JPH10104338A - Cfar信号処理方式 - Google Patents

Cfar信号処理方式

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JPH10104338A
JPH10104338A JP8278758A JP27875896A JPH10104338A JP H10104338 A JPH10104338 A JP H10104338A JP 8278758 A JP8278758 A JP 8278758A JP 27875896 A JP27875896 A JP 27875896A JP H10104338 A JPH10104338 A JP H10104338A
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signal
cfar
cell
target
point
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ターゲットパルスに幅がある場合にターゲット
パルスがそれ自身の値で規格化されてしまうことによる
検出確率の低下を防ぐ。 【解決手段】受信信号のうち注目する点の周囲の平均値
で前記受信信号を規格化し、予め定めたしきい値以上の
受信信号をターゲット信号としてクラッタによる誤警報
確率を一定化するCFAR信号処理方式の前記平均値を
求める際に使用される受信信号を前記注目点の前後の受
信パルス幅の半分以上離れた点の信号とすることによ
り、パルスの中央が注目セルにきたときに平均化セル内
にターゲット成分が入らないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はCFAR信号処理方
式に関し、特にクラッタに対して誤警報確率の一定化を
行うCFAR信号処理方式に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、地面、海面や雲などからの反射波
であるクラッタ(ノイズ)のレベルは高く、受信レーダ
信号のうち予め定めたしきい値以上のレベルをもつ信号
をターゲット信号と判定するしきい値検出方式レーダの
場合、ノイズをターゲットと誤認する確率である誤警報
確率を高くする要因となる。そこで、クラッタ振幅の統
計的性質を利用してデジタル信号処理によって誤警報確
率を低く、かつ一定に抑えるCFAR信号処理方式が用
いられている。
【0003】CFAR信号方式は、注目している距離に
対応する反射信号のレベルをその周囲の信号レベルの平
均値で規格化し、レイリー分布に従うクラッタ振幅に対
して平均値まわりの分散が一定化される原理を利用して
いる。
【0004】特開平2ー161377号に開示されてい
るCell Averaging CFAR方式を実行するための処理
系統図が図5に示されている。レーダ信号(レーダデー
タ)は、シフトレジスタ11に入力され、各レジスタセ
ルには距離に対応するレーダデータが格納される。今、
注目している距離のセル(注目セル)11Cの前後それ
ぞれM/2、合計M段(Mは2以上の自然数)で構成さ
れる平均化対象セルである平均化セル11Aと11Bの
値を加算器12にて加算し、平均化器15により平均値
を求め、得られた平均値と適当な 定数Tを乗算器14
で乗算して規格化値を求め、除算器13で除算して出力
する。
【0005】尚、図5に示す特開平5ー203728で
は注目セル11Cの前後1セルは処理に使用しないとさ
れているが、その明確な理由、効果については述べられ
ていない。また特開平2ー161377号にも同様なC
FAR処理構成が開示されているが、注目セル11Cの
前後1セルは処理に使用しないというような構成は開示
されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、タ
ーゲット信号は幅をもっているため、例えば、図5のシ
フトレジスタ11中の複数のセルにわたって存在するよ
うな場合、注目セルのごく近傍のセルから平均値を求め
て規格化を行う従来方式では、計算した平均値および規
格化値にターゲット信号自身が含まれることになり、C
FRA後のターゲット信号レベルが下がってしまう。し
たがって、S/N比が悪化し、誤警報確率の一定化を図
った結果、レーダの最大探知距離を決定するもう1つの
重要な要因であるターゲット信号の検出確率が下がって
しまうという欠点をもっている。
【0007】この欠点を軽減するため平均化セルにター
ゲット信号が入ってもその値が無視できる程度まで平均
化セル数を増やすことも考えられるが、クラッタのレベ
ルは距離とともに変化するので、注目点でのクラッタレ
ベルを推定するという本来の役割を考えると、その数に
も限界がある。またシフトレジスタ段数が増加しハード
