WO2007043475A1 - レーダ装置とレーダサイト間調整方法 - Google Patents

レーダ装置とレーダサイト間調整方法 Download PDF

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Hiroshi Kajio
Toshio Nanba
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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Definitions

  • the present invention relates to an adjustment method for eliminating radio wave interference that occurs between a radar apparatus and a radar site.
  • a radio wave hereinafter referred to as a transmission signal
  • an interference station another nearby radar device
  • Radio waves hereinafter referred to as echo signals
  • Interference occurs when the center frequency of the received signal is close to the center frequency of the transmitted signal.
  • conventional radar equipment has an interference wave cancel function (“Revised radar technology” supervised by Takashi Yoshida, published by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, page 217).
  • the interference wave removal function As an example of the interference wave removal function, amplitude comparison between echo signals of a predetermined distance in a continuous pulse repetition period (PRI) is performed, and an echo signal having a large amplitude difference is regarded as an interference wave. There is a method to replace the echo signal with the amplitude value of the echo signal received by the previous PRI.
  • PRI continuous pulse repetition period
  • interference between the noise signals greatly affects the detection accuracy of the echo signal.
  • a nors compression radar system that uses short pulses and long pulses in the PRF, short pulses for short distance leak into the long pulse area for long distances, and the echo detection accuracy of long pulses decreases.
  • An object of the present invention is to provide a radar-based radar, regardless of whether the repetition frequency (PRF) of the interfering station is close, the number of interfering stations is large, or a plurality of types of transmission pulse signals are used.
  • a radar apparatus capable of reducing the influence on the signal processing data, thereby reducing the influence of the secondary echo or interference between the noise signals and improving the detection accuracy of the true echo signal; It is to provide a method for adjusting between radar sites.
  • a radar apparatus includes a generation unit that selectively generates a plurality of transmission signals having different center frequencies within an assigned frequency band, and a center of the transmission signal each time the transmission signal is emitted. And a control unit for changing the frequency.
  • the radar apparatus includes a generation unit that selectively generates transmission signals of a plurality of types of pulse widths or modulation methods, and the type of transmission signal each time the transmission signal is emitted. And a control unit for changing.
  • each radar site selectively generates a plurality of transmission signals having different center frequencies within an assigned frequency band, and the transmission signal A control unit that switches and controls the center frequency of the transmission signal each time it is launched, and controls the control unit so that the radar sites do not overlap each other in cooperation with each other.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a timing diagram showing an example in which interference waves are mixed and superimposed on a conventional radar device.
  • FIG. 3 shows that the present invention is applied to the interfered station and the center frequency is changed for each transmission.
  • the PRF and signal waveform of the interference station are the same as the interfered station and the center frequency for each transmission is constant.
  • FIG. 6 is a timing diagram illustrating an example when assumed.
  • FIG. 4 is a timing diagram showing an example in which the present invention is applied to both the interfered station and the interfering station to change the center frequency for each transmission.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a timing control unit 11 controls processing of the entire apparatus, and mainly controls processing timings of the transmission type signal generation unit 12, the frequency control unit 13, and the reception signal processing unit 14.
  • the transmission type signal generation unit 12 generates a transmission type signal having a predetermined PRF, pulse width, and modulation method in accordance with an instruction from the timing control unit 11.
  • the frequency control unit 13 controls the oscillation frequency of the local oscillator 15 and the pass frequency band of the first bandpass filter 17, and the received signal processing unit 14 performs processing for detecting a target from the received echo signal.
  • the transmission type signal generated by the transmission type signal generation unit 12 is mixed with the local signal output from the local oscillator 15 by the first mixer 16, and RF (Radio) Frequency) band signal.
  • the first frequency band filter 17 removes the video frequency component signal, and only the desired frequency component signal is extracted.
  • the signal extracted here is amplified by the first amplifier 18 to become a transmission signal, supplied to the antenna unit 20 by the circulator 19, and radiated from the antenna unit 20 to the space.
  • the echo signal radiated into the space and reflected by the target is captured by the antenna unit 20 and supplied to the second amplifier 21 by the circulator 19.
  • the echo signal supplied to the second amplifier 21 is amplified by the second amplifier 21 and frequency-converted into a signal sent from the local oscillator 15 and a signal in the IF (intermediate frequency) band by the second mixer 22.
  • the second band pass filter 23 removes the signal of the video frequency component and unnecessary signals such as interference waves and secondary echoes having different center frequencies, and only the signal of the desired frequency component is extracted.
