JP7299601B2 - Target detection device, target estimation method and program - Google Patents
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Description
本発明は、送信信号の反射波を受信して目標を検知するレーダ技術を適用した目標検知装置、目標推定方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a target detection device, a target estimation method, and a program that apply radar technology for detecting a target by receiving a reflected wave of a transmission signal.
近年、ミリ波帯の利用による車載レーダ装置やインフラとして設置されたレーダ装置の高分解能化や高信頼性化が求められている。すなわち、既存の車載レーダ装置であっても、車両などの比較的大きな物体の検知は可能であるが、歩行者やさらに小さな対象物の検知を可能とする必要があり、ミリ波レーダのさらなる高分解能化や高信頼性化が求められている。 In recent years, there has been a demand for higher resolution and higher reliability of in-vehicle radar devices using millimeter wave bands and radar devices installed as infrastructure. In other words, although existing on-vehicle radar equipment can detect relatively large objects such as vehicles, it is necessary to enable detection of pedestrians and even smaller objects. Higher resolution and higher reliability are required.
特許文献1には、レーダ装置において、信号強度の強いターゲットの検出結果から、それを再現する受信信号を推定し、元の受信信号から推定した受信信号を減算して、減算で残った信号に対して検出を繰り返すことで、微弱な信号のターゲットについての検出を可能とする技術についての記載がある。
特許文献1に記載された減算処理を繰り返すことで、複数の対象物を検知することが可能になる。
In
By repeating the subtraction process described in
ところで、レーダ装置において、受信信号から速度や距離を検出する際には、アナログ系の受信回路が備えるアナログフィルタの特性やケーブルの特性に受信信号が大きく影響を受けてしまう。
一方、元の受信信号から推定した受信信号を減算する際の減算信号は、速度や距離の検出部で得られたピークとなる周波数ビンにおける「速度、距離、複素振幅」から信号である。
By the way, in a radar device, when detecting speed and distance from a received signal, the received signal is greatly affected by the characteristics of an analog filter provided in an analog system receiving circuit and the characteristics of a cable.
On the other hand, the subtraction signal when subtracting the estimated received signal from the original received signal is a signal from "velocity, distance, complex amplitude" at the peak frequency bin obtained by the velocity and distance detector.
したがって、特許文献1に記載された技術では、減算信号を生成して、その減算信号を受信信号から減算したとしても、検出したターゲットの信号を十分に減算したものとはならず、減算残りが生じてしまい、複数のターゲットの検出精度が低下してしまう。特に微弱な信号のターゲットの検出精度が悪くなって、誤検出につながってしまう。
Therefore, in the technique described in
例えば、図19(A)に示すように、車載レーダの前方に、車とバイクと人が存在した場合、レーダで得られる反射波としては、図19(B)に示すように、最も大きなターゲットである車の成分m1と、それより小さなターゲットであるバイクの成分m2と、最も小さなターゲットである人の成分m3とが重なった状態である。
ここで、バイクや人を精度よく検出するためには、車の成分m1やバイクの成分m2を正確に検出する必要があるが、従来の技術では高精度化に限りがあった。
For example, as shown in FIG. 19(A), when there are a car, a motorcycle, and a person in front of the vehicle-mounted radar, the reflected wave obtained by the radar is the largest target as shown in FIG. 19(B). A car component m1, a smaller target bike component m2, and the smallest target human component m3 are superimposed.
Here, in order to accurately detect a motorcycle or a person, it is necessary to accurately detect the component m1 of the vehicle and the component m2 of the motorcycle.
本発明の目的は、複数の目標の検出が高い精度で行うことができる目標検知装置、目標推定方法およびプログラムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a target detection device, a target estimation method, and a program capable of detecting a plurality of targets with high accuracy.
本発明の目標検知装置は、送信信号の反射波を受信して得た受信信号から、距離方向の情報についての処理を行って、距離方向(実施の形態例で述べるファストタイム処理の処理方向)の次元と、パルスヒット方向と周波数方向とアンテナ素子方向の少なくともいずれか一つの方向の別の次元(実施の形態例で述べるスロータイム処理の処理方向)とを有する多次元信号を取得する取得部と、多次元信号について、距離方向の次元以外の少なくとも1つ以上の次元の信号を処理する多次元信号処理部と、多次元信号処理部で処理された信号を使って、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つを検出する目標検出部と、目標検出部が検出した目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つから、距離ビン毎の信号複素振幅を求める距離方向複素信号振幅生成部と、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つと、距離ビン毎の信号複素振幅をもとに、減算信号を生成する減算信号生成部と、減算信号生成部が生成した減算信号を、取得部で得られた多次元信号から減算する減算器と、を備え、減算器で減算された多次元信号を、多次元信号処理部に供給するようにしたものである。 The target detection device of the present invention processes the information in the distance direction from the received signal obtained by receiving the reflected wave of the transmission signal, and determines the distance direction (processing direction of fast time processing described in the embodiment). and another dimension of at least one of the pulse hit direction, the frequency direction, and the antenna element direction (the processing direction of the slow-time processing described in the embodiment). and a multidimensional signal processing unit that processes signals of at least one or more dimensions other than the dimension in the distance direction for the multidimensional signals; and angle, and from at least one of target speed, target distance, and angle detected by the target detection unit, a range direction complex signal for obtaining a signal complex amplitude for each range bin. an amplitude generator, a subtraction signal generator that generates a subtraction signal based on at least one of a target speed, a target distance, and an angle, and a signal complex amplitude for each distance bin, and a subtraction generated by the subtraction signal generator a subtractor for subtracting a signal from the multidimensional signal obtained by the acquisition unit, and the multidimensional signal subtracted by the subtractor is supplied to the multidimensional signal processing unit.
また、本発明の目標推定方法は、送信信号の反射波を受信する受信処理と、受信処理で得た受信信号から、距離方向の情報についての処理を行って、距離方向の次元(実施の形態例で述べるファストタイム処理の処理方向)と、パルスヒット方向と周波数方向とアンテナ素子方向の少なくともいずれか一つの方向(実施の形態例で述べるスロータイム処理の処理方向)の別の次元とを有する多次元信号を取得する信号を取得する取得処理と、多次元信号について、距離方向の次元以外の少なくとも1つ以上の次元の信号を処理する多次元信号処理と、多次元信号処理により処理された信号を使って、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つを検出する目標検出処理と、目標検出処理により検出した目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つから、距離ビン毎の信号複素振幅を求める距離方向複素信号振幅生成処理と、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つと、距離ビン毎の信号複素振幅をもとに、減算信号を生成する減算信号生成処理と、減算信号生成処理により生成した減算信号を、取得部で得られた多次元信号から減算して、多次元信号処理を行うための信号とする減算処理と、を含む。 Further, the target estimation method of the present invention performs reception processing for receiving a reflected wave of a transmission signal, and processes information in the distance direction from the received signal obtained by the reception processing, and obtains the dimension in the distance direction (embodiment processing direction of fast-time processing described in the example) and at least one direction of the pulse hit direction, frequency direction, and antenna element direction (processing direction of slow-time processing described in the embodiment). Acquisition processing for acquiring a multidimensional signal, multidimensional signal processing for processing a signal in at least one or more dimensions other than the dimension in the distance direction for the multidimensional signal, and multidimensional signal processing processed by the multidimensional signal processing target detection processing for detecting at least one of a target speed, target distance and angle using a signal; and subtraction signal generation processing for generating a subtraction signal based on at least one of the target velocity, target distance, and angle, and the signal complex amplitude for each distance bin. and a subtraction process of subtracting the subtraction signal generated by the subtraction signal generation process from the multidimensional signal obtained by the acquisition unit to obtain a signal for performing the multidimensional signal processing.
また、本発明のプログラムは、上記目標推定方法の各処理をステップ化して、コンピュータに実行させるようにしたものである。 Moreover, the program of this invention is made to step-ize each process of the said target estimation method, and to make a computer perform.
