JP6555939B2 - Signal processing apparatus and radar apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複数の複素データを処理する信号処理装置、及びこの信号処理装置を備えたレーダ装置に関する。 The present invention relates to a signal processing device that processes a plurality of complex data, and a radar device including the signal processing device.
従来から知られている典型的なコヒーレント積分では、レーダ受信信号から切り取った複素データ列がＤＦＴ（離散フーリエ変換）される。ＤＦＴでは、同一周波数成分ごとに入力データが積分され、周波数スペクトルが生成される。そして、このようにして生成された周波数スペクトルの最大値が出力される。これにより、周波数（位相変化量）がほぼ一定な信号領域の電力を維持しつつ、周波数（位相変化量）がランダムなノイズ領域の電力を低減できるため、Ｓ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）を改善することができる。例えば、特許文献１の図２のドップラ処理部におけるＣＦＡＲ部を省略した構成により、コヒーレント積分を行うことができる。 In typical coherent integration known from the past, a complex data sequence cut out from a radar reception signal is subjected to DFT (Discrete Fourier Transform). In DFT, input data is integrated for each identical frequency component, and a frequency spectrum is generated. Then, the maximum value of the frequency spectrum generated in this way is output. As a result, it is possible to reduce the power in the noise region where the frequency (phase change amount) is random while maintaining the power in the signal region where the frequency (phase change amount) is substantially constant, so that the S / N ratio (Signal to Noise ratio). Can be improved. For example, coherent integration can be performed by a configuration in which the CFAR unit in the Doppler processing unit of FIG.
ところで、上述した典型的なコヒーレント積分では、ＤＦＴされる複素データ列のデータの数によってＳ／Ｎの改善度が決定される。しかしながら、このデータ点数の上限値は、当該コヒーレント積分が行われる装置の特性等によって制約されるため、所望のＳ／Ｎの改善度を得ることができない場合がある。 By the way, in the above-described typical coherent integration, the S / N improvement degree is determined by the number of data of the complex data string to be DFT. However, since the upper limit value of the number of data points is restricted by the characteristics of the apparatus in which the coherent integration is performed, a desired improvement in S / N may not be obtained.
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、Ｓ／Ｎの改善度が向上した信号処理装置、及びこの信号処理装置を備えたレーダ装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a signal processing device with improved S / N improvement and a radar device equipped with this signal processing device.
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る信号処理装置は、第１方向、及び該第１方向に交差する第２方向、の双方に沿って並ぶ各位置から得らえるエコーデータが、複素データとして複数入力され、前記第２方向に沿って並ぶ複数の前記複素データをフーリエ変換して、前記第１方向に沿った位置毎に周波数スペクトルを生成するフーリエ変換部と、前記周波数スペクトルの振幅の最大値を抽出するとともに、前記周波数スペクトルのうち前記最大値を有する点の複素ベクトルを、最大振幅ベクトルとして選択する最大振幅ベクトル選択部と、前記最大振幅ベクトルの位相を、前記第１方向に沿う方向において該最大振幅ベクトルの位置に近接する他の複素ベクトルの位相に基づいて回転させる位相回転部と、前記位相回転部によって位相が回転させられた前記最大振幅ベクトルのＱ成分を除去してＩ成分を抽出するＱ成分除去部と、を備えている。 (1) In order to solve the above-described problem, a signal processing device according to an aspect of the present invention is obtained from each position aligned along both the first direction and the second direction intersecting the first direction. A plurality of echo data is input as complex data, a Fourier transform unit that Fourier transforms the plurality of complex data arranged along the second direction and generates a frequency spectrum for each position along the first direction; Extracting a maximum value of the amplitude of the frequency spectrum, and selecting a complex vector of a point having the maximum value in the frequency spectrum as a maximum amplitude vector; and a phase of the maximum amplitude vector. A phase rotation unit that rotates based on the phase of another complex vector close to the position of the maximum amplitude vector in a direction along the first direction; and the phase And a, and Q component removing unit that extracts the I component by removing the Q component of the maximum amplitude vector whose phase is rotated by rotation unit.
（２）好ましくは、前記位相回転部は、前記他の複素ベクトルの逆位相分、前記最大振幅ベクトルの位相を回転させる。 (2) Preferably, the phase rotation unit rotates the phase of the maximum amplitude vector by an amount corresponding to the opposite phase of the other complex vector.
（３）好ましくは、前記他の複素ベクトルは、前記第１方向に沿う方向において前記最大振幅ベクトルの位置に隣接している。 (3) Preferably, the other complex vector is adjacent to the position of the maximum amplitude vector in a direction along the first direction.
