrete Fourier transform unit 7 obtains the received signal vector z before the spectrum multiplication and receives the matrix R ref from the discrete Fourier transform unit 8, the
In the formula (12), A is represented by the following formula (13), and n is represented by the following formula (14).
ここで、式(13)に関して、下記の式(15)で表されるakを第k番目の散乱波のステアリングベクトルとする。
Here, regarding Expression (13), a k expressed by Expression (15) below is set as a steering vector of the k-th scattered wave.
KA型パルス圧縮部10−1〜10−Kは、スペクトル乗算部9がスペクトル乗算後の受信信号ベクトルxを算出すると、その受信信号ベクトルxに対するパルス圧縮を実施するとともに、散乱波情報を用いて、パルス圧縮を実施することで形成されるディジタル受信信号z(tm)のレンジサイドローブのうち、干渉源に反射される散乱波のメインローブが現れる距離のレンジサイドローブを抑圧する処理を実施する。
以下、KA型パルス圧縮部10−k(k=1,2,・・・,K)の処理内容を具体的に説明する。
When the
The processing contents of the KA type pulse compression unit 10-k (k = 1, 2,..., K) will be specifically described below.
まず、KA型パルス圧縮部10−kに入力される散乱波情報は、K個の散乱波の遅延時間tk (s)の推定値、K個の散乱波のドップラ周波数fk (D)の推定値、遅延時間tk (s)の推定値の推定精度σtk、ドップラ周波数fk (D)の推定値の推定精度σfkである。
ただし、推定精度σtkは遅延時間tk (s)の推定誤差、推定精度σfkはドップラ周波数fk (D)の推定誤差であり、真値が既知の場合には、言うまでもないが、真値を用いるものとする。この場合、推定精度σtk,σfkは0である。
First, the scattered wave information input to the KA type pulse compression unit 10-k includes the estimated value of the delay time t k (s) of the K scattered waves and the Doppler frequency f k (D) of the K scattered waves. The estimated value, the estimated accuracy σ tk of the estimated value of the delay time t k (s) , and the estimated accuracy σ fk of the estimated value of the Doppler frequency f k (D) .
However, the estimation accuracy σ tk is the estimation error of the delay time t k (s) , the estimation accuracy σ fk is the estimation error of the Doppler frequency f k (D) , and it goes without saying that the true value is known. Value shall be used. In this case, the estimation accuracy σ tk and σ fk are zero.
なお、KA型パルス圧縮部10−kに対する散乱波情報の与え方は様々考えられる。
例えば、散乱波情報として、干渉源である目標を追尾することで得られた上記目標までの距離の予測値及び上記目標の速度の予測値と、各予測値の予測精度とを取得して、それらをKA型パルス圧縮部10−kに与えることが可能である。
また、散乱波情報として、クラッタマップから干渉源であるクラッタまでの距離を取得し、クラッタまでの距離をKA型パルス圧縮部10−kに与えることが可能である。
また、散乱波情報として、合成開口レーダ画像から干渉源までの距離を取得し、干渉源までの距離をKA型パルス圧縮部10−kに与えることが可能である。
同様に、散乱波情報として、光学画像から干渉源までの距離を取得し、干渉源までの距離をKA型パルス圧縮部10−kに与えることが可能である。
同様に、散乱波情報として、地図情報から干渉源までの距離を取得し、干渉源までの距離をKA型パルス圧縮部10−kに与えることが可能である。
さらに、ユーザが散乱波情報を適宜設定し、その散乱波情報をKA型パルス圧縮部10−kに与えることも可能である。
Various ways of giving scattered wave information to the KA type pulse compression unit 10-k are conceivable.
For example, as the scattered wave information, obtain the predicted value of the distance to the target obtained by tracking the target that is the interference source, the predicted value of the speed of the target, and the predicted accuracy of each predicted value, They can be given to the KA type pulse compression unit 10-k.
Further, as the scattered wave information, it is possible to acquire the distance from the clutter map to the clutter that is the interference source, and to give the distance to the clutter to the KA type pulse compression unit 10-k.
