JP6400340B2 - パルス圧縮レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法 - Google Patents
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Description
以下、図1乃至図3を参照して、第1の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置を説明する。
図4乃至図6を参照して、第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、パルス圧縮前の信号と参照信号の乗算の信号ベクトル(Nr次元)を用いたMUSIC手法により、レンジ分解能を向上させる手法について述べた。この場合、Nrが大きいと、相関行列の次元数が大きく、演算規模が増える問題がある。その問題を解決するために、第2の実施形態は、対象とするレンジセル数を減らして処理する手法である。
図7乃至図9を参照して、第3の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、パルス圧縮前の周波数軸の信号に対して、MUSIC処理を行うことでレンジ(時間)分解能を向上する手法について述べた。目標信号のSN(信号対雑音比)が低い場合には、MUSICスペクトルがぼやけて、目標を分離できない場合が生じる。これを解消するために、第3の実施形態では、PRI軸のFFTを用いて積分によりSNを向上する手法について述べる。
図10乃至図12を参照して、第4の実施形態について説明する。
第4の実施形態は、第3の実施形態において、処理規模削減のために、第2の実施形態の手法を採用してレンジセルを抽出する手法である。図10は第4の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の系統構成を示すブロック図、図11はその具体的な処理の流れを示すフローチャート、図12はその信号処理を説明するための図である。
図13乃至図15を参照して、第5の実施形態について説明する。
第5の実施形態は、第3の実施形態において、処理規模削減のために、第2の実施形態の手法を採用してレンジセルを抽出する手法である。図13は第5の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の系統構成を示すブロック図、図14はその具体的な処理の流れを示すフローチャート、図15はその信号処理を説明するための図である。
図16乃至図18を参照して、第6の実施形態について説明する。
第6の実施形態は、Az及びELの測角を行う手法である。図16は第6の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の系統構成を示すブロック図、図17はその具体的な処理の流れを示すフローチャート、図18はその説明図である。
また、本発明はMUSIC手法について述べたが、処理規模削減のために、既知の手法であるROOT−MUSICや、ESPRIT(非特許文献5参照)法等を用いてもよいのは言うまでもない。
図19乃至図20を参照して、第7の実施形態について説明する。
第7の実施形態もAz及びELの測角を行う手法である。図19は第7の実施形態に係るパルス圧縮レーダ装置の系統構成を示すブロック図、図20はその具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
Claims (18)
- 複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置において、
前記複数のパルスの送受信により取得した時間(レンジ)軸の受信信号を周波数軸の信号に変換する手段と、
パルス圧縮用の参照信号を生成して周波数軸の信号に変換する手段と、
前記周波数軸の受信信号に前記周波数軸の参照信号を乗算してパルス圧縮された受信信号を生成する手段と、
前記パルス圧縮される前の受信信号から複数ポイントの信号を抽出して周波数軸の相関行列を生成し、前記相関行列を複数セルずつスライディングさせ、忘却係数により加算平均して平均相関行列を生成する手段と、
前記平均相関行列を用いて前記パルス圧縮された周波数軸の受信信号を高分解能処理する手段と、
前記高分解能処理された周波数軸の受信信号から時間(レンジ)軸で目標を分離しそのレンジを検出する手段と
を具備し、
前記平均相関行列を生成する手段は、前記パルス圧縮された受信信号を時間(レンジ)軸の信号に変換してCFAR(Constant False Alarm Rate)処理することにより規定個数の目標を検出し、その規定個数の目標のレンジセルを中心にその前後の任意個数のレンジに対応する信号を含めて周波数軸の受信信号に変換し、前記複数ポイントの信号を抽出して前記周波数軸の相関行列を生成するパルス圧縮レーダ装置。 - 複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置において、