（４）好ましくは、前記信号処理装置は、表示装置に表示されるエコー画像の基となるエコー画像データを前記Ｉ成分に基づいて生成するエコー画像データ生成部を更に備え、前記エコー画像データ生成部は、あるスキャン時におけるエコー画像データを、他のスキャン時におけるエコー画像データに基づいて生成する。 (4) Preferably, the signal processing device further includes an echo image data generation unit that generates echo image data serving as a basis of an echo image displayed on the display device based on the I component, and generates the echo image data. The unit generates echo image data at a certain scan based on echo image data at another scan.
（５）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るレーダ装置は、送信波を送波する送波部と、前記送信波の反射波から得られる受信波を受波する受波部と、前記受信波から得られる前記エコーデータを処理する上述したいずれかの信号処理装置と、前記信号処理装置のＱ成分除去部によって抽出されたＩ成分に基づいて生成されたエコー画像データに基づいて生成されたエコー画像を表示する表示装置と、を備えている。 (5) In order to solve the above-described problem, a radar apparatus according to an aspect of the present invention includes a transmission unit that transmits a transmission wave, and a reception wave that receives a reception wave obtained from the reflection wave of the transmission wave. And echo signal data generated based on the I component extracted by the Q component removing unit of the signal processing device and any one of the signal processing devices described above that processes the echo data obtained from the received wave And a display device for displaying the echo image generated based on the display.
（６）好ましくは、前記第１方向は、前記送信波が送信される方向であるレンジ方向であり、前記第２方向は、前記送波部及び前記受波部が回転する方向である方位方向である。 (6) Preferably, the first direction is a range direction in which the transmission wave is transmitted, and the second direction is an azimuth direction in which the transmission unit and the reception unit rotate. It is.
（７）更に好ましくは、前記信号処理装置は、それぞれが各前記方位方向に対応して得られる複素データ系列であって複数の前記複素データで構成される前記複素データ系列のうち、前記方位方向に連続する所定数の前記複素データ系列を処理する。 (7) More preferably, the signal processing device is a complex data sequence obtained corresponding to each of the azimuth directions, and the azimuth direction among the complex data sequences composed of a plurality of the complex data. And processing a predetermined number of the complex data series.
本発明によれば、Ｓ／Ｎの改善度が向上した信号処理装置、及びこの信号処理装置を備えたレーダ装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the signal processing apparatus with which the improvement degree of S / N improved, and the radar apparatus provided with this signal processing apparatus can be provided.
図１は、本発明の実施形態に係る信号処理装置１０を有するレーダ装置１の構成を示すブロック図である。レーダ装置１は、例えばパルス圧縮レーダであり、パルス幅の長い電波を送信波として送波するとともに、その送信波の反射波（受信波）から得られた受信信号を解析することで、物標の位置や速度を検出することができる。なお、本発明は、パルス圧縮レーダに限られず、その他のレーダ（例えばマグネトロンレーダ）に適用することもできる。以下、本実施形態のレーダ装置１の構成について説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
図１に示すように、レーダ装置１は、アンテナ２（レーダアンテナ）と、送受信装置３と、信号処理装置１０と、表示装置４と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
アンテナ２は、送信波としてのマイクロ波を送波するとともに、その送信波が物標で反射して帰来する反射波を、受信波として受波するように構成されている。すなわち、アンテナ２は、送信波を送波する送波部、及び受信波を受波する受波部の双方の機能を果たす。アンテナ２は、平面内を所定周期で回転しながら送受信を繰り返している。これにより、レーダ装置１は自船周囲の全方位の物標を検出できるようになっている。
The
なお、以下の説明では、マイクロ波を送波してから次のマイクロ波を送波するまでの動作を「スイープ」という。また、マイクロ波の送受波を行いながらアンテナを３６０°回転させる動作を「スキャン」と呼ぶ。 In the following description, the operation from the transmission of a microwave to the transmission of the next microwave is referred to as “sweep”. The operation of rotating the antenna 360 ° while transmitting and receiving microwaves is called “scan”.