Further, as the scattered wave information, the distance from the synthetic aperture radar image to the interference source can be acquired, and the distance to the interference source can be given to the KA type pulse compression unit 10-k.
Similarly, as the scattered wave information, the distance from the optical image to the interference source can be acquired, and the distance to the interference source can be given to the KA type pulse compression unit 10-k.
Similarly, the distance from the map information to the interference source can be acquired as the scattered wave information, and the distance to the interference source can be given to the KA type pulse compression unit 10-k.
Further, the user can set the scattered wave information as appropriate and give the scattered wave information to the KA type pulse compression unit 10-k.
KA型パルス圧縮部10−kのサイドローブ干渉波情報抽出部11は、与えられた散乱波情報に含まれている第1〜第Kの散乱波に関する情報のうち、第kの干渉源に反射される散乱波以外の散乱波に関する情報を第kの干渉波情報として抽出する。
KA型パルス圧縮部10−kでは、第kの干渉源に反射される散乱波については抑圧せずに、その散乱波以外の散乱波を抑圧するので、第kの干渉源に反射される散乱波以外の散乱波に関する情報を第kの干渉波情報として抽出する。
The sidelobe interference wave information extraction unit 11 of the KA type pulse compression unit 10-k reflects the first to Kth scattered wave information included in the given scattered wave information and reflects it to the kth interference source. Information regarding scattered waves other than the scattered wave to be extracted is extracted as k-th interference wave information.
The KA type pulse compression unit 10-k does not suppress the scattered wave reflected by the k-th interference source, but suppresses the scattered waves other than the scattered wave, so that the scattering reflected by the k-th interference source is suppressed. Information related to scattered waves other than waves is extracted as k-th interference wave information.
干渉波ステアリングベクトル算出部12は、サイドローブ干渉波情報抽出部11が第kの干渉波情報を抽出すると、第kの干渉波情報を用いて、式(15)に基づく、第kの干渉波ステアリングベクトルを算出する。
ただし、k‘は第kの干渉波情報に含まれている第k‘番目の散乱波に対応するインデックスである。
これらのステアリングベクトルは、下記の式(17)に示すように、計K−1個になる。
式(17)において、aの文字の上に^の記号を付しているが、明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字の上に^の記号を付することができないので、例えば、aハットのように表記する。
When the sidelobe interference wave information extraction unit 11 extracts the k-th interference wave information, the interference wave steering
Here, k ′ is an index corresponding to the k′-th scattered wave included in the k-th interference wave information.
These steering vectors are K-1 in total as shown in the following equation (17).
In the formula (17), the symbol “^” is added to the letter “a”. However, in the text of the specification, the symbol “^” cannot be added to the letter because of the electronic application. For example, it is expressed as a hat.
干渉波相関行列算出部13は、干渉波ステアリングベクトル算出部12が第kの干渉波ステアリングベクトルを算出すると、第kの干渉波情報と第kの干渉波ステアリングベクトルから、第kの干渉波相関行列Rk’k’ (k)を算出する。
以下、干渉波相関行列算出部13の処理内容を具体的に説明する。
まず、K−1個のaハットk’に関して、それぞれ以下のような干渉波相関行列Rk’k’ (k)を考える。ただし、干渉波平均電力は1とする。
When the interference wave steering
Hereinafter, the processing content of the interference wave correlation
First, consider the following interference wave correlation matrix R k′k ′ (k) for K−1 a hats k ′ . However, the average interference wave power is 1.
また、第kの干渉波情報に含まれている推定精度を用いて、第kの干渉波相関行列Rk’k’ (k)を下記の式(19)のように拡張する。
ただし、Δtk’は推定精度σtk’に基づく値であり、Δfk’ (D)は推定精度σfk’に基づく値である。
式(19)において、a(t,f(D))は、下記の式(20)の通りである。
また、p(t,f(D))は、相対電力の分布関数である。例えば、推定値tハットk’,fハットk’ (D)を中心として、推定精度Δtk’,Δfk’ (D)を標準偏差とするガウス関数等を与える。
Also, using the estimation accuracy included in the k-th interference wave information, the k-th interference wave correlation matrix R k′k ′ (k) is expanded as in the following Expression (19).
