WO2019073597A1 - Radar device - Google Patents

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隆文 永野
良次 澤
佐藤 貴志
立範 小林
洋介 勝又
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三菱電機株式会社
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    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal

Abstract

A distance calculation unit (22): creates two sets, each including at least two frequency components among a plurality of frequency components included in a cross-spectrum in a plurality of frequency bands calculated by a cross-spectrum calculation unit (21); and estimates a delay time by employing a correlation between the frequency components corresponding to one another between the two sets.

Description

レーダ装置Radar equipment
 この発明は、目標までの距離を算出するレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar device that calculates a distance to a target.
 近年、レーダ装置は、目標の分離性能を高めるため、高距離分解能化が求められている。
 高距離分解能化を図るレーダ装置の手段として、周波数帯域の広帯域化を図る手段が有効である。
 しかし、使用可能な周波数は、逼迫しているため、周波数帯域の広帯域化を図ることは困難である。このため、離れている複数の周波数帯域を合成して高距離分解能化を実現する技術が求められている。
 以下の特許文献1には、高距離分解能化を実現しているレーダ装置が開示されている。
In recent years, in order to improve the separation performance of a target, a radar device is required to have high distance resolution.
As means of the radar apparatus for achieving high resolution of the distance, means for achieving wide band of the frequency band is effective.
However, since the available frequencies are tight, it is difficult to broaden the frequency band. For this reason, there is a need for a technique for achieving high distance resolution by combining a plurality of distant frequency bands.
The following Patent Document 1 discloses a radar device which realizes high resolution of the distance.
特開平11-133130号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-133130
 従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、高距離分解能化を実現することができる。しかし、離れている複数の周波数帯域を合成し、合成した周波数帯域を用いると、実際に目標が存在していない距離に、偽目標が発生してしまうことがあるという課題があった。
 上記のように、偽目標が発生してしまう原理は、アレイアンテナを用いて、目標からの電波の到来方位を推定する際に、アレイアンテナを構成する複数の素子の間隔が広いと、素子間位相差の周期性によってグレーティングローブが発生してしまう結果、偽目標が発生してしまう原理と同様である。
Since the conventional radar device is configured as described above, high resolution can be realized. However, when a plurality of distant frequency bands are combined and the combined frequency band is used, there is a problem that a false target may be generated at a distance at which no target actually exists.
As described above, the principle that false targets are generated is that, when an incoming direction of radio waves from a target is estimated using an array antenna, if a plurality of elements constituting the array antenna are widely spaced, This is similar to the principle that false targets are generated as a result of grating lobes being generated due to the periodicity of the phase difference.
 この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、偽目標の発生を招くことなく、高距離分解能化を実現することができるレーダ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to obtain a radar device capable of achieving high distance resolution without causing generation of a false target.
 この発明に係るレーダ装置は、離れている複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成し、それぞれ生成した複数の周波数変調信号の合成信号を出力する信号生成部と、信号生成部から出力された合成信号を送信する信号送信部と、信号送信部により送信された合成信号が目標に反射された信号である反射信号を受信する信号受信部と、信号受信部により受信された反射信号と信号送信部により送信された合成信号との複数の周波数帯域におけるクロススペクトルを算出するクロススペクトル算出部と、信号受信部により受信された反射信号の受信時刻と合成信号の送信時刻との時刻差である反射信号の遅延時間を推定し、遅延時間から、目標までの距離を算出する距離算出部とを備え、距離算出部が、クロススペクトル算出部により算出されたクロススペクトルに含まれている複数の周波数成分のうち、2つ以上の周波数成分を含む集合を2つ生成し、2つの集合の間で対応する周波数成分の相対関係を用いて、遅延時間を推定するようにしたものである。 A radar device according to the present invention generates a linear frequency modulation signal in a plurality of distant frequency bands and outputs a combined signal of the generated plurality of frequency modulation signals, and a signal generation unit A signal transmitting unit that transmits the synthesized signal, a signal receiving unit that receives a reflected signal that is a signal that is reflected by the synthesized signal transmitted by the signal transmitting unit to a target, a reflected signal received by the signal receiving unit, A cross spectrum calculation unit that calculates cross spectra in a plurality of frequency bands with the composite signal transmitted by the signal transmission unit, and a time difference between the reception time of the reflected signal received by the signal reception unit and the transmission time of the composite signal And a distance calculation unit that estimates a delay time of a certain reflected signal and calculates a distance to a target from the delay time. Of a plurality of frequency components included in the cross spectrum calculated by the calculation unit, two sets including two or more frequency components are generated, and the relative relationship between the corresponding frequency components is used between the two sets. To estimate the delay time.
 この発明によれば、距離算出部が、クロススペクトル算出部により算出されたクロススペクトルに含まれている複数の周波数成分のうち、2つ以上の周波数成分を含む集合を2つ生成し、2つの集合の間で対応する周波数成分の相対関係を用いて、遅延時間を推定するように構成したので、偽目標の発生を招くことなく、高距離分解能化を実現することができる効果がある。 According to the present invention, the distance calculation unit generates two sets including two or more frequency components among the plurality of frequency components included in the cross spectrum calculated by the cross spectrum calculation unit, and Since the delay time is estimated using the relative relationship of the corresponding frequency components among the sets, there is an effect that high distance resolution can be realized without causing the generation of a false target.
この発明の実施の形態1によるレーダ装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるレーダ装置の信号処理回路19を示す構成図である。It is a block diagram which shows the signal processing circuit 19 of the radar apparatus by Embodiment 1 of this invention. 信号処理回路19のハードウェアを示すハードウェア構成図である。FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing hardware of a signal processing circuit 19; 信号処理回路19がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。FIG. 18 is a hardware configuration diagram of a computer when the signal processing circuit 19 is realized by software or firmware. 信号処理回路19がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in case the signal processing circuit 19 is implement | achieved by software or a firmware. クロススペクトルに含まれている複数の周波数成分から生成される2つの集合の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of two sets produced | generated from the several frequency component contained in the cross spectrum. DDS4-1~4-Sにより生成される複数の周波数帯域における周波数変調信号及び周波数帯域間の遅延時間ずれが補償された結果の一例を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory drawing showing an example of the results of frequency modulation signals in a plurality of frequency bands generated by DDS 4-1 to 4-S and the delay time deviation between the frequency bands being compensated. 2つの集合の配置が中心対称となる場合の、遅延時間の推定問題と等価なDOAの推定問題における2つのシフト不変なサブアレイの例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of two shift invariant sub arrays in the estimation problem of DOA equivalent to the estimation problem of delay time when arrangement | positioning of two sets becomes central symmetry. サブアレイ(1)及びサブアレイ(2)の同素子数(6素子)の3個の素子アレイがそれぞれ等間隔に配置されたシフト不変なサブアレイの例を示す説明図である。It is an explanatory view showing an example of a shift invariant sub-array in which three element arrays of the same element number (six elements) of sub-array (1) and sub-array (2) are arranged at equal intervals.
 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, a mode for carrying out the present invention will be described according to the attached drawings.
実施の形態1.
 図1は、この発明の実施の形態1によるレーダ装置を示す構成図である。
 図1において、信号生成部1は、基準信号発生回路2、制御装置3、DDS(Direct Digital Synthesizer:デジタル直接合成発振器)4-1~4-S、高周波信号発生回路5、ミキサ6-1~6-S、フィルタ7-1~7-S及び合成器8を備えている。
 信号生成部1は、離れている複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成し、それぞれ生成した複数の周波数変調信号の合成信号を信号送信部9に出力する。
Embodiment 1
FIG. 1 is a block diagram showing a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, a signal generation unit 1 includes a reference signal generation circuit 2, a control device 3, a DDS (Direct Digital Synthesizer: digital direct synthesis oscillator) 4-1 to 4-S, a high frequency signal generation circuit 5, and a mixer 6-1 to 6-S, filters 7-1 to 7-S, and synthesizer 8 are provided.
The signal generation unit 1 generates linear frequency modulation signals in a plurality of distant frequency bands, and outputs the generated composite signal of the plurality of frequency modulation signals to the signal transmission unit 9.
 基準信号発生回路2は、基準信号を発生する回路である。
 制御装置3は、複数の周波数帯域における周波数変調信号の送信開始時刻、開始周波数、チャープ率及び信号長を示す制御情報をDDS4-1~4-S及び信号処理回路19に出力する。
 DDS4-1~4-Sは、基準信号発生回路2から発生された基準信号と、制御装置3から出力された制御情報とに従って周波数変調信号を生成し、生成した周波数変調信号をミキサ6-1~6-Sに出力する。
The reference signal generation circuit 2 is a circuit that generates a reference signal.
The control device 3 outputs control information indicating transmission start times, start frequencies, chirp rates and signal lengths of frequency modulation signals in a plurality of frequency bands to the DDSs 4-1 to 4-S and the signal processing circuit 19.
The DDSs 4-1 to 4-S generate a frequency modulation signal according to the reference signal generated from the reference signal generation circuit 2 and the control information output from the control device 3, and the generated frequency modulation signal is converted to a mixer 6-1. Output to 6-S.
