JPS6225277A - 距離追尾装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、レーダ装置に搭載されて当該目標の距離追
尾を行なう距離追尾装置に関し、特に同距離の追尾開始
時点から所要時点までの変化ｊｊｋを求めるに好適な装
ＴＭＫ関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕第３図に距離追
尾装置を含んで構成されろレーダ装置の一般的な系統図
を示す。

すなわちこのレーダ装置において、高安定発振器１は安
定化した所定周波数の信号を発生する回路であり、この
発生された信号は送信機２および受信機５にそれぞれ供
給される。送信機２ではこの入力された信号に基づいて
所要の繰り返し周期を有するパルス信号を発生し、これ
を送受切換器３を介して空中線４に供給する。これによ
り空中ｓ４からは同パルス信号が送信信号として放射さ
れろ。一方、目標からの反射波は、同空中線４によって
受信され、これが上記送受切換器３を介して受信機５に
供給される。この受信機５にも上述したように高安定発
振器１の発振信号が供給されており、上記受信信号はこ
の発振信号と混合されて復調される。そしてこの復調信
号が距離追尾装置ｆｔ６に入力されることとなる。この
距離追尾装置６は、通常は分割ゲート追尾回路を有して
構成される。すなわち分割ゲート追尾回路とは、こうし
て復調された目標エコーに対し時間軸について互いに異
なる位置で同一時間だけ開となるいわゆる進みゲートお
よび遅れゲートの２つのゲートＣ分割ゲート）を設定し
、これら２つのゲートを通じて出力される上記目標エコ
ーの信号レベル差が「０」となるこれら２つのゲートの
上記時間軸での位置に基づいて同目標の空間的な中央位
置を検出するもので、当の距離追尾装置６としては、こ
うして検出された目標の中央位置情報に基づいて当該レ
ーダ装置から同目標までの距離を求める。［５機能する
。この求められた距離情報が表示器７に供給されて適宜
に表示されることとなる。

ところで、こうした分割ゲートを設定する方式は、常に
目標の中央に追尾してその距離を求めることから、同目
標が当該レーダ装置の分解能に比べて比較的小さい点目
標と見なせる場合にはかなり精度の高い距離情報を得る
ことができるが、逆に目標が大きくて高いレーダ分解能
が必要とされるような場合、すなわち目標が多数の距離
セルにまたがるような場合には、上記検出される目標の
中央も瞬味なものとなり、距離追尾装置として必ずしも
有効なものとはいえなくなる不都合があった。これは、
上述した進みゲートおよび遅れゲートの時間幅が上記レ
ーダ分解能で決まる距離セルによって予め設定されてい
ることによる。

この点、比較的大きな目標を追尾してこれを部分部分に
分解し映像化する技術としては合成開口レーダＣ以下略
して１３Ａ１’ｔという）が知られている・これは、レ
ーダと目標との相対運動によって生じるドツプラー効果
が、同目標の各部毎にわずかではあるが違ってくること
を利用したもので、その差を検出することにより同レー
ダのアンテナビーム幅より高い空間分解能を得るもので
ある。

ただしこのＳＡＲであっても、目標が例えば地表面など
のように固定されたものである場合は、上述した相対運
動も原則的にレーダ自身の動きのみによろものであるか
らこれに加速度計を用れば精密な測定も可能であるが、
目標が移動するものである場合にはやはり何らかの距離
追尾を施しながら同計測を行なう必要がある。しかも同
レーダの性格上この際の目標移動量はかなり高い精度で
計測される必要がある。因みにこうしたＳＡＲにおいて
は上記ドツプラー効果の差を検出するに委する時間が比
較的長いため、レーダと目標との相対距離も同レーダの
レンジセルより犬ぎなものとなる。

こうした実情にもかかわらず、従来は、このような距離
方向に比較的大きく広がった目標についてはこれを有効
に精度良（距離追尾し得る装置がなかった。

〔発明の目的〕

この発明は、上述した比較的大きな目標についてもこれ
を有効に距離追尾することができ、特にＢＡＲ等におい
て要求されるような同目標と当該レーダとの距離の変化
量を精度良く求めるに好適な距離追尾装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概費〕

