JP6716352B2 - Radar system and radar signal processing method thereof - Google Patents

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Description

本実施形態は、マルチスタティック方式のレーダシステム及びそのレーダ信号処理方法に関する。 The present embodiment relates to a multi-static radar system and a radar signal processing method thereof.

近時、レーダシステムにあっては、送受信レーダ装置と共に1または複数の送受信レーダ装置または受信レーダ装置を離間して配置し、各レーダ装置の観測結果により目標の位置を検出するマルチスタティック方式が開発されている。ただし、この種のレーダシステムでは、離隔したレーダ装置間の時刻同期が不十分な場合や距離精度が不十分な場合には、観測位置の誤差が大きくなる。また、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)のような連続波のビート周波数を観測する場合には、中心周波数にずれが生じるとビ−ト周波数の精度が不十分となり、測距・測速精度も低下してしまう。また、開口の小さい受信装置の場合には、十分な測角精度を得ることが困難である。また、送信装置が見通し外にある場合には、直接波を受信することができず、同期したマルチスタティック動作ができなくなってしまう。 Recently, in a radar system, a multi-static method has been developed in which one or more transmission/reception radar devices or reception radar devices are spaced apart from each other along with transmission/reception radar devices, and the target position is detected by the observation result of each radar device. Has been done. However, in this type of radar system, when the time synchronization between the separated radar devices is insufficient or the distance accuracy is insufficient, the error of the observation position becomes large. Further, when observing the beat frequency of a continuous wave such as FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave), if the center frequency is deviated, the beat frequency becomes inaccurate and the ranging/speed measuring accuracy also deteriorates. Will end up. Further, in the case of a receiving device having a small aperture, it is difficult to obtain sufficient angle measurement accuracy. Further, when the transmitter is out of the line of sight, the direct wave cannot be received, and the synchronized multi-static operation cannot be performed.

特開2010−271115号公報JP, 2010-271115, A

FMCW方式(アップチャープとダウンチャープ)、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.274-275(1996)FMCW method (up-chirp and down-chirp), Yoshida, "Revised Radar Technology", IEICE, pp.274-275 (1996) FMICW(FRED E.Nathanson,'RADAR DESIGN PRINCIPLES second edition),Scitech,pp452-454(1999)FMICW (FRED E. Nathanson,'RADAR DESIGN PRINCIPLES second edition), Scitech, pp452-454 (1999) 位相モノパルス(位相比較モノパルス)方式、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.262-264(1996)Phase monopulse (phase comparison monopulse) method, Yoshida,'Revised radar technology', IEICE, pp.262-264 (1996) テーラー分布、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.134-135(1996)Taylor Distribution, Yoshida,'Revised Radar Technology', The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp.134-135 (1996) MIMO処理、JIAN LI, PETER STOICA, ‘MIMO RADAR SIGNAL PROCESSING’, WILEY, pp.1-5(2009)MIMO processing, JIAN LI, PETER STOICA, ‘MIMO RADAR SIGNAL PROCESSING’, WILEY, pp.1-5 (2009) BPSK、QPSK、西村、‘ディジタル信号処理による通信システム設計、CQ出版社、pp.222-226(2006)BPSK, QPSK, Nishimura, ‘Communication system design by digital signal processing, CQ publisher, pp.222-226 (2006)

以上述べたように、従来のマルチスタティック方式によるレーダシステムでは、レーダ装置間の時刻同期ずれや中心周波数のずれ等の影響で、ビート周波数を精度よく観測できず、目標の3次元位置を算出する上で距離精度や速度精度が不十分であり、また小型の受信装置では測角精度も低いという課題があった。 As described above, in the conventional multi-static radar system, the beat frequency cannot be accurately observed due to the time synchronization deviation between the radar devices and the deviation of the center frequency, and the target three-dimensional position is calculated. In the above, there is a problem that the distance accuracy and the speed accuracy are insufficient, and the angle measuring accuracy is low in a small receiving device.

本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、送信装置、受信装置間の時刻同期ずれや中心周波数のずれ等の影響を軽減し、ビート周波数の観測精度を向上させ、目標の3次元又は2次元位置を算出する上で十分な距離精度や速度精度が得られ、小型の受信装置でも高い測角精度が得られるレーダシステム及びそのレーダ信号処理方法を提供することを目的とする。 The present embodiment has been made in view of the above problems, and reduces the effects of time synchronization deviation and center frequency deviation between the transmission device and the reception device, improves the accuracy of beat frequency observation, and achieves the target three-dimensional or two-dimensional measurement. An object of the present invention is to provide a radar system and a radar signal processing method thereof, which can obtain sufficient distance accuracy and speed accuracy for calculating a dimensional position, and can obtain high angle measurement accuracy even with a small receiving device.

上記の課題を解決するために、本実施形態に係るレーダシステムは、Nt(Nt≧1)台の送信装置とNr(Nr≧1、Nt+Nr≧4または3)台の受信装置とを備える。前記送信装置では、位置、送信周波数、送信時刻を含む送信情報を変調信号として、周波数スイープ勾配をもつアップスイープまたはダウンスイープの少なくとも1つの連続波またはパルス変調した信号を変調して送信する。前記受信装置では、前記送信装置からの直接波または目標から反射した反射波を受信し、FFT(Fast Fourier Transform)の開始時間を複数通り変えてFFT出力が最大となる開始時間を選定し、必要に応じて積分した後、復調して送信情報を抽出し、その送信情報に基づいて受信ローカル信号を前記受信した信号に同期させ、更に、受信ローカル信号を補正して、前記FFT処理によってビート周波数を観測し、目標の測距と測角を行い、送信と受信の3または2組以上の距離と、受信装置の測角値より交点を算出することにより、目標の3次元位置(x,y,z)または2次元位置(x,y)を算出する。 In order to solve the above problems, the radar system according to the present embodiment includes Nt (Nt≧1) transmitters and Nr (Nr≧1, Nt+Nr≧4 or 3) receivers. .. The transmission device modulates and transmits at least one up-sweep or down-sweep continuous wave or pulse-modulated signal having a frequency sweep gradient, using transmission information including position, transmission frequency, and transmission time as a modulation signal. The receiving device receives a direct wave from the transmitting device or a reflected wave reflected from a target, and selects a start time at which the FFT output becomes maximum by changing a plurality of FFT (Fast Fourier Transform) start times, , And then demodulates to extract transmission information, synchronizes the received local signal with the received signal based on the transmitted information, further corrects the received local signal, and performs the beat frequency by the FFT processing. The target three-dimensional position (x, y) is calculated by observing the target and measuring the distance and angle of the target, and calculating the intersection point from the distance of three or more pairs of transmission and reception and the angle measurement value of the receiving device. , Z) or a two-dimensional position (x, y) is calculated.

第1の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the radar system which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムの時刻同期を説明するための波形図。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining time synchronization of the radar system according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムの時刻同期で使用されるアップスイープ−ダウンスイープの信号波形を示す波形図。FIG. 3 is a waveform diagram showing an up-sweep-down-sweep signal waveform used in time synchronization of the radar system according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムのローカル制御処理を説明するための波形図。FIG. 3 is a waveform chart for explaining local control processing of the radar system according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムにおいて、遠距離用スイープ波形を示す波形図。FIG. 3 is a waveform diagram showing a long-distance sweep waveform in the radar system according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るレーダシステムにおいて、送信装置が3個、受信装置が1個の場合の距離測定を様子を示す図。The figure which shows a mode that distance measurement is carried out in the radar system which concerns on 1st Embodiment when there are three transmitters and one receiver. 第1の実施形態に係るレーダシステムにおいて、目標位置を算出する様子を示す図。The figure which shows a mode that a target position is calculated in the radar system which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the radar system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダシステムのMRAVによる測距・測速の処理の流れを示すフローチャート。9 is a flowchart showing the flow of processing of distance measurement/speed measurement by MRAV of the radar system according to the second embodiment. 第2の実施形態に係るレーダシステムの送信信号波形を示す図。The figure which shows the transmission signal waveform of the radar system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダシステムのビート周波数算出処理について説明するための図。The figure for demonstrating the beat frequency calculation process of the radar system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダシステムの位相モノパルス観測処理について説明するための図。The figure for demonstrating the phase monopulse observation process of the radar system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダシステムにおいて、位相モノパルスから誤差電圧を求める処理について説明するための図。The figure for demonstrating the process which calculates|requires an error voltage from a phase monopulse in the radar system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るレーダシステムにおいて、4スイープの場合の処理について説明するための図。The figure for demonstrating the process in the case of 4 sweeps in the radar system which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the radar system which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係るレーダシステムにおいて、送信装置間のアイソレーション確保を実現するための概念を示す図。The figure which shows the concept for implement|achieving isolation isolation between transmitters in the radar system which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the radar system which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係るレーダシステムのMIMO処理部の具体的な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the concrete structure of the MIMO processing part of the radar system which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係るレーダシステムにおいて、仮想アレイ開口を形成する様子を示す概念図。The conceptual diagram which shows a mode that a virtual array aperture is formed in the radar system which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係るレーダシステムにおいて、送信及び受信のアンテナ座標系の一般例を示す図。The figure which shows the general example of the antenna coordinate system of transmission and reception in the radar system which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the radar system which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the radar system which concerns on 6th Embodiment. 第7の実施形態に係るレーダシステムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the radar system which concerns on 7th Embodiment.

