JPH10197624A - 信号抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信信号を圧縮する機能を持つレーダ装置に
おいて、特に大受信信号のレンジサイドローブに埋もれ
た小信号の検出を容易にする。 【解決手段】 受信データ圧縮器９の圧縮結果から最大
信号検出器１０により大振幅値を持つ信号を求め、信号
抽出装置の出力信号とするとともに、求めた最大振幅信
号に対応する推定受信データを推定受信データ生成器１
３により生成して不要信号除去器１４で受信信号から除
去することで、大振幅値信号とともに大振幅信号に係わ
るレンジサイドローブを除去する。これを順次所要の振
幅値の出力信号を得るまで繰り返して行うことで、大信
号のレンジサイドローブに埋もれた小信号の検出を容易
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は受信信号を圧縮する
機能を持つレーダ装置において、特に大受信信号のレン
ジサイドローブに埋もれた小信号の検出を容易にする信
号抽出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】受信信号を圧縮する機能を持つレーダ装
置は、平均送信電力（エネルギー）を増大させるととも
に所要の距離分解能を得るために、適当な変調信号で変
調した長パルスを送信して、目標からの反射信号を受信
し、この受信信号と送信パルスに加えた変調信号との相
関処理を行うことで、受信信号を圧縮する。このとき、
受信信号を単純に圧縮すると、各距離からの受信信号が
圧縮されるだけでなく、図７に示すように、レンジサイ
ドローブと呼ばれる不要な信号が発生するため、大きな
受信信号のレンジサイドローブが小さな受信信号の抽出
を妨げることになる。

【０００３】このため、レンジサイドローブの小さい変
調信号を選択するか、または相関処理を行う際に変調信
号に適当なウェイティングを施して、レンジサイドロー
ブを小さくするようにしていた。しかし、レンジサイド
ローブを十分に小さくすることは困難であった。

【０００４】図６に従来のレーダの構成の一例を示す。
送信機１は送信信号を生成する。その際、送信信号には
送信変調信号発生器２で生成した変調信号で変調を加え
る。送受切替器３は、送信機１の出力信号をアンテナ４
へ送り出し、アンテナ４で受信した信号を受信機５側へ
送り出す。受信機５は、受信信号をΙ（Ｉｎ−ｐｈａｓ
ｅ）成分及びＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）
成分のアナログビデオ信号へ変換する。

【０００５】コヒーレント信号発生器６は、送信信号の
生成及びＩ成分、Ｑ成分のアナログビデオ信号の生成に
必要な同期信号を発生する。アナログ・デジタル変換器
（以後、Α／Ｄ変換器と言う）７、８はそれぞれ、受信
機５の出力であるΙ成分、Ｑ成分のアナログビデオ信号
をデジタル信号に変換する。受信データ圧縮器９は、受
信信号と送信変調信号発生器２からの送信変調信号との
相関処理をすることで、受信信号の圧縮処理を行う。受
信データ圧縮器９の出力信号は、目標検出器１７でスレ
ッショルド検出方式により、定められた振幅（検出スレ
ッショルド）以上の信号を取り出し出力する。検出スレ
ッショルドは、レーダに要求される検出率と誤警報確率
（雑音を誤って検出する確率）から設定され、検出スレ
ッショルドを越えた信号は無条件に目標信号として抽出
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この従来のレーダ装置
での目標信号抽出は、ある値に定めた振幅値以上の信号
を無条件に抽出するため、受信信号を圧縮した場合に発
生するレンジサイドローブにより、大振幅信号のレンジ
サイドローブに埋もれた小振幅信号が検出できないこと
になる。

【０００７】本発明は、前述の問題を解決するためにな
されたもので、大きな受信信号のレンジサイドローブが
小さな受信信号の抽出を妨げないようにすることを課題
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は以下のような概
念に基づいている。抽出すべきひとつの受信信号を圧縮
したときに得られる信号は、図７（ａ）に概念的に示す
ように、圧縮された受信信号とレンジサイドローブから
成る。また、受信信号が多数の受信信号からなるときに
は、図７（ｂ）に示すように、それぞれの受信信号によ
る圧縮された受信信号とレンジサイドローブを加算した
ものとなる。よって、受信信号の圧縮結果から大振幅値
を持つ信号を求め、それを与える圧縮前の推定受信デー
タを生成して受信信号から除去した後、この受信信号を
再度圧縮すれば、前記大振幅値信号とともに大振幅信号
に係わるレンジサイドローブは除去されてより小さい受
信信号も容易に抽出できることになる。

【０００９】尚、推定受信データを生成するには、送信
変調信号を使用し、それを圧縮したときの信号の振幅値
が前記圧縮後の信号の振幅値と同じになるように振幅を
変えることで可能である。