However, Δt k ′ is a value based on the estimation accuracy σ tk ′ , and Δf k ′ (D) is a value based on the estimation accuracy σ fk ′ .
In the formula (19), a (t, f (D) ) is as the following formula (20).
Further, p (t, f (D) ) is a distribution function of relative power. For example, a Gaussian function or the like having the estimated accuracy Δt k ′ , Δf k ′ (D) as the standard deviation around the estimated values t hat k ′ , f hat k ′ (D) is given.
以上より、第kの干渉波相関行列Rkkは、下記の式(21)のように与えられる。
As described above, the k-th interference wave correlation matrix R kk is given by the following equation (21).
第kの干渉波相関行列Rkkを計算する方法の1つは、式(21)を直接計算し、これより求める射影行列を第kの干渉波相関行列とするものである。
具体的に述べると、推定値tハットk’,fハットk’ (D)、推定精度Δtk’,Δfk’ (D)、想定する相対電力の分布関数p(t,f(D))によって式(21)を直接計算した後、固有値・固有ベクトル解析によって選択した大きい固有値に対応する固有ベクトルを用いて、射影行列を求めるものである。
また、射影行列を用いずに、式(21)に対して適当なDL(Diagonal Loading)を行って、その逆行列を求めるようにしてもよい。
One method of calculating the k-th interference wave correlation matrix R kk is to directly calculate Equation (21) and use the projection matrix obtained from this as the k-th interference wave correlation matrix.
More specifically, the estimated values t hat k ′ and f hat k ′ (D) , the estimation accuracy Δt k ′ and Δf k ′ (D) , and the assumed distribution function p (t, f (D) ) of relative power. (21) is directly calculated by using the eigenvector corresponding to the large eigenvalue selected by the eigenvalue / eigenvector analysis.
Further, instead of using the projection matrix, an appropriate DL (Diagonal Loading) may be performed on Equation (21) to obtain the inverse matrix.
次に、リファレンスがLFM(Linear Frequency Modulation)波形である場合の第kの干渉波抑圧行列の計算法を述べる。
LFM波形の場合、a(t,f(D))は、下記の式(22)のように表される。ただし、τTXはパルス信号r(tm)のパルス幅、Bはパルス信号r(tm)の帯域幅である。また、τTXB>10とする。
Next, a calculation method of the k-th interference wave suppression matrix when the reference is an LFM (Linear Frequency Modulation) waveform will be described.
In the case of the LFM waveform, a (t, f (D) ) is expressed by the following equation (22). However, the tau TX pulse width of the pulse signal r (t m), B is the bandwidth of the pulse signal r (t m). Further, τ TX B> 10.
式(22)は、下記の式(24)のようなに変形することができる。
即ち、a(t,f(D))は、目標信号のドップラ周波数に関するステアリングベクトルa(f(D))と、目標信号の到来時刻に関するステアリングベクトルa(t)に分解して考えることができる。
Expression (22) can be transformed into the following expression (24).
That is, a (t, f (D) ) can be considered by being decomposed into a steering vector a (f (D) ) related to the Doppler frequency of the target signal and a steering vector a (t) related to the arrival time of the target signal. .
次に、式(19)及び式(20)より、Rk’k’ (k)の第(mi,mj)要素[Rk’k’ (k)]は、下記の式(25)のように与えられる。
ただし、簡単のために、相対電力の分布関数はp(t,f(D))は下記の式(26)で表し、式中には表記しない。
Next, equation (19) and the equation (20), R k'k 'the (m i, m j) of the (k) elements [R k'k' (k)], the following equation (25) Is given as follows.
However, for the sake of simplicity, in the distribution function of relative power, p (t, f (D) ) is expressed by the following equation (26) and is not described in the equation.
式(22)を式(25)に代入すると、下記の式(27)のようになる。
式(27)において、Δfmi,mjは周波数差fmi−fmjである。
Substituting equation (22) into equation (25) yields equation (27) below.
In Expression (27), Δf mi, mj is a frequency difference f mi− f mj .
