WO2002012915A1

WO2002012915A1 - Radar video transmission system

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Publication number: WO2002012915A1
Application number: PCT/JP2000/005346
Authority: WO
Inventors: Toshihiko Yamagata
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-02-14

Description

明細書レーダビデオ伝送システム技術分野

本発明は、レーダビデオ伝送システムに関し、特にレーダビデオ信号の圧縮，再生による伝送制御を行うレーダビデオ伝送システムに関する。背景技術

レーダは、電磁波信号を送信し、その覆域内の対象物体からの反射信号を受信して、物標の存在を示すものであり、航空、船舶等の分野で幅広く利用されている。また、近年のレ一ダ監視システムとしては、複数のレーダ基地局からのレーダビデオ信号を遠隔伝送し、一力所で集中監視するシステムが実用化している。図 1 9はレーダ監視システムの一例を示す図である。レーダを用いて海上監視を行うレーダ監視システムを示している。

島内に 4台のレーダ基地局 R 1〜R 4が設けられ、レーダ基地局 R 1〜R 4はそれぞれ、海域 s l〜s 4 (図中、点線で囲まれた領域）を監視している。中継局 1 0 0には、レーダ基地局 R 1〜R 3が監視した海域 s 1〜 s 3の状態を示すレーダビデオ信号 V l〜v 3が送信される。そして、中継局 1 0 0は、レーダビデオ信号 V 1〜 V 3を圧縮または圧縮せずに、レーダビデオ信号 V nとしてレ一ダ基地局 R 4へ中継伝送する。

レーダ基地局 R 4は、集中監視を行う局であり、伝送されたレーダビデオ信号 v nと、自基地局が監視した海域 s 4の状態を示すレーダビデオ信号とから、島の周囲の海域の監視をこの局で集中的に行う。

このように、レーダビデオ信号を遠隔伝送し、一力所で集中監視することによつて、レーダ基地局 R 1〜R 3を無人化できるので、全体システムの省人化、省力化を図ることができ、また監視の効率化を図ることができる。

しかし、上記のような従来のレーダ監視システムでは、中継局 1 0 0からレ一ダ基地局 R 4へ、圧縮処理を施さないレーダビデオ信号 v nを中継伝送した場合には、大容量の伝送回線を用意しなければならず、島内のレーダ基地局の増設に柔軟に対応できないといった問題があった。

また、中継局 1 0 0からレーダ基地局 R 4へ、圧縮処理を施したレーダビデオ信号 v nを中継伝送する場合、従来では、レーダビデオ信号の更新スキャンレートを低くして伝送したり、またはスイープ平均化や距離方向パルス幅伸張などの圧縮処理を通常行っていた。しかし、これらはいずれも信号の品質を劣化させ、情報の精度を欠落させてしまうといった問題があった。

一方、あらかじめ物標の抽出処理を行い、抽出処理結果をシンポル情報や文字情報等に置き替えて伝送することにより、圧縮率を高めようとする技術もあるが、この場合、ノイズに埋もれた微弱な目標信号は、自動検出されない可能性があり、結局、人間の目に頼る必要が出てくるといつた問題があつた。発明の開示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、レーダビデオ信号を効率よく圧縮して、レーダビデオ信号の伝送品質の向上を図ったレーダビデオ伝送システムを提供するこどを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、図 1に示すような、レーダビデオ信号の圧縮 ·再生による伝送制御を行うレーダビデオ伝送システム 1において、レーダビデオ信号のスイープ毎の同一距離レンジビンに、帯域制限のフィルタリング処理を行って帯域制限信号を生成するフィル夕手段 1 2と、帯域制限信号に対し、空中線ビーム幅の 1 Z 2以下のリサンプリングを行ってリサンプリング信号を生成し、レーダビデオ信号の情報圧縮を行うリサンプリング手段 1 3と、から構成されるレーダビデオ圧縮装置 1 0と、リサンプリング信号から、ビームェンベロープを算出するビームエンベロープ算出手段 2 1と、ビームエンベロープにもとづき、スイープを発生させて、欠落したスイープを補間してレーダビデオ信号を再生するスイープ補間手段 2 2と、から構成されるレーダビデオ再生装置 2 0と、を有することを特徴とするレーダビデオ伝送システム 1が提供される。

ここで、フィルタ手段 1 2は、レーダビデオ信号のスイープ毎の同一距離レンジビンに、帯域制限のフィルタリング処理を行って帯域制限信号を生成する。リサンプリング手段 1 3は、帯域制限信号に対し、空中線ビーム幅の 1 / 2以下のリサンプリングを行ってリサンプリング信号を生成し、レーダビデオ信号の情報圧縮を行う。ビームエンベロープ算出手段 2 1は、リサンプリング信号から、ビームエンベロープを算出する。スイープ補間手段 2 2は、ビームエンベロープにもとづき、スイープを発生させて、欠落したスイープを補間してレーダビデオ信号を再生する。