【００１０】また、上述では受信信号から推定受信デー
タを除去するとしているが、準備した受信信号を圧縮し
たときのレンジサイドローブも含めた信号パターンを準
備しておき、その信号パターンの振幅を除去する信号の
振幅値に応じて変えて受信信号の圧縮結果から除去する
ことでも同じ効果が得られる。

【００１１】本発明に係わる信号抽出装置は、上述の原
理によるもので、その構成は、受信信号を受信データと
して記憶する受信信号記憶器と、変調信号と受信データ
との相関処理を行って受信データを圧縮する受信データ
圧縮器と、該受信データ圧縮器の出力信号から最大振幅
信号を求める最大信号検出器と、前記受信データ圧縮器
で圧縮したときに前記最大振幅信号と同じ振幅値を与え
る推定受信データを生成する推定受信データ生成器と、
前記受信信号記憶器に記憶されている受信データから前
記推定受信データを減算して除去する不要信号除去器と
を有し、前記受信信号記憶器に記憶されている受信デー
タを前記受信データ圧縮器で圧縮して、その出力信号か
ら最大振幅信号を前記最大信号検出器で求め、当該信号
抽出装置の出力信号とするとともに、求めた最大振幅信
号に対応する推定受信データを前記推定受信データ生成
器で生成して、前記不要信号除去器で受信データから除
去するとともに、推定受信データを除去した受信データ
で前記受信信号記憶器の前記受信データを置換するとい
う一連の信号処理を、所要の振幅値の出力信号を得るま
で繰り返して行うことを特徴とする。

【００１２】本発明によればまた、受信信号と変調信号
との相関処理を行って受信信号を圧縮する受信データ圧
縮器と、該受信データ圧縮器の出力信号を圧縮データと
して記憶する圧縮データ記憶器と、前記圧縮データから
最大振幅信号を求める最大信号検出器と、抽出すべき受
信信号を前記受信データ圧縮器で圧縮したときに得られ
る信号波形を基準圧縮信号として保持する基準圧縮信号
記憶器と、前記最大振幅信号の振幅値を持つ推定圧縮信
号を前記基準圧縮信号から生成する推定圧縮信号生成器
と、前記圧縮データから前記推定圧縮信号を減算して最
大振幅信号を除去する不要信号除去器とを有し、受信信
号を前記受信データ圧縮器で圧縮して、その出力信号か
ら最大振幅信号を前記最大信号検出器で求め、当該信号
抽出装置の出力信号とするとともに、求めた最大振幅信
号の振幅値を持つ推定圧縮信号を前記推定圧縮信号生成
器で生成して、生成した推定圧縮信号を前記不要信号除
去器で圧縮データから除去するとともに、推定圧縮信号
を除去した圧縮データで前記圧縮データ記憶器の前記圧
縮データを置換するという一連の信号処理を、所要の振
幅値の出力信号を得るまで繰り返して行うことを特徴と
する信号抽出装置が得られる。

【００１３】なお、逐次に最大振幅信号を求める方式で
はなく、前記受信データ圧縮器の出力信号に対する設定
値を設けて、この設定値を越える信号を一括して出力す
るとともに、除去する信号処理を、所要の振幅値の出力
信号を得るまで、順次に設定値を下げて行うようにして
も良い。

【００１４】また、更に、出力信号値を距離やドップラ
周波数等の属性に区分して記憶する出力信号記憶器を有
し、信号処理の過程において既に記憶されている出力信
号値と同一の属性を持つ出力信号値が新たに得られたな
らば、その出力信号値を前記出力信号記憶器に記憶され
ている出力信号値に加算し、加算結果を出力するように
しても良い。

【００１５】更に、あらかじめ定められたドップラ係数
を発生するドップラ係数発生器を有し、前記受信データ
圧縮器では前記ドップラ係数に基づいてドップラ補正を
して圧縮処理するようにしても良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照して説明する。図１は本発明によ
る信号抽出装置の基本構成を示す図であり、図２は図１
の信号抽出装置をレーダ装置に適用した場合の本発明の
第１の実施の形態を示す構成図である。すなわち、図２
は図６に示すパルス圧縮機能を持つレーダ装置の構成に
本発明に係わる信号抽出装置（破線内）を付加したもの
で、送信機１からＡ／Ｄ変換器７、８までは、図６の従
来のレーダ装置と同構成である。