 高周波信号発生回路5は、高周波信号を発生する回路である。
 ミキサ6-1~6-Sは、DDS4-1~4-Sから出力された周波数変調信号に、高周波信号発生回路5から発生された高周波信号を混合して、DDS4-1~4-Sから出力された周波数変調信号の周波数を変換し、周波数変換後の周波数変調信号をフィルタ7-1~7-Sに出力する。
 フィルタ7-1~7-Sは、ミキサ6-1~6-Sより出力された周波数変調信号から所望の信号帯域の信号を取り出し、取り出した信号帯域の信号を合成器8に出力する。
 合成器8は、フィルタ7-1~7-Sの出力信号を合成し、複数の出力信号の合成信号を送信信号として増幅器10に出力する。
The high frequency signal generation circuit 5 is a circuit that generates a high frequency signal.
The mixers 6-1 to 6-S mix the high frequency signals generated from the high frequency signal generation circuit 5 with the frequency modulation signals output from the DDS 4-1 to 4-S, and The frequency of the output frequency modulation signal is converted, and the frequency modulation signal after frequency conversion is output to the filters 7-1 to 7-S.
The filters 7-1 to 7-S extract a signal of a desired signal band from the frequency modulation signals output from the mixers 6-1 to 6-S, and output the extracted signal band signal to the synthesizer 8.
The combiner 8 combines the output signals of the filters 7-1 to 7-S and outputs a combined signal of a plurality of output signals to the amplifier 10 as a transmission signal.
 信号送信部9は、増幅器10、送受切替器11及びアンテナ12を備えている。
 信号送信部9は、信号生成部1から出力された合成信号である送信信号を送信する。
 増幅器10は、信号生成部1の合成器8から出力された合成信号である送信信号を増幅し、増幅後の送信信号を送受切替器11に出力する。
 送受切替器11は、増幅器10から出力された送信信号をアンテナ12に出力する。
 また、送受切替器11は、アンテナ12から出力された受信信号を増幅器14に出力する。
 アンテナ12は、送受切替器11から出力された送信信号を目標に向けて空間に放射する一方、目標に反射された信号である反射信号を受信し、受信した反射信号を受信信号として送受切替器11に出力する。
The signal transmission unit 9 includes an amplifier 10, a transmission / reception switch 11 and an antenna 12.
The signal transmission unit 9 transmits a transmission signal which is a combined signal output from the signal generation unit 1.
The amplifier 10 amplifies a transmission signal which is a combined signal output from the combiner 8 of the signal generation unit 1, and outputs the amplified transmission signal to the transmission / reception switch 11.
The transmission / reception switch 11 outputs the transmission signal output from the amplifier 10 to the antenna 12.
The transmission / reception switch 11 also outputs the reception signal output from the antenna 12 to the amplifier 14.
The antenna 12 radiates the transmission signal output from the transmission / reception switch 11 toward a target and radiates it into space, while receiving a reflection signal which is a signal reflected by the target, and using the received reflection signal as a reception signal, the transmission / reception switch Output to 11.
 信号受信部13は、送受切替器11、アンテナ12、増幅器14、高周波信号発生回路5、ミキサ15、フィルタ16、増幅器17及びアナログデジタル変換器(以下、A/D変換器と称する)18を備えている。
 信号受信部13は、信号送信部9により送信された送信信号が目標に反射された信号である反射信号を受信する。
The signal receiving unit 13 includes a transmission / reception switch 11, an antenna 12, an amplifier 14, a high frequency signal generation circuit 5, a mixer 15, a filter 16, an amplifier 17 and an analog-to-digital converter (hereinafter referred to as A / D converter) 18. ing.
The signal receiving unit 13 receives a reflection signal which is a signal in which the transmission signal transmitted by the signal transmission unit 9 is reflected to a target.
 増幅器14は、送受切替器11から出力された受信信号を増幅し、増幅後の受信信号をミキサ15に出力する。
 ミキサ15は、増幅器14から出力された受信信号に、高周波信号発生回路5から発生された高周波信号を混合して、増幅器14から出力された受信信号の周波数を変換し、周波数変換後の受信信号をフィルタ16に出力する。
 フィルタ16は、ミキサ15より出力された受信信号から所望の信号帯域の信号を取り出し、取り出した信号帯域の信号を増幅器17に出力する。
 増幅器17は、フィルタ16の出力信号を増幅し、増幅後の出力信号をA/D変換器18に出力する。
 A/D変換器18は、増幅器17の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号を信号処理回路19に出力する。
The amplifier 14 amplifies the received signal output from the transmission / reception switch 11 and outputs the amplified received signal to the mixer 15.
The mixer 15 mixes the high frequency signal generated from the high frequency signal generation circuit 5 with the received signal output from the amplifier 14, converts the frequency of the received signal output from the amplifier 14, and converts the frequency of the received signal Is output to the filter 16.
The filter 16 extracts a signal of a desired signal band from the reception signal output from the mixer 15, and outputs the extracted signal of the signal band to the amplifier 17.
The amplifier 17 amplifies the output signal of the filter 16 and outputs the amplified output signal to the A / D converter 18.
The A / D converter 18 converts the output signal of the amplifier 17 from an analog signal to a digital signal, and outputs the digital signal to the signal processing circuit 19.
 信号処理回路19は、図2に示すクロススペクトル算出部21及び距離算出部22を備えている。
 図2は、この発明の実施の形態1によるレーダ装置の信号処理回路19を示す構成図である。
 図3は、信号処理回路19のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
 クロススペクトル算出部21は、例えば、図3に示すクロススペクトル算出回路31で実現される。
 クロススペクトル算出部21は、信号受信部13により受信された反射信号である受信信号と、信号送信部9により送信された合成信号である送信信号との複数の周波数帯域におけるクロススペクトルを算出する処理を実施する。
 距離算出部22は、例えば、図3に示す距離算出回路32で実現される。
 距離算出部22は、信号受信部13により受信された受信信号の受信時刻と、信号送信部9により送信された送信信号の送信時刻との時刻差である受信信号の遅延時間を推定し、推定した遅延時間から、目標までの距離を算出する処理を実施する。
 また、距離算出部22は、クロススペクトル算出部21により算出されたクロススペクトルに含まれている複数の周波数成分のうち、2つ以上の周波数成分を含む集合を2つ生成し、2つの集合の間で対応する周波数成分の相対関係を用いて、遅延時間を推定する処理を実施する。
The signal processing circuit 19 includes a cross spectrum calculation unit 21 and a distance calculation unit 22 shown in FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing a signal processing circuit 19 of the radar device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a hardware configuration diagram showing the hardware of the signal processing circuit 19.
The cross spectrum calculation unit 21 is realized by, for example, the cross spectrum calculation circuit 31 illustrated in FIG.
The cross spectrum calculation unit 21 calculates cross spectra in a plurality of frequency bands of a reception signal which is a reflected signal received by the signal reception unit 13 and a transmission signal which is a combined signal transmitted by the signal transmission unit 9 Conduct.
The distance calculation unit 22 is realized by, for example, the distance calculation circuit 32 illustrated in FIG.
The distance calculation unit 22 estimates the delay time of the received signal, which is the time difference between the reception time of the reception signal received by the signal reception unit 13 and the transmission time of the transmission signal transmitted by the signal transmission unit 9. A process of calculating the distance to the target from the delay time is performed.
In addition, the distance calculation unit 22 generates two sets including two or more frequency components among the plurality of frequency components included in the cross spectrum calculated by the cross spectrum calculation unit 21, and generates two sets. A process of estimating a delay time is performed using the relative relationship between corresponding frequency components.
 図2では、信号処理回路19の構成要素であるクロススペクトル算出部21及び距離算出部22のそれぞれが、図3に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、クロススペクトル算出回路31及び距離算出回路32で実現されるものを想定している。
 ここで、クロススペクトル算出回路31及び距離算出回路32は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、または、これらを組み合わせたものが該当する。
In FIG. 2, it is assumed that each of the cross spectrum calculation unit 21 and the distance calculation unit 22 which are components of the signal processing circuit 19 is realized by dedicated hardware as shown in FIG. 3. That is, what is realized by the cross spectrum calculation circuit 31 and the distance calculation circuit 32 is assumed.
Here, the cross spectrum calculation circuit 31 and the distance calculation circuit 32 may be, for example, a single circuit, a complex circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an application specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA). Or a combination thereof.
 信号処理回路19の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、信号処理回路19がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
 ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、DSP(Digital Signal Processor)が該当する。
 図4は、信号処理回路19がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
 信号処理回路19がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、クロススペクトル算出回路31及び距離算出回路32の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムをメモリ41に格納し、コンピュータのプロセッサ42がメモリ41に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
 図5は、信号処理回路19がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合の処理手順を示すフローチャートである。
The components of the signal processing circuit 19 are not limited to those realized by dedicated hardware, and the signal processing circuit 19 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Good.
The software or firmware is stored as a program in the memory of the computer. A computer means hardware that executes a program, and for example, a central processing unit (CPU), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, or a digital signal processor (DSP). Do.
FIG. 4 is a hardware configuration diagram of a computer when the signal processing circuit 19 is realized by software or firmware.
