JP6231881B2 - レーダシステム - Google Patents
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Description
αR−1S*
上式において、αは、検査中の戻り信号を定義するベクトル、
R−1は、風力タービンからのレーダ信号の推定共分散行列の逆行列(inverse of an estimate of the covariance matrix)、
S*は、検出対象であるターゲット信号ベクトルの複素共役(complex conjugate)である。
この検査統計量には、戻り信号がターゲットを含むと認定されるかどうかを判定するための閾値hが適用される。
R=VVH
上式において、Hは、エルミート転置(Hermitian transpose)を表す。
通常は、Vの多くの例を平均して、Rの推定の精度を向上させる。したがって、次式のようになる。
R=<VVH>
上式の山形括弧<>は、平均を表す。
(1)アンテナで受信した、風力タービンからの戻り信号の共分散行列(covariance matrix)Rの推定(estimate)を生成するステップ。
(2)次式で与えられる照合(マッチ:matched)フィルタを生成するステップ。
αR−1s*
上式において、αは、戻り信号を定義するベクトル、
R−1は、推定共分散行列の逆行列(inverse of the covariance matrix estimate)、
s*は、検出すべきターゲット信号の複素共役(complex conjugate)である。
(3)フィルタ出力と閾値とを比較するステップ。
(4)戻り信号がターゲットと認定されるかどうかを、閾値と比較したフィルタ出力の値に応じて決定するステップ。
h=αR−1s*
所定の閾値を超えるhの値は、真のターゲットと認定することができる。ディテクターからの出力は、この後、MTIユニット22及びCFARユニット24から出力されるデータと共にディスプレイ25に送られて、ディスプレイユニットによって表示される。
(i)検出された方位が、全ての風力タービンの既知のエンベロープと無関係であるかどうか;又は、
(ii)検出されたレンジが、全ての風力タービンの既知のエンベロープと無関係であるかどうか;又は、
(iii)受け取ったデータが、タービン照合フィルタ検出閾値を超えるかどうか。
これらの検査のいずれかが真である場合、ターゲットは真であると見なされて、レーダプロットが生成される。
Claims (12)
- 方位角方向に動いて領域を掃引するように動作できる主アンテナ(2)と、前記主アンテナ(2)からパルスを送信する送信機(3)と、前記主アンテナ(2)からの戻り信号を受信する受信機(13a)とを含み、
前記領域内においてターゲットを、前記領域内に配置された風力タービンの存在下で検知するように動作可能なレーダシステムであり、
前記主アンテナ(2)からの放射の反射を捕え、かつ捕えた反射に基づいて補助アンテナ(62,64)からの戻り信号を生成するように構成された複数の補助アンテナ(62,64)と、前記戻り信号を処理するプロセッサ(74)とを含み、
前記プロセッサ(74)は、
トレーニングプロセスにおいて、前記主アンテナ(2)及び前記補助アンテナ(62,64)で受信した複数個の戻り信号から、時間にわたって平均化した共分散行列である風力タービンのシグネチャを生成し、
ターゲットを表わすベクトルを生成、又はメモリから受け取り、
ターゲットの存在について前記主アンテナ(2)及び補助アンテナ(62,64)からの戻り信号を検査し、この検査は、前記共分散行列の逆行列と前記ベクトルの複素共役とのベクトル積をとり、前記積の値が閾値を超えたらターゲットが検知されたと決定することによって行い、そして
ターゲットが検知された場合に、検知したターゲットの存在を表すデータを生成する、
レーダシステム。 - 前記プロセッサは、前記風力タービンからの戻り信号から、風力タービン雑音の共分散行列Rを推定することによって前記風力タービンのシグネチャを生成するように動作でき、Rは、次式によって定義され、
R=<VVH>
上式において、Vは、前記風力タービンからの戻り信号の複素振幅、VHは、Vのエルミート共役、山形括弧<>は、時間にわたる平均を表す、請求項1に記載のレーダシステム。 - 前記プロセッサは、次式の値を生成するように動作でき、
αR−1s*
ここで、αは、検査中の戻り信号を定義するベクトルであり、
R−1は、前記風力タービンからのレーダ信号の前記共分散行列の推定の逆行列であり、
s*は、検知対象であるターゲットを表わすベクトルの複素共役である、請求項2に記載のレーダシステム。 - 前記プロセッサは、前記戻り信号がターゲットを含んでいると認定できるかどうかを決定するために、前記値αR−1s*に閾値を適用するように動作できる、請求項3に記載のレーダシステム。