本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。図面の簡単な説明

図 1は、本発明のレーダビデオ伝送システムの原理図である。

図 2は、 P P I画面を示す図である。

図 3は、レーダビデオ信号を示す図である。

図 4は、スイープ平均化の問題点を示す図である。

図 5は、距離方向パルス幅伸張の問題点を示す図である。

図 6は、スイープ毎の同一距離レンジビンを示す図である。

図 7は、空中線ビーム幅及びリサンプリング ·ボイントを示す図である。図 8は、レーダビデオ信号の S ZNスぺクトラムを示す図である。

図 9は、フィルタ通過後のレーダビデオ信号の S ZNスペクトラムを示す図である。

図 1 0は、リサンプリング後のレーダビデオ信号の S ZNスペクトラムを示す図である。

図 1 1は、リサンプリング後のレーダビデオ信号の S ZNスペクトラムを示す図である。

図 1 2は、再生処理の流れを示す図である。

図 1 3は、レーダビデオ伝送システムの原理図である。

図 1 4は、レーダビデオ信号を示す図である。

図 1 5は、レーダビデオ圧縮装置の構成を示す図である。

図 1 6は、フィルタ部の構成を示す図である。図 1 7は、メモリに対するデータの入出力の方向を示す図である。

図 1 8は、レーダビデオ再生装置の構成を示す図である。

図 1 9は、レーダ監視システムの一例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図 1は本発明のレーダビデオ伝送システムの原理図である。第 1の実施の形態のレーダビデオ伝送システム 1は、レーダビデオ圧縮装置 1 0と、レーダビデオ再生装置 2 0とから構成され、レーダビデオ信号の圧縮 ·再生による伝送制御を行う。

レーダビデオ信号の圧縮 ·再生処理としては、方位方向における、レーダビデォ信号のフィルタ処理と方位分解能に合わせたリサンプリング処理及び再生処理を行う。

ここで、図 1 9で上述したシステムに本発明を適用した場合には、中継局 1 0 0にレーダビデオ圧縮装置 1 0が設置され、集中監視を行うレーダ基地局 R 4にレーダビデオ再生装置 2 0が設置されることになる。

レーダビデオ圧縮装置 1 0に対し、 AZD変換手段 1 1は、レーダ監視で生成されたアナログのレーダビデオ信号を、ディジタル信号に変換する。

フィルタ手段 1 2は、 AZD変換されたレーダビデオ信号のスイープ毎の同一距離レンジビンの信号に、帯域制限のフィルタリング処理を行って帯域制限信号を生成する。.

リサンプリング手段 1 3は、帯域制限信号に対し、空中線ビーム幅の 1 Z 2以下のリサンプリングを行ってリサンプリング信号を生成し、レーダビデオ信号の情報圧縮を行う。なお、フィルタ手段 1 2とリサンプリング手段 1 3の圧縮処理の詳細は図 6〜図 1 1で後述する。

レーダビデオ再生装置 2 0に対し、ビームエンベロープ算出手段 2 1は、リサンプリング信号から、ビームエンベロープ（包絡線）を算出する。スイープ補間手段 2 2は、ビームエンベロープにもとづき、スイープを発生させて、欠落したスイープを補間してレーダビデオ信号を再生する。 0ノ八変換手段2 3は、再生したディジタルのレーダビデオ信号を D/A変換して、アナログのレ一ダビデオ信号を生成する。なお、ビームエンベロープ算出手段 2 1とスイープ補間手段 2 2については図 1 2で後述する。

次に従来の圧縮処理である、更新スキャンの低レート伝送、スイープ平均化及び距離方向パルス幅伸張について説明する。

図 2は P P I画面を示す図である。 P P I (Plane Position Indicator) 画面は、レーダビデオ画像を表示する画面であり、中心点からの放射状方向の隔たりが距離を表し、半径ベクトル（スイープと呼ぶ）の角度が方位を表す。また、スィープ 1回転が 1スキヤンであり、 2回目以降のスキャンを更新スキャンと呼ぶ。更新スキャンの低レート伝送とは、更新スキャンの数を削減して（例えば、一定時間内に更新スキャンが 1 0回あったら、これを 5回に減らすなど）レ一ダビデォ信号を伝送することであり、このような処理を行うことで、圧縮処理を実現する。

また、スイープ平均化とは、複数スイープの平均をとつて（例えば、図に示す範囲 H I内にある複数のスイープを平均化して、 1本のスイープにする）レーダビデオ信号を伝送することであり、このような処理を行うことで、圧縮処理を実現する。

図 3はレーダビデオ信号を示す図である。縦軸は振幅、横軸は距離（時間）である。図 2で示した 1本のスイープのレーダビデオ信号は、一定周期でサンプルしたサンプリングデータの集まりである。また、サンプリング間隔をレンジビンと呼ぶ。

レーダビデオ信号は、原点（電磁波を発生するアンテナがある位置）に近いほど反射信号は強くなるため振幅レベルは大きく、原点から遠くなるほど反射信号は弱くなるため振幅レベルは小さくなる。また、目標物が存在するポイントで振幅レベルの上昇が見られる。