送受信装置３は、送信信号発生器５と、局部発振器６と、送信機７と、送受切替器８と、周波数変換器９と、を備える。
The transmission / reception device 3 includes a transmission signal generator 5, a local oscillator 6, a
送信信号発生器５は、アンテナ２から送波される所定の波形のマイクロ波の基となる送信信号を発生する。局部発振器６は、送信信号発生器５が発生した送信信号を所定の帯域に変換するための局発信号を生成する。送信機７は、局発信号によって送信信号の周波数帯域を変換し、周波数帯域が変換された送信信号を送受切替器８へ出力する。
The transmission signal generator 5 generates a transmission signal that is the basis of a microwave having a predetermined waveform transmitted from the
送受切替器８は、アンテナ２に対する信号の送信と受信とを切り替えるためのものである。具体的には、送受切替器８は、送信信号をアンテナ２へ送信するときは、送信機７が出力する送信信号をアンテナ２へ出力する。一方、送受切替器８は、受信信号をアンテナから受信するときは、アンテナ２が受信した受信信号を周波数変換器９へ出力する。
The transmission /
周波数変換器９は、局部発振器６が生成した局発信号を用いて、受信信号をベースバンド（基底帯域）に変換する。周波数変換器９が変換した受信信号は、信号処理装置１０へ出力される。
The frequency converter 9 converts the received signal into a baseband (baseband) using the local signal generated by the local oscillator 6. The received signal converted by the frequency converter 9 is output to the
信号処理装置１０は、Ａ／Ｄ変換器１１と、直交検波部１２と、パルス圧縮部１３と、Ｑ成分除去処理部１４と、を備えている。
The
Ａ／Ｄ変換器１１は、受信信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。Ａ／Ｄ変換器１１によってデジタル信号へ変換された受信信号は、直交検波部１２によって２つに分岐され、一方の信号の位相が９０°ずらされる。これにより、直交検波部１２は、１つの受信信号からＩ信号とＱ信号との２つの信号を生成している。
The A /
パルス圧縮部１３は、このＩＱ信号を取り込み、パルス幅を圧縮する。これにより、出力が弱いマイクロ波であっても、マグネトロンレーダと同程度の強度の受信信号を得ることができる。
The
図２は、図１に示すＱ成分除去処理部１４の構成を示すブロック図である。Ｑ成分除去処理部１４は、スイープバッファ部１５と、フーリエ変換部１６と、絶対値出力部１７と、最大振幅ベクトル選択部１８と、位相回転部１９と、Ｑ成分除去部２０と、対数変換部２１と、を有している。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the Q component
図３は、スイープバッファ部１５によって記憶される複素データ系列Ｚｎ（ｎ＝１，２，…）の概念を説明するための模式図である。図３では、１つのセルが１つの複素データに対応している。スイープバッファ部１５は、特定の方位（例えば、信号処理対象となる物標の中心部分の方位）を中心とする所定スイープ数の複素データ系列（図３に示す例の場合、１６スイープの複素データ系列Ｚｎ）を記憶する。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the concept of the complex data series Z n (n = 1, 2,...) Stored by the
フーリエ変換部１６は、スイープバッファ部１５で記憶されている複素データ系列ＺｎをレンジＲの番号毎に、すなわち、レーダ装置１を基準とした距離毎にＤＦＴ（離散フーリエ変換）し、周波数スペクトルを生成する。
図４は、フーリエ変換部１６によって生成された周波数スペクトルの一例を示す図であって、（Ａ）は、対象物標が含まれる領域（物標領域）のエコー信号から得られるデータに基づいて生成された周波数スペクトル、（Ｂ）は、対象物標が存在しない領域（ノイズ領域）のエコー信号から得られるデータに基づいて生成された周波数スペクトル、である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum generated by the
図４（Ａ）を参照して、物標領域からのエコーデータによって得られる複素データ（レーダ装置を基準とした距離位置が同じ複素データ）は、周波数が概ね同じである。よって、物標領域に含まれる各複素データが積分された周波数スペクトルは、図４（Ａ）に示すように、特定の周波数成分に大きなピークを有する周波数スペクトルとなる。 Referring to FIG. 4A, complex data (complex data having the same distance position with respect to the radar device) obtained from echo data from the target area has substantially the same frequency. Therefore, the frequency spectrum obtained by integrating each complex data included in the target area is a frequency spectrum having a large peak in a specific frequency component as shown in FIG.
これに対して、図４（Ｂ）を参照して、ノイズ領域からのエコーデータによって得られる複素データ（レーダ装置を基準とした距離位置が同じ複素データ）は、ノイズによるものであり、周波数が互いに大きく異なる。よって、当該領域に含まれる各複素データが積分された周波数スペクトルは、図４（Ｂ）に示すように、特定の周波数成分に大きなピークを有さず、規則性のないスペクトルとなる。 On the other hand, referring to FIG. 4B, complex data (complex data having the same distance position with respect to the radar device) obtained from echo data from the noise region is due to noise and has a frequency of They are very different from each other. Therefore, the frequency spectrum obtained by integrating the complex data included in the region does not have a large peak in the specific frequency component and has no regularity as shown in FIG. 4B.