  • the extracted signal is supplied to the reception signal processing unit 14 and subjected to processing such as interference wave removal.
  • a feature of the present embodiment is that each time a transmission signal is emitted, the frequency control unit 13 switches the oscillation frequency of the local oscillator 15 and the frequency characteristics of the first bandpass filter 17 to be radiated into space. It has a function to vary the transmission frequency of the transmission signal.
  • FIG. 2 shows an example in which interference waves are mixed and superimposed on a conventional radar device.
  • the PRF, signal waveform, and center frequency of this interference wave are the same as those of the transmission signal from the interfered station. Assume that there is. In this case, the level of the echo signal detected after passing through the interference wave elimination function becomes higher than the true echo signal, so there is a possibility that the conventional radar apparatus will make a false detection.
  • Fig. 3 shows that the present invention is applied to an interfered station, and the center frequency of the transmission signal is changed to fl, 12, f3, f4 for each transmission.
  • the signal waveform is the same as that of the transmitted signal from the interfered station, and the center frequency for each transmission is assumed to be constant at f3.
  • the interference wave is removed from the echo signal when it passes through the second bandpass filter 23 except in the case of the center frequency force of the interfered station 3.
  • the signal level is higher than that of signals of other frequencies, so that it can be removed by the conventional interference wave removal function, and this allows the true echo to be removed. Signal detection is possible.
  • FIG. 4 shows that the present invention is applied to the interfered station, and the center frequency is changed to fl, 12, ⁇ , and f4 for each transmission.
  • the center frequency is changed to f4, ⁇ , 12, and fl for each transmission so that they do not overlap with each other at different timings.
  • the radar apparatus having the above configuration changes the center frequency of a transmission signal to be emitted by using a plurality of frequencies within the allocated frequency band for each transmission, and thereby the interference wave and The effect of secondary echo is reduced. Therefore, even when the repetition frequency (PRF) of the interfering station is close or the number of interfering stations is large, the influence of the interference wave on the received / processed data of the radar device can be reduced. Accordingly, it is possible to reduce the influence of the secondary echo and improve the detection accuracy of the true echo signal.
  • PRF repetition frequency
  • the frequency control unit 13 changes the oscillation frequency of the local oscillator 15 and the frequency characteristics of the first bandpass filter 17 for each transmission to vary the transmission frequency of the transmission signal radiated to the space.
  • the present invention is not limited to this, the frequency of the transmission seed signal transmitted from the transmission seed signal generation unit 12, the frequency of the signal processed by the reception signal processing unit 14, the first and second When the frequency characteristics of the bandpass filters 17 and 23 are changed, or when only the oscillation frequency of the local oscillator 15 is changed, or the frequency of the transmission seed signal transmitted from the transmission seed signal generator 12 and the received signal processing section This can be realized even when the frequency of the 14 signals to be processed is changed.
  • the type of transmission seed signal can be realized by applying an unmodulated pulse signal, amplitude and frequency modulated pulse signal, and can also be applied to a double superheterodyne transmission / reception system.
  • the function of the second band pass filter 23 that removes unnecessary signals such as interference waves with different center frequencies and secondary echoes and extracts only signals of the desired frequency components It can also be realized by digital processing.
  • the present invention when the present invention is applied to all radar devices of radar sites in the same assigned frequency band, the frequency of the transmission signal does not overlap each other in cooperation with each other. By controlling the switching, mutual interference is avoided. Therefore, there is a possibility that the allocated frequency band can be narrowed, and the invention is very effective in terms of effective use of the frequency band.
  • the present invention is not limited to the above embodiments as they are, but can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the implementation stage.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
  • Industrial applicability The present invention is applicable to all primary radar devices such as ASR (Airport Surveillance Radar), PAR (Precision Approach Radar), and WZR (Weather Radar).