【００１７】送信機１は送信信号を発生させる。この時
の送信信号は送信変調信号発生器２により適当な変調信
号が加えられる。送受切替器３は、送信機１の出力信号
をアンテナ４へ送り出し、アンテナ４で受信した信号を
受信機５側へ送り出す。受信機５は、受信信号をΙ成分
及びＱ成分のアナログビデオ信号へ変換する。コヒーレ
ント信号発生器６は、送信信号の作成及びΙ成分，Ｑ成
分のアナログビデオ信号の作成に必要な同期信号を発生
する。Α／Ｄ変換器７，８はそれぞれ、受信機５のΙ成
分、Ｑ成分のアナログビデオ信号をデジタル信号に変換
する。

【００１８】デジタル信号に変換されたΙ成分，Ｑ成分
のビデオ信号はそれぞれ、受信信号記憶器１１，１２に
記憶される。受信データ圧縮器９は、記憶された受信信
号と送信変調信号発生器２からの送信変調信号との相関
処理をすることで、受信信号の圧縮処理を行う。最大信
号検出器１０は、圧縮信号の内最大振幅の信号を検出
し、本装置の出力信号として出力するとともに、推定受
信データ生成器１３に検出した信号の振幅、位置の情報
を出力する。推定受信データ生成器１３は、検出された
信号の情報と送信変調信号発生器２の送信変調信号と受
信データ圧縮器９の圧縮比とによって、検出された最大
振幅信号に相当する信号（同振幅、同変調、同位置）を
Ｉ成分、Ｑ成分の推定受信データとして生成し不要信号
除去器１４、１５に出力する。不要信号除去器１４、１
５は、それぞれ受信信号記憶器１１，１２に記憶されて
いる受信信号（Ｉ成分，Ｑ成分のデジタルビデオ信号）
と推定受信データとの減算処理を行い、処理の結果でデ
ータを更新する。

【００１９】上述によれば、１回の信号処理によって受
信データから最大振幅を持つ信号の抽出と受信データか
らの除去がなされる。処理後の受信データに対して、上
述の処理を所要の振幅値を持つ信号が得られるまで繰り
返せば、大きな信号から順次に抽出でき、且つ順次それ
を除去していくため、より小さい信号の抽出を妨げない
ようにできる。

【００２０】以上の様子を図３に示した。図３におい
て、送信変調信号としてコード長１０のΜ系列位相コー
ド変調信号を用いた例を示した。図３中、”０”は位相
０°を、”１”は位相１８０°をそれぞれ示す。図３
（ａ）に目標の位置関係と各目標からの反射信号を示し
た。尚、各目標からの反射信号の強度は同一とした。各
目標からの反射信号は送信変調信号の位相コード情報が
保存され受信されるが、目標１から３の位置関係を各反
射信号が重なり受信されるようにしたため、図３（ｂ）
のような受信信号が得られることになる。これが受信信
号記憶器１１、１２のデータとなる。

【００２１】次に、記憶された受信信号データ（図３
（ｂ））と送信変調信号との相関をとり、圧縮処理する
ことで図３（ｃ）に示す圧縮信号を得る。目標１から３
の両側にレンジサイドローブが発生していることがわか
る。この圧縮信号から最大信号検出処理を行うことで、
目標３の位置に最大振幅信号を抽出する。抽出された最
大振幅信号から、図３（ｄ）に示す推定受信データを生
成し、図３（ｂ）の受信信号記憶器データとの減算処理
（不要信号除去）を行うことで、図３（ｅ）の信号を得
て受信信号記憶器の受信データを書き換える。以上の処
理を繰り返すことで、大振幅信号から順に目標の抽出を
し、次の処理で抽出に不要となる大信号成分を順に抑圧
していくことができる。

【００２２】尚、図３では目標１から３の反射信号強度
を同一としたため、図３（ｃ）においてレンジサイドロ
ーブの影響はあるものの、従来の目標抽出方式で目標１
から３の抽出が可能であるように見える。ところが、実
際には目標からの反射信号は大小混在し、かつ送信パル
ス長も長いものを用いた場合には、図７に示したよう
に、大振幅信号のレンジサイドローブに小振幅信号が埋
もれたものとなり、従来の方式では小目標の抽出は困難
である。

【００２３】図４に他の実施の形態の構成を示す。本形
態では、受信データ圧縮器９により圧縮された受信信号
を圧縮データ記憶器１１ａに記憶し、記憶された圧縮デ
ータから最大信号検出器１０で最大振幅信号を検出し出
力信号とする。検出された最大振幅信号から推定圧縮信
号生成器１３ａで推定圧縮信号を生成し、圧縮データ記
憶器１１ａに記憶されているデータと推定圧縮信号との
減算処理を不要信号除去器１４ａで行い、処理の結果で
圧縮データ記憶器１１ａのデータを更新する。尚、基準
圧縮信号記憶器１８は、抽出すべき受信信号を受信デー
タ圧縮器９で圧縮したときに得られる基準信号波形を基
準圧縮信号として保持しており、推定圧縮信号は、最大
信号検出器１０で検出された最大振幅信号の情報（振
幅、位置）と基準圧縮信号記憶器１８に保持されている
基準圧縮信号とを用いて生成される。