ここで、距離方向パルス幅伸張とは、複数のサンプリングデータの平均をとつて（例えば、図に示す範囲 H 2内にある複数のサンプリングデータを平均化して、 1本のサンプリングデータにする）レーダビデオ信号を伝送することであり、このような処理を行うことで、圧縮処理を実現する。

ここで上記 3つの従来の圧縮技術の問題点として、更新スキャンの低レート伝送では、データ伝送の更新レートを落として 1スキャン分（1画面分）のレーダビデオ信号を送るため、リアルタイム性に欠ける。

図 4はスイープ平均化の問題点を示す図である。スイープ平均化では、方位方向に近接した目標同志の重なりが発生し、方位分解能が劣化してしまう。

図 5は距離方向パルス幅伸張の問題点を示す図である。距離方向パルス幅伸長は、いくつかのレンジビンを平均化することになるため、距離方向に近接した目標同志の重なりが発生し、距離分解能が劣化してしまう。

このように従来の圧縮技術では、いずれも信号の品質を劣化させ、情報の精度を欠落させてしまう。本発明ではこれらの問題点を解決し、レーダビデオ信号の伝送量を落としても監視に必要な方位分解能、距離分解能、目標有無の識別及び追尾処理等に必要な信号対雑音比を確保し、かつレーダのもつ走査速度（更新レ一ト）に対するリアルタイム性を確保するレーダビデオ伝送システムを提供する。次にフィルタ手段 1 2について説明する。図 6はスイープ毎の同一距離レンジビンを示す図である。図は、 1画面分の l〜nスイープのレーダビデオ信号を示している。同一距離レンジビンとは図に示すように、各スイープの同一距離のレンジビン r 1〜 r nのことである。

フィルタ手段 1 2は、スイープ毎の同一距離レンジビンの信号を帯域制限フィル夕に通して不要成分を除去し、帯域制限信号を生成する。このフィル夕リング処理を行うことで、次段のリサンプリング処理時のデータ精度を確保することができる。

次にリサンプリング手段 1 3について説明する。図 7は空中線ビーム幅及びリサンプリング ·ポイントを示す図である。

レーダビデオ信号を空中線ビームで表した場合、空中線ビームのスペクトラムのピークから電力が 5 0 %下がったところの信号幅をビ一ム幅と呼ぶ。このビーム幅の長さは方位分解能と等しい。

ここで、リサンプリング手段 1 3は、帯域制限信号に対して、リサンプリング処理を施してスイープ数を削減することにより、情報圧縮を行う。この場合、信号の最高周波数の 2倍以上の速度でサンプリングすれば原信号を再生できることになる。したがって、本発明ではビーム幅の 1 Z 2以下のリサンプリングを行うことで、方位分解能を確保する。例えば、 1スイープのビーム幅が 1 ° ならば 1 画面 3 6 0 ° であるから、少なくとも 7 2 0ポイントのリサンプリングを行えばよいことになる。

なお、図の下側は、ビーム幅の 1 / 2のリサンプリングとして、 3ポイントのリサンプリングを行っている場合と、 2ポイントのリサンプリングを行っている場合を示している。

次に周波数スペクトラムから見た圧縮処理について説明する。図 8はレーダビデォ信号の S ZNスペクトラムを示す図である。縦軸は電力、横軸は周波数である。図は、レーダビデオ信号の信号エネルギースペクトラム Sと、雑音エネルギ —スぺクトラム Nを示している。雑音エネルギースぺクトラム Nは f r、 2 f r、 · · ·の間隔で分布している。

図 9はフィルタ通過後のレーダビデオ信号の S /Nスぺクトラムを示す図である。

縦軸は電力、横軸は周波数である。図に示すように、レーダビデオ信号は、フィル夕手段 1 2により、帯域制限のフィルタリング処理が施されて、雑音エネルギ一は周波数 f sまで減少する。雑音エネルギースペクトラム N aは図のような分布になる。

図 1 0はリサンプリング後のレーダビデオ信号の S ZNスペクトラムを示す図である。フィルタを通さずにリサンプリングした場合を示している。縦軸は電力、横軸は周波数である。図に示すように、リサンプリング時の畳み込みにより、雑音エネルギースペクトラム N bは概ね f r / f s倍増加している。

図 1 1はリサンプリング後のレーダビデオ信号の S /Nスペクトラムを示す図である。フィルタ通過後にリサンプリングする本発明の処理の場合を示している縦軸は電力、横軸は周波数である。帯域制限のフィルタリング処理を施した後にリサンプリングした場合は、雑音エネルギースペクトラム N cは、図に示すような分布になり、図 9で示したフィルタ通過後の S /N比が概ね保たれることがわかる。

