JPWO2018225250A1 - Radar equipment - Google Patents

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Abstract

レーダ装置(1)は、目標で反射された複数のパルス変調波を受信して複数の受信信号をそれぞれ出力するRF受信器(8−1〜8−Q)と、各々が複数の参照信号を用いた相関処理により複数のパルス圧縮信号を生成し、かつ各々がパルス圧縮信号を合成することにより帯域合成信号を生成する信号処理回路(9−1〜9−Q)と、前記帯域合成信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部(13)とを備える。信号処理回路(9−1〜9−Q)の各々は、目標の相対速度が想定速度範囲内にあるとの条件の下で、各パルス圧縮信号について、予め用意された位相補償量の候補値の集合を用いて帯域合成信号の信号品質を評価する複数の積分評価値を算出し、これら積分評価値に基づき、前記候補値の集合の中から各パルス圧縮信号に対応する位相補償量を選択する。信号処理回路(9−1〜9−Q)の各々は、当該位相補償量を用いてパルス圧縮信号の位相を調整することができる。The radar apparatus (1) includes a plurality of RF receivers (8-1 to 8-Q) that receive a plurality of pulse-modulated waves reflected from a target and output a plurality of reception signals, respectively, and a plurality of reference signals. A signal processing circuit (9-1 to 9-Q) that generates a plurality of pulse compression signals by the used correlation processing and generates a band synthesis signal by synthesizing the pulse compression signals, and the band synthesis signal And a target candidate detecting unit (13) for detecting a target candidate based on the target candidate. Each of the signal processing circuits (9-1 to 9-Q) has a phase compensation amount candidate value prepared in advance for each pulse compression signal under the condition that the target relative speed is within the assumed speed range. A plurality of integral evaluation values for evaluating the signal quality of the band synthesized signal are calculated using a set of and a phase compensation amount corresponding to each pulse compression signal is selected from the set of candidate values based on the integral evaluation values To do. Each of the signal processing circuits (9-1 to 9-Q) can adjust the phase of the pulse compression signal using the phase compensation amount.

Description

本発明は、レーダ技術に関し、特に、複数の送信アンテナを使用して目標物体を検出するレーダ技術に関するものである。   The present invention relates to radar technology, and more particularly to radar technology for detecting a target object using a plurality of transmission antennas.

複数の送信アンテナを使用するレーダ技術としては、たとえばMIMOレーダ(Multiple−Input Multiple−Output radar)技術が知られている。MIMOレーダ技術は、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを使用して複数の受信信号を信号処理することにより目標(ターゲット)を検出し、測距、測速度または測角を行うことができるレーダ技術である。このようなMIMOレーダ技術は、たとえば、下記の非特許文献1に開示されている。   As a radar technique using a plurality of transmission antennas, for example, a MIMO radar (Multiple-Input Multiple-Output radar) technique is known. The MIMO radar technology can detect a target (target) by performing signal processing on a plurality of reception signals using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas, and can perform ranging, velocity measurement, or angle measurement. Radar technology. Such a MIMO radar technique is disclosed in Non-Patent Document 1 below, for example.

非特許文献1に開示されているMIMOレーダ技術は、互いに異なる送信周波数を有しかつ周波数変調された複数の送信波をそれぞれ同時に送信する複数のサブ送信器(sub−transmitters)と、目標で反射された当該複数の送信波を受信する複数のサブ受信器(sub−receivers)とを使用する。このMIMOレーダ技術は、それらサブ受信器の出力から、異なる送信周波数を有する複数の帯域信号成分を分離し、これら帯域信号成分間の相互相関により生ずるサイドローブを抑圧するために窓関数を適用する。   The MIMO radar technique disclosed in Non-Patent Document 1 includes a plurality of sub-transmitters that simultaneously transmit a plurality of frequency-modulated transmission waves having different transmission frequencies, and reflection at a target. And a plurality of sub-receivers that receive the plurality of transmitted waves. This MIMO radar technique separates a plurality of band signal components having different transmission frequencies from the outputs of the sub-receivers and applies a window function to suppress side lobes caused by cross-correlation between these band signal components. .

XiZeng Dai, Jia Xu, Chunmao Ye, and Ying−Ning Peng, ”Low−sidelobe HRR profiling based on the FDLFM−MIMO radar,” APSAR 2007, 1st Asian and Pacific Conference.XiZeng Dai, Jia Xu, Chumao Ye, and Ying-Ning Peng, “Low-sidelobe HRR profiling based on the FDFM-MIMO radar,” APSAR 2007, 1st Pac.

非特許文献1に開示されているMIMOレーダ技術では、目標のドップラ周波数の影響がある場合には、複数の帯域信号成分の位相が互いにずれるおそれがある。この場合、それら帯域信号成分をコヒーレントに合成(積分)することができず、目標検出性能が劣化するという課題がある。   In the MIMO radar technique disclosed in Non-Patent Document 1, when there is an influence of a target Doppler frequency, the phases of a plurality of band signal components may be shifted from each other. In this case, these band signal components cannot be coherently synthesized (integrated), and there is a problem that target detection performance deteriorates.

上記に鑑みて本発明の目的は、目標のドップラ周波数の影響がある場合でも、目標検出性能を向上させることができるレーダ装置を提供することである。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a radar device capable of improving target detection performance even when there is an influence of a target Doppler frequency.

本発明の一態様によるレーダ装置は、互いに異なる送信周波数を有する複数のパルス変調波が複数の送信部から同時に放射されたとき、目標で反射された当該複数のパルス変調波を受信して受信信号を出力するRF受信器と、前記複数のパルス変調波にそれぞれ対応する複数の参照信号を用いて前記受信信号に相関処理を施すことにより、複数のパルス圧縮信号を生成する複数の相関部と、前記複数のパルス圧縮信号についてそれぞれ複数の位相補償量を算出する位相補償量算出部と、前記複数の位相補償量を用いて前記複数のパルス圧縮信号の位相を調整することにより複数の位相補償信号を生成し、かつ前記複数の位相補償信号を積分することにより帯域合成信号を生成する帯域合成部と、前記帯域合成信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部とを備え、前記位相補償量算出部は、前記目標の相対速度が予め設定された想定速度範囲内にあるとの条件の下で、前記複数のパルス圧縮信号の各パルス圧縮信号について、予め用意された位相補償量の候補値の集合を用いて前記帯域合成信号の信号品質を評価する複数の積分評価値を算出し、当該複数の積分評価値に基づき、前記候補値の集合の中から、前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量を選択することを特徴とする。   A radar apparatus according to an aspect of the present invention receives a plurality of pulse modulated waves reflected by a target and receives a received signal when a plurality of pulse modulated waves having different transmission frequencies are simultaneously emitted from a plurality of transmission units. A plurality of correlation units that generate a plurality of pulse compression signals by performing correlation processing on the reception signal using a plurality of reference signals respectively corresponding to the plurality of pulse modulated waves, A phase compensation amount calculation unit for calculating a plurality of phase compensation amounts for each of the plurality of pulse compression signals; and a plurality of phase compensation signals by adjusting phases of the plurality of pulse compression signals using the plurality of phase compensation amounts. And a band synthesizing unit that generates a band synthesized signal by integrating the plurality of phase compensation signals, and detects a target candidate based on the band synthesized signal A target candidate detection unit, and the phase compensation amount calculation unit is configured to provide each pulse compression signal of the plurality of pulse compression signals under a condition that the target relative speed is within a preset assumed speed range. A plurality of integral evaluation values for evaluating the signal quality of the band synthesized signal using a set of phase compensation amount candidate values prepared in advance, and the set of candidate values based on the plurality of integral evaluation values The phase compensation amount corresponding to each pulse compression signal is selected from the above.

本発明によれば、目標のドップラ周波数の影響がある場合でも、目標検出性能を向上させることができる。   According to the present invention, target detection performance can be improved even when there is an influence of a target Doppler frequency.

本発明に係る実施の形態1であるレーダ装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the radar apparatus which is Embodiment 1 which concerns on this invention. 実施の形態1のRF送信器の構成例を概略的に示すブロック図である。3 is a block diagram schematically showing a configuration example of an RF transmitter according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1のRF受信器の構成例を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration example of an RF receiver according to the first embodiment. 実施の形態1の信号検出部の構成例を概略的に示すブロック図である。3 is a block diagram schematically showing a configuration example of a signal detection unit according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1の信号処理回路の構成例を概略的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration example of a signal processing circuit according to the first embodiment. 信号処理回路及び信号処理部の機能を実現するハードウェア構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware structural example which implement | achieves the function of a signal processing circuit and a signal processing part. 送信信号の周波数の時間的な変化の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the time change of the frequency of a transmission signal. 2本の送信アンテナ及び3本の受信アンテナの間の位置関係と、送信RF信号及び受信RF信号の間の位相関係とを示す概略図である。It is the schematic which shows the positional relationship between two transmission antennas and three receiving antennas, and the phase relationship between a transmission RF signal and a reception RF signal. 信号処理回路の動作手順の例を概略的に示すフローチャートである。3 is a flowchart schematically showing an example of an operation procedure of a signal processing circuit. 実施の形態1の相関部の構成例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a correlation unit according to the first embodiment. 受信ビデオ信号の周波数の時間的な変化を概略的に示すグラフである。It is a graph which shows roughly the time change of the frequency of a received video signal. 図12A〜図12Cは、相関処理(パルス圧縮処理)を説明するための図である。12A to 12C are diagrams for explaining the correlation processing (pulse compression processing). 図13A〜図13Cは、2種類の帯域合成処理の結果を説明するための図である。13A to 13C are diagrams for explaining the results of two types of band synthesis processing. 図14A及び図14Bは、目標の相対速度と積分評価値との間の関係を例示するグラフである。14A and 14B are graphs illustrating the relationship between the target relative speed and the integrated evaluation value. 図15A及び図15Bは、目標の相対速度と積分評価値との間の関係を例示するグラフである。15A and 15B are graphs illustrating the relationship between the target relative speed and the integrated evaluation value. 図16A及び図16Bは、目標の相対速度と積分評価値の組合せの最大値分布との間の関係を例示するグラフである。16A and 16B are graphs illustrating the relationship between the target relative speed and the maximum value distribution of the combination of the integrated evaluation values. 図17A及び図17Bは、目標の相対速度と積分評価値の組合せの最大値分布との間の関係を例示するグラフである。17A and 17B are graphs illustrating the relationship between the target relative speed and the maximum value distribution of the combination of the integrated evaluation values. 図18A〜図18Dは、各種電力波形の例を示すグラフである。18A to 18D are graphs showing examples of various power waveforms.

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。なお、図面全体において同一符号を付された構成要素は、同一構成及び同一機能を有するものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the component to which the same code | symbol was attached | subjected in the whole drawing shall have the same structure and the same function.

実施の形態1.
図1は、本発明に係る実施の形態1であるレーダ装置1の概略構成を示す図である。このレーダ装置1は、複数の送信アンテナ2−1〜2−Pを含む送信部1−1〜1−Pと複数の受信アンテナ7−1〜7−Qを含む受信部6−1〜6−Qとを有し、MIMOレーダ(Multiple−Input Multiple−Output radar)技術及びデジタルビームフォーミング(DBF,Digital Beam−Forming)技術を採用するパルスレーダである。ここで、送信アンテナの個数Pは2以上の整数であり、受信アンテナの個数Qも2以上の整数である。図1に示されるように、レーダ装置1は、互いに異なる送信周波数を有するパルス変調波であるP個の送信RF(高周波)信号を外部空間に同時に放射する送信部1−1〜1−Pと、目標Tgtで反射された当該P個の送信RF信号を受信する受信部6−1〜6−Qと、これら受信部6−1〜6−Qの並列出力にディジタル信号処理を施す信号処理部10とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a radar apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. The radar apparatus 1 includes transmission units 1-1 to 1-P including a plurality of transmission antennas 2-1 to 2-P and reception units 6-1 to 6-6 including a plurality of reception antennas 7-1 to 7-Q. Q is a pulse radar that employs a MIMO radar (Multiple-Input Multiple-Output radar) technique and a digital beam forming (DBF, Digital Beam-Forming) technique. Here, the number P of transmission antennas is an integer of 2 or more, and the number Q of reception antennas is an integer of 2 or more. As shown in FIG. 1, the radar apparatus 1 includes transmission units 1-1 to 1-P that simultaneously radiate P transmission RF (high frequency) signals, which are pulse-modulated waves having different transmission frequencies, to an external space. , Receiving units 6-1 to 6-Q that receive the P transmission RF signals reflected by the target Tgt, and a signal processing unit that performs digital signal processing on parallel outputs of these receiving units 6-1 to 6-Q 10.

各送信部1−p(pは1〜Pまでの任意の整数)は、周波数F(=f+B)を中心とする変調帯域幅ΔBで周波数変調されたパルス変調波を出力するRF送信器3−pと、当該パルス変調波である送信RF信号を放射する空中線からなる送信アンテナ2−pとを有する。ここで、周波数fは、基準となる中心送信周波数であり、Bは、p番目の送信RF信号に予め割り当てられた周波数変調量である。RF送信器3−pで実行される周波数変調は、時間とともに瞬時周波数を連続的に増加または減少させる変調である。本実施の形態の周波数変調では、瞬時周波数は線形に変化する。P本の送信アンテナ2−1〜2−Pは、予め定められた、直線状、2次元状または3次元状の配列で配置されており、送信アンテナ・アレイを構成する。図2は、RF送信器3−pの構成例を概略的に示すブロック図である。図2に示されるRF送信器3−pの構成については後述する。Each transmission unit 1-p (p is an arbitrary integer from 1 to P ) outputs a pulse-modulated wave that is frequency-modulated with a modulation bandwidth ΔB p centered at the frequency F p (= f 0 + B p ). An RF transmitter 3-p and a transmission antenna 2-p formed of an antenna that radiates a transmission RF signal that is the pulse-modulated wave are included. Here, the frequency f 0 is a reference center transmission frequency, and B p is a frequency modulation amount previously assigned to the p-th transmission RF signal. The frequency modulation performed by the RF transmitter 3-p is a modulation that continuously increases or decreases the instantaneous frequency with time. In the frequency modulation of the present embodiment, the instantaneous frequency changes linearly. The P transmission antennas 2-1 to 2-P are arranged in a predetermined linear, two-dimensional or three-dimensional array, and constitute a transmission antenna array. FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration example of the RF transmitter 3-p. The configuration of the RF transmitter 3-p shown in FIG. 2 will be described later.