本発明によると、信号電力の大きい目標のサイドローブに埋もれるような微弱な電力の目標を検知することができ、複数の目標の正確な検出が可能になる。 According to the present invention, it is possible to detect a weak power target that is buried in side lobes of a target with high signal power, and to accurately detect a plurality of targets.
以下、本発明の実施の形態例を、添付図面を参照して説明する。以下の説明では、まず図1~図11を参照して、各実施の形態例(第1~第8の実施の形態例)のレーダ装置10a~10hの基本的な構成を順に説明し、その後、各実施の形態例のレーダ装置10a~10hの各構成要素が行う処理の詳細を、図12~図18を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, first, with reference to FIGS. 1 to 11, the basic configurations of the
[1.第1の実施の形態例]
図1は、本発明の第1の実施の形態例のレーダ装置10aの構成例を示す。
第1の実施の形態例のレーダ装置10aは、受信部11、アナログ/デジタル変換器12、取得部13、減算器14、スロータイム処理部15、目標検出部16、距離方向複素信号振幅生成部17、減算信号生成部18、減算処理部19、および送信部21を備える。
[1. First embodiment example]
FIG. 1 shows an example configuration of a
The
送信部21は、符号変調したパルス信号を、パルス繰り返し間隔(PRI:Pulse Repetition Interval)で繰り返し連続して送信する。パルス信号を繰り返し送信する場合、ここでは、後述する図18(B)に示すように、パルス信号を送信する毎に周波数を変化させた、時分割多周波ステップ方式とする。時分割多周波ステップ方式の場合、周期的に周波数を繰り返し変化させる。送信周波数帯域としては、例えば79GHz帯などの高い周波数帯を使用する。
The
受信部11は、送信部21で送信した信号の反射波を受信する受信処理を行う。反射波には、目標で反射した成分が含まれる。ここでの目標には、複数の目標が存在する。
The
受信部11で得られた受信信号は、符号変調された時分割多周波ステップ受信信号を受信するため、[距離ビン方向と、距離ビン毎のパルスヒット方向の受信信号]×周波数ステップ数分の信号になる。受信部11で得た受信信号は、アナログフィルタの影響受けた信号(ファストタイム信号)となっており、複数の目標の信号が重畳されている。
なお、以下の説明で複数の目標のそれぞれを、第1目標、第2目標、第3目標、・・・と個別に述べたとき、第1目標の受信信号が最も受信強度が高く、第2目標、第3目標、・・・と順に受信強度が低下するものとする。
Since the received signal obtained by the
In the following description, when each of a plurality of targets is individually referred to as a first target, a second target, a third target, . It is assumed that the reception strength decreases in the order of the target, the third target, and so on.
受信部11で得られた受信信号は、アナログ/デジタル変換器12でサンプリングされる。アナログ/デジタル変換器12でサンプリングされた受信信号は、取得部13に供給される。
A received signal obtained by the
取得部13は、受信信号から、距離方向の情報についての処理を行って、距離方向の次元と、それとは別の次元(ここではパルスビット方向の次元)とを有する多次元信号を取得する。なお、取得部13は、ファストタイム信号を取得処理するため、ファストタイム信号処理部として機能する。
取得部13は、パルス圧縮処理部131と、パルスドップラ処理部132とを備える。
パルス圧縮処理部131は、受信信号をパルス圧縮処理する。すなわち、パルス圧縮処理部131は、符号変調された多周波ステップ受信信号をパルス波形化する。パルス波形化した信号は、アナログフィルタの影響を受けた信号である。
パルス圧縮処理部131でパルス波形化した多周波ステップ受信信号は、パルスドップラ処理部132に供給される。
The
The
The pulse
The multi-frequency step received signal pulse-shaped by the pulse
パルスドップラ処理部132は、パルスドップラフィルタ処理により、距離ビン毎のパルスヒット方向の受信信号をドップラ信号に変換する処理が行われる。ここでのドップラ信号は、目標速度に対応した信号であり、距離方向の次元と速度方向の次元(パルスビット方向の次元)とを有する2次元信号(多次元信号)が生成される。
The pulse
取得部13で得られた2次元信号は、減算器14に供給される。減算器14では、減算処理部19から減算信号が供給されるとき、取得部13から供給される2次元信号から、減算信号を減算処理する。減算信号が供給されないタイミングでは、減算器14での減算は行われない。減算器14で減算処理が行われた2次元信号(または減算処理が行われていない2次元信号)は、スロータイム処理部15に供給される。
なお、減算器14は、減算後の信号を記憶する記憶部を備え、後述する繰り返しでの減算時に、記憶部が記憶した信号から減算する処理が行われる。
A two-dimensional signal obtained by the
The
スロータイム処理部15は、供給される多次元信号(2次元信号)の内で、距離方向の次元以外の少なくとも1つの次元の信号を処理する多次元信号処理部である。スロータイム処理部15の具体例については、第2~第4の実施の形態例で説明する。
The slow-
スロータイム処理部15で、距離方向の次元以外の次元であるパルスビット方向の次元について処理された信号は、目標検出部16に供給される。目標検出部16では、スロータイム処理部15が出力する2次元信号から、信号振幅が最大となる目標速度と目標距離を検出する。検出した目標速度と目標距離の情報は、出力部161に得られる。
A signal processed in the pulse bit direction, which is a dimension other than the distance direction, is supplied to the
そして、目標検出部16が検出した目標距離の情報は、距離ビン毎の信号複素振幅を求める距離方向複素信号振幅生成部17に供給される。
距離方向複素振幅生成部17では、目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅を求める距離方向複素信号振幅生成処理を行う。例えば、目標検出部16が第1目標の目標速度と目標距離を検出したとき、その第1目標の目標速度におけるアナログフィルタの影響受けた複素信号波形を求める。
Information on the target distance detected by the
The distance direction complex
距離方向複素振幅生成部17で求めた、目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅は、減算信号生成部18に供給される。
減算信号生成部18は、目標検出部16で得られた目標速度および目標距離と、距離方向信複素振幅生成部17で得られた距離ビン毎の信号複素振幅をもとにパルスヒット方向に亘る減算信号(例えば第1目標の信号)を生成する減算信号生成処理を行う。減算信号生成部18が生成した減算信号は、減算処理部19に供給される。
The signal complex amplitude for each distance bin at the target velocity obtained by the distance direction
The subtraction
減算処理部19は、減算器14で、取得部13から供給される多次元信号(2次元信号)から、減算信号生成部18で生成された減算信号を減算する減算処理を行う。
この減算処理を行うことで、取得部13から出力されたアナログフィルタの影響受けた多次元信号(2次元信号)から、アナログフィルタの影響が考慮された減算信号(例えば最初の段階では第1目標の信号)を減算する処理が行われる。したがって、減算器14で減算した後の信号には、第2目標以降の目標の成分が含まれることになる。
The
By performing this subtraction processing, a subtraction signal (for example, the first target signal) is subtracted. Therefore, the signal after subtraction by the
減算器14で減算された信号は、第1目標を検出する場合と同様に、スロータイム処理部15、目標検出部16で処理され、第2目標についての目標距離、目標速度が検出される。さらに、第3目標が存在する場合には、距離方向複素信号振幅生成部17と減算信号生成部18と減算処理部19での処理が繰り返され、減算器14で、第2目標以降の目標の成分が含まれる信号(減算器14が記憶した信号)から、第2目標の信号が減算され、第3目標以降の目標の成分が含まれる信号が減算器14で得られる。
The signal subtracted by the
このようにして、減算器14、スロータイム処理部15、目標検出部16、距離方向信複素振幅生成部17、減算信号生成部18、および減算処理部19での処理が、必要な目標が検出されるまで繰り返される。
In this way, the necessary targets are detected by the
以上説明したように、本実施の形態例のレーダ装置10aによると、受信信号に含まれる複数の目標(第1目標、第2目標、第3目標、・・・)を、個別に検出することができるようになる。すなわち、振幅の大きな目標に埋もれた振幅の小さな目標の検知が高精度に行うことが可能となり、誤検知を抑制できるようになる。
As described above, according to the
[2.第2の実施の形態例]
図2は、本発明の第2の実施の形態例のレーダ装置10bの構成例を示す。
第2の実施の形態例のレーダ装置10bは、第2の実施の形態例のレーダ装置10aのスロータイム処理部15として、合成帯域処理部15aを適用したものである。
[2. Second embodiment example]
FIG. 2 shows a configuration example of a
The
合成帯域処理部15aでは、取得部13から減算器14を経由して供給される多周波ステップ受信信号を合成して、広帯域化する処理が行われる。合成帯域処理部15aで広帯域化した信号は、目標検出部16に供給される。
図2に示すレーダ装置10bのその他の箇所は、図1に示すレーダ装置10aと同じ構成である。