When the signal processing circuit 19 is realized by software or firmware, a program for causing the computer to execute the processing procedure of the cross spectrum calculation circuit 31 and the distance calculation circuit 32 is stored in the memory 41, and the processor 42 of the computer calculates the memory 41. The program stored in may be executed.
FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure when the signal processing circuit 19 is realized by software or firmware.
 この実施の形態1のレーダ装置の動作を説明する前に、受信信号の遅延時間を推定する方式について説明する。
 遅延時間の推定問題は、アレイアンテナを用いるDOA(Direction of Arrival:到来方位)の推定問題として取り扱うことができる。
 離れている複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号を送信するレーダ装置において、遅延時間の推定問題における複数の周波数帯域は、DOAの推定問題において、離隔して設置されている素子アレイと対応している。
 遅延時間の推定問題における複数の周波数帯域の受信信号についてのクロススペクトルx(τ)は、DOAの推定問題における受信信号と同様に、以下の式(1)で表現される。
Before describing the operation of the radar apparatus according to the first embodiment, a method for estimating the delay time of the received signal will be described.
The estimation problem of delay time can be handled as an estimation problem of DOA (Direction of Arrival) using an array antenna.
In a radar device transmitting linear frequency modulation signals in a plurality of spaced frequency bands, the plurality of frequency bands in the estimation problem of delay time corresponds to the array of elements spaced apart in the estimation problem of DOA ing.
The cross spectrum x (τ) for received signals of a plurality of frequency bands in the delay time estimation problem is expressed by the following equation (1), similarly to the received signal in the DOA estimation problem.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 式(1)において、A(τ)は、以下の式(2)~(4)で定義されるステアリング行列である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
 τは、K個の目標に反射された信号の受信信号の遅延時間であり、αは、当該受信信号の複素振幅である。Tは、転置を表す記号である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
In equation (1), A (τ) is a steering matrix defined by the following equations (2) to (4).
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
τ is the delay time of the received signal of the signal reflected to the K targets, and α is the complex amplitude of the received signal. T is a symbol representing transposition.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
 式(4)は、s(s=1,2,・・・,S)番目の素子アレイのステアリングベクトルを示しており、S個の周波数帯域の中のs番目の周波数帯域と対応している。
 s番目の素子アレイは、m個の素子で構成されており、素子アレイ全体の素子数の合計は、Mである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
 Δωは、フーリエ変換の離散周波数間隔であり、fは、s番目の周波数帯域の中心周波数である。
Equation (4) shows the steering vector of the s (s = 1, 2,..., S) element array, which corresponds to the s-th frequency band among the S frequency bands .
The s-th element array is composed of m s elements, and the total number of elements in the entire element array is M.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
Δω is the discrete frequency interval of the Fourier transform, and f s is the center frequency of the s-th frequency band.
 この実施の形態1のレーダ装置は、図6に示すように、複数の周波数帯域におけるクロススペクトルに含まれている複数の周波数成分のうち、2つ以上の周波数成分を含む集合を2つ生成し、2つの集合の間で対応する周波数成分の相対関係を用いて、反射信号である受信信号の遅延時間を推定する。
 図6は、クロススペクトルに含まれている複数の周波数成分から生成される2つの集合の一例を示す説明図である。
 レーダ装置は、図6に示すように、2つの集合のうち、一方の集合に含まれている複数の周波数成分の周波数をそれぞれシフトしたとき、周波数をシフトした複数の周波数成分における周波数軸上の配置が、他方の集合に含まれている複数の周波数成分における周波数軸上の配置と同一になるような2つの集合を生成する。
 図6では、一方の集合に含まれている複数の周波数成分の中で、最も周波数が低い周波数成分と、他方の集合に含まれている複数の周波数成分の中で、最も周波数が低い周波数成分とが、2つの集合の間で対応する周波数成分として例示している。
 ただし、これは一例に過ぎず、一方の集合に含まれている複数の周波数成分の中で、周波数がn番目に低い周波数成分と、他方の集合に含まれている複数の周波数成分の中で、周波数がn番目に低い周波数成分とが、2つの集合の間で対応する周波数成分である。
 2つの集合の特性を「シフト不変」と称し、シフトさせる所定の周波数は、同じ周波数帯域に含まれている2つの周波数成分の間の周波数差である。2つの周波数成分は、例えば、隣接している2つの周波数の成分である。
 なお、遅延時間の推定問題を、DOAの推定問題として取り扱うと、後述する図8及び図9において、サブアレイ(1)に含まれる複数の素子は、一方の集合に相当し、サブアレイ(2)に含まれる複数の素子は、他方の集合に相当する。
As shown in FIG. 6, the radar apparatus according to the first embodiment generates two sets including two or more frequency components among a plurality of frequency components included in the cross spectrum in a plurality of frequency bands. The delay time of the received signal, which is a reflected signal, is estimated using the relative relationship between the corresponding frequency components between the two sets.
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of two sets generated from a plurality of frequency components included in the cross spectrum.
The radar apparatus, as shown in FIG. 6, shifts the frequency of the plurality of frequency components included in one of the two sets, and then shifts the frequency on the frequency axis of the plurality of frequency components shifted in frequency. Two sets are generated such that the arrangement is identical to the arrangement on the frequency axis of the plurality of frequency components included in the other set.
In FIG. 6, among the plurality of frequency components included in one set, the frequency component having the lowest frequency and the plurality of frequency components included in the other set, the frequency component having the lowest frequency. And are illustrated as corresponding frequency components between the two sets.
However, this is only an example, and among the plurality of frequency components included in one set, the frequency component having the nth lowest frequency and the plurality of frequency components included in the other set The frequency component with the nth lowest frequency is the corresponding frequency component between the two sets.
The property of the two sets is referred to as "shift invariant", and the predetermined frequency to be shifted is the frequency difference between the two frequency components contained in the same frequency band. The two frequency components are, for example, components of two adjacent frequencies.
When the delay time estimation problem is treated as a DOA estimation problem, in FIG. 8 and FIG. 9 described later, a plurality of elements included in the sub array (1) corresponds to one set, and the sub array (2) The plurality of included elements correspond to the other set.
 2つの集合の間で対応する周波数成分の相対関係から受信信号の遅延時間を推定する手法として、例えば、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)タイプのDOA推定手法を用いることができる。標準のESPRIT法を用いる場合、複数の周波数帯域は、任意の間隔で配置し、周波数帯域幅も各々の周波数帯域で異なるように設定することができる。 As a method of estimating the delay time of the received signal from the relative relationship between corresponding frequency components between the two sets, for example, a DOA estimation method of ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques) type can be used. When using the standard ESPRIT method, a plurality of frequency bands can be arranged at arbitrary intervals, and the frequency bandwidth can also be set to be different in each frequency band.
 DOAの推定では、複数の受信信号から構成されている計測行列Xの共分散行列Rを以下の式 (9)で算出する。Hは、行列の複素共役転置を表す記号である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
 ただし、遅延時間の推定問題をDOAの推定問題として取り扱う場合、信号のコヒーレンシーのために共分散行列Rが通常フルランクとならないため、ランクを回復する手段が必要となる。
In DOA estimation, the covariance matrix R of the measurement matrix X composed of a plurality of received signals is calculated by the following equation (9). H is a symbol representing the complex conjugate transpose of the matrix.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
However, when the delay time estimation problem is treated as a DOA estimation problem, since the covariance matrix R is not usually full rank due to signal coherency, a means for recovering the rank is required.
 そこで、この実施の形態1のレーダ装置は、以下の式(11)で定義される空間平均法を共分散行列Rに適用して、共分散行列Rチルダを算出する。共分散行列Rチルダは、ランクを回復した共分散行列である。明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字の上に“~”の記号を付することができないので、“Rチルダ”のように表記している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
 式(11)において、Lは、空間平均で使用するサブアレイの数であり、Bm,L,lは、以下の式(12)で定義される選択行列である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
 式(13)において、Iは、n×nの単位行列、0i,jは、i×jの零行列である。
 なお、空間平均を適用すると、周波数帯域に対応する各々の素子アレイの素子数mチルダは、以下のように減少する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
Therefore, the radar apparatus according to the first embodiment applies the spatial averaging method defined by the following equation (11) to the covariance matrix R to calculate the covariance matrix R tilda. Covariance matrix R Tilda is a covariance matrix whose rank is recovered. In the text of the specification, it is written as "R tilda" because the character "-" can not be added above the character because of the electronic application.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
In Equation (11), L is the number of sub-arrays used in spatial averaging, and B m, L, l is a selection matrix defined by Equation (12) below.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
In equation (13), I n is an n × n identity matrix, and 0 i, j is an i × j zero matrix.
Incidentally, applying the spatial average, the number of elements m s tilde each element array corresponding to the frequency band is reduced as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
 以下、標準のESPRIT法を用いる遅延時間の推定手順を説明する。
 まず、レーダ装置は、空間平均が適用された共分散行列Rチルダの固有値分解を行う。
 ここでは、受信信号の数をdとして、絶対値が最も大きいd個の固有ベクトルをEとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
The procedure for estimating the delay time using the standard ESPRIT method is described below.
First, the radar apparatus performs eigenvalue decomposition of the covariance matrix R tilda to which spatial averaging is applied.