式(27)は相関行列の要素であるから、遅延時間及びドップラ周波数のΔfmi,mjに関する相互相関関数であり、それぞれ下記の式(28)(29)のように表される。
ここで、これらについて、以下のような変形を行う。
ただし、sinc(x)=(sin(πx))/πxである。
Since Expression (27) is an element of the correlation matrix, it is a cross-correlation function relating to Δf mi, mj of delay time and Doppler frequency, and is expressed as Expressions (28) and (29) below, respectively.
Here, the following modifications are performed for these.
However, sinc (x) = (sin (πx)) / πx.
式(30)及び式(31)の変形結果から、式(27)の[Rk’k’ (k)]mi,mjは、下記の式(32)のように表される。
ただし、[Rk’k’ 0(k)]mi,mjは、Δtk’=Δfk’ (D)=0の場合、即ち、推定精度を無視する場合の相関行列Rk’k’ 0(k)の第(mi,mj)要素であり、以下の通りである。
From the modified results of Expression (30) and Expression (31), [R k′k ′ (k) ] mi, mj in Expression (27) is expressed as in Expression (32) below.
However, [R k′k ′ 0 (k) ] mi, mj is the correlation matrix R k′k ′ 0 when Δt k ′ = Δf k ′ (D) = 0, that is, when the estimation accuracy is ignored. This is the (m i , m j ) element of (k) and is as follows.
よって、式(32)より、Rk’k’ (k)は、Rk’k’ 0(k)を用いて、下記の式(34)のように表される。
ただし、Cfk’はΔfk’ (D)に関するRk’k’ 0(k)に対するテーパ行列(CMT:Covariance Matrix Taper)、Ctk’はΔtk’に対するテーパ行列であり、第(mi,mj)要素が下記の式(35)(36)のように与えられる。
Therefore, from the equation (32), R k′k ′ (k) is expressed as the following equation (34) using R k′k ′ 0 (k) .
Here, C fk ′ is a taper matrix (CMT: Covariance Matrix Tape ) for R k′k ′ 0 (k) with respect to Δf k ′ (D ), C tk ′ is a taper matrix for Δt k ′ , and (m i , M j ) elements are given by the following equations (35) and (36).
即ち、推定値推定値tハットk’,fハットk’ (D)から式(33)による相関行列Rk’k’ 0(k)を求め、推定精度Δtk’,Δfk’ (D)から式(35)(36)によるCfk’,Ctk’を求めれば、式(34)に示すように、これら行列のアダマール積よって相関行列Rk’k’ (k)が得られる。
これより、式(21)から第kの干渉波相関行列Rkkを求めることができる。
以降は、固有値・固有ベクトル解析を行って、選択した大きい固有値に対応する固有ベクトルを用いて射影行列を求める。また、射影行列を用いずに、第kの干渉波相関行列Rkkに対して適当なDL(Diagonal Loading)を行って、その逆行列を求めるようにしてもよい。いずれも干渉波抑圧行列として機能する。
That is, the correlation matrix R k′k ′ 0 (k) according to the equation (33) is obtained from the estimated value estimated values t hat k ′ and f hat k ′ (D) , and the estimation accuracy Δt k ′ and Δf k ′ (D). If C fk ′ and C tk ′ are obtained from Equations (35) and (36), a correlation matrix R k′k ′ (k) is obtained by Hadamard product of these matrices as shown in Equation (34).
Thus, the k-th interference wave correlation matrix R kk can be obtained from the equation (21).
Thereafter, eigenvalue / eigenvector analysis is performed to obtain a projection matrix using the eigenvector corresponding to the selected large eigenvalue. Further, an inverse matrix may be obtained by performing appropriate DL (Diagonal Loading) on the k-th interference wave correlation matrix R kk without using the projection matrix. Both function as an interference wave suppression matrix.
