JP7090826B1 - Radar device - Google Patents
Radar device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7090826B1 JP7090826B1 JP2022508979A JP2022508979A JP7090826B1 JP 7090826 B1 JP7090826 B1 JP 7090826B1 JP 2022508979 A JP2022508979 A JP 2022508979A JP 2022508979 A JP2022508979 A JP 2022508979A JP 7090826 B1 JP7090826 B1 JP 7090826B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- radar device
- target
- compensation
- pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
- G01S13/26—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
- G01S13/28—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本開示技術に係るレーダ装置(100)は、ヒット毎に予め定められたパルス繰返し周期を設定するPRI制御部(150)と、パルス繰返し周期に基づくタイミングで複数の送信パルス信号を連続的に生成する信号生成回路(110)と、送信パルス信号を外部空間に送出し、送信パルス信号のそれぞれに対応する複数の反射波信号を外部空間から受信する送受信部(120)と、送受信部(120)で受信された反射波信号の各々をサンプリングすることにより、送信パルス信号のそれぞれ対応する複数の受信信号を生成する受信回路(140)と、受信信号を相関演算によりパルス圧縮する相関処理部(161)と、予め設定された速度候補による運動補償を実施する補償処理部(162)と、補償処理部(162)の処理後の信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部(163)と、あいまいさなく計測可能な速度間隔よりも広い間隔にある複数の運動補償候補を用いて処理した前記目標候補検出部からの結果から、目標のあいまいさのない速度と距離を推定する測速度・測距離部(164)とを備える。The radar device (100) according to the present disclosure technology continuously generates a plurality of transmission pulse signals at a timing based on a pulse repetition cycle and a PRI control unit (150) that sets a predetermined pulse repetition cycle for each hit. A signal generation circuit (110), a transmission / reception unit (120) that sends a transmission pulse signal to an external space and receives a plurality of reflected wave signals corresponding to each of the transmission pulse signals from the external space, and a transmission / reception unit (120). A receiving circuit (140) that generates a plurality of received signals corresponding to each of the transmitted pulse signals by sampling each of the reflected wave signals received in the above, and a correlation processing unit (161) that pulse-compresses the received signals by a correlation calculation. ), A compensation processing unit (162) that performs motion compensation by a preset speed candidate, and a target candidate detection unit (163) that detects a target candidate based on the processed signal of the compensation processing unit (162). A speed measurement that estimates the unambiguous speed and distance of the target from the results from the target candidate detection unit processed using multiple motion compensation candidates at intervals wider than the unambiguous measurable speed interval. It is provided with a distance measuring unit (164).
Description
本開示技術は、レーダ装置、及びレーダ装置用の信号処理方法に関する。 The disclosed technique relates to a radar device and a signal processing method for the radar device.
レーダ装置には、さまざまな方式のものがある。例えばレーダ装置には、パルス繰返し周期(Pulse Repetition Interval、PRI)に基づいて複数のパルス波を目標に向けて送信し、目標の距離及び速度を検出するパルスドップラ方式のものがある。 There are various types of radar devices. For example, a radar device includes a pulse Doppler system that transmits a plurality of pulse waves toward a target based on a pulse repetition period (PRI) and detects the distance and velocity of the target.
パルスドップラ方式のレーダ装置に係る技術は、例えば特許文献1に見ることができる。特許文献1には、アンビギュイティが発生した場合にも、高精度ドップラ補正を行い、超分解能測距精度の改善を図るレーダ装置に係る技術が開示されている。
The technique relating to the pulse Doppler type radar device can be seen in, for example,
レーダ装置による測速度は、遠距離にありかつ高速で移動する目標を想定してPRIが長くなる場合、アンビギュイティなく解ける速度間隔が狭い。このため、このような状況下では、想定目標の速度間隔を広くとって探索する必要がある。また、目標信号の最大強度を精度よく求めるために速度補償候補の刻みを細かくする必要があり、演算負荷が高くなる。特許文献1記載の探索による速度アンビギュイティを解く手法では、アンビギュイティなく解ける精度と探索に要する演算量とはトレードオフの関係にある。
In the speed measurement by the radar device, the speed interval that can be solved without ambiguity is narrow when the PRI becomes long assuming a target moving at a long distance and at a high speed. Therefore, under such a situation, it is necessary to search with a wide speed interval of the assumed target. Further, in order to obtain the maximum strength of the target signal with high accuracy, it is necessary to make the step of the speed compensation candidate finer, which increases the calculation load. In the method of solving the velocity ambiguity by the search described in
本開示技術は上記課題を解決するものであり、速度間隔が広くとも、精度よくかつ演算量低減が可能な測速度手段を得ることを目的とする。 The disclosed technique solves the above-mentioned problems, and an object thereof is to obtain a speed measuring means capable of accurately and reducing the amount of calculation even if the speed interval is wide.
本開示技術に係るレーダ装置は、ヒット毎に予め定められたパルス繰返し周期を設定するPRI制御部と、パルス繰返し周期に基づくタイミングで複数の送信パルス信号を連続的に生成する信号生成回路と、送信パルス信号を外部空間に送出し、送信パルス信号のそれぞれに対応する複数の反射波信号を外部空間から受信する送受信部と、送受信部で受信された反射波信号の各々をサンプリングすることにより、送信パルス信号にそれぞれ対応する複数の受信信号を生成する受信回路と、受信信号を相関演算によりパルス圧縮する相関処理部と、予め設定された速度候補による運動補償を実施する補償処理部と、補償処理部の処理後の信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部と、アンビギュイティがない速度間隔(Δνamb)の2以上の整数倍である間隔にある複数の運動補償候補を用いて処理した目標候補検出部からの結果から、目標の速度と距離を推定する測速度・測距離部と、を備える。 The radar device according to the present disclosure technology includes a PRI control unit that sets a predetermined pulse repetition cycle for each hit, a signal generation circuit that continuously generates a plurality of transmission pulse signals at a timing based on the pulse repetition cycle, and a signal generation circuit. By transmitting the transmission pulse signal to the external space and sampling each of the transmission / reception unit that receives a plurality of reflected wave signals corresponding to each of the transmission pulse signals from the external space and the reflected wave signal received by the transmission / reception unit. A receiving circuit that generates a plurality of received signals corresponding to each transmitted pulse signal, a correlation processing unit that pulse-compresses the received signal by a correlation calculation, a compensation processing unit that performs motion compensation by a preset speed candidate, and compensation. Using a target candidate detection unit that detects target candidates based on the processed signal of the processing unit, and multiple motion compensation candidates at intervals that are two or more integral multiples of the speed interval (Δν amb ) without ambiguity. It is provided with a speed measuring / measuring unit that estimates the speed and distance of the target from the results from the target candidate detection unit processed in the above process.
本開示技術に係るレーダ装置は上記構成を備えるため、速度アンビギュイティが現れる広い範囲の中の複数の速度候補に基づいて、精度良くかつ演算負荷の低減を図りながら、目標の速度を推定することができる。 Since the radar device according to the present disclosed technique has the above configuration, the target speed is estimated based on a plurality of speed candidates in a wide range in which speed ambiguity appears, while accurately and reducing the calculation load. be able to.
本開示技術に係るレーダ装置100は、パルス繰返し周期(Pulse Repetition Interval、PRI)に基づいて複数のパルス波を目標に向けて送信し、目標の距離及び速度を検出するパルスドップラ方式のものである。
本開示技術に係るレーダ装置100は、実施の形態ごとの図に沿った説明により明らかとなる。なお、説明に含まれる数式において、for以降に但し書(ただしがき)が示されている。ほぼすべての但し書において、変数は整数の通し番号であり、その範囲が示されている。変数には、m、h、q、k、等が示されているが、その使われ方及び範囲は、特に明記される場合を除き、1つの変数に対して1つの同一のものである。また、数式によっては、変数の説明に係る但し書が省略されている場合もある。The
The
実施の形態1.