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各実施形態の説明において、同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the description of each embodiment, the same parts will be denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

(第1の実施形態)
図1乃至図7を参照して、第1の実施形態に係るレーダシステムを説明する。このレーダシステムは、図1(a)に示すN個の送信装置11〜1Nと、図1(b)に示す1個の受信装置2とを備える。送信装置1i(iは1〜Nのいずれか)は、それぞれ送信アンテナ1i1と送信器1i2とを備え、各送信器1i2は送信部1i21と送信変調部1i22とを備える。受信装置2は、受信アンテナ21と受信器22と信号処理器23とを備える。受信器22は、受信部221とローカル制御部222とタイミング制御部223とを備える。信号処理器23は、Σ系のAD変換部231、FFT(Fast Fourier Transform)用ウェイト部232、FFT処理部233、CFAR処理部234、測距・測速処理部235、測角部236と、Δ系のAD変換部237、FFT用ウェイト部238、FFT処理部239を備え、さらに復調部23A、制御信号生成部23Bを備える。
(First embodiment)
A radar system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. This radar system includes N transmitters 11 to 1N shown in FIG. 1A and one receiver 2 shown in FIG. 1B. Each of the transmitters 1i (i is one of 1 to N) includes a transmission antenna 1i1 and a transmitter 1i2, and each transmitter 1i2 includes a transmitter 1i21 and a transmission modulator 1i22. The receiving device 2 includes a receiving antenna 21, a receiver 22, and a signal processor 23. The receiver 22 includes a receiver 221, a local controller 222, and a timing controller 223. The signal processor 23 includes a Σ-system AD conversion unit 231, an FFT (Fast Fourier Transform) weight unit 232, an FFT processing unit 233, a CFAR processing unit 234, a distance measurement/speed measurement processing unit 235, an angle measurement unit 236, and Δ. The system includes an AD conversion unit 237, an FFT weight unit 238, and an FFT processing unit 239, and further includes a demodulation unit 23A and a control signal generation unit 23B.

送信装置1iにおいて、アンテナ1i1は複数のアンテナ素子を配列して大開口アレイを形成してなるフェーズドアレイアンテナであり、送信器1i2から繰り返し供給される特定周波数の送信信号を指定方向に送出する。受信装置2において、アンテナ21は送信系と同様に複数のアンテナ素子を配列して大開口アレイを形成してなるフェーズドアレイアンテナであり、送信装置1iから送出された送信波の反射波を受信する。受信器22では、受信部221において、アンテナ21の複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された信号をビーム制御指示に従って位相制御を施し合成することで、任意の方向に受信ビームを形成して受信信号を取得し、ベースバンドに周波数変換する。このようにして得られた受信信号は信号処理器23に送られる。 In the transmitter 1i, the antenna 1i1 is a phased array antenna formed by arranging a plurality of antenna elements to form a large aperture array, and sends out a transmission signal of a specific frequency repeatedly supplied from the transmitter 1i2 in a designated direction. In the receiving device 2, the antenna 21 is a phased array antenna formed by arranging a plurality of antenna elements to form a large aperture array similarly to the transmitting system, and receives the reflected wave of the transmitting wave transmitted from the transmitting device 1i. .. In the receiver 22, in the receiver 221, the signals respectively received by the plurality of antenna elements of the antenna 21 are subjected to phase control in accordance with a beam control instruction and are combined to form a reception beam in an arbitrary direction to generate a reception signal. Obtain and frequency convert to baseband. The received signal thus obtained is sent to the signal processor 23.

上記信号処理器23は、受信信号をΣビーム系統とΔビーム系統に分配する。Σビーム系統に入力された受信信号は、AD(Analog-Digital)変換部231でデジタル信号に変換され、FFT(Fast Fourier Transformation)用ウェイト部232でFFT前処理としてウェイトを乗算され、FFT処理部233でFFT処理されて周波数領域のΣビーム信号に変換された後、CFAR処理部234で所定のスレショルドを超えるセル(時間サンプル)の検出が実行される。続いて、測距・測速処理部235において、CFAR検出セルについて測距・測速演算が行われ、その演算結果は測角部236に送られる。 The signal processor 23 distributes the received signal to the Σ beam system and the Δ beam system. The received signal input to the Σ beam system is converted into a digital signal by an AD (Analog-Digital) conversion unit 231, multiplied by a weight as FFT preprocessing by an FFT (Fast Fourier Transformation) weight unit 232, and then an FFT processing unit. After being FFT processed by 233 and converted into a Σ beam signal in the frequency domain, a CFAR processing unit 234 detects a cell (time sample) exceeding a predetermined threshold. Subsequently, the distance measurement/speed measurement processing unit 235 performs distance measurement/speed measurement calculation for the CFAR detection cell, and the calculation result is sent to the angle measurement unit 236.

一方、Δビーム系統に入力された受信信号は、AD変換部237でデジタル信号に変換され、FFT用ウェイト部238でFFT前処理としてウェイトを乗算され、FFT処理部239でFFT処理されて周波数領域のΔビーム信号に変換された後、上記測角部236に送られる。この測角部236は、Σビームの測距・測速演算結果とΔビーム信号から目標方向の測角を行う。 On the other hand, the received signal input to the Δ beam system is converted into a digital signal by the AD conversion unit 237, multiplied by weights as FFT preprocessing by the FFT weight unit 238, and FFT processed by the FFT processing unit 239 to perform frequency domain processing. After being converted into the Δ beam signal of, the beam is sent to the angle measuring unit 236. The angle measuring unit 236 measures the angle in the target direction from the distance measurement/speed measurement calculation result of the Σ beam and the Δ beam signal.

上記CFAR処理部234の出力は復調部23Aに送られ、受信信号から送信位置、送信時刻、送信周波数等の送信情報を復調する。制御信号生成部23Bは、復調結果に基づくローカル信号の出力タイミング、受信タイミングに対する制御信号を生成し、それぞれ受信器22のローカル制御部222、タイミング制御部223に送られる。 The output of the CFAR processing unit 234 is sent to the demodulation unit 23A and demodulates the transmission information such as the transmission position, the transmission time and the transmission frequency from the received signal. The control signal generation unit 23B generates control signals for the output timing and the reception timing of the local signal based on the demodulation result, and sends the control signals to the local control unit 222 and the timing control unit 223 of the receiver 22, respectively.

本実施形態に係るレーダシステムでは、送信装置、受信装置それぞれの間が離隔している。そこで、本実施形態は、装置間の時刻同期を高精度に調整する手法を提供する。 In the radar system according to this embodiment, the transmitter and the receiver are separated from each other. Therefore, the present embodiment provides a method of adjusting time synchronization between devices with high accuracy.

まず、図2を参照して時刻同期について説明する。なお、信号波形としては、図3に示すようにアップスイープ−ダウンスイープの連続波形で説明するが、アップスイープのみ、またダウンスイープのみの場合でも適用できる。また、本実施形態では、ビート周波数により距離、速度を算出するFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave、非特許文献1参照)、または、パルス変調されたFMICW(Frequency Modulated Interrupted Continuous Wave、非特許文献2参照)の手法を想定している。 First, the time synchronization will be described with reference to FIG. As the signal waveform, a continuous waveform of upsweep-downsweep as shown in FIG. 3 will be described, but it is applicable to only upsweep or downsweep. Further, in the present embodiment, an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave, see Non-Patent Document 1) that calculates a distance and a velocity based on a beat frequency, or a pulse-modulated FMICW (Frequency Modulated Interrupted Continuous Wave, see Non-Patent Document 2). The method is assumed.

まず、送信装置11では、図2(a)に示すように、ビート周波数軸で目標が存在しない周波数範囲を利用して、送信位置、送信時刻、送信周波数等の情報を表すビットコード(量子化した符号)を生成し、図2(b)に示すように、逆FFT処理によって時間領域の振幅変調波形を生成し、その振幅変調波形を用いて送信変調部1122により図2(c)に示すFMCWスイープ信号またはパルス変調されたFMICWスイープ信号を振幅変調する。ここで生成された変調信号は、送信部1121で電力増幅され、送信アンテナ111より送信される。送信アンテナ111は、広角指向性をもつアンテナを想定するが、目標方向が限定範囲にある場合には、その方向をカバーする送信指向性を有するものであってもよい。 First, in the transmission device 11, as shown in FIG. 2A, a bit code (quantization) representing information such as a transmission position, a transmission time, a transmission frequency, etc. is used by utilizing a frequency range in which no target exists on the beat frequency axis. 2(b), the amplitude modulation waveform in the time domain is generated by the inverse FFT processing, and the transmission modulation unit 1122 uses the amplitude modulation waveform as shown in FIG. 2(c). The FMCW sweep signal or the pulse-modulated FMICW sweep signal is amplitude-modulated. The modulated signal generated here is power-amplified by the transmitting unit 1121 and transmitted from the transmitting antenna 111. The transmission antenna 111 is assumed to be an antenna having a wide-angle directivity, but when the target direction is within a limited range, the transmission antenna 111 may have a transmission directivity that covers the direction.