干渉波抑圧行列算出部14は、干渉波相関行列算出部13が第kの干渉波相関行列Rkkを算出すると、第kの干渉波相関行列Rkkの固有値・固有ベクトル解析を行う。第kの干渉波相関行列Rkkは、エルミート行列であるため、固有値は実数になる。
次に、干渉波抑圧行列算出部14は、第kの干渉波相関行列Rkkの固有値の中から、値が相対的に大きい固有値を選択する。
干渉波抑圧行列算出部14は、値が相対的に大きい固有値を選択すると、その固有値に対応する固有ベクトルを列ベクトルとして並べる行列をEkkとして、下記の式(37)に示すような射影行列Pkkを求め、その射影行列Pkkを第kの干渉波抑圧行列とする。
式(37)において、Iは単位行列である。
When the interference wave correlation
Next, the interference wave suppression
When the interference wave suppression
In Expression (37), I is a unit matrix.
ここでは、第kの干渉波抑圧行列として、射影行列Pkkを求める例を示したが、射影行列Pkkを求める方法以外でも、第kの干渉波抑圧行列を求めることができる。
例えば、以下の式(38)のような逆行列invRkkを第kの干渉波抑圧行列として求めるようにしてもよい。
ただし、ρはDLL(Diagonal Loading Level)である。
Here, an example in which the projection matrix P kk is obtained as the k-th interference wave suppression matrix is shown, but the k-th interference wave suppression matrix can be obtained by a method other than the method of obtaining the projection matrix P kk .
For example, an inverse matrix invR kk as in the following equation (38) may be obtained as the k-th interference wave suppression matrix.
Here, ρ is a DLL (Diagonal Loading Level).
干渉波抑圧部15は、干渉波抑圧行列算出部14が第kの干渉波抑圧行列Pkkを算出すると、第kの干渉波抑圧行列Pkkをスペクトル乗算部9により算出された受信信号ベクトルxに乗算することで、その受信信号ベクトルxに含まれている第kの散乱波以外の散乱波を干渉波として抑圧する。
第kの干渉波抑圧行列Pkkを受信信号ベクトルxに乗算すると、受信信号ベクトルxが、第kの干渉波が存在している部分空間に直交する部分空間に射影されるため、受信信号ベクトルxに含まれている第kの干渉波が抑圧される。
干渉波抑圧部15により第kの干渉波が抑圧された後の受信信号ベクトルxnullは、下記の式(39)のように表される。
ここでは、干渉波抑圧部15が、第kの干渉波抑圧行列Pkkを受信信号ベクトルxに乗算する例を示したが、干渉波抑圧行列算出部14により算出された逆行列invRkkを受信信号ベクトルxに乗算するようにしてもよい。
When the interference wave suppression
When the received signal vector x is multiplied by the kth interference wave suppression matrix Pkk , the received signal vector x is projected onto a subspace orthogonal to the subspace in which the kth interference wave exists. The k-th interference wave included in x is suppressed.
The received signal vector x null after the k-th interference wave is suppressed by the interference
Here, an example in which the interference
パルス圧縮後信号算出部16は、干渉波抑圧部15から第kの干渉波が抑圧された後の受信信号ベクトルxnullを受けると、その受信信号ベクトルxnullを逆離散フーリエ変換し、その変換結果をパルス圧縮後の受信信号ベクトルとして出力する。
Upon receiving the received signal vector x null after the k-th interference wave is suppressed from the interference
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、KA型パルス圧縮部10−1〜10−Kが、スペクトル乗算部9により算出された受信信号ベクトルxに対するパルス圧縮を実施するとともに、散乱波情報を用いて、パルス圧縮を実施することで形成されるディジタル受信信号z(tm)のレンジサイドローブのうち、干渉源に反射される散乱波のメインローブが現れる距離のレンジサイドローブを抑圧するように構成したので、クラッタや既目標によるレンジサイドローブの干渉を十分に抑圧することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, the KA type pulse compression units 10-1 to 10-K perform the pulse compression on the received signal vector x calculated by the
この実施の形態1では、K−1波の干渉波を想定して説明したが、より一般的に、K−p波(1≦P≦K−1)の干渉波を想定しても同様である。
また、窓関数を用いて、パルス圧縮後受信信号の低サイドローブ化を達成しながら、第kの干渉波抑圧行列Pkkにより、K−1波の干渉波を選択的に抑圧することも可能である。
この場合、第kの干渉波が抑圧された後の受信信号ベクトルxnullの逆離散フーリエ変換において、その受信信号ベクトルxnullに対して所定の窓関数を乗算するようにすればよい。
In the first embodiment, the description has been made assuming the K-1 interference wave, but more generally, the Kp wave (1 ≦ P ≦ K−1) interference wave is assumed. is there.