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Abstract

　割当周波数帯域内で互いに中心周波数の異なる複数の送信信号を選択的に生成する送信信号生成部１２，１５～１７に対し、周波数制御部１３により、送信信号を発射する毎に送信信号の中心周波数を切り替え制御する。すなわち、レーダ装置に割り当てられている帯域内で、発射する送信信号の中心周波数を送信毎に切り替え制御することで、干渉波、二次エコーの影響を低減させるものである。

Description

明 細 書
レーダ装置とレーダサイト間調整方法
技術分野
[0001] 本発明はレーダ装置とレーダサイト間に生じる電波干渉を解消するための調整方 法に関する。
背景技術
[0002] レーダ装置（以下、被干渉局）では、近接した他のレーダ装置（以下、干渉局）から 発射された電波（以下、送信信号)、又は干渉局から発射され物標によって反射され た電波 (以下、エコー信号)を受信する場合がある。この受信した信号の中心周波数 が送信信号の中心周波数に近い場合には干渉を生じる。このため、従来のレーダ装 置では、干渉波除去機能を具備している（「改訂レーダ技術」吉田孝監修、社団法人 電子情報通信学会発行 217頁)。干渉波除去機能の例としては、連続したパルス 繰返周期（PRI : Pulse Repetition Interval)における所定距離のエコー信号同士の振 幅比較を行い、振幅差が大きいエコー信号を干渉波とみなして、そのエコー信号を その前の PRIで受信したエコー信号の振幅値に置き換える方法がある。
[0003] ところが、実際には、干渉局のパルス繰返周波数（PRF : Pulse Repetition Frequenc y)が近い場合、又は干渉局の数が多い場合には、複数の干渉波を連続して受信す ることとなり、これらの干渉波がレーダ信号処理データの精度に影響を及ぼしている。
[0004] また、同様の問題として、複数種類のパルス幅や変調方式を有する送信信号を発 射するレーダ装置においては、微弱な真のエコー信号に二次エコーが重畳すると、 真のエコー信号の検出が困難であった。
[0005] さらに、複数種の送信パルス信号を用いるレーダ装置では、ノ ルス信号間の干渉 がエコー信号の検出精度に大きな影響を与える。例えば PRF内で短パルスと長ノ ル スを用いるノルス圧縮レーダ装置では、近距離用の短パルスが遠距離用の長パルス 領域に漏れ込み、長パルスのエコー検出精度が低下してしまう。
[0006] 以上述べたように、従来のレーダ装置では、干渉局の繰返周波数 (PRF)が近 、場 合あるいは干渉局の数が多い場合には、干渉波によってレーダ信号処理データの 精度に悪影響が出ている。また、二次エコーの影響が増大して真のエコー信号の検 出精度が劣化する問題もある。さらに、複数種の送信ノ ルス信号を用いる場合には、 パルス信号間の干渉がエコー信号の検出精度に大きな影響を与えてしまう。
発明の開示
[0007] 本発明の目的は、干渉局の繰返周波数 (PRF)が近い場合、干渉局の数が多い場 合、複数種の送信パルス信号を用いる場合のいずれにおいても、干渉波によるレー ダ信号処理データへの影響を低減させることができ、これによつて二次エコーの影響 、あるいはノ ルス信号間の干渉を低減し、真のエコー信号の検出精度を向上させる ことのできるレーダ装置とレーダサイト間調整方法を提供することにある。
[0008] 本発明に係るレーダ装置は、割当周波数帯域内で互いに中心周波数の異なる複 数の送信信号を選択的に生成する生成ユニットと、前記送信信号を発射する毎に、 前記送信信号の中心周波数を変化させる制御ユニットとを具備する。
[0009] また、本発明に係るレーダ装置は、複数種類のパルス幅または変調方式による送 信信号を選択的に生成する生成ユニットと、前記送信信号を発射する毎に、前記送 信信号の種類を変化させる制御ユニットとを具備する。
[0010] また、本発明に係るレーダサイト間調整方法は、それぞれのレーダサイトが、割当 周波数帯域内で互いに中心周波数の異なる複数の送信信号を選択的に生成する 生成ユニットと、前記送信信号を発射する毎に、前記送信信号の中心周波数を切替 制御する制御ユニットとを具備し、レーダサイトそれぞれが互いに連携して重ならな ヽ ように前記制御ユニットの制御を実行することを特徴とする。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成の例を示すブロック図で ある。
[図 2]図 2は、従来方式のレーダ装置に干渉波が混入し重畳した場合の例を示すタイ ミング図である。
[図 3]図 3は、被干渉局に本発明を適用して送信毎に中心周波数を変化させ、干渉 局の PRF及び信号波形は被干渉局と同一で且つ送信毎の中心周波数は一定と仮 定した場合の例を示すタイミング図である。 [図 4]図 4は、被干渉局、干渉局双方に本発明を適用して送信毎に中心周波数を変 化させるようにした場合の例を示すタイミング図である。