The synthesizing
The rest of the
図3は、合成帯域処理部15aを備えたレーダ装置10bにおける目標検出処理の流れを示すフローチャートである。この図3のフローチャートでは、レーダ装置10bにおける、減算器14以降の処理を示す。
FIG. 3 is a flow chart showing the flow of target detection processing in the
まず、減算処理部19が目標数を更新する(ステップS11)。
そして、減算処理部19で得られた減算信号により、減算器14で減算処理を行う(ステップS12)。ここでの減算処理は、ステップS11で設定した目標数が、1以上であるときに行われ、目標数1のときには、ここでの減算処理が省略される。
First, the
Then, the
その後、合成帯域処理部15aにより、多周波ステップ受信信号を合成して広帯域化する合成帯域処理が行われる(ステップS13)。さらに、合成帯域処理が行われた速度方向と距離方向の2次元信号から、目標検出部16で、信号振幅が最大となる目標速度と目標距離の検出処理が行われる(ステップS14)。
Thereafter, the synthesis
そして、距離方向複素振幅生成部17が、目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅を算出する(ステップS15)。この距離方向複素振幅生成部17で算出された目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅と、目標検出部16で得られた目標速度および目標距離とをもとに、減算信号生成部18が、パルスヒット方向に亘る減算信号を生成し、生成した減算信号を減算器14で減算する(ステップS16)。
その後、減算器14は、減算信号を減算して得られた信号を記憶する(ステップS17)。
Then, the distance direction
After that, the
そして、減算処理部19が終了判定の条件を満たすか否かを判断する(ステップS18)。ここでの終了判定の条件を満たす場合としては、例えば減算後の信号波形が、雑音レベルであると判断したとき、終了と判定する。この雑音レベルの判定の一例については、[数8]式および[数9]式を用いて後述する。
このステップS18での判断で、終了判定の条件を満たしていない場合(ステップS18のNO)、ステップS11の目標数の更新に戻る。
Then, the
If it is determined in step S18 that the condition for end determination is not satisfied (NO in step S18), the process returns to step S11 to update the target number.
また、ステップS18での判断で、終了判定の条件を満たしたと判断したとき(ステップS18のYES)、取得部13で得られた信号についての処理を終了する。
Further, when it is determined in step S18 that the condition for termination determination is satisfied (YES in step S18), the processing of the signal obtained by the
本発明の第2の実施の形態例のレーダ装置10bによると、スロータイム処理部15として、合成帯域処理部15aを適用することで、広帯域化により目標距離の検出精度が向上する。すなわち、複数ステップの受信信号を合成することにより、目標検出部16に得られる信号のSN比が向上し、目標距離の検出精度が向上する。
According to the
ここで、第2の実施の形態例のレーダ装置10bで行われる処理を、数式を用いて説明する。
なお、本明細書で説明する各式に用いられる変数は、以下の通りである。
n:周波数ステップ番号、m:シーケンス繰り返し番号、s:距離ビン番号、l:ドップラビン番号、k:レンジサンプル番号、h:アレー素子番号、q:角度番号、tgtn:目標番号、tgtN:目標数、c:光速、f0:搬送波周波数、fs:サンプリング周波数、N:周波数ステップ数、Δf:周波数ステップ幅、Tpri:パルス送信間隔、τ:目標までの電波の往復時間、fd:目標のドップラ周波数、R:目標の距離、θ:目標の角度、ΔV:目標速度探索刻み幅、ΔR:目標距離探索刻み幅、Δθ:目標距離探索刻み幅
Here, the processing performed by the
The variables used in each formula described in this specification are as follows.
n: frequency step number, m: sequence repetition number, s: distance bin number, l: Doppler bin number, k: range sample number, h: array element number, q: angle number, tgtn: target number, tgtN: target number, c: speed of light, f 0 : carrier frequency, f s : sampling frequency, N: number of frequency steps, Δf: frequency step width, T pri : pulse transmission interval, τ: round trip time of radio wave to target, f d : target Doppler frequency, R: target range, θ: target angle, ΔV: target speed search step size, ΔR: target distance search step size, Δθ: target distance search step size
まず、取得部13の出力信号を、次の[数1]式に示す。
First, the output signal of the
この取得部13の出力は、合成帯域処理部15aにて、次に示すように、n方向フーリエ変換がなされる。
The output of the
合成帯域処理部15aの出力は、目標検出部16にて、しきい値処理がなされ、目標数個の速度と距離が紐づけされて検出される。距離方向複素信号振幅演算部17により、目標検出部16にて検出された目標速度と目標距離を用いて距離方向の複素信号振幅を下式より生成する。
The output of the composite
距離方向複素信号振幅演算部7の出力より、減算信号生成部8により減算信号が生成される。
A subtraction signal is generated by a
減算処理部19では、減算信号生成部18により生成された減算信号を記憶する。減算器14では、取得部13の出力から、記憶した減算信号が減算される。
The
減算処理部19では、以下の式による終了判定を実施する。終了判定では、設定値εより小さいとき終了する。
The
終了判定で、設定値εより小さいという条件を満たさないときは、目標数の更新に戻り、目標数に1を加えたものが新たに設定される。 When the end determination does not satisfy the condition that the set value is smaller than the set value ε, the update of the target number is returned to, and the target number plus 1 is newly set.
[3.第3の実施の形態例]
図4は、本発明の第3の実施の形態例の構成例を示す。
第3の実施の形態例のレーダ装置10cは、第1の実施の形態例のレーダ装置10aのスロータイム処理部15として、パルスドップラ処理部15bを適用したものである。また、取得部13は、パルス圧縮処理部131と合成帯域処理部132aとを備える。
[3. Third embodiment example]
FIG. 4 shows a configuration example of a third embodiment of the present invention.
The
パルスドップラ処理部15bでは、取得部13から減算器14を経由して供給される多周波ステップ受信信号について、パルスドップラフィルタ処理により、距離ビン毎のパルスヒット方向の受信信号をドップラ信号に変換する処理が行われる。
The pulse
パルスドップラ処理部15bでパルスドップラフィルタ処理が行われた信号は、目標検出部16に供給される。
図4に示すレーダ装置10cのその他の箇所は、図1に示すレーダ装置10aと同じ構成である。
A signal subjected to pulse Doppler filtering by the pulse
The rest of the
本発明の第3の実施の形態例のレーダ装置10cによると、スロータイム処理部15として、パルスドップラ処理部15bを適用することで、複数の目標の検出を精度よく行うことができる。
According to the
ここで、第3の実施の形態例のレーダ装置10cで行われる処理を、数式を用いて説明する。
まず、取得部13の出力信号を、次の[数8]式に示す。
Here, the processing performed by the
First, the output signal of the
取得部13の出力は、ドップラパルス処理部15bにて、m方向のフーリエ変換がなされ、以下の[数9]式、[数10]式で示すことができる。
The output of the
そして、ドップラパルス処理部15bの出力は、目標検出部16にて、しきい値処理がなされ、目標数個の速度と距離が紐づけされて検出される。距離方向複素信号振幅演算部17により、目標検出部16にて検出された目標速度と目標距離を用いて距離方向の複素信号振幅を以下の[数11]式より生成する。
Then, the output of the Doppler
距離方向複素信号生成部17の出力より、減算信号生成部18により次に示す減算信号が生成される。
From the output of the distance direction
減算器14では、元の取得部13の出力から減算信号生成部18の出力が減算される。
The
なお、減算処理部19での減算処理の終了判定では、次式の設定値εより小さいとき、終了と判定する。
In addition, in the determination of termination of the subtraction processing in the
終了判定で、設定値εより小さいという条件を満たさないときは、目標数の更新に戻り、目標数に1を加えたものが新たに設定される。 When the end determination does not satisfy the condition that the set value is smaller than the set value ε, the update of the target number is returned to, and the target number plus 1 is newly set.