次にレーダビデオ再生装置 2 0内のビームエンベロープ算出手段 2 1とスィープ補間手段 2 2について説明する。図 1 2は再生処理の流れを示す図である。ビームエンベロープ算出手段 2 1は、リサンプリングにより損なわれた空中線ビーム形状を復元するため、リサンプリング信号にイン夕ポレーシヨン 'フィル夕リング処理を施して、もとのスイープサンプリング間隔ごとの近似ビームェンベロ一プ値を算出する。そして、スイープ補間手段 2 2は、スイープデータを発生させ、欠落したスイープデータを補間して、もとの信号波形に近いレーダビデォ信号を形成する。

以上説明したように、本発明のレーダビデオ圧縮装置 1 0が行う圧縮処理は、レーダビデオ信号を A/D 変換処理した後、スイープ毎の同一距離レンジビンのデータに帯域制限フィルタリング処理を行い、その後、ビーム幅の 1 / 2に相当する周期にて、表示に必要な距離分のリサンプリングを行う構成とした。また、本発明のレーダビデオ再生装置 2 0が行う再生処理は、レーダビデオ圧縮装置 1 0から送信されたリサンプリング信号を受信し、ビームエンベロープを算出する。そして、ビームエンベロープにもとづき、スィ一プを発生させて、欠落したスイープを補間してレーダビデオ信号を再生する構成とした。

これにより、方位分解能を確保して、レーダビデオ信号を効率よく圧縮することができるので、レ一ダビデオ信号の伝送品質を向上させ、かつ高精度のシステムを構築することが可能になる。

次に第 2の実施の形態のレーダビデオ伝送システムについて説明する。図 1 3 はレーダビデオ伝送システムの原理図である。第 2の実施の形態のレーダビデオ伝送システム 2は、レーダビデオ圧縮装置 3 0と、レーダビデオ再生装置 4 0とから構成され、レーダビデオ信号の圧縮 ·再生による伝送制御を行う。レ一ダビデォ信号の圧縮 ·再生処理としては、距離方向における、レーダビデオ信号の振幅データの上位ビット ·下位ビットのデータ抽出処理及び再生処理を行う。レーダビデオ圧縮装置 3 0において、 AZD変換手段 3 1は、レーダ監視で生成されたアナログのレーダビデオ信号を、ディジタル信号に変換する。

ビット伝送制御手段 3 2は、 1スイープのレーダビデオ信号に対し、第 1の伝送制御もしくは第 2の伝送制御のいずれかを行う。第 1の伝送制御は、振幅レべルの低い下位ビットは常時伝送する。また、目標物を検出した場合（レーダの近傍を除いて所定レベルを超える振幅を検出した場合）には、下位ビットに加えて、振幅レベルの高い上位ビットも伝送する。すなわち、目標物を検出した場合には、フルビット（上位ビット +下位ビット）を伝送する。

第 2の伝送制御は、目標物がない場合（レーダの近傍を除いて所定レベルを超える振幅を検出しない場合）及び微弱な信号レベルの目標物を検出した場合は下位ビットのみを伝送する。また、目標物を検出した場合には、上位ビットのみを达する。

識別符号付加手段 3 3は、上位ビットと、下位ビットを識別するための識別符号を伝送時に付加する。

選択手段 3 4は、フルビットの階調性を必要とする場合には、第 1の伝送制御を選択し、フルビットの階調性を必要としない場合には、第 2の伝送制御を選択する

具体的には、レーダビデオ信号の再生側で、目標の信号強度による識別を行う場合やクラッ夕（海面、雨などによる不要な反射波）の中から目標を自動検出するための C F A R (Constant False Alarm Rate) 処理を行う場合等、フルビットの階調性が必要となる場合には第 1の伝送制御を選択する。また、クラッ夕が小さく、 C F A R処理を用いない場合には第 2の伝送制御を選択する。

なお、 C F A R処理とは、雑音、クラッタ等の強度が変化しても、これらにより引き起こされる誤警報を一定の生起率に保つ処理のことをいう。

レーダビデオ再生装置 4 0に対し、ビット認識手段 4 1は、送信された圧縮信号を受信し、識別符号にもとづいて、上位ビットと下位ピットの認識を行う。ビット配列手段 4 2は、認識したビッ卜列を配列してレーダビデオ信号を再生する。 DZA変換手段 4 3は、再生したディジタルのレーダビデオ信号を DZA変換して、アナログのレーダビデオ信号を生成する。

図 1 4はレーダビデオ信号を示す図である。縦軸は振幅、横軸は距離（時間）である。振幅 Lから上を上位ビットで表し、振幅 Lから下を下位ビットで表すと、上位ビット側は、下位ビット側に比べて情報量がはるかに少ないことがわかる。第 2の実施の形態では、レーダビデオ信号のこのような特徴を利用して圧縮処理を行うものである。次に下位ピットは常時伝送し、上位ビットは目標物の検出時のみ伝送する第 1 の伝送制御の圧縮率について説明する。レーダビデオ信号の距離方向に対する振幅分布は、目標信号が存在する範囲より存在しない範囲の方がはるかに大きいため、レベルの低い側に集中する特性を有する。

また、船舶等の海上監視の場合、 1画面で目標物が検出される割合（目標物が画面に映し出される割合）は、一般的に 1画面の全面積の 10 %以内である。ここで、 A =フルビット数、 N=下位ビット数とすれば、圧縮率 C 1は、【数 1】