ここで、上記変調信号について定式化すると次の通りである。ビート周波数軸において、目標の最大距離及び最大速度を設定すると、ビート周波数の最大値を算出することができる。

Figure 0006716352
The formula of the modulated signal is as follows. By setting the target maximum distance and maximum velocity on the beat frequency axis, the maximum value of the beat frequency can be calculated.
Figure 0006716352

送信装置では、上記ビート周波数の最大値を図2(a)に示す変調符号幅分以上の余裕を持たせた周波数に設定して、送信位置、送信中心周波数、送信時刻等の送信情報を含むレーダ送信波を生成する。受信装置では、そのレーダ送信波による目標からの反射信号を観測すれば、反射信号に目標の位置及び速度によるビート周波数に送信情報の変調符号が重畳しているため、復調して送信情報を得ることができる。この手法は、必要な情報を伝送するための通信回線を最低限にできるメリットが大きい。例えば、時々刻々変化が予想される中心周波数については、目標信号にリアルタイムに重畳することができる。 In the transmitter, the maximum value of the beat frequency is set to a frequency having a margin equal to or larger than the modulation code width shown in FIG. 2A, and the transmission information such as the transmission position, the transmission center frequency, and the transmission time is included. Generate a radar transmission wave. In the receiving device, when the reflected signal from the target due to the radar transmitted wave is observed, since the modulation code of the transmitted information is superimposed on the beat frequency depending on the target position and velocity in the reflected signal, the transmitted information is demodulated to obtain the transmitted information. be able to. This method has a great advantage that the number of communication lines for transmitting necessary information can be minimized. For example, the center frequency, which is expected to change moment by moment, can be superimposed on the target signal in real time.

上記変調符号は、例えば、送信情報により量子化した符号とし、周波数軸に0、1に対応した振幅で並べる。この変調信号を逆FFTすると、スイープ時間における情報を含んだ変調信号用の振幅・位相波形が得られる。この変調用の信号波形を用いて、周波数スイープ信号に対して変調して変調信号を得る。この変調信号により中心周波数fcのキャリア信号を変調し、送信波形とする。 The modulation code is, for example, a code quantized by transmission information, and is arranged with amplitudes corresponding to 0 and 1 on the frequency axis. When the inverse FFT is performed on this modulation signal, an amplitude/phase waveform for the modulation signal including information on the sweep time is obtained. Using this signal waveform for modulation, the frequency sweep signal is modulated to obtain a modulated signal. A carrier signal having a center frequency fc is modulated by this modulation signal to obtain a transmission waveform.

上記変調信号の他の例として、振幅は一定とし、位相を(0、π)等で変化(BPSK,QPSK)させて、逆FFTするようにしてもよい(非特許文献6参照)。 As another example of the modulated signal, the amplitude may be constant, the phase may be changed (BPSK, QPSK) by (0, π) or the like to perform inverse FFT (see Non-Patent Document 6).

受信装置2において、時刻同期調整する手法として、GPS(Global Positioning System)の受信情報と原子時計が示す時刻情報を用いて調整する手法があるが、時刻誤差は生じる。このため、本実施形態では、図2(d)に示すレーダ波の受信信号からそのキャリアに重畳された送信位置、送信時刻、送信周波数等の送信情報を図2(e)に示すように復調して抽出し、それを用いて受信処理を行う手法である。 As a method for time synchronization adjustment in the receiving device 2, there is a method of making adjustment using reception information of GPS (Global Positioning System) and time information indicated by an atomic clock, but a time error occurs. Therefore, in the present embodiment, the transmission information such as the transmission position, the transmission time, the transmission frequency, etc. superimposed on the carrier is demodulated from the reception signal of the radar wave shown in FIG. 2(d) as shown in FIG. 2(e). It is a method of performing reception processing using the extracted data.

この手法には、送信源からの直接波が受信できる場合と、送信と受信が見通し外で、目標反射波として受信される場合がある。送信情報を抽出するためには、高いSNで受信することが必要であるため、図3(a)に示す変調信号に対して、図3(b)に示すように、時刻同期制御により復調するためのスイープ周波数の開始時刻ΔtをNt通り変えて、図3(c)に示すそれぞれの場合のFFT後の目標信号の最大値により、同期したΔtselを選定する。この選定したΔtselにより、受信した場合の送信情報を復調部23Aで復調する。この手法としては、所定のスレショルドを用いて、超えたものを1、超えないものを0とすることにより、復調することができる。BPSKやQPSK等の位相変調の場合は、所定のスレショルドを超える信号のFFT出力の位相を検出して復調する。 In this method, there are cases where the direct wave from the transmission source can be received, and cases where the transmission and reception are out of sight and received as the target reflected wave. Since it is necessary to receive at a high SN in order to extract the transmission information, the modulated signal shown in FIG. 3(a) is demodulated by time synchronization control as shown in FIG. 3(b). The start time Δt of the sweep frequency is changed by Nt, and the synchronized Δtsel is selected according to the maximum value of the target signal after FFT in each case shown in FIG. According to the selected Δtsel, the transmission information when received is demodulated by the demodulation unit 23A. As a method of this, demodulation can be performed by using a predetermined threshold and setting 1 for exceeding and 0 for not exceeding. In the case of phase modulation such as BPSK or QPSK, the phase of the FFT output of a signal that exceeds a predetermined threshold is detected and demodulated.

以上により、送信情報を復調でき、送信情報を含む図2(e)のビ−ト信号を用いて、以降に示す測距/測速を行うことができる。この際、ビート周波数は変調符号分の幅をもつため、アップスイープとダウンスイープのペアリングをする場合には、例えば、変調符号幅のうち、最初のビート周波数のみを用いればよい。 As described above, the transmission information can be demodulated, and the distance measurement/speed measurement described below can be performed using the beat signal of FIG. 2(e) including the transmission information. At this time, since the beat frequency has a width corresponding to the modulation code, when pairing the up sweep and the down sweep, for example, only the first beat frequency in the modulation code width may be used.

ただし、複数目標が近接している場合には、重畳して分離できない場合も考えられる。この対策としては、送信情報を含むレーダ波と含まないレーダ波を交互に送信する手法がある。例えば、複数のアップスイープ(ダウンスイープ)を積分する単位を1バーストとしてバースト単位で交互に送信情報の有無を繰り返す。また、第2の実施形態に示すように、ダウンスイープまたはアップスイープのみで測距/測速ができる場合には、アップスイープ(ダウンスイープ)は送信情報有り、ダウンスイープ(アップスイープ)に送信情報無しとして繰り返す手法もある。受信側では、送信情報の有無は、復調できるか否かで区別することができる。以降の測距/測速の説明においては、レーダ波の送信情報の有無に関わらず、アップチャープ信号とダウンチャープ信号のペアリングを用いる手法について述べる。送信源の送信時刻を取得できれば、制御信号生成部23Bにより制御信号を生成し、タイミング制御部223により、図4(a)、(b)に示すように、受信信号に対するローカル信号のタイミングを合わせる。また、送信情報には、送信源の送信周波数が含まれるため、この送信情報によりローカル制御部222にてローカル信号の周波数を調整し、ローカル信号の時間タイミングと周波数を調整したローカル信号でビート周波数を得て、AD変換部231によりデジタル信号に変換する。 However, when a plurality of targets are close to each other, it is possible that they cannot be separated by superimposing them. As a countermeasure, there is a method of alternately transmitting a radar wave containing transmission information and a radar wave not containing transmission information. For example, the unit for integrating a plurality of up-sweeps (down-sweeps) is one burst, and the presence or absence of transmission information is alternately repeated in burst units. Further, as shown in the second embodiment, when distance measurement/speed measurement can be performed by only down sweep or up sweep, there is transmission information in up sweep (down sweep) and no transmission information in down sweep (up sweep). There is also a method of repeating. On the receiving side, the presence/absence of transmission information can be distinguished by whether or not demodulation is possible. In the following description of distance measurement/velocity measurement, a method of using pairing of an up-chirp signal and a down-chirp signal will be described regardless of the presence or absence of transmission information of radar waves. If the transmission time of the transmission source can be acquired, the control signal generation unit 23B generates a control signal, and the timing control unit 223 adjusts the timing of the local signal with respect to the reception signal as shown in FIGS. 4(a) and 4(b). .. In addition, since the transmission information includes the transmission frequency of the transmission source, the local control unit 222 adjusts the frequency of the local signal based on the transmission information, and the beat frequency of the local signal whose time timing and frequency are adjusted. Then, the AD converter 231 converts the obtained signal into a digital signal.

入力信号は、FFT用ウェイト部232でFFT用ウェイトが乗算された後、FFT処理部233で周波数領域の信号に変換してビート周波数を抽出し、CFAR処理部234により所定スレショルドを超えた信号を検出して、測距・測速演算部235により測距・測速演算を行う。この手法としては、ダウンスイープとアップスイープ信号のペアリングを用いるFMCW方式(非特許文献1参照)がある。 The FFT weighting unit 232 multiplies the input signal by the FFT weight, the FFT processing unit 233 converts the input signal into a frequency domain signal to extract a beat frequency, and the CFAR processing unit 234 extracts a signal that exceeds a predetermined threshold. The distance is detected, and the distance/speed calculation unit 235 performs distance/speed calculation. As this method, there is an FMCW method (see Non-Patent Document 1) that uses pairing of down sweep and up sweep signals.