図1は、本開示技術に係るレーダ装置100の機能構成を示すブロック図である。図1に示されるとおりレーダ装置100は、信号生成回路110と、送受信部120と、アンテナ130と、受信回路140と、PRI制御部150と、レーダ信号処理回路160と、を含む。またレーダ装置100は、表示器200と接続されていてよい。
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the
図2は、実施の形態1に係るレーダ装置100のレーダ信号処理回路160の機能構成を示すブロック図である。図2に示されるとおりレーダ信号処理回路160は、相関処理部161と、補償処理部162と、目標候補検出部163と、測速度・測距離部164と、を含む。
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the radar
レーダ装置100は、ミリ波帯又はマイクロ波帯を使用周波数帯とするものであってよい。
The
レーダ装置100の信号生成回路110は、複数の送信パルス信号を生成する。送信パルス信号の数理モデルは、Tx(h,t)で表される。ここで引数のhは、パルスヒット番号(以降、単に「ヒット番号」と称する)を表す。hは、0からH-1までの整数である。Hは、パルスヒット数を表す。ヒット番号を表すhは、英語表記の“hit”の頭文字が由来である。すなわちレーダ装置100は、0からH-1までのH個の送信パルス信号を送信する。引数のtは、時間を表す。The
送信パルス信号は、パルス繰返し周期(Pulse Repetition Intervals、以降「PRI」と称する)ごとのタイミングで生成される。PRIの設計値は、Tpri(h)で表され、時間の単位を有する。このようにPRIは、異なるヒット番号のパルスにおいて、異なる時間長であってよい。PRIは、PRI制御部150により設定される。信号生成回路110で生成された送信パルス信号は、送受信部120へ出力される。The transmission pulse signal is generated at the timing of each pulse repetition cycle (Pulse Repetition Intervals, hereinafter referred to as "PRI"). The design value of PRI is expressed in T pri (h) and has a unit of time. Thus, the PRI may have different time lengths in pulses with different hit numbers. The PRI is set by the
送受信部120へ出力された送信パルス信号は、さらにアンテナ130へ出力される。アンテナ130は、空中線と称される線状のものであってもよい。外部空間へ放射された送信パルス信号は、目標で反射し、反射波信号となる。反射波信号の数理モデルは、Rx(h,t)で表される。The transmission pulse signal output to the transmission /
反射波信号は、アンテナ130で受信され、送受信部120へ出力される。反射波信号は、送受信部120により、受信回路140へ出力される。すなわち送受信部120は、信号生成回路110からの送信パルス信号をアンテナ130へ出力し、アンテナ130からの反射波信号を受信回路140へ出力する。送受信部120は、3つのポートを有するサーキュレータにより実現されてよい。
The reflected wave signal is received by the
受信回路140は、入力された複数の反射波信号にアナログ信号処理を施し、複数の受信アナログ信号を生成する。受信アナログ信号の数理モデルは、W0(h,t)で表される。受信回路140は、生成した複数の受信アナログ信号を、さらに受信ディジタル信号に変換する。受信ディジタル信号の数理モデルは、V0(h,t)で表される。具体的にV0(h,t)は、後述の説明により明らかとなる。The receiving
図3は、実施の形態1に係るレーダ装置100の信号生成回路110の機能構成を示すブロック図である。図3に示されるとおり信号生成回路110は、局部発振器111と、パルス生成器112と、パルス内変調器113と、出力部114と、を含む。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the
信号生成回路110の局部発振器111は、使用周波数帯域の局部発振信号を生成する。生成された局部発振信号は、パルス生成器112及び受信回路140へ出力される。
The
パルス生成器112、パルス内変調器113及び出力部114は、従来技術のものが用いられてよい。
As the
図4は、実施の形態1に係るレーダ装置100のレーダ信号処理回路160の処理ステップを示すフローチャートである。図4に示されるとおりレーダ信号処理回路160は、相関処理を行うステップ(ST161)と、速度補償候補による補償処理ステップ(ST162)と、目標候補検出ステップ(ST163)と、測速度・測距離の処理を行うステップ(ST164)と、を含む。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing step of the radar
レーダ信号処理回路160の相関処理部161は、参照信号を変調し、参照信号と受信ディジタル信号との相関をとる相関処理を行う(図3のST161で示されるステップ)。相関処理部161は、複数の受信ディジタル信号に相関処理を実施し、対応する複数のパルス圧縮信号を生成する。言い換えれば相関処理部161は、パルス圧縮を行う。相関処理部161が行う相関処理の詳細は、後述の数式モデルに基づいた説明により明らかになる。
The
受信ディジタル信号の数理モデルは、V0で表される。受信ディジタル信号の数理モデルは、具体的には以下の式(1)で表される。
ここで、mはPRI内におけるサンプリングに付される通し番号であり、0からM-1までの整数である。Δtは、PRI内のサンプリング周期を表す。すなわちmΔtはサンプリング開始からの時間を表すが、離散的な表現を用いて単に「時刻m」と称されることもある。MはPRI内のサンプリングの数を表す。hは、前述したヒット番号である。
f0は、送信周波数を表す。R(h、mΔt)は、目標までのレンジ、すなわち相対距離を表す。cは、光速を表す。B0は、変調帯域幅を表す。T0は、送信パルス長を表す。A0は、振幅を表す定数である。The mathematical model of the received digital signal is represented by V0 . Specifically, the mathematical model of the received digital signal is expressed by the following equation (1).
Here, m is a serial number assigned to sampling in the PRI, and is an integer from 0 to M-1. Δt represents the sampling period in the PRI. That is, mΔt represents the time from the start of sampling, but it may be simply referred to as “time m” using a discrete expression. M represents the number of samplings in the PRI. h is the hit number described above.
f 0 represents the transmission frequency. R (h, mΔt) represents the range to the target, that is, the relative distance. c represents the speed of light. B 0 represents the modulation bandwidth. T 0 represents the transmission pulse length. A 0 is a constant representing the amplitude.
参照信号の数理モデルは、Vref(m)で表される。下添え字のrefは、参照を意味するreferenceの最初の3文字である。参照信号の数理モデルは、具体的には以下の式(2)で表される。
ここでνcan(q)は、速度補償の候補値(以降、単に「速度補償候補」と称する)を表す。下添え字のcanは、候補を意味するcandidateの最初の3文字である。式(2)の右辺におけるArefは、参照信号の振幅である。The mathematical model of the reference signal is represented by V ref (m). The subscript ref is the first three letters of reference, which means reference. Specifically, the mathematical model of the reference signal is expressed by the following equation (2).
Here, ν can (q) represents a candidate value for speed compensation (hereinafter, simply referred to as “speed compensation candidate”). The subscript can is the first three letters of the candidate, which means a candidate. Aref on the right side of equation (2) is the amplitude of the reference signal.
実施の形態1に係るレーダ装置100は、式(2)に示されるとおり、用いる参照信号にドップラ周波数項を含んでいる。参照信号にドップラ周波数項を含むことは、相関処理において、ドップラカップリングを抑圧する、という効果を奏する。すなわち参照信号にドップラ周波数項を含むことは、受信信号と参照信号との積分損失を低減する、という効果を奏することになる。
The
速度補償候補は、具体的には以下の式(3)で表される。
ここで、νcan_criは、速度補償候補の基準値(以降、単に「速度補償候補基準」と称する)を表す。下添え字のcriは、基準を表すcriterionの最初の3文字である。qは速度候補に付された通し番号(以降、「速度候補番号」と称する)であり、0からQ-1までの整数である。Qは速度候補の総数(以降、単に「速度候補数」と称する)を表す。Δνcanは、速度候補を変化させる刻み幅である。速度補償候補は、想定される目標(ターゲット)の速度の範囲内で設定されるとよい。本開示技術に係るレーダ装置100は、速度候補数であるQと、速度候補を変化させる刻み幅であるΔνcanと、それぞれを設定可能である。
用語の「速度候補」と「速度補償候補」とは、結果的に同じ変数を指してもよいが、厳密には意味が異なり、区別して使用されるべきものである。「速度候補」の用語は、目標について検出すべき速度の候補値を意味するときに使用される。一方、「速度補償候補」の用語は、後述する速度補償に用いられる値を意味するときに使用される。速度補償候補は、速度候補から選定される。特に、速度候補に付される速度候補番号のqと、後述する速度補償候補に付される速度補償候補番号のqkとは、区別して用いられる。
用語の「目標」は、一般用語として辞書的な意味に用いられる場合と、レーダの測定対象を指す場合と、明確に区別される必要がある。そこで本明細書中では、前者の辞書的な意味では「目標」の用語は使わず、別の表現、例えば「目的、めあて」等を使って区別する。Specifically, the speed compensation candidate is represented by the following equation (3).
Here, ν can_cri represents a reference value of a speed compensation candidate (hereinafter, simply referred to as “speed compensation candidate reference”). The subscript cri is the first three letters of the criterion representing the reference. q is a serial number assigned to the speed candidate (hereinafter referred to as “speed candidate number”), and is an integer from 0 to Q-1. Q represents the total number of speed candidates (hereinafter, simply referred to as "number of speed candidates"). Δν can is a step size that changes the velocity candidate. The speed compensation candidate may be set within the range of the assumed target speed. In the
The terms "velocity candidate" and "velocity compensation candidate" may eventually refer to the same variable, but they have different meanings and should be used separately. The term "velocity candidate" is used to mean a candidate velocity value to be detected for a target. On the other hand, the term "speed compensation candidate" is used to mean a value used for speed compensation described later. Speed compensation candidates are selected from speed candidates. In particular, the speed candidate number q assigned to the speed candidate and the speed compensation candidate number q k attached to the speed compensation candidate described later are used separately.
The term "goal" needs to be clearly distinguished between when it is used in a dictionary sense as a general term and when it refers to a radar measurement target. Therefore, in the present specification, the term "goal" is not used in the former dictionary sense, but another expression such as "purpose, target" is used for distinction.
式(3)で用いられるΔνcanは、具体的には以下の式(4)により与えられるものを採用するとよい。
ここでΔνambは、Tpri(h)に基づくアンビギュイティが生じることなく測定可能な速度の間隔(以降、単に「アンビギュイティがない速度間隔」と称する)、を表す。下添え字のambは、アンビギュイティの英語表現であるambiguityの最初の3文字である。アンビギュイティは、あいまいさを意味する。またNν,ambは、正の整数である。具体的にΔνambは、以下の式(5)で与えられる。
このようにΔνcanを定義することで、スロータイム方向のフーリエ変換後の信号どうしを同一のサンプリング番号で表すことができ、ペアリング及び検出の効率が良くなる。As the Δν can used in the equation (3), specifically, the one given by the following equation (4) may be adopted.
Here, Δν amb represents a velocity interval that can be measured without occurrence of ambiguity based on T pri (h) (hereinafter, simply referred to as “velocity interval without ambiguity”). The subscript amb is the first three letters of ambiguity, the English expression for ambiguity. Ambiguity means ambiguity. Further, N ν and amb are positive integers. Specifically, Δν amb is given by the following equation (5).
By defining Δν can in this way, the signals after the Fourier transform in the slow time direction can be represented by the same sampling number, and the efficiency of pairing and detection is improved.
図5は、アンビギュイティのない速度間隔と速度補償候補での検出強度分布のイメージを表すグラフである。図5に示されるグラフの縦軸は強度を、横軸は速度を、それぞれ表す。また図5に示されるグラフにおける星印のプロットは目標についての真値を、×印のプロットは速度アンビギュイティを含む目標の速度の候補を、それぞれ表す。 FIG. 5 is a graph showing an image of the velocity interval without ambiguity and the detected intensity distribution in the velocity compensation candidate. In the graph shown in FIG. 5, the vertical axis represents intensity and the horizontal axis represents velocity. Further, the plot of the star mark in the graph shown in FIG. 5 shows the true value for the target, and the plot of the cross mark shows the candidate speed of the target including the speed ambiguity.
図5に示されるグラフは、目標の速度の真値において、強度が最大となる例を示している。この現象は、速度が真値から離れるほど運動補償後のレンジウォーク成分が残存し、積分した結果の強度が低下していることを表している。 The graph shown in FIG. 5 shows an example in which the intensity is maximized at the true value of the target velocity. This phenomenon indicates that the range walk component after motion compensation remains as the velocity deviates from the true value, and the intensity of the integrated result decreases.
式(4)に示されるΔνcanは、図5に示されるグラフにおいては、隣接する星印又は×印のプロット間隔のNν,amb倍として現れる。図5は、本開示技術が採用するΔνcanが、Δνambよりも広いことを表している。図5では、Nν,ambを2としたものを例示しているが、Nν,ambは2よりも大きい整数でもよい。The Δν can shown in the equation (4) appears as N ν, amb times the plot interval of the adjacent star or cross in the graph shown in FIG. FIG. 5 shows that the Δν can adopted by the present disclosure technique is wider than the Δν amb . In FIG. 5, an example in which N ν and amb are set to 2 is illustrated, but N ν and amb may be integers larger than 2.