絶対値出力部１７は、全ての周波数スペクトル（レンジ番号毎に生成される周波数スペクトル）における各周波数の振幅レベルを抽出し、その振幅レベルを出力する。
The absolute
最大振幅ベクトル選択部１８は、各周波数スペクトルにおいて振幅レベルの最大値を検出し、その最大値を有する複素ベクトルを、最大振幅ベクトルとして選択する。
The maximum amplitude
位相回転部１９は、レンジビン号毎に選択された最大振幅ベクトルの位相を回転する。具体的には、位相回転部１９は、位相を回転すべき最大振幅ベクトルよりも１つ前のレンジビンの最大振幅ベクトルの逆位相を算出し、その位相で最大振幅ベクトルを回転する。
The
Ｑ成分除去部２０は、位相回転部１９によって位相回転された最大振幅ベクトルのＱ成分を除去し、Ｉ成分のみを出力する。このＩ成分は、対数変換部２１によって対数に変換され、エコー画像データとして生成される。表示装置４には、これらのエコー画像データに基づいて生成される表示画像が表示される。
The Q
図５は、表示装置４に表示されるエコー画像の一例を示す図である。また、図６は、従来から知られているレーダ装置の表示装置に表示されるエコー画像の一例を示す図である。従来から知られているレーダ装置では、本実施形態に係るレーダ装置１のような信号処理（位相回転部１９及びＱ成分除去部２０によって行われる処理）が行われていない。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an echo image displayed on the display device 4. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an echo image displayed on a display device of a conventionally known radar device. In a conventionally known radar device, signal processing (processing performed by the
表示装置４では、各位置から受信されたエコー信号のエコー強度に応じた色調が表示される。具体的には、例えば一例として、物標のエコー強度に応じて、緑、黄、赤、の色調が表示される。なお、図５及び図６に示す例では、物標のエコー強度がドットの密度によって示されていて、密度が高いドットが付された範囲はエコー強度が高い位置を示しており、密度が低いドットが付された範囲はエコー強度が低い位置を示している。 The display device 4 displays a color tone according to the echo intensity of the echo signal received from each position. Specifically, as an example, the colors of green, yellow, and red are displayed according to the echo intensity of the target. In the example shown in FIGS. 5 and 6, the echo intensity of the target is indicated by the density of the dots, and the range where the high density dots are attached indicates the position where the echo intensity is high, and the density is low. A range with dots indicates a position where the echo intensity is low.
図５及び図６において符号Ｂで示されるエコー像は、所定物標のエコーを示している。そして、このエコー像のＳ／Ｎは、従来のレーダ装置では２１．９ｄＢであったのに対し、本実施形態に係るレーダ装置１では２５．７ｄＢであった。すなわち、本実施形態に係るレーダ装置１によれば、従来のレーダ装置よりもＳ／Ｎを改善することができた。
The echo image indicated by the symbol B in FIGS. 5 and 6 shows an echo of a predetermined target. The S / N of this echo image was 21.9 dB in the conventional radar apparatus, whereas it was 25.7 dB in the
ここで、本実施形態に係るレーダ装置１によってＳ／Ｎが改善される理由について説明する。
Here, the reason why the S / N is improved by the
図７は、レンジ方向（第１方向、Ｒ方向）に近接する複数の最大振幅ベクトルをＩＱ座標上に表示した図であり、図７（Ａ）は物標領域に含まれる複数の最大振幅ベクトルを示す図、図７（Ｂ）はノイズ領域に含まれる複数の最大振幅ベクトルを示す図、である。また、図８は、位相回転前後での最大振幅ベクトルを示す図であって、図８（Ａ）は、位相回転前の最大振幅ベクトルを当該最大振幅ベクトルの１つ前のレンジビンの最大振幅ベクトルとともに示す図であり、図８（Ｂ）は、位相回転後の最大振幅ベクトルである。 FIG. 7 is a diagram in which a plurality of maximum amplitude vectors close to the range direction (first direction, R direction) are displayed on IQ coordinates, and FIG. 7A is a diagram illustrating a plurality of maximum amplitude vectors included in the target area. FIG. 7B is a diagram showing a plurality of maximum amplitude vectors included in the noise region. FIG. 8 is a diagram showing the maximum amplitude vector before and after phase rotation, and FIG. 8A shows the maximum amplitude vector before phase rotation as the maximum amplitude vector of the range bin immediately before the maximum amplitude vector. FIG. 8B shows a maximum amplitude vector after phase rotation.