C 1 =N/A+ (A - N) /AX 0. 1 + 1/ A · · · (1) となる。ここで、 NZAは下位ビットの存在割合、（A_N) ZAX0. 1は上位ビットの存在割合、 1ZAは識別符号 1ビット分の存在割合である。

次に下位ビットまたは上位ビッ卜のどちらかを伝送する第 2の伝送制御の圧縮率について説明する。レーダビデオ信号を監視する上で重要なことは、信号レべルの低い小信号目標の検出である。目標信号が小さい場合は、ノイズの中に埋もれてしまうか、ノィズレベルに近いためレーダビデオ信号には強弱の階調性が必要となる。

一方、レベルの高い信号は明らかに目標であると認識できるため、表示器での監視の場合には階調性は要求されない。この点に着目し、レーダビデオのレベルの高い側と低い側に分けて伝送させることで、本来のレーダ監視に必要なビデオ信号品質を確保することができる。

したがって、第 2の伝送制御では、目標物が検出される場合には振幅値の上位ビットのみを伝送させ、目標物のないとき（ノイズ成分）及び微弱目標等の信号レベルの小さいときには下位ビットのみを伝送させる。

第 2の伝送制御では、上位ビットの信号が存在するときは下位ビットが存在しないため階調が粗くなるが、表示器による監視だけの場合、上記の理由により有効である。ここで、 A =フルビット数、 N =下位ビット数とすれば、圧縮率 C 2は、

【数 2】

C 2= (NZA) X 0. 9+ (A-N) /AX 0. 1 + 1/ A · · · (2) となる。ここで、（N/A) X 0 . 9は下位ビットの存在割合、（A— N) /A X 0 . 1は上位ビットの存在割合、 1 /Aは識別符号 1ビット分の存在割合である。

以上説明したように、第 2の実施の形態のレーダビデオ伝送システム 2は、下位ビットは常時伝送し、上位ビットは目標物の検出時のみ伝送する第 1の伝送制御と、下位ビットまたは上位ビットのどちらかを伝送する第 2の伝送制御と、のいずれかの制御でレーダビデオ信号の情報を圧縮し、再生側では識別符号にもとづいて、ビットを認識、ビット配列を行う構成とした。

これにより、距離分解能を確保して、レーダビデオ信号を効率よく圧縮することができるので、レーダビデオ信号の伝送品質を向上させ、かつ高精度のシステムを構築することが可能になる。

次に第 3の実施の形態のレーダビデオ伝送システムについて説明する。第 3の実施の形態のレーダビデオ伝送システムは、上記で説明した第 1の実施の形態のレーダビデオ伝送システム 1と、第 2の実施の形態のレーダビデオ伝送システム 2を組み合わせたシステムである。

図 1 5はレーダビデオ圧縮装置の構成を示す図である。レーダビデオ圧縮装置 5 0は、第 3の実施の形態のレーダビデオ伝送システムの圧縮側の装置である。

A/D部 5 1は、アナログのレーダビデオ信号を AZD変換する。フィル夕部 5 2は、ディジタルのレーダビデオ信号に対し、帯域制限フィルタリング処理を施す（フィル夕部 5 2の詳細は図 1 6、図 1 7で後述する）。

リサンプルタイミング発生部 5 3 bは、方位信号とレーダスィ一プの繰返信号によりタイミング信号を発生する。ビーム 1 / 2ゲート部 5 3 aは、この夕イミング信号にもとづいて、ビーム幅の 1 2以下に相当する周期で各スイープデ —夕のリサンプリングを行う。この時点で、方位方向のデータ量が減少（圧縮）する。

そして、リサンプリングされた 1スイープ内のデータに対し、距離方向の処理を行うため、転送するレーダビデオデータはフルビット、上位ビット、下位ビットのラインに分けられて、ラッチ 5 6 a〜5 6 cへ入力する。

タイミング発生部 5 5は、入力クロックにもとづいて、ラッチ 5 6 a〜5 6 c に入力すべき保持タイミング信号を発生する。ラッチ 5 6 a〜5 6 cは、保持タイミング信号にもとづいて、フルビット、上位ビット、下位ビットを保持する。上位ピットデータ検出部 5 4は、上位ビットのラインについて、データ有無の検出を行い、この結果に応じた 1ビットの上位/ 下位の識別を示す識別符号を生成する。例えばここでは、識別符号 = 1ならば上位ビット有り、識別符号 = 0 ならば上位ビット無し（下位ビットのみ）とする。

ビットセレクタ 5 7は、識別符号と、圧縮モード（第 1の伝送制御/第 2の伝送 = 0 / 1の 1ビット信号）の状態に応じて、フルビット、上位ビット、下位ビットのいずれかをセレクトして出力する。この時点で距離方向のデ一夕量が減少 (圧縮）する。