図5に示されるグラフにおいてqkは、k番目の速度補償候補番号を表す。図5に示される例では、Nν,ambを2としているため、速度補償候補番号は、q0=0、q1=2、q2=4、…、となる。すなわち速度補償候補番号のqkは、速度候補番号のqとは異なり、連続しないとびとびの番号となり得る。速度補償候補番号のqkは、アンビギュイティのない速度間隔ごとに0から順番に付された番号であるため、Nν,ambの倍数となる。
またP(qk)は、qkにおける強度を表す。図5に示されるグラフは、k+1番目の速度補償候補番号であるqk+1において、目標の速度の真値と一致する例を示している。In the graph shown in FIG. 5, qk represents the kth speed compensation candidate number. In the example shown in FIG. 5, since N ν and amb are set to 2, the speed compensation candidate numbers are q 0 = 0, q 1 = 2, q 2 = 4, .... That is, unlike the speed candidate number q, the speed compensation candidate number q k can be a non-continuous and discrete number. Since the speed compensation candidate number q k is a number assigned in order from 0 for each speed interval without ambiguity, it is a multiple of N ν and amb .
Further, P (q k ) represents the intensity at q k . The graph shown in FIG. 5 shows an example in which the k + 1th velocity compensation candidate number, q k + 1 , matches the true value of the target velocity.
P(qk)とP(qk+1)との差は、あらかじめ設計した設計値よりも大きくなるように、変調帯域、パルス幅、及び速度補償候補の刻みを決定するようにしてもよい。
ここでΔPdesは、設計した強度差分(以降、「強度差分設計値」と称す)である。下添え字のdesは、設計を表すdesignの最初の3文字である。ΔPdesは、例えば3[db]等の、経験的に得られた値であってよい。このように強度差分設計値は、Nν,ambをどの値にするか、すなわち速度補償候補の間隔をどの程度とするか、ということの判断の材料にしてよい。The modulation band, pulse width, and velocity compensation candidate step may be determined so that the difference between P (q k ) and P (q k + 1 ) is larger than the pre-designed design value.
Here, ΔP des is the designed strength difference (hereinafter referred to as “strength difference design value”). The subscript des is the first three letters of the design representing the design. ΔP des may be an empirically obtained value such as 3 [db]. In this way, the strength difference design value may be used as a material for determining which value N ν and amb should be, that is, how much the interval between the speed compensation candidates should be.
相関処理部161が行う相関処理は、具体的には以下の数式処理によるものであってよい。
ここで、式(7)右辺の総和区間に登場するMPは、パルス内のサンプリング点の数を表す。また、式(7)の右辺に登場する上線は、複素共役の操作を表す。すなわちVref(p)に上線を付したものは、Vref(p)の複素共役である。なお、式(7)は代表的な相関演算に用いられる離散時間の畳み込み演算であるが、相関演算にはいろいろな流儀のものが存在する。本開示技術に係るレーダ信号処理回路160は、式(7)に代えて、公知の別の流儀の相関演算が用いられてもよい。パルス圧縮処理された信号(以降、「パルス圧縮信号」と称する)は、式(7)の左辺のFv0vref(h,m)として表される。Specifically, the correlation processing performed by the
Here, MP appearing in the summation section on the right side of equation (7) represents the number of sampling points in the pulse. The overline appearing on the right side of the equation (7) represents the operation of the complex conjugate. That is, what is overlined in V ref (p) is the complex conjugate of V ref (p). The equation (7) is a discrete-time convolution operation used for a typical correlation operation, but there are various styles of the correlation operation. In the radar
レーダ信号処理回路160の補償処理部162は、パルス圧縮信号に対して運動補償処理を実施する。図1に示されるように本開示技術に係るレーダ装置100は、送受信共用のアンテナ130を用いるモノスタティック・レーダが想定されている。モノスタティック・レーダの場合、パルス送信中に受信ゲートを開くことができないため、受信信号のデータの欠落によるいわゆるブラインド領域が生じる。補償処理部162が行う運動補償処理は、このブラインド領域の情報を、時間軸上で隣接するパルスの受信信号の情報から補間する、というものである。運動補償処理が実施されたパルス圧縮信号は、本明細書では運動補償候補と称する。
The
レーダ信号処理回路160の補償処理部162は、速度補償処理を行ったパルス圧縮信号に対して、フーリエ変換を実施する。
ここで、式(8)の左辺のスクリプト書体のKは、その大かっこの中身に対して速度補償処理を行う操作を表している。また、式(8)の左辺のスクリプト書体のFは、その大かっこの中身に対してフーリエ変換を行う操作を表している。速度補償処理とフーリエ変換とを合わせた処理が、運動補償処理である。
式(8)の右辺に現れた関数の引数のkは、離散フーリエ変換を行うことにより得られるスペクトルに付される通し番号である。式(8)の詳細は、後述の説明により明らかとなる。The
Here, K in the script typeface on the left side of the equation (8) represents an operation of performing speed compensation processing on the contents of the brackets. Further, F of the script typeface on the left side of the equation (8) represents an operation of performing a Fourier transform on the contents of the parentheses. The process that combines the velocity compensation process and the Fourier transform is the motion compensation process.
The argument k of the function appearing on the right side of the equation (8) is a serial number assigned to the spectrum obtained by performing the discrete Fourier transform. The details of the formula (8) will be clarified by the explanation described later.
補償処理部162が行う補償処理は、あらかじめ何番目の速度候補を用いて補償するか、決めておくとよい。例えば補償処理は、あらかじめ、速度候補番号がqである速度補償候補のνcan(q)で補償する、と決められていてよい。In the compensation processing performed by the
図6は、目標の想定速度間隔、アンビギュイティのない速度間隔、及び目標の候補のイメージを表すグラフである。
一般に、遠距離を観測するため等の理由で、PRIの逆数であるPRF(Pulse Repetition Frequnecy)を低くすると、アンビギュイティによるいわゆる虚像が現れない速度の間隔(「アンビギュイティのない速度間隔」と同じ)は狭くなる。
また一般に、目標が高速で移動している場合、速度間隔を広くとる必要がある。従来技術に係るレーダは、精度良く目標の速度を求めるために多数の速度候補を取るようにし、速度探索を実施しなければならない。
図6は、目標の想定速度間隔が広く、かつ、PRIが小さい、といった状況を表している。また図6は、速度補償候補の間隔を、アンビギュイティなく解ける速度の間隔(これも「アンビギュイティのない速度間隔」と同じ)に揃えている例を示している。図6は、速度アンビギュイティにより発生した多数の候補の中から、目標についての最も確からしい値を速度探索により選択しなければならない、ということも示している。FIG. 6 is a graph showing an image of an assumed speed interval of a target, a speed interval without ambiguity, and a candidate of a target.
Generally, when the PRF (Pulse Repetition Frequency), which is the reciprocal of PRI, is lowered for the purpose of observing a long distance, the so-called virtual image due to ambiguity does not appear at the speed interval (“speed interval without ambiguity”). Same as) becomes narrower.
Also, in general, when the target is moving at high speed, it is necessary to take a wide speed interval. The radar according to the prior art must take a large number of speed candidates and perform a speed search in order to obtain a target speed with high accuracy.
FIG. 6 shows a situation in which the assumed speed interval of the target is wide and the PRI is small. Further, FIG. 6 shows an example in which the intervals of speed compensation candidates are aligned with the intervals of velocities that can be solved without ambiguity (also the same as “speed intervals without ambiguity”). FIG. 6 also shows that the most probable value for the target must be selected by velocity search from the large number of candidates generated by velocity ambiguity.
速度補償候補であるνcanを用いると、以下の数理モデルに基づいて、補償距離及び補償信号を算出することができる。
ここで式(9)の左辺のRcan(h)は、補償距離を表す。用いられているアルファベットのRは、距離を意味するレンジの英語表記であるRangeの頭文字である。引数のhは、前述のヒット番号である。式(9)で示される数理モデルは、単に速度と、時間と、距離と、の関係を表したものである。なお式(9)の右辺にマイナスの符号が用いられているのは、速度の軸と、距離の軸と、それぞれの向きが反対になるように定義したに過ぎない。
ここで式(10)の左辺のVRCAN(h)は、補償距離から作成した補償信号を表す。なお、式(10)の右辺には振幅を示していないが、補償信号についての数理モデルは、式(10)の右辺に振幅を表す定数が乗じられていてもよい。Using ν can , which is a speed compensation candidate, the compensation distance and compensation signal can be calculated based on the following mathematical model.
Here, R can (h) on the left side of the equation (9) represents the compensation distance. The letter R used is an acronym for Range, which is an English notation for the range meaning distance. The argument h is the hit number described above. The mathematical model represented by Eq. (9) simply expresses the relationship between velocity, time, and distance. It should be noted that the negative sign used on the right side of the equation (9) is merely defined so that the axes of velocity and the axis of distance are opposite to each other.
Here, V RCAN (h) on the left side of the equation (10) represents a compensation signal created from the compensation distance. Although the amplitude is not shown on the right side of the equation (10), in the mathematical model for the compensation signal, a constant representing the amplitude may be multiplied on the right side of the equation (10).
式(7)及び式(10)の結果を用いることにより、速度補償後の信号(以降、単に「速度補償後信号」と称す)が導かれる。
式(11)は、式(8)の速度補償処理の部分についての詳細である。
ここでスクリプト書体のFに下添え字のrangeは、その大かっこの中身に対して距離方向のフーリエ変換を行う操作を表している。距離方向のフーリエ変換は、ファストタイム領域からファストタイム周波数領域への変換を意味する。距離方向の逆フーリエ変換は、その逆の変換、すなわちファストタイム周波数領域からファストタイム領域への変換を意味する。By using the results of the equations (7) and (10), the signal after the speed compensation (hereinafter, simply referred to as "the signal after the speed compensation") is derived.
Equation (11) is a detail about the speed compensation processing portion of equation (8).
Here, the subscript range in F of the script typeface represents an operation of performing a Fourier transform in the distance direction with respect to the contents of the parentheses. The Fourier transform in the distance direction means the transformation from the fast time domain to the fast time frequency domain. The inverse Fourier transform in the distance direction means the inverse transform, that is, the transformation from the fast-time frequency domain to the fast-time domain.