図７（Ａ）を参照して、物標領域では、レンジ方向に近接する複数の最大振幅ベクトルの位相は概ね同じである。よって、図８に示すように、物標領域において、ある最大振幅ベクトルＶｎの位相θｎを、１つ前のレンジビンの最大振幅ベクトルＶｎ−１の位相θｎ−１の逆位相−θｎ−１分だけ回転させると、位相回転後の最大振幅ベクトルＶｎ＿ＡＲの位相（θｎ−θｎ−１）は、概ね０になる。物標領域において、このように位相回転後の最大振幅ベクトルＶｎ＿ＡＲのＱ成分を除去してＩ成分を抽出することによりエコー画像データを生成すると、当該最大振幅ベクトルの振幅のレベルと概ね同じレベルの信号を得ることができる。 Referring to FIG. 7A, in the target area, the phases of a plurality of maximum amplitude vectors adjacent in the range direction are substantially the same. Therefore, as shown in FIG. 8, in the target area, the phase θ n of a certain maximum amplitude vector V n is changed to the opposite phase −θ of the phase θ n−1 of the maximum amplitude vector V n−1 of the previous range bin. When rotated by n−1, the phase (θ n −θ n−1 ) of the maximum amplitude vector V n_AR after the phase rotation becomes approximately zero. In the target area, when echo image data is generated by removing the Q component of the maximum amplitude vector V n_AR after phase rotation and extracting the I component in this way, the level is almost the same as the amplitude level of the maximum amplitude vector. Can be obtained.
一方、図７（Ｂ）を参照して、ノイズ領域では、レンジ方向に隣接する２つの最大振幅ベクトルの位相は、互いに対してランダムである。よって、ノイズ領域において、ある最大振幅ベクトルの位相を、１つ前のレンジビンの最大振幅ベクトルの位相の逆位相分だけ回転させても、位相回転後の最大振幅ベクトルの位相は、回転前の最大振幅ベクトルの位相と同じく、ランダムである。ノイズ領域において、このように位相を回転させた最大振幅ベクトルのＱ成分を除去してＩ成分を抽出することによりエコー画像データを生成すると、当該最大振幅ベクトルの振幅のレベルよりも小さいレベルの信号を得ることができる。 On the other hand, referring to FIG. 7B, in the noise region, the phases of two maximum amplitude vectors adjacent in the range direction are random with respect to each other. Therefore, even if the phase of a certain maximum amplitude vector is rotated by the opposite phase of the phase of the maximum amplitude vector of the previous range bin in the noise region, the phase of the maximum amplitude vector after the phase rotation is the maximum before the rotation. Like the phase of the amplitude vector, it is random. When echo image data is generated by removing the Q component of the maximum amplitude vector whose phase has been rotated in this manner and extracting the I component in the noise region, a signal having a level smaller than the amplitude level of the maximum amplitude vector. Can be obtained.
すなわち、本実施形態に係るレーダ装置１のように、位相回転部１９及びＱ成分除去部２０での処理を行うことで、物標領域においては従来と同程度のレベルのエコー画像データが得られる一方、ノイズ領域においては従来よりも低いレベルのエコー画像データが得られる。これにより、本実施形態に係るレーダ装置１によれば、従来よりもＳ／Ｎを改善することができる。
That is, as in the
［効果］
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置１の信号処理装置１０では、複数の複素データをフーリエ変換することにより得られた周波数スペクトルの最大値を抽出し、その最大値を有する最大振幅ベクトルを、該最大振幅ベクトルの位置に近接する他の複素ベクトル（本実施形態の場合、最大振幅ベクトル）の位相に基づいて回転させている。そして、レーダ装置１では、その位相回転後の最大振幅ベクトルのＱ成分が除去されたエコー画像データによって、エコー画像が生成される。このようにしてエコー画像データを生成することにより、物標領域におけるエコー画像データについては、従来と同様の強度を維持しつつ、ノイズ領域におけるエコー画像データについては、従来と比べて信号レベルを低減することができる。
[effect]
As described above, in the
従って、信号処理装置１０では、Ｓ／Ｎの改善度を向上できる。
Therefore, the
また、信号処理装置１０では、所定の最大振幅ベクトルに近接する他の複素ベクトルの逆位相分、該最大振幅ベクトルの位相を回転させている。
Further, in the
物標領域に含まれる各最大振幅ベクトルは、互いに位相が概ね同じであるため、該物標領域に含まれる他の複素ベクトルの逆位相分、最大振幅ベクトルの位相を回転させることで、位相回転後の最大振幅ベクトルのＩ成分を、当該最大振幅ベクトルの振幅と概ね同じにすることができる。 Since the maximum amplitude vectors included in the target area are substantially in phase with each other, the phase of the maximum amplitude vector is rotated by rotating the phase of the maximum amplitude vector by the opposite phase of the other complex vectors included in the target area. The I component of the subsequent maximum amplitude vector can be made substantially the same as the amplitude of the maximum amplitude vector.