ここで、圧縮モードが 0、識別符号が 0ならば下位ビットを出力し、圧縮モードが 0、識別符号が 1ならばフルビットを出力する。また、圧縮モードが識別符号が 0ならば下位ビットを出力し、圧縮モードが 1、識別符号が 1ならば上位ビットを出力する。

F I F 0 5 8は、入力クロックにもとづいて、ビットセレクタ 5 7からの出力データと、上位ビットデータ検出部 5 4からの識別符号とを格納する。伝送系ィンタフェース部 5 9は、インタフェース制御を行って、 F I F O 5 8に格納されている圧縮されたデータ及び識別符号を伝送する。

図 1 6はフィルタ部 5 2の構成を示す図である。カウンタ 5 2 bは、クロックを計数する。 R OM 5 2—1は、カウンタ 5 2 bからの出力信号にもとづいて、メモリ M lのアドレスを指定するアドレス信号を発生する。 R OM 5 2— 2は、カウンタ 5 2 bからの出力信号にもとづいて、メモリ M 2のアドレスを指定するアドレス信号を発生する。

タイミング発生部 5 2 aは、メモリ M l、 M 2のリード/ライト制御を行う夕イミング信号を発生する。

メモリ M lは、書き込み処理時には、タイミング発生部 5 2 aからのタイミング信号（W) 、 R OM 5 2— 1からのアドレス信号及びクロックにもとづいて、 AZD部 5 1でディジ夕ルイヒされた空中線ビーム幅内に相当する数スイープのデ一夕を、距離方向データ列 D 1の順に書き込む。メモリ Mlは、読み出し処理時には、タイミング発生部 52 aからのタイミング信号（R) 、 ROM52 _ 1からのアドレス信号及びクロックにもとづいて、方位方向データ列 d 1の順で読み出す。このような、書き込み/読み出し処理により、同一距離レンジビンの信号が出力する。

帯域制限フィルタ 52 cは、リサンプル時の精度を確保するため、同一レンジビンごとの信号列に帯域制限のフィル夕リング処理を施す。

メモリ M2は、書き込み処理時には、タイミング発生部 52 aからのタイミング信号（W) 、 ROM52— 2からのアドレス信号及びクロックにもとづいて、帯域制限フィルタ 52 cからの出力信号を、方位方向データ列 d 2の順に書き込む

メモリ M2は、読み出し処理時には、タイミング発生部 52 aからのタイミング信号 (R) 、 ROM52— 2からのアドレス信号及びクロックにもとづいて、距離方向データ列 D 2の順で読み出す。

図 17はメモリ Ml、 M 2に対するデータの入出力の方向を示す図である。左側の図は、 mレンジビン、 nスイープを表す PP Iを示している。右側の図は m レンジビン、 nスイープをマトリックス状に表した図である。

まず、メモリ M 1へのデータの書き込みは、矢印 Y 1の方向から n 1、 n 2、 · · ·の順に書き込まれる（距離方向データ列 D 1) 。また、メモリ Mlからのデ一夕の読み出しは、矢印 Y2の方向から ml、 m2、 · · 'の順に読み出される（方位方向データ列 d l) 。

一方、メモリ M2へのデータの書き込みは、矢印 Y2の方向から ml、 m 2、 · · ·の順に書き込まれる（方位方向データ列 d 2) 。また、メモリ M2からのデ一夕の読み出しは、矢印 Y1の方向から n l、 η2、 · · 'の順に読み出される（距離方向データ列 D 2) 。

図 18はレーダビデオ再生装置の構成を示す図である。レーダビデオ再生装置

60は、第 3の実施の形態のレーダビデオ伝送システムの圧縮側の装置である。伝送系インタフェース部 61は、レーダビデオ圧縮装置 50から伝送された伝送信号を受信してインタフェース制御を行う。 F I F062は、伝送信号を入力クロックにもとづいて格納する。上位/下位ビット識別部 63は、 F I F062からの出力信号に含まれる識別符号にもとづいて、上位ビット、下位ビットの識別を行う。タイミング発生部 6 4 aは、クロックと、上位/下位ビット識別部 63の識別結果とにもとづいて、ラッチ 65 a、 65 bに入力すべき保持タイミング信号を発生する。

ラッチ 65 a、 65 bは、保持タイミング信号にもとづいて、 F I F062からの出力信号を保持し、ラッチ 65 aは上位ビットを出力し、ラッチ 65 bは下位ビットを出力する。ここで距離方向のデータが復元する。

メモリ 66は、ラッチ 65 a、 65 bから出力される上位ビット及び下位ビットを格納する。補間値演算部 67は、メモリ 66からの出力信号に対し、存在するサンプルデータ間で数スィ一プの近似ビームェンベロ一プに相当する補間値を演算する。

タイミング発生部 64 bは、クロックにもとづいて、スイープ発生タイミングを生成する。信号発生部 68は、スイープ発生タイミング毎にスイープを発生する。ここで方位方向のデ一夕が復元する。 0 八部69は、 DZA変換を行って、アナログのレーダビデオ信号を再生させる。