前記複数のパルスの送受信により取得した時間(レンジ)軸の受信信号について前記複数のパルスの繰り返し周期の軸方向に周波数軸の信号に変換する手段と、
前記周波数軸に変換された受信信号にCFAR(Constant False Alarm Rate)処理して極値を持つ周波数バンクに対する時間(レンジ)軸の受信信号を抽出して周波数軸の信号に変換する手段と、
パルス圧縮用の参照信号を生成して周波数軸の信号に変換する手段と、
前記極値を持つ周波数バンクに対する周波数軸の受信信号に前記周波数軸の参照信号を乗算してパルス圧縮された受信信号を生成する手段と、
前記パルス圧縮される前の受信信号から複数ポイントの信号を抽出して周波数軸の相関行列を生成し、前記相関行列を複数セルずつスライディングさせ、忘却係数により加算平均して平均相関行列を生成する手段と、
前記平均相関行列を用いて前記パルス圧縮された、前記極値を持つ周波数バンクに対する周波数軸の受信信号を高分解能処理する手段と、
前記高分解能処理された周波数軸の受信信号から時間(レンジ)軸で目標を分離しそのレンジを検出する手段と
を具備するパルス圧縮レーダ装置。 - 前記平均相関行列を生成する手段は、前記パルス圧縮された受信信号を時間(レンジ)軸の信号に変換してCFAR(Constant False Alarm Rate)処理することにより規定個数の目標を検出し、その規定個数の目標のレンジセルを中心にその前後の任意個数のレンジに対応する信号を含めて周波数軸の受信信号に変換し、前記複数ポイントの信号を抽出して前記周波数軸の相関行列を生成する請求項2記載のパルス圧縮レーダ装置。
- 複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置において、
前記複数のパルスの送受信により取得した時間(レンジ)軸の受信信号を周波数軸の信号に変換する手段と、
パルス圧縮用の参照信号を生成して周波数軸の信号に変換する手段と、
前記周波数軸の受信信号に前記周波数軸の参照信号を乗算してパルス圧縮された受信信号を生成する手段と、
前記パルス圧縮された受信信号から相関行列を生成し、忘却係数によりCPI(Coherent Pulse Interval)間で加算平均して平均相関行列を生成する手段と、
前記平均相関行列を用いて前記パルス圧縮された受信信号を高分解能処理する手段と、
前記高分解能処理された受信信号から時間(レンジ)軸で目標を分離しそのレンジを検出する手段と
を具備するパルス圧縮レーダ装置。 - 前記平均相関行列を生成する手段は、前記パルス圧縮された受信信号を時間(レンジ)軸の信号に変換してCFAR(Constant False Alarm Rate)処理することにより規定個数の目標を検出し、その規定個数の目標のレンジセルを中心にその前後の任意個数のレンジに対応する信号を抽出して前記時間(レンジ)軸の相関行列を生成する請求項4記載のパルス圧縮レーダ装置。
- 複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置において、
前記複数のパルスの送受信により取得した時間(レンジ)軸の受信信号について前記複数のパルスの繰り返し周期の軸方向に周波数軸の信号に変換する手段と、
前記周波数軸に変換された受信信号にCFAR(Constant False Alarm Rate)処理して極値を持つ周波数バンクに対する時間(レンジ)軸の受信信号を抽出して周波数軸の信号に変換する手段と、
パルス圧縮用の参照信号を生成して周波数軸の信号に変換する手段と、
前記極値を持つ周波数バンクに対する周波数軸の受信信号に前記周波数軸の参照信号を乗算してパルス圧縮された受信信号を生成する手段と、
前記パルス圧縮された受信信号から相関行列を生成し、忘却係数によりCPI(Coherent Pulse Interval)間で加算平均して平均相関行列を生成する手段と、
前記平均相関行列を用いて前記パルス圧縮された、前記極値を持つ周波数バンクに対する時間(レンジ)軸の受信信号を高分解能処理する手段と、
前記高分解能処理された時間(レンジ)軸の受信信号から時間(レンジ)軸で目標を分離しそのレンジを検出する手段と
を具備するパルス圧縮レーダ装置。 - 前記平均相関行列を生成する手段は、前記パルス圧縮された受信信号を時間(レンジ)軸の信号に変換してCFAR(Constant False Alarm Rate)処理することにより規定個数の目標を検出し、その規定個数の目標のレンジセルを中心にその前後の任意個数のレンジに対応する信号を抽出して前記時間(レンジ)軸の相関行列を生成する請求項6記載のパルス圧縮レーダ装置。