式(11)で得られた結果、すなわち式(11)の左辺を、さらにスロータイム方向にフーリエ変換することで、運動補償処理後の信号(以降、単に「運動補償後信号」と称す)が導かれる。
式(12)は、式(8)のフーリエ変換の部分についての詳細である。式(12)は、一般的な離散フーリエ変換を表すものと相違ない。式(12)の右辺が示すように、変数のkは、離散フーリエ変換を行うときのサンプリング番号である。式(12)の例は、あるサンプリングから次のサンプリングまでに、すなわちhが1つ増えるごとに、位相が2πkをKで割った値の分だけ進む基本波による離散フーリエ変換であることを示している。基本波に相当する式(12)右辺のexpの項は、複素平面上の単位円を等分割した点を表すため、回転子と呼ばれることもある。By further Fourier transforming the left side of the equation (11) in the slow time direction, the result obtained by the equation (11), that is, the signal after the motion compensation processing (hereinafter, simply referred to as "the signal after the motion compensation") is obtained. Be guided.
Equation (12) is a detail about the Fourier transform part of equation (8). Equation (12) is no different from that representing a general discrete Fourier transform. As shown by the right side of equation (12), the variable k is the sampling number when performing the discrete Fourier transform. The example of Eq. (12) shows that it is a discrete Fourier transform with a fundamental wave whose phase advances by the value of 2πk divided by K from one sampling to the next, that is, for each increment of h. ing. The exp term on the right-hand side of equation (12), which corresponds to the fundamental wave, is sometimes called a rotor because it represents the point where the unit circle on the complex plane is equally divided.
以上は、一般的なパルスドップラ方式の技術に速度補償処理を加えたものであるが、本開示技術をこれに限定されない。本開示技術に係るレーダ装置100は、同様の趣旨の別の処理が行われてもよい。
The above is a general pulse Doppler technique with a speed compensation process added, but the disclosed technique is not limited to this. The
レーダ信号処理回路160の目標候補検出部163は、目標の候補に関する相対距離及び相対速度を算出する(図4のST163で示されるステップ)。
目標候補検出部163は、例えば、CA-CFAR(Cell Average-Constant False Alarm Rate)等のアルゴリズムを用いて目標の候補の検出を行うことが考えられる。
CA-CFARは、誤警報確率が一定値となるように検出確率を最大化できる。すなわちCA-CFARは、誤検出を制御し、雑音をなるべく検出せずに、信号強度に基づいて目標の候補を検出できるという特徴を有する。The target
It is conceivable that the target
CA-CFAR can maximize the detection probability so that the false alarm probability becomes a constant value. That is, the CA-CFAR has a feature that false detection can be controlled and a target candidate can be detected based on the signal strength without detecting noise as much as possible.
図4に示されるとおりレーダ信号処理回路160は、ST161、ST162、及びST163の処理ステップを速度候補の数だけ繰り返す。
As shown in FIG. 4, the radar
上記処理により速度候補数分の目標候補の検出結果が得られるが、それぞれをインコヒーレント積分することにより、検出性能をさらに向上させることができる。図7は、各速度候補のピーク強度を並べたグラフである。横軸が速度、縦軸が距離を表す。速度候補をあいまいさなく解ける速度の整数倍で設定すると、同一の速度ビンで積分されるため、速度方向は等しくかつ距離方向は速度候補に応じた距離間隔でピーク強度が並ぶ。速度候補の速度間隔をΔνとして、速度候補に応じた距離間隔のΔrは以下の式で表される。
式(13)を用いて各ピーク強度の距離をシフトすれば、複数の速度候補のピーク強度をインコヒーレント積分が可能である。ここで、距離方向シフト後の運動補償後信号は、以下の式で表される。
ただし、r_shiftは、その大かっこの中身に対して、運動補償後信号(FFFT)を速度候補番号と距離間隔(Δr)の積で表される量で距離シフトする処理を表す。By the above processing, the detection results of the target candidates for the number of speed candidates can be obtained, and the detection performance can be further improved by incoherently integrating each of them. FIG. 7 is a graph in which the peak intensities of each velocity candidate are arranged. The horizontal axis represents speed and the vertical axis represents distance. If the speed candidates are set as an integral multiple of the speed that can be solved without ambiguity, the peak intensities are lined up at distance intervals according to the speed candidates in the same speed direction and in the distance direction because they are integrated in the same speed bin. Letting the speed interval of the speed candidate be Δν, Δr of the distance interval corresponding to the speed candidate is expressed by the following equation.
By shifting the distance of each peak intensity using the equation (13), it is possible to incoherently integrate the peak intensities of a plurality of velocity candidates. Here, the motion-compensated signal after the shift in the distance direction is expressed by the following equation.
However, r_shift represents a process of distance-shifting the motion-compensated signal ( FFFT ) with respect to the contents of the large parenthesis by an amount represented by the product of the velocity candidate number and the distance interval (Δr).
また、複数速度候補のピーク強度のインコヒーレント積分は以下の式で表される。
ここで、変数に付された下添え字のICは、インコヒーレントの英語表記に由来する。なお、式(15)は積分記号ではなく総和記号が用いられているが、これは単に離散的に積分を行ったことを表しているに過ぎない。The incoherent integral of the peak intensities of multiple velocity candidates is expressed by the following equation.
Here, the subscript IC attached to the variable is derived from the incoherent English notation. In addition, although the sum symbol is used in the equation (15) instead of the integral symbol, this merely indicates that the integral was performed discretely.
本開示技術に係るレーダ装置100は、F’FFT(k、m)の各々を用いることに代えて、インコヒーレント積分により得られたFFFT_IC(k、m)を用いることにより、検出性能を向上させることができる、という効果を奏する。The
レーダ信号処理回路160の測速度・測距離部164は、速度候補のそれぞれのピーク強度を算出し、速度補償候補のそれぞれに対応するピーク強度を算出する。また測速度・測距離部164は、強度が最大となるピークの情報から、もっともらしい目標の速度の推定値を算出する(図4のST164で示されるステップ)。
The speed measuring /
図8は、それぞれの速度補償候補のピーク強度から目標の速度の推定値を算出するイメージを表すグラフである。図8におけるグラフの横軸は速度補償候補の値を、グラフの縦軸は強度を、それぞれ表す。図8は、速度補償候補の値が目標の速度の真値に最も近いときに強度が最大になることを示している。目標速度の真値に近いものを推定できることは、速度アンビギュイティが解けており、かつ、速度候補の範囲のPRF内の目標速度の積分効率が劣化しないこと、すなわち改善すること、を意味する。
図8は、速度アンビギュイティ間隔よりも広い離散的な速度補償候補を使っても、プロットの傾向から、目標の速度を推定できる、ということも示している。図8においてプロットが線形の傾向を示しているもの、すなわち速度の推定値が真値から離れていくにつれて線形で強度が減少しているもの、を示した。しかし、プロットが必ずしも2つの直線で近似できるものでなくとも、もっともらしい値を推定することは可能である。FIG. 8 is a graph showing an image of calculating an estimated value of a target speed from the peak intensity of each speed compensation candidate. In FIG. 8, the horizontal axis of the graph represents the value of the speed compensation candidate, and the vertical axis of the graph represents the intensity. FIG. 8 shows that the intensity is maximized when the value of the speed compensation candidate is closest to the true value of the target speed. Being able to estimate something close to the true value of the target velocity means that the velocity ambiguity is solved and that the integration efficiency of the target velocity within the PRF in the range of velocity candidates does not deteriorate, that is, it improves. ..
FIG. 8 also shows that the target velocity can be estimated from the plot tendency even with discrete velocity compensation candidates wider than the velocity ambiguity interval. In FIG. 8, the plot shows a linear tendency, that is, the linear and intensity decreases as the velocity estimate deviates from the true value. However, it is possible to estimate plausible values even if the plot cannot always be approximated by two straight lines.
図8に示されたp(0)、…、p(qk)、p(qk+1)、…は、速度補償候補番号がqk(q0=0、q1=2、q2=4、…、)における強度である。図8に示された例では、グラフは左側で単調増加し、右側で単調減少している。より具体的にいえば、グラフはp(qk)までは単調増加しており、p(qk)以降は単調減少している。よって図8の例では、qkとqk+1との間の速度おいて、強度が最大になると推測できる。For p (0), ..., p (q k ), p (q k + 1 ), ... Shown in FIG. 8, the speed compensation candidate numbers are q k (q 0 = 0, q 1 = 2, q 2 = 4). , ...,). In the example shown in FIG. 8, the graph increases monotonically on the left side and decreases monotonically on the right side. More specifically, the graph increases monotonically up to p (q k ) and decreases monotonically after p (q k ). Therefore, in the example of FIG. 8, it can be inferred that the intensity is maximized at the velocity between q k and q k + 1 .
このように、速度補償候補ごとに強度をプロットしていくと、ある速度補償候補番号において、プロットが増加傾向から減少傾向へと変化する。本開示技術は、増加傾向にあるブロットの前半グループと、減少傾向にあるプロットの後半グループと、に分けて、それぞれを数理モデル化する。図8に示された数理モデルは、最小二乗法に基づいた直線近似を用いたが、これに限定されない。数理モデルは、より次元の高い曲線近似であってもよいし、他の補間方法に基づいたものでもよい。そして、目標の速度は、前半グループの数理モデルである曲線等と、後半グループの数理モデルである曲線等と、それぞれが交わる交点として求めることができる。 In this way, when the intensity is plotted for each speed compensation candidate, the plot changes from an increasing tendency to a decreasing tendency at a certain speed compensation candidate number. The present disclosure technique divides the first half group of plots that are increasing and the second half group of plots that is decreasing, and mathematically models each of them. The mathematical model shown in FIG. 8 uses, but is not limited to, a linear approximation based on the least squares method. The mathematical model may be a higher-dimensional curve approximation or may be based on another interpolation method. Then, the target velocity can be obtained as an intersection of a curve or the like which is a mathematical model of the first half group and a curve or the like which is a mathematical model of the second half group.