一方、図1を参照すると、各受信部6−q(qは1〜Qまでの任意の整数)は、目標Tgtで反射された複数の送信RF信号が入射される受信アンテナ7−qと、当該受信アンテナ7−qの出力を受信するRF受信器8−qと、当該RF受信器8−qの出力すなわち受信ビデオ信号に相関処理(パルス圧縮処理)及び帯域合成処理を施すことで帯域合成信号を生成する信号処理回路9−qとを有する。受信アンテナ7−qには、目標Tgtで反射されたP個の送信RF信号が互いに重畳された重畳信号が到来する。Q本の受信アンテナ7−1〜7−Qは、予め定められた、直線状、2次元状または3次元状の配列で配置されており、受信アンテナ・アレイを構成する。   On the other hand, referring to FIG. 1, each receiving unit 6-q (q is an arbitrary integer from 1 to Q) includes a receiving antenna 7-q on which a plurality of transmission RF signals reflected by the target Tgt are incident, An RF receiver 8-q that receives the output of the reception antenna 7-q, and band synthesis by performing correlation processing (pulse compression processing) and band synthesis processing on the output of the RF receiver 8-q, that is, the received video signal. And a signal processing circuit 9-q for generating a signal. A superimposed signal in which P transmission RF signals reflected by the target Tgt are superimposed on each other arrives at the receiving antenna 7-q. The Q reception antennas 7-1 to 7-Q are arranged in a predetermined linear, two-dimensional or three-dimensional array, and constitute a reception antenna array.

図3は、RF受信器8−qの構成例を概略的に示す図である。図3に示されるRF受信器8−qは、受信アンテナ7−q、信号検出部80−q及びA/D変換器81−qで構成される。信号検出部80−qは、受信アンテナ7−qから出力された受信RF信号を、RF帯域よりも低い周波数帯域(たとえば中間周波数帯域)のアナログ信号に変換する。次いで、信号検出部80−qは、当該アナログ信号を位相検波して同相成分と直交成分とからなる検波信号を生成する。A/D変換器81−qは、当該検波信号をディジタル信号すなわち受信ビデオ信号に変換する。図4は、信号検出部80−qの構成例を概略的に示すブロック図である。図4に示される信号検出部80−qの構成については後述する。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the RF receiver 8-q. The RF receiver 8-q illustrated in FIG. 3 includes a reception antenna 7-q, a signal detection unit 80-q, and an A / D converter 81-q. The signal detection unit 80-q converts the reception RF signal output from the reception antenna 7-q into an analog signal in a frequency band lower than the RF band (for example, an intermediate frequency band). Next, the signal detection unit 80-q detects the phase of the analog signal and generates a detection signal including an in-phase component and a quadrature component. The A / D converter 81-q converts the detected signal into a digital signal, that is, a received video signal. FIG. 4 is a block diagram schematically showing a configuration example of the signal detection unit 80-q. The configuration of the signal detector 80-q shown in FIG. 4 will be described later.

図5は、受信ビデオ信号に信号処理を施す信号処理回路9−qの構成例を概略的に示すブロック図である。図5に示される信号処理回路9−qは、相関部90−q、位相補償量算出部91−q及び帯域合成部92−qで構成されている。相関部90−qは、入力された受信ビデオ信号V(q,h,m)に対して参照信号群を用いた相関処理(パルス圧縮処理)を実行することでパルス圧縮信号RPC(1,q,h,s)〜RPC(P,q,h,s)を生成する。位相補償量算出部91−qは、相関部90−qの出力を基に位相補償量Δφcor(ncor,1)〜Δφcor(ncor,P)及び基準位相補償数Ncorを算出する。帯域合成部92−qは、位相補償量Δφcor(ncor,1)〜Δφcor(ncor,P)及び基準位相補償数Ncorを用いて、パルス圧縮信号RPC(1,q,h,s)〜RPC(P,q,h,s)の波形の位相を調整することで位相補償信号群を生成し、当該位相補償信号群を合成(積分)することで帯域合成信号RΣTx(ncor,nθ,q,h,s)を生成する。帯域合成信号RΣTx(ncor,nθ,q,h,s)は、図1の信号処理部10に供給される。この信号処理回路9−qの構成については後に詳細に説明する。FIG. 5 is a block diagram schematically showing a configuration example of the signal processing circuit 9-q that performs signal processing on the received video signal. The signal processing circuit 9-q shown in FIG. 5 includes a correlation unit 90-q, a phase compensation amount calculation unit 91-q, and a band synthesis unit 92-q. The correlator 90-q performs correlation processing (pulse compression processing) using a reference signal group on the input received video signal V (q, h, m), thereby performing the pulse compression signal R PC (1, q, h, s) to R PC (P, q, h, s) are generated. The phase compensation amount calculation unit 91-q calculates the phase compensation amounts Δφ cor (n cor , 1) to Δφ cor (n cor , P) and the reference phase compensation number N cor based on the output of the correlation unit 90-q. . The band synthesizing unit 92-q uses the phase compensation amounts Δφ cor (n cor , 1) to Δφ cor (n cor , P) and the reference phase compensation number N cor to generate the pulse compression signal R PC (1, q, h , S) to R PC (P, q, h, s) by adjusting the phase of the waveform, generating a phase compensation signal group, and synthesizing (integrating) the phase compensation signal group, thereby generating a band synthesis signal R ΣTx. (N cor , n θ , q, h, s) is generated. The band synthesized signal R ΣTx (n cor , n θ , q, h, s) is supplied to the signal processing unit 10 in FIG. The configuration of the signal processing circuit 9-q will be described in detail later.

次に、図1を参照すると、信号処理部10は、信号合成部11、積分部12、目標候補検出部13及び目標情報算出部14で構成されている。信号合成部11は、受信部6−1〜6−Qから供給された帯域合成信号群を合成(積分)する。積分部12は、信号合成部11の出力信号に対してヒット方向のコヒーレント積分を実行することにより、低SNRの積分信号を生成する。目標候補検出部13は、当該積分信号に基づいて単数または複数の目標候補を検出することができる。目標情報算出部14は、入力された目標候補の到来角、相対速度及び相対距離などの目標情報を算出することができる。表示部15は、その目標情報を画像情報に変換する情報処理部と、この画像情報を表示するディスプレイとを有する。ディスプレイとしては、たとえば、液晶ディスプレイまたは有機ELディスプレイが使用可能である。なお、表示部15とともに、目標情報を音響信号に変換して出力する音声出力部が使用されてもよい。   Next, referring to FIG. 1, the signal processing unit 10 includes a signal synthesis unit 11, an integration unit 12, a target candidate detection unit 13, and a target information calculation unit 14. The signal synthesis unit 11 synthesizes (integrates) the band synthesis signal group supplied from the reception units 6-1 to 6-Q. The integrating unit 12 generates a low SNR integrated signal by performing coherent integration in the hit direction on the output signal of the signal combining unit 11. The target candidate detection unit 13 can detect one or a plurality of target candidates based on the integration signal. The target information calculation unit 14 can calculate target information such as the arrival angle, relative speed, and relative distance of the input target candidate. The display unit 15 includes an information processing unit that converts the target information into image information, and a display that displays the image information. As the display, for example, a liquid crystal display or an organic EL display can be used. An audio output unit that converts target information into an acoustic signal and outputs it may be used together with the display unit 15.

上記した信号処理回路9−1〜9−Q及び信号処理部10のハードウェア構成は、たとえば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)またはFPGA(Field−Programmable Gate Array)などのLSI(Large Scale Integrated circuit)で実現されればよい。   The hardware configuration of the above-described signal processing circuits 9-1 to 9-Q and the signal processing unit 10 is, for example, an LSI (Large Scale Integrate Integrated) (ASIC) such as an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) or a Field-Programmable Gate Array (FPGA). It only has to be realized.

図6は、信号処理回路9−1〜9−Q及び信号処理部10の機能を実現するハードウェア構成例を示すブロック図である。図6に示される信号処理装置40は、LSIで構成されたプロセッサ41、入力インタフェース部43、メモリ42、メモリインタフェース部44、表示インタフェース部45及び信号路46を含んで構成されている。信号路46は、プロセッサ41、メモリ42、入力インタフェース部43、メモリインタフェース部44及び表示インタフェース部45を相互に接続するためのバスである。入力インタフェース部43は、RF受信器8−1〜8−Qから入力された受信ビデオ信号群を信号路46を介してプロセッサ41に転送する機能を有する。プロセッサ41は、表示インタフェース部45を介して表示部15と接続される。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a hardware configuration example for realizing the functions of the signal processing circuits 9-1 to 9-Q and the signal processing unit 10. The signal processing device 40 shown in FIG. 6 includes a processor 41 configured by LSI, an input interface unit 43, a memory 42, a memory interface unit 44, a display interface unit 45, and a signal path 46. The signal path 46 is a bus for connecting the processor 41, the memory 42, the input interface unit 43, the memory interface unit 44, and the display interface unit 45 to each other. The input interface unit 43 has a function of transferring the received video signal group input from the RF receivers 8-1 to 8 -Q to the processor 41 via the signal path 46. The processor 41 is connected to the display unit 15 via the display interface unit 45.

メモリ42は、たとえば、本実施の形態のレーダ装置1の機能を実現するための各種プログラムを記憶するプログラムメモリ、プロセッサ41が信号処理を実行する際に使用されるワークメモリ、及び、当該信号処理で使用されるデータが展開される一時記憶メモリを含む。メモリ42としては、ROM(Read Only Memory)及びSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)などの複数の半導体メモリが使用されればよい。   The memory 42 is, for example, a program memory that stores various programs for realizing the functions of the radar apparatus 1 of the present embodiment, a work memory that is used when the processor 41 executes signal processing, and the signal processing. Including temporary storage memory in which data used in is expanded. As the memory 42, a plurality of semiconductor memories such as a ROM (Read Only Memory) and an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) may be used.

プロセッサ41は、メモリインタフェース部44を介して外部記憶装置47にアクセスすることができる。外部記憶装置47は、プロセッサ41に対する設定データ及び信号データなどの各種データを蓄積するために使用される。外部記憶装置47としては、たとえば、SDRAMなどの揮発性メモリ、HDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid State Drive)が使用可能である。なお、この外部記憶装置47に、メモリ42に記憶されるべきデータを蓄積しておくこともできる。   The processor 41 can access the external storage device 47 via the memory interface unit 44. The external storage device 47 is used for storing various data such as setting data and signal data for the processor 41. As the external storage device 47, for example, a volatile memory such as SDRAM, an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive) can be used. Note that data to be stored in the memory 42 may be accumulated in the external storage device 47.

なお、図6の例では、信号処理回路9−1〜9−Q及び信号処理部10は、単一のプロセッサ41を用いて実現されているが、これに限定されるものではない。互いに連携して動作する複数個のプロセッサを用いて信号処理回路9−1〜9−Q及び信号処理部10が実現されてもよい。更には、信号処理回路9−1〜9−Q及び信号処理部10のいずれかが専用のハードウェアで構成されてもよい。   In the example of FIG. 6, the signal processing circuits 9-1 to 9-Q and the signal processing unit 10 are realized using a single processor 41, but are not limited thereto. The signal processing circuits 9-1 to 9-Q and the signal processing unit 10 may be realized using a plurality of processors operating in cooperation with each other. Furthermore, any of the signal processing circuits 9-1 to 9-Q and the signal processing unit 10 may be configured by dedicated hardware.

以下、本実施の形態のレーダ装置1の構成及び動作について詳細に説明する。
先ず、図2に示したRF送信器3−pの構成を詳細に説明する。RF送信器3−pは、図2に示されるように、高周波帯域の局部発振信号L(t)(tは時間)を出力する局部発振器30−pと、局部発振信号L(t)にパルス変調を施してパルス信号Lpls(h,t)を生成するパルス変調部31−pと、周波数変調用のパルス内変調信号Lchp(p,h,t)を出力する変調信号発生器32−pと、パルス内変調信号Lchp(p,h,t)を用いてパルス信号Lpls(h,t)に周波数変調を施して送信RF信号Tx(p,h,t)を生成する信号生成部33−pとを有する。
Hereinafter, the configuration and operation of the radar apparatus 1 of the present embodiment will be described in detail.
First, the configuration of the RF transmitter 3-p shown in FIG. 2 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the RF transmitter 3-p includes a local oscillator 30-p that outputs a local oscillation signal L 0 (t) (t is time) in a high frequency band, and a local oscillation signal L 0 (t). Modulation unit 31-p for generating a pulse signal L pls (h, t) by performing pulse modulation on the signal, and a modulation signal generator for outputting an intra-pulse modulation signal L chp (p, h, t) for frequency modulation The transmission RF signal Tx (p, h, t) is generated by performing frequency modulation on the pulse signal L pls (h, t) using the 32-p and the intra-pulse modulation signal L chp (p, h, t). A signal generation unit 33-p.

局部発振信号L(t)は、次式(1)で表現することができる。

Figure 2018225250
The local oscillation signal L 0 (t) can be expressed by the following equation (1).

Figure 2018225250

式(1)において、Aは、局部発振信号L(t)の振幅、φは、局部発振信号L(t)の初期位相、fは中心送信周波数、Tobsは観測時間である。In Equation (1), A L is the amplitude of the local oscillation signal L 0 (t), φ 0 is the initial phase of the local oscillation signal L 0 (t), f 0 is the center transmission frequency, and T obs is the observation time. is there.

パルス変調部31−pは、予め設定されたパルス繰り返し周期Tpri及びパルス幅Tを示す情報に基づき、局部発振信号L(t)に対してパルス変調を実行してパルス信号Lpls(h,t)を生成し、このパルス信号Lpls(h,t)を信号生成部33−pに出力する。パルス信号Lpls(h,t)は、次式(2)で表現することができる。

Figure 2018225250
The pulse modulation unit 31-p performs pulse modulation on the local oscillation signal L 0 (t) based on information indicating a preset pulse repetition period T pri and pulse width T 0, and outputs a pulse signal L pls ( h, t) is generated, and this pulse signal L pls (h, t) is output to the signal generator 33-p. The pulse signal L pls (h, t) can be expressed by the following equation (2).

Figure 2018225250

式(2)において、hは、時間的に連続するパルスヒット番号(以下「ヒット番号」という。)であり、hは、0,1,2,…,H−1までの範囲内の整数値をとるものとする。Hは、次式(3)で定義されるヒット数である。

Figure 2018225250
In Expression (2), h is a pulse hit number that is continuous in time (hereinafter referred to as “hit number”), and h is an integer value in the range of 0, 1, 2,..., H−1. Shall be taken. H is the number of hits defined by the following equation (3).

Figure 2018225250

式(3)において、floor(x)は、変数xの小数点以下の数値を切り捨てて得られる整数である。   In Expression (3), floor (x) is an integer obtained by rounding down the numerical value after the decimal point of the variable x.

変調信号発生器32−pは、周波数変調量Bと変調帯域幅ΔBとを用いて、パルス信号Lpls(h,t)を周波数変調するために使用されるパルス内変調信号Lchp(p,t)を生成し、このパルス内変調信号Lchp(p,t)を信号生成部33−pに出力する。パルス内変調信号Lchp(p,h,t)は、次式(4)で表現することができる。

Figure 2018225250
The modulation signal generator 32-p uses an intra-pulse modulation signal L chp (used to frequency-modulate the pulse signal L pls (h, t) using the frequency modulation amount B p and the modulation bandwidth ΔB p. p, t) is generated, and this intra-pulse modulation signal L chp (p, t) is output to the signal generator 33-p. The intra-pulse modulation signal L chp (p, h, t) can be expressed by the following equation (4).
Figure 2018225250

図7は、送信パルス内の信号周波数の時間的な変化の例を示すグラフである。図7の例では、送信部1−1,1−2,1−3の周波数変調量(周波数差)B,B,Bは、それぞれ、B=−ΔB、B=0、及びB=+ΔBに設定されている。また、変調帯域幅ΔB,ΔB,ΔBは、同一の値(=ΔB)である。送信部1−1,1−2,1−3の全体の変調帯域幅Bは3×ΔBである。FIG. 7 is a graph showing an example of a temporal change in the signal frequency in the transmission pulse. In the example of FIG. 7, the frequency modulation amounts (frequency differences) B 1 , B 2 , and B 3 of the transmission units 1-1, 1-2, and 1-3 are B 1 = −ΔB, B 2 = 0, And B 3 = + ΔB. The modulation bandwidths ΔB 1 , ΔB 2 , and ΔB 3 are the same value (= ΔB). The overall modulation bandwidth B 0 of the transmitters 1-1, 1-2, 1-3 is 3 × ΔB.

図2の信号生成部33−pは、次式(5)に従い、パルス信号Lpls(t)とパルス内変調信号Lchp(p,h,t)を用いて送信RF信号Tx(p,h,t)を生成し、この送信RF信号Tx(p,h,t)を送信アンテナ2−pに出力する。ここで、ATxは送信RF信号Tx(p,h,t)の振幅である。

Figure 2018225250
The signal generation unit 33-p in FIG. 2 uses the pulse signal L pls (t) and the intra-pulse modulation signal L chp (p, h, t) according to the following equation (5) to transmit the RF signal Tx (p, h , T) and outputs this transmission RF signal Tx (p, h, t) to the transmission antenna 2-p. Here, A Tx is the amplitude of the transmission RF signal Tx (p, h, t).

Figure 2018225250

次に、受信部6−qの動作について説明する。送信アンテナ2−1〜2−Pから外部空間に放射された送信RF信号Tx(1,h,t)〜Tx(P,h,t)は、目標Tgtで反射された後に各受信アンテナ7−qに到来する。各受信アンテナ7−qは、次式(6)で表現される受信RF信号Rx(q,h,t)をRF受信器8−qに出力する。

Figure 2018225250
Next, the operation of the receiving unit 6-q will be described. The transmission RF signals Tx (1, h, t) to Tx (P, h, t) radiated from the transmission antennas 2-1 to 2-P to the external space are reflected by the target Tgt and then received by the respective reception antennas 7−. Arrives at q. Each reception antenna 7-q outputs a reception RF signal Rx (q, h, t) expressed by the following equation (6) to the RF receiver 8-q.

Figure 2018225250

式(6)において、Rx(p,q,h,t)は、p番目の送信アンテナ2−pから放射された後、目標Tgtで反射されてq番目の受信アンテナ7−qに到達したRF信号成分である。受信RF信号Rx(q,h,t)は、P個のRF信号成分Rx(1,q,h,t)〜Rx(P,q,h,t)が互いに重畳された信号である。RF信号成分Rx(p,q,h,t)は、次式(7)で表現することができる。

Figure 2018225250
In Expression (6), Rx 0 (p, q, h, t) is radiated from the p-th transmitting antenna 2-p and then reflected by the target Tgt to reach the q-th receiving antenna 7-q. RF signal component. The received RF signal Rx (q, h, t) is a signal in which P RF signal components Rx 0 (1, q, h, t) to Rx 0 (P, q, h, t) are superimposed on each other. . The RF signal component Rx 0 (p, q, h, t) can be expressed by the following equation (7).
Figure 2018225250

式(7)において、Aは、目標Tgtで反射されたRF信号の振幅、Rは初期目標相対距離、vは目標相対速度、θは目標角度、cは光速、t’は1パルス内の時間である。また、φTx(p)は、基準送信信号(たとえば送信部1−1の送信RF信号Tx(1,h,t))と送信部1−pの送信RF信号Tx(p,h,t)との間の位相差、φRx(p,q)は、送信部1−pの送信RF信号Tx(p,h,t)と受信部6−qで受信された受信RF信号Rx(p,q,h,t)との間の位相差である。位相差φTx(p),φRx(p,q)は、たとえば、次式(8),(9)で表現することができる。

Figure 2018225250

Figure 2018225250
In Equation (7), A R is the amplitude of the RF signal reflected at the target Tgt, R 0 is the initial target relative distance, v is the target relative speed, θ is the target angle, c is the speed of light, and t ′ is within one pulse. Is the time. Φ Tx (p) is a reference transmission signal (for example, transmission RF signal Tx (1, h, t) of the transmission unit 1-1) and transmission RF signal Tx (p, h, t) of the transmission unit 1-p. , Rx (p, q) is a transmission RF signal Tx (p, h, t) of the transmission unit 1-p and a reception RF signal Rx (p, q) received by the reception unit 6-q. q, h, t). The phase differences φ Tx (p), φ Rx (p, q) can be expressed by the following equations (8) and (9), for example.

Figure 2018225250

Figure 2018225250

式(8),(9)において、dTx(p)は、基準点(基準位置)と送信アンテナ2−pとの間隔、dTx(p)は、当該基準点と受信アンテナ7−qとの間隔である。図8は、2本(P=2)の送信アンテナ2−1,2−2及び3本(Q=3)の受信アンテナ7−1,7−2,7−3の間の位置関係の例を示す概略図である。図8に例示されるように、基準点に配置された1番目の送信アンテナ2−1と2番目の送信アンテナ2−2との間には経路長差dTx(2)sinθが存在し、1番目の送信アンテナ2−1と3番目の送信アンテナ2−3との間には経路長差dTx(3)sinθが存在する。これら経路長差dTx(2)sinθ,dTx(3)sinθにそれぞれ対応する位相差φTx(2),φTx(3)が発生する。また、基準点(送信アンテナ2−1)と1番目の受信アンテナ7−1との間には経路長差dRx(1)sinθが存在し、当該基準点と2番目の受信アンテナ7−2との間には経路長差dRx(2)sinθが存在する。経路長差dRx(1)sinθに応じた位相差φRx(1,1),φRx(2,1),φRx(3,1)が発生し、経路長差dRx(2)sinθに応じた位相差φRx(1,2),φRx(2,2),φRx(3,2)が発生する。In equations (8) and (9), d Tx (p) is the distance between the reference point (reference position) and the transmitting antenna 2-p, and d Tx (p) is the reference point and the receiving antenna 7-q. Is the interval. FIG. 8 shows an example of the positional relationship between two (P = 2) transmission antennas 2-1 and 2-2 and three (Q = 3) reception antennas 7-1, 7-2, and 7-3. FIG. As illustrated in FIG. 8, there is a path length difference d Tx (2) sin θ between the first transmission antenna 2-1 and the second transmission antenna 2-2 arranged at the reference point, A path length difference d Tx (3) sin θ exists between the first transmission antenna 2-1 and the third transmission antenna 2-3. Phase differences φ Tx (2) and φ Tx (3) corresponding to these path length differences d Tx (2) sin θ and d Tx (3) sin θ are generated. Further, there is a path length difference d Rx (1) sin θ between the reference point (transmitting antenna 2-1) and the first receiving antenna 7-1, and the reference point and the second receiving antenna 7-2. There is a path length difference d Rx (2) sin θ. A phase difference φ Rx (1,1), φ Rx (2,1), φ Rx (3,1) corresponding to the path length difference d Rx (1) sin θ is generated, and the path length difference d Rx (2) sin θ. Phase differences φ Rx (1,2), φ Rx (2,2), φ Rx (3,2) corresponding to

図3の信号検出部80−qは、位相検波処理を実行する構成を有している。図4に示したように、信号検出部80−qは、局部発振器800−q、ダウンコンバータ(混合器)801−q、帯域通過フィルタ802−q、増幅器803−q及び位相検波器804−qを備えて構成されている。ダウンコンバータ801−qは、局部発振器800−qから供給された局部発振信号L(t)を用いて、受信アンテナ7−qから入力された受信RF信号Rx(q,h,t)の周波数帯域をダウンコンバートする。すなわち、ダウンコンバータ801−qは、受信RF信号Rx(q,h,t)を、RF帯域よりも低い周波数帯域(たとえば中間周波数帯域)のアナログ信号に変換する。帯域通過フィルタ802−qは、当該アナログ信号をフィルタリングしてフィルタ信号を出力する。増幅器803−qは、当該フィルタ信号を増幅して増幅信号を出力する。そして、位相検波器804−qは、当該増幅信号を位相検波して同相成分と直交成分とからなる検波信号すなわちアナログ受信ビデオ信号W(q,h,t)を生成する。The signal detection unit 80-q in FIG. 3 has a configuration for executing phase detection processing. As shown in FIG. 4, the signal detector 80-q includes a local oscillator 800-q, a down converter (mixer) 801-q, a bandpass filter 802-q, an amplifier 803-q, and a phase detector 804-q. It is configured with. The down converter 801-q uses the local oscillation signal L 0 (t) supplied from the local oscillator 800-q, and uses the frequency of the reception RF signal Rx (q, h, t) input from the reception antenna 7-q. Downconvert the bandwidth. That is, the down converter 801-q converts the received RF signal Rx (q, h, t) into an analog signal in a frequency band (for example, an intermediate frequency band) lower than the RF band. The band pass filter 802-q filters the analog signal and outputs a filter signal. The amplifier 803-q amplifies the filter signal and outputs an amplified signal. Then, the phase detector 804-q detects the phase of the amplified signal and generates a detection signal composed of an in-phase component and a quadrature component, that is, an analog received video signal W (q, h, t).

アナログ受信ビデオ信号W(q,h,t)は、次式(10)で表現することができる。

Figure 2018225250
The analog received video signal W (q, h, t) can be expressed by the following equation (10).

Figure 2018225250

式(10)において、上付き添え字「*」を付された記号は、複素共役を示している。また、W(p,q,h,t)は、RF信号成分Rx(p,q,h,t)から生成された信号成分である。信号成分W(p,q,h,t)は、次式(11)で表現することができる。

Figure 2018225250
In equation (10), a symbol with a superscript “*” indicates a complex conjugate. W 0 (p, q, h, t) is a signal component generated from the RF signal component Rx 0 (p, q, h, t). The signal component W 0 (p, q, h, t) can be expressed by the following equation (11).

Figure 2018225250

式(11)において、Aは、受信ビデオ信号成分W(p,q,h,t)の振幅である。In Expression (11), AV is the amplitude of the received video signal component W 0 (p, q, h, t).

A/D変換器81−qは、アナログ受信ビデオ信号W(q,h,t)をサンプリングしてディジタル形式の受信ビデオ信号V(q,h,m)を生成する。受信ビデオ信号V(q,h,m)は、次式(12)で表現することができる。

Figure 2018225250
The A / D converter 81-q samples the analog reception video signal W (q, h, t) to generate a digital reception video signal V (q, h, m). The received video signal V (q, h, m) can be expressed by the following equation (12).

Figure 2018225250

式(12)において、V(p,q,h,m)は、受信ビデオ信号成分Rx(p,q,h,t)から生成されたディジタル信号成分である。また、mは、パルス繰り返し間隔(PRI)内のサンプリング番号、Mは、PRI内のサンプリング数である。ディジタル信号成分V(p,q,h,m)は、次式(13)で表現することができる。Δtは、サンプリング間隔である。

Figure 2018225250
In Expression (12), V 0 (p, q, h, m) is a digital signal component generated from the received video signal component Rx 0 (p, q, h, t). M is a sampling number in the pulse repetition interval (PRI), and M is the number of samplings in the PRI. The digital signal component V 0 (p, q, h, m) can be expressed by the following equation (13). Δt is a sampling interval.

Figure 2018225250

次に、図5及び図9を参照しつつ、受信部6−qにおける信号処理回路9−qの動作を以下に説明する。図9は、信号処理回路9−qの動作手順の例を概略的に示すフローチャートである。   Next, the operation of the signal processing circuit 9-q in the reception unit 6-q will be described below with reference to FIGS. FIG. 9 is a flowchart schematically showing an example of the operation procedure of the signal processing circuit 9-q.

相関部90−qは、入力された受信ビデオ信号V(q,h,m)に対して参照信号群を用いた相関処理(パルス圧縮処理)を実行することで、送信周波数ごとに分離されたパルス圧縮信号RPC(1,q,h,s)〜RPC(P,q,h,s)を生成する(ステップST21)。言い換えれば、相関部90−qは、入力された受信ビデオ信号V(q,h,m)から、変調帯域幅ΔB〜ΔBにそれぞれ対応するパルス圧縮信号RPC(1,q,h,s)〜RPC(P,q,h,s)を分離する。The correlation unit 90-q is separated for each transmission frequency by executing correlation processing (pulse compression processing) using a reference signal group on the input received video signal V (q, h, m). Pulse compression signals R PC (1, q, h, s) to R PC (P, q, h, s) are generated (step ST21). In other words, the correlation unit 90-q is input received video signal V (q, h, m) from the pulse compressed signal R PC (1 corresponding respectively to the modulation bandwidth ΔB 1 ~ΔB P, q, h , s) to R PC (P, q, h, s) are separated.

図10は、相関部90−qの構成例を示す概略図である。図10に示されるように、相関部90−qは、入力された受信ビデオ信号V(q,h,m)に対して、参照信号Ex(1,m)〜Ex(P,m)を用いたP個の相関処理(パルス圧縮処理)を並列に実行するパルス圧縮部90−q−1〜90−q−Pを備えている。   FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the correlation unit 90-q. As shown in FIG. 10, the correlator 90-q uses the reference signals Ex (1, m) to Ex (P, m) for the input received video signal V (q, h, m). The P compression units 90-q-1 to 90-q-P that execute the P correlation processes (pulse compression processes) in parallel are provided.

各パルス圧縮部90−q−p(pは1〜Pのうちの任意の整数)は、PRI内フーリエ変換部901、混合器902、PRI内逆フーリエ変換部903、参照信号供給部904−p、フーリエ変換部905及び複素共役演算部906を有する。参照信号供給部904−pは、送信部1−pで使用された周波数変調量(周波数差)B及び変調帯域幅ΔBに基づいて参照信号Ex(p,m)を生成する。各パルス圧縮部90−q−pは、受信ビデオ信号V(p,h,m)と参照信号Ex(p,m)との間の相関処理すなわちパルス圧縮処理を実行することによりパルス圧縮信号RPC(p,q,h,m)を生成することができる。参照信号Ex(p,m)は、次式(14)で表現することができる。

Figure 2018225250
Each pulse compression unit 90-q-p (p is an arbitrary integer from 1 to P) includes an intra-PRI Fourier transform unit 901, a mixer 902, an intra-PRI inverse Fourier transform unit 903, and a reference signal supply unit 904-p. A Fourier transform unit 905 and a complex conjugate calculation unit 906. Reference signal supply unit 904-p, the reference signal to generate an Ex (p, m) based on the transmission unit amount of frequency modulation used in 1-p (frequency difference) B p and modulation bandwidth .DELTA.B p. Each pulse compression unit 90-q-p performs a correlation process between the received video signal V (p, h, m) and the reference signal Ex (p, m), that is, a pulse compression process, thereby performing the pulse compression signal R. PC (p, q, h, m) can be generated. The reference signal Ex (p, m) can be expressed by the following equation (14).

Figure 2018225250

式(14)において、Aは、参照信号Ex(p,m)の振幅である。
フーリエ変換部905は、次式(15)に従い、参照信号Ex(p,m)に高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)を施して周波数領域信号FEX(p,k)を算出する。

Figure 2018225250
In Equation (14), A E is the amplitude of the reference signal Ex (p, m).
The Fourier transform unit 905 performs a fast Fourier transform (FFT) on the reference signal Ex (p, m) according to the following equation (15) to calculate a frequency domain signal F EX (p, k r ).

Figure 2018225250

式(15)において、kは、PRI内のサンプリング番号、Mfftは、相関処理のFFT点数を示す。複素共役演算部906は、周波数領域信号FEX(p,k)に対応する複素共役信号FEX (p,k)を算出する。In the formula (15), k r is the sampling number, M fft in PRI shows FFT points of the correlation process. The complex conjugate calculation unit 906 calculates a complex conjugate signal F EX * (p, k r ) corresponding to the frequency domain signal F EX (p, k r ).

一方、PRI内フーリエ変換部901は、次式(16)に従い、受信ビデオ信号V(q,h,m)にFFTを施して周波数領域信号F(q,h,k)を算出する。

Figure 2018225250
On the other hand, the intra-PRI Fourier transform section 901 calculates the frequency domain signal F V (q, h, k r ) by performing FFT on the received video signal V (q, h, m) according to the following equation (16).
Figure 2018225250

混合器902は、次式(17)に従い、PRI内フーリエ変換部901で算出された周波数領域信号F(q,h,k)と複素共役信号FEX (p,k)とを混合(乗算)する。

Figure 2018225250
The mixer 902 uses the frequency domain signal F V (q, h, k r ) calculated by the Fourier transform unit 901 in the PRI and the complex conjugate signal F EX * (p, k r ) according to the following equation (17). Mix (multiply).
Figure 2018225250

PRI内逆フーリエ変換部903は、次式(18)に従い、混合器902の出力FV・Ex(p,q,h,k)に対して逆高速フーリエ変換(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)を実行することで時間領域のパルス圧縮信号RPC(p,q,h,s)を算出することができる。

Figure 2018225250
PRI in inverse Fourier transform unit 903, according to the following equation (18), the output F V · Ex mixer 902 (p, q, h, k r) inverse fast Fourier transform to (IFFT: Inverse Fast Fourier Transform) Can be used to calculate the time domain pulse compression signal R PC (p, q, h, s).

Figure 2018225250

図11は、受信ビデオ信号の周波数の時間的な変化を概略的に示すグラフである。図11の例では、受信ビデオ信号V(3,h,m),V(2,h,m),V(1,h,m)は、送信部1−3,1−2,1−1で使用された所定の周波数変調方式に従い、実線で示されるように時間とともに周波数がほぼ線形に増加するように変調された状態にある。すなわち、受信ビデオ信号V(3,h,t)は、周波数f+Bを中心とする変調帯域幅ΔB内で変調され、受信ビデオ信号V(2,h,t)は、周波数f+Bを中心とする変調帯域幅ΔB内で変調され、受信ビデオ信号V(1,h,t)は、周波数f+Bを中心とする変調帯域幅ΔB内で変調されている。FIG. 11 is a graph schematically showing temporal changes in the frequency of the received video signal. In the example of FIG. 11, the received video signals V (3, h, m), V (2, h, m), V (1, h, m) are transmitted from the transmission units 1-3, 1-2, 1-1. According to the predetermined frequency modulation method used in the above, the frequency is modulated so as to increase almost linearly with time as indicated by a solid line. That is, the received video signal V (3, h, t) is modulated within the modulation bandwidth ΔB 3 centered on the frequency f 0 + B 3 , and the received video signal V (2, h, t) has the frequency f 0. + B 2 to be modulated in the modulation bandwidth .DELTA.B 2 around, the received video signal V (1, h, t) is modulated with a modulation bandwidth .DELTA.B within 1 around the frequency f 0 + B 1.

図12A〜図12Cは、相関処理(パルス圧縮処理)を説明するための図である。図12A〜図12Cには、参照信号Ex(3,m),Ex(2,m),Ex(1,m)の周波数の時間的な変化を示すグラフが示されている。併せて、これら参照信号Ex(3,m),Ex(2,m),Ex(1,m)を用いた相関処理で得られたパルス圧縮信号の電力波形のグラフ(横軸は時間、縦軸は電力を示す。)も示されている。受信ビデオ信号V(3,h,m)と参照信号Ex(3,m)との相関処理が実行されると、図12Aに示されるように、相関後は、パルス状に圧縮された電力波形を有するパルス圧縮信号RPC(3,q,h,s)が得られる。同様に、受信ビデオ信号V(2,h,m)と参照信号Ex(2,m)との相関処理が実行されると、図12Bに示されるような電力波形を有するパルス圧縮信号RPC(2,q,h,s)が得られ、受信ビデオ信号V(1,h,m)と参照信号Ex(1,m)との相関処理が実行されると、図12Cに示されるような電力波形を有するパルス圧縮信号RPC(1,q,h,s)が得られる。図12A〜図12Cに示した電力波形を有するパルス圧縮信号RPC(3,q,h,s),RPC(2,q,h,s),RPC(1,q,h,s)の位相がほぼ同一であれば、パルス圧縮信号RPC(1,q,h,s)〜RPC(3,q,h,s)をコヒーレントに積分(帯域合成)することができる。12A to 12C are diagrams for explaining the correlation processing (pulse compression processing). 12A to 12C show graphs showing temporal changes in the frequencies of the reference signals Ex (3, m), Ex (2, m), and Ex (1, m). In addition, a graph of the power waveform of the pulse compression signal obtained by the correlation processing using these reference signals Ex (3, m), Ex (2, m), Ex (1, m) (the horizontal axis represents time, vertical The axis indicates power.) Is also shown. When the correlation process between the received video signal V (3, h, m) and the reference signal Ex (3, m) is executed, as shown in FIG. 12A, after the correlation, the power waveform compressed in a pulse shape is used. The pulse compression signal R PC (3, q, h, s) having Similarly, when correlation processing between the received video signal V (2, h, m) and the reference signal Ex (2, m) is executed, the pulse compression signal R PC (having a power waveform as shown in FIG. 2, q, h, s) is obtained, and when the correlation process between the received video signal V (1, h, m) and the reference signal Ex (1, m) is executed, the power as shown in FIG. A pulse compression signal R PC (1, q, h, s) having a waveform is obtained. Pulse compression signals R PC (3, q, h, s), R PC (2, q, h, s), R PC (1, q, h, s) having the power waveforms shown in FIGS. 12A to 12C. Are substantially the same, the pulse compression signals R PC (1, q, h, s) to R PC (3, q, h, s) can be coherently integrated (band synthesis).

しかしながら、相対的に移動する目標Tgtのドップラ周波数の影響がある場合、図11の点線で示されるように受信ビデオ信号V(1,h,m)〜V(3,h,m)の周波数がそれぞれ適正範囲からずれることがある。このような場合、従来技術では、パルス圧縮信号の位相が互いに無視できない程度ずれてしまうと、これらパルス圧縮信号をコヒーレントに積分(帯域合成)することができないという課題がある。図13A〜図13Cは、2種類の帯域合成処理の結果を説明するための図である。図13Aに示されるようにパルス圧縮信号RPC(p,q,h,s)が積分(帯域合成)される際に、ドップラ周波数の影響が無い場合はコヒーレントな積分が可能であるため、図13Bに示されるように鋭いピークを持つ合成電力波形が生成される。しかしながら、ドップラ周波数の影響がある場合には、コヒーレントな積分ができるとは限らず、図13Cに示されるような歪んだ合成電力波形が生成されるおそれがある。本実施の形態の信号処理回路9−qにおける位相補償量算出部91−q及び帯域合成部92−qは、そのようなドップラ周波数の影響がある場合のパルス圧縮信号間の位相のずれを補償することができる。However, when there is an influence of the Doppler frequency of the relatively moving target Tgt, the frequencies of the received video signals V (1, h, m) to V (3, h, m) are as shown by the dotted lines in FIG. Each may deviate from the appropriate range. In such a case, the prior art has a problem that if the phases of the pulse compression signals are shifted to a degree that cannot be ignored, these pulse compression signals cannot be coherently integrated (band synthesis). 13A to 13C are diagrams for explaining the results of two types of band synthesis processing. As shown in FIG. 13A, when the pulse compression signal R PC (p, q, h, s) is integrated (band synthesis), if there is no influence of the Doppler frequency, coherent integration is possible. A composite power waveform having a sharp peak as shown in 13B is generated. However, when there is an influence of the Doppler frequency, coherent integration is not always possible, and a distorted combined power waveform as shown in FIG. 13C may be generated. The phase compensation amount calculating unit 91-q and the band synthesizing unit 92-q in the signal processing circuit 9-q of the present embodiment compensate for the phase shift between the pulse compression signals when there is an influence of such a Doppler frequency. can do.

次に、位相補償量算出部91−q及び帯域合成部92−qの詳細な説明に先立ち、ドップラ周波数の影響がある場合にコヒーレントな積分が困難であることの原理について説明する。この原理の説明のために、送信周波数と同じ周波数を有する参照信号Ex(p,m,mτ)を次式(19)のように表現する。ここで、Aは振幅、mτΔtは任意の時間シフト量である。

Figure 2018225250
Next, prior to detailed description of the phase compensation amount calculation unit 91-q and the band synthesis unit 92-q, the principle that coherent integration is difficult when there is an influence of the Doppler frequency will be described. In order to explain this principle, a reference signal Ex (p, m, m τ ) having the same frequency as the transmission frequency is expressed by the following equation (19). Here, A E is the amplitude, and m τ Δt is an arbitrary time shift amount.

Figure 2018225250

時間mΔtが、mτΔt−T/2〜mτΔt+T/2の範囲内にあるとき、受信ビデオ信号成分V(p,q,h,m)と参照信号Ex(p,m,mτ)との時間領域での相関処理は、次式(20)に従って行われる。

Figure 2018225250
Time mΔt is, m tau when there Δt-T 0 / 2~m τ in the range of Δt + T 0/2, the received video signal component V 0 (p, q, h , m) and the reference signal Ex (p, m, Correlation processing in the time domain with m τ ) is performed according to the following equation (20).

Figure 2018225250

V0・Ex(p,q,h,mτ)は、送信周波数ごとに分離されたパルス圧縮信号である。式(20)の右辺に現れるV(p,q,h,m)E(p,m,mτ)は、次式(21)に示すように展開可能である。

Figure 2018225250
R V0 · Ex (p, q, h, m τ ) is a pulse compression signal separated for each transmission frequency. V 0 (p, q, h, m) E * (p, m, m τ ) appearing on the right side of the equation (20) can be expanded as shown in the following equation (21).
Figure 2018225250

式(21)において、Aは振幅、hはヒット番号、Hはヒット数である。上式(20)及び(21)により、パルス圧縮信号RV0・Ex(p,q,h,mτ)は、次の近似式(22)で表現することができる。

Figure 2018225250
In equation (21), A is the amplitude, h is the hit number, and H is the number of hits. From the above expressions (20) and (21), the pulse compression signal R V0 · Ex (p, q, h, m τ ) can be expressed by the following approximate expression (22).

Figure 2018225250

上式(22)によれば、任意の時間シフト量mτΔtについて次の関係式(23)が成立する場合に、パルス圧縮信号RV0・Ex(p,q,h,mτ)の絶対値が最大値をとり得ることが分かる。

Figure 2018225250
According to the above equation (22), when the following relational equation (23) holds for an arbitrary time shift amount m τ Δt, the absolute value of the pulse compression signal R V0 · Ex (p, q, h, m τ ) It can be seen that the value can take the maximum value.

Figure 2018225250

この式(23)を変形すれば、任意の時間シフト量mτΔtは、次式(24)に示すように求められる。

Figure 2018225250
If this equation (23) is modified, an arbitrary time shift amount m τ Δt can be obtained as shown in the following equation (24).

Figure 2018225250

したがって、相対速度vが非零の場合(v≠0)、すなわちドップラ周波数の影響がある場合、上式(24)に示される時間シフト量mτΔtに相当する時刻にパルス圧縮信号RV0・Ex(p,q,h,mτ)の絶対値が最大値をとり得る。Therefore, when the relative speed v is non-zero (v ≠ 0), that is, when there is an influence of the Doppler frequency, the pulse compression signal R V0 · is obtained at a time corresponding to the time shift amount m τ Δt shown in the above equation (24). The absolute value of Ex (p, q, h, m τ ) can take the maximum value.

ここで、次式(25)に示すように位相差ΔφPC(p,v)を定義する。

Figure 2018225250
Here, a phase difference Δφ PC (p, v) is defined as shown in the following equation (25).

Figure 2018225250

上式(23)が成立し、かつ式(25)のように位相差ΔφPC(p,v)が定義されるとき、上式(22)の近似式は、次式(26)で表現される。

Figure 2018225250
When the above equation (23) is established and the phase difference Δφ PC (p, v) is defined as in the equation (25), the approximate equation of the above equation (22) is expressed by the following equation (26). The

Figure 2018225250

パルス圧縮信号RV0・Ex(p,q,h,mτ)の絶対値が最大値を示す際の位相差ΔφPC(p,v)は、上式(24),(25)から、次式(27)のように導出される。

Figure 2018225250
The phase difference Δφ PC (p, v) when the absolute value of the pulse compression signal R V0 · Ex (p, q, h, m τ ) shows the maximum value is expressed by the following equations (24) and (25). It is derived as shown in Equation (27).

Figure 2018225250

式(27)の近似式は、中心送信周波数fが周波数変調量Bよりも十分に大きく、かつ中心送信周波数fが変調帯域幅ΔBよりも十分に大きい場合(f>>B、かつf>>ΔB)に成立する近似式である。また式(27)の近似式では、位相差ΔφPC(p,v)は、目標相対速度v及び周波数変調量Bに比例し、かつ変調帯域幅ΔBに反比例する。The approximate expression of Expression (27) is when the center transmission frequency f 0 is sufficiently larger than the frequency modulation amount B p and the center transmission frequency f 0 is sufficiently larger than the modulation bandwidth ΔB p (f 0 >> B). p and an approximate expression that holds for f 0 >> ΔB p ). In the approximate expression of formula (27), the phase difference [Delta] [phi PC (p, v) is proportional to the target relative speed v and the frequency modulation amount B p, and inversely proportional to the modulation bandwidth .DELTA.B p.

式(27)によれば、目標相対速度vが非零の場合(v≠0)、すなわちドップラ周波数の影響がある場合には、パルス圧縮信号RV0・Ex(p,q,h,mτ)の絶対値が最大値を示す際に、目標相対速度vに依存する非零の位相差ΔφPC(p,v)が発生し、これによりコヒーレントな積分(帯域合成)を行うことができないおそれがあることが分かる。この場合、無視できない積分損失が発生する。According to the equation (27), when the target relative speed v is non-zero (v ≠ 0), that is, when the Doppler frequency is affected, the pulse compression signal R V0 · Ex (p, q, h, m τ ) Has a maximum value, a non-zero phase difference Δφ PC (p, v) depending on the target relative speed v is generated, which may prevent coherent integration (band synthesis). I understand that there is. In this case, an integral loss that cannot be ignored occurs.

目標相対速度vの正確な情報が帯域合成前に事前に得られるのであれば、位相差ΔφPC(p,v)を補償する位相補償量を容易に算出することが可能である。しかしながら、目標相対速度vの正確な情報を事前に得ることは難しい。If accurate information of the target relative speed v can be obtained in advance before band synthesis, it is possible to easily calculate the phase compensation amount for compensating for the phase difference Δφ PC (p, v). However, it is difficult to obtain accurate information on the target relative speed v in advance.

そこで、本実施の形態の位相補償量算出部91−qは、目標相対速度vが所定の想定速度範囲(最小速度vminから最大速度vmaxの範囲)内にあるとの条件の下で、当該想定速度範囲において帯域合成の際に発生する積分損失が一定範囲内となる低損失条件を満たす基準位相補償数Ncor及び位相補償量Δφcor(ncor,p)を算出する(図9のステップST22)。ここで、基準位相補償数Ncorは、各pの値について位相補償量Δφcor(ncor,p)の個数を表す整数である。Ncor=1の場合には、1個の位相補償量Δφcor(1,p)のみが算出される(ncor=1)。基準位相補償数Ncorが2以上の場合には、複数の位相補償量Δφcor(1,p),…,Δφcor(Ncor,p)が算出される(ncor=1,…,Ncor)。Therefore, the phase compensation amount calculation unit 91-q according to the present embodiment has the condition that the target relative speed v is within a predetermined assumed speed range (a range from the minimum speed vmin to the maximum speed vmax ). A reference phase compensation number N cor and a phase compensation amount Δφ cor (n cor , p) satisfying a low loss condition in which the integrated loss generated during band synthesis within the predetermined speed range is within a certain range are calculated (FIG. 9). Step ST22). Here, the reference phase compensation number N cor is an integer representing the number of phase compensation amounts Δφ cor (n cor , p) for each value of p. When N cor = 1, only one phase compensation amount Δφ cor (1, p) is calculated (n cor = 1). When the reference phase compensation number N cor is 2 or more, a plurality of phase compensation amounts Δφ cor (1, p),..., Δφ cor (N cor , p) are calculated (n cor = 1,..., N cor ).

以下、基準位相補償数Ncor及び位相補償量Δφcor(ncor,p)の算出方法について説明する。
位相補償量算出部91−qは、目標相対速度vが所定の想定速度範囲(最小速度vminから最大速度vmaxの範囲)内にあるとの条件の下で、各pの値について、予め用意された位相補償量の候補値の集合{Δφcor(ncor,p)}(ncor=1,2,…)を用い、帯域合成部92−qで生成される帯域合成信号の信号品質を評価する積分評価値Lcor(ncor,v)(ncor=1,2,…)を算出する。そして、位相補償量算出部91−qは、これら積分評価値Lcor(ncor,v)に基づき、候補値の集合{Δφcor(ncor,p)}(ncor=1,2,…)の中から、低損失条件を満たす位相補償量Δφcor(1,p)〜Δφcor(Ncor,p)を選択する。
ここで、候補値の集合{Δφcor(ncor,p)}(ncor=1,2,…)とは、基準位相補償数Ncorが確定されていない状態の位相補償量Δφcor(ncor,p)の集合をいう。基準位相補償数Ncorが確定することにより、低損失条件を満たす位相補償量Δφcor(1,p)〜Δφcor(Ncor,p)が定まる。
Hereinafter, a method of calculating the reference phase compensation number N cor and the phase compensation amount Δφ cor (n cor , p) will be described.
The phase compensation amount calculation unit 91-q preliminarily calculates the value of each p under the condition that the target relative speed v is within a predetermined assumed speed range (range from the minimum speed vmin to the maximum speed vmax ). Using the set of phase compensation amount candidate values {Δφ cor (n cor , p)} (n cor = 1, 2,...), The signal quality of the band synthesized signal generated by the band synthesizing unit 92-q. Integral evaluation value L cor (n cor , v) (n cor = 1, 2,...) Is calculated. The phase compensation amount calculation unit 91-q then sets a set of candidate values {Δφ cor (n cor , p)} (n cor = 1, 2,...) Based on these integral evaluation values L cor (n cor , v). ), Phase compensation amounts Δφ cor (1, p) to Δφ cor (N cor , p) satisfying the low loss condition are selected.
Here, the set of candidate values {Δφ cor (n cor , p)} (n cor = 1, 2,...) Is a phase compensation amount Δφ cor (n in a state where the reference phase compensation number N cor is not determined. cor , p). By determining the reference phase compensation number N cor , phase compensation amounts Δφ cor (1, p) to Δφ cor (N cor , p) satisfying the low loss condition are determined.

積分評価値Lcor(ncor,v)は、たとえば、次式(28)で表現することができる。ここで、|X|は変数Xの絶対値である。

Figure 2018225250
The integral evaluation value L cor (n cor , v) can be expressed by the following equation (28), for example. Here, | X | is the absolute value of the variable X.

Figure 2018225250

式(28)の右辺に現れるΔφPC(p,v)は、上述の近似式(27)で表現される位相差である。式(28)の右辺に現れるΔφcor(ncor,p)は、その位相差ΔφPC(p,v)を相殺するために付加された位相補償量の候補値である。式(28)によれば、損失なく積分された場合(積分されるべき信号がコヒーレント、すなわち同相の場合)は、位相差ΔφPC(p,v)と候補値Δφcor(ncor,p)との間の差分ΔφPC(p,v)−Δφcor(ncor,p)がすべて零となるので、積分評価値Lcor(ncor,v)は最大値「1」となる。一方、積分損失が最大の場合(積分されるべき信号が直交し互いに相殺される場合)、積分評価値Lcor(ncor,v)は最小値「0」となりうることが分かる。Δφ PC (p, v) appearing on the right side of the equation (28) is a phase difference expressed by the above-described approximate equation (27). Δφ cor (n cor , p) appearing on the right side of the equation (28) is a candidate value of the phase compensation amount added to cancel the phase difference Δφ PC (p, v). According to Expression (28), when integrated without loss (when the signal to be integrated is coherent, that is, in phase), the phase difference Δφ PC (p, v) and the candidate value Δφ cor (n cor , p) The difference Δφ PC (p, v) −Δφ cor (n cor , p) between the two values is zero, and thus the integral evaluation value L cor (n cor , v) has the maximum value “1”. On the other hand, when the integral loss is maximum (when the signals to be integrated are orthogonal and cancel each other), it can be seen that the integral evaluation value L cor (n cor , v) can be the minimum value “0”.

ここで、積分評価値Lcor(ncor,v)は、上式(28)で表現される積分評価値に限定されるものではない。差分ΔφPC(p,v)−Δφcor(ncor,p)に基づいて構成される式であれば、式(28)以外の式で積分評価値Lcor(ncor,v)を定義することが可能である。
位相補償量算出部91−qは、近似式(27)に従って想定速度範囲における各パルス圧縮信号の位相差ΔφPC(p,v)を予測し、当該予測された位相差ΔφPC(p,v)と候補値Δφcor(ncor,p)との間の差分ΔφPC(p,v)−Δφcor(ncor,p)に基づいて積分評価値Lcor(ncor,v)を算出すればよい。
Here, the integral evaluation value L cor (n cor , v) is not limited to the integral evaluation value expressed by the above equation (28). If the expression is configured based on the difference Δφ PC (p, v) −Δφ cor (n cor , p), the integral evaluation value L cor (n cor , v) is defined by an expression other than the expression (28). It is possible.
The phase compensation amount calculation unit 91-q predicts the phase difference Δφ PC (p, v) of each pulse compression signal in the assumed speed range according to the approximate expression (27), and the predicted phase difference Δφ PC (p, v). ) And the candidate value Δφ cor (n cor , p), the integrated evaluation value L cor (n cor , v) is calculated based on the difference Δφ PC (p, v) −Δφ cor (n cor , p). That's fine.

位相補償量の候補値Δφcor(ncor,p)は、たとえば、次式(29)で定義される。

Figure 2018225250
The phase compensation amount candidate value Δφ cor (n cor , p) is defined, for example, by the following equation (29).

Figure 2018225250

式(29)中のΔφcor(ncor,p)は、基準位相補償数Ncorが与えられたときの基準位相補償量であり、次式(30)で定義される。

Figure 2018225250
Δφ cor (n cor , p) in the equation (29) is a reference phase compensation amount when the reference phase compensation number N cor is given, and is defined by the following equation (30).

Figure 2018225250

ここで、式(29),(30)によって得られる位相補償量の候補Δφcor(ncor,p)は、次式(31)で示されるように変調帯域幅ΔBがすべて同一値ΔBに設定されたときに定義される量である。

Figure 2018225250
Here, the phase compensation amount candidates Δφ cor (n cor , p) obtained by the equations (29) and (30) have the modulation bandwidth ΔB p all set to the same value ΔB as shown in the following equation (31). An amount defined when set.

Figure 2018225250

なお、たとえば、送信アンテナ数が3本(P=3)の場合には、周波数変調量(周波数差)Bを基準として、周波数変調量B〜Bを次式(32)に示すように設定することができる。

Figure 2018225250
For example, when the number of transmission antennas is three (P = 3), the frequency modulation amounts B 1 to B 3 are expressed by the following equation (32) using the frequency modulation amount (frequency difference) B 2 as a reference. Can be set to

Figure 2018225250

上述のとおり、基準位相補償数Ncorが確定することにより、低損失条件を満たす位相補償量Δφcor(1,p)〜Δφcor(Ncor,p)が定まる。位相補償量算出部91−qは、候補値の集合{Δφcor(ncor,p)}(ncor=1,2,…)から構成可能な積分評価値Lcor(ncor,v)の組合せの中から、当該組合せの最大値分布Lcor,max(v)が想定速度範囲内で常に閾値LΣを超えるとの低損失条件を満たす組合せを探索する。そして、位相補償量算出部91−qは、当該探索の結果得られた組合せを形成する候補値を、低損失条件を満たす位相補償量として選択する。As described above, by determining the reference phase compensation number N cor , phase compensation amounts Δφ cor (1, p) to Δφ cor (N cor , p) satisfying the low loss condition are determined. The phase compensation amount calculation unit 91-q calculates an integral evaluation value L cor (n cor , v) that can be configured from a set of candidate values {Δφ cor (n cor , p)} (n cor = 1, 2,...). From the combinations, a combination that satisfies the low loss condition that the maximum value distribution L cor, max (v) of the combination always exceeds the threshold value within the assumed speed range is searched. Then, the phase compensation amount calculation unit 91-q selects a candidate value forming a combination obtained as a result of the search as a phase compensation amount that satisfies the low loss condition.

具体的には、積分評価値の組合せの最大値分布Lcor,max(v)は、積分評価値Lcor(1,v)〜Lcor(Ncor,v)の組合せに基づいて、次式(33)のように表現することができる(Ncorは暫定値)。

Figure 2018225250
Specifically, the maximum value distribution L cor, max (v) of the combination of integral evaluation values is based on the combination of the integral evaluation values L cor (1, v) to L cor (N cor , v) as follows: (33) (N cor is a provisional value).

Figure 2018225250

式(33)において、最大値分布Lcor,max(v)は、想定速度範囲(vmin〜vmax)内の目標相対速度vの値に対して、積分評価値Lcor(1,v),…,Lcor(Ncor,v)の中から選択された最大の積分評価値である。ここで、目標相対速度vの値に応じて、選択される積分評価値が異なることがある点に留意すべきである。In Expression (33), the maximum value distribution L cor, max (v) is an integral evaluation value L cor (1, v) with respect to the value of the target relative speed v within the assumed speed range (v min to v max ). ,..., L cor (N cor , v) is the maximum integrated evaluation value selected. Here, it should be noted that the selected integral evaluation value may differ depending on the value of the target relative speed v.

位相補償量算出部91−qは、目標相対速度vの想定速度範囲(vmin〜vmax)の全体に亘って、次式(34)に示すような、最大値分布Lcor,max(v)が閾値LΣを超えるとの低損失条件を常に満たす整数の集合{Ncor}のうちの最小の整数を、基準位相補償数Ncorの値として選択(算出)することができる。

Figure 2018225250
The phase compensation amount calculation unit 91-q has a maximum value distribution L cor, max (v as shown in the following equation (34) over the entire assumed speed range (v min to v max ) of the target relative speed v. ) Exceeding the threshold value , the smallest integer of the set of integers {N cor } that always satisfies the low loss condition can be selected (calculated) as the value of the reference phase compensation number N cor .

Figure 2018225250

基準位相補償数Ncorの確定値を決定する処理手順の例としては、たとえば、以下に説明する手順が挙げられる。
すなわち、位相補償量算出部91−qは、基準位相補償数Ncorの暫定値(仮の値)を設定するステップAと、この暫定値について、上式(28),(29),(30)に従って積分評価値Lcor(1,v)〜Lcor(Ncor,v)の組合せを算出するステップBと、これら積分評価値Lcor(1,v)〜Lcor(Ncor,v)の組合せに基づき、式(33)を用いて最大値分布Lcor,max(v)を算出するステップCと、当該最大値分布Lcor,max(v)が想定速度範囲内で条件式(34)を常に満たすか否かを判定するステップDとを順次実行することができる。ステップDにおいて、当該最大値分布Lcor,max(v)が条件式(34)を常に満たす場合には、位相補償量算出部91−qは、当該暫定値を基準位相補償数Ncorの確定値として選択する(ステップE)。一方、ステップDにおいて、当該最大値分布Lcor,max(v)が条件式(34)を常に満たさないと判定した場合には、位相補償量算出部91−qは、当該暫定値をより大きな整数値に変更し、ステップA〜ステップDを再度実行すればよい。
As an example of the processing procedure for determining the definite value of the reference phase compensation number N cor , for example, the procedure described below can be given.
That is, the phase compensation amount calculation unit 91-q sets the provisional value (temporary value) of the reference phase compensation number N cor and the above equations (28), (29), (30 ) according to integral evaluation value L cor (1, v) ~L cor (N cor, v and step B of calculating a combination of) these integral evaluation value L cor (1, v) ~L cor (N cor, v ) Step C for calculating the maximum value distribution L cor, max (v) using the expression (33) based on the combination of the above and the maximum value distribution L cor, max (v) within the assumed speed range, the conditional expression (34 ) Can always be executed sequentially. In step D, when the maximum value distribution L cor, max (v) always satisfies the conditional expression (34), the phase compensation amount calculation unit 91-q determines the provisional value as the reference phase compensation number N cor . Select as value (step E). On the other hand, when it is determined in step D that the maximum value distribution L cor, max (v) does not always satisfy the conditional expression (34), the phase compensation amount calculation unit 91-q increases the provisional value. What is necessary is just to change to an integer value and to perform step A-step D again.

図14A及び図14Bは、基準位相補償数Ncor=1,2(暫定値)の場合における目標Tgtの相対速度vと積分評価値との間の関係を例示するグラフである。図15A及び図15Bは、基準位相補償数Ncor=3,4(暫定値)の場合における目標Tgtの相対速度vと積分評価値との間の関係を例示するグラフである。図14A,図14B,図15A及び図15Bにおいて、実線は基準位相補償番号ncor=1の場合の積分評価値Lcor(1,v)の分布を、破線は基準位相補償番号ncor=2の場合の積分評価値Lcor(2,v)の分布を、1点鎖線は基準位相補償番号ncor=3の場合の積分評価値Lcor(3,v)の分布を、2点鎖線は基準位相補償番号ncor=4の場合の積分評価値Lcor(4,v)の分布をそれぞれ示している。14A and 14B are graphs illustrating the relationship between the relative speed v of the target Tgt and the integral evaluation value when the reference phase compensation number N cor = 1, 2 (provisional value). 15A and 15B are graphs illustrating the relationship between the relative speed v of the target Tgt and the integral evaluation value when the reference phase compensation number N cor = 3, 4 (provisional value). In FIG. 14A, FIG. 14B, FIG. 15A and FIG. 15B, the solid line indicates the distribution of the integral evaluation value L cor (1, v) when the reference phase compensation number n cor = 1, and the broken line indicates the reference phase compensation number n cor = 2. The integrated evaluation value L cor (2, v) in the case of (1), the one-dot chain line shows the distribution of the integrated evaluation value L cor (3, v) in the case of the reference phase compensation number n cor = 3, the two-dot chain line shows The distribution of the integral evaluation value L cor (4, v) when the reference phase compensation number n cor = 4 is shown.

図16A及び図16Bは、基準位相補償数Ncor=1,2(暫定値)の場合における積分評価値の最大値分布Lcor,max(v)を示す図であり、図17A及び図17Bは、基準位相補償数Ncor=3,4(暫定値)の場合における積分評価値の最大値分布Lcor,max(v)を示す図である。図16A,図16B及び図17Aに示されるように基準位相補償数Ncor=1,2,3の場合は、最大値分布Lcor,max(v)が、目標相対速度vの想定速度範囲(vmin〜vmax)において常に閾値LΣを超えるものとはならないため、許容範囲を超える積分損失が発生すると推定される。一方、図17Bに示されるように基準位相補償数Ncor=4の場合は、最大値分布Lcor,max(v)が、目標相対速度vの想定速度範囲(vmin〜vmax)において常に閾値LΣを超えるため、最大値分布Lcor,max(v)は許容範囲内の積分損失しか発生させないと推定される。よって、位相補償量算出部91−qは、基準位相補償数Ncorの確定値を4に設定する。FIGS. 16A and 16B are diagrams illustrating the maximum distribution L cor, max (v) of the integrated evaluation value when the reference phase compensation number N cor = 1, 2 (provisional value). FIGS. FIG. 10 is a diagram showing a maximum value distribution L cor, max (v) of an integral evaluation value when the reference phase compensation number N cor = 3, 4 (provisional value). As shown in FIGS. 16A, 16B, and 17A, in the case of the reference phase compensation number N cor = 1, 2, 3, the maximum value distribution L cor, max (v) is an estimated speed range of the target relative speed v ( v since min to v max) not always to exceed the threshold value L sigma in, it is estimated that the integration loss exceeding the allowable range occurs. On the other hand, when the reference phase compensation number N cor = 4 as shown in FIG. 17B, the maximum value distribution L cor, max (v) is always in the assumed speed range (v min to v max ) of the target relative speed v. Since the threshold value is exceeded, the maximum value distribution L cor, max (v) is estimated to generate only an integral loss within an allowable range. Therefore, the phase compensation amount calculation unit 91-q sets the definite value of the reference phase compensation number N cor to 4.

以上に説明したように基準位相補償数Ncorの確定値が決定されると、位相補償量算出部91−qは、位相補償量の候補値の集合{Δφcor(ncor,p)}(ncor=1,2,…)の中から選択された位相補償量Δφcor(ncor,1)〜Δφcor(ncor,P)(ncor=Ncor=1,またはncor=1,…,Ncor)を帯域合成部92−qに出力する。As described above, when the definite value of the reference phase compensation number N cor is determined, the phase compensation amount calculation unit 91-q sets the set of phase compensation amount candidate values {Δφ cor (n cor , p)} ( phase compensation amounts selected from n cor = 1, 2,... Δφ cor (n cor , 1) to Δφ cor (n cor , P) (n cor = N cor = 1, or n cor = 1, .., N cor ) are output to the band combining unit 92-q.

上記のように位相補償量算出部91−qは、積分損失が一定範囲内となるような積分(帯域合成)を実現するための位相補償量Δφcor(ncor,1)〜Δφcor(ncor,P)を算出(選択)することがができる。このため、帯域合成部92−qにおける積分損失を抑圧することが可能になる。位相補償量算出部91−qは、基準位相補償数Ncor及び位相補償量Δφcor(ncor,1)〜Δφcor(ncor,P)(ncor=Ncor=1,またはncor=1,…,Ncor)を帯域合成部92−qに出力する。Phase compensation amount calculating section 91-q as described above, the phase compensation amount [Delta] [phi cor for realizing such integration loss is within a certain range the integrator (band synthesis) (n cor, 1) ~Δφ cor (n cor , P) can be calculated (selected). For this reason, it is possible to suppress the integral loss in the band synthesizing unit 92-q. The phase compensation amount calculation unit 91-q includes the reference phase compensation number N cor and the phase compensation amounts Δφ cor (n cor , 1) to Δφ cor (n cor , P) (n cor = N cor = 1, or n cor = 1,..., N cor ) are output to the band synthesis unit 92-q.

帯域合成部92−qは、次式(35)に従い、各基準位相補償番号ncorについて、送信周波数ごとに分離されたパルス圧縮信号RPC(p,q,h,s)に対して基準位相補償数Ncor及び位相補償量Δφcor(ncor,p)(p=1〜P)を用いた位相補償処理(位相調整処理)を実行することにより位相補償信号を生成し、これら位相補償信号を帯域合成(積分)することにより帯域合成信号RΣTx(ncor,p,q,h,s)を生成する(図9のステップST23)。

Figure 2018225250
The band synthesizing unit 92-q performs the reference phase with respect to the pulse compression signal R PC (p, q, h, s) separated for each transmission frequency for each reference phase compensation number n cor according to the following equation (35). A phase compensation signal is generated by executing phase compensation processing (phase adjustment processing) using the compensation number N cor and the phase compensation amount Δφ cor (n cor , p) (p = 1 to P), and these phase compensation signals Is synthesized (integrated) to generate a synthesized band signal R ΣTx (n cor , p, q, h, s) (step ST23 in FIG. 9).

Figure 2018225250

式(35)において、dTx(p)は送信部1−pにおける位相差、θ’(nθ)は目標到来角候補番号nθが割り当てられた目標到来角候補、Nθは目標到来角候補数である。式(35)によれば、パルス圧縮信号RPC(p,q,h,s)の位相は位相補償量Δφcor(ncor,p)によって調整されていることが分かる。
目標到来角候補θ’(nθ)は、次式(36)で定義される。ここで、Δθsampは、想定される目標角度間隔である。

Figure 2018225250
In Expression (35), d Tx (p) is a phase difference in the transmission unit 1-p, θ ′ (n θ ) is a target arrival angle candidate to which the target arrival angle candidate number n θ is assigned, and N θ is a target arrival angle. The number of candidates. According to Expression (35), it can be seen that the phase of the pulse compression signal R PC (p, q, h, s) is adjusted by the phase compensation amount Δφ cor (n cor , p).
The target arrival angle candidate θ ′ (n θ ) is defined by the following equation (36). Here, Δθ samp is an assumed target angle interval.

Figure 2018225250

図18A〜図18Dは、基準位相補償番号ncor=1,2,3,4の場合の電力波形を示すグラフである。図18A〜図18Dの実線は、合成電力波形を示している。図18Bに示されるように、基準位相補償番号ncor=2の場合、積分損失が抑圧された結果(積分損失が設定範囲内)、鋭いピークを有する合成電力波形を持つ帯域合成信号が得られていることが分かる。図18A,図18C及び図18Dの場合は、積分損失が十分に抑圧されず(積分損失が設定範囲を超えて)、複数の強いピークを有する歪んだ合成電力波形を持つ帯域合成信号が得られていることが分かる。18A to 18D are graphs showing power waveforms when the reference phase compensation number n cor = 1, 2, 3, 4 is used. The solid line in FIGS. 18A to 18D shows the combined power waveform. As shown in FIG. 18B, when the reference phase compensation number n cor = 2, as a result of suppressing the integral loss (integral loss is within the setting range), a band synthesized signal having a synthesized power waveform having a sharp peak is obtained. I understand that In the case of FIGS. 18A, 18C, and 18D, the integrated loss is not sufficiently suppressed (the integrated loss exceeds the set range), and a band combined signal having a distorted combined power waveform having a plurality of strong peaks is obtained. I understand that

帯域合成部92−qは、帯域合成信号RΣTx(ncor,nθ,q,h,s)を信号処理部10に出力する。The band synthesis unit 92-q outputs the band synthesis signal R ΣTx (n cor , n θ , q, h, s) to the signal processing unit 10.

次に、信号処理部10における処理内容について以下に説明する。   Next, processing contents in the signal processing unit 10 will be described below.

信号処理部10では、信号合成部11は、基準位相補償番号ncorに関する帯域合成信号RΣTx(ncor,nθ,q,h,s)を、次式(37)に従って合成(積分)し、これにより合成信号RΣTxRx(ncor,nθ,h,s)を生成する。

Figure 2018225250
In the signal processing unit 10, the signal synthesis unit 11 synthesizes (integrates) the band synthesis signal R ΣTx (n cor , n θ , q, h, s) related to the reference phase compensation number n cor according to the following equation (37). Thus, the combined signal R ΣTxRx (n cor , n θ , h, s) is generated.

Figure 2018225250

ただし、受信アンテナ7−1〜7−Qのうちの1本の受信アンテナのみが使用される場合(Q=1)、信号合成部11は合成(積分)を実行しなくてもよい。   However, when only one receiving antenna among the receiving antennas 7-1 to 7-Q is used (Q = 1), the signal combining unit 11 may not perform combining (integration).

次に、積分部12は、次式(38)に従い、合成信号RΣTxRx(ncor,nθ,h,s)に対して、フーリエ変換によるヒット方向のコヒーレント積分を実行することで、基準位相補償番号ncorに関する積分信号f(ncor,nθ,k,s)を生成する。

Figure 2018225250
Next, the integration unit 12 performs the coherent integration in the hit direction by Fourier transform on the synthesized signal R ΣTxRx (n cor , n θ , h, s) according to the following equation (38), thereby obtaining the reference phase An integrated signal f d (n cor , n θ , k, s) relating to the compensation number n cor is generated.

Figure 2018225250

積分信号f(ncor,nθ,k,s)は、目標候補検出部13に出力される。積分部12でヒット方向のコヒーレント積分が実行されるため、基準位相補償番号ncorに関する積分信号f(ncor,nθ,k,s)のSNR(信号対雑音比)が向上し、目標検出性能の向上が可能となる。また、目標相対速度の情報を得ることも可能となる。ただし、基準位相補償番号ncorに関する合成信号RΣTxRx(ncor,nθ,h,s)のSNRが十分良好である場合、または、目標相対速度の情報を得る必要が無い場合は、積分部12は設けられなくてもよい。The integration signal f d (n cor , n θ , k, s) is output to the target candidate detection unit 13. Since the integration unit 12 performs coherent integration in the hit direction, the SNR (signal-to-noise ratio) of the integrated signal f d (n cor , n θ , k, s) related to the reference phase compensation number n cor is improved, and the target Detection performance can be improved. It is also possible to obtain information on the target relative speed. However, when the SNR of the combined signal R ΣTxRx (n cor , n θ , h, s) relating to the reference phase compensation number n cor is sufficiently good, or when it is not necessary to obtain information on the target relative speed, the integration unit 12 may not be provided.

目標候補検出部13は、基準位相補償番号ncorに関する積分信号f(ncor,nθ,k,s)の信号強度に基づき、単数または複数の目標候補を検出することができる。より具体的には、たとえば、公知のCA−CFAR(Cell Average Constant False Alarm Rate)処理に基づき、目標候補検出部13は、目標候補を検出すればよい。目標候補検出部13は、検出された目標候補の到来角候補番号n’θ、速度ビン番号h’tgt、及び距離方向のサンプリング番号s’tgtを目標情報算出部14に出力する。The target candidate detection unit 13 can detect one or a plurality of target candidates based on the signal strength of the integrated signal f d (n cor , n θ , k, s) related to the reference phase compensation number n cor . More specifically, for example, based on the well-known CA-CFAR (Cell Average Constant False Alarm Rate) process, the target candidate detection unit 13 may detect a target candidate. The target candidate detection unit 13 outputs the detected arrival angle candidate number n ′ θ , velocity bin number h ′ tgt , and sampling number s ′ tgt in the distance direction to the target information calculation unit 14.

目標情報算出部14は、たとえば、次式(39),(40),(41)に従って、入力された目標候補の到来角候補番号n’θ、速度ビン番号h’tgt及び距離方向のサンプリング番号s’tgtに基づき、目標候補到来角θ’tgt、目標候補相対速度v’tgt、及び目標候補相対距離R’tgtを算出することができる。

Figure 2018225250

Figure 2018225250

Figure 2018225250
The target information calculation unit 14, for example, in accordance with the following equations (39), (40), (41), the input candidate angle of arrival candidate number n ′ θ , the speed bin number h ′ tgt, and the sampling number in the distance direction Based on s ′ tgt , the target candidate arrival angle θ ′ tgt , the target candidate relative speed v ′ tgt , and the target candidate relative distance R ′ tgt can be calculated.

Figure 2018225250

Figure 2018225250

Figure 2018225250

式(41)において、ΔrIFFTは、相関後の距離方向のサンプリング間隔である。目標情報算出部14は、到来角候補番号n’θに対応する目標候補到来角θ’(n’θ)、目標候補相対速度v’tgt及び目標候補相対距離R’tgtを含む目標情報を表示部15に出力する。ここで、目標情報算出部14は、目標情報を視覚的に表す画像情報を表示部15に供給してもよい。そして、表示部15は、目標情報算出部14から供給された目標情報を表す画像情報をディスプレイ画面に表示する。In Expression (41), Δr IFFT is a sampling interval in the distance direction after correlation. The target information calculation unit 14 displays target information including a target candidate arrival angle θ ′ (n ′ θ ) corresponding to the arrival angle candidate number n ′ θ , a target candidate relative speed v ′ tgt, and a target candidate relative distance R ′ tgt. To the unit 15. Here, the target information calculation unit 14 may supply image information that visually represents the target information to the display unit 15. The display unit 15 displays image information representing the target information supplied from the target information calculation unit 14 on the display screen.

以上に説明したように本実施の形態のレーダ装置1では、位相補償量算出部91−qは、当該レーダ装置1に対して相対的に移動する移動目標のドップラ周波数の影響を補償するために、位相補償量Δφcor(ncor,1)〜Δφcor(ncor,P)を算出する。帯域合成部92−qは、基準位相補償数Ncor及び位相補償量Δφcor(ncor,1)〜Δφcor(ncor,P)を用いた位相補償処理と帯域合成処理とを実行する。このため、帯域合成部92−qにおける積分損失を抑圧することができる。したがって、ドップラ周波数の影響がある場合にも、積分損失が抑圧された帯域合成を行うことができ、目標検出性能が向上したレーダ装置1を提供することが可能である。As described above, in the radar apparatus 1 according to the present embodiment, the phase compensation amount calculation unit 91-q compensates for the influence of the Doppler frequency of the moving target that moves relative to the radar apparatus 1. , Phase compensation amounts Δφ cor (n cor , 1) to Δφ cor (n cor , P) are calculated. The band synthesizing unit 92-q executes a phase compensation process and a band synthesizing process using the reference phase compensation number N cor and the phase compensation amounts Δφ cor (n cor , 1) to Δφ cor (n cor , P). For this reason, the integral loss in the band composition unit 92-q can be suppressed. Therefore, even when there is an influence of the Doppler frequency, it is possible to perform the band synthesis in which the integral loss is suppressed and to provide the radar apparatus 1 with improved target detection performance.

また、信号合成部11が設けられているので、更に目標検出性能が向上したレーダ装置1を提供することができる。また、積分部12がヒット方向のコヒーレント積分を行うのでSNRの良好な積分信号を算出することができ、これにより、目標検出性能の更なる向上が可能となる。   Further, since the signal synthesis unit 11 is provided, the radar apparatus 1 with further improved target detection performance can be provided. In addition, since the integration unit 12 performs the coherent integration in the hit direction, an integration signal with a good SNR can be calculated, thereby further improving the target detection performance.

以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これら実施の形態は本発明の例示であり、これら実施の形態以外の様々な形態を採用することもできる。上記実施の形態は、複数の送信部1−1〜〜1−P及び複数の受信部6−1〜6−Qを使用するMIMOレーダ技術により目標物体を検出するものである。この代わりに、複数の送信部1−1〜〜1−P及び1つの受信部6−qを使用するMISOレーダ(Multiple−Input Single−Output radar)技術により目標物体を検出するように上記実施の形態の構成が変更されてもよい。たとえば、図1に示したレーダ装置1において、信号合成部11が使用されず、かつ、1つの受信部6−qの出力のみが積分部12に直接入力されるように信号処理部10の構成を変更することができる。   Although various embodiments according to the present invention have been described above with reference to the drawings, these embodiments are examples of the present invention, and various forms other than these embodiments can be adopted. In the above embodiment, a target object is detected by the MIMO radar technique using a plurality of transmission units 1-1 to 1-P and a plurality of reception units 6-1 to 6-Q. Instead, the above-described implementation is performed so that the target object is detected by MISO radar (Multiple-Input Single-Output radar) technology using a plurality of transmission units 1-1 to 1-P and one reception unit 6-q. The configuration of the form may be changed. For example, in the radar apparatus 1 shown in FIG. 1, the signal processing unit 10 is configured such that the signal synthesis unit 11 is not used and only the output of one reception unit 6-q is directly input to the integration unit 12. Can be changed.

なお、本発明の範囲内において、上記実施の形態の構成要素の自由な組み合わせ、上記実施の形態の任意の構成要素の変形、または上記実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。   It should be noted that within the scope of the present invention, any combination of the constituent elements of the above-described embodiment, modification of any constituent element of the above-described embodiment, or omission of any constituent element of the above-described embodiment is possible.

本発明に係るレーダ装置は、目標のドップラ周波数の影響がある場合でも、目標の検出性能を向上させることができる構成を有しているので、当該レーダ装置に対して相対的に移動する移動目標を探知するレーダシステムに利用されることが好適である。また、本発明に係るレーダ装置は、地上に設置された状態、あるいは、航空機、人工衛星、車両もしくは船舶などの移動体に搭載された状態で使用可能である。   Since the radar apparatus according to the present invention has a configuration capable of improving the target detection performance even when there is an influence of the target Doppler frequency, the moving target moves relatively with respect to the radar apparatus. It is preferable to be used in a radar system that detects Moreover, the radar apparatus according to the present invention can be used in a state where it is installed on the ground or in a state where it is mounted on a moving body such as an aircraft, an artificial satellite, a vehicle or a ship.

1 レーダ装置、1−1〜1−P 送信部、2−1〜2−P 送信アンテナ(空中線)、3−1〜3−P RF送信器、30−p 局部発振器、31−p パルス変調部、32−p 変調信号発生器、33−p 信号生成部、6−1〜6−Q 受信部、7−1〜7−Q 受信アンテナ、8−1〜8−Q RF受信器、80−q 信号検出部、800−q 局部発振器、801−q ダウンコンバータ、802−q 帯域通過フィルタ、803−q 増幅器、804−q 位相検波器、81−q A/D変換器、9−1〜9−Q 信号処理回路、90−q 相関部、90−q−1〜90−q−P パルス圧縮部、901 PRI内フーリエ変換部、902 混合器、903 PRI内逆フーリエ変換部、904−1〜904−P 参照信号供給部、905 フーリエ変換部、906 複素共役演算部、91−q 位相補償量算出部、92−q 帯域合成部、10 信号処理部、11 信号合成部、12 積分部、13 目標候補検出部、14 目標情報算出部、15 表示部、40 信号処理装置、41 プロセッサ、42 メモリ、43 入力インタフェース部、44 メモリインタフェース部、45 表示インタフェース部、46 信号路、47 外部記憶装置、Tgt 目標(ターゲット)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radar apparatus, 1-1 to 1-P transmission unit, 2-1 to 2-P transmission antenna (antenna), 3-1 to 3-P RF transmitter, 30-p local oscillator, 31-p pulse modulation unit , 32-p modulation signal generator, 33-p signal generator, 6-1 to 6-Q receiver, 7-1 to 7-Q reception antenna, 8-1 to 8-Q RF receiver, 80-q Signal detector, 800-q local oscillator, 801-q down converter, 802-q bandpass filter, 803-q amplifier, 804-q phase detector, 81-q A / D converter, 9-1 to 9- Q signal processing circuit, 90-q correlation unit, 90-q-1 to 90-q-P pulse compression unit, 901 Fourier transform unit within PRI, 902 mixer, 903 inverse Fourier transform unit within PRI, 904-1-904 -P reference signal supply unit, 905 full D conversion unit, 906 complex conjugate calculation unit, 91-q phase compensation amount calculation unit, 92-q band synthesis unit, 10 signal processing unit, 11 signal synthesis unit, 12 integration unit, 13 target candidate detection unit, 14 target information calculation Unit, 15 display unit, 40 signal processing device, 41 processor, 42 memory, 43 input interface unit, 44 memory interface unit, 45 display interface unit, 46 signal path, 47 external storage device, Tgt target.

本発明の一態様によるレーダ装置は、互いに異なる送信周波数を有する複数のパルス変調波が複数の送信部から同時に放射されたとき、目標で反射された当該複数のパルス変調波を受信して受信信号を出力するRF受信器と、前記複数のパルス変調波にそれぞれ対応する複数の参照信号を用いて前記受信信号に相関処理を施すことにより、複数のパルス圧縮信号を生成する相関部と、前記複数のパルス圧縮信号についてそれぞれ複数の位相補償量を算出する位相補償量算出部と、前記複数の位相補償量を用いて前記複数のパルス圧縮信号の位相を調整することにより複数の位相補償信号を生成し、かつ前記複数の位相補償信号を積分することにより帯域合成信号を生成する帯域合成部と、前記帯域合成信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部とを備え、前記位相補償量算出部は、前記目標の相対速度が予め設定された想定速度範囲内にあるとの条件の下で、前記複数のパルス圧縮信号の各パルス圧縮信号について、予め用意された位相補償量の候補値の集合を用いて前記帯域合成信号の信号品質を評価する複数の積分評価値を算出し、当該複数の積分評価値に基づき、前記候補値の集合の中から、前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量を選択することを特徴とする。 A radar apparatus according to an aspect of the present invention receives a plurality of pulse modulated waves reflected by a target and receives a received signal when a plurality of pulse modulated waves having different transmission frequencies are simultaneously emitted from a plurality of transmission units. an RF receiver for outputting, by performing correlation processing on the received signal using a plurality of reference signals corresponding to the plurality of pulse modulation wave, a correlation unit that generates a plurality of pulse compression signal, A phase compensation amount calculation unit for calculating a plurality of phase compensation amounts for each of the plurality of pulse compression signals; and a plurality of phase compensation signals by adjusting phases of the plurality of pulse compression signals using the plurality of phase compensation amounts. And a band synthesis unit that generates a band synthesized signal by integrating the plurality of phase compensation signals, and a target that detects a target candidate based on the band synthesized signal The phase compensation amount calculation unit for each pulse compression signal of the plurality of pulse compression signals under the condition that the target relative speed is within a preset assumed speed range. Calculating a plurality of integral evaluation values for evaluating the signal quality of the band synthesized signal using a set of candidate values for the phase compensation amount prepared in advance, and based on the plurality of integral evaluation values, A phase compensation amount corresponding to each pulse compression signal is selected from among them.

Claims (12)

互いに異なる送信周波数を有する複数のパルス変調波が複数の送信部から同時に放射されたとき、目標で反射された当該複数のパルス変調波を受信して受信信号を出力するRF受信器と、
前記複数のパルス変調波にそれぞれ対応する複数の参照信号を用いて前記受信信号に相関処理を施すことにより、複数のパルス圧縮信号を生成する複数の相関部と、
前記複数のパルス圧縮信号についてそれぞれ複数の位相補償量を算出する位相補償量算出部と、
前記複数の位相補償量を用いて前記複数のパルス圧縮信号の位相を調整することにより複数の位相補償信号を生成し、かつ前記複数の位相補償信号を積分することにより帯域合成信号を生成する帯域合成部と、
前記帯域合成信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部と
を備え、
前記位相補償量算出部は、前記目標の相対速度が予め設定された想定速度範囲内にあるとの条件の下で、前記複数のパルス圧縮信号の各パルス圧縮信号について、予め用意された位相補償量の候補値の集合を用いて前記帯域合成信号の信号品質を評価する複数の積分評価値を算出し、当該複数の積分評価値に基づき、前記候補値の集合の中から、前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量を選択することを特徴とするレーダ装置。
An RF receiver for receiving a plurality of pulse modulated waves reflected by a target and outputting a received signal when a plurality of pulse modulated waves having different transmission frequencies are simultaneously radiated from a plurality of transmission units;
A plurality of correlation units that generate a plurality of pulse compressed signals by performing correlation processing on the received signal using a plurality of reference signals respectively corresponding to the plurality of pulse modulated waves;
A phase compensation amount calculating unit for calculating a plurality of phase compensation amounts for each of the plurality of pulse compression signals;
Bands that generate a plurality of phase compensation signals by adjusting the phases of the plurality of pulse compression signals using the plurality of phase compensation amounts, and generate a band synthesized signal by integrating the plurality of phase compensation signals A synthesis unit;
A target candidate detection unit for detecting a target candidate based on the band synthesized signal,
The phase compensation amount calculating unit prepares phase compensation prepared in advance for each pulse compression signal of the plurality of pulse compression signals under a condition that the target relative speed is within a preset assumed speed range. Calculating a plurality of integral evaluation values for evaluating the signal quality of the band synthesized signal using a set of candidate values of the quantity, and compressing each pulse from the set of candidate values based on the plurality of integral evaluation values A radar apparatus, wherein a phase compensation amount corresponding to a signal is selected.
請求項1記載のレーダ装置であって、前記位相補償量算出部は、前記想定速度範囲における前記各パルス圧縮信号の位相差を予測し、当該予測された位相差と前記候補値との間の差分に基づいて前記複数の積分評価値を算出することを特徴とするレーダ装置。   The radar apparatus according to claim 1, wherein the phase compensation amount calculation unit predicts a phase difference between the pulse compression signals in the assumed speed range, and determines between the predicted phase difference and the candidate value. A radar apparatus that calculates the plurality of integral evaluation values based on a difference. 請求項2記載のレーダ装置であって、
前記複数の送信部は、予め設定された周波数変調量及び変調帯域幅を用いて前記複数のパルス変調波を生成し、
前記位相補償量算出部は、前記目標の相対速度及び前記周波数変調量に比例し、かつ前記変調帯域幅に反比例する値を、当該予測された位相差として算出することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 2, wherein
The plurality of transmission units generate the plurality of pulse modulated waves using a preset frequency modulation amount and modulation bandwidth,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the phase compensation amount calculation unit calculates a value proportional to the target relative speed and the frequency modulation amount and inversely proportional to the modulation bandwidth as the predicted phase difference.
請求項1記載のレーダ装置であって、前記位相補償量算出部は、前記複数の積分評価値の組合せの中から、当該組合せの最大値分布が前記想定速度範囲内で常に閾値を超えるとの条件を満たす組合せを探索し、前記候補値の集合の中から、当該探索の結果得られた組合せを形成する候補値を前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量として選択することを特徴とするレーダ装置。   2. The radar apparatus according to claim 1, wherein the phase compensation amount calculation unit is configured such that a maximum value distribution of the combination always exceeds a threshold value within the assumed speed range among the plurality of integration evaluation value combinations. A combination satisfying a condition is searched, and a candidate value forming a combination obtained as a result of the search is selected from the set of candidate values as a phase compensation amount corresponding to each pulse compression signal. Radar device. 請求項1記載のレーダ装置であって、
前記複数の送信部を更に備え、
前記複数の送信部は、高周波帯域の複数のパルス信号にそれぞれ周波数変調を施して前記複数のパルス変調波を生成することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 1,
Further comprising the plurality of transmission units;
The plurality of transmitters perform frequency modulation on a plurality of pulse signals in a high frequency band, respectively, to generate the plurality of pulse modulated waves.
請求項1記載のレーダ装置であって、前記目標候補の相対速度、相対距離及び到来角を算出する目標情報算出部を更に備えることを特徴とするレーダ装置。   The radar apparatus according to claim 1, further comprising a target information calculation unit that calculates a relative speed, a relative distance, and an arrival angle of the target candidate. 互いに異なる送信周波数を有する複数のパルス変調波が複数の送信部から同時に放射されたとき、目標で反射された当該複数のパルス変調波を受信して複数の受信信号をそれぞれ出力する複数のRF受信器と、
前記複数のパルス変調波にそれぞれ対応する複数の参照信号を用いて前記複数の受信信号の各々に相関処理を施すことにより、前記複数の受信信号の各々について複数のパルス圧縮信号を生成する複数の相関部と、
前記複数の受信信号の各々について前記複数のパルス圧縮信号についてそれぞれ複数の位相補償量を算出する複数の位相補償量算出部と、
各々が前記複数の位相補償量を用いて前記複数のパルス圧縮信号の波形の位相を調整することにより複数の位相補償信号を生成し、かつ各々が前記複数の位相補償信号を積分することにより帯域合成信号を生成する複数の帯域合成部と、
前記帯域合成信号に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部と
を備え、
前記複数の位相補償量算出部の各々は、前記目標の相対速度が予め設定された想定速度範囲内にあるとの条件の下で、前記複数のパルス圧縮信号の各パルス圧縮信号について、予め用意された位相補償量の候補値の集合を用いて前記帯域合成信号の信号品質を評価する複数の積分評価値を算出し、当該複数の積分評価値に基づき、前記候補値の集合の中から、前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量を選択することを特徴とするレーダ装置。
When a plurality of pulse modulated waves having different transmission frequencies are simultaneously radiated from a plurality of transmitters, a plurality of RF receivers receive the plurality of pulse modulated waves reflected by the target and output a plurality of received signals, respectively. And
A plurality of reference signals respectively corresponding to the plurality of pulse modulated waves are used to perform correlation processing on each of the plurality of reception signals, thereby generating a plurality of pulse compression signals for each of the plurality of reception signals. A correlation section;
A plurality of phase compensation amount calculation units for calculating a plurality of phase compensation amounts for the plurality of pulse compression signals for each of the plurality of received signals;
Each of the plurality of phase compensation signals is adjusted by using the plurality of phase compensation amounts to adjust the phase of the waveform of the plurality of pulse compression signals, and each of the plurality of phase compensation signals is integrated to generate a band. A plurality of band synthesizers for generating a synthesized signal;
A target candidate detection unit for detecting a target candidate based on the band synthesized signal,
Each of the plurality of phase compensation amount calculation units prepares in advance each pulse compression signal of the plurality of pulse compression signals under a condition that the target relative speed is within a preset assumed speed range. Calculate a plurality of integral evaluation values for evaluating the signal quality of the band synthesized signal using a set of phase compensation amount candidate values, and based on the plurality of integral evaluation values, from among the set of candidate values, A radar apparatus, wherein a phase compensation amount corresponding to each pulse compression signal is selected.
請求項7記載のレーダ装置であって、前記複数の位相補償量算出部の各々は、前記想定速度範囲における前記各パルス圧縮信号の位相差を予測し、当該予測された位相差と前記候補値との間の差分に基づいて前記複数の積分評価値を算出することを特徴とするレーダ装置。   The radar apparatus according to claim 7, wherein each of the plurality of phase compensation amount calculation units predicts a phase difference between the pulse compression signals in the assumed speed range, and the predicted phase difference and the candidate value A radar apparatus, wherein the plurality of integral evaluation values are calculated based on a difference between them. 請求項8記載のレーダ装置であって、
前記複数の送信部は、予め設定された周波数変調量及び変調帯域幅を用いて前記複数のパルス変調波を生成し、
前記複数の位相補償量算出部の各々は、前記目標の相対速度及び前記周波数変調量に比例し、かつ前記変調帯域幅に反比例する値を、当該予測された位相差として算出することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 8, wherein
The plurality of transmission units generate the plurality of pulse modulated waves using a preset frequency modulation amount and modulation bandwidth,
Each of the plurality of phase compensation amount calculation units calculates a value proportional to the target relative speed and the frequency modulation amount and inversely proportional to the modulation bandwidth as the predicted phase difference. Radar device.
請求項7記載のレーダ装置であって、前記複数の位相補償量算出部の各々は、前記複数の積分評価値の組合せの中から、当該組合せの最大値分布が前記想定速度範囲内で常に閾値を超えるとの条件を満たす組合せを探索し、前記候補値の集合の中から、当該探索の結果得られた組合せを形成する候補値を前記各パルス圧縮信号に対応する位相補償量として選択することを特徴とするレーダ装置。   8. The radar apparatus according to claim 7, wherein each of the plurality of phase compensation amount calculation units has a threshold value distribution that is always within a range within the assumed speed range among the plurality of integration evaluation value combinations. A combination satisfying a condition that exceeds the value is searched, and a candidate value forming a combination obtained as a result of the search is selected as a phase compensation amount corresponding to each pulse compression signal from the set of candidate values. A radar device characterized by the above. 請求項7記載のレーダ装置であって、前記複数の帯域合成部でそれぞれ生成された複数の当該帯域合成信号を積分する信号合成部を更に備え、
前記目標候補検出部は、前記信号合成部の出力に基づいて前記目標候補を検出することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 7, further comprising a signal synthesis unit that integrates a plurality of the band synthesis signals respectively generated by the plurality of band synthesis units,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the target candidate detection unit detects the target candidate based on an output of the signal synthesis unit.
請求項11記載のレーダ装置であって、
前記信号合成部の出力に対してフーリエ変換によるコヒーレント積分を実行して積分信号を生成する積分部を更に備え、
前記目標候補検出部は、前記積分信号に基づいて前記目標候補を検出することを特徴とするレーダ装置。
The radar apparatus according to claim 11, wherein
An integration unit that generates an integrated signal by performing coherent integration by Fourier transform on the output of the signal synthesis unit;
The radar apparatus according to claim 1, wherein the target candidate detecting unit detects the target candidate based on the integrated signal.
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