- 前記プロセッサは、前記風力タービンのレンジ及び/または方位角に対応する戻り信号についてのみ、共分散行列Rを生成するように動作できる、請求項2に記載のレーダシステム。
- 前記プロセッサは、検査セッションにおいて取得した前記戻り信号の時間にわたる移動平均から前記共分散行列を生成するように動作できる、請求項2に記載のレーダシステム。
- 前記主アンテナは、全周に亘って回転して前記領域を掃引するように配置された反射鏡アンテナであり、前記プロセッサは、前記共分散行列を作成するために、各掃引から取得した1または複数の所定の方位角からの戻り信号の値の和を求めるように動作できる、請求項2に記載のレーダシステム。
- 前記プロセッサは、一方の共分散行列が、前記風力タービンからの、タービンブレードがアンテナに向って、または離れる方向に動いている間の「フラッシュ」中の強い戻り信号に対応し、もう一方の共分散行列が、「フラッシュ」のない状態での戻り信号に対応する2つの共分散行列を生成するように動作できる、請求項2に記載のレーダシステム。
- 方位角方向に動く主アンテナからレーダパルスを送信して、前記主アンテナ及び複数の補助アンテナで受信した戻り信号を処理することを含む、風力タービンの存在下においてターゲットの位置を検出する方法であって、
a)トレーニングセッションにおいて、前記主アンテナ及び補助アンテナで受信した複数個の前記風力タービンからの戻り信号の時間にわたる平均を生成するステップと、
b)ターゲットを表わすモデルデータを生成する、又はメモリから受け取るステップと、
c)前記戻り信号の時間にわたる平均及び前記モデルデータを用いて、ターゲットの存在について前記戻り信号を検査するステップとを含み,
ターゲットの存在について前記戻り信号を検査する前記ステップc)が、
i.前記アンテナで受信した、風力タービンからの戻り信号の共分散行列Rの推定を生成するステップ、
ii.次式によって与えられる照合フィルタを生成するステップ、
αR −1 s *
上式において、αは、戻り信号を定義するベクトル、
R −1 は、前記推定共分散行列の逆行列、
s * は、検知対象であるターゲットを表わすベクトルの複素共役、
iii.前記フィルタ出力を閾値と比較するステップ、および
iv.前記フィルタ出力の値が前記閾値よりも大きいときに、戻り信号はターゲットであると認定できると判定するステップを含む、
方法。 - 前記共分散行列Rは、風力タービンもしくは風力タービン群のレンジ及び/または方位角に対応する戻り信号についてのみ生成される、請求項9に記載の方法。
- 前記主アンテナ又は一つの補助アンテナから前記風力タービンを照射して、一方の共分散行列が前記風力タービンからの、タービンブレードがアンテナに向って、または離れる方向に動いている間の「フラッシュ」中の強い戻り信号に対応し、もう一方の共分散行列が「フラッシュ」のない状態での戻り信号に対応する、2つの共分散行列を生成し、
フラッシュが観測されるかどうかによって異なる複数の照合フィルタを生成することを含む、
請求項9に記載の方法。 - 方位角方向に動いて領域を掃引するように動作できる主アンテナ(2)と、前記主アンテナ(2)からパルスを送信する送信機(3)と、前記主アンテナ(2)からの戻り信号を受信する受信機(13a)と、前記戻り信号を処理するプロセッサ(74)とを含むレーダシステムのための改良装置であって、
前記改良装置は、前記領域内に設置された風力タービン(66)の存在下において、前記レーダシステムによる前記領域におけるターゲット(10)の検知を可能化するように動作でき、さらに
a.前記主アンテナ(2)から送信された反射放射を捕え、捕えた放射に基づいて補助アンテナ(62,64)からの戻り信号を生成する複数の補助アンテナ(62,64)と、
b.プロセッサ(74)とを含み、
前記プロセッサ(74)は、
i.トレーニングプロセスにおいて、前記主アンテナ(2)及び前記補助アンテナ (62,64)で受信した複数個の戻り信号から、時間にわたって平均化した共分 散行列である風力タービンのシグネチャを生成し、
ii.ターゲットを表わすベクトルを生成、又はメモリから受け取り、
iii.ターゲットの存在について前記主アンテナ(2)及び補助アンテナ(62, 64)で受信した戻り信号を検査し、この検査は、前記共分散行列の逆行列と前記 ベクトルの複素共役とのベクトル積をとり、前記積の値が閾値を超えたらターゲッ トが検知されたと決定することによって行い、そして
iv.ターゲットが検知された場合に、検知したターゲットの存在を表すデータを生 成するように動作できる、
改良装置。
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