一方、ノイズ領域に含まれる各最大振幅ベクトルは、互いに位相がランダムであるため、該ノイズ領域に含まれる他の複素ベクトルの逆位相分、最大振幅ベクトルの位相を回転させても、位相回転後の最大振幅ベクトルの位相は、位相回転前と同様、ランダムである。すなわち、ノイズ領域においては、位相回転後の最大振幅ベクトルのＩ成分を、最大振幅ベクトルの振幅よりも小さくすることができる。従って、信号処理装置１０では、Ｓ／Ｎの改善度を更に向上できる。
On the other hand, since the phases of the maximum amplitude vectors included in the noise region are random to each other, even if the phase of the maximum amplitude vector is rotated by the opposite phase of the other complex vectors included in the noise region, The phase of the maximum amplitude vector is random as before the phase rotation. That is, in the noise region, the I component of the maximum amplitude vector after phase rotation can be made smaller than the amplitude of the maximum amplitude vector. Therefore, the
また、信号処理装置１０では、最大振幅ベクトルを、１つ前のレンジビンの複素ベクトル（具体的には、最大振幅ベクトル）の位相の逆位相分、回転させている。隣接するレンジビンの位相差は、物標領域における他の複素ベクトルに対する位相差よりも小さいと考えられる。よって、最大振幅ベクトルを１つ前のレンジビンの複素ベクトルの位相の逆位相分、回転させることにより、位相回転後の最大振幅ベクトルのＩ成分を、当該最大振幅ベクトルの振幅により近づけることができる。これにより、Ｓ／Ｎの改善度をより一層向上できる。
Further, in the
また、レーダ装置１によれば、Ｓ／Ｎの改善度を向上できる信号処理装置を備えたレーダ装置を提供できる。
Moreover, according to the
また、レーダ装置１では、複数の複素データ列をレンジ毎に処理することにより、レンジ毎に周波数スペクトルを生成することができる。
Further, the
また、レーダ装置１では、レーダ装置１を中心とした水平方向の３６０°の範囲における各方位に対応して得られた複数の複素データ系列のうち、方位方向（第２方向、θ方向）に連続する所定数の複素データ系列Ｚｎ（本実施形態の場合、ｎ＝１，２，…，１６）を処理している。これにより、それらの複数の複素データ系列Ｚｎに含まれる物標のエコーのＳ／Ｎを適切に改善することができる。
Further, in the
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention.
（１）図９は、変形例に係るレーダ装置のＱ成分除去処理部１４ａの構成を示すブロック図である。本変形例に係るＱ成分除去処理部１４ａは、上記実施形態に係るＱ成分除去処理部１４が有する各構成要素の他に、図９に示すように、比較決定部２２（エコー画像データ生成部）を有している。
(1) FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the Q component
比較決定部２２は、直近のスキャン時に得られた各位置のエコー画像データのレベルと、１つ前のスキャン時に得られた、対応する位置のエコー画像データのレベルとを比較する。そして、比較決定部２２は、直近のスキャン時に得られたエコー画像データのレベルが、１つ前のスキャン時に得られた、対応する位置のエコー画像データのレベル以上の場合には、直近のスキャン時に得られたエコー画像データのレベルをそのまま使用してエコー画像を生成する。
The
一方、直近のスキャン時に得られたエコー画像データのレベルが、１つ前のスキャン時に得られた、対応する位置のエコー画像データのレベル未満の場合には、比較決定部２２は、以下の式（１）に基づいてエコー画像データを補正し、新たなエコー画像データを生成する。エコー画像は、当該補正後のエコー画像データに基づいて生成される。
On the other hand, when the level of the echo image data obtained at the last scan is less than the level of the echo image data at the corresponding position obtained at the previous scan, the
［数１］
αＳｐｒｅ＋（１−α）Ｓ＝Ｓ’ …（１）
[Equation 1]
αS pre + (1−α) S = S ′ (1)
但し、式（１）において、αは所定の定数であって、０＜α＜１を満たす値である。また、Ｓｐｒｅは、１つ前のスキャン時に得られた所定位置のエコー画像データのレベル、Ｓは、直近のスキャン時に得られた所定位置のエコー画像データのレベル、Ｓ’は補正後のエコー画像信号のレベル、である。 However, in the formula (1), α is a predetermined constant and is a value satisfying 0 <α <1. S pre is the level of echo image data at a predetermined position obtained at the previous scan, S is the level of echo image data at the predetermined position obtained at the most recent scan, and S ′ is the corrected echo The level of the image signal.