[4.第4の実施の形態例]
図5は、本発明の第4の実施の形態例のレーダ装置10dの構成例を示す。
第4の実施の形態例のレーダ装置10dは、第1の実施の形態例のレーダ装置10aのスロータイム処理部15として、ビームフォーミング処理部15cを適用したものである。
また、レーダ装置10dは、図6に示すように、受信部11に複数の受信アンテナ111,112,113,114,・・・が接続されている。受信アンテナ111,112,113,114,・・・は、例えば受信角度(方位角)をずらして配置する。
[4. Fourth Embodiment]
FIG. 5 shows a configuration example of a
A
. . are connected to the
受信部11に複数の受信アンテナ111,112,113,114,・・・が接続されていることで、取得部13で得られる多次元信号に含まれる1つの次元には、目標の角度の次元の信号が含まれるようになる。
By connecting the plurality of receiving
そして、スロータイム処理部15であるビームフォーミング処理部15cが、ビームフォーミング処理で角度ごとの受信状態の情報を取得する。
ビームフォーミング処理部15cで得られた角度ごとの受信状態の情報は、目標検出部16に供給される。目標検出部16では、角度ごとの受信状態の情報から、目標の角度(方位角)を検出する。目標検出部16が検出した目標の角度の情報は、出力部161から出力される。
図5に示すレーダ装置10bのその他の箇所は、図1に示すレーダ装置10aと同じ構成である。
Then, the
The information on the reception state for each angle obtained by the
The rest of the
本発明の第4の実施の形態例のレーダ装置10dによると、スロータイム処理部15として、ビームフォーミング処理部15cを適用することで、複数の目標の角度の検出を精度よく行うことができる。
According to the
[5.第5の実施の形態例]
図7は、本発明の第5の実施の形態例のレーダ装置10eの構成例を示す。
第5の実施の形態例のレーダ装置10eは、減算処理部19が、目標数推定部191を備えるようにしたものである。
目標数推定部191は、レーダ装置10eでの過去や現在の目標の検出状況や、他の装置(例えばカメラなど)での検出状況から、レーダ装置10eの周囲の目標の数を推定する。目標数推定部191が推定する目標の数には、上限を決めてもよい。
図7に示すレーダ装置10eのその他の箇所は、図1に示すレーダ装置10aと同じ構成である。
[5. Fifth Embodiment]
FIG. 7 shows a configuration example of a
In the
The target
The rest of the
図8は、減算処理部19が、目標数推定部191を備えた場合の処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flow chart showing the flow of processing when the
まず、減算処理部19が目標数を更新する(ステップS21)。こ
そして、減算処理部19で得られた減算信号により、減算器14で減算処理を行う(ステップS22)。ここでの減算処理は、ステップS21で設定した目標数が、1以上であるときに行われ、目標数1のときには、ここでの減算処理が省略される。
First, the
その後、スロータイム処理部15でのスロータイム処理が行われる(ステップS23)。さらに、スロータイム処理が行われた速度方向と距離方向の2次元信号から、目標検出部16で、信号振幅が最大となる目標速度と目標距離の検出処理が行われる(ステップS24)。
After that, slow time processing is performed in the slow time processing section 15 (step S23). Furthermore, from the two-dimensional signals in the speed and distance directions subjected to the slow-time processing, the
そして、距離方向複素振幅生成部17が、目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅を算出する(ステップS25)。この距離方向複素振幅生成部17で算出された目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅と、目標検出部16で得られた目標速度および目標距離とをもとに、減算信号生成部18が、パルスヒット方向に亘る減算信号を生成し、生成した減算信号を減算器14で減算する(ステップS26)。
その後、減算器14は、減算信号を減算して得られた信号を記憶する(ステップS27)。
Then, the distance direction
After that, the
次に、減算処理部19は、目標数推定部191が推定した目標数に対応した試行回数だけ減算を繰り返したか否かを判断する(ステップS28)。このステップS28での判断で、目標検出の試行回数が、推定した目標数に対応した数でない場合(ステップS28のNO)、ステップS22の減算処理に戻る。
また、ステップS28での判断で、目標検出の試行回数が、推定した目標数に対応した数であるとき(ステップS28のYES)、目標検出についての終了条件を満たすか否かを判断する(ステップS29)。
ここで、目標数推定部191の推定方法として、目標検出部191で検出したピークに対応する波形を減算処理した後のサイドローブレベルと減算前のサイドローブレベルを比較して、有意な差があれば検知したピークを目標とみなし、目標数をカウントアップする。有意な差が見られなければピークを目標と見なさず目標数のカウントアップを行わない。目標検出についての終了条件を満たしたときのカウントを目標数として出力する。
Next, the
Further, when it is determined in step S28 that the number of target detection attempts corresponds to the estimated target number (YES in step S28), it is determined whether or not the end condition for target detection is satisfied (step S28). S29).
Here, as an estimation method of the target
このステップS29で終了条件を満たさない場合(ステップS29のNO)、ステップS21の目標数の更新に戻る。また、ステップS29での判断で、終了条件を満たす場合(ステップS29のYES)、取得部13で得られた信号についての処理を終了する。
If the end condition is not satisfied in step S29 (NO in step S29), the process returns to step S21 to update the target number. Moreover, when the termination condition is satisfied in the determination in step S29 (YES in step S29), the processing for the signal obtained by the
本発明の第5の実施の形態例のレーダ装置10eによると、目標数推定部191を設けて、目標数推定部191が推定した目標数に応じた回数だけ、目標を検出する処理を繰り返すことで、適切な数の目標数を検出できるようになる。
According to the
[6.第6の実施の形態例]
図9は、本発明の第6の実施の形態例のレーダ装置10fの構成例を示す。
第6の実施の形態例のレーダ装置10fは、取得部13aが、パルス圧縮処理部131と、ビームフォーミング処理部133と、パルスドップラ処理部132とを備えるようにしたものである。
また、レーダ装置10fは、図6に示すように、受信部11に複数の受信アンテナ111,112,113,114,・・・が接続されている。受信アンテナ111,112,113,114,・・・は、例えば受信角度(方位角)をずらして配置する。
[6. Sixth Embodiment]
FIG. 9 shows a configuration example of a
In the
Further, as shown in FIG. 6, the
受信部11に複数の受信アンテナ111,112,113,114,・・・が接続されていることで、取得部13のビームフォーミング処理部133で得られる多次元信号に含まれる1つの次元には、目標の角度の次元の信号が含まれるようになる。ビームフォーミング処理部133は、パルス圧縮処理部131の出力から、目標の角度の次元の信号を得る。
そして、ビームフォーミング処理部133で目標角度の次元の信号が含まれた信号が、パルスドップラ処理部132に供給される。
図9に示すレーダ装置10fのその他の箇所は、図1に示すレーダ装置10aと同じ構成である。
By connecting a plurality of receiving
Then, the
The rest of the
[7.第7の実施の形態例]
図10は、本発明の第7の実施の形態例のレーダ装置10gの構成例を示す。
第7の実施の形態例のレーダ装置10gは、スロータイム処理部15dが、パルスドップラ処理部151と、帯域合成処理部152と、ビームフォーミング処理部153とを備えるようにしたものである。ここで、レーダ装置10gのスロータイム処理部15dは、パルスドップラ処理部151、帯域合成処理部152、ビームフォーミング処理部153の順で処理を行うようにした。
また、レーダ装置10gは、図6に示すように、受信部11に複数の受信アンテナ111,112,113,114,・・・が接続されている。受信アンテナ111,112,113,114,・・・は、例えば受信角度(方位角)をずらして配置する。なお、取得部13は、パルス圧縮処理部131を備える。
[7. Seventh Embodiment]
FIG. 10 shows an example configuration of a
In the
Further, as shown in FIG. 6, the
受信部11に複数の受信アンテナ111,112,113,114,・・・が接続されていることで、ビームフォーミング処理部153は、目標角度の次元の信号についてのスロータイム処理を行うようになる。
図10に示すレーダ装置10gのその他の箇所は、図1に示すレーダ装置10aと同じ構成である。
By connecting a plurality of receiving
The rest of the
ここで、第7の実施の形態例のレーダ装置10gで行われる処理を、数式を用いて説明する。
まず、取得部13の出力信号を、次の[数15]式に示す。
Here, the processing performed by the
First, the output signal of the
この取得部13の出力は、パルスドップラ処理部151にて、m方向のフーリエ変換がなされる。
The output of the
パルスドップラ処理部151の出力は、合成帯域処理部152にて、n方向フーリエ変換がなされる。
The output of the pulse
合成帯域処理部152の出力は、目標検出部16にて、しきい値処理がなされ、目標数個の速度と距離が紐づけされて検出される。そして、距離方向複素信号振幅演算部17により、目標検出部16にて検出された目標速度と目標距離を用いて距離方向の複素信号振幅を下式より生成する。
The output of the composite
さらに、距離方向複素信号振幅演算部17の出力より、減算信号生成部18により減算信号が生成される。
Further, a subtraction signal is generated by the
減算処理部19では、減算信号生成部18により生成された減算信号を記憶する。
減算器14では、元の取得部13の出力から減算処理部19に記憶された減算信号が減算される。
The
The
ここで、減算処理部19では、目標数の更新により目標数が1として設定される。その後、目標検出の試行回数が設定回数に達すると、以下の式による終了判定を実施する。終了判定では、設定値εより小さいとき終了する。
Here, in the
終了判定で、設定値εより小さいという条件を満たさないときは、目標数の更新に戻り、目標数に1を加えたものが新たに設定される。 When the end determination does not satisfy the condition that the set value is smaller than the set value ε, the update of the target number is returned to, and the target number plus 1 is newly set.