It is also possible to selectively suppress the K-1 interference wave by using the k-th interference wave suppression matrix P kk while achieving a low side lobe of the received signal after pulse compression using the window function. It is.
In this case, in the inverse discrete Fourier transform of the received signal vector x null after the k-th interference wave is suppressed, the received signal vector x null may be multiplied by a predetermined window function.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
1 送信機(パルス信号生成手段)、2 デュプレクサ(送受信手段)、3 アンテナ(送受信手段)、4 受信機(送受信手段)、5 AD変換器(送受信手段)、6 パルス圧縮器(パルス圧縮手段)、7 離散フーリエ変換部(第1の周波数スペクトル算出手段)、8 離散フーリエ変換部(第2の周波数スペクトル算出手段)、9 スペクトル乗算部(スペクトル乗算手段)、10−1〜10−K KA型パルス圧縮部(第1〜第KのKA型パルス圧縮手段)、11 サイドローブ干渉波情報抽出部、12 干渉波ステアリングベクトル算出部、13 干渉波相関行列算出部、14 干渉波抑圧行列算出部、15 干渉波抑圧部、16 パルス圧縮後信号算出部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上記パルス信号生成手段により生成されたパルス信号を所定のビーム指向方向に向けて空間に放射する一方、目標又はクラッタに反射されて戻ってきた上記パルス信号の散乱波を受信する送受信手段と、
上記送受信手段の受信信号に対するパルス圧縮を実施するとともに、既知の干渉源に反射される散乱波に関する散乱波情報を用いて、上記パルス圧縮を実施することで形成される上記受信信号のレンジサイドローブのうち、上記干渉源に反射される散乱波のメインローブが現れる距離のレンジサイドローブを抑圧するパルス圧縮手段とを備え、
上記パルス圧縮手段は、第1〜第Kのパルス圧縮部を有しており、
上記第k(k=1,2,・・・,K)のパルス圧縮部は、上記散乱波情報に含まれている第1〜第Kの干渉源に反射される第1〜第Kの散乱波に関する情報のうち、第kの散乱波以外の散乱波に関する情報を干渉波情報として、上記干渉波情報から干渉波を抑圧するための干渉波抑圧行列を算出し、上記干渉波抑圧行列を用いて、上記受信信号に含まれている第kの散乱波以外の散乱波を干渉波として抑圧することを特徴とするレーダ装置。 Pulse signal generating means for generating a pulse signal using a predetermined frequency signal;
A transmission / reception means for radiating the pulse signal generated by the pulse signal generation means to a space in a predetermined beam directing direction while receiving a scattered wave of the pulse signal reflected and returned by a target or a clutter; and
A range side lobe of the received signal formed by performing pulse compression on the received signal of the transmitting / receiving means and using the scattered wave information on the scattered wave reflected by a known interference source. Pulse compression means for suppressing the range side lobe of the distance where the main lobe of the scattered wave reflected by the interference source appears ,
The pulse compression means has first to Kth pulse compression units,
The k-th (k = 1, 2,..., K) pulse compression unit is configured to reflect the first to K-th scattering reflected by the first to K-th interference sources included in the scattered wave information. Interference wave suppression matrix for suppressing the interference wave is calculated from the interference wave information using information on the scattered wave other than the k-th scattered wave among the information on the wave as interference wave information, and the interference wave suppression matrix is used. A radar apparatus that suppresses a scattered wave other than the k-th scattered wave included in the received signal as an interference wave.