次に例をあげて圧縮率を試算し、本発明の効果について説明する。まず、レーダビデオ伝送システム 1の方位方向の圧縮処理について説明する。方位方向抽出対象となるレーダスイープ内の距離方向のサンプリングは、ビーム幅の 1 / 2の時間間隔で行う。

したがって、 1スキャンの全データ数 Kは、

【数 3】

K= (360° /0. 5 Θ BW) XPR 1/ (r/2) · · · (3) なお、 SBWはビーム幅、 PR Iは繰り返し周期、てはレーダの送信パルス Ψ; である。また、（360 ° 0. 5 Θ BW) はスイープ本数を表し、 PR IZ

(て /2) はスイープ 1本のデータ数を表す。

ここでビーム幅 0 BW= 1 ° 、繰返周期 PR 1 = 0. 5ms、パルス幅て =0 5 S のとき、 1スキャンの全データ数 Kは、

【数 4】

K= (360° 0. 5° ) X 0. 5 ms / (0. 5 u s/2) = 1440000 · · · (4) また、空中線回転速度を 16 r pm (= 3. 75 sZ360 ° ) 、レーダビデォデ一夕の振幅符号コードを 8ビットとしたとき、 1スキャンあたりのデータ伝送速度 Vは

【数 5】

V= 1440000X 8ビット Z 3. 75 s = 3. 1Mbp s - · · (5) となる。

一方、圧縮処理なしの場合は 4 MHz X 8ビット =32Mb p sであるため、圧縮率は、 3. IMbp sZ32Mbp s=約 10%となる。なお、上記の 4M Hzとは、パルス幅て =0. 5 sのとき周波数帯域は 2 MHzであり、これを元の周波数帯域の 2倍でサンプリングするので 4MHzとなる。

次にレーダビデオ伝送システム 2の距離方向の圧縮処理について説明する。レ一ダビデオデ一夕の振幅符号コードを 8ビット、上位ビット及び下位ビットを各 4ビットとすると、第 1の伝送制御の塲合、式（1) から圧縮率 C 1は、【数 6】

C 1 = (4/8 + (8— 4)ノ 8 X 0. 1 + 1,8)

X 100 = 67. 5 % · · · (6) また、第 2の伝送制御の場合、式（2) から圧縮率 C 2は、

【数 7】

C 2= (4/8 X 0. 9 + (8-4) /8 X 0. 1 + 1/8)

X 100 = 62. 5 % · · · (7) 式（1) 、式（2) から、第 2の伝送制御は、第 1の伝送制御より圧縮率が 5%改善効果があることがわかる。また、第 2の伝送制御は、上位ビット数、下位ビット数を同じにして、常時同一ビット数で送ることにより F I F〇処理等の軽減が図れる。

以上説明したように、本発明のレーダビデオ伝送システムは、レーダビデオ信号に対し、方位方向のデータ圧縮処理及び距離方向のデ一夕圧縮処理を行い、再生時には、ビームエンベロープ生成とスイープ補間処理、上位ビット、下位ビッ卜の配列処理を行う構成とした。これにより、伝送するレーダビデオ信号の品質劣化を最小限にとどめ、データ量を効果的に削減することが可能になる。また、必要分解能を確保し、レーダの受信機ノイズも含めたビデオ信号の復調、再生が可能となる。

以上説明したように、本発明のレーダビデオ伝送システムは、圧縮側では、レーダビデオ信号のスイープ毎の同一距離レンジビンに、帯域制限のフィルタリング処理を行い、その後、空中線ビーム幅の 1 / 2以下のリサンプリングを行って情報圧縮し、再生側では、ビームエンベロープの算出とスイープ補間を行ってレ —ダビデオ信号を再生する構成にした。これにより、レーダビデオ信号を効率よく圧縮することができるので、レーダビデオ信号の伝送品質を向上させ、かつ高精度のシステムを構築することが可能になる。

上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

Claims

請求の範囲

1 . レーダビデオ信号の圧縮 ·再生による伝送制御を行うレーダビデオ伝送システムにおいて、

レーダビデオ信号のスイープ毎の同一距離レンジビンに、帯域制限のフィル夕リング処理を行って帯域制限信号を生成するフィルタ手段と、前記帯域制限信号に対し、空中線ビ一ム幅の 1 Z 2以下のリサンプリングを行ってリサンプリング信号を生成し、前記レーダビデオ信号の情報圧縮を行うリサンプリング手段と、から構成されるレーダビデオ圧縮装置と、

前記リサンプリング信号から、ビームエンベロープを算出するビ一ムェンベロ

—プ算出手段と、前記ビームエンベロープにもとづき、スイープを発生させて、欠落したスイープを補間して前記レーダビデオ信号を再生するスイープ補間手段と、から構成されるレーダビデオ再生装置と、

を有することを特徴とするレーダビデオ伝送システム。

2 . レーダビデオ信号を圧縮して伝送するレーダビデオ圧縮装置において、レーダビデオ信号のスイープ毎の同一距離レンジビンに、帯域制限のフィル夕リング処理を行って帯域制限信号を生成するフィルタ手段と、