[8.第8の実施の形態例]
図11は、本発明の第8の実施の形態例のレーダ装置10hの構成例を示す。
第8の実施の形態例のレーダ装置10hは、スロータイム処理部15eが、ビームフォーミング処理部154と、パルスドップラ処理部155と、帯域合成処理部156とを備えるようにしたものである。ここで、レーダ装置10hのスロータイム処理部15eは、ビームフォーミング処理部154、パルスドップラ処理部155、帯域合成処理部156の順で処理を行うようにした。なお、取得部13は、パルス圧縮処理部131を備える。
また、レーダ装置10hは、図6に示すように、受信部11に複数の受信アンテナ111,112,113,114,・・・が接続されている。受信アンテナ111,112,113,114,・・・は、例えば受信角度(方位角)をずらして配置する。
[8. Eighth Embodiment]
FIG. 11 shows an example configuration of a
In the
. . are connected to the
受信部11に複数の受信アンテナ111,112,113,114,・・・が接続されていることで、ビームフォーミング処理部154は、目標角度の次元の信号についてのスロータイム処理を行うようになる。
図11に示すレーダ装置10hのその他の箇所は、図1に示すレーダ装置10aと同じ構成である。
By connecting a plurality of receiving
The rest of the
[9.受信部が受信する信号の例]
図12は、各実施の形態例の受信部11での受信信号の例を示す。
図12(A)は、送信信号TXの一例を示す。
図12(A)に示す例では、パルス繰り返し周期PRIごとにパルス信号を送信する状態を示す。図12では、1周期PRIごとの周波数の相違は無視する。
[9. Examples of signals received by the receiver]
FIG. 12 shows an example of a signal received by the
FIG. 12A shows an example of the transmission signal TX.
The example shown in FIG. 12A shows a state in which a pulse signal is transmitted every pulse repetition period PRI. In FIG. 12, the difference in frequency for each period PRI is ignored.
このような送信信号TXを送信部21が送信したとき、受信部11では、図12(B)に示すように、送信信号TXの反射波である受信信号RXが得られる。この受信信号RXの受信タイミングは、目標との距離に応じて送信タイミングから遅れたものになる。
図12(B)に示す受信信号RXは、目標が1つである場合の例を示し、目標が2つの場合には、図12(C)に示す状態になる。すなわち、図12(C)に示すように、第1目標に対応した強い受信信号RX1と、第2目標に対応した弱い受信信号RX2とが重畳された状態になる。第1目標と第2目標とに距離が相違する場合、それぞれの信号RX1,RX2の受信タイミングが異なる。
When the
The received signal RX shown in FIG. 12(B) shows an example in which there is one target, and when there are two targets, the state shown in FIG. 12(C) is obtained. That is, as shown in FIG. 12C, the strong received signal RX1 corresponding to the first target and the weak received signal RX2 corresponding to the second target are superimposed. When the first target and the second target are at different distances, the reception timings of the respective signals RX1 and RX2 are different.
この図12(C)に示す受信信号RX1,RX2が受信される状態は理想的な場合を示し、実際には受信部11でのアナログフィルタ処理により、図12(D)に示すようなアナログ的に強度が変化する受信信号RXaの波形が得られる。
本発明の各実施の形態例のレーダ装置10a~10hでは、図12(D)に示すような受信信号RXaから、第1目標の成分と第2目標の成分を取りだして、それぞれの目標を高精度に検出する処理が行われる。
The reception signals RX1 and RX2 shown in FIG. 12(C) are received ideally. A waveform of the received signal RXa whose intensity changes to .
In the
[10.ファストタイム処理とスロータイム処理の例]
図13は、本発明の各実施の形態例で行われるファストタイム処理とスロータイム処理の概要を示す。
各実施の形態例では、取得部13が、パルス圧縮処理などのファストタイム処理を行い、スロータイム処理部15が、合成帯域処理などのスロータイム処理を行うようにした。
まず、受信部11で図13(A)に示す繰り返し間隔PRIごとの受信信号RXaが得られるとする。この受信信号は、図12(D)で説明した受信信号RXaと同じ波形である。この受信信号RXaには、図12で説明した第1目標の成分と第2目標の成分が含まれている。
[10. Example of fast time processing and slow time processing]
FIG. 13 shows an overview of fast-time processing and slow-time processing performed in each embodiment of the present invention.
In each embodiment, the
First, it is assumed that the
ここで、取得部13では、パルス圧縮処理を行う際に、図13(B)に示す参照信号を取得し、受信信号をサンプリングした信号と、参照信号との相互相関を取る。ここでの参照信号は、図12(A)に示す送信信号に対応する。
参照信号との相互相関を取ることで、図13(C)に示すパルス圧縮(相互相関)された信号P1が、パルス繰り返し周期PRI毎(ファストタイム方向)に得られる。このパルス圧縮された信号P1は、パルスの終了時刻にピークを持つ波形である。
なお、パルス圧縮された信号P1には、図13(C)に破線で示す第2目標の信号P2が含まれるが、信号P1に埋もれている。
ここまでのパルス圧縮処理は、本実施の形態例で述べるファストタイム処理である。
Here, when the pulse compression processing is performed, the
By cross-correlating with the reference signal, a pulse-compressed (cross-correlated) signal P1 shown in FIG. 13C is obtained for each pulse repetition period PRI (fast time direction). This pulse-compressed signal P1 has a waveform having a peak at the end time of the pulse.
Although the pulse-compressed signal P1 includes the second target signal P2 indicated by the dashed line in FIG. 13(C), it is buried in the signal P1.
The pulse compression processing up to this point is the fast time processing described in this embodiment.