これを定式化する。受信信号から、アップスイープ信号とダウンスイープ信号を抽出して、ビート周波数軸上の信号に変換する。この周波数軸の信号を用いて、アップ系列とダウン系列の信号をFFTした結果より、振幅が極値をもつ周波数を抽出する。この関係式を次に示す。

Figure 0006716352
This is formalized. An up-sweep signal and a down-sweep signal are extracted from the received signal and converted into a signal on the beat frequency axis. A frequency having an extreme value in amplitude is extracted from the result of FFT of an up-series signal and a down-series signal using the signal on the frequency axis. This relational expression is shown below.
Figure 0006716352

Figure 0006716352
Figure 0006716352

一方、距離による周波数frと目標速度によるドップラー周波数fdは、次式となる。

Figure 0006716352
On the other hand, the frequency fr according to the distance and the Doppler frequency fd according to the target speed are given by the following equation.
Figure 0006716352

(3)式をRとVで展開し、(2)式を代入すると、次式となる。

Figure 0006716352
When the formula (3) is expanded with R and V and the formula (2) is substituted, the following formula is obtained.
Figure 0006716352

ただし、目標が遠距離にある場合には、アップスイープ(ダウンスイープ)の1スイープ分の信号が目標距離に応じて遅延して受信される。このため、受信系のローカル信号との差分を用いてビート周波数を観測するには、図5(a)の送信信号に対して図5(b)に示すようにローカル信号を延伸する必要がある。すなわち、送信ダウンスイープ(アップスイープ)時間においても、ローカル信号はアップスイープ(ダウンスイープ)とダウンスイープ(アップスイープ)の両者を同時にスイープしておく必要がある。 However, when the target is at a long distance, a signal for one sweep of up sweep (down sweep) is received with a delay according to the target distance. Therefore, in order to observe the beat frequency by using the difference from the local signal of the receiving system, it is necessary to extend the local signal as shown in FIG. 5B with respect to the transmission signal of FIG. .. That is, even during the transmission down-sweep (up-sweep) time, it is necessary for the local signal to sweep both up-sweep (down-sweep) and down-sweep (up-sweep) at the same time.

また、測角については、図1の系統で、Δ(ΔAZ、ΔEL)を用いて、検出したΣと同じビート周波数の成分を用いて、モノパルス測角(非特許文献3参照)等により角度を演算出力することができる。 Further, regarding the angle measurement, in the system of FIG. 1, the angle is determined by the monopulse angle measurement (see Non-Patent Document 3) using Δ(ΔAZ, ΔEL) and the component of the same beat frequency as the detected Σ. It can be calculated and output.

ここで、送信装置を図6に示すように3台とすると、受信装置についても同様の処理を行うことにより、送信装置Tx1から受信装置Rxまで、送信装置Tx2から受信装置Rxまで、送信装置Tx3から受信装置Rxまでの各々の距離として、R1、R2、R3を得ることができる。 Here, assuming that the number of transmitting devices is three as shown in FIG. 6, the same process is performed for the receiving devices, so that the transmitting devices Tx1 to Rx, the transmitting devices Tx2 to Rx, and the transmitting device Tx3. R1, R2, and R3 can be obtained as the respective distances from the receiver to the receiving device Rx.

この距離を用いて、図7に示すように、目標位置(x,y,z)を算出する。この手法としては、R1の球面とR2及びR3の楕円球面の交点となる。その中で、受信レーダ装置により観測したAZ角、EL角方向の3次元の位置を中心に、所定の範囲内を目標存在領域として、その中の交点を算出する。解で算出できない場合は、目標存在領域内の点を(x,y,z)の格子点に分割し、各々の点で次式の値が最小となる点(x,y,z)を算出する。

Figure 0006716352
Using this distance, the target position (x, y, z) is calculated as shown in FIG. This method is the intersection of the sphere of R1 and the ellipsoid of R2 and R3. Among them, an intersection point is calculated with a target existing area within a predetermined range centered on a three-dimensional position in the AZ angle and EL angle directions observed by the reception radar device. If the solution cannot be calculated, the points in the target existing area are divided into (x, y, z) grid points, and the point (x, y, z) at which the value of the following formula is the minimum is calculated for each point. To do.
Figure 0006716352

なお、受信装置が送受信機能を持つ場合には、送信装置は2台でよく、同様の方法での交線の中点を目標の3次元の観測位置として出力することができる。 If the receiving device has a transmitting/receiving function, the number of transmitting devices may be two, and the midpoint of the intersection line can be output as a target three-dimensional observation position in the same manner.

また、例えば、送信装置1台の場合に受信装置3台あれば、同様にR1〜R3が得られるため、同様の手法で3次元の位置を決めることができる。 Further, for example, if there are three receiving devices in the case of one transmitting device, R1 to R3 can be obtained in the same manner, so that the three-dimensional position can be determined by the same method.

また、複数の送信装置の場合には、目標のSNが低いレーダが含まれる場合があり、そのまま3次元の位置を算出すると、位置誤差が増える場合が考えられる。この対策のため、SN値に所定のスレショルドを設けて、スレショルド以上の送信装置〜受信装置の値を用いて位置を算出するようにしてもよい。 Further, in the case of a plurality of transmitters, a radar having a low target SN may be included, and if the three-dimensional position is calculated as it is, a position error may increase. For this measure, a predetermined threshold may be provided for the SN value, and the position may be calculated using the values of the transmitting device to the receiving device that are equal to or higher than the threshold.

また、上記は目標の3次元の位置を出力する場合について述べたが、目標の2次元の位置(x,y)を出力する場合は、送信装置+受信装置の数は、送信装置2台+受信装置1台以上、または、送信装置1台+受信装置2台以上であればよい。 In addition, the above has described the case of outputting the target three-dimensional position, but when outputting the target two-dimensional position (x, y), the number of transmitters+receivers is two transmitters+ It may be one or more receiving devices or one transmitting device+two receiving devices.

以上のように、本実施形態は、Nt(Nt≧1)台の送信装置とNr(Nr≧1、Nt+Nr≧4)台の受信装置において、位置、送信周波数、送信時刻等の送信情報を変調信号として、周波数スイープ勾配をもつアップスイープまたはダウンスイープの少なくとも1つの連続波またはパルス変調した信号(FMCWまたはFMICW等)を変調して送信する。受信装置では、送信装置からの直接波または目標から反射した受信波を、FFTの開始時間を複数通り変えた場合のFFT出力が最大となる開始時間を選定して、必要に応じて積分した後、復調して送信情報を抽出し、その送信情報に基づいて受信ローカル信号を受信した信号に同期させ、さらに受信ローカル信号を補正して、FFT処理によってビート周波数を観測し、その観測したビート周波数により目標の測距(必要に応じて、測速、測角)を行い、送信と受信の3組以上の距離Rと受信装置の測角値とから交点を算出することにより、目標の3次元位置(x,y,z)を算出(通信による受信ローカル補正と位置算出)することができる。 As described above, in the present embodiment, in Nt (Nt≧1) transmitters and Nr (Nr≧1, Nt+Nr≧4) receivers, transmission information such as position, transmission frequency, and transmission time is transmitted. Is used as a modulation signal to modulate and transmit at least one continuous wave or pulse-modulated signal (FMCW or FMICW) of up sweep or down sweep having a frequency sweep gradient. In the receiving device, the direct wave from the transmitting device or the received wave reflected from the target is selected as the start time that maximizes the FFT output when the start time of the FFT is changed in multiple ways, and after integration if necessary. , Demodulate and extract transmission information, synchronize the received local signal with the received signal based on the transmission information, further correct the received local signal, observe the beat frequency by FFT processing, and observe the observed beat frequency The target distance measurement (speed measurement and angle measurement if necessary) is performed, and the intersection point is calculated from the distance R of three or more pairs of transmission and reception and the angle measurement value of the reception device, thereby obtaining the three-dimensional position of the target. It is possible to calculate (x, y, z) (receive local correction and position calculation by communication).

上記構成の結果、連続波による積分を用いて、レーダ波の送信情報を高いSN(信号対雑音電力比)で検出し、その情報を用いて受信ローカル信号を制御して、ビート周波数により距離等を観測することで、3次元の目標の位置を観測することができる。 As a result of the above-mentioned configuration, the transmission information of the radar wave is detected at a high SN (signal-to-noise power ratio) by using the integration of the continuous wave, and the received local signal is controlled by using the information, and the distance etc. is controlled by the beat frequency. By observing, the position of the three-dimensional target can be observed.

また、本実施形態では、アップ(ダウン)スイープ及びダウン(アップ)スイープのローカル信号を遠距離からの目標信号を受信するように延長している。すなわち、遠距離からの反射信号の場合でも、時間延伸したローカル信号を用いているので、ビート周波数を観測することができる。 Further, in this embodiment, the local signals of up (down) sweep and down (up) sweep are extended so as to receive a target signal from a long distance. That is, even in the case of a reflected signal from a long distance, since the time-extended local signal is used, the beat frequency can be observed.

(第2の実施形態)(MRAVによる位置出力)
第1の実施形態では、FMCWを用いて距離及び速度を算出する手法を述べた。本実施形態では、MRAV(Measurement Range after measurement Velocity)手法(特許文献1参照)を用いる手法について述べる。系統を図8に示す。図1に示した第1の実施形態と異なる点は、測距・測速処理部235に代わってMRAV処理部23Cを用いたことにある。
(Second embodiment) (position output by MRAV)
In the first embodiment, the method of calculating the distance and the velocity using the FMCW has been described. In the present embodiment, a method using an MRAV (Measurement Range after measurement Velocity) method (see Patent Document 1) will be described. The system is shown in FIG. The difference from the first embodiment shown in FIG. 1 is that an MRAV processing unit 23C is used instead of the distance measurement/speed measurement processing unit 235.