図１０は、本変形例に係るレーダ装置の表示装置に表示されるエコー画像の一例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an echo image displayed on the display device of the radar apparatus according to the present modification.
上述した実施形態に係るレーダ装置１の表示装置４に表示されるエコー画像は、図５に示すように、陸地部分のエコーＣに多数の隙間（エコー強度が極端に小さい部分）が生じており、違和感がある画像となっている。
As shown in FIG. 5, the echo image displayed on the display device 4 of the
これに対して、本変形例に係るレーダ装置の表示装置に表示されるエコー画像は、図１０に示すように、符号Ｄで示すノイズのようなエコー像が発生するものの、陸地部分のエコーＣの隙間が低減され、違和感のない画像となっている。 On the other hand, the echo image displayed on the display device of the radar apparatus according to the present modification generates an echo image such as a noise indicated by the symbol D as shown in FIG. The gap is reduced, and the image has no sense of incongruity.
以上のように、本変形例に係るレーダ装置によれば、直近のスキャン時に得られたエコー画像の信号を、他のスキャン時に得られたエコー画像の信号に基づいて生成しているため（すなわち、スキャン相関処理を行っているため）、エコー画像の違和感を低減することができる。 As described above, according to the radar apparatus according to the present modification, the echo image signal obtained during the most recent scan is generated based on the echo image signal obtained during another scan (that is, Since the scan correlation process is performed), the uncomfortable feeling of the echo image can be reduced.
（２）上述した実施形態に係るレーダ装置１において、いわゆるゼロ詰め法を用いることにより、周波数スペクトルの分解能を改善してもよい。これにより、ピーク周波数をより正確に算出することができるため、Ｓ／Ｎの改善をより適切に行うことができる。
(2) In the
（３）上述した実施形態では、方位方向（θ方向）に並ぶ複数の複素データを対象としてフーリエ変換を行ったが、これに限らず、距離方向（Ｒ方向）に並ぶ複数の複素データを対象としてフーリエ変換を行ってもよい。 (3) In the above-described embodiment, Fourier transform is performed on a plurality of complex data arranged in the azimuth direction (θ direction), but not limited to this, a plurality of complex data arranged in the distance direction (R direction) is the target. Fourier transform may be performed.
１ レーダ装置
１０ 信号処理装置
１６ フーリエ変換部
１８ 最大振幅ベクトル選択部
１９ 位相回転部
２０ Ｑ成分除去部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記受信信号から、Ｉ成分とＱ成分の２つの成分からなる複素データを生成する直交検 波部と、
前記第１方向の同一位置にあり、前記第２方向に沿って並ぶ複数の前記複素データをフーリエ変換して周波数スペクトルを生成するフーリエ変換部と、
前記第１方向に沿った位置毎に生成した前記周波数スペクトルから振幅レベルの最大値をそれぞれ抽出し、前記最大値を有する最大振幅複素データを出力する最大振幅ベクトル選択部と、
前記最大振幅複素データの位相を、前記第１方向に沿う方向において該最大振幅複素デ ータの位置に近接する他の複素データの位相の逆位相分だけ回転させ、前記最大振幅複素 データのＱ成分を除去してI成分からなるＱ成分除去複素データを出力するＱ成分除去部と、
前記Ｑ成分除去複素データの振幅に基づいてエコー画像データを生成するエコー画像デ ータ生成部と、
を備えていることを特徴とする、信号処理装置。 The radar echo data obtained from each position along both the first direction and the second direction intersecting the first direction by an antenna that repeats transmission and reception while rotating in a plane at a predetermined cycle is analog-digital. An A / D converter that converts and outputs a received signal;
From the received signal, and quadrature detection Namib for generating complex data consisting of two components I and Q components,
A Fourier transform unit for generating a frequency spectrum by performing Fourier transform on the plurality of complex data arranged at the same position in the first direction and arranged along the second direction;
A maximum amplitude vector selector for extracting the maximum value of the amplitude level from the frequency spectrum generated for each position along the first direction and outputting the maximum amplitude complex data having the maximum value;
The maximum amplitude of the complex data of the phase, is rotated by the reverse phase of the phase of the other complex data proximate in a direction along the first direction to the position of said maximum amplitude complex data, said maximum amplitude complex data Q A Q component removing unit that removes components and outputs Q component removed complex data including I components;
And the echo image data generator for generating an echo image data based on the amplitude of the Q component removing complex data,
A signal processing apparatus comprising:
前記エコー画像データ生成部は、あるスキャン時におけるエコー画像データを、他のスキャン時におけるエコー画像データに基づいて生成することを特徴とする、信号処理装置。The signal processing device according to claim 1,
The echo image data generation unit generates echo image data at a certain scan based on echo image data at another scan.