- アンテナ開口を2分割して和(Σ)ビームと差(ΔAZまたはΔEL)ビームにより複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置において、
前記和(Σ)ビームによるΣ信号と前記差(ΔAZまたはΔEL)ビームによるΔ信号より一対の開口信号を生成する手段と、
前記Σ信号とΔ信号により所定の方向にビームを向ける位相を与えて2本の和ビームを形成し、各ビームの受信信号からΣ1、Σ2信号を生成する手段と、
前記Σ1、Σ2信号に請求項1乃至3のいずれか記載の処理を施して周波数軸における高分解能処理を行うことにより両信号の振幅比による誤差電圧を算出する手段と、
前記誤差電圧から測角値を取得する手段と
を具備するパルス圧縮レーダ装置。 - アンテナ開口を2分割して和(Σ)ビームと差(ΔAZまたはΔEL)ビームにより複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置において、
前記和(Σ)ビームによるΣ信号と前記差(ΔAZまたはΔEL)ビームによるΔ信号より一対の開口信号を生成する手段と、
前記Σ信号とΔ信号により所定の方向にビームを向ける位相を与えて2本の和ビームを形成し、各ビームの受信信号からΣ1、Σ2信号を生成する手段と、
前記Σ1、Σ2信号に請求項4乃至7のいずれか記載の処理を施して時間軸における高分解能処理を行うことにより両信号の振幅比による誤差電圧を算出する手段と、
前記誤差電圧から測角値を取得する手段と
を具備するパルス圧縮レーダ装置。 - 複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法において、
前記複数のパルスの送受信により取得した時間(レンジ)軸の受信信号を周波数軸の信号に変換し、
パルス圧縮用の参照信号を生成して周波数軸の信号に変換し、
前記周波数軸の受信信号に前記周波数軸の参照信号を乗算してパルス圧縮された受信信号を生成し、
前記パルス圧縮される前の受信信号から複数ポイントの信号を抽出して周波数軸の相関行列を生成し、前記相関行列を複数セルずつスライディングさせ、忘却係数により加算平均して平均相関行列を生成し、
前記平均相関行列を用いて前記パルス圧縮された周波数軸の受信信号を高分解能処理し、
前記高分解能処理された周波数軸の受信信号から時間(レンジ)軸で目標を分離しそのレンジを検出し、
前記平均相関行列の生成は、前記パルス圧縮された受信信号を時間(レンジ)軸の信号に変換してCFAR(Constant False Alarm Rate)処理することにより規定個数の目標を検出し、その規定個数の目標のレンジセルを中心にその前後の任意個数のレンジに対応する信号を含めて周波数軸の受信信号に変換し、前記複数ポイントの信号を抽出して前記周波数軸の相関行列を生成するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法。 - 複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法において、
前記複数のパルスの送受信により取得した時間(レンジ)軸の受信信号について前記複数のパルスの繰り返し周期の軸方向に周波数軸の信号に変換し、
前記周波数軸に変換された受信信号にCFAR(Constant False Alarm Rate)処理し
て極値を持つ周波数バンクに対する時間(レンジ)軸の受信信号を抽出して周波数軸の信号に変換し、
パルス圧縮用の参照信号を生成して周波数軸の信号に変換し、
前記極値を持つ周波数バンクに対する周波数軸の受信信号に前記周波数軸の参照信号を乗算してパルス圧縮された受信信号を生成し、
前記パルス圧縮される前の受信信号から複数ポイントの信号を抽出して周波数軸の相関行列を生成し、前記相関行列を複数セルずつスライディングさせ、忘却係数により加算平均して平均相関行列を生成し、
前記平均相関行列を用いて前記パルス圧縮された、前記極値を持つ周波数バンクに対する周波数軸の受信信号を高分解能処理し、
前記高分解能処理された周波数軸の受信信号から時間(レンジ)軸で目標を分離しそのレンジを検出するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法。 - 前記平均相関行列の生成は、前記パルス圧縮された受信信号を時間(レンジ)軸の信号に変換してCFAR(Constant False Alarm Rate)処理することにより規定個数の目標を検出し、その規定個数の目標のレンジセルを中心にその前後の任意個数のレンジに対応する信号を含めて周波数軸の受信信号に変換し、前記複数ポイントの信号を抽出して前記周波数軸の相関行列を生成する請求項11記載のパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法。
- 複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法において、