MRAV処理部23Cを採用した受信装置において、測距・測速の計測処理を図9に示す。送信信号波形としては、本実施形態では、例えば図5に示すような三角スイープであるが、ここでは簡単のため、図10に示すように、ダウンスイープ(アップスイープでも同様)のみを抽出した場合について説明する。三角スイープの場合は、ダウンスイープとアップスイープの各々について処理し、その距離及び速度の平均値やSNの高い方の距離及び速度を出力とする。また、簡単のため1サイクルで2回のスイープを生成する場合について述べるが、n(n≧2)回の場合でも同様である。 FIG. 9 shows a measurement process of distance measurement/speed measurement in the receiving device adopting the MRAV processing unit 23C. In the present embodiment, the transmission signal waveform is, for example, a triangular sweep as shown in FIG. 5, but here, for simplification, as shown in FIG. 10, when only down sweep (the same applies to up sweep) is extracted. Will be described. In the case of the triangular sweep, each of the down sweep and the up sweep is processed, and the average value of the distance and the speed thereof and the distance and the speed of the higher SN are output. Further, for simplification, the case of generating the sweep twice in one cycle will be described, but the same applies to the case of n (n≧2) times.

(1) 1サイクル内で最初に送出されるスイープする信号(以下、スイープ1)を受信して、スイープ1のサンプル系列をFFT処理し、周波数領域の位相モノパルス信号を得る(ステップST1)。
(2)スイープ1のFFT結果からスレッショルドを検出する(ステップST2)。
(3) スレッショルドに基づいてピーク信号をもつビート周波数fpを抽出し保存する(ステップST3)。
(4) 次のスイープの存在を判断する(ステップST4)。ここでは、スイープ1から時間T12後に送信されるスイープ2を指定して(ステップST5)、上記ステップST1〜ST4の処理を実行する。
(5) 上記スイープ1,2のビート周波数fpを用いて、目標の速度V=(R2−R1)/T12を算出し(ステップST6)、相対距離R1とR2を算出する(ステップST7)。このようにして得られた目標情報を保存し(ステップST8)、計測サイクルでの全ての目標対象について上記のステップST6〜ST8の処理を実行する(ステップST9,ST10)。
(1) Receive a signal to be swept (firstly referred to as sweep 1) transmitted first in one cycle, perform FFT processing on the sample sequence of sweep 1, and obtain a phase monopulse signal in the frequency domain (step ST1).
(2) The threshold is detected from the FFT result of sweep 1 (step ST2).
(3) The beat frequency fp having a peak signal is extracted and stored based on the threshold (step ST3).
(4) The presence of the next sweep is judged (step ST4). Here, the sweep 2 transmitted after the time T12 from the sweep 1 is designated (step ST5), and the processes of the steps ST1 to ST4 are executed.
(5) Using the beat frequencies fp of the sweeps 1 and 2, the target speed V=(R2-R1)/T12 is calculated (step ST6), and the relative distances R1 and R2 are calculated (step ST7). The target information thus obtained is stored (step ST8), and the processes of steps ST6 to ST8 are executed for all target objects in the measurement cycle (steps ST9, ST10).

ここで、相対距離Rは次式となる。

Figure 0006716352
Here, the relative distance R is given by the following equation.
Figure 0006716352

ビート周波数fpとステップST6で算出した速度Vを用いると、次の連立方程式により、距離Rと速度Vを算出することができる。

Figure 0006716352
Using the beat frequency fp and the velocity V calculated in step ST6, the distance R and the velocity V can be calculated by the following simultaneous equations.
Figure 0006716352

以上の方式は、ビート周波数により速度を算出した後、距離を算出することからMRAV(Measurement Range after measurement Velocity)方式(特許文献1参照)と呼ぶ。 The above method is called an MRAV (Measurement Range after measurement Velocity) method (see Patent Document 1) because the distance is calculated after the velocity is calculated by the beat frequency.

この際に、ビート周波数の観測精度を向上させる方式がある。特に、目標速度が低い場合等、スイープ間でビート周波数が同一バンク内になる場合には、同一バンク内で図11(a),(b)に示すように移動する目標のビート周波数を精度よく算出する必要がある。この対策として、図12に示すように、角度軸で用いる位相モノパルス(非特許文献2参照)を周波数軸に用いて、バンク内の周波数を高精度に観測する手法である。以下に手順を示す。 At this time, there is a method for improving the accuracy of beat frequency observation. In particular, when the beat frequency is in the same bank between sweeps, such as when the target speed is low, the target beat frequency that moves within the same bank as shown in FIGS. 11A and 11B is accurately measured. Need to calculate. As a countermeasure against this, as shown in FIG. 12, a phase monopulse used in the angle axis (see Non-Patent Document 2) is used in the frequency axis to observe the frequency in the bank with high accuracy. The procedure is shown below.

(1a)周波数軸モノパルス
抽出した目標の周波数のΣ(f)とΔ(f)を用いて、次式の誤差電圧εを算出する。なお、誤差電圧εは、図13(a)に示す位相モノパルスΣ、Δにおいて、図13(b)に示すように、目標の観測周波数に対応する。

Figure 0006716352
(1a) Frequency axis monopulse
The error voltage ε of the following equation is calculated using the extracted target frequency Σ(f) and Δ(f). The error voltage ε corresponds to the target observation frequency in the phase monopulses Σ and Δ shown in FIG. 13A, as shown in FIG. 13B.
Figure 0006716352

(2a) 予め保存してあるΣとΔの周波数特性を用いて算出した誤差電圧εの基準値ε0をテーブル化(ε0と周波数fとの対応関係)しておき、その基準テーブルを用いて、上記の観測値εから、高精度な周波数fpを抽出する。 (2a) A reference value ε0 of the error voltage ε calculated using the frequency characteristics of Σ and Δ stored in advance is tabulated (correspondence between ε0 and frequency f), and the reference table is used to A highly accurate frequency fp is extracted from the above observed value ε.

(3a) この周波数fpを用いて、第2の実施形態の(1)〜(5)の手順により、距離と速度を算出する。 (3a) Using this frequency fp, the distance and speed are calculated by the procedure of (1) to (5) of the second embodiment.

なお、重みづけについては、−1または1以外に、サイドローブを低減するためにテーラーウェイト(非特許文献4参照)等のウェイトを乗算してもよい。 Regarding weighting, in addition to -1 or 1, weights such as a tailor weight (see Non-Patent Document 4) may be multiplied in order to reduce side lobes.

以上の処理は、2スイープの場合について述べたが、一般的に複数スイープの場合でもよい。例として、4スイープの場合を図14(a),(b)に示す。スイープ時間に対する4点のビート周波数の勾配より速度を算出する際に、直線フィッティング等を用いればよい。 The above processing has been described with respect to the case of two sweeps, but generally, the case of multiple sweeps may also be used. As an example, the case of 4 sweeps is shown in FIGS. When calculating the velocity from the gradient of the beat frequency at four points with respect to the sweep time, linear fitting or the like may be used.

また、角度軸のモノパルス演算は、Σ信号を用いてCFAR処理部234で検出したセルについて行う。また、測角部237において、ビーム出力のΣとΔを用いて測角を行い、Az角及びEL角を算出する。 Further, the angular axis monopulse calculation is performed on the cell detected by the CFAR processing unit 234 using the Σ signal. Further, in the angle measuring unit 237, the angle is measured using Σ and Δ of the beam output, and the Az angle and the EL angle are calculated.

以上のように、本実施形態では、測距・測速手法として、連続波によるMRAV手法を採用しているので、アップスイープとダウンスイープによるペアリングを用いずに、複数目標の3次元の位置等を出力することができる。 As described above, in the present embodiment, since the MRAV method using continuous waves is adopted as the distance measuring/speed measuring method, the three-dimensional position of a plurality of targets, etc. can be obtained without using pairing by up-sweep and down-sweep. Can be output.

(第3の実施形態)送信アイソレーション
本実施形態では、送信間のアイソレーションを確保するために、送信装置1i1、受信装置2をそれぞれ図15(a),(b)に示すような系統とし、複数の送信装置(Nt≧2)それぞれのスイ−プ信号の周波数帯域を送信装置毎に変える方式である。
(Third Embodiment) Transmission Isolation In the present embodiment, in order to ensure isolation between transmissions, the transmission device 1i1 and the reception device 2 are configured as shown in FIGS. 15(a) and 15(b), respectively. , The frequency band of the sweep signal of each of the plurality of transmitters (Nt≧2) is changed for each transmitter.