Here, the number of received signals as d, the absolute value is the largest d eigenvectors of E s.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
 次に、レーダ装置は、優決定系な連立方程式(17)をトータル最小二乗法によって解くようにする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
 ここでは、連立方程式(17)をトータル最小二乗法によって解いているが、連立方程式(17)を通常の最小二乗法によって解くようにしてもよい。
Next, the radar apparatus solves the overdetermined system of simultaneous equations (17) by the total least squares method.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
Here, the simultaneous equations (17) are solved by the total least squares method, but the simultaneous equations (17) may be solved by the ordinary least squares method.
 次に、レーダ装置は、以下の式(21)に示すように、トータル最小二乗法によって解いた解の固有値分解γを計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
Next, the radar apparatus calculates an eigenvalue decomposition γ of the solution solved by the total least squares method, as shown in the following equation (21).
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
 レーダ装置は、以下の式(23)に示すように、受信信号の遅延時間τを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
 式(23)において、argωは、式(4)に示す位相差Δωτに相当する。
 レーダ装置は、以下の式(24)に示すように、受信信号の遅延時間τから、目標までの距離rを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
 式(24)において、cは光速である。
The radar apparatus calculates the delay time τ k of the received signal as shown in the following equation (23).
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
In equation (23), argω k corresponds to the phase difference Δωτ shown in equation (4).
The radar apparatus calculates the distance r k to the target from the delay time τ k of the received signal, as shown in the following equation (24).
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
In equation (24), c is the speed of light.
 なお、目標までの距離の算出において、複数の周波数帯域の間隔としては、任意の間隔を用いることができるが、不等間隔とすることにより、目標間の距離に依存した距離分解能の低下を抑制することができる。 In the calculation of the distance to the target, an arbitrary interval can be used as an interval of a plurality of frequency bands, but by using unequal intervals, the decrease in distance resolution depending on the distance between targets is suppressed. can do.
 ここまでは、受信信号の遅延時間τを推定する方式について説明してきたが、目標が移動している場合、周波数帯域毎に、異なるドップラー周波数が発生するため、目標までの距離rを正確に推定するためには、周波数帯域間の遅延時間ずれΔτを補償する必要がある。
 周波数帯域間の遅延時間ずれΔτは、線形周波数変調のチャープ率をαとすると、以下の式(25)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
 式(25)において、fはドップラー周波数である。
So far, the method for estimating the delay time τ k of the received signal has been described, but when the target is moving, different Doppler frequencies are generated for each frequency band, so the distance r k to the target is accurate It is necessary to compensate for delay time deviation Δτ between frequency bands in order to estimate in
The delay time shift Δτ between frequency bands is expressed by the following equation (25), where α is the chirp rate of linear frequency modulation.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
In equation (25), f d is the Doppler frequency.
 周波数帯域間の遅延時間ずれΔτは、以下の式(26)に示すように、各々の周波数帯域のチャープ率αと中心周波数fとの比が等しくなるようにすれば、図7に示すように、目標の移動速度が変化しても、等しくすることができる。周波数帯域間の遅延時間ずれΔτは、周波数帯域間の距離誤差に相当する。
 言い換えると、各々の周波数帯域のチャープ率αと中心周波数fとの比が等しくなるように、レーダ装置が、線形の周波数変調信号を生成すれば、周波数帯域間の遅延時間ずれΔτを補償することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
 図7は、DDS4-1~4-Sにより生成される複数の周波数帯域における周波数変調信号及び周波数帯域間の遅延時間ずれが補償された結果の一例を示す説明図である。
The delay time shift Δτ between the frequency bands is shown in FIG. 7 if the ratio of the chirp rate α s of each frequency band to the center frequency f s is equal as shown in the following equation (26). Thus, even if the movement speed of the target changes, it can be made equal. The delay time shift Δτ between frequency bands corresponds to the distance error between frequency bands.
In other words, if the radar apparatus generates a linear frequency modulation signal so that the ratio of the chirp rate α s to the center frequency f s in each frequency band becomes equal, the delay time shift Δτ between the frequency bands is compensated. can do.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
FIG. 7 is an explanatory drawing showing an example of the result of compensating for the delay time deviation between the frequency bands and the frequency modulation signals in the plurality of frequency bands generated by the DDSs 4-1 to 4-S.
 次に、レーダ装置の動作について説明する。
 まず、信号生成部1は、離れている複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成し、それぞれ生成した複数の周波数変調信号の合成信号を信号送信部9に出力する。
 以下、信号生成部1の動作を具体的に説明する。
Next, the operation of the radar device will be described.
First, the signal generation unit 1 generates linear frequency modulation signals in a plurality of distant frequency bands, and outputs the generated composite signal of the plurality of frequency modulation signals to the signal transmission unit 9.
Hereinafter, the operation of the signal generation unit 1 will be specifically described.
 信号生成部1の基準信号発生回路2は、基準信号を発生する。
 信号生成部1の制御装置3は、離れている複数の周波数帯域における周波数変調信号の送信開始時刻、開始周波数、チャープ率及び信号長を示す制御情報をDDS4-1~4-S及び信号処理回路19に出力する。
 信号生成部1のDDS4-1~4-Sは、基準信号発生回路2から発生された基準信号と、制御装置3から出力された制御情報とに従って周波数変調信号を生成し、生成した周波数変調信号をミキサ6-1~6-Sに出力する。
 図7では、説明の簡単化のため、S=2であり、2つの周波数変調信号が生成される例を示している。
 DDS4-1~4-Sにより生成される各々の周波数変調信号は、周波数帯域間の遅延時間ずれを補償するために、式(26)に示すように、各々の周波数帯域のチャープ率αと中心周波数fとの比が等しくなるように生成されている。
The reference signal generation circuit 2 of the signal generation unit 1 generates a reference signal.
The control device 3 of the signal generation unit 1 performs control information indicating the transmission start time, the start frequency, the chirp rate, and the signal length of the frequency modulation signal in a plurality of distant frequency bands and the signal processing circuit Output to 19.
The DDSs 4-1 to 4-S of the signal generation unit 1 generate a frequency modulation signal according to the reference signal generated from the reference signal generation circuit 2 and the control information output from the control device 3, and the generated frequency modulation signal Is output to mixers 6-1 to 6-S.
FIG. 7 shows an example in which two frequency modulation signals are generated since S = 2 for simplification of the description.
Each frequency modulation signal generated by DDS 4-1 to 4-S has a chirp rate α s of each frequency band as shown in equation (26) in order to compensate for delay time deviation between frequency bands. The ratio to the center frequency f s is generated to be equal.
 信号生成部1の高周波信号発生回路5は、高周波信号を発生する。
 信号生成部1のミキサ6-1~6-Sは、DDS4-1~4-Sから出力された周波数変調信号に、高周波信号発生回路5から発生された高周波信号を混合して、DDS4-1~4-Sから出力された周波数変調信号の周波数を変換し、周波数変換後の周波数変調信号をフィルタ7-1~7-Sに出力する。
 信号生成部1のフィルタ7-1~7-Sは、ミキサ6-1~6-Sより出力された周波数変調信号から所望の信号帯域の信号を取り出し、取り出した信号帯域の信号を合成器8に出力する。
 信号生成部1の合成器8は、フィルタ7-1~7-Sの出力信号を合成し、複数の出力信号の合成信号を送信信号として増幅器10に出力する。
The high frequency signal generation circuit 5 of the signal generation unit 1 generates a high frequency signal.
The mixers 6-1 to 6-S of the signal generation unit 1 mix the high frequency signal generated from the high frequency signal generation circuit 5 with the frequency modulation signals output from the DDS 4-1 to 4-S, The frequency of the frequency modulation signal output from 4 to 4-S is converted, and the frequency modulation signal after frequency conversion is output to the filters 7-1 to 7-S.
The filters 7-1 to 7-S of the signal generation unit 1 extract a signal of a desired signal band from the frequency modulation signals output from the mixers 6-1 to 6-S, and combine the extracted signal of the signal band Output to
The combiner 8 of the signal generation unit 1 combines the output signals of the filters 7-1 to 7-S, and outputs a combined signal of a plurality of output signals to the amplifier 10 as a transmission signal.
 信号送信部9は、信号生成部1から出力された合成信号である送信信号を送信する。
 以下、信号送信部9の動作を具体的に説明する。
 信号送信部9の増幅器10は、信号生成部1の合成器8から送信信号を受けると、その送信信号を増幅し、増幅後の送信信号を送受切替器11に出力する。
 信号送信部9の送受切替器11は、増幅器10から出力された送信信号をアンテナ12に出力する。
 アンテナ12は、送受切替器11から出力された送信信号を目標に向けて空間に放射する。
The signal transmission unit 9 transmits a transmission signal which is a combined signal output from the signal generation unit 1.
The operation of the signal transmission unit 9 will be specifically described below.
When the amplifier 10 of the signal transmitter 9 receives the transmission signal from the synthesizer 8 of the signal generator 1, the amplifier 10 amplifies the transmission signal and outputs the amplified transmission signal to the transmission / reception switch 11.
The transmission / reception switch 11 of the signal transmission unit 9 outputs the transmission signal output from the amplifier 10 to the antenna 12.
The antenna 12 radiates the transmission signal output from the transmission / reception switch 11 into space toward a target.