ウエアの規模も大きくなってしまう。
【0008】そこで、本発の目的は、レーダ信号に対し
てターゲット検出確率を損なうことなくクラッタを抑圧
し、CFAR化を可能とし、レーダのターゲット検出能
力の向上、最大探知距離の増加を可能とするCFAR信
号処理方式を提供することにある。
【0009】本発明の他の目的は、上記目的を簡素化さ
れたハードウエア構成で、処理時間の短縮化されたソフ
トウエアで達成するCFAR信号処理方式を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明によるCFAR信号
処理方式の一実施形態の構成図である。受信レーダデー
タは、図5と同様にシフトレジスタ1の中央段を注目セ
ル1Cとし、そこに格納されているレーダデータが除算
器3に供給されている。シフトレジスタ1の注目セル1
Cの前後それぞれ受信パルス幅の半分(パルス幅/2)
だけ離れたセルから平均化対象セルであるM/2の平均
値セル11Aと11Bに格納されているデータは、加算
器2に供給され、合計M段のレジスタセルに格納されて
いるレーダデータが加算され、平均化器15で平均値が
得られる。乗算器4では、規格化のための定数T(本例
では1)を乗算して乗算結果を除算器3に送出する。除
算器3は、シフトレジスタ1の注目セル1Cのレーダデ
ータを除算器4からの除算結果で除算して出力を得る。
【0011】上述のように、注目セル1Cの前後に処理
には使用されない受信パルスのパルス幅の半分長さのレ
ジスタセル部分を設定しておき、パルスの中央が注目セ
ルにきたときには、平均化対象セルにターゲット成分が
入らないようにする。こうすることによって、ターゲッ
ト信号が、それ自身の値で規格化されることがなくなる
ので、ターゲット信号レベルの低下、検出確率の低下を
防止可能となる。
【0012】図2は本発明によるCFAR信号処理方式
のハードウエア構成例を示す図である。本実施形態は、
データ保持用の段数可変シフトレジスタ100、3つの
加算器110、120、130、2つの累積加算器14
0、150、平均値を求める際の除算用ROM160、
規格化時の除算用ROM170及び加算器の制御部18
0から構成されている。シフトレジスタ100には、注
目セル100Cの前後のパルス幅/2のシフトレジスタ
部100B、100C、その両側のM/2段のレジスタ
セル100A、100Eが設定されている。
【0013】本実施形態では、データが隣のセルにシフ
トするたびに全データを加算するのではなく、注目セル
100Cの前後のパルス幅/2のセル100Bと100
Dに格納されているデータは使用せず、外部入力のデー
タ入力開始のタイミング信号入力時から、M点の平均化
対象セル100Aと100Eのすべてにデータを格納し
終わるまでは、制御部160から加算器110と120
へ制御用INIT信号を出力し、加算器110と120
は、+側からのデータだけをス ルーで次段の累積加算
器140に出力し、以後は平均化セルに新たに入力され
てきたデータのみを加算、平均化セルからあふれたデー
タのみを減算することで累積加算器140出力が平均化
セル内のデータの総和となるようにして演算量を減らし
ている。
【0014】加算器120と累積加算器150も同様に
構成され、累積加算器140と150の出力が加算器1
30で加算され、その加算出力は、ROM160で1/
M倍されて平均化され、ROM170により注目セル1
00CのデータをROM160の出力で除算して出力す
る。
【0015】シフトレジスタ100は、平均化用のレジ
スタには外部入力によって段数を可変できる構成とし、
容易に平均化セル数Mの設定変更が可能な構成となって
いる。
【0016】本発明が誤警報確率、検出確率に与える効
果を調べるため、以下の計算機シミュレーションを行っ
た。入力データは3660点のレイリー分布に従う一様
乱数中に底辺が24点の三角波のパルスを加えたもの
で、図1及び図5それぞれの方式でCFAR処理を行っ
た。このとき、定数Tは1とした。平均化のための加算
点数M=16、32、64の場合についてこれを300
0回繰り返して、設定したしきい値に対する検出確率と
誤警報確率を求めた。このとき、テストデータのS/N
比は平均5.84dBである。これを図3の回路でCF
AR処理を行った場合と、同回路において注目のセルの
前後のパルス幅分のシフトレジスタがない場合すなわち
従来方式とで行って両者を比較した。その結果が図3に
示されている。誤警報確率に大きな差異がみられない
が、検出確率は大幅な改善がみられ、本発明の目的を達
成できることがわかる。また、本発明方式によって最大
探知距離をのばすことが可能であるといえる。
【0017】また、一般に平均化セル数Mが多いほど誤