この発明では、例えば追尾対象とする２時刻間の上記距
離変化ｉ乞求めるに、レーダによる受信検波信号が連続
波形信号であれば、これら２時刻における目標エコーの
同レーダによる受信検波信号波形の相互相関をとってそ
の相関関数が最大となる変数値を求めることにより当該
の距離変化量も精度良く求まることに着目し、実際には
受信信号のム／Ｄ（アナログ／ディジタル〕変換に伴な
ってサンプル値列化される同検波信号についてもこうし
た原理を適用してこれを具現化する。すなわち、上記２
時刻のうちの第１の時刻における目標エコーの検波信号
波形サンプル値を適宜のメモリに記憶して、該記憶波形
と、同第２の時刻における目標エコーの検波信号波形の
全て若しくは一部との相互相関をとってまずは上記サン
プル間隔に対応して断続的ながらその相関関数を求め、
次いでこれら求めた相関関数のサンプル値のうち最大の
値をとっている！ンプル値を含む複数のサンプル値を用
いて同相関関数の最大値近傍を関数近似する。これによ
り、少なくとも該相関関数の最大値近傍においては、疑
似的ながら上述した連続波形での相関関数に対応したも
のとなり、したがってこの近似した関数のさらに最大値
をとる変数値を推定するようにすれば、上述した連続波
形に準じた形でかなり精度の高いこれら２時刻間での距
離変化量な求めることができる。勿論、これら変化量を
適宜に積分するようにすれば、該積分区間での総置化量
を求めることもできる。

〔発明の効果〕

このように、この発明にかかる距離追尾装置によれば、
目標が当該のレーダ分解能に比して大きくて複数のレン
ジセルにまたがり、しかもこの受信信号がサンプル値列
化される場合であっても、同目標とレーダとの任意区間
の距離変化量を簡単にかつ高精度に求めることができる
。

〔発明の実施例〕

はじめに、第２図を参照してこの発明の詳細な説明する
。

いま、レーダ装置の連続する２つの送信パルスによる受
信エコーをそれぞれχ、（ｒ）、χＩｎ　＋　ｌ　（ｒ
）としくｎは時間順序を表わし、ｒはレーダ装置から目
標までの距離を示す）、目標エコーが該レーダ装置に対
して速度Ｖで接近しているとすると、これらの間には χｎ＋ｔ（ｒ）　−ｚ、、（ｒ　＋”）　　　　−＝・
（１）ただしＴ：送信パルス間隔 といった関係が成り立つ、実際には目標形状の変化等も
あるため、常にこの等式が成り立つとは限らないが、送
信パルス間隔Ｔが十分短い範囲では該（１）の等式が成
立すると見なされる。

また、このときのこれらエコーの相互相関関数は、これ
をＲ（８）とすると次式のように定咲することができる
。

Ｒ（ａ）　−、ｆｚｎ＋１（ｒ−ｓ）ｒ、（ｒ）ｄｒ　
　−・・−（２）ただしこの（２）式において、積分区
間は追尾の対象となる信号の存在する距離部分とする。

これら（１）式および（２）式によれば、上記相関関数
Ｒ（θ）は、Ｓ−マＴにおいて最大１直をとるは明らか
である。この最大値をとるＳの値こそが、こ−で求めよ
うとするこれら２時刻間（送信パルス間隔時間）Ｋｉ６
ける当該目標の移ｍせ（すなわち距離変化量）に最も近
（対応したものとなる。またこのＳ　（１）追、丁なわ
らマＴの値を任意の範囲で積分すれば、同目標の該積分
範囲内での飴移ＩＥＪ量が求められる。

以上は、上記受信エコーが連続波形信号であることを前
提としたものであるが、この発明では、この手法をさら
に、現実的なサンプルに値列化される受信検波信号波形
に対して拡張する。

例えば、通常行なうように受信信号なＡ　／　Ｄ変換し
た後にこれに所要の処理なｈすとすると、上記（２）式
によって求められる相互相関関数Ｒ（８）も、とびとび
の８の値（サンプル値）に対応した断片的な値の列とし
かなり得ない。すなわち、上述した最大値をとる日の値
もこのサンプリング間隔程度の粗さでしか知り得ない。

そこでこの発明では、一旦上述したサンプル間隔（これ
をΔとする〕で相互相関関数Ｒ（ｓ）、すなわちＲ（ｏ
）、ＲＣ土Δ）、Ｒｃ±２Δ）等の値を求めた鎌、この
うち例えばＲ（ｏ）が最大値になっているとするとこれ
を含む（例えば中心とする）３点Ｒ（−Δ）、Ｒ（ｏ）
、Ｒ（十Δ）を用いて第２図に示すような２次曲線によ
る関数近似を行ない、該近似した関数曲線のさらに最大
値Ｃ同第２図では２点に相当）をとる変数値Ｓ　ｍａｘ
を求めるようにする。これにより、上水した最大値をと
るＳの値をサンプル間隔Δよりも十分に細かな精度で、
すなわち先の連続波形信号の場合に準じた精度で求めろ
ことができろようになる。

第１図に、こうしたｙＡ埋に基づいて構成したこの発明
にかかる距離追尾装置の一実施例を示す。

ただし、この実施例装置においても、これが適用される
レーダ装置自体は先の第３図に示した装置と同様であり
、各間−の要素には同一の符号を付してＮ復する説明は
割愛する。