2つの数理モデルの交点として求められる目標の速度の推定値は、以下のように表すことができる。
ここで式(16)の左辺のνresは、目標の速度の推定結果である。下添え字のresは、結果を意味するresultの最初の3文字である。式(16)の右辺第1項のνにダッシュが付されたものは、速度補償候補の中で最も強度が高いものである。図9におけるνにダッシュが付されたプロットは、「最も近い速度プロット」と称する。式(16)の右辺第2項のdνresは、2つの数理モデルの交点の位置から求めた速度差分値を表す。
すなわち本開示技術に係るレーダ装置100は、速度候補のそれぞれの検出強度に基づいて、速度候補を、増加傾向にある前半グループと、減少傾向にある後半グループとに分け、前半グループと後半グループのそれぞれで最小二乗法に基づいた近似直線又は近似曲線を求め、近似直線又は近似曲線のそれぞれが交わる交点として前記目標の速度を求める。The estimated value of the target velocity obtained as the intersection of the two mathematical models can be expressed as follows.
Here, ν res on the left side of the equation (16) is the estimation result of the target velocity. The subscript res is the first three letters of the result, which means the result. The ν in the first term on the right side of the equation (16) with a dash is the one with the highest strength among the speed compensation candidates. The plot in which ν is dashed in FIG. 9 is referred to as the “closest velocity plot”. The second term dν res on the right side of equation (16) represents the velocity difference value obtained from the position of the intersection of the two mathematical models.
That is, the
図9は、目標の推定速度から推定距離を算出するイメージを表すグラフである。図9の下段のグラフに示されるように、距離と速度との関係式から、推定距離が求められる。
ここで式(17)の左辺のΔrcanは、速度候補の刻み幅であるΔνcanに対応する距離候補の刻み幅である。
式(16)及び式(17)から、目標の距離の推定値は、以下のように求められる。
ここで式(18)の左辺のrresは、目標の距離の推定結果である。式(18)の右辺第1項のrにダッシュが付されたものは、式(16)の右辺第1項のνにダッシュが付されたもの、すなわち最も近い速度プロット、に対応する距離である。FIG. 9 is a graph showing an image of calculating the estimated distance from the estimated speed of the target. As shown in the lower graph of FIG. 9, the estimated distance can be obtained from the relational expression between the distance and the speed.
Here, Δr can on the left side of the equation (17) is a step width of the distance candidate corresponding to the step width of the velocity candidate Δν can .
From the equations (16) and (17), the estimated value of the target distance is obtained as follows.
Here, r res on the left side of the equation (18) is the estimation result of the target distance. The r in the first term on the right side of the equation (18) with a dash is the distance corresponding to the ν in the first term on the right side of the equation (16) with a dash, that is, the closest velocity plot. be.
一般に、極大値及び極小値を求める方法に、導関数から求める方法がある。すなわち極値における傾きは0である、という性質であるが、この性質は、本開示技術において最も強度が高い速度候補を求めることに適用できる。最も強度が高い速度候補は、以下のとおり、隣り合う速度候補の強度の差分を求めることで求めることができる。
例えば図8に例示したようにqk番目の速度補償候補とqk+1番目の速度法相候補との間に強度の極大値が存在するとわかった場合、qk番目とqk+1番目との間における速度補償候補をより細かい刻みで変化させ、式(19)に基づいて、強度が最大となる速度を求めることもできる。
すなわち実施の形態1に係るレーダ装置100は、速度補償候補の検出結果から最大強度と2番目に最大となる強度を選択し、前記目標の速度の推定を行う。In general, there is a method of obtaining a maximum value and a minimum value from a derivative. That is, the slope at the extreme value is 0, and this property can be applied to obtain the velocity candidate having the highest intensity in the present disclosed technique. The velocity candidate with the highest intensity can be obtained by obtaining the difference in intensity between adjacent velocity candidates as follows.
For example, if it is found that there is a maximum intensity value between the qkth velocity compensation candidate and the qk + 1st velocity method candidate as illustrated in FIG. 8, the velocity between the qkth and qk + 1st velocities. It is also possible to change the compensation candidates in finer steps and obtain the speed at which the intensity is maximized based on the equation (19).
That is, the
目標の速度は、ディスクリカーブを用いて推定されてもよい。図10は、信号強度に関する和信号対差信号の比と、速度と、の関係を示すイメージ図である。図10における曲線は、あらかじめ準備したディスクリカーブである。ここで信号強度に関する和信号と差信号とは、以下のように求めたものである。
ここで、pΣは信号強度の和信号であり、pΔは信号強度の差信号である。
図10に示されたディスクリカーブの横軸は、速度である。また、図10に示されたディスクリカーブの縦軸は、以下のように算出される、信号強度に関する和信号対差信号の比である。
The target velocity may be estimated using a discrecurve. FIG. 10 is an image diagram showing the relationship between the ratio of the sum and difference signals with respect to the signal strength and the speed. The curve in FIG. 10 is a discrete curve prepared in advance. Here, the sum signal and the difference signal regarding the signal strength are obtained as follows.
Here, p Σ is a sum signal of signal strength, and p Δ is a difference signal of signal strength.
The horizontal axis of the discrete curve shown in FIG. 10 is velocity. Further, the vertical axis of the discrete curve shown in FIG. 10 is the ratio of the sum signal pairing signal regarding the signal strength calculated as follows.
図10は、ディスクリカーブを利用して、式(14)右辺の第1項と、式(14)の右辺の第2項を求め、式(14)に従い目標の速度の推定結果であるνresを求めることができることを示している。In FIG. 10, the first term on the right side of Eq. (14) and the second term on the right side of Eq. (14) are obtained using the discrete curve, and ν res is the estimation result of the target velocity according to Eq. (14). It shows that can be obtained.
図11は、本開示技術に係るレーダ装置100の信号処理回路170のハードウエア構成の例を示した図である。ここで信号処理回路170は、レーダ装置100の機能構成であるPRI制御部150とレーダ信号処理回路160とを実現するハードウエアである。信号処理回路170は、専用のハードウエアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSPともいう)であってもよい。なお図11は、信号処理回路170がメモリに格納されるプログラムを実行するCPUで実現される場合を例示している。信号処理回路170は、プロセッサ171と、メモリ172と、記憶装置173と、入出力インタフェース174と、信号路175と、を含む。信号処理回路170は、受信回路140からの情報が入力され、外部の表示器200が接続されている。ここで用語の「プロセッサ」は一般名詞として用い、信号処理回路170を構成する構成要素のプロセッサ171は固有名詞として用い、両者は区別される。また用語の「メモリ」は一般名詞として用い、信号処理回路170を構成する構成要素のメモリ172は固有名詞として用い、両者は区別される。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the
信号処理回路170が専用のハードウエアである場合、信号処理回路170は、例えば単一回路、復号回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、又はこれらを組み合わせたものが該当する。PRI制御部150及びレーダ信号処理回路160の機能は、それぞれを別の処理回路をもって実現されてもよいし、まとめて1つの処理回路をもって実現されてもよい。
When the
信号処理回路170がCPUにより構成される場合、PRI制御部150及びレーダ信号処理回路160の機能は、ソフトウエア、ファームウエア、又はソフトウエアとファームウエアとの組合せによって実現される。ソフトウエアもファームウエアもプログラムとして記述され、メモリに格納される。信号処理回路170は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわちレーダ装置100は、信号処理回路170によりその機能が実行されるときに、PRIを設定する処理と、相関処理を行うステップ(ST161)と、速度補償候補による補償処理ステップ(ST162)と、目標候補検出ステップ(ST163)と、測速度・測距離の処理を行うステップ(ST164)と、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを備える。また、これらのプログラムは、PRI制御部150及びレーダ信号処理回路160の手順及び方法をコンピュータに実行させるものである、ともいえる。
When the
プログラムを実行するプロセッサ171は、例えばLSIにより構成されたものでよい。 The processor 171 that executes the program may be configured by, for example, an LSI.
ここで、メモリは、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、EEPROM等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリであってもよい。さらにメモリは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等であってもよい。メモリは、HDD、SSD、等の形態であってもよい。
図11は、メモリが多様な形態を取り得ることを表すため、メモリ172と、記憶装置173と、を含めた。メモリ172及び記憶装置173は、プロセッサ171によって実行されるべき各種プログラムコードを記憶するためのプログラムメモリと、プロセッサ171がディジタル信号処理を実行する際に使用されるワークメモリと、ディジタル信号処理で使用されるデータが記憶される一時記憶メモリと、を含む。Here, the memory may be, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, EEPROM or the like. Further, the memory may be a magnetic disk, a flexible disk, a compact disk, a mini disk, a DVD, or the like. The memory may be in the form of HDD, SSD, or the like.
FIG. 11 includes a
なお、PRI制御部150及びレーダ信号処理回路160の機能は、一部を専用のハードウエアで実現し、一部をソフトウエア又はファームウエアで実現するようにしてもよい。例えばPRI制御部150については専用のハードウエアとしての処理回路でその機能を実現し、レーダ信号処理回路160については処理回路がメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することも可能である。
The functions of the
このように信号処理回路170は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、又はこれらの組合せによって、PRI制御部150及びレーダ信号処理回路160の機能を実現することができる。
As described above, the
実施の形態1に係るレーダ装置100は上記構成を備えるため、速度アンビギュイティが現れる広い範囲の中の複数の速度候補に基づいて、目標の速度を推定することができる。この作用効果により実施の形態1に係るレーダ装置100は、従来よりも少ない演算量で、速度アンビギュイティの影響を受けることなく、目標の距離及び速度を推定することができる。
Since the
実施の形態2.
実施の形態2に係るレーダ装置100は、実施の形態1に係るレーダ信号処理回路160とは構成を異にするレーダ信号処理回路160(160B)を備える。実施の形態2は、特に明記する場合を除き、実施の形態1と同じ符号を用い、重複する説明は適宜省略される。Embodiment 2.
The
図12は、実施の形態2に係るレーダ装置100のレーダ信号処理回路160(160B)の機能構成を示すブロック図である。図12に示されるとおりレーダ信号処理回路160(160B)は、相関処理部161と補償処理部162とに代えて、CZTパルスドップラ処理部165を含む。図12に示されるとおりCZTパルスドップラ処理部165はレーダ信号処理回路160(160B)において最前段に設けられ、その後段に目標候補検出部163、さらにその後段に測速度・測距離部164、が設けられている。CZTは、Chirp Z―Transformの頭文字であり、チャープz変換を意味する。
FIG. 12 is a block diagram showing a functional configuration of the radar signal processing circuit 160 (160B) of the
チャープz変換は、Bluesteinが1968年に提唱したFFTアルゴリズムのことであり、BluesteinのFFTアルゴリズムとも呼ばれる。チャープz変換は、任意の長さの離散データを高速フーリエ変換できる、という特徴を有する。 The chirp z-transform is the FFT algorithm proposed by Bluestain in 1968, and is also called the FFT algorithm of Bluestain. The chirp z-transform has a feature that discrete data of arbitrary length can be fast Fourier transformed.