すなわち、本実施形態に係るレーダシステムは、図16(a)に示すように、各送信装置1iにおいて、送信変調部1i22によって互いにスイープ周波数帯域を変える。一方、受信装置2では、各送信装置1iからの信号を受信するために、図16(b)のように、ローカル制御部222aにおいて、Nr通りのスイープに対応したスイープで順に受信して信号検出する。受信系のNrチャンネルを備える場合は並列処理となり、1チャンネルのみの場合は、時系列に切り替えて受信する必要がある。 That is, in the radar system according to the present embodiment, as shown in FIG. 16A, in each transmitter 1i, the transmission modulator 1i22 changes the sweep frequency band from each other. On the other hand, in the receiver 2, in order to receive the signal from each transmitter 1i, as shown in FIG. 16B, the local control unit 222a sequentially receives Nr sweeps corresponding to sweeps and detects signals. To do. If the receiving system has Nr channels, parallel processing is performed, and if there is only one channel, it is necessary to switch and receive in time series.

受信器22やAD変換部231では、ビート周波数に応じて所定の帯域幅の信号のみ受信するので、スイープ信号帯域が異なる送信装置1iからの信号は、送信と受信のスイープ帯域が合致しない場合以外は受信しないため、送信装置間のアイソレーションを確保することができる。 Since the receiver 22 and the AD conversion unit 231 receive only a signal having a predetermined bandwidth according to the beat frequency, signals from the transmission device 1i having different sweep signal bands are different from each other except when the transmission and reception sweep bands do not match. Is not received, isolation between transmitters can be secured.

以上のように本実施形態では、複数の送信装置(Nr≧2)の場合に、スイ−プ信号の周波数帯域を送信装置毎に変えるようにし、ロ−カル周波数のスイープ帯域を順に変えながら観測することで、送信装置の送信信号のアイソレーションを確保して、偽目標を抑えて観測することができる。 As described above, in the present embodiment, in the case of a plurality of transmitters (Nr≧2), the frequency band of the sweep signal is changed for each transmitter, and the observation is performed while sequentially changing the sweep band of the local frequency. By doing so, it is possible to ensure isolation of the transmission signal of the transmission device, suppress false targets, and observe.

(第4の実施形態)MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)
本実施形態は、受信開口面積が小さい場合に、MIMO(非特許文献5参照)を用いて、送受仮想アレイの開口面積を大きくして、角度分解能を向上する手法である。
(Fourth Embodiment) MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)
In the present embodiment, when the receiving aperture area is small, MIMO (see Non-Patent Document 5) is used to increase the aperture area of the virtual transmit/receive array to improve the angular resolution.

図17及び図18に系統を示し、図19に実開口と仮想アレイ開口の一例を示し、図20に送信及び受信のアンテナ座標系の一般例を示す。図は送信及び受信を同一アンテナ開口に含める場合の例であるが、少なくとも、マルチスタティック用の送信と受信が別の構成の場合でもよい。 17 and 18 show the system, FIG. 19 shows an example of the real aperture and the virtual array aperture, and FIG. 20 shows a general example of the antenna coordinate system for transmission and reception. Although the figure shows an example in which transmission and reception are included in the same antenna aperture, at least transmission and reception for multi-static may have different configurations.

図17(a)において、送信装置1iはアンテナ1i1aをN素子のアレイアンテナとする。また、図17(b)において、受信装置2はアンテナ21aをM素子のアレイアンテナとし、信号処理器23のAD変換部231,237とFFT用ウェイト部232,238との間に、図18に示すMIMO処理部23Dを配置する。このMIMO処理部23Dは、図18に示すように、仮想アレイ変換部23D1とビーム形成部23D2とを備える。 In FIG. 17A, the transmitter 1i uses the antenna 1i1a as an N-element array antenna. Further, in FIG. 17B, the receiving device 2 uses the antenna 21a as an M element array antenna, and is arranged between the AD conversion units 231 and 237 and the FFT weight units 232 and 238 of the signal processor 23 as shown in FIG. The MIMO processing unit 23D shown is arranged. As shown in FIG. 18, this MIMO processing unit 23D includes a virtual array conversion unit 23D1 and a beam forming unit 23D2.

すなわち、MIMOでは、N素子の送信装置1iにおいて、アイソレーションをとるために異なる変調方式で送信変調して送信する。受信装置2では、アンテナ21aをアレイアンテナとして、アレイアンテナの各素子(M素子)で受信した信号をそれぞれ受信器22の受信部221で周波数変換した後、信号処理器23のAD変換部231でデジタル信号に変換して、M素子分のデジタル信号を得る。そして、MIMO処理部23Dの仮想アレイ変換部23D1において、M素子分のデジタル信号を用いて各々N素子分の送信変調にマッチした参照信号で復調し、N×Mの信号を得る。 That is, in MIMO, the N-element transmission apparatus 1i performs transmission modulation using different modulation schemes for isolation and transmission. In the receiving device 2, the antenna 21a is used as an array antenna, and the signals received by the respective elements (M elements) of the array antenna are frequency-converted by the receiving unit 221 of the receiver 22, respectively, and then by the AD conversion unit 231 of the signal processor 23. It is converted into a digital signal to obtain a digital signal for M elements. Then, in the virtual array converter 23D1 of the MIMO processor 23D, the digital signals for M elements are used to demodulate with reference signals that match the transmission modulation for N elements, respectively, to obtain N×M signals.

これを以下に定式化する。送信アンテナ(N個の送信装置)と受信アンテナ(M素子のアレイ)の信号をそれぞれA,Bと表すと次式となる。

Figure 0006716352
This is formulated below. When the signals of the transmitting antenna (N transmitting devices) and the receiving antenna (array of M elements) are represented by A and B, respectively, the following equations are obtained.
Figure 0006716352

Figure 0006716352
Figure 0006716352

これより、各要素は次式となる。

Figure 0006716352
From this, each element becomes the following equation.
Figure 0006716352

次に、各送受信素子信号を行列の要素で表現すると、次式となる。

Figure 0006716352
Next, when each transmission/reception element signal is expressed by a matrix element, the following equation is obtained.
Figure 0006716352

この仮想アレイの各信号(an・bm)は、送信装置によるアレイと受信装置のアレイの位置ベクトルの合成の位置に仮想アレイ素子があるのと等価であり、開口を仮想的に大きくすることができる。 Each signal (an·bm) of this virtual array is equivalent to a virtual array element being present at the position where the position vector of the array of the transmitter and the position vector of the array of the receiver are combined, and it is possible to enlarge the aperture virtually. it can.

送受信ビーム出力は、ビーム形成により、(13)式の要素にサイドローブ低減用のウェイトと、サイドローブ低減用のウェイトを乗算後に加算することで、次式となる。

Figure 0006716352
The transmit/receive beam output is given by the following equation by multiplying the element of equation (13) by the side lobe reduction weight and the side lobe reduction weight by beam forming and adding them.
Figure 0006716352

これにより、例えばM=1、N=4の場合は、図19(a)に示す実開口について、図19(b)に示すように送受信の仮想アレイ開口として、大開口のアンテナを構成することができ、角度分解能を向上できる。 Thus, for example, in the case of M=1 and N=4, the large aperture antenna should be configured as a virtual array aperture for transmission and reception with respect to the real aperture shown in FIG. 19A as shown in FIG. 19B. The angular resolution can be improved.

以上のように、本実施形態では、複数の送信装置を受信開口程度離隔して配置し、受信装置側でMIMOによる仮想アレイを用いて観測し、送受信MIMO処理を行うようにしているので、送受信による仮想アレイの開口を大きくした上で測角することができ、角度精度を向上させることができる。 As described above, in the present embodiment, a plurality of transmitters are arranged at a distance of about the reception aperture, and the receivers perform observation using a virtual array of MIMO to perform transmission/reception MIMO processing. It is possible to measure the angle after enlarging the aperture of the virtual array by, and improve the angle accuracy.

(第5の実施形態)見通し外反射装置
送信装置から受信装置が見通し外の場合は、受信装置では直接波を受信することができないため、通信手段としては、目標からの反射波を利用する。ただし、目標からの反射波が小さい場合には、SN(信号対雑音電力比)が低くて復調することができず、送信情報を得ることができない場合も考えられる。本実施形態では、その対策について述べる。
(Fifth Embodiment) Non-Line-of-Sight Reflecting Device When the receiving device is out of the line-of-sight from the transmitting device, the receiving device cannot directly receive the wave, and therefore the reflected wave from the target is used as the communication means. However, when the reflected wave from the target is small, the SN (signal-to-noise power ratio) is low and demodulation cannot be performed, so that transmission information cannot be obtained. In this embodiment, the countermeasure will be described.

この対策のために、図21に示すように、送信装置及び受信装置からの見通し内に反射球等の反射装置1001〜100Pを配置する手法である。見通し内に配置するためには、一般に高度をあげる必要がある。その手法には、送信源の装置にバルーン状の反射体を装着する等、種々の手法が考えられる。 As a countermeasure against this, as shown in FIG. 21, a reflecting device 1001 to 100P such as a reflecting sphere is arranged within the line of sight from the transmitting device and the receiving device. Generally, it is necessary to raise the altitude in order to place it in the line of sight. As the method, various methods such as mounting a balloon-shaped reflector on the device of the transmission source can be considered.

以上のように、本実施形態では、送信装置からの直接波を、見通し内の高度に配置した反射装置を経由して、受信装置に伝送するようにしているので、送信装置が受信装置からみて、見通し外の場合でも、反射装置による反射波を観測することができ、高いSNで送信情報を得て、それを用いてローカル信号を制御することで、高いSNでビート周波数を観測することができ、レーダ観測精度を高めることができる。 As described above, in the present embodiment, the direct wave from the transmitting device is transmitted to the receiving device via the reflecting device disposed at a high line-of-sight position. Even in the case of non-line-of-sight, the reflected wave by the reflection device can be observed, the transmission information can be obtained with a high SN, and the local signal can be controlled using the transmitted information, whereby the beat frequency can be observed with a high SN. Therefore, the radar observation accuracy can be improved.