 信号受信部13は、信号送信部9により送信された送信信号が目標に反射された信号である反射信号を受信する。
 以下、信号受信部13の動作を具体的に説明する。
 アンテナ12は、目標に反射された信号である反射信号を受信し、受信した反射信号を受信信号として送受切替器11に出力する。
 信号受信部13の送受切替器11は、アンテナ12から出力された受信信号を増幅器14に出力する。
The signal receiving unit 13 receives a reflection signal which is a signal in which the transmission signal transmitted by the signal transmission unit 9 is reflected to a target.
Hereinafter, the operation of the signal receiving unit 13 will be specifically described.
The antenna 12 receives a reflection signal which is a signal reflected to the target, and outputs the received reflection signal to the transmission / reception switch 11 as a reception signal.
The transmission / reception switch 11 of the signal reception unit 13 outputs the reception signal output from the antenna 12 to the amplifier 14.
 信号受信部13の増幅器14は、送受切替器11から出力された受信信号を増幅し、増幅後の受信信号をミキサ15に出力する。
 信号受信部13のミキサ15は、増幅器14から出力された受信信号に、高周波信号発生回路5から発生された高周波信号を混合して、増幅器14から出力された受信信号の周波数を変換し、周波数変換後の受信信号をフィルタ16に出力する。
 信号受信部13のフィルタ16は、ミキサ15より出力された受信信号から所望の信号帯域の信号を取り出し、取り出した信号帯域の信号を増幅器17に出力する。
 信号受信部13の増幅器17は、フィルタ16の出力信号を増幅し、増幅後の出力信号をA/D変換器18に出力する。
 信号受信部13のA/D変換器18は、増幅器17から出力された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号を信号処理回路19に出力する。
The amplifier 14 of the signal receiving unit 13 amplifies the received signal output from the transmission / reception switch 11 and outputs the amplified received signal to the mixer 15.
The mixer 15 of the signal receiving unit 13 mixes the high frequency signal generated from the high frequency signal generation circuit 5 with the received signal output from the amplifier 14 to convert the frequency of the received signal output from the amplifier 14 The converted received signal is output to the filter 16.
The filter 16 of the signal reception unit 13 extracts a signal of a desired signal band from the reception signal output from the mixer 15, and outputs the extracted signal of the signal band to the amplifier 17.
The amplifier 17 of the signal reception unit 13 amplifies the output signal of the filter 16 and outputs the amplified output signal to the A / D converter 18.
The A / D converter 18 of the signal receiving unit 13 converts the signal output from the amplifier 17 from an analog signal into a digital signal, and outputs the digital signal to the signal processing circuit 19.
 信号処理回路19のクロススペクトル算出部21は、式(1)に示すように、信号受信部13により受信された反射信号である受信信号と信号送信部9により送信された合成信号との複数の周波数帯域におけるクロススペクトルx(τ)を算出する。
 以下、クロススペクトル算出部21の処理内容を具体的に説明する。
The cross spectrum calculation unit 21 of the signal processing circuit 19 includes a plurality of reception signals, which are reflection signals received by the signal reception unit 13, and a plurality of composite signals transmitted by the signal transmission unit 9, as shown in equation (1). The cross spectrum x (τ) in the frequency band is calculated.
Hereinafter, the processing content of the cross spectrum calculation unit 21 will be specifically described.
 クロススペクトル算出部21は、制御装置3から出力された制御信号が示す複数の周波数帯域における周波数変調信号の送信開始時刻を基準にして、A/D変換器18から出力されたデジタル信号をフーリエ変換することで、デジタル信号に含まれている複数の周波数帯域における周波数変調信号(以下、「受信変調信号」と称する)の周波数成分を求める。
 また、クロススペクトル算出部21は、制御装置3から出力された制御信号及び基準信号発生回路2から出力された基準信号に基づいて、DOS4-1~4-Sにより生成される周波数変調信号と同様の周波数変調信号(以下、「送信変調信号」と称する)を生成し、生成した送信変調信号をフーリエ変換する。
 クロススペクトル算出部21は、各々の周波数帯域における受信変調信号の周波数成分と、各々の受信変調信号の周波数成分と対応する周波数帯域における送信変調信号のフーリエ変換の複素共役成分との積であるクロススペクトルx(τ)をそれぞれ算出する(図5のステップST1)。
The cross spectrum calculation unit 21 performs Fourier transform on the digital signal output from the A / D converter 18 based on the transmission start times of the frequency modulation signals in a plurality of frequency bands indicated by the control signal output from the control device 3 By doing this, frequency components of frequency modulation signals (hereinafter referred to as “reception modulation signals”) in a plurality of frequency bands included in the digital signal are obtained.
Further, the cross spectrum calculation unit 21 is similar to the frequency modulation signal generated by DOS4-1 to 4-S based on the control signal output from the control device 3 and the reference signal output from the reference signal generation circuit 2. A frequency modulation signal (hereinafter referred to as "transmission modulation signal") is generated, and the generated transmission modulation signal is subjected to Fourier transform.
Cross spectrum calculation unit 21 is a cross that is a product of the frequency component of the reception modulation signal in each frequency band and the complex conjugate component of the Fourier transform of the transmission modulation signal in the frequency band corresponding to each reception modulation signal. The spectrum x (τ) is calculated respectively (step ST1 in FIG. 5).
 信号処理回路19の距離算出部22は、式(9)~(23)に従って、A/D変換器18から出力された受信変調信号を用いて、受信変調信号の遅延時間τを算出する(図5のステップST2)。受信変調信号の遅延時間τは、送信変調信号の送信開始時刻からの遅延時間である。
 次に、距離算出部22は、遅延時間τを式(24)に代入することで、目標までの距離rを算出する(図5のステップST3)。
 以下、距離算出部22による距離rの算出処理を具体的に説明する。
The distance calculation unit 22 of the signal processing circuit 19 calculates the delay time τ k of the reception modulation signal using the reception modulation signal output from the A / D converter 18 according to Equations (9) to (23). Step ST2 of FIG. 5). The delay time τ k of the reception modulation signal is a delay time from the transmission start time of the transmission modulation signal.
Next, the distance calculation unit 22 calculates the distance r k to the target by substituting the delay time τ k into the equation (24) (step ST3 in FIG. 5).
Hereinafter, the calculation process of the distance r k by the distance calculation unit 22 will be specifically described.
 距離算出部22は、クロススペクトル算出部21が複数の周波数帯域におけるクロススペクトルx(τ)を算出すると、図6に示すように、複数の周波数帯域におけるクロススペクトルに含まれている複数の周波数成分のうち、2つ以上の周波数成分を含む集合を2つ生成する。
 即ち、距離算出部22は、図6に示すように、2つの集合のうち、一方の集合に含まれている複数の周波数成分の周波数のそれぞれを所定の周波数だけシフトしたとき、周波数をシフトした複数の周波数成分における周波数軸上の配置が、他方の集合に含まれている複数の周波数成分における周波数軸上の配置と同一になるような2つの集合を生成する。
 式(18)で表されるKは、一方の集合に含まれる周波数成分を選択する行列を表しており、式(19)で表されるKは、他方の集合に含まれる周波数成分を選択する行列を表している。
When the cross spectrum calculation unit 21 calculates the cross spectrum x (τ) in a plurality of frequency bands, the distance calculation unit 22 calculates a plurality of frequency components included in the cross spectrum in a plurality of frequency bands, as shown in FIG. And generate two sets including two or more frequency components.
That is, as shown in FIG. 6, the distance calculation unit 22 shifts the frequency when each of the frequencies of the plurality of frequency components included in one of the two sets is shifted by a predetermined frequency. The arrangement on the frequency axis of the plurality of frequency components generates two sets that are identical to the arrangement on the frequency axis of the plurality of frequency components included in the other set.
K 1 represented by equation (18) represents a matrix for selecting frequency components included in one set, and K 2 represented by equation (19) represents frequency components included in the other set. Represents the matrix to select.
 次に、距離算出部22は、2つの集合の間で対応する周波数成分の相対関係を用いて、受信信号の遅延時間τを推定し、推定した遅延時間を式(24)に代入することで、目標までの距離rを算出する。 Next, the distance calculation unit 22 estimates the delay time τ k of the received signal using the relative relationship between the corresponding frequency components between the two sets, and substitutes the estimated delay time into equation (24). Then, the distance r k to the target is calculated.
 以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、距離算出部22が、クロススペクトル算出部21により算出されたクロススペクトルに含まれている複数の周波数成分のうち、2つ以上の周波数成分を含む集合を2つ生成し、2つの集合の間で対応する周波数成分の相対関係を用いて、遅延時間を推定するように構成したので、偽目標の発生を招くことなく、高距離分解能化を実現することができる効果を奏する。
 DOAの推定問題では、アレイアンテナを構成する複数の素子の間隔が広い場合の素子間位相差がグレーティングローブの発生原因となるが、この実施の形態1では、素子間隔が広い素子間位相差に相当する周波数成分の相対関係を使用しないため、偽目標の発生を抑制することができる。
As apparent from the above, according to the first embodiment, the distance calculating unit 22 determines that two or more frequencies among the plurality of frequency components included in the cross spectrum calculated by the cross spectrum calculating unit 21. Since two sets including components are generated and the delay time is estimated by using the relative relationship between the corresponding frequency components between the two sets, high distance resolution can be achieved without causing generation of false targets. It is possible to realize the effect of
In the DOA estimation problem, the inter-element phase difference when the distance between a plurality of elements constituting the array antenna is wide causes the generation of grating lobes, but in the first embodiment, the inter-element phase difference is large. Since the relative relationship between corresponding frequency components is not used, it is possible to suppress the occurrence of false targets.