前記他の複素データは、前記第１方向に沿う方向において前記最大振幅複素データの位置に隣接していることを特徴とする、信号処理装置。The signal processing device according to claim 2,
The other complex data is adjacent to the position of the maximum amplitude complex data in a direction along the first direction.
前記送信波の反射波から得られる受信波を受波する受波部と、
前記受信波から得られる前記レーダエコーデータを処理する、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の信号処理装置と、
前記信号処理装置のＱ成分除去部によって抽出されたI成分に基づいて生成されたエコー画像データに基づいて生成されたエコー画像を表示する表示装置と、
を備えていることを特徴とする、レーダ装置。A transmission section for transmitting a transmission wave;
A receiving unit that receives a received wave obtained from a reflected wave of the transmitted wave;
The signal processing device according to claim 2 or 3, wherein the radar echo data obtained from the received wave is processed.
A display device for displaying an echo image generated based on echo image data generated based on the I component extracted by the Q component removing unit of the signal processing device;
A radar apparatus comprising:
前記第１方向は、前記送信波が送信される方向であるレンジ方向であり、
前記第２方向は、前記送波部及び前記受波部が回転する方向である方位方向であることを特徴とする、レーダ装置。The radar apparatus according to claim 4, wherein
The first direction is a range direction in which the transmission wave is transmitted,
The radar device according to claim 2, wherein the second direction is an azimuth direction in which the transmitting unit and the receiving unit rotate.
前記信号処理装置は、それぞれが各前記方位方向に対応して得られる複素データ系列であって複数の前記複素データで構成される前記複素データ系列のうち、前記方位方向に連続する所定数の前記複素データ系列を処理することを特徴とする、レーダ装置。The radar apparatus according to claim 5, wherein
The signal processing device is a complex data sequence obtained corresponding to each of the azimuth directions, and among the complex data sequence composed of a plurality of the complex data, a predetermined number of the continuation directions in the azimuth direction. A radar apparatus characterized by processing a complex data series.
前記第１方向の同一位置にあり、前記第２方向に沿って並ぶ複数の位置に対応する前記 The same position in the first direction and corresponding to a plurality of positions lined up in the second direction 複素データを記憶するスィープバッファを備えることを特徴とする、レーダ装置。A radar apparatus comprising a sweep buffer for storing complex data.
直近のスキャン時に得られた各位置の前記エコー画像データのレベルと、１つ前のスキ The level of the echo image data at each position obtained during the most recent scan and the previous scan. ャン時に得られた、対応する位置のエコー画像データのレベルとを比較する比較決定部をA comparison / decision unit that compares the level of echo image data at the corresponding position obtained at the time of 備え、Prepared,
前記比較決定部は、The comparison determination unit
直近のスキャン時に得られたエコー画像データのレベルが、１つ前のスキャン時に得ら The level of echo image data obtained during the most recent scan is obtained during the previous scan. れた、対応する位置のエコー画像データのレベル以上の場合には、直近のスキャン時に得If it is higher than the level of echo image data at the corresponding position, it is obtained during the most recent scan. られたエコー画像データのレベルをそのまま使用してエコー画像を生成し、The echo image data level is used as it is to generate an echo image,
直近のスキャン時に得られたエコー画像データのレベルが、１つ前のスキャン時に得ら The level of echo image data obtained during the most recent scan is obtained during the previous scan. れた、対応する位置のエコー画像データのレベル未満の場合には、１つ前のスキャン時にIf it is less than the level of echo image data at the corresponding position, 得られた所定位置のエコー画像データのレベル、直近のスキャン時に得られた所定位置のThe level of the echo image data at the predetermined position obtained, the level of the predetermined position obtained during the most recent scan エコー画像データのレベル、及び予め定められた按分比率に基づいて、新たなエコー画像A new echo image based on the level of the echo image data and a predetermined proration rate データを生成することを特徴とする、レーダ装置。A radar apparatus characterized by generating data.
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