(第6の実施形態)見通し外データリンク
第5の実施形態では、送信源から受信装置が見通し外の場合に、直接を受信できない対策のため、目標からの反射波を利用する手法について述べた。本実施形態では、別の対策について述べる。
(Sixth Embodiment) Non-line-of-sight data link In the fifth embodiment, a method of using a reflected wave from a target has been described as a measure to prevent direct reception when the receiving device is out-of-line from the transmission source. .. In this embodiment, another measure will be described.

その対策として、図22(a)に示すように送信装置1iを送受信装置1iaとして、その間で送信波によりデータリンクを形成し、各送受信装置1iaで送信情報を共有する。受信装置は、図22(b)に示すように、第1の実施形態と同様である。 As a countermeasure against this, as shown in FIG. 22A, the transmission device 1i is used as a transmission/reception device 1ia, and a data link is formed by a transmission wave between them, and the transmission information is shared by each transmission/reception device 1ia. The receiving device is the same as that of the first embodiment, as shown in FIG.

具体的には、送受信装置3i(iは1〜N)を送受共用アンテナ3i1と送信装置3i2と受信装置3i3で構成し、送信装置3i2を送信部3i21と送信変調部3i22で構成し、受信装置3i3を受信部3i31、AD変換部3i32、FFT用ウェイト部3i33、FFT処理部3i34、CFAR処理部3i35、復調部3i36、時刻同期制御部3i37、変調信号生成部3i38で構成する。 Specifically, the transmitter/receiver 3i (i is 1 to N) is configured by the transmission/reception shared antenna 3i1, the transmitter 3i2, and the receiver 3i3, and the transmitter 3i2 is configured by the transmitter 3i21 and the transmission modulator 3i22. 3i3 includes a receiving unit 3i31, an AD converting unit 3i32, an FFT weighting unit 3i33, an FFT processing unit 3i34, a CFAR processing unit 3i35, a demodulating unit 3i36, a time synchronization control unit 3i37, and a modulation signal generating unit 3i38.

上記構成による送受信装置3iでは、受信装置3i3の復調部3i36により、他の送受信装置の送信波を受信してその送信情報を復調し、自己の送信情報と合わせて他の送受信装置に伝送するために変調信号生成部3i32にて変調信号を生成し、送信変調部3i22に送信する。 In the transmission/reception device 3i having the above-described configuration, the demodulation unit 3i36 of the reception device 3i3 receives the transmission wave of the other transmission/reception device, demodulates the transmission information, and transmits the transmission information to the other transmission/reception device together with its own transmission information. Then, the modulation signal generation unit 3i32 generates a modulation signal and transmits it to the transmission modulation unit 3i22.

受信装置2では、見通し内の送受信装置からの送信波を受信して復調し、その送信情報を用いてローカル信号を制御する。これにより、見通し外でも送受信装置の位置、送信時刻、送信周波数等を認識できるため、目標の3次元の位置を観測することができる。 The receiving device 2 receives and demodulates the transmitted wave from the line-of-sight transmitting/receiving device, and controls the local signal using the transmitted information. As a result, the position of the transmitter/receiver, the transmission time, the transmission frequency, and the like can be recognized even outside the line of sight, so that the target three-dimensional position can be observed.

以上のように、本実施形態では、送受信装置間でレーダ通信波によりデータリンクを形成し、各送受信装置で送信情報を共有し、受信装置からの見通し内の送受信装置からの送信波を受信装置で受信して、復調し、その送信情報を用いてローカル信号を制御する。すなわち、ある送受信装置が受信装置からみて見通し外の場合でも、直接波を観測可能な送受信装置が中継して伝送することができ、高いSNで送信情報を得て、それを用いてローカル信号を制御することで、高いSNでビート周波数を観測でき、レーダ観測精度を高めることができる。 As described above, in the present embodiment, a data link is formed by a radar communication wave between transmitting and receiving devices, transmission information is shared by each transmitting and receiving device, and a transmitting wave from the transmitting and receiving device within line-of-sight of the receiving device is received by the receiving device. Then, the local signal is controlled by using the transmitted information. That is, even when a certain transmitter/receiver is out of the line of sight of the receiver, the transmitter/receiver capable of observing direct waves can relay and transmit it, obtain transmission information with a high SN, and use it to transmit a local signal. By controlling, the beat frequency can be observed with high SN, and radar observation accuracy can be improved.

(第7の実施形態)中心周波数補正
第1の実施形態では、送信情報を用いて中心周波数を補正する手法について述べた。本実施形態では、受信可能な状況で、中心周波数について、精度を上げる手法について述べる。
(Seventh Embodiment) Center Frequency Correction In the first embodiment, a method of correcting the center frequency using transmission information has been described. In the present embodiment, a method for improving the accuracy of the center frequency in a receivable situation will be described.

系統を図23(a),(b)に示す。本実施形態で特徴となる点は、図23(b)に示すように、受信装置2において、測距・測速処理部236の出力からビート周波数信号を取り込み、変調している搬送波信号から中心周波数を読み取って両者を合わせる中心周波数算出部23Eを備える。この場合の送受信信号波形としては、アップスイープとダウンスイープの両者を連続して送受信するFMCWスイープの場合とする。 The system is shown in FIGS. 23(a) and 23(b). A feature of this embodiment is that, as shown in FIG. 23B, in the receiving device 2, a beat frequency signal is captured from the output of the distance measurement/speed measurement processing unit 236, and the center frequency is changed from the modulated carrier signal. And a center frequency calculation unit 23E for reading and reading and matching. The transmission/reception signal waveform in this case is the case of FMCW sweep in which both up sweep and down sweep are continuously transmitted and received.

FMCW(非特許文献1参照)またはFMICW(非特許文献2参照)の場合のビート周波数は、アップスイープとダウンスイープの目標のビート周波数信号をペアリングにより対応づけると、次式で表現できる。

Figure 0006716352
The beat frequency in the case of FMCW (see Non-Patent Document 1) or FMICW (see Non-Patent Document 2) can be expressed by the following equation when the target beat frequency signals for up sweep and down sweep are associated by pairing.
Figure 0006716352

この式における誤差周波数Δferrを算出する手順は次の通りである。
手順1)MRAV手法により、速度Vを算出する。
手順2)(15)式にVを代入し、加算すれば距離Rの項を削除できるため、次式によりΔferrを算出する。

Figure 0006716352
The procedure for calculating the error frequency Δferr in this equation is as follows.
Procedure 1) The velocity V is calculated by the MRAV method.
Step 2) The term of the distance R can be deleted by substituting V into the equation (15) and adding it. Therefore, Δferr is calculated by the following equation.
Figure 0006716352

そして、中心周波数算出部23Eにより算出したこのΔferrを補正値として、ローカル信号を制御するか、または(15)式のビート周波数の右辺よりΔferrを減算して補正し、MRAV手法により、距離及び速度を算出する。 Then, using this Δferr calculated by the center frequency calculation unit 23E as a correction value, the local signal is controlled, or Δferr is subtracted from the right side of the beat frequency in equation (15) to correct, and the MRAV method is used to correct the distance and speed. To calculate.

なお、アップスイープとダウンスイープや、一般に異なる勾配のスイープ間の目標信号のペアリングにより、周波数のペア(fbdとfbuまたはfb1とfb2)を抽出する必要があるが、このために算出した速度Vや振幅値、測角値等を用いて、その値が所定の幅内であるものをペアリングする手法がある。 In addition, it is necessary to extract a frequency pair (fbd and fbu or fb1 and fb2) by pairing a target signal between up-sweep and down-sweep and sweeps having different slopes. There is a method of pairing those whose values are within a predetermined range by using the amplitude value, the angle measurement value, or the like.

以上のように、本実施形態では、受信した信号よりMRAV手法を用いて、送信装置と受信装置の中心周波数の差を算出して補正する。すなわち、受信した信号より、送信装置と受信装置の中心周波数のずれを観測し、送信情報の中で中心周波数の情報無しで、ビート周波数を観測することができる。 As described above, in the present embodiment, the difference between the center frequencies of the transmitter and the receiver is calculated and corrected from the received signal by using the MRAV method. That is, it is possible to observe the deviation of the center frequencies of the transmitter and the receiver from the received signal and observe the beat frequency without the information of the center frequency in the transmission information.

上記構成によれば、各レーダ装置のローカル中心周波数のズレにより、ドップラ周波数に誤差が生じたとしても、互いのドップラ周波数の誤差を校正することができ、これによってドップラ周波数の誤差に基づく目標速度の検出誤差を低減することができる。 According to the above configuration, even if an error occurs in the Doppler frequency due to the deviation of the local center frequency of each radar device, it is possible to calibrate the error in the Doppler frequency with each other. The detection error of can be reduced.

なお、本実施形態は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 It should be noted that the present embodiment is not limited to the above-described embodiment as it is, and constituent elements can be modified and embodied in a range not departing from the gist of the invention at an implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements of different embodiments may be combined appropriately.