図13は、実施の形態2に係るレーダ装置100のレーダ信号処理回路160(160B)の処理ステップを示すフローチャートである。図13に示されるとおりレーダ信号処理回路160(160B)の処理ステップは、CZTパルスドップラ処理部165が行うCZTパルスドップラ処理ステップ(ST165)と、目標候補検出部163が行う目標候補検出ステップ(ST163)と、測速度・測距離部164が行う測速度・測距離ステップ(ST164)と、を含む。
FIG. 13 is a flowchart showing a processing step of the radar signal processing circuit 160 (160B) of the
実施の形態2に係るレーダ信号処理回路160(160B)は、チャープz変換を用いて相関処理と速度補償とを実施する。具体的にレーダ信号処理回路160(160B)のCZTパルスドップラ処理部165は、式(1)に示される受信ディジタル信号に対して、速度補償を考慮したヒット方向のCZT処理を行い、さらに相関処理を実施する(図13のST165で示されるステップ)。
The radar signal processing circuit 160 (160B) according to the second embodiment performs correlation processing and speed compensation using the chirp z-transform. Specifically, the CZT pulse
図14は、図13に示されるフローチャートにおいて、CZTパルスドップラ処理ステップ(ST165)の詳細を示したフローチャートである。図14に示されるとおりCZTパルスドップラ処理ステップ(ST165)は、距離方向のFFTの処理ステップ(ST165A)と、ヒット方向のCZTの処理ステップ(ST165B)と、参照関数と乗算する処理ステップ(ST165C)と、距離方向のIFFTの処理ステップ(ST165D)と、を含む。 FIG. 14 is a flowchart showing the details of the CZT pulse Doppler processing step (ST165) in the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 14, the CZT pulse Doppler processing step (ST165) includes a processing step of FFT in the distance direction (ST165A), a processing step of CZT in the hit direction (ST165B), and a processing step of multiplying by a reference function (ST165C). And the processing step of the IFF in the distance direction (ST165D).
CZTパルスドップラ処理部165は受信ディジタル信号に対して、以下の数式に例示される距離方向のFFTの処理を実行する(図14のST165Aで示されるステップ)。
ここで、mpは、1つのPRIにおけるサンプリング番号である。Mpは、1つのPRIにおけるサンプリングの総数である。Mfftは、フーリエ変換点の総数である。krは、距離方向のFFTの結果に付される通し番号である。別の表現をすればkrは、ファストタイム周波数スペクトルに付されるビン番号である。ビン番号の詳細は、後述の説明により明らかとなる。The CZT pulse
Here, mp is a sampling number in one PRI. M p is the total number of samplings in one PRI. M fft is the total number of Fourier transform points. kr is a serial number assigned to the result of the FFT in the distance direction. In other words, kr is a bin number assigned to the fast-time frequency spectrum. The details of the bin number will be clarified by the explanation described later.
CZTパルスドップラ処理部165は、以下の数式に例示される、ヒット方向のCZTの処理を実行する(図14のST165Bで示されるステップ)。
ここでスクリプト書体のFに下添え字のCZTは、その大かっこの中身に対してヒット方向のチャープz変換を行う操作を表している。ヒット方向とは、要するにヒット番号が増減する方向とイメージすればよく、距離方向又はレンジ方向と同義である。このことは、式(23)が、式(22)の距離方向のFFTの結果に対して行う処理である、ということからも理解できる。言い換えれば実施の形態2に係るレーダ装置100は、受信信号に対して、ファストタイム方向を周波数領域に変換し、チャープz変換を用いている。
hcztは、CZT処理後の信号のドップラ速度のビン番号を表す。ビン番号は、FFTビンに付された通し番号である。FFTビン又はビンは、英語のbinに由来し、周波数スペクトルが短冊のように並んでいることから、その短冊状のものを指す用語として使われている。Hcztは、CZT処理後に得られるビンの総数である。hcztがドップラ速度のビン番号であることと対比して、krをレンジのビン番号と称してもよい。The CZT pulse
Here, CZT, which is a subscript to F in the script typeface, represents an operation of performing a chirp z-transform in the hit direction for the contents of the parentheses. The hit direction can be imagined as a direction in which the hit number increases or decreases, and is synonymous with a distance direction or a range direction. This can be understood from the fact that the equation (23) is a process performed on the result of the FFT in the distance direction of the equation (22). In other words, the
h czt represents the bin number of the Doppler velocity of the signal after CZT processing. The bin number is a serial number attached to the FFT bin. The FFT bin or bin is derived from the English bin, and since the frequency spectra are arranged like a strip, it is used as a term to refer to the strip-shaped one. H czt is the total number of bins obtained after CZT treatment. In contrast to h czt being the bin number of the Doppler velocity, kr may be referred to as the bin number of the range .
式(21)の右辺における回転子の項は、具体的には以下のように定義される。
ここで式(24)の左辺のAkrは、krに対応する変換の開始位相に係る回転子である。fkrは、krに位置するスペクトルのファストタイム周波数である。νstは、変換開始の速度である。νstの下添え字のstは、開始を意味するstartの最初の2文字である。
式(25)の左辺のWkr(hczt)は、krに対応する変換の位相変化幅に係る回転子である。Δνcztは、速度の変化幅である。
言い換えれば実施の形態2に係るレーダ装置100は、補償処理部162において、チャープz変換を用いて位相補償を実施し、予め設定された速度による前記運動補償候補で前記運動補償を行う。The rotor term on the right side of equation (21) is specifically defined as follows.
Here, A kr on the left side of the equation (24) is a rotor related to the start phase of the conversion corresponding to kr . f kr is the fast-time frequency of the spectrum located at kr . ν st is the speed at which conversion starts. The subscript st of ν st is the first two letters of start, which means start.
W kr (h czt ) on the left side of the equation (25) is a rotor related to the phase change width of the conversion corresponding to kr . Δν czt is the range of change in velocity.
In other words, the
式(22)に示される処理も、式(23)に示される処理も、FFTであることに相違はない。式(22)に示されるFFTは、1回目のFFTであり、Range―FFTと称されることもある。式(23)に示されるFFTは、1回目のFFTの結果に対する2回目のFFTであり、Doppler-FFTと称されることもある。一般に、Range-FFTとDoppler-FFTとの2回のFFTを行うことによって、同じ距離にある複数の物体それぞれの速度の測定が可能となる。 There is no difference between the process represented by the equation (22) and the process represented by the equation (23) being an FFT. The FFT represented by the formula (22) is the first FFT and is sometimes referred to as a Range-FFT. The FFT represented by the formula (23) is a second FFT for the result of the first FFT, and is sometimes referred to as a Doppler-FFT. Generally, by performing two FFTs of Range-FFT and Doppler-FFT, it is possible to measure the velocity of each of a plurality of objects at the same distance.
CZT処理で求めようとする相対速度は、式(24)及び式(25)に現れている。具体的に相対速度は、以下の数式による値である。
式(26)の左辺のνczt(hczt)は、ドップラ速度のビン番号がhcztであるときの相対速度を表す。The relative velocities to be obtained by CZT processing appear in equations (24) and (25). Specifically, the relative velocity is a value according to the following formula.
The ν czt (h czt ) on the left side of the equation (26) represents the relative speed when the bin number of the Doppler speed is h czt .
式(25)で用いたΔνcztは、Hcztとの間に以下に示される関係を有する。
ここでνenは、変換終了の速度である。νenの下添え字のenは、終了を意味するendの最初の2文字である。式(27)は、単に、速度の全体幅をサンプリングの点の数で割ることで刻み幅が求められることを表している。The Δν czt used in the formula (25) has the relationship shown below with H czt .
Here, ν en is the speed at which the conversion ends. The subscript en of ν en is the first two letters of end, which means the end. Equation (27) simply expresses that the step size can be obtained by dividing the total width of the velocity by the number of sampling points.
式(27)で用いたνst及びνenは、νcanとの間に以下に示される関係を有する。
ここでkνは、或る定数である。dνは、速度分解能、すなわち速度の刻み幅について最も小さくできるもの、を表す。dνは、数式で表せば、以下のように示せる。
The ν st and ν en used in the formula (27) have the relationship shown below with the ν can .
Here, k ν is a constant. d ν represents the velocity resolution, that is, the one that can be made the smallest with respect to the step size of the velocity. d ν can be expressed as follows when expressed by a mathematical formula.
以上の受信ディジタル信号に対しての処理と同様に、参照信号に対してもフーリエ変換が実施される。実施の形態2で用いる参照信号は、式(2)に示された実施の形態1の参照信号と同じ構造ではあるが、詳細は以下に示される。
このように式(30)に示される参照信号は、式(26)に示された相対速度が使われている。Similar to the above processing for the received digital signal, the Fourier transform is also performed on the reference signal. The reference signal used in the second embodiment has the same structure as the reference signal of the first embodiment shown in the equation (2), but the details are shown below.
As described above, the reference signal shown in the equation (30) uses the relative velocity shown in the equation (26).
参照信号に対して実施されるフーリエ変換は、例えば以下のようなものである。
なお、式(31)に示されたフーリエ変換は、式(22)で示されたものと同じである。The Fourier transform performed on the reference signal is, for example, as follows.
The Fourier transform shown in Eq. (31) is the same as that shown in Eq. (22).
CZTパルスドップラ処理部165は、それぞれフーリエ変換された受信ディジタル信号と参照関数とを乗算する処理を実施する(図14のST165Cで示されるステップ)。
The CZT pulse
CZTパルスドップラ処理部165は、式(32)に示された2つの信号を乗算した結果に対して、距離方向の逆フーリエ変換を実施する(図14のST165Dで示されるステップ)。
式(33)により得られたRpc(hczt、l)は、相関処理及び補償処理が施された信号である。Rpc(hczt、l)は、実施の形態1における式(12)で示されたFFFT(k,m)と等価なものである。よって、以降の処理は、実施の形態1に示されたものを行えばよい。The CZT pulse
The R pc (h czt , l) obtained by the equation (33) is a signal subjected to the correlation processing and the compensation processing. R pc (h czt , l) is equivalent to FFFT (k, m) represented by the formula (12) in the first embodiment. Therefore, the subsequent processing may be performed as shown in the first embodiment.