さてこの実施例距離追尾装置は犬きはスイープメモリ８
１、タッグ付遅延巌８２、相互相関演算回路８３、およ
び関数近似最大位置演算回路８４によって構成される。

このウチ、スイープメモリ８１は、受信機５によりＡ　
／　Ｄ変換されサンプル値列化された目標エコーの受信
検波信号を１送信パルス間隔だけ遅延させるようこれを
随時一時記憶するメモリであり、またタッグ付遅延線８
２は、同碌に受信機５によりサンプル値列化された受信
検波信号を受入するとともに該サンプル間隔に対応して
（この例では先の原理で示した０１±Δ、±２Δに対応
して）これに様々の遅延を施す遅延線（シフトレジスタ
その他の遅延回路を用いてもよい）であり、これらスイ
ープメモリ８１およびタッグ付遅延＃Ｍ８２０作用によ
って当該送信パルスに対応した受信検波信号（ただしサ
ンプル値列）と前回送信パルスに対応した受信検波信号
（ただしサンプル値列）との前述した相関をとるに必要
なデータ群が採取される。

相互相関演算回路８３は、これら採取されたデータ群に
基づいて当該２時刻間でのこれら２つの受信検波信号の
相互相関関数Ｒ（ｓ）を演算する回路であり、先の（２
ン式の演算を実行して上記の遅延態様に対応したサンプ
ル値すなわちＲ（Ｑ）、Ｒ（±Δ〕、Ｒ（±２Δ）等の
値を算出する。

そして関数近似最大位置演算回路８４は、これら算出さ
れた値のうち最大値をとっている値を含む３つの値を用
いて第２図に示したような２次曲線による関数近似を行
ない、さらＫその最大値となる値ｓ　ｍａｗを推定演算
する回路であり、これにより上記相互相関関数Ｒ（ｓ）
において前述したかなりの精度を有する最大値をとる８
の値が求められろ。なお、こうして推定されるＢ　ｍａ
ｘの値は、上記相互相関演算回路８３にて算出された値
の最大値に等しい場合もあれば、その相関の実情によっ
て第２図に示したように同算出された値の最大値からず
れた位置に存在する場合もある。いずれにせよこうした
関数近似を施すことによって、少なくとも上述したサン
プル値による相互相関間！！Ｒ（ｓ）の中からは最も信
頼のおける精度の高い最大値をとるＳの値を求めること
ができる。

こうして推定演算されたＳｍａｚ値は、表示器（第１表
示器７１）に供給されて、当該レーダ装置の随時の送信
パルス間に対応した随時の目標の移動量として適宜に可
視表示されたり、あるいは図示しない適宜の受信信号処
理装置に伝送されて例えば画像生成の際のタイミング信
号等として利用される。

また、同第１図に示すように、この推定演Ｊ４．された
Ｓｍａｚの値を積分器８５によって積分するようにすれ
ば、前述したように該積分区間での同目標の認容ｗＪｔ
を知ることができる。これも表示器（第２表示器７２）
を通じて適宜に可視表示されたり、目標画像の生成に用
いられたりする。

なお、上述した実施例装置では、受信検波された目標エ
コーの全部の相関をとって同目標全体としての移動量を
求めることを前提としたが、上記相互相関関数Ｒ（ｓ）
　ｆ算出する際に、その積分範囲を目標の特定部分に限
定してお（ようにすれば、該特定部分のみの移動量を求
めることもできる。

また、上記相互相関関数Ｒ（８）のサンプル値を関数近
似する際にも、同実施的ではその最大値を含む３つの値
を用いるとしたが、この数も任意であり、２つ若しくは
４つ以上の値を用いるようにしてもよい。ただし、この
値が２つではその近似も不正確になりがちであり、また
多すぎても同処理が複雑になることから、実用に際して
はせいぜい３つ着しくは４つ程度の値が適当であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる距離追尾装置の一実施例構成
を示すブロック図、第２図はこの発明の原理を示す線図
、第３図は距離追尾装置を含んで構成されるレーダ装置
の一般的構成を示すブロック図である。 １・・・高安定発振器、２−送信機、３−・送受切換器
、４−・空中線％５−・・受信機、６−・距離追尾装置
、７．７１．７２−表示器、８１−スイープメモリ、８
２・・・タップ付遅延線、８３　・・・相互相関演算回
路、８４・−関数近似最大位置演算回路、８５・・・積
分器。 １ｒン舊−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーダによつて受信検波された目標エコー波形のサンプ
   ル値を記憶する記憶手段と、 該記憶された波形と異なる時刻でサンプルされた目標エ
   コー波形の全て若しくは一部を使つてこれらの相互相関
   関数を演算する第１の演算回路と、該演算にて算出され
   た相関関数のサンプル値のうち最大の値をとつているサ
   ンプル値を含む複数のサンプル値を用いて同相関関数の
   最大値近傍を関数近似し、該近似した関数のさらに最大
   値をとる変数値を推定する第２の演算回路とを具え、前
   記第２の演算回路にて推定された変数値により少なくと
   も前記２つの目標エコーサンプル時刻における当該レー
   ダと目標との距離の変化量を求める距離追尾装置。