一方、スロータイム処理部15でのスロータイム処理では、複数の繰り返し間隔PRIでの信号についての処理が行われる。すなわち、図13(D)に示すように、それぞれの間隔PRIの信号の内で、同一レンジビンに対して、パルスビット方向にフーリエ変換する処理が行われる。図13(D)に示す状態は、パルス圧縮された信号P1のピーク位置の各PRIのレンジビン(第1目標が得られるレンジビン)faに対して、パルスビット方向にフーリエ変換する状態を示す。また、図13(E)に示す状態は、パルス圧縮された信号P1の第2目標が得られる箇所のレンジビンfbに対して、パルスビット方向にフーリエ変換する状態を示す。
On the other hand, in the slow-time processing in the slow-
図14は、ファストタイム処理後のレンジビンの信号(横軸)と、スロータイム処理後のドップラビンの信号(縦軸)とを、2次元に展開したものである。
減算器14での減算が行われていない最初の状態では、図14(A)に示すように、レンジビンとドップラビンのいずれの方向でも、第1目標の位置が最も高く、その第1目標の位置から徐々にレベルが低下する状態を示す。
図14(B)は、スロータイム処理後のドップラビンの方向に、フーリエ変換した状態を矢印で示す。例えば、最も高いレベルのレンジビンfaが、第1目標が含まれる信号になる。
FIG. 14 shows two-dimensionally developed range bin signals (horizontal axis) after fast time processing and Doppler bin signals (vertical axis) after slow time processing.
In the initial state where the subtraction by the
In FIG. 14B, arrows indicate the state of Fourier transform in the direction of Doppler bin after slow time processing. For example, the highest level range bin fa will be the signal containing the first target.
そして、距離方向複素信号振幅生成部17での距離方向複素信号振幅の生成で、レンジビン方向に減算波形を生成することで、図15(A)に示すように、第1目標についての減算波形α1が生成される。この減算波形α1を元の波形から減算することで、図15(B)に示すように、第1目標の成分が除去された第2目標(およびそれより信号強度が弱い目標)の成分の波形α2が得られる。
この減算後の第2目標の成分の波形α2から、距離、速度、角度などの検出が可能になる。
Then, the distance direction complex signal amplitude is generated by the distance direction complex signal
From the waveform α2 of the component of the second target after this subtraction, the distance, speed, angle, etc. can be detected.
図16は、図15(B)に示す減算後の信号から、第2目標を検出した例を示す。図16は、図14と同様に、ファストタイム処理後のレンジビンの信号(横軸)と、スロータイム処理後のドップラビンの信号(縦軸)とを、2次元に展開したものである。
この図16に示すように、減算後の信号からは、第2目標の信号がピークとして明確に現れ、第2目標についての情報(速度、距離、方位など)を高精度に検出できるようになる。
FIG. 16 shows an example of detecting the second target from the signal after subtraction shown in FIG. 15(B). As in FIG. 14, FIG. 16 is a two-dimensional expansion of the range bin signal after fast time processing (horizontal axis) and the Doppler bin signal after slow time processing (vertical axis).
As shown in FIG. 16, the signal of the second target appears clearly as a peak in the signal after subtraction, and the information (speed, distance, direction, etc.) of the second target can be detected with high accuracy. .
図17は、速度と距離に展開した信号(左側)と、信号の電力(右側)とを示す。図17(A)は、受信信号を示す。図17(A)に示すように、受信信号には、第1目標m1の情報と、第2目標の情報m2と、第3目標の情報m3とが含まれている。
図17(B)は、この受信信号から第1目標を得る信号を示す。第1目標を得る際には減算処理を行っていないので、図17(A)の信号と図17(B)の信号は同じであり、第1目標m1がピークになる。このピーク値より第1目標を検出することができる。そして、第1目標の目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅を求める処理が行われる。
FIG. 17 shows the signal expanded into velocity and distance (left) and the power of the signal (right). FIG. 17A shows the received signal. As shown in FIG. 17A, the received signal includes information on the first target m1, information m2 on the second target, and information m3 on the third target.
FIG. 17B shows the signal from which the first target is obtained from this received signal. Since the subtraction process is not performed when obtaining the first target, the signal in FIG. 17(A) and the signal in FIG. 17(B) are the same, and the peak is at the first target m1. The first target can be detected from this peak value. Then, the process of obtaining the signal complex amplitude for each distance bin at the target velocity of the first target is performed.
図17(C)は、1回目の減算処理を行った信号を示す。すなわち、第1目標を検出した際の目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅から、第1目標についての減算信号を生成し、減算処理を行うことで、振幅が小さな第2目標と第3目標が重畳した信号が、図17(C)に示すように残る。この信号では第2目標m2がピークになり、第2目標m2の距離や速度を検出することができる。そして、第2目標の目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅を求める処理が行われる。 FIG. 17C shows the signal after the first subtraction process. That is, a subtraction signal for the first target is generated from the signal complex amplitude for each distance bin at the target velocity when the first target is detected, and subtraction processing is performed to obtain the second and third targets having small amplitudes. remains as shown in FIG. 17(C). In this signal, the second target m2 has a peak, and the distance and speed of the second target m2 can be detected. Then, the process of obtaining the signal complex amplitude for each distance bin at the target velocity of the second target is performed.
図17(D)は、2回目の減算処理を行った信号を示す。すなわち、第2目標を検出した際の目標速度における距離ビン毎の信号複素振幅から、第2目標についての減算信号を生成し、減算処理を行うことで、振幅が小さな第3目標の信号が、図17(D)に示すように残る。この信号では第3目標m3がピークになり、第3目標m3の距離や速度を検出することができる。
さらに第4目標以降が存在する場合には、減算処理を繰り返す。
FIG. 17D shows the signal after the second subtraction process. That is, by generating a subtraction signal for the second target from the signal complex amplitude for each distance bin at the target speed when the second target is detected, and performing subtraction processing, the signal of the third target with a small amplitude is It remains as shown in FIG. 17(D). In this signal, the third target m3 has a peak, and the distance and speed of the third target m3 can be detected.
Furthermore, when the fourth and subsequent targets exist, the subtraction process is repeated.
[11.スロータイム信号の例]
上述した各実施の形態例では、符号変調された時分割多周波ステップ信号を受信して、ファストタイム処理とスロータイム処理を行うようにした。
時分割多周波ステップ信号について、スロータイム処理を行うのは一例であり、その他の受信信号を、スロータイム信号として処理することもできる。
[11. Example of slow time signal]
In each of the above-described embodiments, a code-modulated time-division multi-frequency step signal is received and fast-time processing and slow-time processing are performed.
It is an example to perform slow-time processing on the time-division multi-frequency step signal, and it is also possible to process other received signals as slow-time signals.
例えば、図18(A)は、符号変調したパルス信号を、同じ周波数を使って、パルス繰り返し間隔(PRI)で繰り返し送信する場合に、一定数の繰り返し間隔で、スロータイム信号を生成する例を示す。 For example, FIG. 18A shows an example of generating a slow-time signal at a constant repetition interval when a code-modulated pulse signal is repeatedly transmitted using the same frequency at a pulse repetition interval (PRI). show.
図18(B)は、符号変調したパルス信号を、順に周波数を変化させて、パルス繰り返し間隔(PRI)で繰り返し送信する場合に、その周波数変化を繰り返す単位で、スロータイム信号を生成する例を示す。つまり、図18(B)は、時分割多周波ステップ信号の例である。 FIG. 18(B) shows an example of generating a slow-time signal in units of repetition of the frequency change when a code-modulated pulse signal is repeatedly transmitted at a pulse repetition interval (PRI) by sequentially changing the frequency. show. That is, FIG. 18B is an example of a time-division multi-frequency step signal.
この時分割多周波ステップ信号の場合、図18(C)に示すように、例えば周波数がN段階(Nは2以上の任意の整数)の変化であり、周波数f0からfN-1まで変化するものを、m=0のスロータイム信号とし、以下、同じ周期で、m=1、m=2、・・・とスロータイム信号を生成する。
なお、図18(B)や図18(C)に示す例では、周波数を順に変化させる例を示したが、図示の例とは異なる順序で周波数を変化させてもよい。
In the case of this time-division multi-frequency step signal, as shown in FIG. 18C, for example, the frequency changes in N steps (N is an arbitrary integer equal to or greater than 2), and the frequency changes from f 0 to f N−1. A slow-time signal with m=0 is generated when the number of signals does not exceed m=0, and then slow-time signals with m=1, m=2, . . .