以上のように実施の形態2に係るレーダ装置100は上記の構成を備えるため、実施の形態1に示した効果に加えて、ドップラカップリングによる積分損失を少なくし、ドップラカップリングによる距離シフトを小さくできる、という効果を奏する。
As described above, since the
なお、実施の形態2に係るレーダ装置100のハードウエアは、実施の形態1と同様の構成で実現されてよい。
The hardware of the
実施の形態3.
実施の形態3に係るレーダ装置100は、実施の形態2に係るレーダ装置100の構成をベースとし、或る機能を追加したレーダ信号処理回路160(160C)を備える。実施の形態3に係るレーダ装置100は、特にレーダ装置100がパルス間毎にPRIを不等間隔にさせるスタガPRI方式を採用する場合に有効な構成を備える。用語の「スタガ」は、英語のStaggeredに由来する。staggeredとは、もともとは「よろよろする」、「千鳥状にした」という意味であるが、この技術分野においては不等間隔を意味する。
実施の形態3は、特に明記をする場合を除き、既出の実施の形態と同じ符号を用い、重複する説明は適宜省略される。Embodiment 3.
The
Unless otherwise specified, the third embodiment uses the same reference numerals as those of the above-described embodiments, and duplicate explanations are appropriately omitted.
図15は、実施の形態3に係るレーダ装置100のレーダ信号処理回路160(160C)の機能構成を示すブロック図である。図15に示されるとおりレーダ信号処理回路160(160C)は、CZTパルスドップラ処理部165、目標候補検出部163、測速度・測距離部164、に加えて、平均化部166を備える。
FIG. 15 is a block diagram showing a functional configuration of the radar signal processing circuit 160 (160C) of the
スタガPRI方式(単に「スタガ方式」ともいう)は、ドップラ及びレンジのアンビギュイティを解決する上で有効な手段である。スタガ方式ではパルス繰返し周期が、ヒット番号ごとに変化する。そこで実施の形態3においては、パルス繰返し周期は、TPRI(0)、TPRI(1)、…、TPRI(h)、…、TPRI(H-1)との表記が用いられる。The staga PRI method (also simply referred to as "staga method") is an effective means for solving the ambiguity of Doppler and range. In the stagger method, the pulse repetition cycle changes for each hit number. Therefore, in the third embodiment, the notation of T PRI (0), T PRI (1), ..., T PRI (h), ..., T PRI (H-1) is used for the pulse repetition period.
実施の形態3に係るPRI制御部150は、パルス幅がそれぞれT0であり、パルス繰返し周期がTPRI(0)、TPRI(1)、…、TPRI(h)、…、TPRI(H-1)である一連の信号を生成するためのタイミング信号を生成する。生成されたタイミング信号は、信号生成回路110へ送出される。
実施の形態3に係るレーダ装置100が採用する一連の信号は、基準周期という考え方に基づいて作成されたものでもよい。すなわち一連の信号は、例えば基準周期を起点に線形的に周期を増加又は減少させたものでもよい。The
The series of signals adopted by the
図16は、実施の形態3に係るレーダ装置100のレーダ信号処理回路160(160C)の処理ステップを示すフローチャートである。図16に示されるとおりレーダ信号処理回路160(160C)の処理フローは、速度候補に係る内側の処理ループと、パルス繰返し周期に係る外側の処理ループと、による2重の処理ループを備える。速度候補に係る内側の処理ループは、図13に示されたフローチャートにおける速度候補に係る処理ループと同じである。
FIG. 16 is a flowchart showing a processing step of the radar signal processing circuit 160 (160C) of the
このように実施の形態3に係るレーダ装置100のレーダ信号処理回路160(160C)は、パルス繰返し周期がTPRI(0)、TPRI(1)、…、TPRI(h)、…、TPRI(H-1)、のそれぞれにおいて、目標の距離及び速度の推定値が算出される。レーダ信号処理回路160(160C)が平均化部166を備える趣旨は、パルス繰返し周期のそれぞれにおいて算出した推定値の平均を取ることにより、より確からしい推定値を算出することにある。平均化部166は、パルス繰返し周期のそれぞれにおいて算出した推定値の平均値を算出する(図16のST166で示されるステップ)。As described above, in the radar signal processing circuit 160 (160C) of the
図17は、図8に示すイメージ図を実施の形態3にあてはめたものである。また図18は、図9に示すイメージ図を実施の形態3にあてはめたものである。 FIG. 17 is an image diagram shown in FIG. 8 applied to the third embodiment. Further, FIG. 18 is an image diagram shown in FIG. 9 applied to the third embodiment.
以上のように実施の形態3に係るレーダ装置100は上記の構成を備えるため、実施の形態2に示した効果に加えて、スタガPRI方式を採用でき、パルス繰返し周期のそれぞれにおいて算出した推定値の平均を取ることにより、より確からしい推定値を算出することができる、という効果を奏する。
As described above, since the
なお、実施の形態3に係るレーダ装置100のハードウエアは、実施の形態1と同様の構成で実現されてよい。
The hardware of the
実施の形態4.
実施の形態4に係るレーダ装置100は、実施の形態1に係るレーダ装置100の構成をベースとし、相関処理部161及び補償処理部162をパルス間スタガ積分部167に代えたレーダ信号処理回路160(160D)を備える。実施の形態4に係るレーダ装置100は、特にレーダ装置100がスタガPRI方式を採用する場合に有効な構成を備える。実施の形態4は、特に明記をする場合を除き、既出の実施の形態と同じ符号を用い、重複する説明は適宜省略される。Embodiment 4.
The
実施の形態4が想定するスタガ方式は、同じ間隔のPRIのパルスが数発連続しグループを形成する、という特殊なものである。グループは複数存在し、異なるグループではPRIが異なる、というスタガ方式である。例えば、同じ間隔のPRIが4パルス分だけ連続しグループを形成する、と想定する。この場合、TPRI(0)~TPRI(3)が第1グループを構成し、同じ値となる。TPRI(4)~TPRI(7)が第2グループを構成し、第1グループとは異なる、別の共通の値となる。以下同様にグループ分けされ、この例の場合は、1つのシリーズにHを4で割った数のグループが想定される。1回目のシリーズの信号の照射が行われた後、またヒット番号が0に戻り2回目のシリーズの信号の照射が行われる。2回目のシリーズにおいても、TPRI(0)~TPRI(3)が第1グループを構成し、TPRI(4)~TPRI(7)が第2グループを構成する。実施の形態4に係るレーダ装置100は、このようにパルスの照射を繰り返す。The staggered method assumed in the fourth embodiment is a special one in which several PRI pulses at the same interval are continuously formed to form a group. This is a staggered method in which there are multiple groups and different groups have different PRIs. For example, it is assumed that PRIs at the same interval form a continuous group for 4 pulses. In this case, T PRI (0) to T PRI (3) form the first group and have the same value. T PRI (4) to T PRI (7) constitute the second group, which are different from the first group and have different common values. Hereinafter, the groups are similarly divided, and in the case of this example, a group of the number obtained by dividing H by 4 is assumed in one series. After the irradiation of the signal of the first series is performed, the hit number returns to 0 and the signal of the second series is irradiated again. Also in the second series, T PRI (0) to T PRI (3) form the first group, and T PRI (4) to T PRI (7) form the second group. The
実施の形態4に係るPRI制御部150は、上記のグループを形成したスタガ方式の信号を生成するためのタイミング信号を生成する。生成されたタイミング信号は、信号生成回路110へ送出される。
The
図20は、実施の形態4に係るレーダ装置100のレーダ信号処理回路160(160D)の処理ステップを示すフローチャートである。図20に示されるとおりレーダ信号処理回路160(160D)の処理ステップは、パルス間スタガ積分部167が行うパルス間スタガ積分のステップ(ST167)と、目標候補検出部163が行う目標候補検出ステップ(ST163)と、測速度・測距離部164が行う測速度・測距離ステップ(ST164)と、を含む。
FIG. 20 is a flowchart showing a processing step of the radar signal processing circuit 160 (160D) of the
間隔が同じPRIの反射信号を次々に加算して積分することで、SN比を改善することが考えられる。実施の形態4に係るレーダ信号処理回路160(160D)がパルス間スタガ積分部167を備える趣旨は、この効果を奏することである。
It is conceivable to improve the signal-to-noise ratio by adding and integrating the reflected signals of PRIs having the same interval one after another. The purpose of the radar signal processing circuit 160 (160D) according to the fourth embodiment to include the inter-pulse stagger integrating
図21は、実施の形態4に係るパルス間スタガ積分部167が行う積分のイメージを示す参考図である。より詳細には図21は、ヒットごとのPRIを、そのPRIが所属するグループの番号を記載して表したものである。図21の右方向は、ヒット番号が増える方向である。図21は、同じ間隔のPRIが4パルス分だけ連続しグループを形成する場合を例示している。また図21は、Hが16であり、グループの数は4である場合を例示している。図21の下方向は、シリーズの回数が増える方向を表している。
FIG. 21 is a reference diagram showing an image of integration performed by the inter-pulse stagger
実施の形態4に係るパルス間スタガ積分部167は、例えば図21の参考図に示された複数のシリーズの反射信号について、コヒーレント積分を行う。パルス間スタガ積分部167は、まず、間隔が同じPRIの反射信号についてコヒーレント積分を行い、その後、間隔が異なるPRIの反射信号についてコヒーレント積分を行う(図19のST167で示されるステップ)。ここでパルス間スタガ積分部167が行うコヒーレント積分は、前述したCZTでもよいし、その他の流儀の離散フーリエ変換であってもよい。またコヒーレント積分は、射影行列を利用したり、フィルタを適用したりして、その効果を高めるようにしてもよい。
The inter-pulse stagger
間隔が同じPRIの反射信号についてのコヒーレント積分は、同一のシリーズの同じグループに所属する反射信号について行ってもよいし(図21の「積分方向1」参照)、異なるシリーズの同じグループ番号の反射信号について行ってもよい(図21の「積分方向2」参照)。
Coherent integration for reflection signals of PRIs with the same spacing may be performed for reflection signals belonging to the same group in the same series (see “
実施の形態4に係るレーダ装置100は、同一の種類の前記パルス繰返し周期に含まれるパルスごとの信号に対しコヒーレント積分を行い、その後に、異なる種類の前記パルス繰返し周期でのコヒーレント積分を行うことにより、前記目標の検出を行う。
The
実施の形態4に係るレーダ装置100は、パルス間スタガ積分部167を含む構成であり、検波後積分によってSN比を改善する。
SN比の改善は、検波前積分によっても達成できると考えられる。本開示技術に係るレーダ装置100は、SN比を改善するため、Matched Filter等のフィルタが用いられてもよい。The
It is considered that the improvement of the signal-to-noise ratio can also be achieved by the pre-detection integration. In the
以上のように実施の形態4に係るレーダ装置100は上記の構成を備えるため、実施の形態2に示した効果に加えて、間隔が同じPRIの反射信号について検波後積分を行うため、SN比を改善できる、という効果を奏する。検波後積分は、実施の形態3に示される平均化と同様の効果が期待される。したがって実施の形態4に係るレーダ装置100は、より確からしい推定値を算出することができるという効果を奏する、ともいえる。
As described above, since the
本開示技術に係るレーダ装置100は、目標の距離及び速度を測定する測定装置として利用することができ、産業上の利用可能性を有する。
The
100 レーダ装置、110 信号生成回路、111 局部発振器、112 パルス生成器、113 パルス内変調器、114 出力部、120 送受信部、130 アンテナ、140 受信回路、150 PRI制御部、160、(160B)、(160C)、(160D) レーダ信号処理回路、161 相関処理部、162 補償処理部、163 目標候補検出部、164 測速度・測距離部、165 CZTパルスドップラ処理部、166 平均化部、167 パルス間スタガ積分部、170 信号処理回路、171 プロセッサ、172 メモリ、173 記憶装置、174 入出力インタフェース、175 信号路、200 表示器。 100 radar device, 110 signal generation circuit, 111 local oscillator, 112 pulse generator, 113 in-pulse modulator, 114 output unit, 120 transmission / reception unit, 130 antenna, 140 reception circuit, 150 PRI control unit, 160, (160B), (160C), (160D) Radar signal processing circuit, 161 correlation processing unit, 162 compensation processing unit, 163 target candidate detection unit, 164 speed measurement / distance measurement unit, 165 CZT pulse Doppler processing unit, 166 averaging unit, 167 pulse Inter-stagger integrator, 170 signal processing circuit, 171 processor, 172 memory, 173 storage device, 174 input / output interface, 175 signal path, 200 display.