警報確率は低くなるとされており、図3(B)の結果に
もその効果があらわれているが、両方式で同じ最大探知
距離を満たそうとしたときには、本発明方式により検出
確率が上がることにより誤警報確率の許容値が上げられ
るので平均化セル数Mの値を減らせることができる。
【0018】図4には、CFAR信号処理方式の一例と
して、周囲データ加算点をM=16としたときの入力デ
ータ、従来方式、本発明方式についての信号例が示され
ている。すなわち、従来方式と本発明方式とで処理後の
検出確率と誤警報確率を計算機シミュレーションにて比
較した結果のグラフが示されている。
【0019】上述実施形態では、ハードウエア構成とし
ているが、ソフトウエア処理にも適用でき、入力データ
をメモリに格納し、DSP、マイコン等によって本発明
方式のCFAR処理およびターゲット信号の検出を行う
ことができる。この場合は、加算する区間をメモリのど
のアドレスにするかを変更するだけで済むので処理時間
も従来方式と同程度である。現行のシステムで従来方式
によってソフトウエアでCFARを行っている場合に
は、ソフトウエア中で平均値計算区間を変更するだけで
本発明方式に容易に切り替えが可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のCFAR
信号処理方式によれば、CFAR演算における規格化定
数計算においてターゲット信号成分を除くことができ、
ターゲットの検出確率を高く保つことが可能となる。こ
れによってレーダの最大探知距離をのばすことが可能で
ある。
【0021】また、同じ最大探知距離では従来方式より
も平均値計算点数を減らすことができ、本発明のハード
ウエアによる実施時には平均化セル用のシフトレジスタ
を大幅に減らすことができるため回路規模の縮小が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるCFAR信号処理方式のCFAR
演算系統図である。
【図2】本発明によるCFAR信号処理方式の実施形態
のハードウエア構成回路図である。
【図3】本発明の有効性を示す計算機シミュレーション
結果のグラフである。
【図4】従来方式と本発明方式とで処理後の検出確率と
誤警報確率を計算機シミュレーションにて比較した結果
のグラフである。
【図5】従来方式によるCFAR信号処理方式のCFA
R演算系統図である。
【符号の説明】
1,11,100 シフトレジシタ 2,12,110,120,130 加算器 140,150 累積加算器 3,13 除算器 4,14 乗算器 5,15 平均化器 160,170 ROM 180 制御器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受信信号のうち注目する点の周囲の平均値
    で前記受信信号を規格化し、予め定めたしきい値以上の
    受信信号をターゲット信号としてクラッタによる誤警報
    確率を一定化するCFAR信号処理方式において、 前記平均値を求める際に使用される受信信号を前記注目
    点から受信パルス幅の半分以上離れた点の信号とするこ
    とを特徴とするCFAR信号処理方式。
  2. 【請求項2】受信信号のうち注目する点の周囲の平均値
    で前記受信信号を規格化し、予め定めたしきい値以上の
    受信信号をターゲット信号としてクラッタによる誤警報
    確率を一定化するCFAR信号処理方式において、 前記平均値を求める際に使用される受信信号を前記注目
    点の前後の受信パルス幅の半分以上離れた点の信号とす
    ることを特徴とするCFAR信号処理方式。
  3. 【請求項3】前記注目点の前後のデータをパルス幅長の
    シフトレジスタにより保持する回路を有する請求項1ま
    たは2に記載のCFAR信号処理方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104035090A (zh) * 2014-05-16 2014-09-10 奇瑞汽车股份有限公司 一种基于雷达目标检测的自由滑窗式cfar控制方法
WO2018207444A1 (ja) * 2017-05-08 2018-11-15 三菱電機株式会社 目標検出装置及び目標検出方法

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US11231486B2 (en) 2017-05-08 2022-01-25 Mitsubishi Electric Corporation Target detection device and target detection method

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