11〜1N…送信装置、1i1…送信アンテナ、1i2…送信器、1i21…送信部、1i22,1i22a…送信変調部、
2…受信装置、21,21a…受信アンテナ、22…受信器、221…受信部、222,222a…ローカル制御部、223…タイミング制御部、23…信号処理器、231…AD変換部、232…FFT用ウェイト部、233…FFT処理部、234…CFAR処理部、235…測距・測速処理部、236…測角部、237…AD変換部、238…FFT用ウェイト部、239…FFT処理部、23A…復調部、23B…制御信号生成部、23C…MRAV処理部、23D…MIMO処理部、23D1…仮想アレイ変換部、23D2…ビーム形成部、23E…中心周波数算出部、
31〜3N…送受信装置、3i1…送受共用アンテナ、3i2…送信装置、3i21…送信部、3i22…送信変調部、3i3…受信装置、3i31…受信部、3i32…AD変換部、3i33…FFT用ウェイト部、3i34…FFT処理部、3i35…CFAR処理部、3i36…復調部、3i37…時刻同期制御部、3i38…変調信号生成部、
1001〜100P…反射装置。
11 to 1N... Transmitting device, 1i1... Transmitting antenna, 1i2... Transmitter, 1i21... Transmitting unit, 1i22, 1i22a... Transmitting modulating unit,
2... Receiving device 21, 21a... Receiving antenna, 22... Receiver, 221,... Receiving part, 222, 222a... Local control part, 223... Timing control part, 23... Signal processor, 231,... AD converting part, 232... FFT weight section, 233... FFT processing section, 234... CFAR processing section, 235... Distance measuring/speed measurement processing section, 236... Angle measuring section, 237... AD conversion section, 238... FFT weight section, 239... FFT processing section , 23A... Demodulation section, 23B... Control signal generation section, 23C... MRAV processing section, 23D... MIMO processing section, 23D1... Virtual array conversion section, 23D2... Beam forming section, 23E... Center frequency calculation section,
31-3N...Transceiver, 3i1...Transmission/reception shared antenna, 3i2...Transmitter, 3i21...Transmitter, 3i22...Transmission modulator, 3i3...Receiver, 3i31...Receiver, 3i32...AD converter, 3i33...FFT weight Section, 3i34... FFT processing section, 3i35... CFAR processing section, 3i36... demodulation section, 3i37... time synchronization control section, 3i38... modulated signal generation section,
1001-100P... Reflector.

Claims (9)

Nt(Nt≧1)台の送信装置とNr(Nr≧1、Nt+Nr≧4または3)台の受信装置とを備えるレーダシステムにおいて、
前記送信装置では、位置、送信周波数、送信時刻を含む送信情報を変調信号として、周波数スイープ勾配をもつアップスイープまたはダウンスイープの少なくとも1つの連続波またはパルス変調した信号を変調して送信し、
前記受信装置では、前記送信装置からの直接波または目標から反射した反射波を受信し、FFT(Fast Fourier Transform)の開始時間を複数通り変えてFFT出力が最大となる開始時間を選定し、必要に応じて積分した後、復調して送信情報を抽出し、その送信情報に基づいて受信ローカル信号を前記受信した信号に同期させ、更に受信ローカル信号を補正して、前記FFT処理によってビート周波数を観測し、目標の測距と測角を行い、送信と受信の3または2組以上の距離と、受信装置の測角値より交点を算出することにより、目標の3次元位置(x,y,z)または2次元位置(x,y)を算出するレーダシステム。
In a radar system comprising Nt (Nt≧1) transmitters and Nr (Nr≧1, Nt+Nr≧4 or 3) receivers,
In the transmission device, transmission information including position, transmission frequency, and transmission time is used as a modulation signal, and at least one continuous wave or pulse-modulated signal of upsweep or downsweep having a frequency sweep gradient is modulated and transmitted,
The receiving device receives a direct wave from the transmitting device or a reflected wave reflected from a target, and selects a start time at which the FFT output becomes maximum by changing a plurality of FFT (Fast Fourier Transform) start times, , And then demodulates the transmission information, synchronizes the received local signal with the received signal based on the transmission information, further corrects the received local signal, and determines the beat frequency by the FFT processing. By observing and measuring the distance and angle of the target, and calculating the intersection from the distance of three or more pairs of transmission and reception and the angle measurement value of the receiving device, the three-dimensional position (x, y, z) or a radar system that calculates a two-dimensional position (x, y).
前記受信装置は、前記送信装置側のアップスイープまたはダウンスイープ及びダウンスイープまたはアップスイープに相当する受信ローカル信号を所定距離以上からの目標信号を受信する長さに延長する請求項1記載のレーダシステム。 The radar system according to claim 1, wherein the receiving device extends an up sweep or a down sweep and a received local signal corresponding to the down sweep or the up sweep on the transmitting device side to a length for receiving a target signal from a predetermined distance or more. .. 前記受信装置は、更に目標の測速を行い、前記測距・測速の手法として、MRAV(Measurement Range After measurement Velocity)を用いる請求項1記載のレーダシステム。 The radar system according to claim 1 , wherein the receiving device further measures a target speed, and MRAV (Measurement Range After measurement Velocity) is used as the distance measuring/ speed measuring method. 前記送信装置を複数備える場合に、前記送信装置毎に前記スイ−プの信号を互いに異なる周波数帯域に設定する請求項1記載のレーダシステム。 The radar system according to claim 1, wherein, when a plurality of the transmitters are provided, the signals of the sweep are set to different frequency bands for each transmitter. 前記受信装置を複数備える場合に、前記送信装置は、受信開口程度離隔して、前記受信装置は、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)による仮想アレイを用いて観測する請求項1記載のレーダシステム。 The radar system according to claim 1 , wherein when a plurality of the receivers are provided, the transmitters are separated by a reception aperture and the receivers observe using a virtual array by MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). .. さらに、前記送信装置からの直接波を所定方向に反射する反射装置を備え、前記送信装置からの直接波を見通し内の高度に配置される前記反射装置を経由して、他の受信装置に伝送する請求項1記載のレーダシステム。 Furthermore, a direct wave from the transmitting device is reflected in a predetermined direction, and the direct wave from the transmitting device is transmitted to another receiving device via the reflecting device arranged at a high altitude in the line of sight. The radar system according to claim 1, wherein: 前記送信装置を複数備える場合に、前記送信装置間でレーダ通信波によるデータリンクを形成して各送信装置でそれぞれの前記位置、送信周波数、送信時刻を含む送信情報を互いに共有し、前記受信装置では、見通し内の送信装置からの送信波を受信して復調し、その送信情報を用いてローカル信号を制御する請求項1記載のレーダシステム。 When a plurality of the transmitters are provided, a data link by a radar communication wave is formed between the transmitters so that the transmitters share the transmission information including the position, the transmission frequency, and the transmission time, and the receivers. Then, the radar system according to claim 1, wherein a transmission wave from a line-of-sight transmission device is received and demodulated, and a local signal is controlled using the transmission information. 前記受信装置は、受信した信号よりMRAV手法を用いて、前記送信装置と自装置との中心周波数の差を算出して補正する請求項1記載のレーダシステム。 The radar system according to claim 1, wherein the receiving device calculates and corrects the difference between the center frequencies of the transmitting device and the own device by using the MRAV method from the received signal. Nt(Nt≧1)台の送信装置とNr(Nr≧1、Nt+Nr≧4または3)台の受信装置とを備えるレーダシステムに用いられ、
前記送信装置では、位置、送信周波数、送信時刻を含む送信情報を変調信号として、周波数スイープ勾配をもつアップスイープまたはダウンスイープの少なくとも1つの連続波またはパルス変調した信号を変調して送信し、
前記受信装置では、前記送信装置からの直接波または目標から反射した反射波を受信し、FFT(Fast Fourier Transform)の開始時間を複数通り変えてFFT出力が最大となる開始時間を選定し、必要に応じて積分した後、復調して送信情報を抽出し、その送信情報に基づいて受信ローカル信号を前記受信した信号に同期させ、更に受信ローカル信号を補正して、前記FFT処理によってビート周波数を観測し、目標の測距と測角を行い、送信と受信の3または2組以上の距離と、受信装置の測角値より交点を算出することにより、目標の3次元位置(x,y,z)または2次元位置(x,y)を算出するレーダシステムのレーダ信号処理方法。
Used in a radar system including Nt (Nt≧1) transmitters and Nr (Nr≧1, Nt+Nr≧4 or 3) receivers,
In the transmission device, transmission information including position, transmission frequency, and transmission time is used as a modulation signal, and at least one continuous wave or pulse-modulated signal of upsweep or downsweep having a frequency sweep gradient is modulated and transmitted,
The receiving device receives a direct wave from the transmitting device or a reflected wave reflected from a target, and selects a start time at which the FFT output becomes maximum by changing a plurality of FFT (Fast Fourier Transform) start times, , And then demodulates the transmission information, synchronizes the received local signal with the received signal based on the transmission information, further corrects the received local signal, and determines the beat frequency by the FFT processing. By observing and measuring the distance and angle of the target, and calculating the intersection from the distance of three or more pairs of transmission and reception and the angle measurement value of the receiving device, the three-dimensional position (x, y, z) or a radar signal processing method of a radar system for calculating a two-dimensional position (x, y).
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