In the examples shown in FIGS. 18B and 18C, the frequency is changed in order, but the frequency may be changed in a different order from the illustrated example.
図18(D)は、複数の受信アンテナによるアンテナアレイを備えて、その複数の受信アンテナの受信信号をビームフォーミング処理する場合におけるスロータイム信号の例を示す。この例は、図5および図6に示す第4の実施の形態例に相当する。
それぞれのアンテナの受信信号がパルス信号であるとき、全てのアンテナの受信信号で、スロータイム信号を生成する。この場合のスロータイム信号では、距離や速度の情報の他に、目標の方向(方位角)の情報を取得することができる。
FIG. 18(D) shows an example of a slow-time signal when an antenna array is provided with a plurality of reception antennas and beamforming processing is performed on the reception signals of the plurality of reception antennas. This example corresponds to the fourth embodiment shown in FIGS.
When the received signal of each antenna is a pulse signal, the received signals of all antennas generate a slow time signal. In this case, the slow-time signal can acquire information on the direction (azimuth angle) of the target in addition to information on the distance and speed.
[12.具体的な信号処理の例]
次に、第1の実施の形態例の構成で、信号処理を行う場合の具体的な信号処理の詳細を、説明する。
まず、受信部11で受信される信号は、送信部21から送信した信号が目標で反射し、目標までの往復時間に相当する時間遅延τの後、受信波として受信アンテナに入射し、受信部11で受信され、アナログ/デジタル変換器12でサンプリングされる。
サンプリングされた受信波は、[数24]式で示される。
[12. Example of specific signal processing]
Next, specific details of signal processing when signal processing is performed in the configuration of the first embodiment will be described.
First, the signal received by the
A sampled received wave is expressed by the formula [24].
ここで、tn,mは周波数ステップ番号nのm回目の時刻、sは距離ゲート番号、codeは、CPC符号列番号(code=0,1)、fd,nは周波数ステップ番号nの周波数におけるドップラ周波数である。
複数目標が存在する環境下におけるサンプリング信号は、[数24]式の線形和として表される。
アナログ/デジタル変換器12でサンプリングされた信号は、パルス圧縮処理部131でパルス圧縮処理され、その出力は、次の[数25]式で示される。
Here, tn ,m is the m-th time of frequency step number n, s is the range gate number, code is the CPC code sequence number (code=0, 1), and fd,n is the frequency of frequency step number n. is the Doppler frequency at
A sampling signal in an environment where multiple targets exist is expressed as a linear sum of the equation [24].
The signal sampled by the analog/
ここで、sinccodeは各CPC符号の自己相関関数を示す。パルス圧縮出力は、パルスドップラ処理部132のパルスドップラフィルタ(PDF)処理により、周波数ステップごとにm方向のフーリエ変換が施され、その出力は、次の[数26]式で示される。
Here, sinc code indicates the autocorrelation function of each CPC code. The pulse-compressed output is subjected to Fourier transform in the m direction for each frequency step by pulse Doppler filter (PDF) processing of the pulse
フーリエ変換が施された信号は、加算処理により、各codeのパルスドップラフィルタ出力が加算処理される。加算処理された出力は、次の[数27]式で示される。 The Fourier-transformed signal undergoes addition processing of the pulse Doppler filter output of each code. The addition-processed output is expressed by the following [Equation 27].
そして、パルスドップラ処理部132の出力は、スロータイム処理部15に供給され、スロータイム処理が行われる。スロータイム処理として、第2の実施の形態例のように合成帯域処理部15aでの合成帯域処理を行った場合、n方向のフーリエ変換が施される。
n方向のフーリエ変換が施された信号は、次の[数28]式で示される。
The output of the pulse
A signal that has undergone n-direction Fourier transform is expressed by the following [Equation 28].
合成帯域処理部15aの出力は,目標検出部16にて、しきい値処理がなされ、最大電力に対応する速度と距離が紐づけされて検出される。
そして、減算信号生成部18において、減算する目標数がKのときのパルス圧縮後の距離ビン毎の複素振幅は、次の[数29]式で示される。
The output of the composite
Then, in the
ここで、tgtn(=0,1,…K-1)は、減算する目標番号を示す。距離ビン毎の距離方向複素信号振幅生成部17の出力を用いて、距離ビン毎の減算信号波形が、次の[数30]式で生成される。
Here, tgtn (=0, 1, . . . K−1) indicates the target number to be subtracted. Using the output of the range direction complex
この減算信号の減算処理により、元のパルス圧縮出力から減算信号を減算する。減算後の波形は、次の[数31]式で示される。 This subtraction signal subtraction process subtracts the subtraction signal from the original pulse compression output. The waveform after the subtraction is expressed by the following [Equation 31].
ここで、減算処理部19は、例えば収束判定により、V^およびR^(^は本来は数式に示すように符号の上に付与される)が収束するまで、減算処理を繰り返す。収束したら、目標/サイドローブ判定に移行する。例えば、減算する目標数がKのときと、K-1のときの合成帯域後のサイドローブレベルを比較して、サイドローブレベルに低減が見られないときは、最後に検知した目標はサイドローブの誤検知であるとして、検知対象から除外し、次に大きなピーク電力をK番目の目標として検知して処理を続ける。サイドローブレベルに低減が確認されたら、目標であるとして、終了判定に移行する。
Here, the
例えば、[数31]式の減算後の波形が、[数32]式に示すように雑音レベルになったとき、全体の処理を終了する。 For example, when the waveform after the subtraction in the [Equation 31] reaches the noise level as shown in the [Equation 32], the entire process is terminated.
減算後の波形が雑音レベルにならないとき、減算目標数更新により減算する目標に新たに推定した目標を加え、減算する目標数をK+1として、減算処理を繰り返す。
このような終了判定処理は、例えば図3のフローチャートのステップS18や、図8のフローチャートのステップS29での終了判定に相当する。
なお、このような雑音レベルの判断に基づいて終了判定を行うのは一例であり、その他の処理で終了判定してもよい。
When the waveform after the subtraction does not reach the noise level, the newly estimated target is added to the target to be subtracted by updating the target number of subtraction, the target number to be subtracted is set to K+1, and the subtraction process is repeated.
Such end determination processing corresponds to, for example, the end determination in step S18 of the flowchart of FIG. 3 or step S29 of the flowchart of FIG.
It should be noted that the determination of termination based on such determination of the noise level is an example, and the determination of termination may be performed by other processing.
[13.変形例]
なお、上述した各実施の形態例で示す構成は、それぞれの構成を行う処理回路などのハードウェアを設けて、専用の回路で構成してもよいが、処理回路の一部または全てを、コンピュータで構成してもよい。コンピュータで構成する場合には、それぞれの処理を行うプログラムを用意し、そのプログラムのコンピュータへの実装で、各処理回路での処理が実現される。
ここでのコンピュータには、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)とその周辺機器をバスで接続した一般的な計算機の他に、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の半導体チップで構成されたコンピュータによって実現してもよい。
[13. Modification]
The configurations shown in the above-described embodiments may be configured with dedicated circuits by providing hardware such as processing circuits for performing the respective configurations. may be configured with When configured by a computer, a program for performing each process is prepared, and the process in each processing circuit is realized by implementing the program on the computer.
The computer here includes a general computer in which a CPU (Central Processing Unit) and its peripheral devices are connected by a bus, as well as an FPGA (Field Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), etc. may be realized by a computer configured with a semiconductor chip.