上記送受信手段の受信信号の周波数スペクトルを算出する第1の周波数スペクトル算出手段と、
上記パルス信号生成手段により生成されたパルス信号の周波数スペクトルを算出する第2の周波数スペクトル算出手段と、
上記第1の周波数スペクトル算出手段により算出された周波数スペクトルと上記第2の周波数スペクトル算出手段により算出された周波数スペクトルとを乗算することで、スペクトル乗算後の受信信号ベクトルを算出するスペクトル乗算手段とを備えており、
上記パルス圧縮手段は、上記スペクトル乗算手段により算出された受信信号ベクトルに対するパルス圧縮を実施するとともに、上記散乱波情報を用いて、上記パルス圧縮を実施することで形成される上記受信信号のレンジサイドローブのうち、上記干渉源に反射される散乱波のメインローブが現れる距離のレンジサイドローブを抑圧することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 The pulse compression means includes
A first frequency spectrum calculating means for calculating a frequency spectrum of the received signal of the transmitting and receiving means,
And the second frequency spectrum calculating means for calculating a frequency spectrum of the pulse signal generated by said pulse signal generating means,
Spectrum multiplying means for calculating a received signal vector after spectrum multiplication by multiplying the frequency spectrum calculated by the first frequency spectrum calculating means by the frequency spectrum calculated by the second frequency spectrum calculating means; With
It said pulse compression means, with carrying out the pulse compression on the received signal vector calculated by the spectrum multiplying means, by using the scattered wave information, the range side of the reception signal formed by performing the pulse compression of lobe, radar apparatus of claim 1, wherein suppressing the range side lobe of the distance which the main lobe of the scattered wave reflected on the interference source appears.
上記散乱波情報に含まれている第1〜第Kの散乱波に関する情報のうち、第kの干渉源に反射される散乱波以外の散乱波に関する情報を第kの干渉波情報として抽出する干渉波情報抽出部と、
上記干渉波情報抽出部により抽出された第kの干渉波情報を用いて、第kの干渉波ステアリングベクトルを算出する干渉波ステアリングベクトル算出部と、
上記干渉波情報抽出部により抽出された第kの干渉波情報と上記干渉波ステアリングベクトル算出部により算出された第kの干渉波ステアリングベクトルから、第kの干渉波相関行列を算出する干渉波相関行列算出部と、
上記干渉波相関行列算出部により算出された第kの干渉波相関行列から第kの干渉波抑圧行列を算出する干渉波抑圧行列算出部と、
上記干渉波抑圧行列算出部により算出された第kの干渉波抑圧行列を上記スペクトル乗算手段により算出された受信信号ベクトルに乗算することで、上記受信信号ベクトルに含まれている第kの散乱波以外の散乱波を干渉波として抑圧する干渉波抑圧部と、
上記干渉波抑圧部による干渉波抑圧後の受信信号ベクトルからパルス圧縮後の受信信号ベクトルを算出するパルス圧縮後信号算出部とを備えていることを特徴とする請求項2記載のレーダ装置。 The kth pulse compression unit includes:
Among information on the scattered waves of the first to K contained in the scattered wave information, the interference to extract information about the scattered wave other than the scattered wave reflected on the interference source of the k as interference wave information of the k A wave information extraction unit;
An interference wave steering vector calculation unit that calculates a kth interference wave steering vector using the kth interference wave information extracted by the interference wave information extraction unit;
An interference wave correlation for calculating a k-th interference wave correlation matrix from the k-th interference wave information extracted by the interference wave information extraction unit and the k-th interference wave steering vector calculated by the interference wave steering vector calculation unit. A matrix calculator;
An interference wave suppression matrix calculator that calculates a k-th interference wave suppression matrix from the k-th interference wave correlation matrix calculated by the interference wave correlation matrix calculator;
The interference suppression matrix of the k calculated by the interference suppression matrix calculating section by multiplying the received signal vector calculated by the spectrum multiplication means, the scattered waves of the k contained in the received signal vector An interference wave suppression unit that suppresses other scattered waves as interference waves,
The radar apparatus according to claim 2, characterized in that it comprises a pulse compressor after signal calculation unit for calculating a received signal vector after the pulse compression from the received signal vector after the interference wave suppression by the interference suppression unit.
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