 また、この実施の形態1によれば、信号生成部1が、各々の周波数帯域において、周波数変調信号のチャープ率と、周波数変調信号の中心周波数との比が等しくなるように、複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成するように構成したので、目標の移動速度が変化しても、目標までの距離の算出精度の低下を抑えることができる効果を奏する。 Further, according to the first embodiment, in each of the frequency bands, the signal generation unit 1 has a plurality of frequency bands such that the ratio of the chirp rate of the frequency modulation signal to the center frequency of the frequency modulation signal is equal. Since the linear frequency modulation signals in the above are generated respectively, it is possible to suppress the decrease in the calculation accuracy of the distance to the target even if the target moving speed changes.
実施の形態2.
 この実施の形態2では、距離算出部22により生成される2つの集合の配置が中心対称となるように、複数の周波数帯域を中心対称に配置して、複数の周波数帯域における周波数変調信号をそれぞれ生成する例を説明する。
Second Embodiment
In the second embodiment, a plurality of frequency bands are arranged in central symmetry so that the arrangement of the two sets generated by the distance calculation unit 22 is in central symmetry, and frequency modulation signals in the plurality of frequency bands are respectively arranged. An example of generation will be described.
 信号生成部1は、上記実施の形態1と同様に、離れている複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成し、それぞれ生成した複数の周波数変調信号の合成信号を信号送信部9に出力する。
 ただし、この実施の形態2では、信号生成部1は、複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成する際、上記実施の形態1と異なり、距離算出部22により生成される2つの集合の配置が中心対称となるように、複数の周波数帯域を中心対称に配置する。
 図8は、2つの集合の配置が中心対称となる場合の、遅延時間の推定問題と等価なDOAの推定問題における2つのシフト不変なサブアレイの例を示す説明図である。
 図8において、サブアレイ(1)とサブアレイ(2)の配置が中心対称になっている。
 図8では、サブアレイ(1)とサブアレイ(2)の配置が中心対称になっている例を示しているが、図9に示すように、サブアレイ(1)とサブアレイ(2)の素子数が同じであり、サブアレイ(1)及びサブアレイ(2)の素子がそれぞれ等間隔に配置されたシフト不変なサブアレイであってもよい。
As in the first embodiment, the signal generation unit 1 generates linear frequency modulation signals in a plurality of distant frequency bands, and generates a composite signal of the plurality of generated frequency modulation signals to the signal transmission unit 9. Output.
However, in the second embodiment, when the signal generation unit 1 generates linear frequency modulation signals in a plurality of frequency bands, two sets generated by the distance calculation unit 22 are different from the first embodiment. The plurality of frequency bands are arranged in central symmetry so that the arrangement of the two in FIG.
FIG. 8 is an explanatory drawing showing an example of two shift invariant sub-arrays in the DOA estimation problem equivalent to the delay time estimation problem when the arrangement of the two sets is centrosymmetric.
In FIG. 8, the arrangement of the sub array (1) and the sub array (2) is centrosymmetrical.
Although FIG. 8 shows an example in which the arrangement of the sub array (1) and the sub array (2) is centrosymmetrical, as shown in FIG. 9, the number of elements of the sub array (1) and the sub array (2) is the same. And the elements of the subarray (1) and the subarray (2) may be shift invariant subarrays arranged at equal intervals.
 信号処理回路19の距離算出部22は、クロススペクトル算出部21が複数の周波数帯域におけるクロススペクトルx(τ)を算出すると、上記実施の形態1と同様に、目標の反射信号である受信信号の遅延時間τを推定する。
 ただし、この実施の形態2では、距離算出部22は、受信信号の遅延時間τを推定する際、実数演算によるユニタリESPRITを用いる点で、上記実施の形態1と異なっている。
When the cross spectrum calculation unit 21 calculates the cross spectrum x (τ) in a plurality of frequency bands, the distance calculation unit 22 of the signal processing circuit 19 calculates the received signal that is the target reflected signal as in the first embodiment. The delay time τ k is estimated.
However, the second embodiment is different from the first embodiment in that the distance calculation unit 22 uses unitary ESPRIT based on real number operation when estimating the delay time τ k of the received signal.
 以下、距離算出部22による遅延時間τの推定処理を具体的に説明する。
 距離算出部22は、式(9)の代わりに、以下の式(27)によって共分散行列Rを算出する。Xの上のバーは、複素共役を表す記号である。
 式(27)による共分散行列Rの算出は、受信信号の信号数を2倍にして、FB(Forward Backward)空間平均を適用することに相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
 距離算出部22は、上記実施の形態1と同様に、式(11)で定義される空間平均法を共分散行列Rに適用して、共分散行列Rチルダを算出する。
The estimation process of the delay time τ k by the distance calculation unit 22 will be specifically described below.
The distance calculation unit 22 calculates the covariance matrix R by the following equation (27) instead of the equation (9). The bar above X is a symbol representing a complex conjugate.
The calculation of the covariance matrix R according to Equation (27) corresponds to doubling the number of received signals and applying an FB (Forward Backward) spatial average.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
Similar to the first embodiment, the distance calculating unit 22 applies the spatial averaging method defined by Equation (11) to the covariance matrix R to calculate the covariance matrix R tilda.
 次に、距離算出部22は、以下の式(28)に示すように、共分散行列Rチルダを実数値行列Τ(Rチルダ)に変換する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
 式(28)において、QM-S(L-1)は、M-S(L-1)が偶数であれば、以下の式(29)で表され、M-S(L-1)が奇数であれば、以下の式(30)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
Next, the distance calculation unit 22 converts the covariance matrix R tilda into a real-valued matrix Τ (R tilda) as shown in the following equation (28).
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
In the formula (28), Q M -S (L-1) is represented by the following formula (29) if M-S (L-1) is an even number, and M-S (L-1) is If it is odd, it is expressed by the following equation (30).
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
 この実施の形態2では、式(18)で表されるKは、以下の式(31)で表され、式(19)で表されるKは、以下の式(32)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
 以降、距離算出部22は、上記実施の形態1と同様に、受信信号の遅延時間τを推定し、推定した遅延時間τを用いて、目標までの距離rを算出する。
In the second embodiment, K 1 represented by formula (18) is represented by the following formula (31), and K 2 represented by formula (19) is represented by the following formula (32) Ru.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
Thereafter, as in the first embodiment, the distance calculation unit 22 estimates the delay time τ k of the received signal, and calculates the distance r k to the target using the estimated delay time τ k .
 以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、信号生成部1が、距離算出部22により生成される2つの集合の配置が中心対称となるように、複数の周波数帯域を中心対称に配置して、複数の周波数帯域における周波数変調信号をそれぞれ生成するように構成したので、距離算出部22では、実数演算によるユニタリESPRITを用いて、目標までの距離を算出することができる。この結果、距離の算出精度の向上と計算負荷の低減を図ることができる。 As apparent from the above, according to the second embodiment, the signal generation unit 1 performs center symmetry on a plurality of frequency bands so that the arrangement of the two sets generated by the distance calculation unit 22 becomes center symmetry. Because the frequency modulation signals in a plurality of frequency bands are respectively generated, the distance calculation unit 22 can calculate the distance to the target using unitary ESPRIT based on real number operation. As a result, it is possible to improve the calculation accuracy of the distance and reduce the calculation load.
実施の形態3.
 上記実施の形態1,2では、距離算出部22が、信号受信部13により受信された反射信号を用いて、目標までの距離rを算出する例を示している。
 この実施の形態3では、距離算出部22が、信号受信部13により受信された反射信号に含まれている複数の周波数成分の中から、目標の速度により発生するドップラー周波数に対応する周波数成分と、ドップラー周波数に隣接している周波数に対応する周波数成分とをそれぞれ抽出する。
 そして、距離算出部22は、それぞれ抽出した周波数成分を含む信号から、目標までの距離rを算出する例を説明する。
Third Embodiment
In Embodiments 1 and 2 above, an example is shown in which the distance calculation unit 22 calculates the distance r k to the target using the reflection signal received by the signal reception unit 13.
In the third embodiment, the distance calculating unit 22 determines, from among the plurality of frequency components included in the reflected signal received by the signal receiving unit 13, a frequency component corresponding to the Doppler frequency generated at the target velocity. , And frequency components corresponding to frequencies adjacent to the Doppler frequency, respectively.
And the distance calculation part 22 demonstrates the example which calculates the distance r k to a target from the signal containing each extracted frequency component.