Claims (13)
前記パルス繰返し周期に基づくタイミングで複数の送信パルス信号を連続的に生成する信号生成回路と、
前記送信パルス信号を外部空間に送出し、前記送信パルス信号のそれぞれに対応する複数の反射波信号を前記外部空間から受信する送受信部と、
前記送受信部で受信された前記反射波信号の各々をサンプリングすることにより、前記送信パルス信号にそれぞれ対応する複数の受信信号を生成する受信回路と、
前記受信信号を相関演算によりパルス圧縮する相関処理部と、
予め設定された速度による運動補償候補で運動補償を実施する補償処理部と、
前記補償処理部の処理後の信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部と、
アンビギュイティがない速度間隔の2以上の整数倍である間隔にある複数の前記運動補償候補を用いて処理した前記目標候補検出部からの結果から、目標の速度と距離を推定する測速度・測距離部と
を備えるレーダ装置。 A PRI control unit that sets a predetermined pulse repetition cycle for each hit,
A signal generation circuit that continuously generates a plurality of transmission pulse signals at a timing based on the pulse repetition cycle, and a signal generation circuit.
A transmission / reception unit that sends the transmission pulse signal to the external space and receives a plurality of reflected wave signals corresponding to each of the transmission pulse signals from the external space.
A receiving circuit that generates a plurality of received signals corresponding to the transmitted pulse signals by sampling each of the reflected wave signals received by the transmitting / receiving unit.
A correlation processing unit that pulse-compresses the received signal by correlation calculation,
A compensation processing unit that performs motion compensation with motion compensation candidates at a preset speed,
A target candidate detection unit that detects a target candidate based on the processed signal of the compensation processing unit, and a target candidate detection unit.
Velocity measurement that estimates the target speed and distance from the results from the target candidate detection unit processed using the plurality of motion compensation candidates at intervals that are two or more integral multiples of the speed interval without ambiguity. A radar device equipped with a distance measuring unit.
請求項1記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 1, wherein the interval between the motion compensation candidates is calculated based on the integration loss of the target in the target candidate detection unit.
請求項1記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 1, wherein the signal generated by the motion compensation candidate is incoherently integrated.
前記目標の候補に関する相対距離及び相対速度を算出する
請求項1記載のレーダ装置。 The target candidate detection unit is
The radar device according to claim 1, wherein the relative distance and the relative speed with respect to the target candidate are calculated.
請求項1記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 1, wherein the number of speed candidates required to perform the motion compensation and the step size of the speed candidates can be set.
前記前半グループと前記後半グループのそれぞれで最小二乗法に基づいた近似直線又は近似曲線を求め、
前記近似直線又は前記近似曲線のそれぞれが交わる交点として前記目標の速度を求める
請求項1記載のレーダ装置。 Based on the respective detection intensities of the speed candidates, the speed candidates are divided into an increasing first half group and a decreasing second half group.
Obtain an approximate straight line or an approximate curve based on the least squares method in each of the first half group and the second half group.
The radar device according to claim 1, wherein the target speed is obtained as an intersection where each of the approximate straight line or the approximate curve intersects.
請求項1記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 1, wherein the maximum intensity and the second maximum intensity are selected from the detection results of the speed compensation candidates, and the target speed is estimated.
請求項6記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 6 , wherein the speed compensation candidate number when the difference value before and after is the smallest is selected from the detection result of the speed compensation candidate.
請求項6記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 6 , wherein the target speed is estimated based on the sum and difference of two signal intensities selected from the result of processing the speed compensation candidate.
請求項1記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 1, further comprising an averaging unit for calculating an average value of estimated values calculated for each type of pulse repetition cycle.
請求項1記載のレーダ装置。 Claim 1 for detecting the target by performing coherent integration on signals for each pulse included in the pulse repetition cycle of the same type, and then performing coherent integration in different types of pulse repetition cycles. The radar device described.
請求項1記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 1, wherein the compensation processing unit performs phase compensation using the chirp z-transform, and performs the motion compensation with the motion compensation candidate at a preset speed.
請求項12記載のレーダ装置。 The radar device according to claim 12 , wherein the fast time direction of the received signal is converted into a frequency domain, and the chirp z-transform is used.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/039294 WO2023073763A1 (en) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | Radar device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7090826B1 true JP7090826B1 (en) | 2022-06-24 |
JPWO2023073763A1 JPWO2023073763A1 (en) | 2023-05-04 |
Family
ID=82155949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022508979A Active JP7090826B1 (en) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | Radar device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7090826B1 (en) |
WO (1) | WO2023073763A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010197178A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Nec Corp | Pulse compression device |
JP2017522574A (en) * | 2014-06-26 | 2017-08-10 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Radar measurement method |
WO2017149596A1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-09-08 | 三菱電機株式会社 | Radar device |
JP2020051842A (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | 日本電気株式会社 | Signal processing device, sensing device, signal processing method, and control program |
-
2021
- 2021-10-25 WO PCT/JP2021/039294 patent/WO2023073763A1/en active Application Filing
- 2021-10-25 JP JP2022508979A patent/JP7090826B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010197178A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Nec Corp | Pulse compression device |
JP2017522574A (en) * | 2014-06-26 | 2017-08-10 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Radar measurement method |
WO2017149596A1 (en) * | 2016-02-29 | 2017-09-08 | 三菱電機株式会社 | Radar device |
JP2020051842A (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | 日本電気株式会社 | Signal processing device, sensing device, signal processing method, and control program |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023073763A1 (en) | 2023-05-04 |
JPWO2023073763A1 (en) | 2023-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10718861B2 (en) | Frequency profiles for non-contact range measurement with multi-scale analysis | |
US7385550B2 (en) | Method for measuring distances and speeds of several objects by means of an FMCW radar | |
JP5704552B2 (en) | Radar equipment | |
US7474255B2 (en) | Target tracking method of radar with frequency modulated continuous wave | |
JP6818541B2 (en) | Radar device and positioning method | |
AU699274B2 (en) | Apparatus and method for mitigating range-doppler ambiguities in pulse -doppler radars | |
CN107843892A (en) | A kind of high-speed target Doppler velocity measurement method based on least square method | |
JP2011247902A (en) | Technique for non-coherent integration of target having ambiguous speed | |
CN102628937A (en) | Radar detection method based on generalized keystone transformation and non-coherent accumulation | |
CN108828602B (en) | Signal processing method for eliminating velocity ambiguity in pulse phase dry method velocity measurement | |
CN113009439A (en) | Multi-target detection method based on frequency modulation continuous wave millimeter wave radar | |
JP6164918B2 (en) | Radar equipment | |
CN113640752A (en) | Waveform design method based on inter-pulse phase spectrum double agility | |
Bidon et al. | Fast coherent integration for migrating targets with velocity ambiguity | |
EP3208633B1 (en) | Method and system for fmcw radar altimeter system height measurement resolution improvement | |
CN110221264B (en) | Doppler fuzzy target coherent detection method and device based on periodic Keystone transformation | |
US7312745B2 (en) | Radar | |
JP6861906B2 (en) | Radar device and signal processing method | |
US10782391B2 (en) | Processing received radiation reflected from a target | |
JP2010169671A (en) | Radar device | |
CN109164441B (en) | Radar ranging method | |
JP7090826B1 (en) | Radar device | |
KR102610917B1 (en) | Continuous wave radar and ranging method using the continuous wave radar | |
CN104914435B (en) | A kind of wind profile radar phase coding method and circuit based on Fei Lanke codes | |
CN108802706B (en) | Frequency modulation stepping radar signal target extraction method based on position calibration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220214 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20220214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220315 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220401 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220517 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220614 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7090826 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |