JPWO2020054031A1 - レーダ装置および目標距離計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係るレーダ装置1の構成を示すブロック図である。レーダ装置1は、パルス内変調を施した送信高周波信号(以下、送信RF信号と記載する)を空間に放射し、空間内の目標で反射された送信RF信号を受信高周波信号(以下、受信RF信号と記載する)として受信し、当該受信RF信号から生成した受信ビデオ信号に基づいて、観測対象となり得る目標候補の距離を算出する。
レーダ装置1における、送信部3、受信部5、および信号処理部6の機能は、処理回路によって実現される。すなわち、レーダ装置1は、図5を用いて後述するステップST1からステップST9までの処理を実行するための処理回路を備える。この処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)であってもよい。
図5は、実施の形態1に係るレーダ装置1の動作を示すフローチャートであり、実施の形態1に係る目標距離計測方法を示している。なお、パルス内変調には、パルス内符号変調およびパルス内周波数変調がある。以降ではパルス内符号変調を例に挙げて説明する。また、図6Aは、信号処理部6による処理の概要を示す模式図である。図6Bは、同じ速度νの複数の目標に対応する周波数領域の信号を示す図である。図6Cは、速度νの目標に対応する周波数領域の信号のゲート番号方向の波形を示す図である。図6Dは、速度νの目標に対応する逆周波数領域変換処理後の信号(高精度化処理後の信号)の距離方向の波形を示す図である。
受信部5は、空中線2によって受信された信号を受信RF信号として入力し、受信RF信号に基づいて受信ビデオ信号を生成する(ステップST2)。受信部5によって生成された受信ビデオ信号は、信号処理部6に出力される。
ゲート番号nGは、受信ゲートの位置を示す番号であり、例えば、図6Aに示すようにゲート番号nG=0,1,2,・・・,NG−1に対応するそれぞれの位置に受信ゲートが設定される。
フィルタ処理部62は、復調処理後の信号に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の信号を生成する(ステップST5)。図6Aに示すように、フィルタ処理部62は、受信ゲートごとに、復調処理後の信号に対して狭帯域フィルタ処理を行う。
例えば、高精度化処理部64は、図6Aに示すように、ゲート番号nG=0,1,2,・・・,NG−1のそれぞれの受信ゲートに対応する複数の周波数領域の信号に対して、FFT処理を行う。次に、高精度化処理部64は、FFT処理後の信号に対して、FFTの点数よりも多い点数で逆高速フーリエ変換(以下、IFFTと記載する)を行う。
高精度化処理によって距離方向のサンプリング間隔が細分化されるので、周波数領域の信号が高精度にサンプリングされる。高精度化処理後の信号の波形は、図6Dに示すように目標距離の近くで最大のピークとなる。高精度化処理部64によって生成された高精度化処理後の信号は、目標候補検出部65へ出力される。
図7は、送信部3の動作を示すフローチャートであり、図5のステップST1の処理の詳細を示している。図8は、送信RF信号Tx(t)の波形を示す図である。
局部発振器33は、下記式(1)に示す一定の周波数の局部発振信号L0(t)を生成する(ステップST1a)。局部発振器33によって生成された局部発振信号L0(t)は、受信部5およびパルス変調器32に出力される。下記式(1)において、tは時刻であり、ALは局部発振信号L0(t)の振幅であり、f0は送信周波数である。さらに、φ0は局部発振信号L0(t)の初期位相であり、Tobsは観測時間であり、jは虚数単位である。
図9は、受信部5の動作を示すフローチャートであり、図5のステップST2の処理の詳細を示している。図10は、受信ビデオ信号V(m’)の波形を示す図である。
空中の目標で反射された送信RF信号は、空中線2に入射される。空中線2に入射された信号は、下記式(6)で表される受信RF信号Rx(t)として受信機50に出力される(ステップST1b)。下記式(6)において、ntgtは目標番号であり、Ntgtは目標数である。
図11は、信号処理部6の動作を示すフローチャートであって、図5のステップST3からステップST9までの処理の詳細を示している。
信号処理部6は、受信部5が備えるA/D変換器51から受信ビデオ信号V(m’)を入力する。信号処理部6が備えるゲート処理部60は、受信ビデオ信号V(m’)に対して、予め設定されたゲートスライド量ΔmGおよびゲート幅を用いて、下記式(12)に従って、ゲート処理後の信号VG(nG,m’)を生成する(ステップST1c)。ここで、Mpriは、パルス繰り返し周期Tpri内のサンプリング数であり、Mpは、パルス内サンプリング数である。
続いて、復調処理部61は、ゲート処理部60によって生成されたゲート処理後の信号VG(nG,m’)に対して、パルス内復調Dφ(nG,m’)に基づき、下記式(13)に従った復調処理を行うことで、復調処理後の信号VG,D(nG,m’)を生成する(ステップST2c)。
一方、受信ゲートG6内にある目標番号(2)の目標の受信RF信号に対応する復調処理後の信号g2は、パルス内変調符号d2’とパルス内復調符号が一致しないため、変調符号g2’が残る。変調符号g2’が残った復調処理後の信号g2は、周波数領域の信号に変換されたときにコヒーレントに積分されない。受信ゲートG6においては、復調処理後の信号g1がコヒーレントに積分され、目標番号(1)の目標が分離可能である。
続いて、フィルタ処理部62は、復調処理後の信号VG,D(nG,m’)に対して、周波数領域の中心スペクトル周辺の帯域の信号を通過させる狭帯域フィルタ処理を行い、狭帯域フィルタ処理後の信号を生成する(ステップST3c)。狭帯域フィルタ処理後の信号VG,D,f(nG,m)は下記式(16)で表される。下記式(16)において、mは狭帯域フィルタ処理後の信号のサンプリング番号であり、Mは狭帯域フィルタ処理後の信号のサンプリング数である。
続いて、高精度化処理部64は、周波数領域変換部63から入力した周波数領域の信号fd(nG,k)に対して高精度化処理を行い、高精度化処理後の信号を生成する(ステップST5c)。例えば、高精度化処理部64は、複数の受信ゲートのそれぞれに対応する周波数領域の信号fd(nG,k)に対して、下記式(23)に従うフーリエ変換処理を行うことで、周波数領域の信号fd,G(q,k)を生成する。ただし、下記式(23)において、NG,fftはフーリエ変換点数(ゲート間の周波数領域変換点数)であり、qはフーリエ変換処理後の信号のサンプリング番号である。
Claims (11)
- パルス内変調を施した送信信号を出力する送信部と、
空間内の目標で反射された前記送信信号に基づいて受信信号を生成する受信部と、
前記受信信号に対して複数の受信ゲートを設定したゲート処理を行い、ゲート処理後の信号を生成するゲート処理部と、
前記ゲート処理後の信号に対してパルス内変調に基づいて復調処理を行い、復調処理後の信号を生成する復調処理部と、
前記復調処理後の信号に対して周波数領域変換処理を行い、周波数領域の信号を生成する周波数領域変換部と、
前記周波数領域の信号の強度に基づいて目標候補を検出する目標候補検出部と、
前記目標候補検出部によって検出された目標候補の距離を算出する目標候補距離算出部と、
を備えたことを特徴するレーダ装置。 - 前記送信部は、パルス内符号変調を施した前記送信信号を生成すること
を特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 前記送信部は、パルス内周波数変調を施した前記送信信号を生成すること
を特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 前記ゲート処理部は、複数の受信ゲートのそれぞれをパルス幅よりも短い間隔で設定すること
を特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 前記周波数領域変換部は、前記ゲート処理部によって設定されたそれぞれの受信ゲートにおいて同時刻に周波数領域変換処理を開始すること
を特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 複数の受信ゲートに対応する複数の前記周波数領域の信号に対して周波数領域変換処理を行い、周波数領域変換処理後の信号に対して周波数領域変換点数よりも多い変換点数で逆周波数領域変換処理を行って、逆周波数領域変換処理後の信号を生成する高精度化処理部を備え、
前記目標候補検出部は、前記逆周波数領域変換処理後の信号の強度に基づいて目標候補を検出すること
を特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 前記復調処理後の信号に対して帯域通過フィルタ処理を行い、帯域通過フィルタ処理後の信号を生成するフィルタ処理部を備え、
前記周波数領域変換部は、前記帯域通過フィルタ処理後の信号に対して周波数領域変換を行い、前記周波数領域の信号を生成すること
を特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 前記フィルタ処理部は、前記ゲート処理部によって設定されたそれぞれの受信ゲートにおいて同時刻に帯域通過フィルタ処理を開始すること
を特徴とする請求項7記載のレーダ装置。 - 送信部が、パルス内変調を施した送信信号を出力するステップと、
受信部が、空間内の目標で反射された前記送信信号に基づいて受信信号を生成するステップと、
ゲート処理部が、前記受信信号に対して複数の受信ゲートを設定したゲート処理を行い、ゲート処理後の信号を生成するステップと、
復調処理部が、前記ゲート処理後の信号に対してパルス内変調に基づいて復調処理を行い、復調後の信号を生成するステップと、
周波数領域変換部が、前記復調後の信号に対して周波数領域変換を行い、周波数領域の信号を生成するステップと、
目標候補検出部が、前記周波数領域の信号の強度に基づいて目標候補を検出するステップと、
目標候補距離算出部が、前記目標候補検出部によって検出された目標候補の距離を算出するステップと、
を備えたことを特徴する目標距離計測方法。 - 高精度化処理部が、複数の受信ゲートに対応する複数の前記周波数領域の信号に対して周波数領域変換処理を行い、周波数領域変換処理後の信号に対して周波数領域変換点数よりも多い変換点数で逆周波数領域変換処理を行って、逆周波数領域変換処理後の信号を生成するステップを備え、
前記目標候補検出部が、前記逆周波数領域変換処理後の信号の強度に基づいて目標候補を検出すること
を特徴とする請求項9記載の目標距離計測方法。 - フィルタ処理部が、前記復調後の信号に対して帯域通過フィルタ処理を行い、帯域通過フィルタ処理後の信号を生成するステップを備え、
前記周波数領域変換部が、前記帯域通過フィルタ処理後の信号に対して周波数領域変換を行い、前記周波数領域の信号を生成すること
を特徴とする請求項9または請求項10記載の目標距離計測方法。
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