前記帯域制限信号に対し、空中線ビーム幅の 1 / 2以下のリサンプリングを行つてリサンプリング信号を生成し、前記レーダビデオ信号の情報圧縮を行うリサンプリング手段と

を有することを特徴とするレーダビデオ圧縮装置。

3 . 圧縮されたレーダビデオ信号を再生するレーダビデオ再生装置において、圧縮されたレーダビデオ信号であるリサンプリング信号から、ビームェンベロ

—プを算出するビームエンベロープ算出手段と、

前記ビームエンベロープにもとづき、スイープを発生させて、欠落したスィープを補間してレーダビデオ信号を再生するスイープ補間手段と、

を有することを特徴とするレーダビデオ再生装置。

4. レーダビデオ信号の圧縮 ·再生による伝送制御を行うレ一ダビデオ伝送システムにおいて、 1スイープのレーダビデオ信号に対し、振幅レベルの低い下位ビットは常時伝送し、目標物を検出した場合には、振幅レベルの高い上位ビット及び前記下位ビッ卜の両方を伝送する第 1の伝送制御と、目標物がない場合及び微弱な信号レべルの目標物を検出した場合は前記下位ビットのみを伝送し、目標物を検出した場合には、前記上位ビットのみを伝送する第 2の伝送制御と、のいずれか一方の伝送制御を行うビット伝送制御手段と、前記上位ビットと、前記下位ビットとを識別するための識別符号を伝送時に付加する識別符号付加手段と、から構成されるレーダビデオ圧縮装置と、

前記識別符号にもとづいて、前記上位ビットと前記下位ビットの認識を行うビット認識手段と、認識したビット列を配列して、レーダビデオ信号を再生するビット配列手段と、から構成されるレーダビデオ再生装置と、

を有することを特徴とするレーダビデオ伝送システム。

5 . 前記レーダビデオ再生装置が、フルビッ卜の階調性を必要とする場合には、前記第 1の伝送制御を選択し、フルビットの階調性を必要としない場合には、前記第 2の伝送制御を選択する選択手段をさらに有することを特徴とする請求項 4 記載のレーダビデオ伝送システム。

6 . レーダビデオ信号を圧縮して伝送するレ一ダビデオ圧縮装置において、

1スイープのレーダビデオ信号に対し、振幅レベルの低い下位ビットは常時伝送し、目標物を検出した場合には、振幅レベルの高い上位ビット及び前記下位ビットの両方を伝送する第 1の伝送制御と、目標物がない場合及び微弱な信号レべルの目標物を検出した塲合は前記下位ビットのみを伝送し、目標物を検出した場合には、前記上位ビットのみを伝送する第 2の伝送制御と、のいずれか一方の伝送制御を行うビット伝送制御手段と、

前記上位ビットと、前記下位ビットとを識別するための識別符号を伝送時に付加する識別符号付加手段と、

を有することを特徴とするレーダビデオ圧縮装置。

7 . 圧縮されたレーダビデオ信号を再生するレーダビデオ再生装置において、識別符号にもとづいて、受信した上位ビットと下位ピットの認識を行うビット認識手段と、認識したビット列を配列して、レーダビデオ信号を再生するビット配列手段と、を有することを特徴とするレーダビデオ再生装置。

8 . レーダビデオ信号の圧縮 ·再生による伝送制御を行うレーダビデオ伝送システムにおいて、

レーダビデオ信号のスイープ毎の同一距離レンジビンに、帯域制限のフィルタリング処理を行って帯域制限信号を生成するフィルタ手段と、前記帯域制限信号に対し、空中線ビーム幅の 1 / 2以下のリサンプリングを行ってリサンプリング信号を生成するリサンプリング手段と、前記リサンプリング信号に対し、振幅レベルの低い下位ビットは常時伝送し、目標物を検出した塲合には、振幅レベルの高い上位ビット及び前記下位ビットの両方を伝送する第 1の伝送制御と、目標物がない場合及び微弱な信号レベルの目標物を検出した場合は前記下位ビットのみを伝送し、目標物を検出した場合には、前記上位ビットのみを伝送する第 2の伝送制御と、のいずれか一方の伝送制御を行うビット伝送制御手段と、前記上位ビットと、前記下位ビットとを識別するための識別符号を伝送時に付加する識別符号付加手段と、から構成されるレーダビデオ圧縮装置と、

前記識別符号にもとづいて、前記上位ビットと前記下位ビットの認識を行うビット認識手段と、認識したビット列を配列して、前記リサンプリング信号を生成し、距離方向に対するレーダビデオ信号の再生を行うビット配列手段と、前記リサンプリング信号から、ビームエンベロープを算出するビームエンベロープ算出手段と、前記ビームエンベロープにもとづき、スイープを発生させて、欠落したスイープを補間して、方位方向に対するレーダビデオ信号の再生を行うスイープ補間手段と、から構成されるレーダビデオ信号再生装置と、

を有することを特徴とするレーダビデオ伝送システム。