前記複数のパルスの送受信により取得した時間(レンジ)軸の受信信号を周波数軸の信号に変換し、
パルス圧縮用の参照信号を生成して周波数軸の信号に変換し、
前記周波数軸の受信信号に前記周波数軸の参照信号を乗算してパルス圧縮された受信信号を生成し、
前記パルス圧縮された受信信号から相関行列を生成し、忘却係数によりCPI(Coherent Pulse Interval)間で加算平均して平均相関行列を生成し、
前記平均相関行列を用いて前記パルス圧縮された受信信号を高分解能処理し、
前記高分解能処理された受信信号から時間(レンジ)軸で目標を分離しそのレンジを検出するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法。 - 前記平均相関行列の生成は、前記パルス圧縮された受信信号を時間(レンジ)軸の信号に変換してCFAR(Constant False Alarm Rate)処理することにより規定個数の目標を検出し、その規定個数の目標のレンジセルを中心にその前後の任意個数のレンジに対応する信号を抽出して前記時間(レンジ)軸の相関行列を生成する請求項13記載のパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法。
- 複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法において、
前記複数のパルスの送受信により取得した時間(レンジ)軸の受信信号について前記複数のパルスの繰り返し周期の軸方向に周波数軸の信号に変換し、
前記周波数軸に変換された受信信号にCFAR(Constant False Alarm Rate)処理して極値を持つ周波数バンクに対する時間(レンジ)軸の受信信号を抽出して周波数軸の信号に変換し、
パルス圧縮用の参照信号を生成して周波数軸の信号に変換し、
前記極値を持つ周波数バンクに対する周波数軸の受信信号に前記周波数軸の参照信号を乗算してパルス圧縮された受信信号を生成し、
前記パルス圧縮された受信信号から相関行列を生成し、忘却係数によりCPI(Coherent Pulse Interval)間で加算平均して平均相関行列を生成し、
前記平均相関行列を用いて前記パルス圧縮された、前記極値を持つ周波数バンクに対する時間(レンジ)軸の受信信号を高分解能処理し、
前記高分解能処理された時間(レンジ)軸の受信信号から時間(レンジ)軸で目標を分離しそのレンジを検出するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法。 - 前記平均相関行列の生成は、前記パルス圧縮された受信信号を時間(レンジ)軸の信号に変換してCFAR(Constant False Alarm Rate)処理することにより規定個数の目標を検出し、その規定個数の目標のレンジセルを中心にその前後の任意個数のレンジに対応する信号を抽出して前記時間(レンジ)軸の相関行列を生成する請求項15記載のパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法。
- アンテナ開口を2分割して和(Σ)ビームと差(ΔAZまたはΔEL)ビームにより複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法において、
前記和(Σ)ビームによるΣ信号と前記差(ΔAZまたはΔEL)ビームによるΔ信号より一対の開口信号を生成し、
前記Σ信号とΔ信号により所定の方向にビームを向ける位相を与えて2本の和ビームを形成し、各ビームの受信信号からΣ1、Σ2信号を生成し、
前記Σ1、Σ2信号に請求項10乃至12のいずれか記載の処理を施して周波数軸における高分解能処理を行うことにより両信号の振幅比による誤差電圧を算出し、
前記誤差電圧から測角値を取得するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法。 - アンテナ開口を2分割して和(Σ)ビームと差(ΔAZまたはΔEL)ビームにより複数のパルスを繰り返し送受信するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法において、
前記和(Σ)ビームによるΣ信号と前記差(ΔAZまたはΔEL)ビームによるΔ信号より一対の開口信号を生成し、
前記Σ信号とΔ信号により所定の方向にビームを向ける位相を与えて2本の和ビームを形成し、各ビームの受信信号からΣ1、Σ2信号を生成し、
前記Σ1、Σ2信号に請求項13乃至16のいずれか記載の処理を施して時間軸における高分解能処理を行うことにより両信号の振幅比による誤差電圧を算出し、
前記誤差電圧から測角値を取得するパルス圧縮レーダ装置の信号処理方法。
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