 まず、信号生成部1は、複数の周波数変調信号の合成信号を一定間隔で出力し、信号送信部9は、信号生成部1から出力された合成信号を送信する。
 信号受信部13は、信号送信部9により送信された送信信号が目標に反射された信号である反射信号を受信する。
 距離算出部22は、信号受信部13のA/D変換器18から出力された複数の受信変調信号から構成されている計測行列Xを行方向にフーリエ変換する。
 次に、距離算出部22は、行方向のフーリエ変換結果が示す周波数成分の中から、所望の目標速度により発生するドップラー周波数に対応する周波数成分と、ドップラー周波数と隣接している周波数に対応する周波数成分とをそれぞれ抽出する。ここで、所望の目標速度により発生するドップラー周波数は、事前に設定されている周波数である。
 この実施の形態3では、ドップラー周波数と隣接している周波数に対応する周波数成分は、行方向のフーリエ変換結果が示す周波数成分の中で、ドップラー周波数よりも1つ高い周波数に対応する周波数成分と、ドップラー周波数よりも1つ低い周波数に対応する周波数成分とを含むものとする。ただし、これは一例に過ぎず、ドップラー周波数と隣接している周波数は、ドップラー周波数との差分が〇〇Hz以内の周波数であると定義されている場合、ドップラー周波数から〇〇Hz以内の周波数に対応する周波数成分を抽出すればよい。
First, the signal generation unit 1 outputs a composite signal of a plurality of frequency modulation signals at constant intervals, and the signal transmission unit 9 transmits the composite signal output from the signal generation unit 1.
The signal receiving unit 13 receives a reflection signal which is a signal in which the transmission signal transmitted by the signal transmission unit 9 is reflected to a target.
The distance calculation unit 22 Fourier transforms the measurement matrix X, which is composed of the plurality of reception modulation signals output from the A / D converter 18 of the signal reception unit 13, in the row direction.
Next, the distance calculation unit 22 corresponds to the frequency component corresponding to the Doppler frequency generated at the desired target velocity and the frequency adjacent to the Doppler frequency among the frequency components indicated by the result of the Fourier transform in the row direction. Each frequency component is extracted. Here, the Doppler frequency generated by the desired target velocity is a frequency set in advance.
In the third embodiment, the frequency component corresponding to the frequency adjacent to the Doppler frequency is a frequency component corresponding to a frequency one higher than the Doppler frequency among the frequency components indicated by the result of the Fourier transform in the row direction. And a frequency component corresponding to a frequency one lower than the Doppler frequency. However, this is only an example, and the frequency adjacent to the Doppler frequency is a frequency within 〇 Hz from the Doppler frequency if the difference from the Doppler frequency is defined as the frequency within 〇 Hz. The corresponding frequency component may be extracted.
 距離算出部22は、それぞれ抽出した周波数成分を以下の式(33)に示す計測行列X’と定義し、計測行列X’の共分散行列Rを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
 式(33)において、N’は、距離算出部22により抽出された周波数成分の数である。
 距離算出部22は、算出した共分散行列Rを用いて、それぞれ抽出した周波数成分を含む信号の遅延時間τを推定し、推定した遅延時間τを用いて、目標までの距離rを算出する。
The distance calculating unit 22 defines the extracted frequency components as a measurement matrix X ′ shown in the following equation (33), and calculates the covariance matrix R of the measurement matrix X ′.
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
In Equation (33), N ′ is the number of frequency components extracted by the distance calculation unit 22.
The distance calculating unit 22 estimates the delay time τ k of the signal including each extracted frequency component using the calculated covariance matrix R, and uses the estimated delay time τ k to calculate the distance r k to the target. calculate.
 以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、距離算出部22が、信号受信部13により受信された反射信号に含まれている複数の周波数成分の中から、目標の速度により発生するドップラー周波数に対応する周波数成分と、ドップラー周波数に隣接している周波数に対応する周波数成分とをそれぞれ抽出し、それぞれ抽出した周波数成分を含む信号の遅延時間を推定するように構成したので、目標の速度から離れた速度で移動している物体からの反射信号の影響を抑圧することができる。その結果、上記実施の形態1,2よりも、距離の算出精度を高めることができる効果を奏する。 As apparent from the above, according to the third embodiment, the distance calculating unit 22 generates the target frequency from among the plurality of frequency components included in the reflected signal received by the signal receiving unit 13. The frequency component corresponding to the Doppler frequency to be selected and the frequency component corresponding to the frequency adjacent to the Doppler frequency are respectively extracted, and the delay time of the signal including the extracted frequency components is estimated, so that the target It is possible to suppress the influence of the reflected signal from an object moving at a speed away from the speed of. As a result, the effect of being able to improve the calculation accuracy of the distance can be achieved as compared with the first and second embodiments.
実施の形態4.
 上記実施の形態1,2,3では、離れている複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成し、それぞれ生成した複数の周波数変調信号の合成信号を出力する信号生成部1と、信号生成部1から出力された合成信号を送信する信号送信部9と、信号送信部9により送信された合成信号が目標に反射された信号である反射信号を受信する信号受信部13と、信号受信部13により受信された反射信号と信号送信部9により送信された合成信号との複数の周波数帯域におけるクロススペクトルを算出するクロススペクトル算出部21とを設け、クロススペクトル算出部21により算出された複数の周波数帯域におけるクロススペクトルを用いて、目標までの距離を算出する例を示している。
 この実施の形態4では、クロススペクトル算出部21の代わりに、信号受信部13により受信された反射信号と信号送信部9により送信された合成信号との複数の周波数帯域におけるビート信号を算出するビート信号算出部を備え、距離算出部22が、クロススペクトル算出部21により算出されたクロススペクトルの代わりに、前記ビート信号算出部により算出された複数の周波数帯域におけるビート信号から、目標までの距離を算出する例を説明する。
Fourth Embodiment
In the first, second, and third embodiments, the signal generation unit 1 generates linear frequency modulation signals in a plurality of distant frequency bands and outputs a composite signal of the plurality of frequency modulation signals generated, and a signal. A signal transmission unit 9 for transmitting the combined signal output from the generation unit 1, a signal reception unit 13 for receiving a reflected signal which is a signal that is reflected by the combined signal transmitted by the signal transmission unit 9 to a target, and signal reception A cross spectrum calculation unit 21 for calculating cross spectra in a plurality of frequency bands of the reflected signal received by the unit 13 and the composite signal transmitted by the signal transmission unit 9; An example is shown in which the distance to the target is calculated using the cross spectrum in the frequency band of
In the fourth embodiment, instead of the cross spectrum calculation unit 21, beats for calculating beat signals in a plurality of frequency bands of the reflected signal received by the signal reception unit 13 and the composite signal transmitted by the signal transmission unit 9. A signal calculating unit is provided, and the distance calculating unit 22 calculates the distance from a beat signal in a plurality of frequency bands calculated by the beat signal calculating unit to a target instead of the cross spectrum calculated by the cross spectrum calculating unit 21. An example of calculation will be described.
 まず、1個の目標に反射され、遅延時間τの信号の受信信号のs番目の周波数帯域におけるビート信号のサンプリングデータは、式(4)と同形式の式(34)で表現される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
 mは、s番目の周波数帯域の標本数、fは、s番目の周波数帯域の中心周波数、Δωは、以下の式(35)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
 式(35)において、αはチャープ率、Δtはビート信号のサンプリング間隔である。
 式(4)と式(34)は、同形式であるため、距離算出部22は、それぞれ抽出したビート信号を式(10)に示した計測行列Xとして取り扱うことで、実施の形態1,2,3と同様に距離を算出することができる。即ち、クロススペクトルをビート信号に置き換え、クロススペクトルに含まれている複数の周波数成分を、ビート信号に含まれている複数の標本点に置き換えれば、実施の形態1,2,3と同様に、目標までの距離を算出することができる。
 この実施の形態4では、距離算出部22は、ビート信号算出部により算出されたビート信号に含まれている複数の標本点のうち、2つ以上の標本点を含む集合を2つ生成し、2つの集合の間で対応する標本点の相対関係を用いて、遅延時間を推定することになる。
First, sampling data of the beat signal in the s-th frequency band of the reception signal of the signal of delay time τ that is reflected to one target is expressed by equation (34) of the same format as equation (4).
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
m s is the number of samples of the s-th frequency band, f s is the center frequency of the s-th frequency band, and Δω is represented by the following equation (35).
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
In equation (35), α is the chirp rate, and Δt is the sampling interval of the beat signal.
Since Equations (4) and (34) have the same format, the distance calculation unit 22 treats the extracted beat signals as the measurement matrix X shown in Equation (10), so that the first and second embodiments can be performed. , 3 can be calculated. That is, if the cross spectrum is replaced with the beat signal and the plurality of frequency components included in the cross spectrum are replaced with the plurality of sample points included in the beat signal, as in the first, second, and third embodiments, The distance to the target can be calculated.
In the fourth embodiment, the distance calculation unit 22 generates two sets including two or more sample points among the plurality of sample points included in the beat signal calculated by the beat signal calculation unit, The delay time will be estimated using the relative relationship of the corresponding sample points between the two sets.