10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g,10h…レーダ装置、11…受信部、12…アナログ/デジタル変換器、13…取得部、14…減算器、15…スロータイム処理部、15a…合成帯域処理部、15b…パルスドップラ処理部、15c…ビームフォーミング処理部、15d,15e…スロータイム処理部、16…目標検出部、17…距離方向複素信号振幅生成部、18…減算信号生成部、19…減算処理部、21…送信部、111,112,113,114…アンテナ、131…パルス圧縮処理部、132…パルスドップラ処理部、132a…帯域合成処理部、133…ビームフォーミング処理部、151…パルスドップラ処理部、152…帯域合成処理部、153…ビームフォーミング処理部、154…ビームフォーミング処理部、155…パルスドップラ処理部、156…帯域合成処理部、161…目標検出信号出力部、191…目標数推定部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記多次元信号について、前記距離方向の次元以外の少なくとも1つ以上の次元の信号を処理する多次元信号処理部と、
前記多次元信号処理部で処理された信号を使って、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つを検出する目標検出部と、
前記目標検出部が検出した前記目標速度と前記目標距離と前記角度の少なくともいずれか1つから、距離ビン毎の信号複素振幅を求める距離方向複素信号振幅生成部と、
前記目標速度と前記目標距離と前記角度の少なくともいずれか1つと、前記距離ビン毎の信号複素振幅をもとに、減算信号を生成する減算信号生成部と、
前記減算信号生成部が生成した減算信号を、前記取得部で得られた多次元信号から減算する減算器と、を備え、
前記減算器で減算された多次元信号を、前記多次元信号処理部に供給するようにした
目標検知装置。 From the received signal obtained by receiving the reflected wave of the transmitted signal, processing is performed on the information in the distance direction, and the dimension in the distance direction and at least one direction of the pulse hit direction, the frequency direction, and the antenna element direction are obtained. an acquisition unit for acquiring a multidimensional signal having another dimension;
a multidimensional signal processing unit that processes signals of at least one dimension other than the dimension in the distance direction, for the multidimensional signal;
a target detection unit that detects at least one of a target speed, a target distance, and an angle using signals processed by the multidimensional signal processing unit;
a distance direction complex signal amplitude generation unit that obtains a signal complex amplitude for each distance bin from at least one of the target speed, the target distance, and the angle detected by the target detection unit;
a subtraction signal generator that generates a subtraction signal based on at least one of the target velocity, the target distance, and the angle, and the signal complex amplitude for each distance bin;
a subtractor that subtracts the subtraction signal generated by the subtraction signal generation unit from the multidimensional signal obtained by the acquisition unit;
A target detection device, wherein the multidimensional signal subtracted by the subtractor is supplied to the multidimensional signal processing section.
前記取得部は、パルス圧縮処理部である
請求項1に記載の目標検知装置。 the transmission signal is a pulse signal;
The target detection device according to claim 1, wherein the acquisition unit is a pulse compression processing unit.
前記目標検出部は、前記パルスドップラ処理部の出力に基づいて、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つを検出する
請求項2に記載の目標検知装置。 The multidimensional signal processing unit is a pulse Doppler processing unit that performs pulse Doppler processing,
The target detection device according to claim 2, wherein the target detection section detects at least one of a target speed, a target distance, and an angle based on the output of the pulse Doppler processing section.
前記目標検出部は、前記合成帯域処理部の出力に基づいて、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つ検出する
請求項2に記載の目標検知装置。 The multidimensional signal processing unit is a synthetic band processing unit that performs synthetic band processing,
The target detection device according to claim 2, wherein the target detection section detects at least one of a target speed, a target distance, and an angle based on the output of the composite band processing section.
前記目標検出部は、前記ビームフォーミング処理部の出力に基づいて、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つ検出する
請求項2に記載の目標検知装置。 The multidimensional signal processing unit is a beamforming processing unit that performs beamforming processing,
The target detection device according to claim 2, wherein the target detection unit detects at least one of a target speed, a target distance, and an angle based on the output of the beamforming processing unit.
請求項2に記載の目標検知装置。 3. The target detection device according to claim 2, wherein the subtraction signal generated by the subtraction signal generating section is supplied to the subtractor via the target number estimating section .
前記受信処理で得た受信信号から、距離方向の情報についての処理を行って、距離方向の次元と、パルスヒット方向と周波数方向とアンテナ素子方向の少なくともいずれか一つの方向の別の次元とを有する多次元信号を取得する信号を取得する取得処理と、
前記多次元信号について、前記距離方向の次元以外の少なくとも1つ以上の次元の信号を処理する多次元信号処理と、
前記多次元信号処理により処理された信号を使って、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つを検出する目標検出処理と、
前記目標検出処理により検出した前記目標速度と前記目標距離と前記角度の少なくともいずれか1つから、距離ビン毎の信号複素振幅を求める距離方向複素信号振幅生成処理と、
前記目標速度と前記目標距離と前記角度の少なくともいずれか1つと、前記距離ビン毎の信号複素振幅をもとに、減算信号を生成する減算信号生成処理と、
前記減算信号生成処理により生成した減算信号を、取得処理で得られた多次元信号から減算して、前記多次元信号処理を行うための信号とする減算処理と、を含む
目標推定方法。 a reception process for receiving a reflected wave of a transmission signal;
From the received signal obtained by the reception processing, processing is performed on the information in the distance direction, and the dimension in the distance direction and another dimension in at least one of the pulse hit direction, the frequency direction, and the antenna element direction are obtained. an acquisition process for acquiring a signal that acquires a multidimensional signal having
Multidimensional signal processing for processing signals of at least one or more dimensions other than the dimension in the distance direction, for the multidimensional signal;
a target detection process for detecting at least one of a target speed, a target distance and an angle using the signal processed by the multidimensional signal processing;
distance direction complex signal amplitude generation processing for obtaining a signal complex amplitude for each distance bin from at least one of the target speed, the target distance, and the angle detected by the target detection processing;
subtraction signal generation processing for generating a subtraction signal based on at least one of the target speed, the target distance, and the angle, and the signal complex amplitude for each distance bin;
a subtraction process of subtracting the subtraction signal generated by the subtraction signal generation process from the multidimensional signal obtained by the acquisition process to obtain a signal for performing the multidimensional signal processing.
前記多次元信号について、前記距離方向の次元以外の少なくとも1つ以上の次元の信号を処理する多次元信号処理ステップと、
前記多次元信号処理ステップで処理された信号を使って、目標速度と目標距離と角度の少なくともいずれか1つを検出する目標検出ステップと、
前記目標検出ステップにより検出した前記目標速度と前記目標距離と前記角度の少なくともいずれか1つから、距離ビン毎の信号複素振幅を求める距離方向複素信号振幅生成ステップと、
前記目標速度と前記目標距離と前記角度の少なくともいずれか1つと、前記距離ビン毎の信号複素振幅をもとに、減算信号を生成する減算信号生成ステップと、
前記減算信号生成ステップにより生成した減算信号を、前記取得ステップで得られた多次元信号から減算して、前記多次元信号処理ステップでの処理を行うための信号とする減算ステップと、
をコンピュータに実行させる
プログラム。 From the received signal obtained by receiving the reflected wave of the transmitted signal, processing is performed on the information in the distance direction, and the dimension in the distance direction and at least one direction of the pulse hit direction, the frequency direction, and the antenna element direction are obtained. an acquiring step of acquiring a multidimensional signal having another dimension;
a multidimensional signal processing step of processing signals of at least one or more dimensions other than the dimension in the distance direction, for the multidimensional signal;
a target detection step of detecting at least one of a target speed, a target distance and an angle using the signals processed in the multidimensional signal processing step;
a distance direction complex signal amplitude generating step for obtaining a signal complex amplitude for each distance bin from at least one of the target speed, the target distance and the angle detected by the target detection step;
a subtraction signal generating step of generating a subtraction signal based on at least one of the target velocity, the target distance, and the angle, and the signal complex amplitude for each distance bin;
a subtraction step of subtracting the subtraction signal generated in the subtraction signal generation step from the multidimensional signal obtained in the acquisition step to obtain a signal to be processed in the multidimensional signal processing step;
A program that makes a computer run
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