【００２４】上述によれば、１回の信号処理によって受
信データから最大振幅値を持つ信号の抽出と除去がなさ
れる。処理後の受信データに対して、上述の処理を所要
の振幅値を持つ信号が得られるまで繰り返せば、大きな
信号から順次に抽出でき、且つ順次それらを除去してい
くため、より小さい信号の抽出を妨げないようにでき
る。

【００２５】上述の２つの実施の形態においては、最大
振幅信号を順次検出することで目標の抽出及び減算処理
を行っているが、最大信号検出器１０である検出値を設
定し、この設定値を越える大振幅信号を求めて出力信号
とするとともに、これを除去することを所要の振幅以上
の出力信号が得られるまで前記検出値を下げながら繰り
返し行うことでも実現できる。

【００２６】また、上述の各実施の形態において目標の
ドップラ偏移周波数が大きく、受信データ圧縮器での相
関処理においてドップラ偏移の影響が無視できない場合
には、図５に示すように、ドップラ係数発生器１６を追
加し、受信データ圧縮器９ではドップラ係数発生器１６
のドップラ係数（ｆｄ0 〜ｆｄｍ）でドップラ補正をし
て圧縮処理することで、ドップラ偏移による圧縮ロスを
回避することができる。

【００２７】複数の目標からの反射信号が重畳し受信さ
れた場合、その圧縮処理の出力信号の振幅値は単一目標
からの受信信号の場合とは異なることになる。図３の場
合、コード長が１０であることから単一目標の場合の圧
縮後の振幅値は１０となるが、図３（ｃ），（ｆ）に示
す通り、レンジサイドローブの影響で若干の誤差が生じ
ている。また上述のように、ドップラ偏移成分も誤差の
要因となる。

【００２８】従って、たとえば上述の２つの実施の形態
における目標抽出装置からの出力信号値を距離軸及びド
ップラ周波数軸の属性に区分して記憶する出力信号記憶
器を追加し、順次上述の信号処理を行う過程において、
既に記憶されている出力信号値と同一の属性を持つ出力
信号値が得られたならば、その出力信号値を記憶されて
いる出力信号に加算するようにすることで上記の誤差の
影響を減少できる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による信号
抽出装置は、受信信号から最大振幅信号を求めて、出力
信号とするとともに、前記最大振幅信号に対応する推定
受信データを受信信号から除去する信号処理を、所要の
振幅値以上の出力信号が得られるまで繰り返して行うこ
とで、大きな信号から順次に抽出でき、且つ順次それら
を除去していくため、より小さい信号の抽出を妨げない
ようにできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信号抽出装置の基本構成を示す図であ
る。