発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
[0013] 図 1は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成の例を示すブロック図である
。図 1において、タイミング制御部 11は装置全体の処理を制御するもので、主に送信 種信号発生部 12、周波数制御部 13及び受信信号処理部 14それぞれの処理タイミ ングを制御する。
[0014] 上記送信種信号発生部 12は、予め決められた PRF、パルス幅、変調方式の送信 種信号をタイミング制御部 11からの指示に従って発生する。また、上記周波数制御 部 13は局部発振器 15の発振周波数、第 1バンドパスフィルタ 17の通過周波数帯域 の制御を行い、受信信号処理部 14は受信エコー信号から目標を検出する処理を行
[0015] 上記タイミング制御部 11の駆動制御により、送信種信号発生部 12で発生された送 信種信号は、局部発振器 15から出力されるローカル信号と第 1ミキサ 16で混合され て RF (Radio Frequency)帯の信号に変換される。この RF帯の送信種信号は、第 1バ ンドパスフィルタ 17で映像周波数成分の信号が除去され、これによつて所望の周波 数成分の信号のみが抽出される。ここで抽出された信号は、第 1増幅器 18で増幅さ れて送信信号となり、サーキユレータ 19によって空中線部 20に供給され、当該空中 線部 20から空間へ放射される。
[0016] 上記送信信号が空間に放射されて物標で反射されたエコー信号は空中線部 20で 捕捉され、サーキユレータ 19によって第 2増幅器 21に供給される。この第 2増幅器 21 に供給されたエコー信号は、第 2増幅器 21で増幅され、局部発振器 15から送出され る信号と第 2ミキサ 22で IF (intermediate frequency)帯の信号に周波数変換される。 そして、第 2バンドパスフィルタ 23で映像周波数成分の信号、及び中心周波数の異 なる干渉波や二次エコー等の不要信号が除去されて所望の周波数成分の信号のみ が抽出される。ここで抽出された信号は、受信信号処理部 14に供給され、干渉波除 去等の処理を施される。 [0017] 本実施形態の特徴は、送信信号を発射する毎に、周波数制御部 13によって局部 発振器 15の発振周波数、第 1バンドパスフィルタ 17の周波数特性を切り替えることに より、空間へ放射される送信信号の送信周波数を可変する機能を具備する点である
[0018] 上記構成において、以下、図 2、図 3及び図 4を参照して本発明の作用について述 ベる。
[0019] 図 2は従来方式のレーダ装置に干渉波が混入し重畳した場合の例であり、この干 渉波の PRF、信号波形及び中心周波数は被干渉局からの送信信号のものと同一で あるものと仮定している。この場合、干渉波除去機能を通過して検出したエコー信号 のレベルが真のエコー信号より大きくなつてしまうため、従来のレーダ装置では誤検 出をする可能性がある。
[0020] 図 3は、被干渉局に本発明を適用して、送信毎に送信信号の中心周波数を fl、 12、 f 3、 f4と変化させるものとし、干渉局からの干渉波の PRF及び信号波形は被干渉局か らの送信信号のものと同一で、且つ送信毎の中心周波数は f3で一定と仮定した場合 の例である。この場合、被干渉局の中心周波数力 ¾3の場合を除いて、第 2バンドパス フィルタ 23を通過した際に干渉波がエコー信号から除去される。
[0021] 尚、中心周波数力 ¾3の場合には、他の周波数の信号より信号レベルが大きくなるの で、従来の干渉波除去機能で除去することが可能であり、これによつて真のエコー信 号検出が可能となる。
[0022] 図 4は、被干渉局に本発明を適用して、送信毎に中心周波数を fl、 12、 β、 f4と変化 させるものとし、さらに干渉局にも本発明を適用して、被干渉局とは異なるタイミング で互いに重ならないように、送信毎に中心周波数を f4、 β、 12、 flと変化させるようにし た場合の例である。このように、被干渉局、干渉局双方に本発明を適用することにより 、第 2バンドパスフィルタ 23を通過した際に干渉波は全て除去されることになる。
[0023] また、図 2、図 3及び図 4の干渉波を二次エコーに置き換えると、本発明が二次ェコ 一除去に関しても有効であることがわかる。
[0024] したがって、上記構成によるレーダ装置は、割当周波数帯域内の複数の周波数を 使用し発射する送信信号の中心周波数を送信毎に変化させることで、干渉波、及び 二次エコーの影響を低減させるようにしている。従って、干渉局の繰返周波数 (PRF )が近 、場合あるいは干渉局の数が多 、場合にぉ 、ても、干渉波によるレーダ装置 の受信 ·処理したデータへの影響を低減させることができ、これに合わせて二次ェコ 一の影響を低減し真のエコー信号の検出精度を向上させることができる。