 以上で明らかなように、この実施の形態4によれば、クロススペクトル算出部21の代わりにビート信号算出部が、信号受信部13により受信された反射信号と信号送信部9により送信された合成信号との複数の周波数帯域におけるビート信号を算出するように構成したので、距離算出部22が、それぞれ算出したビート信号から、目標までの距離を算出することができる。この結果、サンプリング周波数を低くし、少ない計算量で目標までの距離を算出することができる。 As apparent from the above, according to the fourth embodiment, the beat signal calculation unit instead of the cross spectrum calculation unit 21 combines the reflected signal received by the signal reception unit 13 with the signal transmitted by the signal transmission unit 9. Since beat signals in a plurality of frequency bands with the signal are calculated, the distance calculation unit 22 can calculate the distance to the target from the calculated beat signals. As a result, the sampling frequency can be lowered and the distance to the target can be calculated with a small amount of calculation.
 なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the scope of the invention, the present invention allows free combination of each embodiment, or modification of any component of each embodiment, or omission of any component in each embodiment. .
 この発明は、目標までの距離を算出するレーダ装置に適している。 The present invention is suitable for a radar device that calculates the distance to a target.
 1 信号生成部、2 基準信号発生回路、3 制御装置、4-1~4-S DDS、5 高周波信号発生回路、6-1~6-S ミキサ、7-1~7-S フィルタ、8 合成器、9 信号送信部、10 増幅器、11 送受切替器、12 アンテナ、13 信号受信部、14 増幅器、15 ミキサ、16 フィルタ、17 増幅器、18 A/D変換器、19 信号処理回路、21 クロススペクトル算出部、22 距離算出部、31 クロススペクトル算出回路、32 距離算出回路、41 メモリ、42 プロセッサ。 Reference Signs List 1 signal generation unit, 2 reference signal generation circuit, 3 control devices, 4-1 to 4-S DDS, 5 high frequency signal generation circuits, 6-1 to 6-S mixer, 7-1 to 7-S filter, 8 synthesis , 9 signal transmitters, 10 amplifiers, 11 duplexers, 12 antennas, 13 signal receivers, 14 amplifiers, 15 mixers, 16 filters, 17 amplifiers, 18 A / D converters, 19 signal processing circuits, 21 cross spectrum Calculation unit, 22 distance calculation unit, 31 cross spectrum calculation circuit, 32 distance calculation circuit, 41 memory, 42 processor.

Claims (8)

  1.  離れている複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成し、それぞれ生成した複数の周波数変調信号の合成信号を出力する信号生成部と、
     前記信号生成部から出力された合成信号を送信する信号送信部と、
     前記信号送信部により送信された合成信号が目標に反射された信号である反射信号を受信する信号受信部と、
     前記信号受信部により受信された反射信号と前記信号送信部により送信された合成信号との複数の周波数帯域におけるクロススペクトルを算出するクロススペクトル算出部と、
     前記信号受信部により受信された反射信号の受信時刻と前記合成信号の送信時刻との時刻差である前記反射信号の遅延時間を推定し、前記遅延時間から、前記目標までの距離を算出する距離算出部とを備え、
     前記距離算出部は、前記クロススペクトル算出部により算出されたクロススペクトルに含まれている複数の周波数成分のうち、2つ以上の周波数成分を含む集合を2つ生成し、前記2つの集合の間で対応する周波数成分の相対関係を用いて、前記遅延時間を推定することを特徴とするレーダ装置。
    A signal generation unit that generates linear frequency modulation signals in a plurality of distant frequency bands and outputs a composite signal of the generated plurality of frequency modulation signals;
    A signal transmission unit that transmits the combined signal output from the signal generation unit;
    A signal reception unit that receives a reflected signal that is a signal that is a signal that is reflected at the target by the composite signal transmitted by the signal transmission unit;
    A cross spectrum calculation unit that calculates cross spectra in a plurality of frequency bands of the reflected signal received by the signal reception unit and the combined signal transmitted by the signal transmission unit;
    The distance for calculating the distance from the delay time to the target by estimating the delay time of the reflected signal, which is the time difference between the reception time of the reflected signal received by the signal reception unit and the transmission time of the combined signal And a calculation unit,
    The distance calculation unit generates two sets including two or more frequency components among a plurality of frequency components included in the cross spectrum calculated by the cross spectrum calculation unit, and A radar apparatus characterized in that the delay time is estimated using a relative relationship of corresponding frequency components.
  2.  前記距離算出部は、前記2つの集合のうち、一方の集合に含まれている複数の周波数成分の周波数をそれぞれシフトしたとき、周波数をシフトした複数の周波数成分における周波数軸上の配置が、他方の集合に含まれている複数の周波数成分における周波数軸上の配置と同一になるような2つの集合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。 When the distance calculation unit shifts the frequency of the plurality of frequency components included in one of the two sets, the arrangement on the frequency axis of the plurality of frequency components shifted in frequency is the other The radar apparatus according to claim 1, wherein two sets are generated to be identical to the arrangement on the frequency axis of the plurality of frequency components included in the set of.
  3.  前記距離算出部は、同じ周波数帯域に含まれている2つの周波数成分を選択し、前記2つの周波数成分の周波数差だけ、一方の集合に含まれている複数の周波数成分の周波数をそれぞれシフトすることを特徴とする請求項2記載のレーダ装置。 The distance calculation unit selects two frequency components included in the same frequency band, and shifts the frequencies of a plurality of frequency components included in one set by the frequency difference between the two frequency components. The radar apparatus according to claim 2, characterized in that:
  4.  前記信号生成部は、前記複数の周波数帯域を不等間隔に配置して、前記複数の周波数帯域における周波数変調信号をそれぞれ生成することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 The radar apparatus according to claim 1, wherein the signal generation unit generates the frequency modulation signals in the plurality of frequency bands by arranging the plurality of frequency bands at unequal intervals.
  5.  前記信号生成部は、各々の周波数帯域において、周波数変調信号のチャープ率と、周波数変調信号の中心周波数との比が等しくなるように、前記複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 The signal generation unit generates linear frequency modulation signals in the plurality of frequency bands such that the ratio of the chirp rate of the frequency modulation signal to the center frequency of the frequency modulation signal is equal in each frequency band. The radar apparatus according to claim 1, characterized in that:
  6.  前記信号生成部は、前記距離算出部により生成される2つの集合の配置が中心対称となるように、前記複数の周波数帯域を中心対称に配置して、前記複数の周波数帯域における周波数変調信号をそれぞれ生成することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 The signal generation unit arranges the plurality of frequency bands in central symmetry so that the arrangement of the two sets generated by the distance calculation unit becomes central symmetrical, and the frequency modulation signals in the plurality of frequency bands are The radar apparatus according to claim 1, wherein each of the radar apparatuses is generated.
  7.  前記距離算出部は、前記信号受信部により受信された反射信号に含まれている複数の周波数成分の中から、前記目標の速度により発生するドップラー周波数に対応する周波数成分と、前記ドップラー周波数に隣接している周波数に対応する周波数成分とをそれぞれ抽出し、それぞれ抽出した周波数成分を含む信号の遅延時間を推定することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 The distance calculation unit is configured to, among a plurality of frequency components included in the reflected signal received by the signal reception unit, a frequency component corresponding to a Doppler frequency generated by the velocity of the target and an adjacent to the Doppler frequency The radar apparatus according to claim 1, wherein each of the frequency components corresponding to the frequency being extracted is extracted, and a delay time of a signal including the extracted frequency components is estimated.
  8.  離れている複数の周波数帯域における線形の周波数変調信号をそれぞれ生成し、それぞれ生成した複数の周波数変調信号の合成信号を出力する信号生成部と、
     前記信号生成部から出力された合成信号を送信する信号送信部と、
     前記信号送信部により送信された合成信号が目標に反射された信号である反射信号を受信する信号受信部と、
     前記信号受信部により受信された反射信号と前記信号送信部により送信された合成信号との複数の周波数帯域におけるビート信号を算出するビート信号算出部と、
     前記信号受信部により受信された反射信号の受信時刻と前記合成信号の送信時刻との時刻差である前記反射信号の遅延時間を推定し、前記遅延時間から、前記目標までの距離を算出する距離算出部とを備え、
     前記距離算出部は、前記ビート信号算出部により算出されたビート信号に含まれている複数の標本点のうち、2つ以上の標本点を含む集合を2つ生成し、前記2つの集合の間で対応する標本点の相対関係を用いて、前記遅延時間を推定することを特徴とするレーダ装置。
    A signal generation unit that generates linear frequency modulation signals in a plurality of distant frequency bands and outputs a composite signal of the generated plurality of frequency modulation signals;
    A signal transmission unit that transmits the combined signal output from the signal generation unit;
    A signal reception unit that receives a reflected signal that is a signal that is a signal that is reflected at the target by the composite signal transmitted by the signal transmission unit;
    A beat signal calculation unit that calculates beat signals in a plurality of frequency bands of the reflected signal received by the signal reception unit and the combined signal transmitted by the signal transmission unit;
    The distance for calculating the distance from the delay time to the target by estimating the delay time of the reflected signal, which is the time difference between the reception time of the reflected signal received by the signal reception unit and the transmission time of the combined signal And a calculation unit,
    The distance calculation unit generates two sets including two or more sample points among a plurality of sample points included in the beat signal calculated by the beat signal calculation unit, and A radar apparatus characterized in that the delay time is estimated using the relative relationship of corresponding sample points.
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