【図２】図１の信号抽出装置をレーダ装置に適用した場
合の本発明の第１の実施の形態の構成を示した図であ
る。

【図３】図２に示した実施の形態における処理の概要を
説明するための図である。

【図４】本発明の他の実施の形態の構成を示した図であ
る。

【図５】図２に示した実施の形態においてドップラ補正
を考慮した場合の更に他の実施の形態を示した構成図で
ある。

【図６】従来例を示す構成図である。

【図７】圧縮信号について説明するための波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 送信機 ２ 送信変調信号発生器 ３ 送受切替器 ４ アンテナ ５ 受信機 ６ コヒーレント信号発生器 ７，８ Ａ／Ｄ変換器 ９ 受信データ圧縮器 １０ 最大信号検出器 １１、１２ 受信信号記憶器 ｌｌａ 圧縮データ記憶器 １３ 推定受信データ生成器 １３ａ 推定圧縮信号生成器 １４，１５ 不要信号除去器 １６ ドップラ係数発生器 １７ 目標検出器 １８ 基準圧縮信号記憶器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 国方 貴光 神奈川県相模原市東林間５−５−３ ＴＩ マンション101 (72)発明者 林 孝明 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 竹村 重治 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 中村 寛 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調信号で変調した信号を送信するレー
   ダ装置において、 受信信号を受信データとして記憶する受信信号記憶器
   と、 前記変調信号と受信データとの相関処理を行って受信デ
   ータを圧縮する受信データ圧縮器と、 該受信データ圧縮器の出力信号から最大振幅信号を求め
   る最大信号検出器と、 前記受信データ圧縮器で圧縮したときに前記最大振幅信
   号と同じ振幅値を与える推定受信データを生成する推定
   受信データ生成器と、 前記受信信号記憶器に記憶されている受信データから前
   記推定受信データを減算して除去する不要信号除去器と
   を有し、 前記受信信号記憶器に記憶されている受信データを前記
   受信データ圧縮器で圧縮して、その出力信号から最大振
   幅信号を前記最大信号検出器で求め、当該信号抽出装置
   の出力信号とするとともに、求めた最大振幅信号に対応
   する推定受信データを前記推定受信データ生成器で生成
   して、前記不要信号除去器で受信データから除去すると
   ともに、推定受信データを除去した受信データで前記受
   信信号記憶器の前記受信データを置換するという一連の
   信号処理を、所要の振幅値の出力信号を得るまで繰り返
   して行うことを特徴とする信号抽出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の信号抽出装置において、
   逐次に最大振幅信号を求める方式ではなく、前記受信デ
   ータ圧縮器の出力信号に対する設定値を設けて、この設
   定値を越える信号を一括して出力するとともに、除去す
   る信号処理を、所要の振幅値の出力信号を得るまで、順
   次に設定値を下げて行うことを特徴とする信号抽出装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは２記載の信号抽出装置
   において、更に、出力信号値を距離やドップラ周波数等
   の属性に区分して記憶する出力信号記憶器を有し、信号
   処理の過程において既に記憶されている出力信号値と同
   一の属性を持つ出力信号値が新たに得られたならば、そ
   の出力信号値を前記出力信号記憶器に記憶されている出
   力信号値に加算し、加算結果を出力することを特徴とす
   る信号抽出装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の信号抽
   出装置において、更に、あらかじめ定められたドップラ
   係数を発生するドップラ係数発生器を有し、前記受信デ
   ータ圧縮器では前記ドップラ係数に基づいてドップラ補
   正をして圧縮処理することを特徴とする信号抽出装置。
5. 【請求項５】 変調信号で変調した信号を送信するレー
   ダ装置において、 受信信号と前記変調信号との相関処理を行って受信信号
   を圧縮する受信データ圧縮器と、 該受信データ圧縮器の出力信号を圧縮データとして記憶
   する圧縮データ記憶器と、 前記圧縮データから最大振幅信号を求める最大信号検出
   器と、 抽出すべき受信信号を前記受信データ圧縮器で圧縮した
   ときに得られる信号波形を基準圧縮信号として保持する
   基準圧縮信号記憶器と、 前記最大振幅信号の振幅値を持つ推定圧縮信号を前記基
   準圧縮信号から生成する推定圧縮信号生成器と、 前記圧縮データから前記推定圧縮信号を減算して最大振
   幅信号を除去する不要信号除去器とを有し、 受信信号を前記受信データ圧縮器で圧縮して、その出力
   信号から最大振幅信号を前記最大信号検出器で求め、当
   該信号抽出装置の出力信号とするとともに、求めた最大
   振幅信号の振幅値を持つ推定圧縮信号を前記推定圧縮信
   号生成器で生成して、生成した推定圧縮信号を前記不要
   信号除去器で圧縮データから除去するとともに、推定圧
   縮信号を除去した圧縮データで前記圧縮データ記憶器の
   前記圧縮データを置換するという一連の信号処理を、所
   要の振幅値の出力信号を得るまで繰り返して行うことを
   特徴とする信号抽出装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の信号抽出装置において、
   逐次に最大振幅信号を求める方式ではなく、前記受信デ
   ータ圧縮器の出力信号に対する設定値を設けて、この設
   定値を越える信号を一括して出力するとともに、除去す
   る信号処理を、所要の振幅値の出力信号を得るまで、順
   次に設定値を下げて行うことを特徴とする信号抽出装
   置。
7. 【請求項７】 請求項５あるいは６記載の信号抽出装置
   において、更に、出力信号値を距離やドップラ周波数等
   の属性に区分して記憶する出力信号記憶器を有し、信号
   処理の過程において既に記憶されている出力信号値と同
   一の属性を持つ出力信号値が新たに得られたならば、そ
   の出力信号値を前記出力信号記憶器に記憶されている出
   力信号値に加算し、加算結果を出力することを特徴とす
   る信号抽出装置。
8. 【請求項８】 請求項５〜７のいずれかに記載の信号抽
   出装置において、更に、あらかじめ定められたドップラ
   係数を発生するドップラ係数発生器を有し、前記受信デ
   ータ圧縮器では前記ドップラ係数に基づいてドップラ補
   正をして圧縮処理することを特徴とする信号抽出装置。