[0025] 尚、上記実施形態では、送信毎に周波数制御部 13によって局部発振器 15の発振 周波数、第 1バンドパスフィルタ 17の周波数特性を変化させ、空間へ放射される送信 信号の送信周波数を可変するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく 、送信種信号発生部 12から送出する送信種信号の周波数、受信信号処理部 14の 処理する信号の周波数、第 1及び第 2バンドパスフィルタ 17, 23の周波数特性を変 化させた場合、又は局部発振器 15の発振周波数のみを変化させた場合、又は送信 種信号発生部 12から送出する送信種信号の周波数、受信信号処理部 14の処理す る信号の周波数を変化させた場合でも実現することが可能である。また、送信種信号 の種類も無変調パルス信号、振幅及び周波数変調パルス信号を適用しても実現可 能であり、またダブルスーパーヘテロダイン方式の送受信システムにも適用可能であ る。また、第 2バンドパスフィルタ 23における、中心周波数の異なる干渉波や二次ェ コ一等の不要信号を除去して、所望の周波数成分の信号のみを抽出する機能は、フ 一リエ変換処理等のデジタル処理で実現することも可能である。
[0026] また、本発明を同一割当周波数帯域のレーダサイトのレーダ装置全てに適用した 場合には、レーダサイトそれぞれが互いに連携して重ならな 、ように上記実施形態の ように送信信号の周波数を切替制御することで、互いの干渉が回避される。このこと から、割当周波数帯域の狭帯域化も図れる可能性があり、周波数帯域の有効活用と いう観点でも非常に有効な発明である。
[0027] その他、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなぐ実施段階では その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体ィ匕できる。また、上記実施形 態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成 できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除して もよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 産業上の利用可能性 本発明は、例えば ASR ( Airport Surveillance Radar：空港監視レーダ）、 PAR (Prec ision Approach Radar:精測進入レーダ）、 WZR (Weather Radar :気象レーダ）等の 一次レーダ装置全般に利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 割当周波数帯域内で互いに中心周波数の異なる複数の送信信号を選択的に生成 する生成ユニットと、
前記送信信号を発射する毎に、前記送信信号の中心周波数を変化させる制御ュ ニットと
を具備することを特徴とするレーダ装置。
[2] 複数種類のパルス幅または変調方式による送信信号を選択的に生成する生成ュ -ッ卜と、
前記送信信号を発射する毎に、前記送信信号の種類を変化させる制御ユニットと を具備することを特徴とするレーダ装置。
[3] さらに、前記制御ユニットを起動して、受信信号力も前記中心周波数の近接した干 渉局から発射された送信信号、又は干渉局から発射され物標によって反射されたェ コー信号を除去する不要波除去ユニットを備えることを特徴とする請求項 1または 2記 載のレーダ装置。
[4] さらに、前記制御ユニットを起動して、前記送信信号の種類またはそのタイミング以 外の二次エコー信号を除去する二次エコー除去ユニットを備えることを特徴とする請 求項 1または 2記載のレーダ装置。
[5] それぞれのレーダサイトが、割当周波数帯域内で互いに中心周波数の異なる複数 の送信信号を選択的に生成する生成ユニットと、前記送信信号を発射する毎に、前 記送信信号の中心周波数を切替制御する制御ユニットとを具備し、レーダサイトそれ ぞれが互いに連携して重ならな 、ように前記制御ユニットの制御を実行することを特 徴とするレーダサイト間調整方法。
[6] 前記レーダサイトそれぞれは、さらに、前記制御ユニットを起動して、受信信号から 前記中心周波数の近接した干渉局となるレーダサイトから発射された送信信号、又 は干渉局となるレーダサイトから発射され物標によって反射されたエコー信号を除去 する不要波除去装置を備えることを特徴とする請求項 5記載のレーダサイト間調整方 法。
[7] 前記レーダサイトそれぞれは、さらに、前記制御ユニットを起動して、前記送信信号 の種類またはそのタイミング以外の二次ェコ一信号を除去する二次ェコ一除去装置 を備えることを特徴とする請求項 5記載のレーダサイト間調整方法。
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